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NetApp 雲端:OpenStack
Rob Esker
Rob Esker
NetApp OpenStack 資深產品經理
Jeff Whitaker
Jeff Whitaker
NetApp 雲端解決方案經理

我們將推出一系列文章,說明 NetApp® 雲端如何協助您徹底善用私有、公有與超大規模雲端資源,而本文為系列第二篇。

作者︰NetApp 資深產品經理 Rob Esker 和雲端解決方案經理 Jeff Whitaker

在過去幾年,OpenStack 已逐漸成為私有和公有雲端的主要開放式「基礎架構即服務」(IaaS) 平台。如同 NetApp 技術長 Jay Kidd 在 2014 年預測中所述︰「今年 OpenStack 提供的技術將趨向產品設計,不只是專案規劃」;如果您還沒開始研究,現在正是深入瞭解 OpenStack,並構想如何在貴組織中活用 OpenStack 的最佳時機。

身為 OpenStack 基金會 (OpenStack Foundation) 的創始會員,NetApp 數年來一直致力於將儲存設備功能延伸至 OpenStack,包括多樣化的部署選項,以及存取 Cinder 區塊型儲存設備和最佳化 Swift 物件式儲存設備等獨特功能。我們同時也推動 Manila 檔案共享服務的創新應用。

我將在本文中深入說明什麼是 OpenStack,提供 NetApp 對 OpenStack 所做貢獻的一些細節,然後分享我認為貴組織目前應該採取的行動。

什麼是 OpenStack?

要瞭解 OpenStack,最好的方法之一就是跟 Linux 做比較。人們常說 OpenStack 對雲端而言,就像 Linux 之於伺服器一樣重要。Linux 為個別伺服器提供開放且可擴充的作業環境,OpenStack 則是為雲端基礎架構提供開放且可擴充的作業環境。

OpenStack 專案是 NASA 和 Rackspace 在 2010 年啟動的合作計畫。自此之後,已有超過 300 家公司加入,更有包括 NetApp 在內的 188 家公司積極投入這個專案。

OpenStack 的其中一項技術關鍵是︰OpenStack 所提供的各種服務(運算、儲存、網路等)皆可 API 相容於與其對等的 Amazon Web Services (AWS) 功能。這表示,如果您已經具備或已打造可在 AWS 中執行的應用程式,您就能在任何 OpenStack 環境中(包括本地資料中心)執行該應用程式。能在 AWS 和 OpenStack 環境之間自由移動應用程式,是非常誘人的特色。NetApp 已與數家早期採用 OpenStack 的公司合作,將 AWS 應用程式遷回企業內部更為經濟的環境中運作。對於預設使用本地環境,但需要定期使用雲端資源的應用程式,我們也提供相關技術協助。

OpenStack 設計

OpenStack 採用模組化設計,由同一框架下的一系列個別開發專案所組成。最終產生的 OpenStack 服務可將處理、儲存及網路資源建立成大型資源池,不但系統管理員可透過儀表板對一切進行管理與控制,且可讓使用者透過 Web 介面自行配置資源。OpenStack 雲端租戶可以手動選擇及設定服務項目,在 OpenStack 雲端中執行的應用程式則可透過 OpenStack 應用程式設計介面 (API),以程式化的方式來選擇及設定服務。

