OpenStackクラウド基盤構築ハンズオンセミナー　第２日：講義No1

OpenStackクラウド基盤構築ハンズオンセミナー

第2日講義資料 No.1

ver1.3 2014/03/05
1
Copyright (C) 2014 National Institute of Informatics, All rights reserved.


目次
■

OpenStackの主要コンポーネント

■

Nova/Cinderを構成するサービス群

■

スケーラビリティと高可用性を実現するコンポーネント配置

■

クライアントライブラリによるAPI操作

■

（参考）Keystoneのトークン認証

■

（付録）OpenStack 主要APIリスト

注意：本テキストで扱うOpenStackは、RDO(Grizzly)がベースとなります。

2




3


■

OpenStackでは、機能別にソフトウェアをモジュール化して開発が進められています。
- Swift : オブジェクトストレージ
●

ファイル単位で出し入れするだけの単純なファイルストア

- Nova : 仮想マシンの配置決定と起動・停止処理
- Glance : 仮想マシンイメージの管理
●

バックエンドにSwift、その他のストレージを使用

- Cinder : ブロックボリュームの提供
●

サンプル実装では、Linux LVM + iSCSIソフトウェアターゲットを使用

●

外部のストレージ装置をバックエンドにすることも可能

- Keystone : 統合認証機能
- Neutron : 仮想ネットワーク管理機能（Quantumから改名）
●

仮想ネットワークの作成を外部のプラグインモジュール（SDN製品）に移譲

●

標準提供のプラグインでは、Linux bridge、もしくは、Open vSwitchを使用

- Horizon : GUIコンソールのサンプル実装
4


コンポーネント間の連携処理
■

Webコンソールで操作をすると、REST API経由で各モジュールに指示が飛びます。ま
た、クライアントは、各モジュールのREST APIを直接操作することも可能です。
- これにより、プログラムコードからの呼び出しによる環境操作の自動化が可能になります。
クライアントPC

パブリックネットワーク

テンプレート
イメージ保存

Webコンソールアクセス

テンプレート
イメージ検索

Network
Node

仮想ネットワーク作成

Swift

Glance

Horizon

Neutron

Nova

Nova
Nova
Nova
Compute
Compute
Compute
管理ネットワーク

仮想マシン
イメージ

テンプレート
ダウンロード

仮想マシン起動

Keystone

QPID

MySQL

認証サーバ

メッセージング

データベース

ブロックボリューム提供
（iSCSI）

Cinder

LUN
LUN
LUN
5



コンポーネントのAPI操作のパターン
■

コンポーネントのAPIを操作する際は、2種類のパターンがあります。
- ユーザがダッシュボード経由で各コンポーネントのAPIを操作、もしくは、直接にAPIを操作
- あるコンポーネントが他のコンポーネントに処理を依頼するためにAPIを操作

データベース
MySQL
共有データ保存
QPID

Keystone
（ユーザ認証）

Webブラウザ
アクセス

APIアクセス

エージェント通信の
メッセージ中継

Neutron
（仮想ネットワーク）

Horizon
（ダッシュボード）

Cinder
（ブロックボリューム）

Nova
（仮想マシン）

Glance
（テンプレート）

仮想ネットワークへの接続
ブロックボリューム
の接続

テンプレートイメージ
のダウンロード

6



API操作のユーザ認証
■

コンポーネントのAPIを操作する際は、ユーザ認証が必要となります。
- ユーザ、もしくは、コンポーネントは、KeystoneからAPI操作を許可する「トークン」を取得し
た後に、操作対象コンポーネントのAPIにリクエストを送信します。（各コンポーネントは、自
分自身を表す「ユーザ」がKeystoneに事前に登録されています。）
- Keystoneからトークンを取得する際に、操作対象コンポーネントのAPIのURLを併せて取得しま
す。したがって、ユーザは、KeystoneのAPIのURLだけを知っている必要があります。

Keystone

Neutron

Horizon

Cinder

Nova

Glance

7


Keystoneによるトークン認証
■

■

OpenStackのクライアントは複数のコンポーネントに多数のリクエストを送信するた
め、リクエストごとにユーザID/パスワードで認証するのは、セキュリティ上の問題を
引き起こす可能性が高くなります。
そこで、認証サーバ（Keystone）からコンポーネントの利用許可証である「トーク
ン」を取得しておき、リクエストの際はトークンIDをコンポーネントに送信します。
- リクエストを受けたコンポーネントは、トークンIDの正当性をKeystoneに問い合わせて確認し
た後に、リクエストを実行します。
- 取得したトークンは一定時間（デフォルトは24時間）で有効期限が切れます。有効期限が切れ
るまでは繰り返し利用できますので、リクエストごとにトークンを取得する必要はありません。
Keystoneサーバ

発行したトークンは
Keystoneサーバに保管
ID=yyyy

トークン発行依頼　
（ユーザID/パスワードで認証）

トークンIDに対応するトークンの情報を確認
（ユーザの権限を確認）

トークンIDを返送

クライアント

　リクエスト送信
（トークンIDを送信）

8



■

次はKeystoneに登録されたサービスと、対応するAPIのURLを表示しています。
- 各コンポーネントのコマンドラインツールは、これでリクエストを送信するAPIを確認します。

