निर्बाध (हा) ओपन क्लाउड की ओर: वाणिज्यिक प्रतिष्ठान में ओपनस्टैक का उपयोग करने के लिए एक परिचय

लेखक: ओलेग गेल्बुख

व्यावसायिक उपयोग के लिए ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म की तैनाती के लिए कई बुनियादी आवश्यकताएं हैं, दोनों स्टार्टअप्स में विकास के वातावरण के लिए एक छोटे क्लस्टर के रूप में और क्लाउड सेवाओं के लिए संसाधन प्रदाता के लिए बड़े पैमाने पर स्थापना के रूप में। सबसे आम और, परिणामस्वरूप, निम्नलिखित आवश्यकताएं सबसे महत्वपूर्ण हैं:

- निर्बाध (HA) सेवा और अतिरेक
- क्लस्टर मापनीयता
- तकनीकी संचालन का स्वचालन

मिरांटिस ने एक दृष्टिकोण विकसित किया है जो इन तीनों आवश्यकताओं को पूरा करता है। यह लेख लेख की एक श्रृंखला में पहला है जो हमारे दृष्टिकोण का वर्णन करता है। लेख उपयोग किए गए तरीकों और उपकरणों का अवलोकन प्रदान करता है।

अबाधित (हा) और अतिरेक

सामान्य तौर पर, ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म पर आधारित सेवाओं को प्रत्येक सेवा के लिए निर्बाध सेवा दृष्टिकोण के आधार पर, इस मामले में कई समूहों में विभाजित किया जा सकता है।

एपीआई सेवाएं
पहले समूह में शामिल हैं एपीआई सर्वर, अर्थात्:
- नोवा-आपी
- झलक-आपि
- झलक-रजिस्ट्री
- कीस्टोन

चूंकि HTTP / REST प्रोटोकॉल का उपयोग किया जाता है, इसलिए क्लस्टर में जोड़े गए लोड बैलेंसर का उपयोग करके अतिरेक को आसानी से प्राप्त किया जाता है। यदि लोड बैलेंसर स्वास्थ्य जांच का समर्थन करता है, तो यह बुनियादी उच्च उपलब्धता एपीआई प्रदान करने के लिए पर्याप्त है। ध्यान रखें कि 2012.1 ओपनस्टैक प्लेटफ़ॉर्म की रिलीज़ (एसेक्स) में, केवल स्विफ्ट एपीआई "स्वास्थ्य जांच" कॉल का समर्थन करता है। अन्य सेवाओं की कार्यक्षमता का परीक्षण करने के लिए, इस कॉल का समर्थन करने के लिए एपीआई के अतिरिक्त आवश्यक हैं।

कम्प्यूटिंग सेवाएँ
दूसरे समूह में ऐसी सेवाएं शामिल हैं जो वास्तव में वर्चुअल सर्वर का प्रबंधन करती हैं और उनके लिए संसाधन प्रदान करती हैं:

- नोवा-कंप्यूट
- नोवा-नेटवर्क
- नोवा-वॉल्यूम

इन सेवाओं को उत्पादन वातावरण में विशेष अतिरेक की आवश्यकता नहीं होती है। सेवाओं के इन समूहों के लिए दृष्टिकोण मूल क्लाउड कंप्यूटिंग प्रतिमान पर आधारित है, अर्थात्, एक प्रतिमान जहां कई विनिमेय वर्कफ़्लोज़ हैं और उनमें से एक का नुकसान केवल प्रबंधनीयता में एक अस्थायी स्थानीय व्यवधान की ओर जाता है, और क्लस्टर द्वारा प्रदान की गई सेवा की विफलता नहीं है। इस प्रकार, यह बाहरी निगरानी प्रणाली का उपयोग करके इन सेवाओं को ट्रैक करने के लिए पर्याप्त है, साथ ही इसके निपटान में इवेंट हैंडलर के रूप में कार्यान्वित मुख्य पुनर्प्राप्ति परिदृश्य हैं। सबसे सरल परिदृश्य व्यवस्थापक को एक अधिसूचना भेजना है और विफल रही सेवा को फिर से शुरू करने का प्रयास करना है।