雖然這些元件模組在設計上主要是供一起搭配運作,但您仍可任意選擇所需的元件即可。例如,服務供應商可能只想增加一兩個模組來補強原先提供的功能。

OpenStack 的邏輯架構,顯示各模組之間的關係

圖 1)OpenStack 的邏輯架構,顯示各模組之間的關係。

2013 年 10 月發行的 OpenStack Havana 版本中包含的主要模組如下︰

  • OpenStack 運算 (Nova)︰ 透過配置及管理使用任何 Hypervisor 的虛擬機器,提供隨需運算資源。
  • OpenStack 映像服務 (Glance)︰ 提供可開機磁碟映像的登錄,以及儲存與擷取這些映像的服務。
  • OpenStack 區塊型儲存設備 (Cinder)︰ 將持續區塊存取裝置對應至 OpenStack 運算執行個體,提供「區塊型儲存設備即服務」功能,並支援多種儲存解決方案。
  • OpenStack 物件式儲存設備 (Swift)︰ 提供完全分散式、可橫向擴充、可從 API 存取的儲存平台,既可直接整合至應用程式,也可用於備份、歸檔及資料保留。
  • OpenStack 身分識別 (Keystone)︰ 提供集中式使用者目錄,並將其對應至使用者可存取的 OpenStack 服務。本模組可做為跨雲端作業系統的通用驗證機制,並可與現有的後端目錄服務進行整合。
  • OpenStack 網路服務 (Neutron)︰ 提供插入式、可擴充、由 API 驅動的系統,用以管理網路和 IP 位址。這種插入式後端架構可讓使用者充分善用其基本市售工具,或是支援廠商的進階網路服務。
  • OpenStack 儀表板 (Horizon)︰ 為系統管理員和使用者提供圖形化介面,以供存取、配置及自動化雲端資源。可擴充設計很方便插入,更易與協力廠商產品和服務(例如記帳、監控及其他管理工具)搭配使用。
  • OpenStack 遙測 (Ceilometer)︰ 提供在 OpenStack 雲端內收集使用狀況和效能評量的通用基礎架構。初始目標為監控、計量,以及將數據輸入記帳系統中。
  • OpenStack 協調 (Heat)︰ 透過 OpenStack 原生相容於 Cloud Formation 的 API,可針對使用 Amazon Web Services (AWS) CloudFormation 範本格式的多個複合雲端應用程式,實作協調服務。其目的是為了讓工作負載從 AWS 移至 OpenStack 部署時更為順利。

OpenStack 版本

OpenStack 的發行進度非常積極,每六個月就會發行一個新版本(附註︰版本命名依照字母順序排列。Austin 為第一版,接著為 Bexar、Cactus,依此類推)。每個版本通常會包含新的功能和模組,也可能包含之後版本的「育成」專案。

OpenStack Icehouse 版本甫於 2014 年 4 月 17 日推出。此版本包含上述所有模組的重大強化改善,以及一個新的專案模組︰

  • OpenStack 資料庫即服務 (Trove)︰提供在 OpenStack 環境中部署資料庫服務的能力。

Icehouse 版本中的育成專案包括︰

  • OpenStack 裸機 (Ironic)
  • OpenStack 傳訊 (Marconi)
  • 資料處理 (Sahara)

每次發行新版本之後都會舉辦設計高峰會和研討會,以決定下個版本的功能走向(如需即將舉行的高峰會資訊,請參閱本文右欄資訊)。

OpenStack 發行方式

OpenStack 採用 Apache 2.0 授權,比起其他大型開放原始碼專案在商業應用上更為友善,讓各類型公司都能在早期即廣泛參與及採用。

OpenStack 和 Linux 之間的類比關係也可延伸到極相似的發行模式。如同 Red Hat 和 SUSE 等公司基於公開的 Linux 原始碼來製作 Linux 套裝版本,也有十多家 OpenStack 供應商(包括 Red Hat、SUSE、Mirantis、Rackspace 及 Metacloud)正在製作 OpenStack 套裝版本。OpenStack 基金會已妥善定義出 OpenStack 的核心功能,要求所有發行版本皆應提供這些重要功能,避免產品分歧發展。

NetApp 主動與許多 OpenStack 經銷商進行合作,如需近期的合作案例,請參閱 TR-4284《 Reference Architecture: Deploying Red Hat Enterprise Linux OpenStack Platform 4 on NetApp Clustered Data ONTAP 》(參考架構︰在 NetApp 叢集式 Data OnTap 上部署 Red Hat Enterprise Linux OpenStack Platform 4,英文)

NetApp 對 OpenStack 有何貢獻?

NetApp 為 OpenStack 基金會的創始會員,自 2011 年初起便持續為 OpenStack 做出許多貢獻。除了提供與 NetApp 產品的整合之外,我們在社群中以領導者角色帶領加入一項重大新服務,並且贊助過去七屆的 OpenStack 高峰會。

對於 OpenStack 近期的一些版本,包括 Essex、Folsom、Grizzly、Havana 以及最新的 Icehouse,NetApp 都在儲存設備相關功能上做出極大的貢獻。我們的目標之一是進行 OpenStack 內部整合,讓您能在架構內充分運用 NetApp FAS 和 E 系列儲存設備的所有功能,並使這些整合技術成為上游產品來源的一部分,進而可供每個套裝版本使用。