# keystone service-list
+----------------------------------+----------+----------+----------------------------+
|
id
|
name
|
type
|
description
|
+----------------------------------+----------+----------+----------------------------+
| 5ea55cbee90546d1abace7f71808ad73 | cinder | volume |
Cinder Service
|
| e92e73a765be4beca9f12f5f5d9943e0 | glance | image
| Openstack Image Service
|
| 3631d835081344eb873f1d0d5057314d | keystone | identity | OpenStack Identity Service |
| 8db624ad713e440492aeccac6ab70a90 |
nova
| compute | Openstack Compute Service |
| e9f02d3803ab44f1a369602010864a34 | nova_ec2 |
ec2
|
EC2 Service
|
| 5889a1e691584e539aa121ab31194cca | quantum | network | Quantum Networking Service |
+----------------------------------+----------+----------+----------------------------+
# keystone endpoint-list
+----------------------------------+-----------+------------------------------------------||-+----------------------------------+
|
id
|
region |
publicurl
|| |
service_id
|
+----------------------------------+-----------+------------------------------------------||-+----------------------------------+
| 0e96a30d9ce742ecb0bf123eebf84ac0 | RegionOne | http://172.16.1.11:8774/v2/%(tenant_id)s || | 8db624ad713e440492aeccac6ab70a90 |
| 928a38f18cc54040a0aa53bd3da99390 | RegionOne |
http://172.16.1.11:9696/
|| | 5889a1e691584e539aa121ab31194cca |
| d46cebe4806b43c4b48499285713ac7a | RegionOne |
http://172.16.1.11:9292
|| | e92e73a765be4beca9f12f5f5d9943e0 |
| ebdd4e61571945b7801554908caf5bae | RegionOne | http://172.16.1.11:8776/v1/%(tenant_id)s || | 5ea55cbee90546d1abace7f71808ad73 |
| ebec661dd65b4d4bb12fe67c25b2c77a | RegionOne |
http://172.16.1.11:5000/v2.0
|| | 3631d835081344eb873f1d0d5057314d |
| f569475b6d364a04837af6d6a577befe | RegionOne | http://172.16.1.11:8773/services/Cloud || | e9f02d3803ab44f1a369602010864a34 |
+----------------------------------+-----------+------------------------------------------||-+----------------------------------+
# keystone endpoint-get --service compute
+-------------------+--------------------------------------------------------------+
|
Property
|
Value
|
+-------------------+--------------------------------------------------------------+
| compute.publicURL | http://172.16.99.11:8774/v2/11f9297918c040eab1f1ec2d50d5564c |
+-------------------+--------------------------------------------------------------+

10


■

各コマンドラインツールは、「helpサブコマンド」でサブコマンドの一覧や各サブコマ
ンドの詳細が確認できます。
# keystone help
# keystone help user-list

← サブコマンドの一覧
← サブコマンド「user-list」の詳細説明

11


Glanceへのテンプレートイメージ登録 (1)
■

起動ディスクのテンプレートイメージをGlanceに登録することで、Novaから利用でき
るようになります。

Keystone

Neutron

Horizon

Cinder

Nova

Glance

12


Glanceへのテンプレートイメージ登録 (2)
■

次は、一般ユーザ「demo_user」で、テンプレートイメージをインターネットからダウ
ンロードして登録する例です。

このファイルは
自分で用意します。
一般ユーザの場合は
ポート番号5000

# cat keystonerc_demo_user
export OS_USERNAME=demo_user
export OS_TENANT_NAME=demo
export OS_PASSWORD=passw0rd
export PS1='[u@h W(keystone_demouser)]$ '
# . keystonerc_demo_user
# glance image-create --name "Fedora19"
--disk-format qcow2 --container-format bare --is-public true
--copy-from http://cloud.fedoraproject.org/fedora-19.x86_64.qcow2
# glance image-list
+--------------------------------------+----------+-------------+------------------+-----------+--------+
| ID
| Name
| Disk Format | Container Format | Size
| Status |
+--------------------------------------+----------+-------------+------------------+-----------+--------+
| 702d0c4e-b06c-4c15-85e5-9bb612eb6414 | Fedora19 | qcow2
| bare
| 237371392 | active |
+--------------------------------------+----------+-------------+------------------+-----------+--------+

13


Neutronによる仮想ネットワーク作成
■

NeutronのAPIを通して、プロジェクトごとに独立した仮想ネットワークを用意します。
- Neutronのコマンド操作の詳細は、「第2日講義資料 No.2」で説明します。
Keystone

Neutron

Horizon

Cinder

Nova

Glance

コマンド名は旧名称のquantumです。
Havanaではneutronに変わります。

# quantum net-list
+--------------------------------------+-------------+-------------------------------------------------------+
| id
| name
| subnets
|
+--------------------------------------+-------------+-------------------------------------------------------+
| 843a1586-6082-4e9f-950f-d44daa83358c | private01
| 9888df89-a17d-4f4c-b427-f28cffe8fed2 192.168.101.0/24 |
| d3c763f0-ebf0-4717-b3fc-cda69bcd1957 | private02
| 23b26d98-2277-4fb5-8895-3f42cde7e1fd 192.168.102.0/24 |
| d8040897-44b0-46eb-9c51-149dfe351bbe | ext-network | 1b8604a4-f39d-49de-a97c-3e40117a7516 192.168.199.0/24 |
+--------------------------------------+-------------+-------------------------------------------------------+

14



Novaによる仮想マシンインスタンス起動
■

NovaのAPIに仮想マシンインスタンスの起動を指示すると、Glance / Netronと連携し
て、インスタンスの起動と仮想ネットワーク接続の処理が行われます。
- Novaは、Glance APIを通じて、テンプレートイメージをコンピュートノードにコピーします。
- 同じく、Neutron APIを通じて、仮想マシンインスタンスを仮想ネットワークに接続します。
Keystone