नोवा-नेटवर्क सेवा के बहु-मेजबान समर्थन फ़ंक्शन द्वारा प्रदान की जाने वाली नेटवर्क डेटा ट्रांसफर सेवा की उच्च उपलब्धता को आधिकारिक ओपनस्टाइल प्रलेखन में वर्णित किया गया है। वास्तव में काम करने के वातावरण में, हालांकि, इस योजना पर अक्सर स्विच करते समय, नेटवर्क राउटिंग के माध्यम से बाहरी हार्डवेयर राउटर में लोड ट्रांसफर का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, नोवा-नेटवर्क सेवा केवल एक डीएचसीपी सर्वर के कार्य करती है, और कई नोड्स के लिए समर्थन सुनिश्चित करता है कि डीएचसीपी सर्वर विफलता का एकमात्र बिंदु नहीं है।

योजनाकार
अतिरेक नोवा-शेड्यूलर सेवा का एक अभिन्न अंग है। जब आप नोवा-शेड्यूलर का पहला उदाहरण शुरू करते हैं, तो यह RabbitMQ सर्वर पर शेड्यूलर कतार से संदेश प्राप्त करना शुरू करता है। यह एक अतिरिक्त कतार अनुसूचक_फैनआउट_ बनाता है, जो स्थिति को अद्यतन करने के लिए नोवा-कंप्यूट सेवाओं का उपयोग करता है। कतार नाम में पैरामीटर को नए अनुसूचक उदाहरण के पहचानकर्ता द्वारा बदल दिया जाता है। सभी बाद में लॉन्च किए गए नोवा-शेड्यूलर एक समान तरीके से काम करते हैं, जो उन्हें अतिरिक्त प्रयास के बिना समानांतर में काम करने की अनुमति देता है।

कतार का सर्वर
RabbitMQ कतार सर्वर सभी नोवा सेवाओं के लिए मुख्य संचार चैनल है, और यह किसी भी उत्पादन पर्यावरण कॉन्फ़िगरेशन में विश्वसनीय होना चाहिए। क्लस्टर निर्माण और कतार मिररिंग शुरू में RabbitMQ सर्वर द्वारा समर्थित हैं, और लोड बैलेंसर का उपयोग क्लस्टर मोड में संचालित RabbitMQ सर्वर के बीच कनेक्शन वितरित करने के लिए किया जा सकता है। मिरांटिस ने नोवा आरपीसी लाइब्रेरी के लिए एक अपडेट भी विकसित किया, जो कि प्राथमिक सर्वर विफल होने और कनेक्शन स्वीकार नहीं करने पर बैकअप रैबिटएमक्यू सर्वर पर स्विच करने में विफल होने की अनुमति देता है।

डेटाबेस
सबसे अधिक बार, जब ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म को तैनात किया जाता है, तो एक MySQL डेटाबेस का उपयोग किया जाता है। मिरांटिस भी अक्सर इस डेटाबेस का उपयोग इसकी स्थापना में करता है। आज तक, कई समाधान हैं जो निर्बाध और स्केलेबल MySQL डेटाबेस को सुनिश्चित करते हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला प्रतिकृति प्रबंधन उपकरण मल्टी-मास्टर प्रतिकृति प्रबंधक MySQL-MMM है। यह समाधान मिरांटिस द्वारा किए गए कई प्रतिष्ठानों में उपयोग किया जाता है और प्रसिद्ध सीमाओं के अपवाद के साथ मज़बूती से पर्याप्त रूप से काम करता है।
हालाँकि MMM के उपयोग से कोई गंभीर समस्या नहीं थी, हम डेटाबेस के सुचारू संचालन को सुनिश्चित करने के लिए अधिक आधुनिक ओपन सोर्स सॉल्यूशंस का उपयोग करने पर विचार कर रहे हैं, विशेष रूप से, WSREP, गलेरा पर आधारित MySQL क्लस्टरिंग इंजन। गैलेरा क्लस्टर एक सरल और पारदर्शी मापनीयता तंत्र प्रदान करता है और डब्ल्यूएसआरईपी स्तर पर कार्यान्वित डेटा परिवर्तनों के कई स्रोतों के साथ तुल्यकालिक प्रतिकृति के माध्यम से दोष सहिष्णुता का समर्थन करता है।

scalability

अब जब हम जानते हैं कि कैसे लोड को संतुलित करना है या समानांतर में लोड को वितरित करना है, तो हमें एक तंत्र की आवश्यकता होती है जो हमें क्लस्टर में सेवा प्रक्रियाओं को जोड़ने और अधिक लोड प्रदान करने के लिए इसका विस्तार करने की अनुमति देता है, अर्थात, "क्षैतिज" स्केलिंग करने के लिए। ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म के अधिकांश घटकों के लिए, बस एक सर्वर उदाहरण जोड़ें, इसे लोड बैलेंसर कॉन्फ़िगरेशन में शामिल करें, और क्लस्टर को क्षैतिज रूप से स्केल करें। हालांकि, यह औद्योगिक संयंत्रों में दो समस्याओं का कारण बनता है:

