Cloud-Computing - Cloud Infrastrukturen

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1 Cloud-Computing - Cloud Infrastrukturen Benedict Reuschling, Alois Schütte 24. November / 103

2 Inhaltsverzeichnis 1 Überblick 2 Anforderungen 3 4 OpenStack 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 2 / 103

3 Überblick Überblick Hier sollen Softwaresysteme betrachtet werden, mit denen Cloud-Infrastrukturen verwaltet werden können. Zunächst werden Anforderungen an solche Verwaltungssysteme aufgezeigt, dann werden Beispiele aufgezeigt: 1 2 OpenStack Zum Abschluss wird der Zugriff auf Amazon EC2 demonstriert. 3 / 103

4 Anforderungen Generelle Anforderungen an Cloud-Verwaltungswerkzeuge Um eine Cloud-Infrastruktur zu betreiben, sollten die folgenden Funktionalitäten in den Cloud-Verwaltungswerkzeugen verfügbar sein: Templates sind Vorlagen, die virtuelle Maschinen genauer beschreiben (Hardwarekonfiguration) und aus denen dann beliebig viele VMs instantiiert werden können. Deployment Ein automatisierbares Verteilung von VMs auf die Hypervisor-Hosts (Virtualisierungsserver) in der Cloud. Lastverteilung und Ressourcen-Scheduling sind Bestandteile. Livemigration behandelt das Bewegen einer virtuellen Maschine von einem Host auf einen anderen, ohne dass die Maschine dazu ausgeschaltet werden müsste. Der Umzug passiert im laufenden Betrieb. 4 / 103

5 Anforderungen Generelle Anforderungen an Cloud-Verwaltungswerkzeuge Kontextualisierung bezeichnet die Konfiguration eines generischen VM-Images auf bestimmte Parameter (Netzwerk, Software, Zertifikate), die als maschinenlokale Anpassungen vorgenommen werden, so dass sich eine VM von anderen (anhand ihres Kontextes) unterscheiden lässt. Accounting d.h. Aufzeichnung und Darstellung des Ressourcengebrauchs der verschiedenen Cloud-Benutzer, evtl. Integration in Abrechnungs- und Gutschriftsysteme 5 / 103

6 1 Überblick 2 Anforderungen 3 4 OpenStack 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 6 / 103

7 enthält alle Komponenten, um eine eigene Cloud-Umgebung aufzubauen, die ähnlich zu der hier vorgestellten Amazon Cloud funktioniert. Mit Open Source Werkzeugen lassen sich so alle beschriebenen Schritte (Instanzen starten/terminieren, Verbindung herstellen) realisieren. Eigene VM-Images lassen sich auf Virtualisierungsservern und dem dazugehörigen Storage auf Knopfdruck instantiieren (ausrollen). Die Zuweisung von Ressourcen wie IP-Adressen, Speicherplatz und Load-Balancing übernimmt dabei die -Verwaltungssoftware, über die die Cloud administriert wird. 7 / 103

8 Architekturüberblick Eine typische Installation sieht folgendermassen aus: Abbildung: aus [OneArch] 8 / 103

9 Komponenten in der Architektur Abbildung: aus [OneArch] Front-End: Steuert und führt die Dienste aus. Schnittstelle für den Cloud-Administrator. Konsolenbasiert oder graphisch (Sunstone Weboberfläche). Hosts: Hosts mit installierter Hypervisor-Software. Stellen die Ressourcen für die Ausführung von virtuellen Maschinen. Aktuell wird Xen, KVM und VMware als Hypervisor unterstützt, auch im Mischbetrieb. Datastores: Stellen die Basisimages (Betriebssysteminstallation, Speicherplatz) der virtuellen Maschinen. 9 / 103

10 Komponenten in der Architektur Abbildung: aus [OneArch] Service Network: Verbindet die -Komponenten miteinander und sorgt für deren Kommunikation untereinander VM Networks: Separates Netz für die virtuellen Maschinen und deren Netzwerkverkehr (VLAN) 10 / 103

11 Aufbau einer Cloud Aufbau einer Cloud Im folgenden wird beschrieben, wie man eine Cloud mit aufbaut, die einzelnen Komponenten (Hard- und Software) installiert und miteinander verbindet. Die hier beschriebene Installation ist eine Minimalinstallation und nicht unbedingt für den Produktiveinsatz geeignet. Die Anleitung kann als Basis für die Aufgabe 1 des Praktikums dienen. Mindestanforderungen sind zwei Rechner: einer für das Front-End und ein zweiter, der später den Hypervisor und die virtuellen Maschinen ausführt. Ziel ist, dass virtuelle Maschinen über das Front-End installiert und automatisch in das Cloud-Netzwerk deployed werden können, inkl. der dazugehörigen Konfiguration (Netzwerk, Betriebssystemeinstellungen, etc). Diese Installationsanleitung basiert auf 3.6. Die aktuelle Version unterscheidet sich nicht merklich von dieser Anleitung. 11 / 103

12 Aufbau einer Cloud Installation des Front-Ends Zuerst wird das Front-End mit der nötigen Software zur Verwaltung der Cloud auf einem separaten Rechner installiert und nicht auf einem Rechner, der später virtuelle Maschinen der Cloud übernimmt. Grund: Bei grosser Last, die u.u. durch die VMs erzeugt wird, muss das Management immer noch erreichbar sein. Die Software kann über gängige Linuxdistributionen und deren Paketmanager installiert werden. An dieser Stelle werden aber die Schritte manuell ausgeführt. 12 / 103

13 Aufbau einer Cloud Installation des Front-Ends Administrationsbenutzer anlegen Ein separater Benutzer namens oneadmin wird für die spätere Verwaltung der Cloud angelegt. Die -Dienste laufen unter diesem Benutzernamen mit eingeschränkten Rechten, nicht mit root-berechtigungen, um die Sicherheit zu erhöhen. Als Installationsverzeichnis, das auch gleichzeitig das Home-Verzeichnis von oneadmin darstellt, verwendet wir /var/lib/one (one = ). Der Pfad kann beliebig gewählt werden. 1 # mkdir -p / var / lib / 2 # groupadd -g oneadmin 3 # useradd -u m oneadmin -d / var / lib / one -s / bin / bash -g 4 # passwd oneadmin 5 # chown -R oneadmin : oneadmin / var / lib / one 13 / 103

