OPENSTACK – PARTE PRIMA

Si parla molto di OpenStack e delle sue applicazioni. Ma che cos’è davvero, perché è stato sviluppato e quali sono i suoi vantaggi?

Che cos’è?
OpenStack è un sistema operativo per il cloud computing in grado di controllare componenti di storage, networking e computing. È open source e gratuito, di solito è installato sotto forma di soluzione IaaS. OpenStack fornisce un insieme di strumenti che servono a costruire e gestire piattaforme cloud sia pubbliche sia private. Permette agli utenti di installare macchine virtuali e si può accedere al codice sorgente per modificarlo in qualsiasi modo sia utile per gli scopi specifici del progetto.

Chi lo ha sviluppato?
Nel 2010 Rackspace e la NASA hanno collaborato a un progetto congiunto che è poi diventato OpenStack. Il codice iniziale è stato usato per Nebula, la piattaforma cloud della NASA, poi il progetto si è dato l’obiettivo più ampio di aiutare le aziende a far girare software cloud su hardware standard.

Chi lo usa?
Tra i vendor, alcuni dei nomi più importanti che attualmente supportano e distribuiscono OpenStack sono Canonical, Cisco, EMC, HP, Huawei, IBM, Oracle, Google e Red Hat. Tra gli utenti attuali ci sono Bloomberg, Comcast, PayPal e Wells Fargo. Ci sono incontri internazionali periodici su OpenStack – gli OpenStack Summit – in tutto il mondo, che raccolgono programmatori e utenti della piattaforma.

E’ quindi ormai innegabile l’interesse che tutto il mondo IT ha riservato in questi ultimi anni ad OpenStack.

Qual’è la ragione di tutto questo?

L’ormai tradizionale paradigma client-server, in progetti in cui la scalabilità e le finestre di picchi di carico sono variabili essenziali all’interno dell’equazione della produttività, presenta oggi giorno evidenti limiti di gestione dei carichi e della velocita’ di evoluzione dei progetti. Ecco quindi nascere l’esigenza di uno strumento che fosse flessibile ed allo stesso momento affidabile.

Questo concetto spiega quindi le motivazioni che possono spingere ad adottare una piattaforma cloud, ma perché fra tutte le piattaforme esistenti si parla sempre di OpenStack?

OpenStack è un progetto aperto
La sua natura aperta ha fatto sì che tutti i vendor interessati all’introduzione di specifiche funzionalità o determinati ambiti potessero contribuire in maniera attiva e funzionale al progetto, innescando un circolo virtuoso in cui ogni miglioramento apportato per favorire se stessi va a beneficio della comunità.

La sua natura aperta fa sì che chi adotta OpenStack per il proprio ambiente cloud è di fatto esente dal cosiddetto vendor lock-in, ossia l’essere vincolato ad un rivenditore specifico per le proprie tecnologie. Infatti se lo standard OpenStack è garantito, ogni venditore potrà essere valutato in modo paritetico a tutti gli altri, rendendo così il mercato più competitivo e conveniente per il cliente finale.

I presupposti di un progetto OpenStack

Bisogna subito tenere presente che “non tutti i progetti sono adatti al cloud“, nonostante cio che viene erroneamente interpretato leggendo in giro per il web, infatti questo principio sfugge a molti che guardano verso le nuvole vedono unicamente un posto differente da cui erogare i propri servizi. Esistono dei requisiti da tenere presente per capire se un progetto è adatto al cloud.

Un progetto OpenStack quindi deve essere:

** Non persistente: non deve basarsi sulla persistenza dei dati all’interno delle macchine coinvolte. Questo aspetto non va confuso con l’esigenza di avere uno storage solido e sicuro, si tratta invece di non giudicare le istanze che concorrono al progetto come perenni, ma come componenti utili al loro scopo e liberamente sacrificabili;

** Scalabile: deve supportare applicazioni che nativamente siano in grado di scalare. L’applicazione nasce già dallo sviluppo come pensata per il cloud;

** Dinamico: a fronte di un innalzamento delle richieste ricevute il progetto deve essere in grado in maniera autonoma di gestire le nuove componenti. Gli interventi manuali successivi all’implementazione sulle istanze coinvolte devono essere inesistenti;

** Rapido: deve essere passibile di provisioning, favorendo la velocità di creazione (e distruzione) di nuove istanze;

Se il vostro progetto risponde a questi requisiti messi in evidenza qui sopra, allora potete pensare ad integrare OpenStack ed è giunto quindi il momento di capire in cosa consiste.

