【51CTO.com原創(chuàng)稿件】云數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為當(dāng)下企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主流，各類公共云、專有云和混合云技術(shù)輪番登場。開源的OpenStack作為最火熱的企業(yè)云數(shù)據(jù)中心云平臺管理框架，受到了企業(yè)的日益關(guān)注并且獲得了大量的企業(yè)級應(yīng)用實(shí)踐，在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)程中占據(jù)了越來越多的份額。但是在實(shí)踐中，由于OpenStack屬于知識密集型的開源產(chǎn)品，在企業(yè)部署、使用和運(yùn)維的過程中，往往會(huì)遇到各種挑戰(zhàn)。

技術(shù)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，企業(yè)級應(yīng)用尚存難解之結(jié)

目前，OpenStack在企業(yè)應(yīng)用過程中主要有五個(gè)問題：

1.產(chǎn)品化不足，無法完全滿足企業(yè)用戶的需求

OpenStack架構(gòu)層面的設(shè)計(jì)傾向于做公共云服務(wù)，因此對于很多企業(yè)級的特性未考慮或者考慮不充分，同時(shí)開源產(chǎn)品自身產(chǎn)品化能力較低，只提供了基礎(chǔ)功能可用；而商業(yè)環(huán)境中的各項(xiàng)應(yīng)用往往要求其擁有更加完善的運(yùn)維和運(yùn)營能力。

這就導(dǎo)致很多企業(yè)通過簡單的搭積木形式利用OpenStack和各種輔助開源產(chǎn)品在企業(yè)中推進(jìn)部署，使得OpenStack在很多場景下無法為企業(yè)提供有效的持續(xù)化服務(wù)。

另一方面，OpenStack的設(shè)計(jì)初衷更加偏向解決“ToC”的需求，在實(shí)際企業(yè)應(yīng)用中，部門管理、統(tǒng)一認(rèn)證、權(quán)限控制、工單申請審批、操作審計(jì)、計(jì)量計(jì)費(fèi)、云上云下計(jì)算資源和存儲資源的管理和監(jiān)控等強(qiáng)需求功能缺乏足夠支撐。

2.OpenStack原生參考實(shí)現(xiàn)無法支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)

OpenStack Neutron參考實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)模型，通過在每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上利用namespace來進(jìn)行3層轉(zhuǎn)發(fā)和DVR，在大規(guī)模集群時(shí)，命名空間會(huì)占用大量系統(tǒng)資源，同時(shí)命名空間的TCP/IP協(xié)議棧轉(zhuǎn)發(fā)性能比流表效率低。此外在參考實(shí)現(xiàn)中，使用了大量的Agent（例如：neutron-openvswitch-agent ,dhcp-agent，l3agent），當(dāng)集群規(guī)模很大時(shí)，大量的Agent參與的RPC會(huì)成為瓶頸，并且大量的Agent運(yùn)維也成為管理瓶頸。

3.OpenStack對云平臺運(yùn)維人員要求較高，專業(yè)人才難尋

OpenStack應(yīng)用日益廣泛，但是初始交付OpenStack云平臺后，后期的運(yùn)維通常需要一個(gè)專門的OpenStack團(tuán)隊(duì)來維護(hù)，需要計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、硬件和軟件等多個(gè)方面的專家來共同合作，才能保證OpenStack云平臺的后續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而另一方面我們也能看到，目前OpenStack的人才可謂一將難求，相關(guān)人才的招聘和培養(yǎng)均需要花費(fèi)大量的時(shí)間和資源，這樣大部分企業(yè)用戶很難自行培養(yǎng)組建出一支高水準(zhǔn)、能力強(qiáng)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。

4.OpenStack中云化數(shù)據(jù)庫商業(yè)化不足

企業(yè)業(yè)務(wù)中對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的需求是不可或缺的，隨著數(shù)據(jù)中心的云化，云化的多租戶的數(shù)據(jù)庫也成為必然，社區(qū)的數(shù)據(jù)庫功能目前其成熟度和可運(yùn)維程度距離實(shí)際的商用需求和使用還有一定的距離。