14 Aufbau einer Cloud Installation des Front-Ends Administrationsbenutzer anlegen Wir können uns nun mit dem oneadmin-benutzer anmelden und ein SSH-Schlüsselpaar für die passwortlose Anmeldung erzeugen. 1 # su -l oneadmin 2 oneadmin$ ssh - keygen 3 oneadmin$ cat ~/. ssh / id_rsa. pub > ~/. ssh / authorized_keys 4 oneadmin$ cat >. ssh / config << EOF 5 Host * 6 StrictHostKeyChecking no 7 EOF 14 / 103

15 Aufbau einer Cloud Installation des Front-Ends Abhängigkeiten installieren Die folgenden Softwarekomponenten müssen als Abhängigkeiten installiert werden (hier am Beispiel von Debians aptitude): # aptitude -y install libinterpreter - ruby libmysql - ruby libpassword - ruby libsequel - ruby libsqlite3 - ruby libnokogiri - ruby rubygems apg genisoimage curl libxmlrpc - core - c3 libxmlrpc -c++4 apg genisoimage curl libxmlrpc - core - c3 libxmlrpc -c++4 thin1.8 libjson - ruby libsinatra - ruby libuuidtools - ruby libamazon - ruby ruby - amazon - ec2 15 / 103

16 Aufbau einer Cloud Installation des Front-Ends Backend-Datenbank einrichten Aktuell kann mit zwei Datenbanksystemen als Backend betrieben werden: SQLite (default) und MySQL. In diese Datenbank speichert alle nötigen Konfigurationseinstellungen und Informationen über Hosts, Netze, Templates von virtuellen Maschinen, usw. Hier soll MySQL verwendet werden. 1 # apt - get install mysql - server Die nötige Datenbank richten wir mit einem separaten Benutzer oneadmin (Datenbankseitig und unabhängig vom gleichnamigen Systembenutzer) ein. Dazu verwenden wir die folgenden SQL-Befehle: 1 # mysql -u root -p 2 mysql > 3 CREATE USER localhost IDENTIFIED BY oneadmin ; 4 CREATE DATABASE ; 5 GRANT ALL PRIVILEGES ON.* 6 TO oneadmin IDENTIFIED BY oneadmin ; 7 quit ; 16 / 103

17 Aufbau einer Cloud Installation des Front-Ends Software einrichten Die Software kann von der Seite als tar.gz Archiv heruntergeladen werden (hier in Version 4.2.0). Die Software wird über den Befehl tar -xzf tar.gz im Verzeichnis /var/lib/one entpackt. Nach einem Wechsel in das gerade installierte Verzeichnis konfigurieren und installieren wir die Software als Benutzer oneadmin so, dass MySQL als Datenbank verwendet wird: 1 $ scons sqlite =no mysql=yes 2 $./ install. sh -u oneadmin -g oneadmin -d / var / lib / one Die folgenden Umgebungsvariablen müssen in ~/.profile des Benutzers oneadmin gesetzt sein: export export ONE_LOCATION =/ var / lib / one ONE_AUTH = $ONE_LOCATION /. one / one_auth 17 / 103

18 Aufbau einer Cloud Installation des Front-Ends Software einrichten Nun legen wir ein separates Unterverzeichnis ~/.one an, um dort das Passwort des oneadmin-benutzers abzulegen: 1 $ mkdir ~/. one 2 $ echo " oneadmin :<DASPASSWORT >" > ~/. one / one_auth 3 $ oneuser passwd 0 <DASPASSWORT > Weiterhin muss noch eine Konfigurationsänderung vorgenommen werden, damit statt SQLite die MySQL-Datenbank verwendet wird. Man kommentiert/löscht in der Datei ~/etc/oned.conf die folgende Zeile: 1 DB = [ backend = " sqlite " ] und fügt stattdessen die folgenden hinzu: 1 DB = [ backend = " mysql ", 2 server = " localhost ", port = 0, 3 user = " oneadmin ", passwd = " oneadmin ", 4 db_name = " " ] Über den Befehl one start kann nun gestartet werden. 18 / 103

19 VM-Host einrichten Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 19 / 103

20 VM-Host einrichten Bridge zur Kommunikation mit den VMs einrichten Der Virtualisierungshost ermöglicht den ausgeführten VMs, über eine Bridge mit dem Netzwerk zu kommunizieren. Diese Bridge wird unter Debian wie folgt eingerichtet: 1 # aptitude -y install bridge - utils 2 cat > / etc / network / interfaces < EOF 3 allow - hotplug eth0 4 auto eth0 5 iface eth0 inet manual 6 auto br0 7 iface br0 inet static 8 address <ip - adresse -des - vmhosts > 9 netmask <netzmaske > 10 network <netzwerk -des - vmhosts > 11 broadcast < broadcastadresse > 12 gateway <gateway -ip > 13 dns - search <domainname > 14 dns - nameservers <ip - nameserver > 16 bridge_ports eth0 17 bridge_fd 9 18 bridge_hello 2 19 bridge_maxage bridge_stp off 21 EOF 20 / 103

21 VM-Host einrichten Bridge anlegen und überprüfen Nachdem die Bridge konfiguriert ist, muss das Netzwerk neu gestartet werden, damit die neue Konfiguration aktiv ist. 1 # / etc / init.d/ networking restart Über das Programm brctl wird geprüft, ob die Einstellungen korrekt sind: 1 # brctl show 2 bridge name bridge id STP enabled interfaces 3 br b284607d no eth0 Die Bridge-ID kann dabei unterschiedlich sein. Wichtig ist, dass das Interface eth0 korrekt eingetragen ist, da nun die Bridge die Kommunikation im Netzwerk übernimmt. 21 / 103

22 VM-Host einrichten Weitere Netzwerkeinstellungen für den VM-Host Eine weitere Netzwerkeinstellung ist nötig, damit der Host in über seinen Namen angesprochen wird. Dazu muss sowohl auf dem Controller als auch dem VM-Host selbst ein Eintrag in /etc/hosts vorgenommen werden: 1 <IP -des - Controllers > <hostname -mit - FQDN > <hostname > 2 <IP -des -VM - Hosts > <hostname -mit -FQDN > <hostname > Ein Neustart des Netzwerks ist diesmal nicht nötig, die Einstellungen sind sofort aktiv. Über einen ping an den jeweiligen Hostnamen kann die Namensauflösung geprüft werden. 22 / 103

