第1章 コンポーネント

OpenStack Networking は、OpenStack クラウド内の仮想ネットワークインフラストラクチャーの作成と管理を処理します。インフラストラクチャー要素にはネットワーク、サブネット、ルーターなどが含まれます。また、ファイアウォールや仮想プライベートネットワーク (VPN) などの高度なサービスもデプロイすることができます。

OpenStack Networking は、クラウド管理者が、個々のサービスをどの物理システムで実行するかを決定する柔軟性を提供します。評価目的の場合には、全サービスデーモンを単一の物理ホストで実行することが可能です。また、各サービスに独自の物理ホストを使用したり、複数のホストにわたって複製して冗長化を行ったりすることもできます。

OpenStack Networking はソフトウェア定義型なので、新規 IP アドレスの作成や割り当てなど、変化するネットワークのニーズにリアルタイムで対応することができます。

OpenStack Networking には、次のような利点があります。

OpenStack Networking サービスおよびエージェントの配置は、ネットワーク要件によって異なります。以下の図には、コントローラーを使用しない、一般的なデプロイメントモデルを示しています。このモデルでは、専用の OpenStack Networking ノードとテナントネットワークを使用します。

上記の例は、以下のネットワークサービス構成を示しています。

Block Storage サービスは、仮想ハードドライブの永続的なブロックストレージ管理機能を提供します。Block Storage により、ユーザーはブロックデバイスの作成/削除やサーバーへの Block Device の接続を管理することができます。

デバイスの実際の接続/切断は、Compute サービスとの統合により処理されます。分散ブロックストレージホストの処理には、リージョンとゾーンの両方を使用することができます。

Block Storage は、データベースストレージや、拡張可能なファイルシステムなど、パフォーマンスが要求されるシナリオに使用することができます。また、RAW ブロックレベルストレージにアクセス可能なサーバーとして使用することもできます。加えて、ボリュームのスナップショットを作成して、データの復元や新規ブロックストレージボリュームの作成も可能です。スナップショットは、ドライバーのサポートに依存します。

OpenStack Block Storage には、次のような利点があります。

実稼働環境で Block Storage の主要なサービス (ボリューム、スケジューラー、API) を併置することは可能ですが、ボリュームサービスのインスタンスを複数デプロイして、API およびスケジューラーサービスのインスタンス (単一または複数) でそれらを管理する構成の方がより一般的です。

以下の図には、Blocck Storage API、スケジューラー、ボリュームサービス、その他の OpenStack コンポーネントの関係を示しています。

Object Storage サービスは、HTTP 経由でアクセス可能な、大量データ用のストレージシステムを提供します。ビデオ、イメージ、メールのメッセージ、ファイル、仮想マシンイメージなどの静的エンティティーをすべて保管することができます。オブジェクトは、各ファイルの拡張属性に保管されているメタデータとともに、下層のファイルシステムにバイナリーとして保管されます。

Object Storage の分散アーキテクチャーは、水平スケーリングに加えて、ソフトウェアベースのデータ複製を使用したフェイルオーバーのための冗長化をサポートします。このサービスは、非同期で結果整合性のある複製をサポートするので、複数のデータセンターで構成されるデプロイメントに使用することができます。

OpenStack Object Storage には、次のような利点があります。

Object Storage は、データベースおよび設定ファイルとして機能するリング .gz ファイルを使用します。これらのファイルには、全ストレージデバイスの詳細情報と、保管されているエンティティーから各ファイルの物理的な場所へのマッピングが含まれているので、特定のデータの場所を決定するのに使用することができます。プロジェクト、アカウント、コンテナーサーバーにはそれぞれ固有のリングファイルがあります。

Object Storage サービスは、他の OpenStack サービスおよびコンポーネントに依存してアクションを実行します。たとえば、Identity サービス (keystone)、rsync デーモン、ロードバランサーはすべて必要です。

以下の図には、Object Storage が他の OpenStack サービス、データベース、ブローカーと対話するのに使用する主要なインターフェースを示しています。