Neutron

Horizon

Cinder

Nova

Glance

仮想ネットワークへの接続
のダウンロード

15



コマンドによる仮想マシンインスタンス起動 (1)
■

次は、novaコマンドで仮想マシンインスタンスの起動に必要な情報を確認しています。

# nova flavor-list
+----+-----------+-----------+------+-----------+------+-------+-------------+-----------+-------------+
| ID | Name
| Memory_MB | Disk | Ephemeral | Swap | VCPUs | RXTX_Factor | Is_Public | extra_specs |
+----+-----------+-----------+------+-----------+------+-------+-------------+-----------+-------------+
| 1 | m1.tiny
| 512
| 0
| 0
|
| 1
| 1.0
| True
| {}
|
| 2 | m1.small | 2048
| 20
| 0
|
| 1
| 1.0
| True
| {}
|
| 3 | m1.medium | 4096
| 40
| 0
|
| 2
| 1.0
| True
| {}
|
| 4 | m1.large | 8192
| 80
| 0
|
| 4
| 1.0
| True
| {}
|
| 5 | m1.xlarge | 16384
| 160 | 0
|
| 8
| 1.0
| True
| {}
|
+----+-----------+-----------+------+-----------+------+-------+-------------+-----------+-------------+
# nova keypair-list
+-------+-------------------------------------------------+
| Name | Fingerprint
|
+-------+-------------------------------------------------+
| mykey | 31:8c:0e:43:67:40:f6:17:a3:f8:3f:d5:73:8e:d0:30 |
+-------+-------------------------------------------------+

NovaからGlance APIを呼び出して
情報を取得しています。

# nova image-list
+--------------------------------------+----------+--------+--------+
| ID
| Name
| Status | Server |
+--------------------------------------+----------+--------+--------+
| 702d0c4e-b06c-4c15-85e5-9bb612eb6414 | Fedora19 | ACTIVE |
|
+--------------------------------------+----------+--------+--------+
# nova secgroup-list
+---------+-------------+
| Name
| Description |
+---------+-------------+
| default | default
|
+---------+-------------+

NovaからNeutron APIを呼び出して
情報を取得しています。

# nova net-list
+--------------------------------------+-------------+------+
| ID
| Label
| CIDR |
+--------------------------------------+-------------+------+
| 843a1586-6082-4e9f-950f-d44daa83358c | private01
| None |
| d3c763f0-ebf0-4717-b3fc-cda69bcd1957 | private02
| None |
| d8040897-44b0-46eb-9c51-149dfe351bbe | ext-network | None |
+--------------------------------------+-------------+------+

16



■

次は、確認した情報を元に、仮想マシンインスタンスを起動しています。
# nova boot --flavor m1.small --image Fedora19 --key-name mykey
--security-groups default --nic net-id=843a1586-6082-4e9f-950f-d44daa83358c vm01
+-----------------------------+--------------------------------------+
| Property
| Value
|
+-----------------------------+--------------------------------------+
| status
| BUILD
|
| updated
| 2013-11-22T06:22:52Z
|
| OS-EXT-STS:task_state
| scheduling
|
| key_name
| mykey
|
| image
| Fedora19
|
| hostId
|
|
| OS-EXT-STS:vm_state
| building
|
| flavor
| m1.small
|
| id
| f40c9b76-3891-4a5f-a62c-87021ba277ce |
| security_groups
| [{u'name': u'default'}]
|
| user_id
| 2e57cd295e3f4659b151dd80f3a73468
|
| name
| vm01
|
| adminPass
| 5sUFyKhgovV6
|
| tenant_id
| 555b49dc8b6e4d92aa74103bfb656e70
|
| created
| 2013-11-22T06:22:51Z
|
| OS-DCF:diskConfig
| MANUAL
|
| metadata
| {}
|
（中略）
+-----------------------------+--------------------------------------+
# nova list
+--------------------------------------+------+--------+-------------------------+
| ID
| Name | Status | Networks
|
+--------------------------------------+------+--------+-------------------------+
| f40c9b76-3891-4a5f-a62c-87021ba277ce | vm01 | ACTIVE | private01=192.168.101.3 |
+--------------------------------------+------+--------+-------------------------+
17


Neutron APIによるフローティングIPの割り当て
■

仮想マシンインスタンスが複数の仮想NICを持つ場合、仮想NICを指定してフローティ
ングIPを割り当てるには、Neutron APIを使用する必要があります。
- プライベートIPに対応するポートIDを確認して、ポートIDを指定して割り当てます。

# nova boot --flavor m1.small --image Fedora19 --key-name mykey --security-groups default
--nic net-id=843a1586-6082-4e9f-950f-d44daa83358c
--nic net-id=d3c763f0-ebf0-4717-b3fc-cda69bcd1957
Vm01
# nova list
+--------------------------------------+------+--------+--------------------------------------------------+
| ID
|
+--------------------------------------+------+--------+--------------------------------------------------+
| e8d0fa19-130f-4502-acfe-132962134846 | vm01 | ACTIVE | private01=192.168.101.3; private02=192.168.102.3 |
+--------------------------------------+------+--------+--------------------------------------------------+
# quantum port-list
+--------------------------------------+------+-------------------+------------------------------------+
| id
| name | mac_address
| fixed_ips
|
+--------------------------------------+------+-------------------+------------------------------------+
| 10c3cd17-78f5-443f-952e-1e3e427e477f |
| fa:16:3e:37:7b:a6 | ... "ip_address": "192.168.102.3"} |
| d0057651-e1e4-434c-a81d-c950b9c06333 |
| fa:16:3e:e6:d9:4c | ... "ip_address": "192.168.101.3"} |
+--------------------------------------+------+-------------------+------------------------------------+
# quantum floatingip-list
+--------------------------------------+------------------+---------------------+---------+
| id
| fixed_ip_address | floating_ip_address | port_id |
+--------------------------------------+------------------+---------------------+---------+
| 06d24f23-c2cc-471f-a4e6-59cf00578141 |
| 171.16.1.101
|
|
| 89b49a78-8fd7-461b-8fe2-fba4a341c8a2 |
| 172.16.1.102
|
|
+--------------------------------------+------------------+---------------------+---------+
# quantum floatingip-associate 06d24f23-c2cc-471f-a4e6-59cf00578141 d0057651-e1e4-434c-a81d-c950b9c06333

