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OpenStack与ZStack深度对比:架构、部署、计算存储与网络、运维监控等

【原创】 作者:祝祥

 

【文章简介】
OpenStack与ZStack深度对比:架构、部署、计算存储与网络、运维监控等 ... ......

摘要

OpenStack从2010年开源至今,已经走过8个年头,其正在进入主流企业市场,但该项目依然面临较难部署和管理的老问题。有一点是毫无疑问的,那就是OpenStack保持着高速增长的态势,超过585家企业,接近4万人通过各种方式支持着这个超过2000万行的开源项目的持续发展。

ZStack项目初始于2015年,相对OpenStack要年轻很多,由于其具有易用、稳定、灵活、超高性能等特点,迅速成为市场的新宠儿,其功能在不断的完善,其性能在不断的加强。发展以及成熟的速度远快于OpenStack,其市场认可程度不弱于OpenStack。

介绍

OpenStack是一个开源的云计算管理平台项目,由几个主要的组件组合起来完成具体工作。OpenStack支持几乎所有类型的云环境,项目目标是提供实施简单、可大规模扩展、丰富、标准统一的云计算管理平台。OpenStack通过各种互补的服务提供了基础设施即服务(IaaS)的解决方案,每个服务提供API以进行集成。开源于2010年,当前最新版本Queens。

ZStack是下一代开源的云计算IaaS(基础架构即服务)软件。它主要面向的是未来的智能数据中心,通过提供全完善的API来管理包括计算、存储和网络在内的数据中心的各种资源。ZStack具有易用、稳定、灵活、超高性能等特点。分为商业版以及开源社区版本。起步于2015年,当前最新版本2.5.1。

架构

OpenStack架构图如下图。以前有个朋友吐槽说,这是一群小蜘蛛在结网,虽然有序,但每一个小蜘蛛的网都不尽相同。当这些网连起来的时候,就会让人看的眼花缭乱。因为每一次的请求任务都需要在各个子系统之间来回协调,任何一处出问题,都将导致创建失败。比如当创建虚拟机的时候,需要从认证,计算,网络,镜像,存储等环节都走通,否则就不要想创建一个健康运行的虚拟机。下面的图展示出了OpenStack的主要的几个组件的调用关系。

1111.jpg

消息队列在OpenStack整个架构中扮演着至关重要的作用,正是因为OpenStack部署的灵活性、模块的松耦合、架构的扁平化,反而使OpenStack更加依赖于消息队列,所以消息队列收发消息的性能和消息队列的HA能力直接影响OpenStack的性能。最典型的场景就是如果当大量的监控数据充斥着消息队列时,平台性能将呈现直线下滑。下图展示出了OpenStack中消息队列关系。

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OpenStack相比,ZStack服务之间的交互调用要简单很多,消息队列为核心,所有服务交互都通过消息队列,结构拓扑呈现星状,简单直接,因而核心出问题就会影响到大多数的功能。但全异步架构以及无状态服务大大加强了平台的健壮。ZStack的强一致性使其很简单就可以实现HA,而无需像OpenStack那样必须借助第三方工具实现HA高可用。下图展示了ZStack的星形拓扑结构。

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部署

安装一直是OpenStack的几大难题之一,尤其是对刚接触到OpenStack的新人而言。这也客观上提高了大家学习OpenStack云计算的技术门槛。笔者13年开始接触OpenStack,有幸在公司申请到三台高配的物理服务器一个月的使用权限。作为一个OpenStack小白,当时的规划是一星期的安装,一星期的架构学习,两星期的综合学习,最后变成一个月都是在安装。想想,直到现在都是满眼心酸泪。当然这都是早时期,现在针对部署与安装也有了很多工具,比如puppet,ansible,容器化的kolla。虽然这些工具也大大简化了OpenStack的部署安装,但是依然却无法解决openstack运维的复杂度,更不用说后续新版本的升级。

安装部署以及升级对ZStack而言,从来都是简单,快速,无感。ZStack自定义了ISO,封装了网络配置以及ZStack服务管理的命令,哪怕是一个运维小白也能够很快安装好一个ZSack平台,不需要太长的学习周期。同时官方文档以及案例都很齐全,有任何问题只要在官方群里留言都能获取ZStack一线工程师快速的恢复。

计算、存储与网络

OpenStack的计算,存储,网络组件分别是nova,cinder,neutron。其中nova作为最早期的项目,其成熟度已经很高,稳定性已经大大加强,功能也在不停的扩展。比如GPU支持,裸机管理,heat编排,容器编排,大数据计算等。cinder作为核心的块存储模块在openstack中提供着至关重要的角色,后端支持ceph,lvm,glusterfs,nfs以及各种商业存储,配置比较麻烦,需要更改配置文件,调试,重启服务,甚至是更改代码去适配对应的存储。至于云主机默认是不支持增量快照的,只支持全量备份功能,针对传统的系统盘庞大的情况,会影响效率,浪费磁盘空间。

neutron是网络管理模块,底层支持flat,vlan,vxlan,gre等网络模式。neutron支持多种高级特性,比如vpn功能,负载均衡功能,HA功能,DVR功能。可用性还是比较强的,而且针对很多厂商的网络设备都有plugin支持。当然,neutron的效率,复杂性也是容易让人诟病的,至今,已经有多次的代码重构。当然,重构也不仅仅是因为代码混乱复杂以及效率低的问题,同时也是为了能够与openstack的其他项目,如容器的kuryr等项目更好的结合使用。

