基于OpenStack的医疗私有云方案（下）
作者：吴江
2.1 OpenStack–云时代的Linux
搭建企业IaaS私有云，可以采用商用软件，比如VMware公司的vSphere，也可以使用开源软件类似于OpenStack、CloudStack等等。采用开源软件的好处一个是费用低，不需要购买软件License, 另一个好处是开放源码，方便二次开发定制。现在是一个开源软件的时代，很多开源软件，比如Linux操作系统，MySQL数据库，Android手机操作系统等等，都属于开源软件，它们在功能和应用广泛程度上，已经超过了商用的软件。
OpenStack是由NASA(美国航天局)和著名的服务器托管商Rackspace发起的一个开源项目，2010年推出第一个版本。相对于其它开源云平台软件，OpenStack 的License最友好，项目活跃度最高，参与开发人员最多，是目前看来最有前途的一个开源云平台。OpenStack被喻为云时代的Linux，有望在今后10年，成为公有云、私有云建设的行业标准。
几乎所有的大型IT公司，比如IBM、HP、Oracle都已经推出了自己的基于OpenStack的解决方案（http://www.openstack.org/marketplace/distros）。已有很多著名的公有云服务是运行在OpenStack之上，比如国外的RackSpace和HP的public cloud 。国内的OpenStack用户群体也在逐渐发展，先是瞬联软件、趣游、网易等分别开始尝试基于OpenStack开发部署自己的云平台，之后爱奇艺、用友、京东、百度、360、美团等纷纷选用OpenStack。
2.2 OpenStack的主要功能
1.管理和虚拟化相关资源(CPU、内存、硬盘、网络），提高资源利用率。
2.管理局域网（DHCP、VLAN、IPv6等等），为应用程序提供灵活的网络模式。
3.带有身份认证和资源使用限额控制，容易管理接入用户，阻止非法访问。
4.分布式和异步体系结构，提供高弹性和高可用性系统。
5.虚拟机镜像管理，可以存储，导入，共享和查询虚拟机镜像。
6.虚拟机实例管理，用户可暂停、重启虚拟机，也可以方便地对虚拟机做扩容。
7.创建和管理实例类型（Flavors），用户可以通过菜单选择要创建的虚拟机的大小。
8.iSCSI存储容器管理，做到数据与虚拟机分离，容错能力变强，更加灵活。
9.在线迁移虚拟机实例。
10.动态IP地址分配。
11.安全分组，定制安全访问规则，灵活分配、控制接入虚拟机实例。
12.通过浏览器的VNC代理，快速访问虚拟机实例。
2.3 OpenStack的架构
OpenStack的设计遵循松耦合的原则，它由多个核心组件组成，每个组件可以单独部署，极大地提高了系统的可扩展性。国外已有能管理数千台物理机的OpenStack集群。
如图所示，OpenStack 的核心组件包括：
左侧是Horizon仪表盘，显示了一个可为用户和管理员用来管理OpenStack 服务的用户界面。Nova提供了一个可伸缩的计算平台，用来支持大量服务器和虚拟机的配置和管理。Swift实现一个具有内部冗余、可大量伸缩的对象存储系统。在底部的是Neutron，实现了网络连接即服务(networkconnectivity as a service)。最后，Glance项目为虚拟机磁盘映象实现了一个存储库（映像即服务(image as aservice)）。
2.4 OpenStack各组件之间的关系
Compute（Nova），它提供一个工具来部署云，包括运行实例、管理网络以及控制用户对云的访问。它对外提供API，用户可以用API来完成创建虚拟机等工作。对内可以使用不同的虚拟化技术，例如Linux KVM、VMware和Xen。
OpenStack Object Storage（Swift），是一个可扩展的对象存储系统。对象存储支持多种应用，比如复制和存档数据，图像或视频服务。
OpenStack Image Service（Glance），是一个虚拟机镜像的存储、查询和检索系统。
各组件之间通过webservice或消息队列通讯。一个典型的创建虚拟机的过程是：
1.用户首先认证登录进OpenStack系统。
2.用户在管理界面Dashboard中选择一个操作系统镜像，比如Ubuntu Linux 14.04，然后选择要创建的虚拟机的大小，比如2CPU， 2GB内存，100G磁盘空间，然后按“确认”键开始创建。Dashboard将这个请求通过webservice发送给Nova。