Le componenti di OpenStack

La parola stack descrive un insieme di entità che concorrono ad uno scopo comune. OpenStack è composto da numerose elementi che devono comunicare fra loro, lo strato di comunicazione passa attraverso due filoni fondamentali: la memorizzazione delle informazioni e la coda delle azioni da svolgere. Queste due azioni sono coperte ciascuna da un elemento specifico:

MySQL

Il database MySQL è necessario per la memorizzazione delle informazioni di configurazione generali del sistema, per la memorizzazione delle informazioni di autenticazione relative a ciascun componente e per il mantenimento dinamico dello stato del sistema.
Ogni azione eseguita all’interno dell’infrastruttura OpenStack è tracciata all’interno del database. L’importanza di questa componente è evidentemente capitale.

RabbitMQ

RabbitMQ è uno scheduler, un software didicato alla gestione delle code ed all’organizzazione delle sequenze di operazioni. Tutti i nodi facenti parte dell’infrastruttura OpenStack comunicano con lo scheduler, ed anche in questo caso è presto spiegato come questa componente ricopra enorme importanza per il regolare funzionamento dell’ambiente.

Determinato quindi il sistema di circolazione e reperimento delle informazioni si può focalizzare l’attenzione sugli elementi peculiari di OpenStack, riassunti in questo diagramma che si trova sul sito ufficiale del progetto:

OpenStack Diagramma Software

Keystone

Keystone è il software che gestisce il sistema di autenticazione di OpenStack. Il principio su cui si fonda è quello classico degli utenti e dei gruppi, ma di fatto si occupa di gestire le tre tipologie di utenti configurabili in OpenStack:

Cloud Provider Admins: ossia gli amministratori del sistema OpenStack;
Tenants: ossia i profili delle compagnie fruitrici dei servizi;
Users: ossia gli utenti delle compagnie fruitrici dei servizi;

Il concetto di “compagnia” si riferisce ad un sotto-ambiente interno alla stessa installazione di OpenStack. Applicato ad un provider esso potrebbe essere rappresentato dai clienti, mentre all’interno di un cloud privato potrebbe essere associato ad un dipartimento interno.

Glance

Glance si occupa del provisioning (ossia di fornire) delle immagini all’interno dell’ambiente. Questa componente fornisce un bacino di istanze gia preconfigurate, disponibili ai fruitori dei servizi, per effettuare il deploy (ossia la messa in produzione) dell’istanza desiderata all’interno del proprio ambiente.
Le immagini sono supportate nei formati KVM qcow, Aws, VMWare purché esista su queste un Master Boot Record.

Nova

Nova è il compute service, un servizio che permette di gestire i sistemi virtuali erogati all’interno dell’ambiente. All’interno della macchina definita controller il servizio nova-api guiderà l’avvio e la terminazione delle istanze comandando la sua controparte nova-compute, attiva su tutte le macchine hypervisor facenti parte della struttura OpenStack.
Le decisioni su dove e come le istanze dovranno essere avviata saranno gestite dal servizio nova-compute-service (basato su libvirt).

Horizon

Horizon è l’interfaccia web dalla quale è possibile controllare agevolmente le istanze in modalità point-and-click oltre che le immagini gestite da Glance. Il software Horizon è basato sul modulo wsgi del webserver Apache.

C’è ancora un’ultimo aspetto da tenere presente, come è deducibile dallo schema, lo storage.
In un setup base le macchine possono essere erogate direttamente dai dischi degli hypervisor, ma in ambienti di larga scala ciò potrebbe non essere auspicabile. In questi casi fare riferimento ad un gestore dello spazio centralizzato permetterebbe di utilizzare gli hypervisor come semplici erogatori, valorizzando la scalabilità generale del progetto, ed ecco dunque venirci in aiuto questo componente per la gestione dei volumi, Cinder.

