OpenStack cung cấp một kiến trúc microservice và có khả năng mở rộng để xây dựng Private Cloud, Public Cloud và Hybrid Cloud với nhiều sự đổi mới và tính linh hoạt. Trái tim của OpenStack là một số thành phần cốt lõi, mỗi thành phần đóng vai trò then chốt trong việc điều phối và quản lý các tài nguyên cơ sở hạ tầng Cloud.

Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về Kiến trúc của OpenStack và các dịch vụ cốt lõi của nó – Nova, Neutron, Cinder, Keystone, Glance, Swift. Đồng thời, chúng tôi cũng sẽ khám phá thêm các thành phần bổ sung như Horizon, Barbican và Heat.

Hãy cùng xem xét kỹ hơn những thành phần này và khám phá cách chúng phối hợp với nhau để vận hành hệ sinh thái Cloud OpenStack.

1. Nova (Tính toán)

Nova đóng vai trò là công cụ tính toán của OpenStack, chịu trách nhiệm cung cấp và quản lý các máy ảo (VM). Nó quản lý năng lực tính toán bằng cách tạo, lập lịch, di chuyển và xóa các tài nguyên. Nó cho phép tự động hóa các tài nguyên chịu trách nhiệm ảo hóa các dịch vụ và tính toán hiệu năng cao. Nova hỗ trợ nhiều trình giám sát máy ảo (hypervisor) (KVM, Xen, ESXi, Hyper-V) với hầu hết các Cloud dựa vào KVM.

Với Nova, người dùng có thể khởi chạy, chấm dứt và thay đổi kích thước các VM theo yêu cầu, trong khi các quản trị viên có quyền kiểm soát chi tiết đối với các tài nguyên tính toán, đảm bảo hiệu suất tối ưu và sử dụng tài nguyên hiệu quả với khả năng lập lịch động VM và live-migration.

2. Neutron (Mạng)

Neutron đóng vai trò là thành phần mạng của OpenStack, cho phép tạo và quản lý các mạng ảo, Router và Security Group. Đây là một dịch vụ được điều khiển bởi API, quản lý mọi thứ liên quan đến mạng được định nghĩa bằng phần mềm (SDN), các Port và Floating ÍP, cho phép sự cô lập mạnh mẽ giữa các tenant và dự án bên trong Cloud OpenStack. Nó triển khai Định tuyến và Chuyển tiếp Ảo (VRF), định tuyến phân tán, hỗ trợ định tuyến Tĩnh & Động, Cổng kết nối L2 và các bảng định tuyến riêng biệt.

Bằng cách ảo hóa các tài nguyên mạng và cung cấp các API cho cấu hình mạng, Neutron trao quyền cho người dùng xây dựng các cấu trúc mạng phức tạp và thiết lập kết nối an toàn giữa các phiên bản Cloud và mạng bên ngoài.

3. Cinder (Block Storage)

Cinder cung cấp các dịch vụ Block Storage cho OpenStack, mang lại các ổ lưu trữ liên tục cho máy ảo và container. Bộ nhớ được truy cập bằng cách sử dụng API tự phục vụ để gắn/gỡ các ổ đĩa hoạt động theo cơ chế hot-plug, nghĩa là bạn không cần phải dừng một máy ảo đang chạy để thực hiện bất kỳ thao tác nào bao gồm cả tạo bản sao nhanh (snapshot).

Với Cinder, người dùng có thể tạo, gắn, gỡ, snapshot và sao lưu các block storage một cách độc lập với các tài nguyên tính toán, cung cấp các giải pháp lưu trữ có khả năng mở rộng và đáng tin cậy cho các khối lượng công việc đa dạng. Người dùng có thể xác định và quản lý lượng lưu trữ Cloud cần thiết cho máy ảo của họ.

Cinder hỗ trợ hơn 30 backend lưu trữ bao gồm Ceph, Dell Power Storage, Huawei, IBM Spectrum, LinBIT, NetApp ONTAP, Pure Storage, StorPool và nhiều hơn nữa, nghĩa là bạn có thể dễ dàng tích hợp bất kỳ bộ lưu trữ hiện có nào vào Cloud OpenStack mà không cần đầu tư vào phần cứng mới hoặc giải pháp lưu trữ được định nghĩa bằng phần mềm.

4. Keystone (Định danh)

Keystone hoạt động như dịch vụ định danh của OpenStack, cung cấp các dịch vụ xác thực, ủy quyền và liên kết cho người dùng, dịch vụ và tài nguyên. Nó chịu trách nhiệm cho tất cả các loại xác thực và ủy quyền trong OpenStack và hỗ trợ LDAP, xác thực 2 yếu tố, tích hợp Keycloak, JWS/JWT và token Fernet.

Bằng cách tập trung hóa quản lý định danh, Keystone cho phép kiểm soát truy cập an toàn và đăng nhập một lần (SSO) trên tất cả các dịch vụ OpenStack, đảm bảo bảo mật mạnh mẽ và sự tuân thủ cho đám mây của bạn. Một công cụ chính sách linh hoạt là một phần thiết yếu của mỗi dịch vụ OpenStack, cho phép mức độ tùy chỉnh cao và thực hiện các chính sách RBAC (Kiểm soát truy cập dựa trên vai trò) theo cấu trúc tổ chức hoặc các yêu cầu bảo mật và kiểm toán của bạn.

