裸金属：裸金属服务器的计算资源，如何才能实现自动化管理?

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裸金属

　　近年来，裸金属服务器在云计算市场被大量提及，应对用户对高性能、硬隔离、资源独享、便捷管理、快速响应等更高的要求，裸金属服务器悄然成为云市场的一大增长点。谈及裸金属服务器的核心优势，行业人士认为，主要在于裸金属服务器的无损性能与自动化管理两方面。

　　无损性能很好理解，裸金属服务器仍然会用到物理机，而物理机的性能保障都是有目共睹的。那在管理方面呢？裸金属服务器如何才能实现自动化管理？为此，我们基于近日在中国idc产业ceo高峰论坛上，“微微云”透露的旗下dooros云操作系统，对裸金属服务器的自动化管理问题进行了深入剖析。

　　目前，openstack在虚拟化管理方面已经比较成熟，但在物理机方面，一直没有很好的解决方案。在这样的背景下，ironic（bare- metal provisioning）诞生了，它能够解决物理机的添加、删除、电源管理和安装部署等大部分问题。

　　ironic是openstack项目中用来提供物理机管理的模块，依托pXe（preboot execution environment）、ipmi（intelligent platform management interface）等技术实现批量部署和系统控制。此外，ironic也提供一系列常用的驱动，同时提供插件的机制让厂商可以开发自己的driver，这让它支持几乎所有的硬件。

　　通过ironic组件，openstack对物理机的部署，可以和虚拟机部署一样简单。实际上，裸金属服务器的虚拟机和物理级部署原理，在nova看来是大径相同的，只是底层驱动的区别。虚拟机的底层驱动采用了libvirt的虚拟化技术，而物理机是采用ironic技术，ironic可以看成一组 Hypervisor Api的集合，其功能与libvirt相似。

　　众所周知，openstack 是一款开源的扩展平台，用于构建公有云或私有云。其多数时候是被作为 iaas（基础设施即服务），由诸如计算（nova）、网络（neutron）、存储（cinder）及其它项目所组成。ironic作为openstack中的一个独立模块，它可以与keystone、nova、neutron、image以及swift进行交互。

　　云计算的发展推动了openstack的进化，为能够全面支持虚拟化，目前openstack 支持了多种 Hypervisor，例如原生KVm、Xen、QemU、Hyper-V、Vmware、LXc等。openstack提供的项目让 iaas成为了可能，让用户能够自助部署配置虚拟机，即让用户能够在界面或命令行自己创建服务器。

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　　在 openstack 中部署裸机就意味着用户可以直接操作硬件设施、部署应用负载（镜像）到真正的物理机器，而不是运行在 hypervisor 之上的虚拟机中。openstack的部署能力已然非常强大了，但ironic的加持，对openstack的部署能力又进一步注入了强心剂。

　　从ironic的架构来看，和其他openstack组件一样，ironic也对外提供一个标准的restful接口ironic-Api。ironic涵盖了4个主要组件，即：ironic- Api、ironic-conductor、nova-compute-ironic和ironic-provision。

　　ironic- Api用于提供北向接口；

　　ironic-conductor主要接受ironic- Api下发的命令，实现具体的操作和处理工作；

　　nova-compute-ironic可对接ironic driver，进行物理机的发放等生命周期管理；

　　ironic-provision是ironic tftp服务，为物理机安装部署过程提供tftp服务。

　　为了能像虚拟机一样部署物理机，ironic需要能够上报物理机的资源，用以支持操作系统的自动安装和物理机电源状态管理等情况。ironic-discovered即可实现物理机资源的上报工作，使得管理员在注册物理机时，只需提供物理机bmc的ip地址，ironic数据库就能获得物理机的相关信息，与此同时nova的compute_nodes表中也拥有物理机相关资源信息。

　　而接下来，通过pXe技术将物理机安装上操作系统，再通过ipmi技术即可实现物理机的电源状态管理。说到这里，也简单普及一下物理机部署所涉及到的主要技术——pXe和ipmi：

　　preboot execution environment （pXe）

　　pXe 是目前主流的无盘启动技术，它可以使计算机通过网络而不是从本地硬盘、光驱等设备启动。利用 pXe 进行系统安装需要被安装的主机上有 pXe 支持的网卡，不过现在的网卡一般都内嵌支持 pXe 的 Rom 芯片。当计算机引导时，bios 首先会把 pXe client 调入内存中执行，pXe client 被载入内存后，它便同时具有 dHcp client 和 tFtp client 的功能，dHcp client 会向 dHcp server 请求 ip 分配给将要安装系统的主机，然后由 pXe client 将放置在远端的文件通过 tFtp 下载到本地运行。

　　intelligent platform management interface （ipmi）

　　ipmi智能平台管理接口，是一种开放标准的硬件管理接口规格，使用嵌入式管理子系统进行通信而不依赖主机操作系统，这使得在操作系统不响应或未加载的情况下其仍然可以进行开关机、信息提取等操作。ironic 正是利用此技术可以远程的对物理机进行上下电及其他操作，而不是依赖物理开关或者操作系统。

　　此外，包括dHcp（dynamic Host configuration protocol）、network bootstrap program （nbp）、trivial File transfer protocol （tFtp）等在内的技术，也是裸金属服务器中物理机部署所会用到的主要技术。

　　不难想象，ironic（bare- metal provisioning）的诞生，对物理机的部署及管理问题产生了里程碑式的意义，而对于裸金属服务器来说，依托openstack ironic实现的自动化管理功能，让用户很方便的对指定的一台或多台物理机，执行诸如同时部署大规模物理机群集、硬件基础设施资源的快速交付等一系列操作。

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