नोड्स द्वारा अधिकांश क्लस्टर पैमाने, सेवा उदाहरणों द्वारा नहीं। इस संबंध में, नोड्स की भूमिकाओं को निर्धारित करना आवश्यक हो जाता है जो क्लस्टर के "स्मार्ट" स्केलिंग के प्रदर्शन की अनुमति देते हैं। भूमिका अनिवार्य रूप से नोड पर चलने वाली सेवाओं के सेट से मेल खाती है और नोड को क्लस्टर में जोड़कर मापती है।

कंट्रोलिंग नोड जोड़कर क्लस्टर के क्षैतिज स्केलिंग को एक निश्चित क्रम में कई स्थानों पर कॉन्फ़िगरेशन परिवर्तन की आवश्यकता होती है, अर्थात, आपको क्लस्टर को तैनात करने, सेवाएं शुरू करने की आवश्यकता है, और उसके बाद ही एक नया नोड शामिल करने के लिए लोड बैलेंसर कॉन्फ़िगरेशन को अपडेट करें। गणना नोड्स के लिए, प्रक्रिया सरल है, लेकिन, फिर भी, यह उपकरण से सेवा कॉन्फ़िगरेशन तक सभी स्तरों पर उच्च स्तर के स्वचालन की आवश्यकता होती है।

नोड्स और रोल्स
जबकि ओपनस्टैक सेवाओं को उच्च स्तर के लचीलेपन के साथ सर्वर पर वितरित किया जा सकता है, ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म को तैनात करने के लिए सबसे आम विकल्प दो प्रकार के नोड हैं: एक प्रबंधन नोड और कंप्यूटिंग नोड। विकास के लिए एक विशिष्ट ओपनस्टैक इंस्टॉलेशन में एक नियंत्रण नोड शामिल होता है जो सभी सेवाओं को शुरू करता है, संगणना के एक समूह के अपवाद के साथ, और कई कंप्यूटिंग नोड्स जो कंप्यूटिंग सेवाओं को चलाते हैं और जो वर्चुअल सर्वर की मेजबानी करते हैं।

यह स्पष्ट हो जाता है कि इस तरह की वास्तुकला व्यावसायिक प्रतिष्ठानों के लिए उपयुक्त नहीं है। छोटे समूहों के लिए, हम कंप्यूटिंग नोड्स पर एपीआई सर्वर स्थापित करके, केवल डेटाबेस, कतार सर्वर और नियंत्रण नोड पर नियंत्रण कक्ष को स्थापित करके क्लस्टर नोड्स को आत्मनिर्भर बनाने की सलाह देते हैं। नियंत्रण नोड के कॉन्फ़िगरेशन में अतिरेक शामिल होना चाहिए। इस आर्किटेक्चर के लिए निम्नलिखित नोड भूमिकाएँ परिभाषित की गई हैं:

- अंत नोड । यह साइट लोड बैलेंसिंग और अपटाइम सेवाएं चलाती है, जिसमें लोड बैलेंसिंग और क्लस्टर बिल्डिंग के लिए सॉफ्टवेयर शामिल हो सकते हैं। लोड को संतुलित करने के लिए डिज़ाइन किए गए नेटवर्क में एक हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर कॉम्प्लेक्स, एंड नोड के रूप में कार्य कर सकता है। यह अनुशंसा की जाती है कि आप अतिरेक प्रदान करने के लिए क्लस्टर में कम से कम दो अंत नोड बनाएँ।
- नियंत्रण नोड । यह साइट संचार सेवाओं को होस्ट करती है जो कतार सर्वर, डेटाबेस, क्षितिज नियंत्रण कक्ष और संभवतः, एक निगरानी प्रणाली सहित पूरे क्लाउड का संचालन प्रदान करती है। इस नोड पर, नोवा-शेड्यूलर सेवा और एपीआई सर्वर को इच्छा पर स्थित किया जा सकता है, जिस पर लोड संतुलन को अंतिम नोड द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अतिरेक प्रदान करने के लिए क्लस्टर में कम से कम दो नियंत्रण नोड बनाए जाने चाहिए। प्रबंधन नोड और अंतिम नोड को एक ही भौतिक सर्वर पर जोड़ा जा सकता है, लेकिन आपको नोवा सेवाओं के कॉन्फ़िगरेशन में परिवर्तन करना होगा - आपको उन्हें उन बंदरगाहों से स्थानांतरित करना होगा जो लोड बैलेंसर उपयोग करता है।
- कम्प्यूटिंग नोड । यह नोड हाइपरविजर और वर्चुअल इंस्टेंस को होस्ट करता है जो इसकी कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग करते हैं। एक कंप्यूटिंगहोस्ट भी उस पर स्थित आभासी उदाहरणों के लिए एक नेटवर्क नियंत्रक के रूप में कार्य कर सकता है यदि एक मल्टीहोस्ट योजना का उपयोग किया जाता है।