23 VM-Host einrichten Libvirt konfigurieren Für die Virtualisierung mit KVM und anderen Linux-Virtualisierungstechnologien wird die Libvirt 1 API benötigt. 1 # aptitude -y install libvirt - bin Zwei Dateien müssen nach der Installation bearbeitet werden. In /etc/libvirt/libvirtd.conf muss die folgende Zeile auf die Gruppe des oneadmin-benutzers gesetzt sein: 1 unix_sock_group = " oneadmin " In der Datei /etc/libvirt/qemu.conf muss die folgende Zeile vorhanden sein: 1 vnc_listen = Anschliessend wird der Dienst neu gestartet: 1 service libvirt - bin restart / 103

24 VM-Host einrichten SSH-Schlüssel tauschen Der Controller kommuniziert über SSH periodisch mit dem VM-Host, um Statusinformationen abzufragen oder neue Befehle an VMs zu erteilen. Die Kommunikation geschieht passwortlos über SSH. Aus diesem Grund müssen die SSH-Schlüssel des Controllers auf dem VM-Host eingetragen werden. Dies kann über das Skript ssh-copy-id erfolgen oder über folgenden Befehl als Benutzer oneadmin: 1 cat ~/. ssh / id_rsa. pub ssh \ 2 umask 077; cat >>. ssh / authorized_keys In ~/.ssh/config von oneadmin müssen noch folgende Zeilen enthalten sein: 1 Host * 2 StrictHostKeyChecking no Meldet man sich nun über ssh am vmhost an, sollte nun keine Passwortabfrage erfolgen. 24 / 103

25 VM-Host einrichten Virtualisierungshost dem Controller bekannt machen Ein VM-Host muss dem Controller über die Hostnamen bekannt sein. Dann kann dieser über den folgenden Aufruf registriert werden (KVM): 1 $ onehost create vmhost --im kvm --vm kvm -- net dummy Anschliessend lässt sich der so registrierte Host über onehost list anzeigen. 1 $ onehost list 2 ID NAME CLUSTER RVM TCPU FCPU ACPU TMEM FMEM AMEM STAT 3 1 onevmhost G 7.2 G 7.5 G on Der Status im Feld STAT sollte bei einem erfolgreich registrierten Host on anzeigen. Dieser kann nun Images, die vom Controller abgesendet werden, instantiieren. 25 / 103

26 VM-Host einrichten Detailinformationen zum VM-Host anzeigen $ onehost show onevmhost HOST 1 INFORMATION ID : 1 NAME : onevmhost CLUSTER : - STATE : MONITORED... LAST MONITORING TIME : HOST SHARES MAX MEM : USED MEM ( REAL ) : USED MEM ( ALLOCATED ) : RUNNING VMS : 1 MONITORING INFORMATION ARCH ="x 86_64" CPUSPEED ="1600"... HYPERVISOR =" kvm " MODELNAME =" Intel (R) Xeon (R) CPU 3.20 GHz " NETRX ="0" / 103

27 VM-Image vorbereiten und laden Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 27 / 103

28 VM-Image vorbereiten und laden VM Images erstellen Images lassen sich auf mehrere Arten erstellen, abhängig davon, welche Virtualisierungslösung (KVM, XEN, VMware) eingesetzt wird. Da KVM auf der Virtualisierungslösung QEmu 2 basiert können dessen Tools verwendet werden, um ein Image anzulegen, zu klonen, zwischen verschiedenen Formaten umzuwandeln, etc. Für KVM erstellen wir ein Debian-Image über den folgenden Befehl: 1 $ qemu - img create -f raw / tmp / debian. img 6G Nun haben wir den Speicherplatz von 6 GB für das Image allokiert. Weiterhin wird nun ein ISO-Image des Zielbetriebssystems für die Installation benötigt / 103

29 VM-Image vorbereiten und laden Betriebssystem über KVM installieren Es wird nun das Betriebssystem in das Image installiert. Dazu wird KVM benutzt, dass einen Rechner mit Standardkomponenten, welche von den meisten Betriebssystemtreibern unterstützt wird, simuliert. 1 # kvm -hda / tmp / debian. img - cdrom / tmp / debian. iso - boot d 2 -vnc :0 -k de -no - reboot -hda Pfad zum zuvor angelegten Image (Basisfestplatte) -cdrom CD-ROM mit der Installations-ISO -boot d Angabe des Bootlaufwerks (hier das ISO-Image) -vnc :0 Port (Standard: 5900) für die VNC-Verbindung -k de Tastaturlayout auf deutsch umstellen -no-reboot Nach dem Neustarten wird KVM beendet Mit einem VNC-Client kann man sich nun auf den Host mit Port 5900 verbinden und die Betriebssysteminstallation durchführen. 29 / 103

30 VM-Image vorbereiten und laden Kontextualisierung vorbereiten In unserem Image /tmp/debian.img befindet sich nun ein fertig installiertes Betriebssystem. Dieses wird nun für die spätere Kontextualisierung vorbereitet, damit die Cloud dieser Maschine Informationen wie IP-Adresse u.ä. zur Laufzeit mitgeben kann. Dazu starten wir erneut unser Image: 1 sudo kvm -hda / tmp / debian. img - boot c -vnc :0 -k de Nach der Anmeldung werden die folgenden Zeilen in /etc/rc.local eingetragen: Danach wird die Maschine mit shutdown -h now beendet. 30 / 103

31 VM-Image vorbereiten und laden Image umwandeln und in den Datastore laden Das Image wird nun in das platzsparendere QCOW2-Format umgewandelt, dass nur soviel Speicherplatz belegt, wie tatsächlich auch beschrieben sind. Es kann jedoch bis zu den ursprünglich angegebenen 6 GB anwachsen. 1 # qemu - img convert -O qcow2 -o cluster_size =2M / tmp / debian. img 2 / tmp / debian. qcow2 Jetzt wird das Image in den -Datastore mit der Bezeichnung default geladen. Das Image muss in einem Pfad ausserhalb der -Installation liegen, auf das der opennebula-benutzer zugreifen darf. 1 oneimage create -- datastore default -- name Debian 2 -- path / tmp / debian. qcow2 -- driver qcow2 -- description " Beschreibung " Mit oneimage list prüfen, ob das Image korrekt geladen wurde. Der Status in der Spalte STAT sollte rdy (ready) sein. 31 / 103

