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ベアメタルプロビジョニング
日本仮想化技術
野津 新
notsu@virtualtech.jp
1
自己紹介
• 野津 新(のつ あらた)
• 日本仮想化技術クラウド開発課所属
• インフラ系エンジニア
• OpenStack
– ベアメタルプロビジョニング
– diskimage-builder(イメージ作成ツール)
アジェンダ
• ベアメタルプロビジョニングとは?
• 構成要素
• 動作の解説
– インスタンス起動
• イメージの作成方法

– ボリュームの利用

• VMプロビジョニングとの互換性
– イメージ
– ネットワーク

• Ironic
3
ベアメタルプロビジョニングとは?
• サーバ仮想化技術を利用しないIaaS
• メリット:高パフォーマンス
• デメリット:物理マシン数がインスタンス数の
上限
従来のOpenStack
ベアメタル
OpenStack
ユーザA
ユーザA
ユーザB
ユーザB
ユーザC
ユーザC
インスタンス=仮想マシン

物理サーバ群

インスタンス=物理マシン

物理サーバ群

4
インスタンスの機能
• インスタンスの起動・停止・再起動
– VMと同一のイメージから起動可能

• FlatNetworkに対応
– Neutronは利用可能だが仮想NWは不可

• 上記以外は未対応
– セキュリティグループ、スナップショット、VNC接続・・・
参考:Hypervisor feature support matrix
https://wiki.openstack.org/wiki/HypervisorSupportMatrix

5
構成要素
• ノード:プロビジョニング対象の物理
マシン
• ノードDB
– ノードの情報・ステータスを保持
– Nova APIで操作

• ベアメタル管理ホスト
– nova-compute + BareMetalDriver
– PXE/TFTPサーバ:ノードをネットワーク
ブート
• デプロイ用ミニOS:ディスクにイメージを書き
6
込む
インスタンス起動
管理ホスト

ノード

対象ノードはスケジューラによって
決定済:後述
ディスク
イメージ

カーネル

カーネル

RAMディス
ク

RAMディス
ク

デプロイ用
(ミニOS)

OFF

Glanceからイメージダウンロード
(準備は後述)

インスタンス用

PXE設定はデプロイ用
PXE

ノードをPower On
デプロイ用ミニOSが起動

イメージをディスクに書き込み

PowerManager

power on

nova-barametaldeploy-helper

ディスク

デ
プ
ロ
イ

PXE

PXE設定をインスタンス用に切替
再起動
以降はVMインスタンスと
同様の起動シーケンス
(cloud-initなど)

IPMI

通
常

7

詳
細
後
述
デプロイモード詳細
管理ホスト
ノードをPower On

ディスク
イメージ

ノード

カーネル
RAMディス
ク

デプロイ用
ミニOSが起動

プロビジョニング用
(ミニOS)

ディスクをiSCSI
エクスポート

iSCSI
エクスポート
ディスク
iSCSIアタッチ
アタッチしたディスクに
イメージを書き込む

novabarametaldeploy-helper

デ
プ
ロ
イ

管理ホスト(deploy-helper)
に準備完了を通知

PXE設定を通常用に切替
管理ホスト側での
作業完了を通知

8

再起動
ノードのハードウェア要件
• IPMIでの電源ON/OFF/状態取得
– または同等の機構+対応したPowerManager
– 例)Moonshot対応
• 当初IPMIを使用する予定だったが、アクセス方法が特殊
(IPMI double bridge)だったため、IPMIを使用せずSSHイ
ンターフェイスで実装
• https://github.com/virtualtech/nova

• PXE起動ができること
– BIOS設定で最優先にしておく

• CPU・メモリ・ディスクなどのスペックは問わな
い
• が、スケジューリングの面から全ノード同じス
ペックに揃えるのが無難(次のスライド)
9
スケジューリング
• スケジューリング=インスタンスをどのノードに割り当て
るか
• nova-schedulerが決定
– computeは自分が持っているリソースの量をschedulerに通知
– ベアメタルの場合は管理下にある各物理ノードのスペック
を送る

• デフォルトでは最もメモリの多いノードが選択される
– VMを想定した動作のためBMには向かないことがある
– 小さいインスタンスタイプなのに大きいノードが空いてい
るとそれを使ってしまう

