簡介
本文將要介紹如何應用 OpenStack 中 Host Aggregates 的機制來更爲有效地分配 nova computes 節點上的硬件資源，從而達到 OpenStack 的用戶能夠合理地選擇特定的 computes 節點，來創建符合自己需求的虛擬機。Host Aggregates 最先出現在 OpenStack Grizzly 的版本中，是在 OpenStack 的 Regions 和 Availability Zones 之後被提出來，並建立於 Availability Zones 基礎之上更進一步劃分 computes 節點物理資源的一種機制。
Host Aggregates 與 Availability Zones 定義上的區別
Availability Zones 通常是對 computes 節點上的資源在小的區域內進行邏輯上的分組和隔離。例如在同一個數據中心，我們可以將 Availability Zones 規劃到不同的機房，或者在同一機房的幾個相鄰的機架，從而保障如果某個 Availability Zone 的節點發生故障（如供電系統或網絡），而不影響其他的 Availability Zones 上節點運行的虛擬機，通過這種劃分來提高 OpenStack 的可用性。目前 OpenStack 默認的安裝是把所有的 computes 節點劃分到 nova 的 Availability Zone 上，但我們可以通過對 nova.conf 文件的配置來定義不同的 Availability zones。
Host Aggregates 是在 Availability Zones 的基礎上更進一步地進行邏輯的分組和隔離。例如我們可以根據不同的 computes 節點的物理硬件配置將具有相同共性的物理資源規劃在同一 Host Aggregate 之下，或者根據用戶的具體需求將幾個 computes 節點規劃在具有相同用途的同一 Host Aggregate 之下，通過這樣的劃分有利於提高 OpenStack 資源的使用效率。Host Aggregates 可以通過 nova client 或 API 來創建和配置。下面以 nova client 的命令行方式來配置 Host Aggregates。
圖 1.Availability Zones 與 Host Aggregates 的關係
根據實際的物理資源在 OpenStack 環境中創建 Host Aggregates
1. 在具有相同物理特性的 computes 節點上創建 Host Aggregate, 比如下面將具有高內存的 computes 節點規劃爲一組，並將 Host Aggregate 命名爲“high-memory-agg”。
[root@controller ~]# nova aggregate-create high-memory-agg high-memory-az
+----+-----------------+-------------------+-------+------------------------------------+
| Id | Name | Availability Zone | Hosts | Metadata |
+----+-----------------+-------------------+-------+------------------------------------+
| 3 | high-memory-agg | high-memory-az | | 'availability_zone=high-memory-az' |
+----+-----------------+-------------------+-------+------------------------------------+
如果沒有指定 Availability Zone, OpenStack 會將 Host Aggregate 建在默認的 Availability Zone 下面（如 nova），否則會根據指定的名字來判斷是否創建新的 Availability Zone 或使用已經存在的 Availability Zone，同時在此之下創建 Host Aggregate。
2. 設置對應的 Host Aggregate 的 metadata，將具有高內存配置的 computes 節點的 Host aggregate 的 metadata 設置成“HW=high-memory”。
[root@controller ~]# nova aggregate-set-metadata high-memory-agg HW=high-memory
Metadata has been successfully updated for aggregate 3.
+----+-----------------+-------------------+-------+-------------------------------------------------+
| Id | Name | Availability Zone | Hosts | Metadata |
+----+-----------------+-------------------+-------+--------------------------------------------- ---+
| 3 | high-memory-agg | high-memory-az | | 'HW=high-memory', 'availability_zone=high-memory-az' |
+----+-----------------+-------------------+-------+--------------------------------------------- ---+
3. 設置 flavor 的 extra_specs 的參數，保持這個參數與 Host aggregate 的 metadata 參數配置一致。
[root@controller ~]# nova flavor-key High_Memory_test set HW=high-memory
[root@controller ~]# nova flavor-show High_Memory_test
+----------------------------+-----------------------+
| Property | Value |
+----------------------------+-----------------------+
| OS-FLV-DISABLED:disabled | False |
| OS-FLV-EXT-DATA:ephemeral | 20 |
| disk | 60 |
| extra_specs | {"HW": "high-memory"} |
…
+----------------------------+-----------------------+
4. 將 AggregateInstanceExtraSpecsFilter 添加到所有 controller 節點的 nova.conf 配置文件的 scheduler_default_filter 項後面。
根據實際的用戶需求在 OpenStack 環境中創建 Host Aggregates
1. 根據用戶需求，在一類 computes 節點上創建 Host aggregate。比如用戶希望將 CPU 的 overcommit rate 爲 1:5 的 computes 節點分配給開發團隊使用。
[root@controller ~]# nova aggregate-create dev-agg dev-az
+----+---------+-------------------+-------+----------------------------+
| Id | Name | Availability Zone | Hosts | Metadata |
+----+---------+-------------------+-------+----------------------------+
| 6 | dev-agg | dev-az | | 'availability_zone=dev-az' |
+----+---------+-------------------+-------+----------------------------+
這裏的 Host Aggregate 的名稱“dev-agg”需要與 Availability Zone 的名稱“dev-az”建立一一對應的關係，保證以後創建虛擬機時指定 Availability Zone 會創建到對應的 Host Aggregate 下。
2. 設置對應的 Host Aggregate 的 metadata，由於用戶需求是 CPU 的 overcommit rate 爲 1:5，將 metadata 設置爲“cpu_allocation_ratio=5”。
[root@controller ~]# nova aggregate-set-metadata dev-agg cpu_allocation_ratio=5
Metadata has been successfully updated for aggregate 6.