企業因為各種理由而選擇 NetApp FAS 儲存系統,而這些理由同樣適用於雲端環境。包括進階的儲存效率技術(重複資料刪除技術、壓縮、複製及精簡配置)、整合式資料保護(透過開發多年的完整產品套件)、持續可用度、效能保證(透過 QoS 服務品質),以及叢集式 ONTAP 固有的擴充能力。NetApp 針對關鍵雲端需求,提供經得起企業考驗的功能集。當您轉型為「服務形式」的 IT 模式時,我們想要確定您能繼續利用原有功能,以充分發揮儲存設備的價值。

NetApp OpenStack 整合包括︰

  • 適用於 Data ONTAP、E 系列及 EF 系列系統的 NetApp 專屬驅動程式。
  • 儲存服務目錄 (SSC) 功能。
  • 利用複本卸載功能來增強及持續建立執行個體。
  • pNFS 支援。
  • OpenStack 物件式儲存設備 (Swift) 的最佳化部署。

此外,NetApp 也積極參與建立代號為「Manila」的共享檔案系統。

於 OpenStack 環境中啟用 NetApp 儲存設備的驅動程式

NetApp 已貢獻一系列驅動程式,讓 NetApp® 儲存設備和資料管理功能可透過 OpenStack 區塊型儲存設備 (Cinder) 進行配置。除了 iSCSI 選項,NetApp 也允許使用 NFS。將 NFS 等檔案型傳輸協定用於區塊型 Cinder 服務的後端,意味著可以擴充至更大的規模。這些驅動程式讓個別的 Hypervisor 可掛載至 NFS,進而將檔案當做虛擬區塊裝置提供給 Hypervisor。

適用於 NetApp® 叢集式 Data ONTAP® 的 OpenStack 驅動程式共有兩種可用模式︰「直接附加的儲存虛擬機器 (SVM)」模式,以及可提供額外服務部署自動化與調適功能的自由選用模式。我們也針對 NetApp Data ONTAP 7-Mode 提供驅動程式。

Icehouse 版本的一項絕佳新功能便是加入了 NetApp E 系列和 EF 系列 Cinder 驅動程式,為高密度、高效能的需求提供更多選擇。

儲存服務目錄 (SSC) 功能

NetApp Cinder 驅動程式能讓您打造不同儲存功能的目錄,以滿足各種應用程式和租戶的需求。您可針對 Cinder 儲存服務目錄定義不同的效率、效能、可用度及保護屬性。目錄項目本身(稱為 Cinder 磁碟區類型)可以定義得極為精細,也可以較常見地只代表最適合某特定租戶使用案例的一組功能(如圖 2 所示)。

NetApp 針對 OpenStack Cinder 提供儲存服務目錄功能。

圖 2)NetApp 針對 OpenStack Cinder 提供儲存服務目錄功能。

利用複本卸載功能來增強及持續建立執行個體

適用於叢集式 Data ONTAP 的 NetApp Cinder 驅動程式利用 NetApp 複製技術,可快速且有效率地從 Glance 映像建立多個執行個體(來賓虛擬機器)。其效果與 NetApp 在各種虛擬儲存主控台 (VSC) 中提供的快速複製功能極為類似。

同時還採用多個最佳化層次。依預設,從映像建立的第一個磁碟區需要從 Glance 完整複製;不過,如果設定 Glance 將映像檔儲存在 NetApp NFS 共用區,則第一個複本也可以是極高效率的複製作業,或是有硬體輔助的複本。

從 Glance 映像或現有 Cinder 磁碟區建立新的 Cinder 磁碟區時,此功能允許使用 NetApp 複本卸載。此時會使用 NetApp 專屬的 NFS 用戶端二進位檔來進行 Cinder 驅動程式和 NetApp 儲存設備之間的通訊。

pNFS 支援

平行 NFS (pNFS) 是 NFS 4.1 的延伸模組,可提供更佳的效能,尤其是對叢集式 Data ONTAP 而言。無需特別特定即可在 Nova 或 Cinder 中啟用 pNFS,您也可以在 cinder.conf 檔案中設定掛載選項。

OpenStack 物件式儲存設備 (Swift) 最佳化部署

NetApp OpenStack Deployment and Operations Guide》(NetApp OpenStack 部署與作業指南,英文)包含在 NetApp E 系列系統上部署 OpenStack 物件式儲存設備的參考架構,可降低作業成本並提升擴充性。依預設,Swift 對於任何單一儲存項目,都會在單一站台內複製 3 個複本;不過,E 系列動態磁碟資源池 (DDP) 可將此數目降低到 1.3 倍以下。透過減少存放區中各物件所需的複本(資料複本)數量,E 系列即成為 Swift 提升擴充性的後端設備首選。