32 VM-Image vorbereiten und laden Inhalt des default-datastores anzeigen Vor dem Anlegen enthält der Datastore noch keine Images, was mit dem onedatastore-befehl geprüft werden kann: 1 $ onedatastore list 2 ID NAME CLUSTER IMAGES TYPE TM 3 0 system shared 4 1 default - 0 fs shared Es sind noch keine Images registriert, was an der Spalte IMAGES abzulesen ist. Nach dem Anlegen ändert sich der Wert in der Spalte IMAGES: 1 $ onedatastore list 2 ID NAME CLUSTER IMAGES TYPE TM 3 0 system shared 4 1 default - 1 fs shared In dieser Ausgabe sehen wir, dass das Image im default-datastore registriert wurde. Allerdings kennen wir den Status nicht und müssen diesen separat abfragen. 32 / 103

33 VM-Image vorbereiten und laden Detailinformationen zum Datastore ausgeben Mehr Informationen zum Datastore kann man mit onedatastore show <Datastore-ID> anzeigen lassen. 1 DATASTORE 1 INFORMATION 2 ID : 1 3 NAME : default 4 USER : oneadmin 5 GROUP : oneadmin 6 CLUSTER : - 7 DS_MAD : fs 8 TM_MAD : shared 9 BASE PATH : / var / lib / one / var / datastores /1 11 PERMISSIONS 12 OWNER : um - 13 GROUP : u-- 14 OTHER : u-- 16 DATASTORE TEMPLATE 17 DS_MAD =" fs" 18 TM_MAD =" shared " 33 / 103

34 VM-Image vorbereiten und laden Vorbereitetes VM-Image anzeigen Durch den Befehl oneimage list zeigen wir den Status aller VM-Images an. 1 ID USER GROUP NAME SIZE TYPE REGTIME PUB PER STAT RVMS 2 1 oneadmin oneadmin Debian 0M OS 06/12 No No rdy 0 Beschreibung der einzelnen Spalten: ID Unter dieser eindeutigen Nummer wird das Objekt referenziert. USER Der Besitzer (Rechteverwaltung) wird hier aufgelistet. GROUP Gruppen dienen zur Einteilung von bestimmten Rollen. NAME Über den Namen lassen sich Objekte von anderen unterscheiden. SIZE Die Grösse des Images im Datastore. TYPE Dies ist der im Image Template auf Folie 45 festgelegte Wert. REGTIME Zeitpunkt, an dem die VM im Datastore registriert wurde. PUB Zeigt an, ob das Image öffentlich verfügbar ist oder nicht. PER Die Art der Persistenz wird genauer in Folie 38 dargestellt. STAT Status rdy (für Ready) gibt an, dass das Image als VM 34 / 103

35 VM-Image vorbereiten und laden Vorbereitetes VM-Image anzeigen Durch den Befehl oneimage list zeigen wir den Status aller VM-Images an. 1 ID USER GROUP NAME SIZE TYPE REGTIME PUB PER STAT RVMS 2 1 oneadmin oneadmin Debian 0M OS 06/12 No No rdy 0 Beschreibung der einzelnen Spalten: ID Unter dieser eindeutigen Nummer wird das Objekt referenziert. USER Der Besitzer (Rechteverwaltung) wird hier aufgelistet. GROUP Gruppen dienen zur Einteilung von bestimmten Rollen. NAME Über den Namen lassen sich Objekte von anderen unterscheiden. SIZE Die Grösse des Images im Datastore. TYPE Dies ist der im Image Template auf Folie 45 festgelegte Wert. REGTIME Zeitpunkt, an dem die VM im Datastore registriert wurde. PUB Zeigt an, ob das Image öffentlich verfügbar ist oder nicht. PER Die Art der Persistenz wird genauer in Folie 38 dargestellt. STAT Status rdy (für Ready) gibt an, dass das Image als VM 34 / 103

36 VM-Image vorbereiten und laden Detailinformationen zum Image ausgeben Weitere Informationen lassen sich mittels oneimage show <Image-ID> anzeigen. ID : 1 NAME : Debian USER : oneadmin GROUP : oneadmin DATASTORE : default TYPE : OS REGISTER TIME : 07/06 17:08:33 PERSISTENT : No SOURCE : / var / lib / one / var / datastores /1/5... dc 918 PATH : / var / lib / one / var / datastores / debian. img STATE : rdy RUNNING _ VMS : 0 IMAGE TEMPLATE CPU ="0.1" DEV _ PREFIX =" hd" DISK =[ READONLY =" no", SOURCE ="/ var / lib / images / debian. img ", TARGET =" hda " ] 35 / 103

37 Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 36 / 103

38 Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images erlaubt zwei Arten von VM-Images Persistent: Bei dieser Art von Image wird anstatt einer Kopie ein symbolischer Link in den Datastore (Verzeichnis) angelegt. Vorteile: sofortiges Deployment möglich (keine Kopieraktion) und beim Herunterfahren der VM wird auch keine zusätzliche Zeit benötigt, um die Daten zu schreiben Nachteile: Das Muster-Image (auch Master genannt) wird direkt verwendet. Bei einem Datenfehler, löschen von wichtigen Daten, etc. kann dies nicht mehr rückgängig gemacht werden, da die Daten sofort geschrieben werden. Das Image kann nur von genau einer VM genutzt werden. 37 / 103

39 Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images erlaubt zwei Arten von VM-Images Nicht-Persistent: Bei dieser Image-Art werden Kopien aus dem Image-Repository angelegt. Vorteile: Kopien sind eigenständig, Fehler betreffen nur die Kopie und nicht das Master-Image. Es können beliebig viele VMs auf diese Weise angelegt werden. Nachteile: Die Zeit zum Ausrollen (deployment) dauert abhängig von der Grösse des VM-Images länger, da zuerst eine Kopie erstellt wird. 38 / 103

40 Live-Migration Live-Migration Idee Bei der Live-Migration handelt es sich um ein Feature, das es erlaubt, virtuelle Maschinen von einem Host zu einem anderen zur Laufzeit zu übertragen. Dabei muss die VM nicht heruntergefahren werden und die Migration passiert in der Regel sehr schnell (im Gegensatz zu Cold-Migration). I.A. merkt der Benutzer der VM nicht einmal, dass die VM den Host gewechselt hat, da selbst im Netzwerkverkehr keine merklichen Störungen auftreten. Um Live-Migration zu ermöglichen, müssen sich die VMs einen gemeinsamen Plattenspeicher (z.b. NFS o.ä.) nutzen. Abbildung: aus [OneSharedStorage] 39 / 103

