OpenStack 及其功能

　　OpenStack (openstack.org) 是一個(gè)開(kāi)源云計(jì)算平臺(tái)，已經(jīng)得到空前的發(fā)展和支持，用于將基礎(chǔ)架構(gòu)作為服務(wù) (IaaS) 實(shí)施。自 2010年年中推出 OpenStack 起，已經(jīng)有 200 多個(gè)硬件、軟件和服務(wù)提供商參與進(jìn)來(lái)。

　　OpenStack 從上至下包括：

• 　　應(yīng)用程序 API，其接口直接向上連接用戶(hù)應(yīng)用程序、向下連接資源層
• 　　資源層，提供一套標(biāo)準(zhǔn)資源元素(包含計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò))。 對(duì)于需要消耗資源的應(yīng)用程序以及管理/協(xié)調(diào)應(yīng)用程序而言，這些資源是可見(jiàn)的，是硬件層物理實(shí)現(xiàn)的抽象概念
• 　　共享服務(wù)——硬件和上述資源接口之間的粘連層。這是虛擬 化存在的地方——虛擬機(jī)管理程序，可訪問(wèn)虛擬機(jī) (VM) 和客 體操作系統(tǒng)，是所管理的所有計(jì)算單元之間的一個(gè)共享服務(wù)
• 　　OpenStack 面板 —— 管理層，允許云服務(wù)提供商將資源分配 到用戶(hù)應(yīng)用程序(并提供收費(fèi)等輔助功能)
• 　　共享服務(wù)和(最重要的)資源元素駐留在“標(biāo)準(zhǔn)硬件”上

OpenStack 的目標(biāo)是提供一套管理集資源，完全獨(dú)立于基礎(chǔ)硬件。此方案有眾多優(yōu)勢(shì)——服務(wù)可隨著網(wǎng)絡(luò)條件和服務(wù)需求變化而轉(zhuǎn)換到其它服務(wù)器。

　　對(duì)于多數(shù)應(yīng)用程序，這一抽象效果很好。但是，有些應(yīng)用程序?qū)τ?jì)算或存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)資源有特殊要求，必須連接到更具體的硬件實(shí)例。 其中一個(gè)示例就是視頻轉(zhuǎn)碼。

　　有關(guān)“標(biāo)準(zhǔn)”硬件的注釋——“標(biāo)準(zhǔn)”并不意味著全能。各物理資源必 須提供認(rèn)可級(jí)別的性能(可以是 CPU、網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲(chǔ)能力或“特 殊”硬件要求)。 這些資源出現(xiàn)在管理面板中，可根據(jù)需要分配到用戶(hù)應(yīng)用程序。應(yīng) 用程序必須提供運(yùn)行所需的資源“配置文件”;面板允許服務(wù)提供商 將匹配的資源分配到應(yīng)用程序。

　　對(duì)于視頻轉(zhuǎn)碼，通過(guò)面板可提供大量視頻經(jīng)過(guò)優(yōu)化的資源。為每個(gè) 用戶(hù)/應(yīng)用程序建立策略以管理對(duì)轉(zhuǎn)碼功能的使用，這由面板強(qiáng)制 執(zhí)行。策略派生自服務(wù)級(jí)別，它極其靈活，能力具有彈性，例如：

• 　　臨時(shí)允許超額容量 以溢價(jià)成本提供超額容量
• 　　對(duì)于想要實(shí)施網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV，此術(shù)語(yǔ)表示將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與它們的基礎(chǔ)硬件分離)的運(yùn)營(yíng)商/服務(wù)提供商，OpenStack 受到他們 的極大關(guān)注。換句話說(shuō)，OpenStack 就是“適用于電信應(yīng)用的云基 礎(chǔ)架構(gòu)”。

SDN/NFV 標(biāo)準(zhǔn)化

　　ETSI 建立了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作組 (ISG) 來(lái)研究是否需要 NFV 標(biāo)準(zhǔn)。 雖然 OpenStack 來(lái)自企業(yè)界，但集中協(xié)調(diào)虛擬化的資源這種概念 將是形成 NFV 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵組成部分。OpenStack 或其運(yùn)營(yíng)商級(jí) 版本可能會(huì)作為關(guān)鍵技術(shù)出現(xiàn)。

　　從基礎(chǔ)架構(gòu)上至管理和協(xié)調(diào)，ETSI NFV ISG 已經(jīng)在 NFV 的結(jié)構(gòu) 上建立了信息化工作。就其本身而論，這是對(duì)推薦做法的描述， 而不是如何實(shí)施 NFV 的任何標(biāo)準(zhǔn)，或來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的、很多用 戶(hù)使用的和許多服務(wù)提供商運(yùn)行的設(shè)備和軟件實(shí)際上將如何交互 操作的任何標(biāo)準(zhǔn)。但幾乎可以肯定的是，NFV ISG 將繼續(xù)工作兩 年，目標(biāo)是建立 NFV 的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

