看 nova-scheduler 如何选择计算节点 - 天天5分钟玩转 OpenStack（27）

本节重点介绍 nova-scheduler 的调度机制和实现方法：即解决如何选择在哪一个计算节点上启动 instance 的问题。

建立 Instance 时，用户会提出资源需求，例如 CPU、内存、磁盘各须要多少。

OpenStack 将这些需求定义在 flavor 中，用户只须要指定用哪一个 flavor 就能够了。

可用的 flavor 在 System->Flavors 中管理。

Flavor 主要定义了 VCPU，RAM，DISK 和 Metadata 这四类。 nova-scheduler 会按照 flavor 去选择合适的计算节点。 VCPU，RAM，DISK 比较好理解，而 Metadata 比较有意思，咱们后面会具体讨论。

下面介绍 nova-scheduler 是如何实现调度的。

在 /etc/nova/nova.conf 中，nova 经过 scheduler_driver，scheduler_available_filters 和 scheduler_default_filters 这三个参数来配置 nova-scheduler。

Filter scheduler

Filter scheduler 是 nova-scheduler 默认的调度器，调度过程分为两步：

1. 经过过滤器（filter）选择知足条件的计算节点（运行 nova-compute）

2. 经过权重计算（weighting）选择在最优（权重值最大）的计算节点上建立 Instance。

scheduler_driver=nova.scheduler.filter_scheduler.FilterScheduler

Nova 容许使用第三方 scheduler，配置 scheduler_driver 便可。 这又一次体现了OpenStack的开放性。

Scheduler 可使用多个 filter 依次进行过滤，过滤以后的节点再经过计算权重选出最适合的节点。

上图是调度过程的一个示例：

1. 最开始有 6 个计算节点 Host1-Host6

2. 经过多个 filter 层层过滤，Host2 和 Host4 没有经过，被刷掉了

3. Host1，Host3，Host5，Host6 计算权重，结果 Host5 得分最高，最终入选

Filter

当 Filter scheduler 须要执行调度操做时，会让 filter 对计算节点进行判断，filter 返回 True 或 False。

Nova.conf 中的 scheduler_available_filters 选项用于配置 scheduler 可用的 filter，默认是全部 nova 自带的 filter 均可以用于滤操做。

scheduler_available_filters = nova.scheduler.filters.all_filters

另外还有一个选项 scheduler_default_filters，用于指定 scheduler 真正使用的 filter，默认值以下

scheduler_default_filters = RetryFilter, AvailabilityZoneFilter, RamFilter, DiskFilter, ComputeFilter, ComputeCapabilitiesFilter, ImagePropertiesFilter, ServerGroupAntiAffinityFilter, ServerGroupAffinityFilter

Filter scheduler 将按照列表中的顺序依次过滤。 下面依次介绍每一个 filter。

RetryFilter

RetryFilter 的做用是刷掉以前已经调度过的节点。

举个例子方便你们理解： 假设 A,B,C 三个节点都经过了过滤，最终 A 由于权重值最大被选中执行操做。 但因为某个缘由，操做在 A 上失败了。 默认状况下，nova-scheduler 会从新执行过滤操做（重复次数由 scheduler_max_attempts 选项指定，默认是 3）。 那么这时候 RetryFilter 就会将 A 直接刷掉，避免操做再次失败。 RetryFilter 一般做为第一个 filter。

AvailabilityZoneFilter

为提升容灾性和提供隔离服务，能够将计算节点划分到不一样的Availability Zone中。

例如把一个机架上的机器划分在一个 Availability Zone 中。 OpenStack 默认有一个命名为 “Nova” 的 Availability Zone，全部的计算节点初始都是放在 “Nova” 中。 用户能够根据须要建立本身的 Availability Zone。

建立 Instance 时，须要指定将 Instance 部署到在哪一个 Availability Zone中。

nova-scheduler 在作 filtering 时，会使用 AvailabilityZoneFilter 将不属于指定 Availability Zone 的计算节点过滤掉。

RamFilter

RamFilter 将不能知足 flavor 内存需求的计算节点过滤掉。

对于内存有一点须要注意： 为了提升系统的资源使用率，OpenStack 在计算节点可用内存时容许 overcommit，也就是能够超过实际内存大小。 超过的程度是经过 nova.conf 中 ram_allocation_ratio 这个参数来控制的，默认值为 1.5

ram_allocation_ratio = 1.5

其含义是：若是计算节点的内存有 10GB，OpenStack 则会认为它有 15GB（10*1.5）的内存。

DiskFilter

DiskFilter 将不能知足 flavor 磁盘需求的计算节点过滤掉。

Disk 一样容许 overcommit，经过 nova.conf 中 disk_allocation_ratio 控制，默认值为 1

disk_allocation_ratio = 1.0

CoreFilter

CoreFilter 将不能知足 flavor vCPU 需求的计算节点过滤掉。

vCPU 一样容许 overcommit，经过 nova.conf 中 cpu_allocation_ratio 控制，默认值为 16

cpu_allocation_ratio = 16.0

这意味着一个 8 vCPU 的计算节点，nova-scheduler 在调度时认为它有 128 个 vCPU。 须要提醒的是： nova-scheduler 默认使用的 filter 并无包含 CoreFilter。 若是要用，能够将 CoreFilter 添加到 nova.conf 的 scheduler_default_filters 配置选项中。

ComputeFilter

ComputeFilter 保证只有 nova-compute 服务正常工做的计算节点才可以被 nova-scheduler调度。
ComputeFilter 显然是必选的 filter。