41 Live-Migration Live-Migration Nachteile Live-Migration hat allerdings den Nachteil, dass es zu Performance-Einbußen kommen kann. Je mehr Maschinen gleichzeitig I/O-Last auf dem Shared-Storage erzeugen, desto langsamer werden alle daran angebundenen VMs. Eine Lösung bietet hier lokales Caching an, so dass die VMs zwar weiterhin über den Shared-Storage migriert werden, aber die Ausführung direkt auf dem Storage des jeweils ausführenden VM-Hosts erfolgt. Abbildung: aus [OneSharedStorage] 40 / 103

42 Virtuelles Netzwerk konfigurieren Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 41 / 103

43 Virtuelles Netzwerk konfigurieren Virtuelle Netzwerke zur Anbindung der VMs Um die virtuellen Maschinen an das Netzwerk anzuschliessen, werden sog. virtuelle Netze mit einer Bridge eingerichtet. Die VMs binden sich an diese Bridge und können (je nach Konfiguration) die Verbindung zum lokalen Netz bzw. dem Internet herstellen. In können zwei Arten von virtuellen Netzen eingerichtet werden: Fixed: Teilt einzelne, fest vergebene IP(-MAC)-Adresspaare zu Ranged: Definiert ein ganzes Netz mittels CIDR (z.b. A, B, C) Abbildung: aus [OneArch] 42 / 103

44 Virtuelles Netzwerk konfigurieren Definition des virtuellen Netzwerks In einer Konfigurationsdatei (hier: network.def 3 ) wird das Netzwerk definiert und anschliessend an den onevnet-befehl als Parameter übergeben. NAME = " My ranged network " TYPE = RANGED BRIDGE = br0 NETWORK _ SIZE = C NETWORK _ ADDRESS = NAME = " My fixed network " TYPE = FIXED BRIDGE = br0 LEASES = [ IP =" " ] LEASES = [ IP =" " ] Zusätzliche Felder sind z.b. GATEWAY = IP-ADRESSE und DNS = IP-ADRESSE. Die Datei wird mit onevnet create network.def geladen. Nach erfolgreichem Laden wird die ID des gerade erstellten Netzwerks zurückgegeben. Anzeigen kann man sich dieses mit onevnet list. ID USER GROUP NAME CLUSTER TYPE BRIDGE LEASES 0 oneadmin oneadmin test - net - F br0 0 3 der Dateiname und die Endung sind beliebig wählbar 43 / 103

45 VM-Template erzeugen Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 44 / 103

46 VM-Template erzeugen Anlegen eines VM-Templates Auf Basis eines Templates lassen sich virtuelle Maschinen erzeugen. Ein Template muss minimal folgende Informationen enthalten: NAME Eindeutige Bezeichnung, die es von anderen Templates unterscheidet CPU Ein Anteil der Host-CPU in Prozent, welchen diese VM nutzen darf MEMORY Hauptspeicheranteil in MB, den diese VM nutzen darf NETWORK ID des Netzwerks, aus dem die VM seine IP-Informationen bezieht DISK ID des Images, dass der VM als Basisfestplatte zum booten dient OS Architekturspezifische Informationen und ggfs. Pfad zum Kernel 45 / 103

47 VM-Template erzeugen VM-Template definieren und laden Das Template wird in einer einfachen Textdatei (z.b. Debian.tmpl) definiert und sieht im minimalsten Fall für Debian so aus: 1 NAME = " Debian " 2 CPU =" 0.25 " 3 DISK =[ DRIVER =" qcow2 ",IMAGE_ID ="0",TARGET =" hda ",TYPE =" DISK "] 4 GRAPHICS =[ KEYMAP ="de",listen =" ",TYPE =" VNC "] 5 MEMORY =" 128 " 6 NIC =[ NETWORK_ID ="0"] 7 OS =[ 8 ARCH =" x86_64 ", 9 BOOT =" hd", 10 INITRD ="/ initrd. img ", 11 KERNEL ="/ vmlinuz ", ROOT=" sda1 "] Angelegt wird es mit dem onetemplate-befehl: 1 onetemplate create Debian. tmpl Nun kann das Template instantiiert und somit eine oder mehrere VMs erzeugt werden. 1 ontemplate instantiate -m 2 46 / 103

48 Kontextualisierung Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 47 / 103

49 Kontextualisierung Zum Begriff der Kontextualisierung Unter Kontextualisierung versteht man das Setzen von Standardwerten zuvor unbelegten Variablen mit eigenen Parametern nachdem ein Objekt instantiiert wurde. Beispiel Netzkonfiguration (IP, hostname): Zum Zeitpunkt der Erstellung des Maschinentemplates ist noch nicht klar, auf welchem Host diese einmal laufen wird und in welchem Netz diese Maschine betrieben wird. Also muss man das Template so konfigurieren, dass es sich von der -Umgebung zur Laufzeit diese Informationen beschafft und somit der aktuelle Kontext, in dem sich die Maschine befindet, klar definiert ist. Dieser Vorgang wird Kontextualisierung gennant. 48 / 103

50 Kontextualisierung Zum Begriff der Kontextualisierung Des weiteren können Dateien in das bisher nur mit Betriebssystemdaten gefüllte Dateisystem geschrieben werden. Dies ist besonders wichtig für die passwortlose Benutzeranmeldung. SSH-Schlüssel werden so direkt in die virtuelle Maschine abgelegt und der spätere Nutzer der VM erhält die nötigen öffentlichen Schlüssel. Weitere Anwendungsfälle sind die automatische Installation von Software in bestimmten Maschinen (z.b. Schulungsrechner, Webserver im Hosting-Umfeld). Durch unterschiedliche Kontexte können für das gleiche VM-Image mehrere unterschiedliche Parameter gesetzt werden, um verschiedene Arten von Maschinen zu erstellen. 49 / 103

51 Kontextualisierung Generische Kontextualisierung in Opennebula Die generische Kontextualisierung erlaubt es, beliebige Konfigurationen und Dateien der VM mitzugeben. In Opennebula wird dies über ein ISO-Image gelöst, in das sich beliebige Dateien einbinden lassen und welches später dann in die VM eingebunden wird. Abbildung: aus [OneGenContext] In diesem Beispiel enthält das Disk Image das Dateisystem mit allen nötigen Betriebssystemdateien. Das ISO-Image enthält standardmässig nur die Datei context.sh, welche die in der VM-Beschreibungsdatei bereitgestellten Variablen enthält. 50 / 103