Cinder

In origine parte del progetto Nova (chiamato nova-volume) e dal 2012 progetto a se stante, Cinder è il servizio che fornisce il block storage per le istanze, uno storage gestito e centralizzato che funziona da dispositivo a blocchi per le virtual machines. Le macchine virtuali risiedono quindi su un device dedicato, definito sulla base di quello che è la modalità con cui l’hypervisor ha accesso allo storage.
Cinder supporta diverse modalità per essere visto dagli hypervisors: è possibile infatti utilizzare dischi locali o sistemi storage esterni, quali NFS, FibreChannel, DRBD o iSCSI.

Swift

A differenza di Cinder, Swift è un servizio di storage online che si occupa di rendere disponibile spazio all’interno dell’ambiente OpenStack mediante la modalità object storage. I dati non vengono registrati direttamente su dispositivi a blocchi, ma preventivamente convertiti in oggetti binari, distribuiti all’interno di più device in modo da garantirne la massima accessibilità oltre che la replica.
Swift è compatibile con il servizio di storage Amazon S3 e funziona con lo stesso principio: fornire uno storage web accessibile e scalabile.

Conclusioni

In questa lunga introduzione sono stati illustrati filosofia, componenti e soprattutto potenzialità di OpenStack, ma sebbene la lettura possa essere apparsa lunga, questa tocca appena la superficie dell’universo relativo a questo grande progetto.
Nel prossimo articolo verrà avviato un piccolo studio di fattibilità vero e proprio con lo scopo di mettere su strada tutti i vari software che lo compongono ed iniziare cosi ad adoperare OpenStack.

Ansible + Vagrant Environment

Nel primo articolo “Ansible per l’automazione IT ed il Configuration Management” abbiamo descritto le caratteristiche principali di questo interessante prodotto per il Configuration Management. In questo secondo articolo descriveremo con degli esempi come utilizzare nel concreto Ansible.

Per preparare il nostro ambiente di lavoro sfrutteremo un’altro software, che rappresenta, anch’esso una delle grandi novita’ del Web degli ultimi mesi come Vagrant, di cui abbiamo parlato nell’articolo “Virtualizzazione e provisioning senza sforzo“.

configuriamoci l’ambiente Vagrant:

$ vagrant box add pre http://files.vagrantup.com/precise32.box
$ vagrant init precise32
$ vagrant up

a seguito dell’ultimo comando, vedremo dei messaggi come questi:

Bringing machine 'default' up with 'virtualbox' provider...
[default] Importing base box 'precise32'...
[default] Matching MAC address for NAT networking...
[default] Setting the name of the VM...
[default] Clearing any previously set forwarded ports...
[default] Clearing any previously set network interfaces...
[default] Preparing network interfaces based on configuration...
[default] Forwarding ports...
[default] -- 22 => 2222 (adapter 1)
[default] Booting VM...
[default] Waiting for machine to boot. This may take a few minutes...
[default] Machine booted and ready!
Guest Additions Version: 4.2.0
VirtualBox Version: 4.3
[default] Mounting shared folders...
[default] -- /vagrant

Vagrant ha quindi scaricato e creato per noi una macchina virtuale Ubuntu Precise (32bit). Scorrendo i messaggi ci sono due cose importanti da notare: la prima è che il traffico sulla porta 2222 del nostro pc locale sarà inoltrato alla porta 22 della macchina virtuale; la seconda è che l’utente “vagrant” sulla macchina remota può connettersi con la password “vagrant” ed ha già i privilegi per diventare root con sudo. Aggiorniamo quindi l’inventario delle macchine che decidete di coinvolgere modificando il file /etc/ansible/hosts

Dopo aver preso confidenza con Vagrant iniziamo la configurazione dell’ambiente per Ansible, iniziando ad usarlo per automatizzare i compiti di ogni giorno.