Manila

雖然大量的全球儲存設備銷售量鞏固了共享檔案系統的用戶基礎,但至今 OpenStack 仍未納入共享檔案系統服務。這看在 NetApp 眼裡可是一大疏忽。NetApp 已經著手設計、打造原型及建置代號為 Manila 的全新服務,它等同是共享或分散式檔案系統的 Cinder。和 Cinder 一樣,Manila 是一項資源配置控制台,用於協調、提供容量等作業。

NetApp 正在開發 Manila 共享檔案系統服務,做為 OpenStack 未來版本的育成專案。

圖 3)NetApp 正在開發 Manila 共享檔案系統服務,做為 OpenStack 未來版本的育成專案。

所以,Manila 本身並非是實際的共享檔案系統,它只是控制平台,舉例來說,它能存取現有的 CIFS 共用區,或建立新的 NFS 匯出,然後在 VM 執行個體 X、Y 和 Z 之間建立對應關係。NetApp 正與 OpenStack 社群合作,希望將 Manila 納入 2014 年 10 月 Juno 發行週期的育成專案中。

您現在該做什麼?

受到 OpenStack 吸引的公司,各有各的理由︰

  • OpenStack 不是專屬技術,所以不容易陷入瓶頸。
  • OpenStack 不限用特定的 Hypervisor,可搭配各種 Hypervisor 一起運作。
  • OpenStack 廣受許多獨立軟體廠商 (ISV) 和硬體供應商的大力支持。
  • 不論是傳統應用程式,還是以接近「雲端原生」形式所建置的應用程式,皆可獲得支援。
  • 可將現有的 AWS 應用程式移回本地。
  • AWS 豐富且不斷增長的開發工具組合非常誘人。
  • 對於正在轉型或想要轉型為較親近雲端(「以服務形式」)基礎架構的公司而言,OpenStack 是非常適合的選項。

如果貴公司適用以上部分或所有理由,您最好開始考慮部署 OpenStack。NetApp 正與三十多家客戶合作,加快其 OpenStack 部署腳步,而實作中的概念驗證數量也差不多如此規模。

您至少應該關注市場現況,並追蹤每個 OpenStack 版本的新發展。請密切注意 OpenStack.orgnetapp.com/openstack 上的最新消息。您最好是能推展到概念驗證的階段,以便開始進行技術實驗,同時累積相關知識與專業經驗。

NetApp 致力於持續開發及支援 OpenStack,並和頂尖整合商及 OpenStack 經銷商有密切的合作關係。此外,我們也提供除了 OpenStack 以外的豐富雲端選項,讓您能根據所需做出最佳選擇(軟體和硬體)。如需深入瞭解所有可用的 NetApp 雲端選項,請點選此處

 對本主題有任何意見嗎?

您可以透過網路,在 NetApp 社群上提出問題、交換意見,並分享您的想法。

作者:NetApp OpenStack 資深產品經理 Rob Esker,NetApp 雲端解決方案經理 Jeff Whitaker

Rob 與 OpenStack 的淵源可回溯到 2010 年此社群創建之初,他創立並持續帶領 NetApp 在此方面達成不凡成就。他目前擔任部署架構設計師和 ATC(社群技術撰稿人),身兼 NetApp 的 OpenStack 基金會代表,並經常在 OpenStack 高峰會、研討會及用戶群中發表演說。Rob 負責所有與 OpenStack 相關的 NetApp 產品組合技術,包括策略、整合及開發,以及推行上市的商業開發、組織和流程調整。曾服役於美國海軍,目前與太太和兩個女兒居住於德州奧斯汀市。

擔任雲端解決方案經理的 Jeff 專注於 OpenStack 和雲端軟體管理。他加入 NetApp 已經超過五年,曾經管理 NetApp 虛擬儲存應用設備產品系列,其中包括 Data ONTAP Edge(Data ONTAP 的第一個虛擬機器版本)。Jeff 過去幾年來主要參與雲端產品的方向和策略,直接與客戶合作探討他們對於公有雲端和私有雲端的需求。Jeff 在業界將近 20 年,參與將針對服務供應商的儲存設備和網路產品,行銷及銷售給高效能運算市場。

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