52 Kontextualisierung Inhalt des Kontextualisierungsskripts definieren Ein Beispielabschnitt zur Kontextualisierung in der VM-Beschreibungsdatei könnte so aussehen: CONTEXT = [ hostname = "MYVM -$ VMID ", ip_ private = "$ NIC [IP, NETWORK =\" public net \"]", dns = "$ NETWORK [DNS, NETWORK _ID =0]", files = " init.sh / service / certificates.$ UID / service / service. conf " ] Die hier deklarierten Variablen werden in der context.sh in der VM wie folgt zur Verfügung gestellt: hostname =" MYVM -1" ip_ private =" " dns =" " files =" init.sh / service / certificates.5 / service / service. conf " target =" sdb " 51 / 103

53 Kontextualisierung Inhalt des Kontextualisierungsskripts definieren Abhängig davon, welchen Wert diese Variablen zur Laufzeit der VM besitzen und z.b. welche IP-Adresse gerade von Opennebula zugeteilt wird, können sich diese Werte ändern. Deshalb macht es Sinn, diese Variablen bei der Betriebssysteminitialisierung einzulesen (init.sh) und entsprechende Änderungen im System (z.b. Netzwerkeinstellungen) automatisch vorzunehmen. In target wird von Opennebula der Device-Node des ISO-Images angegeben. 52 / 103

54 Kontextualisierung Beispiel Kontextualisierungsskript 1 CONTEXT = [ hostname = debian$vmid, ip_public = " $NIC [IP, 2 NETWORK =\" ubuntu - net \"] ", username = debian$vmid, 3 dns = " $NETWORK [DNS, NETWORK_ID =1] ", password = " password ", 4 files = "/ var / lib / one /. ssh / id_rsa. pub / var / lib / one / debian / init.sh" ] 6 NAME= Debian server 7 CPU =1 8 MEMORY = DISK =[ DRIVER =raw, READONLY =no, IMAGE_ID =8, TARGET =hda, TYPE=disk ] 11 FEATURES =[ ACPI=yes ] 13 GRAPHICS =[ TYPE=vnc ] 15 NIC =[ IP = , network = " test - net " ] 17 OS=[ ARCH=i686, BOOT=hd ] 19 RAW =[ TYPE=kvm ] 53 / 103

55 PaaS mit Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 54 / 103

56 PaaS mit PaaS mit Durch die Apps wird eine Service-Managementschicht oberhalb von Opennebula ermöglicht, die Platform as a Service -Funktionen zur Verfügung stellt. Die folgenden Komponenten sind enthalten: AppStage Installation und Konfiguration des Software-Stacks AppFlow Ausführung und Management der Anwendungen als Entität AppMarket Zentraler Katalog zum (Ver-)Teilen virtueller Appliances 55 / 103

57 PaaS mit AppStage Eine Anwendungsumgebung besteht aus mehreren Komponenten. Beispiel: Webbasierte Anwendung mit einen Webserver, Datenbankserver und Anwendungsdateien (z.b. ein Content Management System) Die automatische Installation und Konfiguration dieser Softwarekomponenten kann von AppStage übernommen werden. Dabei werden spezielle Konfigurationen für virtuelle Maschinen definiert, die später auch mit anderen Benutzern ausgetauscht werden können. 56 / 103

58 PaaS mit AppStage AppStage kann dazu andere Konfigurationsmanagementwerkzeuge wie puppet 4, chef 5 oder cfengine 6 integrieren und Abläufe weitgehend automatisieren. Mit diesen Werkzeugen kann Appstage also statt einer reinen VM einen kompletten Softwarestack installieren und für den Anwender bereitstellen. Über die Opennebula Kontextualisierung lassen sich Benutzernamen und Passwörter für die Anwendungen beim erstellen der VM festlegen / 103

59 PaaS mit AppStage - Umgebung festlegen Eine Appstage-Umgebung ist eine virtuelle Maschine, die einen vordefinierten Softwarestack zur Verfügung stellt. Diese VM kann sich eigenständig installieren und die nötigen Konfigurationen vornehmen. Dazu muss folgendes definiert werden: Ein VM-Plattenimage mit dem Basissystem und dem AppStage Gastpaket Ein VM-Template, welches die Basis-VM bzgl. ihrer Hardware und sonstiger Konfiguration beschreibt Eine chef-solo Definition im JSON-Format für die Umgebung Die ersten beiden Punkte haben wir (bis auf die Installation der AppStage Gastpakete) zuvor bereits beschrieben. Wenn Appstage installiert wurde, findet sich das Kontextualisierungspaket unter /usr/share/one/oneapps in zwei Versionen: eine für RPM-basierte Distributionen und eine für Debian/Ubuntu. 58 / 103

60 PaaS mit AppStage - Rollendefinition per chef-solo Datei 1/3 AppStage verwendet sogenannte chef-solo Dateien, um die Software- und Konfiguration der zu installierenden Umgebung festzulegen. Diese liegen im JSON-Format vor und enthalten die Rezepte, welche später in der VM ausgeführt werden. JSON-Attribute können durch AppStage als Variablen festgelegt werden. Das ist nützlich, da bei der Instantiierung mehrere VMs zwar die gleiche Software installiert wird, aber auch die gleichen Standardpasswörter, z.b. für root. Achtung: Allerdings kann das auch ein Sicherheitsrisiko darstellen, da die VM, sobald sie gestartet wurde, mit diesen Standardpasswörtern installiert wurde und somit jeder, der die Passwörter kennt, darauf Zugriff hat. 59 / 103

61 PaaS mit AppStage - Rollendefinition per chef-solo Datei 2/3 Um das Sicherheitsrisiko auszuschliessen, können Variablen zum Zeitpunkt der VM-Instantiierung mit eigenen Werten für Benutzernamen oder Passwörtern überschrieben werden. Andernfalls werden Standardwerte benutzt. Dies wird in JSON folgendermassen definiert: variable : ${NAME[ <Standardwert>]} Der Wert von $NAME kann also beim Instantiieren gesetzt werden, ansonsten wird der Standardwert benutzt. So lässt sich beispielsweise nur der Benutzername ändern (den ein Aussenstehender nicht kennt) und das Standardpasswort für den ersten Login weiterverwenden. 60 / 103