3.Nova通过Glance（虚拟机镜像服务）中找到Ubuntu Linux 14.04的镜像，镜像存放在Swift（面向对象存储）中。
4.Nova从镜像启动新的虚拟机。
5.Nova和Neutron（网络服务）通讯，为新生成的虚拟机获取IP地址。
6.Nova将新生成的虚拟机的信息，包括IP，返回给Dashboard，用户就可以用IP来访问这个新创建的虚拟机了。
2.5 OpenStack的使用
安装完OpenStack，用户从web浏览器登录进入OpenStack Dashboard，就可以完成创建虚拟机，创建云硬盘，给虚拟机做快照，虚拟机迁移等功能了。
OpenStack还提供完备的API接口，支持的语言有Java、Python、Ruby、Node.js等等，方便用户用程序来完成创建虚拟机的工作。
3. OpenStack私有云部署
3.1 OpenStack部署难点
在OpenStack项目实施中，OpenStack的部署是一个难点。这是因为：
1.OpenStack采用松耦合的设计，包含的组件非常多，比如六大组件：Keystone、Horizon、Nova、Glance、Swift、Neutron。每个组件又包含多个进程，比如Nova包含nova-api、nova-compute、nova-scheduale、nova-conductor等进程。部署OpenStack时，不同的组件或进程需要安装在不同的服务器上，导致安装配置十分复杂。
2.OpenStack配置十分灵活，每个组件都有自己的配置文件，每个配置文件中包含上百个配置项，正确配置OpenStack是一个十分艰巨的任务。
3.OpenStack不包含标准的HA（高可用）功能，只能用第三方的开源软件实现，增加了配置的复杂度。
3.2 OpenStack HA高可用方案
OpenStack是由很多不同的组件组成的，它们实现高可用的方式也各不相同，Fuel提供了一套完整的高可用方案。
·OpenStack API服务，例如nova-api，glance-api, nova-api用HAProxy和pacemaker实现。
·OpenStack的web管理界面Horizon，也使用HAProxy和pacemaker实现。
·消息队列服务RabbitMQ使用自己的高可用功能，实现active/active高可用。
·MySQL数据库服务器的高可用通过Galera实现，提供active/active高可用。
·多台Compute node本身就具有高可用特性，不需要特别实现。
控制节点实现高可用需要至少3台物理服务器。
3.3一个典型的OpenStack HA硬件配置方案
这是一个典型的OpenStack硬件配置方案，由以下几部分组成：
·一个千兆以太网交换机接管理网络，一个万兆以太网交换机接数据网络。
·一台PC服务器作为Fuel master server。
·三台PC服务器作为OpenStack控制节点。
·10~20台PC服务器作为OpenStack计算节点。
·5台PC服务器作为OpenStack存储节点。
具体PC服务器配置见下表，整个机柜满配，支持超过1000个虚机同时运行。
·计算节点需要大量的内存来创建虚机，建议配置128G内存。
·计算节点和存储节点需要大量的硬盘来存储用户数据，由于数量比较大，采购时可以考虑性价比较高的1TB硬盘。
·推荐的服务器型号包括:Dell PowerEdge R620、IBM System x3650、HP ProLiant DL160等等。
综上所述，由于医疗的独特性商业价值、隐私保护和社会公益属性，注定了其不可能像普通电商、游戏或者工具软件那样，全部可以采用公有云服务，私有云服务不但不会消失，而且还会迎来更大的市场机会，移动医疗企业既要关注与外网公有云的信息交互，也要留有接口考虑与医院内部私有云的互通互联，同时医疗私有云可以通过技术路线与公有云进行有控制的交互，某种程度来说，类似华为的“敏捷网络”产品，内网、外网、移动互联体系“三网合一”，受控跳转！只是很多医疗企业、机构和移动医疗的运动员还没有意识到这个机遇，很多人都低估了技术进步对未来的影响！
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