19



キーペアとセキュリティグループの操作
■

キーペアの作成・登録、セキュリティグループの追加など、セキュリティ関連の操作も
novaコマンドで実施できます。
- 次は、キーペア「key01」を作成・登録して、秘密鍵を「~/.ssh/key01.pem」に保存します。
# nova keypair-add key01 > ~/.ssh/key01.pem
# chmod 600 ~/.ssh/key01.pem

- 次は、既存のキーペアについて、公開鍵を「key02」として登録します。
# nova keypair-add --pub-key ~/.ssh/id_rsa.pub key02

- 次は、セキュリティグループ「group01」を作成して、TCP22番ポートへのアクセスを許可しま
す。
# nova secgroup-create group01 "My security group."
# nova secgroup-add-rule group01 tcp 22 22 0.0.0.0/0
■

セキュリティグループについては、今後、novaコマンドでは設定できない機能が追加されていく可
能性があるため、quantum (neutron) コマンドでの設定方法も知っておくとよいでしょう。
# quantum security-group-create group01 --description "My security group."
# quantum security-group-rule-create --protocol tcp
--port-range-min 22 --port-range-max 22
--remote-ip-prefix "0.0.0.0/0" group01

20


Cinderによるブロックボリューム作成
■

CinderのAPIを通して、ブロックボリュームの作成・削除・スナップショット作成など
が可能です。
- 仮想マシンインスタンスにブロックボリュームを接続する際は、NovaのAPIに指示を出すと、
NovaがCinderのAPIを経由して連携処理を行います。

Keystone

Neutron

Horizon

Cinder

Nova

ブロックボリューム
の接続

Glance

21



ブロックボリュームからのインスタンス起動
■

テンプレートイメージを複製してブロックボリュームを作成すると、ブロックボリュー
ムから仮想マシンインスタンスを起動できるようになります。
- 次は、既存のテンプレートイメージからブロックボリュームを作成して、仮想マシンインスタン
スを起動する例です。（起動時の「--image」オプションは意味を持ちませんが、ダミーで指定
する必要があります。）
テンプレートイメージのID

# cinder create --image-id 702d0c4e-b06c-4c15-85e5-9bb612eb6414 --display-name Fedora19-bootvol 5
# cinder list
+--------------------------------------+-----------+------------------+------+-------------+----------+-------------+
|
ID
|
Status |
Display Name
| Size | Volume Type | Bootable | Attached to |
+--------------------------------------+-----------+------------------+------+-------------+----------+-------------+
| 78b4d23b-3b57-4a38-9f6e-10e5048170ef | available |
volume01
| 5
|
None
| false
|
|
| bdde9405-8be7-48d5-a879-35e37c97512f | available | Fedora19-bootvol | 5
|
None
|
true
|
|
+--------------------------------------+-----------+------------------+------+-------------+----------+-------------+
--security-groups default --nic net-id=843a1586-6082-4e9f-950f-d44daa83358c
--block_device_mapping vda=bdde9405-8be7-48d5-a879-35e37c97512f:::0 vm02

ブロックボリュームのID

インスタンス停止時にボリュームを
削除するかどうか

# nova volume-list
+----------||-----------+-----------+------------------+------+-------------+--------------------------------------+
| ID
||
| Status
| Display Name
| Size | Volume Type | Attached to
|
+----------||-----------+-----------+------------------+------+-------------+--------------------------------------+
| 78b4d23b-||e5048170ef | available | volume01
| 5
| None
|
|
| bdde9405-||e37c97512f | in-use
| Fedora19-bootvol | 5
| None
| b4cb7edd-317f-44e9-97db-5a04c41a4510 |
+----------||-----------+-----------+------------------+------+-------------+--------------------------------------+
23


メモとしてお使いください

24



25



26


Nova/Cinderを構成するサービス群

27


Novaを構成するサービス群
コントローラノード
Nova API

REST APIを提供

コンピュートノード

特定のハイパーバイザに
対応するためのドライバ

Nova Compute

インスタンスを起動
するノードを決定

Compute Driver

Libvirt
インスタンス
起動指示

Nova Scheduler

起動
仮想マシン
インスタンス

仮想マシン
インスタンス

qcow2
オーバーレイファイル

リソース情報確認

qcow2
オーバーレイファイル

リソース情報更新

Nova Conductor
DBアクセスの
Proxyサービス

Database
Glance

/var/lib/nova/instances/<ID>
オーバーレイ

ダウンロード

メッセージングサーバ経由の通信

ダウンロードしたイメージは
キャッシュして再利用

qcow2
ベースイメージ
/var/lib/nova/instances/_base
28



メッセージングサーバについて
■

同じコンポーネントのサービス群は、メッセージングサーバを介して相互通信します。
- 通信用途ごとの「トピック」があり、送信側は、特定のトピックにメッセージを配信します。受
信側は、購読中のトピックに入ったメッセージを定期的に取得します。
- トピックに入れるメッセージは、「購読中の受信者全員が受け取ること」「購読中の受信者のど
れか1つだけが受け取ること」などの受信条件が設定されます。
- 複数のサービスが同じトピックにメッセージを配信することができますので、「N : M」の非同
期通信が実現されます。
- OpenStackでは、メッセージングサーバには、RabbitMQ、もしくは、QPIDを使用します。
メッセージングサーバ
サービス

トピックA

メッセージ受信
サービス
サービス

メッセージ送信
トピックB

サービス

・・・

トピックAを購読中の
サービス群
29



qcow2ディスイメージについて
■

■

qcow2は、仮想マシンのディスクイメージ用に設計されたイメージファイル形式で、次
のような特徴を持ちます。
ファイルサイズを動的に増加
- 論理的なディスクイメージのサイズに対して、実際にデータが書かれている分だけの物理ディス
クを使用します。論理サイズの拡張も可能です。