कॉन्फ़िगरेशन प्रबंधन
प्रत्येक भौतिक सर्वर पर ऊपर प्रस्तावित आर्किटेक्चर को लागू करने के लिए, चरणों का एक निश्चित अनुक्रम निष्पादित किया जाना चाहिए। कुछ कदम काफी जटिल हैं, अन्य में कई नोड्स स्थापित करना शामिल है; उदाहरण के लिए, एक लोड बैलेंसर को कॉन्फ़िगर करना या डेटा परिवर्तन के कई स्रोतों के साथ प्रतिकृति स्थापित करना। ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म को तैनात करने की मौजूदा प्रक्रिया की जटिलता के कारण, इसके संचालन (स्क्रिप्टिंग) के लिए स्क्रिप्ट लिखने के लिए इसके सफल कार्यान्वयन के लिए महत्वपूर्ण है। इसके कारण प्रसिद्ध देवस्टैक और क्राउबर सहित कई परियोजनाओं का उदय हुआ।

स्थापना प्रक्रिया की सरल स्क्रिप्टिंग उत्पादन के वातावरण में ओपनस्टैक समाधान को सफलतापूर्वक स्थापित करने के लिए पर्याप्त नहीं है, न ही क्लस्टर स्केलेबिलिटी प्रदान करने के लिए। इसके अलावा, अगर आपको अपने आर्किटेक्चर या अपग्रेड घटक संस्करणों में कुछ बदलने की आवश्यकता है, तो आपको नई स्क्रिप्ट विकसित करने की आवश्यकता होगी। यह विशेष रूप से इन कार्यों के लिए डिज़ाइन किए गए टूल का उपयोग करके किया जा सकता है: कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर। उनमें से सबसे प्रसिद्ध कठपुतली और बावर्ची हैं, और उनके आधार पर विकसित उत्पाद भी हैं (उदाहरण के लिए, उपर्युक्त क्राउबर एक इंजन के रूप में बावर्ची का उपयोग करता है)।

विभिन्न परियोजनाओं में ओपनस्टैक को तैनात करने के लिए, हमने पपेट और शेफ दोनों का उपयोग किया। स्वाभाविक रूप से, कार्यक्रमों में से प्रत्येक की अपनी सीमाएं हैं। हमारे अनुभव से पता चलता है कि कॉन्फ़िगरेशन सॉफ्टवेयर एक सुचारू और सफल तैनाती के लिए केंद्रीकृत ऑर्केस्ट्रेशन इंजन द्वारा समर्थित होने पर सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होता है। हार्डवेयर स्तर पर भौतिक सर्वर स्थापित करने और स्थापना की गुणवत्ता की पुष्टि करने के लिए परीक्षणों के एक सेट के साथ संयुक्त होने पर, हमें एक एकीकृत दृष्टिकोण मिलता है जो आपको ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म को हार्डवेयर कॉन्फ़िगरेशन और तार्किक आर्किटेक्चर की एक विस्तृत श्रृंखला में जल्दी से स्थापित करने की अनुमति देता है।

संचालन स्वचालन

एक कॉन्फ़िगरेशन सिस्टम के साथ ऑर्केस्ट्रेशन इंजन का उपयोग करना जो नोड्स की भूमिकाओं को ध्यान में रखता है, हमें तैनाती प्रक्रिया को काफी उच्च स्तर पर स्वचालित करने की अनुमति देता है। हम स्केलिंग को स्वचालित भी कर सकते हैं। यह सब ओपनस्टैक के संचालन और रखरखाव की लागत को कम करता है। अधिकांश आधुनिक ऑर्केस्ट्रेशन इंजनों में एक एपीआई होता है जो आपको पूरे क्लस्टर या इसके व्यक्तिगत भागों के प्रबंधन के लिए कार्य करने वाले ऑपरेटरों के लिए एक कमांड लाइन इंटरफ़ेस या वेब इंटरफेस बनाने की अनुमति देता है।

हम निम्नलिखित लेखों में इसके बारे में अधिक विस्तार से चर्चा करेंगे।