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使用cloud-init实现虚拟机信息管理

 
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为什么要用cloud-init

不同种类的设备VM启动总是一件非常麻烦的事情,例如安全设备有WAF、IPS等,每种设备的网络接口、启动脚本互不一样,即便同一种设备,其主机名、网络地址等也不一样。那么如何对这些VM启动过程进行管理,并完成所有数据的配置呢?

在这之前,我的实习生是怎么做的:将一台VM的管理口网络地址设置为192.168.2.100,然后每次启动实例之后定时访问http://192.168.2.100/somepath,当成功访问这个页面之后,使用REST接口配置该机器的IP地址为所需的新地址(如200.0.0.2);这个时候网络会短暂不同,然后在访问http://200.0.0.2/somepath,当成功访问之后,接下来配置各种值。 整个过程比较麻烦,所有的配置都需要实现REST接口,无法做到自定义启动脚本的更新;最不可接受的是,这个过程是串行的,当要启动100个VM时,只能一个VM一个VM顺序启动,否则两个VM都有同一个地址(192.168.2.100),那么网络访问就可能出现问题了。 不过受到各种Stack管理虚拟机用到cloud-init的启发,我认为我们也可以使用这套工具实现上述过程的。

什么是cloud-init

cloud-init(简称ci)在AWS、Openstack和Cloudstack上都有使用,所以应该算是事实上的云主机元数据管理标准。那么问题来了,google相关的文档,发现中文这方面几乎没有,Stacker你们再搞虾米呢?当然话说回来英文的资料除了官网外几乎也没有什么,我花了近一周的时间才弄明白了。

首先要明确的是cloud-init在工作之前,VM是从DHCP服务器获取到了IP,所有DHCP发现不是cloud-init的事情。当你在Openstack中用ubuntu cloud VM启动卡在cloud-init界面时,多半是因为DHCP还没获取IP,而不是cloud-init本身的问题。那么cloud-init主要走什么呢?它向一台数据服务器获取元数据(meta data)和用户数据(user data),前者是指VM的必要信息,如主机名、网络地址等;后者是系统或用户需要的数据和文件,如用户组信息、启动脚本等。当cloud-init获取这些信息后,开始使用一些模块对数据进行处理,如新建用户、启动脚本等。

cloud-init工作原理

首先,数据服务器开启HTTP服务,cloud-init会向数据服务器发送请求,确认数据源模块,依次获取版本、数据类型和具体数据内容信息。

确认数据源模块

cloud-init会查找/etc/cloud/cloud.cfg.d/90_dpkg.cfg中的datasource_list变量,依次使用其中的数据源模块,选择一个可用的数据源模块。如我的配置文件中:datasource_list: [ Nsfocus, NoCloud, AltCloud, CloudStack, ConfigDrive, Ec2, MAAS, OVF, None ],那么ci首先调用$PYTHON_HOME/dist-packages/cloudinit/sources/DataSourceNsfocus.py中类DataSourceNsfocus的get_data函数,当且仅当访问链接DEF_MD_URL为正常时,这个数据源被认为是OK的。

在我的实践中,CloudStack的DEF_MD_URL为DHCP的服务器ip,而Openstack和AWS则为一个常值169.254.169.254,然后在宿主机的中做一个iptables重定向,这样就到了我们的服务器监听端口8807:

一些系统假设

需要说明的是,虽然每个数据源访问的入口都是get_data,但每个数据服务的格式和位置是不一样的,元数据可能在/nsfocus/latest/metadata/,也可能在/latest/metadata.json,也就是说数据源模块根据自己系统的规定,访问相应的数据,并根据ci的规定,指定如何将这些数据与ci接下来的处理模块对应上。

那么我们的数据访问地址是这样的:

其中,namespace为nsfocus,meta_data.json是一个json文件,里面包含所有元数据。
其次,我们的数据服务器IP为111.0.0.2

获得元数据

因为获取是HTTP的形式,所以以curl为例说明下面过程:

这个meta_data.json是我们参考Openstack的标准,自己实现的。当获得meta_data.json后,DataSourceNsfocus解析里面的字段,填入自己的数据结构中,如放入DataSourceNsfocus的result字典中。

这样,如hostname就存为self.result[‘meta’][‘hostname’]。

供其他处理模块使用的获取元数据函数

在上一阶段,元数据的提供、获取和存储都是很自由的,那么这些数据怎么被使用,例如hostname怎么设置呢?那就需要根据ci的标准实现一些接口,如设置hostname就需要我们实现DataSourceNsfocus的get_hostname方法:

这样,其他模块如set_hostname和update_hostname就会使用这个方法正确设置主机名了。如果你想设置其他数据,可参考cloud-init数据源参考的介绍。了解还有哪些处理模块,可读一下/etc/cloud/cloud.cfg文件。

至此,一些VM所需的常用配置已经搞定,那么如果我们想做一些流程方面的自动下发和运行该怎么做呢?则需要设置一下user_data。

获取用户数据

用户数据包括几类:

  • 配置文件(Cloud Config Data),类型为Content-Type: text/cloud-config,系统配置文件,如管理用户等,与/etc/cloud下的cloud.cfg最后合并配置项,更多的配置细节参考 配置样例
  • 启动任务(Upstart Job),类型为Content-Type: text/upstart-job,建立Upstart的服务
  • 用户数据脚本(User-Data Script),类型为Content-Type: text/x-shellscript,用户自定义的脚本,在启动时执行
  • 包含文件(Include File),类型为Content-Type: text/x-include-url,该文件内容是一个链接,这个链接的内容是一个文件,
  • (Cloud Boothook),类型为Content-Type: text/cloud-boothook,
  • 压缩内容( Gzip Compressed Content),
  • 处理句柄(Part Handler),类型为Content-Type: text/part-handler,内容为python脚本,根据用户数据文件的类型做相应的处理
  • 多部分存档(Mime Multi Part archive),当客户端需要下载多个上述用户数据文件时,可用Mime编码为Mime Multi Part archive一次下载

实例

我在data目录下面建立三个文件:

cloud.config

这是一个cloud-config文件,内容表示新建一个nsfocus的用户,归于nsfocus和sudo组,在启动时运行bootcmd的命令更新hosts,启动最后输出final_message。

nsfocus-init.script

这是一个测试脚本,在系统启动时会被调用

nsfocus-init.upstart

这是一个测试访问,在系统启动时会被启动

HTTP服务器收到/nsfocus/latest/user_data时,作如下处理:

虚拟机启动之后,服务器收到请求,返回下面的内容:

VM启动界面打印如下信息,且主机名变成了我们预定的值,说明确实获取meta-data和user-data成功,脚本运行也成功了。不过要说明一点,upstart在Ubuntu上没问题,但Debian没通过,可能当前阶段Debian的启动机制还有一些区别,所以还是使用bootcmd或启动脚本的方式启动。

Ubuntu登陆页面

参考文献

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