相对而言ZStack就会简单容易很多。ZStack在一键安装之后,无论是计算,存储还是网络,都只要在页面控制台点击操作相应的资源,不涉及到任何后端复杂配置修改。配置修改实时生效,也不需要重启任何服务。ZStack计算节点页面添加,拥有动态扩容,实时监控,自动愈合等多种特性,无需过多的人工参与。不管是开源的ceph,glusterf,nfs还是商业的Fusionstor,san光钎存储,页面直接添加。云主机与云盘都支持增量快照,全量备份功能,这一点与OpenStack完全相反。

ZStack的网络模型是二层+三层,二层决定了是novlan,vlan,vxlan的类型,三层决定了是扁平,路由,vpc的类型。网络灵活配置。同时,物理网卡支持复用,可以创建多个同种类型的二层网络。支持分布式网络,可以缓解dns的压力与优化东西向的流量,云路由网络以及vpc网络是使用优化过的vyos作为平台路由器,配置简单,支持多种高级特性,可以支持热迁移,支持分布式,稳定性以及性能都不错。虽然不支持HA功能,但是自愈能力强。vyos本质上是虚拟机,因此会占一定的宿主机资源,性能与物理设备相比较而言会有部分损耗。

运维监控

早期的OpenStack云平台监控项目Ceilometer被一分为四(Ceilometer、Gnocchi、Aodh、Panko),各司其职!其中Ceilometer负责采集计量数据并加工预处理;Gnocchi主要用来提供资源索引和存储时序计量数据;Aodh主要提供预警和计量通知服务;Panko主要提供事件存储服务。促成Ceilometer分裂的主要原因是性能开销很大,并且随着时间的推移性能瓶颈会愈加明显直至奔溃。至于底层运维监控可以使用zabbix,也可以集成到现有的ceilometer体系中。至今,OpenStack已经发展到Queens版本,监控依然是其性能瓶颈之一。dashboard默认没有集成监控与告警,需要额外的自定义开发。

ZStack的监控方案采用开源prometheus和influxdb,监控信息存储在prometheus数据库,告警则使用prometheus自带的alertmanager,至于事件以及审计等信息存储在influxdb与mysql数据库中。平台拥有大多数的监控项,支持自定义告警项添加,但暂时还未支持模板方式批量添加监控告警项。借助于prometheus的高效率的函数计算以及汇聚,zstack也提供了监控大屏和监控top5的功能,有助于实时分析平台的资源使用情况。当然,openstack也可以借助prometheus或者zabbix实现类似的功能。

其他

OpenStack是当前最流行,同时也是目前最为流行的开源云操作系统框架。OpenStack提供的不仅仅提供IAAS的服务,同时也提供PAAS服务,不管其孵化项目是否成熟,但至少拥有了一个开放,廉价的解决方案,比如数据库服务,容器服务,大数据处理,裸机管理,计费管理等项目。国内的也有公有云等借助或者借鉴OpenStack,而实现了自身的安全稳定的公有云平台。而也有专业的OpenStack厂商实现了私有云或混合云平台。近几年来,OpenStack借助国家去IOE的策略,已经遍布多家银行,政企以及运营商。

相对OpenStack,ZStack依然很年轻。其核心以是私有云与混合云为主,主要提供IAAS服务,核心代码开源,提供企业版本。几乎每个月都会发布一个新版本,但是升级基本不会存在任何问题,一句命令全部搞定,这一点是OpenStack远远比不上的。尽管如此,当前在某些方面,ZStack还是无法替代openstack相比,比如容器服务,数据库服务,大数据管理等。至于以后ZStack是否会添加新功能,那要等以后再说。

总结

本文主要是从运维管理,计算,存储,网络等方面对OpenStack与ZStack进行了简单的对比,两者各有优劣。笔者认为,OpenStack适合有研发能力,有较高的运维能力,有PAAS甚至是SAAS需要的组织。ZStack能够提供一整套安全可靠,方便快捷的私有云或者混合云环境,ZStack更加适合资源有限,没有办法投入太多在研发以及运维上的组织。当然,这也并不是绝对的,利用ZStack或者OpenStack实现私有云都不乏案例。至于是选择OpenStack还是ZStack还是要结合真实的需求。

作者:祝祥 新钛云服运维架构师

十年运维经验,曾任刻通云运维工程师、微烛云和某互联网金融平台首席运维架构师。拥有OpenStack、CCIE、阿里云、ZStack等技术认证。有上万台云主机,PB级别分布式存储运维经验。熟悉各种虚拟化技术,软硬件,网络,容器编排等技术,拥有python开发经验。热爱各种开源技术。

2018年07月31日 于上海

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