■

ベースイメージファイルと差分イメージファイルを分割して利用可能
- 仮想マシン起動時は、ベースイメージの内容が見えていますが、仮想マシンから書き込んだ変更
は、差分イメージファイルに書き込まれます。
- 複数の仮想マシンでベースイメージを共有することで、物理ディスクの使用量を低減することが
できます。

■

複数のスナップショットを保持可能
- スナップショットを作成しておくと、過去のスナップショットの状態に内容を戻したり、特定の
スナップショットの内容をコピーして新規イメージを作成することができます。

30


qcow2ディスイメージの操作
■

qcow2ディスクイメージは、qemu-imgコマンドで操作します。
5GBのイメージファイルを作成

# qemu-img create -f qcow2 baseimage.qcow2 5G
Formatting 'baseimage.qcow2', fmt=qcow2 size=5368709120 encryption=off
cluster_size=65536 lazy_refcounts=off
baseimg.qcow2をベースとして
差分イメージを作成
# qemu-img create -f qcow2 -b baseimage.qcow2 layerimage.qcow2
Formatting 'layerimage.qcow2', fmt=qcow2 size=5368709120
backing_file='baseimage.qcow2' encryption=off cluster_size=65536 lazy_refcounts=off
# qemu-img info layerimage.qcow2
image: layerimage.qcow2
file format: qcow2
virtual size: 5.0G (5368709120 bytes)
disk size: 196K
cluster_size: 65536
backing file: baseimage.qcow2
スナップショットを作成
# qemu-img snapshot -c snap01 layerimage.qcow2
# qemu-img snapshot -l layerimage.qcow2
Snapshot list:
ID
TAG
VM SIZE
DATE
VM CLOCK
1
snap01
0 2013-11-22 17:08:02
00:00:00.000

スナップショットから
新規イメージを複製

# qemu-img convert -f qcow2 -O qcow2 -s snap01 layerimage.qcow2 copiedimage.qcow2
（参考）
　https://access.redhat.com/site/documentation/ja-JP/Red_Hat_Enterprise_Linux/6/html-single/ 　
　Virtualization_Administration_Guide/index.html#sect-Virtualization-Tips_and_tricks-Using_qemu_img

31



公開鍵の書き込みについて
■

■

Nova Computeは仮想マシンインスタンスを起動する前に、ローカルにあるディスクイ
メージ内の「 /root/.ssh/authorized_keys」に指定された公開鍵を書き込みます。
公開鍵の情報はメタデータからも参照できるので、Cloud-Initによって公開鍵認証の設
定を行うことも可能です(*)。
- 典型的には、rootによる直ログインを禁止した上で、ログイン用のユーザを作成して、そのユー
ザに対して公開鍵認証を設定します。
メタデータから公開鍵を参照する例
$ curl http://169.254.169.254/2009-04-04/meta-data/public-keys/0/openssh-key
ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAABIwAAAQEA5W2IynhVezp+DpN11xdsY/8NOqeF8r7eYqVteeWZSBfnYhKn
8D85JmByBQnJ7HrJIrdMvfTYwWxi+swfFlryG3A+oSll0tT71FLAWnAYz26ML3HccyJ7E2bD66BSditbDITK
H3V66oN9c3rIEXZYQ3A+GEiA1cFD++R0FNKxyBOkjduycvksB5Nl9xb3k6z4uoZ7JQD5J14qnooM55Blmn2C
C2/2KlapxMi0tgSdkdfnSSxbYvlBztGiF3M4ey7kyuWwhE2iPBwkV/OhANl3nwHidcNdBrAGC3u78aTtUEwZ
tNUqrevVKM/yUfRRyPRNivuGOkvjTDUL/9BGquBX9Q== enakai@kakinoha

(*) 特にブロックボリュームから起動する場合は、Nova Computeによる公開鍵の書き込みに失敗するので、　　　
　 Cloud-Initによる公開鍵設定が必須となります。
32


ブロックボリュームの使い方と対応するAPI
OS領域
データ領域

OS領域

他の仮想マシンインスタンスに
再接続可能（同時接続は不可）

データ領域

②仮想マシンインスタンスに
接続してデータ領域として使用

④スナップショットを複製して
新たなブロックボリュームを作成

①新規ブロックボリュームを作成
③スナップショット作成

テンプレート
イメージ

OS領域

テンプレートイメージを複製して
ブロックボリュームを作成

■

Cinder API
- volume create/delete/list/show
(create from snapshot, image)

OS領域

- snapshot create/delete/list/show
■

Nova API
- volume attach/detach

33



Nava/Cinder連携の全体像
■

■

ブロックストレージは、典型的には、iSCSIストレージ装置のLUNとして用意されます。
この時、Cinderは、iSCSIストレージ装置をコントロールする役割を持ちます。
Nova Computeは、ホストLinuxに接続したLUNを仮想ディスクとしてVM接続します。
Nova Compute
VMインスタンス
/dev/vdb

Cinder
LUNの作成・公開を指示
ストレージ装置

仮想ディスク

Linux KVM
/dev/sdX

iSCSI LUN

iSCSI Target

iSCSI SW
Initiator
34


Cinderを構成するサービス群
■

ストレージ装置ごとに対応するVolume DriverがLUNの構成を実施します。
- 複数タイプのストレージ装置を利用する場合、Cinder Schedulerが使用するストレージを選択し
ます。