62 PaaS mit AppStage Rollendefinition per chef-solo Datei 3/3 Ein chef-rezept für eine Umgebung könnte so aussehen: 1 { 2 " name ": " cms_wordpress ", 3 " run_list ": [ 4 " recipe [ mysql :: server ]", 5 " recipe [ wordpress ]" 6 ], 7 " wordpress ": { 8 "db": { 9 " database ": "${ WP_DB_NAME wp}", 10 " user ": "${ WP_DB_USER wordpress }", 11 " password ": "${ WP_DB_PASSWORD w0rdpr3ss }" 12 } 13 }, 14 " mysql ": { 15 " server_root_password ": "${ MYSQL_ROOT_PASSWORD dbpassword }" 16 } 17 } 61 / 103

63 PaaS mit AppStage - Umgebung anlegen 1/2 Die Rollendatei kann nun der Umgebung bekanntgemacht werden: 1 $ appstage create cms_wordpress. json 2 2 Die zurückgegebene Nummer ist der Identifier dieser Umgebung. Alle Umgebungen lassen sich mit appstage list anzeigen: 1 $ appstage list 2 ID NAME 3 1 cms_drupal 4 2 cms_wordpress 62 / 103

64 PaaS mit AppStage - Umgebung anlegen 2/2 Details ausgeben: 1 $ appstage show cms_wordpress 2 NODE 2 INFORMATION 3 ID : 2 4 NAME : cms_wordpress 5 USER : oneadmin 6 GROUP : oneadmin 7 COMPATIBLE TEMPLATES : ubuntu, centos 8 COOKBOOKS : http :// irgendeine. url. de/ cookbooks. tar. gz 10 PERMISSIONS 11 OWNER : um - 12 GROUP : OTHER : DEFAULT VARIABLES 16 WP_DB_NAME : wp 17 WP_DB_USER : wordpress 18 WP_DB_PASSWORD : w0rdpr3ss 19 MYSQL_ROOT_PASSWORD : dbpassword 63 / 103

65 PaaS mit AppStage - Umgebung instantiieren Die Syntax für das Instantiieren lautet folgendermassen: appstage instantiate <template> <node> Anhand unseres Beispiels können so beliebig viele Umgebungen erzeugt werden: 1 $ appstage instantiate ubuntu cms_wordpress -d \ 2 WP_DB_NAME =wordpress, MYSQL_ROOT_PASSWORD = anderes_password 3 $ 4 $ onevm list 5 ID USER GROUP NAME STAT UCPU UMEM HOST TIME 6 10 oneadmin oneadmin ubuntu pend 0 0K 0d 00 h00 7 $ onevm show 10 8 [...] 9 VIRTUAL MACHINE TEMPLATE 10 CONTEXT =[ 11 COOKBOOKS =" http :// irgendeine. url.de/ cookbooks. tar.gz", 12 MYSQL_ROOT_PASSWORD =" anderes_password ", 13 NODE=" daftoj3lijoid29yzhbyzxnziiwicnvux2xpc3qiolsicmv... X0=", 14 TARGET =" hdb ", 15 WP_DB_NAME =" wordpress " ] 16 [...] Diese Parameter werden vom Kontextualisierungsskript verwendet, um die Parameter in der VM entsprechend einzustellen. 64 / 103

66 PaaS mit AppStage - Varianten von Umgebungen Nachdem nun eine VM erzeugt wurde, kann diese im Datastore registriert und dann ein oder mehrere Templates erzeugt werden. Dies hat folgende Vorteile: Verschiedene Betriebssysteme (z.b. Ubuntu, CentOS) können die gleiche Umgebung (Drupal, Wordpress) nutzen, ohne zusätzlichen Konfigurationsaufwand. Dies eignet sich besonders für Test- und Entwicklungsumgebung (Portierung von Software) Definition von verschiedenen Kapazitäten ermöglicht, ähnlich wie bei Amazon (micro, small, large) bestimmte Grössenbeschränkungen für VMs festzulegen. Durch Anpassen der Prozessor- und Speicherkapazität können so verschiedene Varianten erstellt werden. 65 / 103

67 PaaS mit AppFlow In AppStage sind wir davon ausgegangen, dass alle Dienste auf einer einzigen VM ablaufen. Viele Anwendungen laufen aber heutzutage nicht mehr auf einem einzigen Rechner ab, sondern sind über mehrere Systeme verteilt. Beispiel: Web-Frontend, Datenbank auf mehreren Slave-Knoten, hinter denen wiederum einzelne Worker die Rechenjobs abarbeiten. Web-Frontend x1 Master-DB Slave-DB x1 x2 Worker x10 nach [OneAppFlow] Mit AppFlow lassen sich solche mehrschichtigen Systeme zusammenstellen und als einzelne Entität verwalten. Abhängigkeiten können durch ein Self-Service Portal, in dem andere Benutzer bereits ähnliche Dienste zur Verfügung gestellt haben, aufgelöst werden, was die Wiederverwendbarkeit fördert. 66 / 103

68 PaaS mit AppFlow - Abhängigkeiten definieren Das folgende JSON-Template definiert den gewünschten Dienst: 1 { " name ": " my_service ", 2 " deployment ": " straight ", 3 " roles ": [ 4 { " name ": " frontend ", 5 " vm_template ": 0 6 }, 7 { " name ": " db_master ", 8 " parents ": [ " frontend " ], 9 " vm_template ": 1 10 }, 11 { " name ": " db_slave ", 12 " parents ": [ " frontend " ], 13 " cardinality ": 2, " vm_template ": 2 14 }, 15 { " name ": " worker ", 16 " parents ": [ " db_master ", " db_slave " ], 17 " cardinality ": 10, " vm_template ": 3 18 } 19 ] 20 } Der Deployment-Typ straight gibt an, dass ein Knoten erst gestartet wird, wenn alle Vaterknoten in den Zustand RUNNING übergegangen sind (none startet alle gleichzeitig). 67 / 103

69 PaaS mit AppFlow - Service anlegen und Details anzeigen lassen Erzeugt wird der Dienst mittels 1 $ appflow - template create / tmp / my_service. json 2 ID: 0 Um den Dienst aufzulisten, verwenden wir die zurückgegebene ID: 1 $ appflow - template list 2 ID USER GROUP NAME 3 0 oneadmin oneadmin my_service 5 $ appflow - template show 0 6 SERVICE TEMPLATE 0 INFORMATION 7 ID : 0 8 NAME : my_service 9 USER : oneadmin 10 GROUP : oneadmin 12 PERMISSIONS 13 OWNER : um - 15 TEMPLATE CONTENTS 16 { 17 " name ": " my_service ", 18 " roles ": [ 19 { / 103