Configuriamo il file /etc/ansible/hosts tramite comando:

# sudo bash -c 'echo [web] >> /etc/ansible/hosts'
# sudo bash -c 'echo 127.0.0.1:2222 ansible_ssh_user=vagrant ansible_ssh_pass=vagrant >> /etc/ansible/hosts'

Verifichiamo che ansible sia in grado di leggere correttamente i parametri inseriti nel file hosts usando il seguente comando:

# ansible -m ping all
127.0.0.1 | success >> {
"changed": false,
"ping": "pong"
}

Ansible facts
come possiamo essere sicuri che la macchina a cui ci stiamo connettendo sia quella giusta ? Diamo un’occhiata ai “facts”, ovvero a tutte le informazioni che Ansible raccoglie…

# ansible web -m setup | less

otteniamo cosi’ una serie di dati in formato JSON tra cui notiamo che il nostro nuovo server ha come hostname ‘localhost’.
A titolo didattico scriveremo un playbook per installare un webserver nginx sul nuovo server.

Ora apriamo un editor per iniziare a scrivere il nostro playbook che si chiamera’ nginx.yml :

--- PLAYBOOK ottimizzato su Centos Linux
- name: installa NGINX e avvia il servizio
   remote_user: root
   sudo: yes
   hosts: web
   tasks:
   - name: installazione Nginx
     apt: pkg=nginx state=installed update_cache=true
     notify:
     - start nginx
   handlers:
     - name: start nginx
     service: name=nginx state=started

Come possiamo notare nel playbook abbiamo editato una lista di task, uno per ogni “step” del nostro compito.
Se stiamo usando virtualbox come hypervisor, dobbiamo aggiungere una riga al file (bastera’ solo decommentarla) di configurazione di vagrant perché attivi il forwarding della porta 80 della guest sulla porta 8080 del nostro pc.

(vedi https://docs.vagrantup.com/v2/networking/forwarded_ports.html)

config.vm.network "forwarded_port", guest: 80, host: 8080

e dare il comando per ricaricare la virtual machine con la nuova configurazione:

vagrant reload
[default] Attempting graceful shutdown of VM...
[default] Clearing any previously set forwarded ports...
[default] Clearing any previously set network interfaces...
[default] Preparing network interfaces based on configuration...
[default] Forwarding ports...
[default] -- 22 => 2222 (adapter 1)
[default] -- 80 => 8080 (adapter 1)
[default] Booting VM...
[default] Machine booted and ready!

Ora possiamo lanciare il playbook

# ansible-playbook nginx.yml

PLAY [installa NGINX e avvia il servizio] *****************************

GATHERING FACTS ***************************************************************
ok: [127.0.0.1]

TASK: [installazione Nginx] ***************************************************
changed: [127.0.0.1]

NOTIFIED: [start nginx] *******************************************************
changed: [127.0.0.1]

PLAY RECAP ********************************************************************
127.0.0.1 : ok=3 changed=2 unreachable=0 failed=0

sulla macchina virtuale potrete visualizzare, dal syslog, quello che sta accadendo:

ansible-apt: Invoked with dpkg_options=force-confdef,force-confold upgrade=None force=False package=[‘nginx’] purge=False state=installed update_cache=True pkg=nginx default_release=None install_recommends=True deb=None cache_valid_time=None
Mar 19 15:59:33 precise32 ansible-service: Invoked with name=nginx pattern=None enabled=None state=started sleep=None arguments= runlevel=default

ora sulla macchina virtuale mi ritrovo con l’nginx attivo e rispondente all’indirizzo 127.0.0.1:8080

Welcome to nginx!

Come gia accennato nel primo articolo la curva di apprendimento di questo ottimo strumento di Management dei server e’ davvero bassa e funzionale, ed in poco tempo si e’ in grado di gestire un ambiente ad alto volume di macchine.

Questa è solo una semplice introduzione al mondo di Ansible, e prima di concludere vi faccio inoltre presente che Ansible non è solo usufruibile da linea di comando ma presso il sito ufficiale è disponibile una web dashboard che permette di controllare i job, avere report, statistiche e così via.

Esiste anche Ansible Galaxy , che è invece un repository comunitario di “ricette”, playbooks, task moduli e tutto quello che si può immaginare … Quindi se doveste installare e configurare software come tomcat, oracle, mongodb, jenkins, drupal, rabbitmq e tanti altri, troverete già tutto pronto.
Di sicuro una base di partenza molto comoda per le vostre personalizzazioni!

Se tutto ciò non bastasse ancora, Ansible ha una API estremamente chiara e flessibile per scrivere moduli custom in Python o qualsiasi altro linguaggio, un esempio concreto

#AnsibleConfigurationManagement