ComputeCapabilitiesFilter

ComputeCapabilitiesFilter 根据计算节点的特性来筛选。

这个比较高级，咱们举例说明。 例如咱们的节点有 x86_64 和 ARM 架构的，若是想将 Instance 指定部署到 x86_64 架构的节点上，就能够利用到 ComputeCapabilitiesFilter。

还记得 flavor 中有个 Metadata 吗，Compute 的 Capabilitie s就在 Metadata中 指定。

“Compute Host Capabilities” 列出了全部可设置 Capabilities。

点击 “Architecture” 后面的 “+”，就能够在右边的列表中指定具体的架构。

配置好后，ComputeCapabilitiesFilter 在调度时只会筛选出 x86_64 的节点。 若是没有设置 Metadata，ComputeCapabilitiesFilter 不会起做用，全部节点都会经过筛选。

ImagePropertiesFilter

ImagePropertiesFilter 根据所选 image 的属性来筛选匹配的计算节点。 跟 flavor 相似，image 也有 metadata，用于指定其属性。

例如但愿某个 image 只能运行在 kvm 的 hypervisor 上，能够经过 “Hypervisor Type” 属性来指定。

点击 “+”，而后在右边的列表中选择 “kvm”。

配置好后，ImagePropertiesFilter 在调度时只会筛选出 kvm 的节点。 若是没有设置 Image 的Metadata，ImagePropertiesFilter 不会起做用，全部节点都会经过筛选。

ServerGroupAntiAffinityFilter

ServerGroupAntiAffinityFilter 能够尽可能将 Instance 分散部署到不一样的节点上。

例若有 inst1，inst2 和 inst3 三个 instance，计算节点有 A,B 和 C。 为保证分散部署，进行以下操做：

1. 建立一个 anti-affinity 策略的 server group “group-1”

nova server-group-create --policy anti-affinity group-1

请注意，这里的 server group 实际上是 instance group，并非计算节点的 group。

1. 依次建立 Instance，将inst1, inst2和inst3放到group-1中

nova boot --image IMAGE_ID --flavor 1 --hint group=group-1 inst1

nova boot --image IMAGE_ID --flavor 1 --hint group=group-1 inst2

nova boot --image IMAGE_ID --flavor 1 --hint group=group-1 inst3

由于 group-1 的策略是 AntiAffinity，调度时 ServerGroupAntiAffinityFilter 会将 inst1, inst2 和 inst3 部署到不一样计算节点 A, B 和 C。

目前只能在 CLI 中指定 server group 来建立 instance。

建立 instance 时若是没有指定 server group，ServerGroupAntiAffinityFilter 会直接经过，不作任何过滤。

ServerGroupAffinityFilter

与 ServerGroupAntiAffinityFilter 的做用相反，ServerGroupAffinityFilter 会尽可能将 instance 部署到同一个计算节点上。 方法相似

1. 建立一个 affinity 策略的 server group “group-2”

nova server-group-create --policy affinity group-2

1. 依次建立 instance，将 inst1, inst2 和 inst3 放到 group-2 中

nova boot --image IMAGE_ID --flavor 1 --hint group=group-2 inst1

nova boot --image IMAGE_ID --flavor 1 --hint group=group-2 inst2

nova boot --image IMAGE_ID --flavor 1 --hint group=group-2 inst3

由于 group-2 的策略是 Affinity，调度时 ServerGroupAffinityFilter 会将 inst1, inst2 和 inst3 部署到同一个计算节点。

建立 instance 时若是没有指定 server group，ServerGroupAffinityFilter 会直接经过，不作任何过滤。

Weight

通过前面一堆 filter 的过滤，nova-scheduler 选出了可以部署 instance 的计算节点。 若是有多个计算节点经过了过滤，那么最终选择哪一个节点呢？

Scheduler 会对每一个计算节点打分，得分最高的获胜。 打分的过程就是 weight，翻译过来就是计算权重值，那么 scheduler 是根据什么来计算权重值呢？

目前 nova-scheduler 的默认实现是根据计算节点空闲的内存量计算权重值： 空闲内存越多，权重越大，instance 将被部署到当前空闲内存最多的计算节点上。

日志

是时候完整的回顾一下 nova-scheduler 的工做过程了。 整个过程都被记录到 nova-scheduler 的日志中。 好比当咱们部署一个 instance 时

打开 nova-scheduler 的日志 /opt/stack/logs/n-sch.log（非 devstack 安装其日志在 /var/log/nova/scheduler.log）

日志显示初始有两个 host（在咱们的实验环境中就是 devstack-controller 和 devstack-compute1），依次通过 9 个 filter 的过滤（RetryFilter, AvailabilityZoneFilter, RamFilter, DiskFilter, ComputeFilter, ComputeCapabilitiesFilter, ImagePropertiesFilter, ServerGroupAntiAffinityFilter, ServerGroupAffinityFilter），两个计算节点都经过了。

那么接下来就该 weight 了：

能够看到由于 devstack-controller 的空闲内存比 devstack-compute1 多（7466 > 3434），权重值更大（1.0 > 0.4599），最终选择 devstack-controller。

注：要显示 DEBUG 日志，须要在 /etc/nova/nova.conf 中打开 debug 选项

[DEFAULT]

debug = True

nova-scheduler 就是这些内容了，稍微有些复杂哈（由于灵活嘛），你们这两天能够好好消化一下。

下节咱们讨论 nova-compute。