5. Glance (Image Hệ điều hành)

Glance đóng vai trò là dịch vụ quản lý Image hệ điều hành của OpenStack, tạo điều kiện cho việc khám phá, đăng ký và truy xuất các Image máy ảo thông qua mạng. Những Image này được lưu giữ trong một loạt các hệ thống backend được hỗ trợ với Object storage như Swift hoặc S3 là phổ biến nhất.

Bằng cách duy trì một danh mục các Image được cấu hình sẵn, Glance hợp lý hóa quy trình triển khai và cho phép khởi chạy các phiên bản từ các Image tiêu chuẩn hóa một cách dễ dàng. Nó cho phép người dùng và quản trị viên nhập và xuất Image ở các định dạng khác nhau (Raw, VHD, VMDK, QCOW2, AMI) hỗ trợ tất cả các loại trình giám sát máy ảo.

6. Horizon (Bảng điều khiển)

Horizon cung cấp giao diện bảng điều khiển dựa trên web cho OpenStack, cung cấp cho quản trị viên và người dùng một nơi thống nhất để quản lý và giám sát tất cả các tài nguyên đám mây. Với Horizon, người dùng có thể trực quan hóa và kiểm soát các Dự án OpenStack của họ bằng cách tạo và quản lý VM, Ổ đĩa, Mạng và hơn thế nữa.

Horizon dựa trên khung web Django phổ biến và nó cho phép tùy chỉnh như thay đổi chủ đề và sử dụng màu sắc cũng như logo riêng để cá nhân hóa trải nghiệm Đám mây cho tổ chức của bạn.

7. Barbican (Quản lý Khóa)

Barbican là dịch vụ quản lý khóa của OpenStack, được thiết kế để quản lý và lưu trữ các bí mật bảo mật như khóa mã hóa, chứng chỉ và mật khẩu. Bằng cách cung cấp một kho lưu trữ tập trung, an toàn để quản lý thông tin nhạy cảm, Barbican nâng cao vị thế bảo mật của các triển khai OpenStack, đảm bảo rằng các khóa mật mã và các bí mật khác được xử lý với mức độ bảo mật cao nhất.

8. Heat (Điều phối)

Heat là dịch vụ điều phối của OpenStack, cho phép người dùng định nghĩa và quản lý cơ sở hạ tầng như mã (IaC) thông qua các mẫu (template). Bằng cách tự động hóa việc triển khai và mở rộng tài nguyên đám mây, Heat hợp lý hóa quy trình cung cấp các ứng dụng và dịch vụ phức tạp trên OpenStack, nâng cao sự nhanh chóng và hiệu quả. Sử dụng IaC được coi là thực hành tốt nhất trong ngành và thúc đẩy sự hợp tác nhóm, giúp việc triển khai nhanh hơn và giảm thiểu lỗi do con người.

OpenStack Heat hỗ trợ các mẫu CloudFormation vốn quen thuộc với người dùng AWS và do đó giúp việc di chuyển từ AWS sang OpenStack dễ dàng hơn.

9. Swift (Object Storage)

Swift là một dịch vụ lưu trữ đối tượng cung cấp giải pháp lưu trữ đối tượng bền bỉ và có khả năng mở rộng theo chiều ngang. Nó có khả năng chịu lỗi cao để lưu trữ và truy xuất khối lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc với sự trợ giúp của API Restful tương tự như API Simple Storage Service (AWS S3) vốn là tiêu chuẩn thực tế của ngành hiện nay.

Swift cho phép người dùng lưu trữ dữ liệu dưới dạng các đối tượng trong các vùng chứa (container), tạo điều kiện cho việc truy cập liền mạch và sao chép trên các cụm lưu trữ phân tán. Là một bộ lưu trữ phân tán, nó cũng được sử dụng để cung cấp bộ lưu trữ dự phòng trong các máy chủ được nhóm lại với nhau. Nó hoàn toàn có khả năng quản lý hàng petabyte dữ liệu.

Trong khi Swift là một trong những thành phần OpenStack đầu tiên và đã sẵn sàng cho sản xuất, nhiều công ty thích sử dụng API S3 gốc cho Lưu trữ Đối tượng do Ceph cung cấp – một giải pháp lưu trữ được định nghĩa bằng phần mềm mã nguồn mở thường được sử dụng cùng với OpenStack. Cũng có thể kích hoạt phần mềm trung gian tương thích AWS S3 cho Swift, tuy nhiên nó có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của Lưu trữ Đối tượng.

Kết luận

Kiến trúc của OpenStack có một loạt các tính năng linh hoạt khiến nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời để xây dựng một Cloud IaaS. Thiết kế Microservices của nó cho phép các triển khai phù hợp, mở rộng thành phần riêng lẻ và tối ưu hóa tài nguyên, phục vụ cho các nhu cầu và khối lượng công việc đa dạng. Với sự nhấn mạnh vào khả năng mở rộng, khả năng tương tác, tự động hóa và bảo mật, OpenStack có lẽ là khung mã nguồn mở mạnh mẽ nhất hiện nay cho các tổ chức đang tìm cách khai thác lợi ích của điện toán đám mây.