　　ISG 本身是由全球著名的服務(wù)提供商、設(shè)備制造商和獨(dú)立軟件供 應(yīng)商組成?？梢怨降卣f(shuō)，NFV 擁有廣泛且堅(jiān)定的行業(yè)支持，將 會(huì)成功推薦出標(biāo)準(zhǔn)方案來(lái)實(shí)施包括視頻在內(nèi)的眾多應(yīng)用。

　　多視頻處理資源的 SDN/NFV 控制

　　協(xié)調(diào)很多用戶(hù)可用的多個(gè)異構(gòu)視頻資源不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。事 實(shí)證明，OpenStack 在企業(yè)云環(huán)境下可擴(kuò)展性極大，期望形成的任何 NFV 標(biāo)準(zhǔn)都將擁有相同的可擴(kuò)展性。

　　但是，作為應(yīng)用程序的視頻與企業(yè)云應(yīng)用程序差異很大，應(yīng)該認(rèn) 真考慮。視頻傳輸是資源消耗的“完美風(fēng)暴”：

　　需要使用大容量存儲(chǔ)才能維持視頻內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫(kù)視頻流從源格式到最終傳輸格式的轉(zhuǎn)碼(比特率、視頻格式、

　　屏幕尺寸等)需要消耗大量計(jì)算資源到最終用戶(hù)的流量傳遞幾乎是實(shí)時(shí)的;可用帶寬必須匹配轉(zhuǎn)碼器生成的流量

　　因此，協(xié)調(diào)器必須知道可用于視頻轉(zhuǎn)碼的資源，以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得視頻數(shù)據(jù)包所需的帶寬。這是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)邊緣問(wèn)題(最終傳遞到 消費(fèi)者設(shè)備)。這對(duì)于中間處理也是一個(gè)問(wèn)題，中間處理是將原 始的、集中化的內(nèi)容(通常來(lái)自制作者或播送者)轉(zhuǎn)碼，并推送到位于網(wǎng)絡(luò)邊緣(盡可能靠近最終消費(fèi)者)的多個(gè)實(shí)例。

　　另外一個(gè)考慮是假設(shè) OpenStack 控制(“協(xié)調(diào)”)虛擬資源——本 質(zhì)上，虛擬機(jī) (VM) ——通過(guò)其管理程序?qū)蛹右詫?shí)現(xiàn)，該層從底層硬件抽象出應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境。服務(wù)器可支持多個(gè) VM，資源被 認(rèn)為在規(guī)模上有彈性。

　　視頻再次遇到了問(wèn)題。如果轉(zhuǎn)碼從主機(jī) CPU 轉(zhuǎn)到一個(gè)加速器上，那 么 OpenStack 協(xié)調(diào)器需要知道加速器可用(且支持視頻功能)。更糟 糕的是，加速器架構(gòu)通常不使用 VM 技術(shù)，而是在 CPU 主操作系統(tǒng)上直接運(yùn)行(常用術(shù)語(yǔ)“裸機(jī)”描述非 VM 模式)。

　　OpenStack 如何協(xié)調(diào)直接映射到硬件的“執(zhí)行”資源?幸運(yùn)地是，這個(gè) 問(wèn)題有解決方案：OpenStack 有一個(gè)插件(稱(chēng)為 “Ironic”)用于協(xié)調(diào) 裸機(jī)資源。其 Northbound API 與管理 VM 的接口完全相同，但 Southbound 接口知道它管理單一的硬件資源。

　　將來(lái)，ETSI NFV 工作組將標(biāo)準(zhǔn)化這樣做所需的接口和基礎(chǔ)架構(gòu)。同 時(shí)，OpenStack 和 SDN 的互補(bǔ)技術(shù)將彌補(bǔ)此間隙。OpenStack 允許 協(xié)調(diào)資源時(shí)，SDN 利用 OpenFlow 協(xié)議配置網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，以提供與 要傳輸?shù)囊曨l流量一致的互連能力。OpenDaylight 等 SDN 控制器可協(xié)助協(xié)調(diào)流量。

　　另一種方法是，簡(jiǎn)單地提供將視頻處理為“永遠(yuǎn)在線”所需的“最壞情 況”計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源。因?yàn)樗峁┑馁Y源大部分時(shí)間不使用，這將導(dǎo) 致網(wǎng)絡(luò)的能力過(guò)剩(以及由此產(chǎn)生的成本)。

　　在 Hulu 模式中，視頻每天以批量“離線”的方式被處理和傳輸。“大眾 消費(fèi)事件”的情況甚至更加極端，例如大型體育賽事，其現(xiàn)場(chǎng)直播必 須緩存和實(shí)時(shí)處理。

　　通過(guò)組合使用 NFV (OpenStack) 和 SDN，資源僅在使用時(shí)被消費(fèi)和 付費(fèi)。資源可用性的彈性意味著，可以滿(mǎn)足意想不到級(jí)別的需求，而且無(wú)需事先過(guò)度配置。

　　這里所使用的 OpenStack、OpenFlow、OpenDaylight 等現(xiàn)有技術(shù)， 均為開(kāi)源項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)人員可免費(fèi)使用以實(shí)施這些服務(wù)。