OpenStack Compute サービスは、オンデマンドで仮想マシンを提供する、OpenStack クラウドの中核です。Compute は、下層の仮想化メカニズムと対話するドライバーを定義し、他の OpenStack コンポーネントに機能を公開することにより、仮想マシンが一式のノード上で実行されるようにスケジュールします。

Compute は、KVM をハイパーバイザーとして使用する libvirt ドライバー libvirtd をサポートしています。ハイパーバイザーは、仮想マシンを作成し、ノード間でのライブマイグレーションを可能にします。ベアメタルマシンのプロビジョニングには、「OpenStack Bare Metal Provisioning (ironic)」 を使用することもできます。

Compute は、インスタンスおよびデータベースへのアクセス認証には Identity サービス、イメージへのアクセスとインスタンスの起動には Image サービス、ユーザーおよび管理用のインターフェースの提供には Dashboard サービスと対話します。

イメージへのアクセスは、プロジェクトまたはユーザー別に制限することが可能です。また、プロジェクトとユーザーのクォータ (例: 単一のユーザーが作成可能なインスタンス数など) を指定することができます。

Red Hat OpenStack Platform クラウドをデプロイする際には、以下のような異なるカテゴリーでクラウドを分割することができます。

以下の図は、Compute サービスとその他の OpenStack コンポーネントの間の関係を示しています。

OpenStack Bare Metal Provisioning により、ハードウェア固有のドライバーを使用するさまざまなハードウェアベンダーの製品で物理マシンまたはベアメタルマシンのプロビジョニングを行うことができます。Bare Metal Provisioning は Compute サービスと統合して、仮想マシンのプロビジョニングと同じ方法で、ベアメタルマシンのプロビジョニングを行い、bare-metal-to-trusted-tenant ユースケースの解決策を提供します。

OpenStack Baremetal Provisioning には以下のような利点があります。

Bare Metal Provisioning は、スケジューリングとクォータの管理に Compute サービスを使用します。また認証には Identity サービスを使用します。インスタンスのイメージは、KVM ではなく Bare Metal Provisioning をサポートするように設定する必要があります。

以下の図は、物理サーバーがプロビジョニングされた際に Ironic とその他の OpenStack サービスがどのように対話するかを示しています。

以下の図は、Ironic API、コンダクター、ドライバー、その他の OpenStack コンポーネントの間の関係を示しています。

OpenStack Image は、仮想ディスクイメージのレジストリーとして機能します。ユーザーは、新規イメージを追加したり、既存のサーバーのスナップショットを作成して直ちに保存したりすることができます。スナップショットはバックアップ用、またはサーバーを新規作成するためのテンプレートとして使用できます。

登録したイメージは、Object Storage サービスまたは別の場所 (例: シンプルなファイルシステムや外部の Web サーバー) に保管することができます。

以下のイメージディスク形式がサポートされています。

コンテナーの形式は、Image サービスにより登録することも可能です。コンテナーの形式により、イメージに保管される仮想マシンのメタデータの種別と詳細レベルが決定されます。

以下のコンテナー形式がサポートされています。

以下の図には、Image データベースからイメージを登録/取得するのに Image サービスが使用する主要なインターフェースを示しています。

OpenStack Orchestration は、ストレージ、ネットワーク、インスタンス、アプリケーションなどのクラウドリソースを作成および管理するためのテンプレートを提供します。テンプレートは、リソースのコレクションであるスタックの作成に使用されます。

たとえば、インスタンス、Floating IP、ボリューム、セキュリティーグループ、ユーザーのテンプレートを作成することができます。Orchestration は、単一のモジュール型テンプレートを使用した OpenStack の全コアサービスへのアクセスに加えて、自動スケーリングや高可用性などの機能を提供します。

OpenStack Orchestration には以下のような利点があります。

以下の図には、Orchestration サービスが 2 つの新規インスタンスと 1 つのローカルネットワークを使用して新規スタックを作成する場合の主要なインターフェースを示しています。

OpenStack Data Processing により、OpenStack 上の Hadoop クラスターのプロビジョニングと管理を行うことができます。Hadoop は、クラスター内の大量の構造化/非構造化データを保管および分析します。