5.版本升級問題

諸如企業(yè)內(nèi)OpenStack版本升級“困難”等非技術(shù)問題也亟待解決，OpenStack社區(qū)每半年會(huì)出一個(gè)新的版本，但是企業(yè)對業(yè)務(wù)穩(wěn)定的要求遠(yuǎn)高于對版本的追求，每半年升級一次底層系統(tǒng)所帶來的業(yè)務(wù)中斷等問題，讓企業(yè)更傾向于選擇暫不升級。但當(dāng)企業(yè)兩年后甚至更長時(shí)候后升級平臺， OpenStack已經(jīng)更新了多個(gè)版本，容易造成無法升級的局面。

多角度出發(fā)，推動(dòng)OpenStack技術(shù)與產(chǎn)品演進(jìn)

OpenStack本身來說僅僅提供了基礎(chǔ)的計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)能力，但是在實(shí)際交付中，單純的IAAS資源提供無法滿足用戶的業(yè)務(wù)價(jià)值需求，它需要做大量的周邊工作，例如虛擬機(jī)/容器和數(shù)據(jù)的安全、虛擬機(jī)/容器和數(shù)據(jù)的災(zāi)備、數(shù)據(jù)的同步、與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的交互、與PaaS平臺的配合，應(yīng)用的彈性，VM/容器的自動(dòng)彈性伸縮、提供成熟的云化關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的使用，以及和不能云化的資源互訪等等，每一個(gè)需求都意味著大量的工作和知識領(lǐng)域的擴(kuò)充，對提供云服務(wù)的廠商提出了更高的技術(shù)要求和架構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

在產(chǎn)品化和商業(yè)化方面，例如如何快速進(jìn)行大規(guī)模部署，如何在大規(guī)模集群下保證管控節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的高性能和高可靠性，如何在發(fā)生各種故障時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)和修復(fù)，如何實(shí)現(xiàn)OpenStack云數(shù)據(jù)中心云上和云下資源的監(jiān)控、審計(jì)、告警、自動(dòng)化或半自動(dòng)化運(yùn)維，如何進(jìn)行OpenStack云數(shù)據(jù)中心的平滑擴(kuò)容等等，對于大量云計(jì)算技術(shù)力量相對薄弱的企業(yè)來說，使用成熟的產(chǎn)品和服務(wù)，遠(yuǎn)比獨(dú)立推動(dòng)OpenStack的建設(shè)和部署更為有效。想把OpenStack用好、用到位，則必須通過相關(guān)廠家將其進(jìn)行產(chǎn)品化開發(fā)，企業(yè)才能真正方便經(jīng)濟(jì)的使用起來。

以筆者所在的數(shù)夢工場研發(fā)與產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)為例，團(tuán)隊(duì)成員大多擁有多年同客戶共同探索數(shù)據(jù)中心核心場景需求和相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，近年來針對OpenStack的企業(yè)級應(yīng)用和產(chǎn)品化也進(jìn)行了大量技術(shù)研究和深入開發(fā)，已可以為用戶提供完整的計(jì)算、存儲（塊存儲和對象存儲）、網(wǎng)絡(luò)（SDN）、云化關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、PaaS和災(zāi)備等服務(wù)，同時(shí)核心成員也積極參與到了OpenStack社區(qū)技術(shù)研發(fā)當(dāng)中，最大程度貢獻(xiàn)了自己的力量。 

數(shù)夢工場OpenStack產(chǎn)品架構(gòu)一覽

1.深入?yún)⑴c社區(qū)OpenStack SDN技術(shù)研發(fā)

SDN技術(shù)框架

 優(yōu)化的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)

前文提到的業(yè)內(nèi)解決Neutron問題的主要辦法是使用SDN來進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)的管理，并通過OpenFlow流表形式指導(dǎo)轉(zhuǎn)發(fā)，減少或不再使用各種Agent。但是目前常見SDN設(shè)計(jì)均采用首包上送控制集群進(jìn)行處理，在大規(guī)模集群場景下，大量的首包上送會(huì)造成對控制集群的大流量沖擊，同時(shí)控制集群的GC問題也會(huì)造成集群的不穩(wěn)定，并且控制集群采用OpenFlow遠(yuǎn)程下發(fā)流表到各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，又占用了大量的帶內(nèi)/帶外帶寬，所以在實(shí)際大規(guī)模集群中會(huì)遇到很多問題。