REST APIを提供

Cinder API

Cinder-Volume

特定のストレージ装置に
対応するためのドライバ

ストレージ装置

Volume Driver
ボリュームの
情報を共有

Cinder Scheduler

ボリュームの特性に
応じたドライバの選択

LUN
iSCSI接続

Database

メッセージングサーバ経由の通信

ドライバの指示に従って
LUNを用意して公開

iSCSIでホストLinuxに
接続したLUNを仮想ディスク
としてVMにアタッチ

Nova Compute
REST APIを提供

Nova API
35



LVM/tgtdによる実装例
■

Cinderが標準提供するLVMドライバでは、LVMで作成した論理ボリュームをtgtdで
iSCSI LUNとして公開します。スナップショットの作成には、LVMのスナップショット
を利用します（差分領域のサイズは、元のLVと同じサイズ）。
Nova Compute

Cinder
論理ボリュームを作成して、
iSCSI LUNとして公開

/dev/vdb

仮想ディスク

Linux KVM
/dev/sdX

iSCSI LUN

VG: cinder-volumes

LV

iSCSI SW
Target (tgtd)

iSCSI SW
Initiator
36


NFSドライバの利用
■

Cinderが標準提供するNFSドライバでは、NFSサーバ上にディスクイメージファイルを
作成して、 ComputeノードからNFSマウントして利用します。

Nova Compute

Cinder

/dev/vdb

NFSマウントして、
ディスクイメージ
ファイルを作成

仮想ディスク

NFSサーバ
Linux KVM
・・・
・・・

NFSマウント
37


GlusterFSドライバの利用
■

GlusterFSの分散ファイルシステム上にディスクイメージを配置するドライバも提供さ
れています。
- 現在は、FUSEマウントによるアクセスですが、今後、GlusterFSのAPIライブラリ（libgfapi）に
よるダイレクトアクセスにも対応する予定です。

Cinder

Nova Compute
/dev/vdb

仮想ディスク

GlusterFSクラスタ

FUSEマウントして、
ディスクイメージ
ファイルを作成

・・・
Linux KVM
・・・

FUSEマウント

38



スケーラビリティと高可用性を
実現するコンポーネント配置

39


コンピュートノードのスケールアウト構成
■

コンピュートノードを追加して、起動可能な仮想マシンインスタンスの数を増やします。

●
●
●
●
●

APIサービス群
Horizonダッシュボード
L2/L3/DHCP Agent
データベース (MySQL)
メッセージング (QPID)

●
●
●

KVMハイパーバイザ
Nova Compute
L2 Agent

●
●
●

スケールアウト

Nova Compute
L2 Agent
40


ネットワークノードの分離構成 (1)
■

ネットワークノードを独立させて、ネットワーク処理の性能を確保します。
- ネットワークノード自身をスケールアウトさせる際は、外部のSDNコンポーネントの利用が必要
です。OpenStack標準機能としてのネットワークノードのスケールアウト機能は、現在開発計画
中です。

●
●
●
●

APIサービス群

●
●
●

Nova Compute
L2 Agent

ネットワークノード
●

L2/L3/DHCP Agent

●
●
●

Nova Compute
L2 Agent


41



ネットワークノードの分離構成 (2)
■

下図は、ネットワークノードを分離した場合のネットワーク構成例です。

パブリックネットワーク
プライベートネットワーク
eth0

eth0

IP

IP

eth1

eth2

br-ex

br-priv
br-int

NAT



eth0
IP

eth1
br-priv

eth0
IP

eth1
br-priv

br-int

br-int

VM

・・・

VM


42


コントローラ群の分離構成
■

さらに、コントローラノード内のコンポーネントを別々のサーバに配置します。

データベース

Keystoneサービス
Glanceサービス

●



Cinderサービス
●

●

L2/L3/DHCP Agent


Novaサービス
Horizon
●



43


APIサービス / Horizonのスケールアウト
■

APIサービス群とHorizonダッシュボードは、ロードバランサで負荷分散が可能です。

ロードバランサ





Keystoneサービス

Glanceサービス

Cinderサービス

Novaサービス

Horizon
44


データベースとメッセージングのHA構成
■

ロードバランサ自体は、HAクラスタによって可用性を高めます。データベースサーバ
とメッセージングサーバーも同様にHAクラスタ化で可用性を高めます
- データベース (MySQL)は、クラスタに構成して負荷分散を行うことも可能です。あまり一般的な
構成ではありませんが、「Galera Cluster (MySQL)」などの技術が利用できます。

×
×
×

障害発生！

フェイルオーバ


障害発生！


データベース

データベース

障害発生！



45


HA/ロードバランス構成の参考資料
■

HAクラスタのロードバランサの具体的な設定は、次の資料が参考になります。
- RDO HighlyAvailable and LoadBalanced Control Services
●

http://openstack.redhat.com/RDO_HighlyAvailable_and_LoadBalanced_Control_Services

46


クライアントライブラリによるAPI操作

47


Python用クライアントライブラリ
■

Python用のクライアントライブラリを使用 startvm.py
すると、Pythonスクリプトを用いて、
#!/usr/bin/python
import os
OpenStackのAPIを操作することができま
import novaclient.v1_1.client as nvclient
す。右図は仮想マシンインスタンスを起動す # Network ID to which the instance will attach.
netid='541bb203-f13c-4eb7-ac91-2432b389572f'
る簡単なスクリプトの例です
- 本講座の演習環境では、下記のクライアントラ
イブラリのパッケージが導入されています。
# rpm -qa | grep -E "python-.*client"
python-cinderclient-1.0.4-1.fc19.noarch
python-novaclient-2.13.0-1.fc18.noarch
python-glanceclient-0.9.0-3.fc19.noarch
python-quantumclient-2.2.1-3.fc19.noarch
python-keystoneclient-0.2.3-7.fc19.noarch
python-swiftclient-1.4.0-1.fc19.noarch

実行例

creds = {}
creds['username'] = os.environ['OS_USERNAME']
creds['api_key'] = os.environ['OS_PASSWORD']
creds['auth_url'] = os.environ['OS_AUTH_URL']
creds['project_id'] = os.environ['OS_TENANT_NAME']
nova = nvclient.Client(**creds)
image = nova.images.find(name="Fedora19")
flavor = nova.flavors.find(name="m1.tiny")
instance = nova.servers.create(
name="test", image=image, flavor=flavor,
key_name="mykey", nics=[{'net-id':netid}])