70 PaaS mit AppFlow - Service bereitstellen Der Dienst kann nun wie folgt bereitgestellt werden: 1 $ appflow - template instantiate 0 2 ID: 1 3 $ appflow show 1 4 SERVICE 1 INFORMATION 5 ID : 1 6 NAME : my_service 7 STRATEGY : straight 8 SERVICE STATE : DEPLOYING 10 ROLE frontend 11 ROLE STATE : RUNNING 12 CARDINALITY : 1 13 VM TEMPLATE : 0 14 NODES INFORMATION 15 VM_ID NAME STAT UCPU UMEM HOST TIME 16 0 frontend_0_ ( service_1 ) runn M localhost 0d 00 h01 18 ROLE db_master 19 ROLE STATE : DEPLOYING 20 PARENTS : frontend / 103

71 PaaS mit AppMarket Der MarketPlace ermöglicht komplette Cloud-Anwendungen zentral zur Verfügung zu stellen. Andere User können diese Appliances dann in ihre eigenen -Installationen importieren und ausführen. bietet dazu eine Web-GUI über den die Appliances heruntergeladen und Zugriffsrechte (z.b. für Entwickler) definiert werden können. Abbildung: aus [OneAppMarket] 70 / 103

72 PaaS mit AppMarket - Kommandozeile Über die Kommandozeile kann der AppMarket ebenfalls durchsucht werden: 1 $ onemarket list -- server http :// appmarket. opennebula. com 2 ID NAME PUBLISHER 3 4 fc76a938fb81d Ubuntu Server LTS. org 4 4 fc76a938fb81d CentOS 6.2. org 5 4 fc76a938fb81d ttylinux. org 7 $ onemarket show 4 fc76a938fb81d \ 8 -- server http :// appmarket. opennebula. com 9 { 10 " _id ": {" $oid ": "4 fc76a938fb81d "}, 11 " catalog ": " public ", " files ": [ 14 { 15 " type ": "OS", 16 " hypervisor ": " ESX ", 17 " format ": " VMDK ", " checksum ": { 20 " md5 ": "2 dba351902bffb f3693e932e2 " 21 } 22 } / 103

73 PaaS mit AppMarket - Appliance aus dem AppMarket in importieren Über den Downloadlink, der im PATH angezeigt wird, lädt man das Image herunter und lässt es anschliessend in den lokalen Datastore importieren: 1 $ onemarket show 4 fc76a938fb81d \ 2 -- server http :// appmarket. opennebula. com 3 { " links ": { 6 " download ": { 7 " href ": " http :// marketplace. c12g. com / appliance /4fc [...] / downl 8 } 9 } 10 } 12 $ cat marketplace_image. one 13 NAME = " CentOS 6.2 " 14 PATH = http :// appmarket. opennebula. com / appliance /4fc [...] / downlo 15 TYPE = OS 17 $ oneimage create marketplace_image. one 18 ID: 3 72 / 103

74 OpenStack Überblick 1 Überblick 2 Anforderungen 3 Aufbau einer Cloud VM-Host einrichten VM-Image vorbereiten und laden Exkurs: Zur Persistenz von VM-Images Live-Migration Virtuelles Netzwerk konfigurieren VM-Template erzeugen Kontextualisierung PaaS mit 4 OpenStack Überblick Computing - Nova Storing Images - Glance Storing Objects - Swift Block Storage - Cinder Networking - Quantum Identity - Keynote Dashboard - Horizon 5 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 6 Weitere Anbieter 73 / 103

75 OpenStack Überblick Überblick OpenStack ist ein weiteres Open Source Projekt zum Aufbau einer Cloud, dass sich als Cloud Operating System versteht. Ursprung Gegründet von Rackspace und der NASA 7, die ähnliche Anforderungen bzgl. einer Cloud-Infrastruktur hatten und sich gegenseitig die fehlenden Komponenten lieferten, woraus OpenStack entstand. Mitglieder Mehrere grosse namhafte Firmen der IT-Branche (u.a. AMD, Intel, Red Hat, Cisco, Dell, HP, IBM, NEC, VMware, Yahoo!) traten später hinzu und steuern Code und Know-how bei. 7 National Aeronautics and Space Administration 74 / 103

76 OpenStack Überblick Bestandteile Eine OpenStack-Cloud besteht aus: Speicherplatz, Rechen- und Netzwerkressourcen die einzeln entwickelt, aber über ein webbasiertes Dashboard zusammen zugreifbar sind. 75 / 103

77 OpenStack Überblick Eigenschaften Der Benutzer kann in einer Art Self-Service Portal eigene Cloud-Ressourcen wie z.b. virtuelle Maschinen selbst instantiieren und betreiben. Öffentliche Cloud und Private Clouds lassen sich über OpenStack verbinden. Ausserdem werden unterschiedliche Hypervisoren/Container unterstützt. Darunter sind KVM, LXC, QEMU, UML, VMware ESX/ESXi, Xen, PowerVM und Microsoft Hyper-V. 76 / 103

78 OpenStack Überblick Bestandteile der OpenStack Architektur Computing Compute (Nova) Storing Object Storage (Swift) Block Storage (Cinder) Image Service (Glance) Networking (Quantum) Identity (Keystone) Dashboard (Horizon) Abbildung: aus [OpenStackArch] 77 / 103

79 OpenStack Computing - Nova Computing - Nova Nova ist die zentrale Komponente in der Architektur, welche alle anderen miteinander verbindet. Die Kommunikation geschieht über RabbitMQ. Über diese asynchrone Message Queue interagieren die einzelnen Dienste miteinander. Der RabbitMQ-Server kann Nachrichten, welche dann zu einem späteren Zeitpunkt ausgeliefert werden, in verschiedene Kanäle schreiben (posten). Abonnenten von Kanälen können deren Nachrichten empfangen. Abbildung: aus [OpenStackNova] 78 / 103

80 OpenStack Computing - Nova Computing - Nova Dienste geben in regelmässigen Intervallen ihre Verfügbarkeiten bekannt, welche ein Scheduler ausliest und Anfragen an diese Dienste stellt. Dieser Scheduler koordiniert alle Dienste und bestimmt, wohin neue Ressourcen verteilt werden. Sogenannte Compute Worker hosten VMs und kontrollieren Hypervisor(en) sowie VMs, wenn Befehle aus der Message Queue empfangen werden. Abbildung: aus [OpenStackNova] 79 / 103

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