+----+---------+-------------------+-------+------------------------------------------------------+
| Id | Name | Availability Zone | Hosts | Metadata |
+----+---------+-------------------+-------+------------------------------------------------------+
| 6 | dev-agg | dev-az | | 'availability_zone=dev-az', 'cpu_allocation_ratio=5' |
+----+---------+-------------------+-------+------------------------------------------------------+
如果用戶需要改變 memory 或者是 disk 的 overcommit rate，這裏也可以設置對應的 metadata，如 ram_allocation_ratio，disk_allocation_ratio。在創建虛擬機，nova scheduler 會根據當前 Host Aggregate 的 metadata 上設定 ratio 做篩選條件來創建，如果沒有找到 metadata，會使用全局的 ratio 來做篩選條件，全局的 ratio 參數配置在 nova.conf 文件裏。
3. 將對應 filters 添加到所有 controller 節點的 nova.conf 配置文件的 scheduler_default_filter 項後面，如 AggregateCoreFilter，AggregateRamFilter 和 AggregateDiskFilter。
將相應的 nova compute 節點添加到 Host Aggregates 中，並創建虛擬機
1. 將 computes 節點上的物理機添加到對應的 Host Aggregates 裏。
[root@controller ~]# nova aggregate-add-host high-memory-agg kvm001
Host kvm001 has been successfully added for aggregate 3
+----+-----------------+-------------------+---------------------+--------------------------------------+
| Id | Name | Availability Zone | Hosts | Metadata |
+----+-----------------+-------------------+---------------------+--------------------------------------+
| 3 | high-memory-agg | high-memory-az | 'kvm001' | 'HW=high-memory', 'availability_zone=high-memory-az'|
+----+-----------------+-------------------+---------------------+--------------------------------------+
[root@controller ~]# nova aggregate-add-host dev-agg kvm002
Host kvm002 has been successfully added for aggregate 6
+----+---------+-------------------+---------------------+--------------------------------------------+
| Id | Name | Availability Zone | Hosts | Metadata |
+----+---------+-------------------+---------------------+-------------------------------------------+
| 6 | dev-agg | dev-az | 'kvm002' | 'availability_zone=dev-az', 'cpu_allocation_ratio=5' |
+----+---------+-------------------+---------------------+------------------------------------------+
2. 重啓所有 controller 節點上的 nova-api 服務，確保新添加到 nova.conf 的 Filters 生效。
3. 在對應的 Host Aggregates 上創建虛擬機。
[root@controller ~]# nova boot high-memory-vm --image <image-id> --flavor High_Memory_test
由於 flavor“High_Memory_test”已經與 Host Aggregate“high-memory-agg”建立 了關聯，因此新建的虛擬機“high-memory-vm”應該建在這個 Host Aggregate 下，而這個 Host aggregate 只加了一個 compute 節點“kvm001”，如果“kvm001”在資源充足的條件下，虛擬機就應該成功在此創建。
[root@controller ~]# nova boot dev-vm --image <image-id> --flavor m1.medium --availability-zone dev-az
由於在創建虛擬機“dev-vm”時指定了 availability zone“dev-az”，而且“dev-az”下只存在 Host aggregate“dev-agg”，“dev-agg”上只添加了一個 compute 節點“kvm002”，因此在“kvm002”在資源充足的條件下（CPU ratio=5）, 虛擬機就應該成功在此創建。
驗證虛擬機以及配置的 Host Aggregate Filters 是否滿足用戶需求
1. 檢查虛擬機“high-memory-vm”的狀態並確定是否建在了符合需求的 compute 節點上
[root@controller ~]# nova show high-memory-vm
+--------------------------------------+----------------------------------------------------------+
| Property | Value |
+--------------------------------------+----------------------------------------------------------+
| OS-DCF:diskConfig | MANUAL |
| OS-EXT-AZ:availability_zone | high-memory-az |
| OS-EXT-SRV-ATTR:host | kvm001 |
| OS-EXT-SRV-ATTR:hypervisor_hostname | kvm001 |
… |
+--------------------------------------+----------------------------------------------------------+
2. 檢查虛擬機“dev-vm”的狀態並確定是否建在了符合需求的 compute 節點上
[root@controller ~]# nova show dev-vm
+--------------------------------------+----------------------------------------------------------+
| Property | Value |
+--------------------------------------+----------------------------------------------------------+
| OS-DCF:diskConfig | MANUAL |
| OS-EXT-AZ:availability_zone | dev-az |
| OS-EXT-SRV-ATTR:host | kvm002 |
| OS-EXT-SRV-ATTR:hypervisor_hostname | kvm002 |
…
+--------------------------------------+----------------------------------------------------------+
結束語.
在具體使用 Host Aggregates 機制來分配 computes 節點資源時，我們可以綜合考慮目前 OpenStack 環境裏的物理資源和用戶需求來靈活地配置 Host Aggregate 的 metadatas 以及 filters。由於一個 Availability Zone 可以同時包含多個 Host aggregates，每個 Host aggregate 又有可能配置不同的 metadatas，因此我們在創建虛擬機時也應該注意這點，不要將虛擬機創建到錯誤的 compute 節點上。