# cat keystonerc_demo_user
export OS_USERNAME=demo_user
export OS_TENANT_NAME=demo
export OS_PASSWORD=passw0rd
export PS1='[u@h W(keystone_demo_user)]$ '
# ./startvm.py
# nova list
+--------------------------------------+------+--------+-------------------------+
| ID
|
+--------------------------------------+------+--------+-------------------------+
| 3002c2db-b7ea-4e02-8460-ff570a07a215 | test | ACTIVE | private01=192.168.101.3 |
+--------------------------------------+------+--------+-------------------------+

48



クライアントライブラリの使い方 (1)
■

クライアントライブラリを使用する際は、はじめに各モジュール（Keystone, Nova,
Cinder, Glance）のクライアントオブジェクトを取得します。
- 下図は、クライアントオブジェクト（keystone, nova, cinder, glance）を取得するサンプルで
す。コマンドラインツールと同じ環境変数をセットした状態で実行します。
clients.py
#!/usr/bin/python
import os
import keystoneclient.v2_0.client as kclient
import novaclient.v1_1.client as nclient
import glanceclient.v1.client as gclient
import cinderclient.v1.client as cclient
_keystone_creds = {}
_keystone_creds['username'] = os.environ['OS_USERNAME']
_keystone_creds['password'] = os.environ['OS_PASSWORD']
_keystone_creds['auth_url'] = os.environ['OS_AUTH_URL']
_keystone_creds['tenant_name'] = os.environ['OS_TENANT_NAME']
_nova_creds = {}
_nova_creds['username'] = os.environ['OS_USERNAME']
_nova_creds['api_key'] = os.environ['OS_PASSWORD']
_nova_creds['auth_url'] = os.environ['OS_AUTH_URL']
_nova_creds['project_id'] = os.environ['OS_TENANT_NAME']
keystone = kclient.Client(**_keystone_creds)
nova = nclient.Client(**_nova_creds)
cinder = cclient.Client(**_nova_creds)
_glance_ep = keystone.service_catalog.url_for(
service_type='image', endpoint_type='publicURL')
glance = gclient.Client(_glance_ep, token=keystone.auth_token)
49


■

先に取得したクライアントオブジェクトは、自身が管理する各種コンポーネントのマ
ネージャオブジェクトをメンバに持ちます。マネージャオブジェクトのメソッドで、
個々のコンポーネントを表すオブジェクトを取得して利用します。Glance, Cinder,
Novaの主要なマネージャオブジェクトは次のとおりです。
- Glance
●

glance.images: Imageマネージャ（imageオブジェクトを扱う）

- Cinder
●

cinder.volumes: Volumeマネージャ（volumeオブジェクトを扱う）

●

cinder.volume_snapshots: Snapshotマネージャ（snapshotオブジェクトを扱う）

- Nova
●

nova.servers: Serverマネージャ（serverオブジェクトを扱う）

●

nova.floating_ips: Floating IPマネージャ（floating_ipオブジェクトを扱う）

●

nova.security_groups: Security Groupマネージャ（security_groupオブジェクトを扱う）

●

nova.security_group_rules: Security Group Rulesマネージャ（security_group_ruleオブジェクトを扱う）

●

nova.flavors: Flavorマネージャ（flavorオブジェクトを取り扱う）

●

nova.keypairs: Keypairマネージャ（keypairオブジェクトを取り扱う）

●

その他に「nova.images」と「nova.networks」のマネージャから、imageオブジェクトとnetworkオブジェ
クトが扱えます。本来は、CinderとNeutronのクライアントを使うべきですが、インスタンス起動時にテンプ
レートやネットワークのIDを検索する際など、簡易的に利用するのに便利です。
50


■

次は、仮想マシンインスタンスを起動して、ブロックボリュームを作成・接続した後、
フローティングIPを割り当てるサンプルです。
- 先の「clients.py」と同じディレクトリに置いて実行します。
launch_vm.py
#!/usr/bin/python
from clients import nova, glance, cinder
import time
image = nova.images.find(name='Fedora19')
flavor = nova.flavors.find(name='m1.tiny')
net = nova.networks.find(label='private01')
instance = nova.servers.create(
name="vm01", image=image, flavor=flavor,
key_name="mykey", nics=[{'net-id':net.id}])
volume = cinder.volumes.create(size=1, display_name='volume01')
while instance.status == 'BUILD':
print "Waiting status to be active."
time.sleep(10)
instance = nova.servers.get(instance.id)
while volume.status == 'creating':
time.sleep(1)
volume = cinder.volumes.get(volume.id)
nova.volumes.create_server_volume(instance.id, volume.id, '/dev/vdb')
for floating_ip in nova.floating_ips.list():
if floating_ip.instance_id == None:
instance.add_floating_ip(floating_ip)
print "Floating IP: %s" % floating_ip.ip
break

51



クライアントライブラリの参考資料
■

OpenStackのPython Client Libraryの使い方をサンプルコードで紹介
- http://d.hatena.ne.jp/enakai00/20131215/1387109226

■

各マネージャとコンポーネントオブジェクトの主要メソッドは、下記のオンラインドキュメントで
確認します。
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#

pydoc
pydoc
pydoc
pydoc
pydoc
pydoc
pydoc
pydoc
pydoc
pydoc
pydoc

glanceclient.v1.images
cinderclient.v1.volumes
cinderclient.v1.volume_snapshots
novaclient.v1_1.servers
novaclient.v1_1.flavors
novaclient.v1_1.floating_ips
novaclient.v1_1.security_groups
novaclient.v1_1.security_group_rules
novaclient.v1_1.keypairs
novaclient.v1_1.images
novaclient.v1_1.networks