Hadoop クラスターは、Hadoop Distributed File System (HDFS) を実行するストレージサーバー、Hadoop の MapReduce (MR) フレームワークを実行するコンピュートサーバー、またはそれらの両方として機能することができるサーバーグループです。

Hadoop クラスター内のサーバーは、同じネットワーク内に配置されている必要がありますが、メモリーやディスクを共有する必要はありません。このため、既存のサーバーとの互換性に影響を及ぼすことなく、サーバーとクラスターの追加/削除を行うことができます。

Hadoop のコンピュートサーバーとストレージサーバーは併置されるので、保管されているデータの分析を高速に行うことができます。タスクはすべてサーバー間で分散され、サーバーのローカルリソースを使用します。

OpenStack Data Processing には以下のような利点があります。

Data Processing は Cloudera (CDH) プラグインと、ベンダー固有の管理ツール (例: Apache Ambari) をサポートしています。OpenStack Dashboard またはコマンドラインツールを使用してクラスターのプロビジョニングと管理を行うことができます。

以下の図には、Data Processing サービスが Hadoop クラスターのプロビジョニングと管理に使用する主要なインターフェースを示しています。

OpenStack Identity は、全 OpenStack コンポーネントに対してユーザーの認証と承認を提供します。Identity は、ユーザー名/パスワード認証情報、トークンベースのシステム、AWS 式のログインなど複数の認証メカニズムをサポートしています。

デフォルトでは、Identity サービスはトークン、カタログ、ポリシー、アイデンティティー情報に MariaDB バックエンドを使用します。このバックエンドは、開発環境や小規模なユーザーセットを認証する場合に推奨されます。また、LDAP、SQL などの複数の Identity バックエンドの併用や、memcache や Redis によるトークンの永続化も可能です。

Identity は SAML によるフェデレーションをサポートしています。フェデレーション対応の Identity により、Identity Provider (IdP) とIdentity がエンドユーザーに提供するサービスとの間で信頼関係が確立されます。

OpenStack Identity には以下のような利点があります。

以下の図には、Identity が他の OpenStack コンポーネントとのユーザー認証で使用する基本的な認証フローを示してます。

OpenStack Dashboard は、ユーザーおよび管理者がインスタンスの作成/起動やネットワークの管理、アクセス制御の設定などの操作を行うためのグラフィカルユーザーインターフェースを提供します。

Dashboard サービスは、プロジェクト、管理、設定のデフォルトダッシュボードを提供します。Dashboard は、モジュール型設計により、課金、モニタリング、追加の管理ツールなどの他の製品と連結することができます。

以下の画像は、管理ダッシュボードの Compute パネルの例を示しています。

Dashboard にログインするユーザーのロールによって、表示されるダッシュボードとパネルが異なります。

以下の図には、Dashboard のアーキテクチャーの概観を示しています。

上記の例には、以下の対話を示しています。

OpenStack Telemetry は、OpenStack をベースとするクラウドのユーザーレベルの使用状況データを提供します。データは、顧客の課金、システムの監視、警告に使用することができます。Telemetry は既存の OpenStack コンポーネント (例: Compute の使用イベント) や libvirt などの OpenStack インフラストラクチャーリソースのポーリングにより送信される通知からデータを収集することができます。

Telemetry には、信頼済みのメッセージングシステムを介して認証済みのエージェントと通信し、データを収集/集計するストレージデーモンが含まれています。また、サービスは、新規モニターを追加するのに使用可能なプラグインシステムを使用します。API サーバー、中央エージェント、データストアサービス、コレクターエージェントを異なるホストにデプロイすることができます。

このサービスは、MongoDB データベースを使用して、収集したデータを格納します。データベースにアクセスできるのは、コレクターエージェントと API サーバーのみです。

アラームと通知は、新たに aodh サービスによって処理/制御されます。

以下の図には、Telemetry サービスが使用するインターフェースを示しています。

一部の Red Hat OpenStack Platform コンポーネントは、サードパーティーのデータベース、サービス、ツールを使用します。