數(shù)夢工場SDN團(tuán)隊(duì)開發(fā)和實(shí)現(xiàn)了分層SDN控制器，有效的避免了上面常見SDN方案遇到的問題，有效的支持了大規(guī)模企業(yè)云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。它完全使用X86服務(wù)器作為云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，傳統(tǒng)交換機(jī)僅僅作為純2層和3層轉(zhuǎn)發(fā)，構(gòu)建了極簡的云數(shù)據(jù)中心，各種云網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可以快速實(shí)現(xiàn)和更新，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更靈活。并且根據(jù)實(shí)際交付經(jīng)驗(yàn)，細(xì)化了網(wǎng)關(guān)角色，更加適應(yīng)企業(yè)級大規(guī)模數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)需求。SDN團(tuán)隊(duì)在networking-ovn項(xiàng)目有一個(gè)核心Core成員，SDN團(tuán)隊(duì)成員為OVS、OVN、Networking-ovn貢獻(xiàn)了大量的代碼和修復(fù)了多個(gè)問題。

2.可以跨越OpenStack和阿里公共云的混合云彈性伸縮服務(wù)

隨著企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化的深入，企業(yè)的云上業(yè)務(wù)大并發(fā)突發(fā)訪問成為常態(tài)，但是基于企業(yè)專有云成本等考慮，不可能按照峰值配置資源，而公共云就成為臨時(shí)彈性資源的不二選擇。

數(shù)夢工場團(tuán)隊(duì)基于Senlin項(xiàng)目開發(fā)了針對虛擬機(jī)和容器的跨云彈性伸縮能力。在大并發(fā)業(yè)務(wù)訪問發(fā)生時(shí)，根據(jù)閾值優(yōu)先在本地OpenStack云內(nèi)彈性分配虛擬機(jī)或容器；當(dāng)本地計(jì)算資源不足時(shí)，自動(dòng)在阿里公共云進(jìn)行彈性分配，滿足企業(yè)突發(fā)流量的業(yè)務(wù)需求。

混合云彈性伸縮

3.OpenStack容器化，支持一鍵部署

OpenStack各個(gè)組件是一個(gè)非常好的微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，各個(gè)服務(wù)間通過RestfulAPI交付，只要API兼容，各個(gè)組件間理論上可以獨(dú)立升級。并且OpenStack各個(gè)組件運(yùn)行基本上是無狀態(tài)應(yīng)用，配置和運(yùn)行數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫存儲，所以它進(jìn)行Docker化是非常合適的。

目前數(shù)夢工場OpenStack組件全部Docker化，通過K8S進(jìn)行管理，同時(shí)支持一鍵式白屏化大集群部署。

OpenStack容器化

OpenStack一鍵式自動(dòng)部署

有人說技術(shù)的發(fā)展就是在翻越一個(gè)又一個(gè)山峰，OpenStack相比傳統(tǒng)IT技術(shù)來說，在企業(yè)級應(yīng)用中可以說才剛剛起步，仍有大量問題亟待找到更好的解決方案，也有大量的課題需要廣大社區(qū)同仁和研發(fā)伙伴通過不斷地“開腦洞”，來推動(dòng)創(chuàng)新實(shí)踐。比如是否能夠通過在框架中增加調(diào)用流程鏈路跟蹤能力來降低運(yùn)維難度，或是將微服務(wù)的理念移植到產(chǎn)品當(dāng)中，這些也許都會(huì)變成OpenStack在企業(yè)級應(yīng)用乃至產(chǎn)業(yè)云應(yīng)用的新引爆點(diǎn)。

【作者簡介】

[[200514]]

葛建壯，2005年開始從事數(shù)據(jù)通信行業(yè)，擁有多年網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)；作為架構(gòu)師完整參與設(shè)計(jì)和交付了多款業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的SDN產(chǎn)品和NFV產(chǎn)品。2013年開始OpenStack相關(guān)研究，并持續(xù)關(guān)注和實(shí)踐。2015年加盟數(shù)夢工場，目前擔(dān)任數(shù)夢工場混合云產(chǎn)品線首席架構(gòu)師，負(fù)責(zé)數(shù)夢工場混合云產(chǎn)品線的產(chǎn)品規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

【51CTO原創(chuàng)稿件，合作站點(diǎn)轉(zhuǎn)載請注明原文作者和出處為51CTO.com】