• 全ノードが均一のスペックであれば問題を回避できる

• メモリの少ないノードを選択させるための設定(schedulerのnova.conf)
設定の変更で対応する場合
[DEFAULT]
ram_weight_multiplier = -1

10
イメージの事前準備
• 必要になるイメージ
–
–
–
–
–

インスタンスのディスクイメージ
インスタンスのカーネル
インスタンスのRAMディスク
ミニOSのカーネル
ミニOSのRAMディスク

• いずれもdiskimage-builderで作成可能
– https://github.com/openstack/diskimage-builder
11
イメージの作成・登録例
$ export DIB_DISTRIBUTION_MIRROR=http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu/
$ disk-image-create ubuntu baremetal
image.qcow2 (A:ディスクイメージ)
image.vmlinuz (B:カーネル)
image.initrd (C:RAMディスク)
$ ramdisk-image-create ubuntu deploy -o deploy
deploy.kernel (D:ミニOSカーネル)
deploy.initramfs (E:ミニOS RAMディスク)
A〜EをGlanceに登録
$ glance image-create --name ubuntu-vmlinuz --public --disk-format aki < image.vmlinuz
$ glance image-create --name ubuntu-initrd --public --disk-format ari < image.initrd
$ glance image-create --name ubuntu --public --disk-format qcow2 --container-format bare < image.qcow2
$ glance image-create --name deploy-vmlinuz --public --disk-format aki < deploy.kernel
$ glance image-create --name deploy-initrd --public --disk-format ari < deploy.initramfs
イメージのプロパティでカーネル,RAMディスクを指定
$ glance image-update AのイメージID --property kernel_id=同B --property ramdisk_id=同C
ミニOSのイメージIDはnova.confに書いておく
[baremetal]
deploy_kernel=DのイメージID
deploy_ramdisk=EのイメージID
イメージの互換性
• インスタンスがVMかBMかを気にせず同じイメージを使
いたい
• ドライバ(カーネルモジュール)がイメージに含まれて
いるかがポイント
– BMインスタンスには実ハードウェアのドライバが必要
– VMインスタンスには仮想ハードウェアのドライバが必要

• VM用イメージには実ハードウェアのドライバがないこと
が多い
– Ubuntuでいうとlinux-virtualパッケージ

• BM用イメージには両方のドライバが含まれていることが
多い
– Ubuntuでいうとlinux-genericパッケージ

• BM用イメージならVMインスタンスでも使える
13
• アプリケーション側での対応は不要なことが多い
ボリュームの利用
• ボリューム(Cinder)も利用可能
※アタッチ・デタッチ時にインスタンス内での操作が必
要
• ボリュームはCinderからiSCSI等でエクスポートされてい
る
• 利用時には2段階でアタッチ
1. ホスト(compute)がボリュームに接続
2. ホスト - インスタンス間を接続
– VMの場合はVirtIO:自動認識
– ベアメタルの場合はiSCSI:手動アタッチが必要(iscsiadm)
自動

VM
nova

自動

VirtIO

VMインス
タンス

Cinder

iSCSI

BM
nova

手動
iSCSI

BMインス
タンス
ネットワークの互換性
• Nova-networkのFlatDHCPが利用可能
• Neutronも一応利用可能
– 仮想ネットワーク機能は利用できないため
nova-networkを使うのとあまり違いがない

• 仮想ネットワーク対応は今後の課題
• ノードと接続している物理スイッチを制御
する方法が必要
– 過去にはOpenFlowスイッチ+Quantum NECプ
ラグインでの実験に成功
15
Ironic
• 次世代のベアメタルプロビジョニング実装
• 現在はNova内で実行されている処理を外に出す
– ノードDB,IPMI,PXE等
– NovaとIronicはHTTPで通信

• 機能的には現在のベアメタルプロビジョニングと
同等
• 現在は開発段階
– Nova側のドライバがまだ存在しないため実際の利用は
できない

• Icehouse期間中のリリース
• リリース後は現在のベアメタルプロビジョニング
は利用非推奨(Deprecated)となる
– 移行プログラムが提供される
16

※いずれも予定
まとめ
• ベアメタルインスタンスは高パフォー
マンス
• 制限は多いので用途に合うかは要確認
– インスタンス数
– インスタンスの機能
– ネットワーク要件

17

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