52



53



54


（参考）Keystoneのトークン認証

55


Keystoneによる認証処理の流れ (1)
■

OpenStackのサービスを利用するユーザは、Keystoneから「トークン」（サービス利用
証）を取得して、該当サービスのAPIにリクエストを送信します。
- トークン本体はKeystone内部に保管されており、ユーザはトークンを特定するIDをAPIに送信し
ます。一定時間（デフォルトでは24時間）経過すると保管されたトークンは破棄されます。

ユーザ

ユーザ名/パスワード送信

ID=xxxx

ID=xxxx
UnscopedトークンID返送
ここで、自分が利用できる
プロジェクトが分かる
特定のプロジェクトを利用
するためのトークン
（Scopedトークン）を要求

Keystone

プロジェクト情報リクエスト
※ UnscopedトークンIDの代わりに
ユーザ名/パスワードを送信してもよい

ID=xxxx
プロジェクト情報返送
Scopedトークン生成要求

ID=yyyy

ID=xxxx
トークンIDと併せて、
各サービスAPIのURL
が返送される

Unscopedトークン生成

ID=yyyy
ScopedトークンID返送

Scopedトークン生成

56



Keystoneによる認証処理の流れ (2)
■

エンドユーザは、サービスエンドポイント（サービスのAPI）にScopedトークンのIDと
共にサービスのリクエストを送信します。
- サービスエンドポイントは、トークンIDを元に該当ユーザの属性をKeystoneから取得して、サー
ビスの利用可否を判断します。
Keystone

サービスエンドポイント

ユーザ

先にURLを取得した
サービスAPIリクエスト

ID=yyyy

サービスリクエスト
ID=yyyy

Scopedトークン
ユーザ属性取得
ID=yyyy
ユーザ属性返送
ユーザ属性に応じて、
リクエストを処理

リクエスト処理結果返送
57


Keystoneに対するリクエスト/レスポンスの例 (1)
■

Unscopedトークンを取得する例です。

ID=xxxx
[POST] http://keystone:5000/tokens
Header:
{'Content-Type': 'application/json'}
Request:
{
"auth":{
"passwordCredentials":{
"username":"demo_user",
"password":"xxxxxxxx"
}
}
}

（参考）これを実行するPythonスクリプトの例
http://d.hatena.ne.jp/enakai00/20131120/1385022558

Responce:
{
"access": {
"token": {
"issued_at": "2013-11-21T08:36:25.921898",
"expires": "2013-11-22T08:36:25Z",
"id": "149226c5f191445b90d7bb45925ed9f1"
},
"serviceCatalog": [],
UnscopedトークンのID
"user": {
"username": "demo_user",
"roles_links": [],
"id": "44be5165fdf64bd5907d07aa1aaa5dab",
"roles": [],
"name": "demo_user"
},
"metadata": {
"is_admin": 0,
"roles": []
}
}
}
58


■

Unscopedトークンを利用して、プロジェクト情報を取得する例です。

ID=xxxx
[GET] http://keystone:5000/tenants
Header:
{'Content-Type': 'application/json',
'X-Auth-Token': '149226c5f191445b90d7bb45925ed9f1'}

Responce:
{
"tenants": [
{
ユーザが属する
"enabled": true,
プロジェクト
"description": "",
"name": "production",
"id": "ee18bc8d37184ed0b013cd612c92f45a"
},
{
ユーザが属する
"enabled": true,
プロジェクト
"description": "",
"name": "demo",
"id": "f057a8457a8144b48fded7e6ba644e92"
}
],
"tenants_links": []
}

59


■

Scopedトークンを取得する例です。
ID=xxxx

ID=yyyy
[POST] http://keystone:5000/tokens
Header:
{'Content-Type': 'application/json'}
Request:
{
"auth":{
"tenantName":"demo",
"token":{
"id":"149226c5f191445b90d7bb45925ed9f1"
}
}
}

レスポンスは次ページ参照

60


■

Scopedトークン取得に対するレスポンスです。
Responce:
{
"access": {
"token": {
"issued_at": "2013-11-21T08:36:33.995777",
"expires": "2013-11-22T08:36:25Z",
"id": "8312676d28b546d0b801b7b44dfdf70f",
ScopedトークンのID
"tenant": {
"enabled": true,
"description": "",
"name": "demo",
"id": "f057a8457a8144b48fded7e6ba644e92"
}
},
"serviceCatalog": [
{
サービスエンドポイントの情報
"endpoints_links": [],
"endpoints": [
{
"adminURL": "http://10.64.200.97:8774/v2/f057a8457a8144b48fded7e6ba644e92",
"region": "RegionOne",
"publicURL": "http://10.64.200.97:8774/v2/f057a8457a8144b48fded7e6ba644e92",
"internalURL": "http://10.64.200.97:8774/v2/f057a8457a8144b48fded7e6ba644e92",
"id": "9aed292e70e9468499dd6c77e7a258f3"
}
],
"type": "compute",
"name": "nova"
},
...
61



62


（付録）OpenStack 主要APIリスト

（参考）OpenStack API Reference http://api.openstack.org/api-ref.html

63



Keystone API
■

一般ユーザ向けAPI

64


Keystone API
■

管理ユーザ向けAPI

65


Glance API

66


Neutron API
■

Network API

■

Subnet API

67


Neutron API
■

Ports API

68


Nova API
■

Versions API

■

Extensions API

■

Limits API

69


Nova API
■

Server API

■

Server Metadata API

70


Nova API
■

Server Address API

■

Server Actions API

71


Nova API
■

Flavors API

■

Images API

■

Image Metadata API

72


Cinder API

73



74

75

OpenStackクラウド基盤構築ハンズオンセミナー　第２日：講義No1

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