openstack基础

本文探讨了OpenStack云服务架构在计算、存储和网络资源管理中的作用,强调实例资源分配的重要性,并结合CPU内核处理程序的过程,深入讲解了CPU的预处理、编译和汇编步骤,以及CPU的主频、寄存器和CMOS管的工作原理。随着摩尔定律的局限性,文章提到了量子计算机的发展,以解决传统CPU面临的能耗和热效率问题。

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openstack  以 Python编程语言编写
整合 Tornado 网页服务器、Nebula运算平台
使用Twisted软件框架
遵循Open Virtualization Format、AMQP、SQLAlchemy等标准
虚拟机器软件支持包括: KVMXenVirtualBox、QEMU、 LXC 等。
通过linux自带的LXC隔离资源
华为FusionSphere已全部切换到OpenStack

总结:云服务架构的出现,主要都是围绕着计算、存储、网络资源三大资源的分配和管理,其中个人认为是由于传统单独处理器的计算资源的局限性,导致云服务的产生。openstack提供的云架构方案,围绕着实例(如VM,docker等)的三大资源的分配管理,引入认证,计费和监控模块等模块形成完整的系统架构。


(寻根问底)

cpu内核处理程序过程:

首先程序生成可执行文件

    1.预处理,生成预编译文件(.文件):

        Gcc –E hello.c –o hello.i
    2.编译,生成汇编代码(.s文件):

        Gcc –S hello.i –o hello.s
    3.汇编,生成目标文件(.o文件):
        Gcc –c hello.s –o hello.o
    4.链接,生成可执行文件:

        Gcc hello.o –o hello

pe文件结构                                                                                                                                                    :

可执行文件为机器码0101码,CPU能处理的也是0101码指令,这些指令集(如mv,push,jump汇编指令都对应特定0101码组成的机器指令)是CPU多核处理的单元指令(有些CPU高并发考虑,指令最多能分为数份同时交由多核CPU处理)。CPU中不同的核,调度处理不同的指令的效率,与CPU的主频有关单位为GHZ。这个主频和电子在电介质中传播的速度有关。而CPU切换和调度机器指令在寄存器中处理效率,与主频有关。

CPU有不同的寄存器(一般的CPU都是由以下部分组成:运算器、控制器和寄存器),而这些寄存存储的是二进制位0101(是由高低电平表示的),这个二进制位的处理电子元器件为coms管。通过高低电压的擦除产生了实现0101的转换,从而实现运算(可以参考《模拟电子技术-童诗白》和《数字电子技术》)。这个过程中必定会产生能耗和热。通过这CPU这个有限的面积内堆积大量的cmos管,散热必定是个问题,同时还会出现漏电现象。登纳德定律和摩尔定律渐渐失效。通过在单位面积内堆积更多的cmos管,来提高计算能力的时代已经过去了。

cmos管:


(cmos管高低电平的产生是由电子迁移(运动)到级极堆积形成电势产生的,高低电平0101切换速度过快,必定受电子在电介质中的传输速率影响)                           

为了解决这些问题,导致了量子计算机的出现。微观量子电路下,电子表现的不在是粒子性,而是波粒二象性

。能耗表现也不一样,产生热量也不一样。(参考《量子力学》)




### OpenStack基础概念 OpenStack 是一个支持所有云环境的开源云计算平台,旨在提升易用性并支持大规模扩展[^3]。此平台由多个组件构成,这些组件共同协作形成基础设施即服务 (IaaS) 解决方案。 #### 虚拟化与云计算预备知识 虚拟化技术允许在同一硬件上运行多个操作系统实例,从而提高资源利用率和灵活性。KVM(Kernel-based Virtual Machine)是一种基于内核的虚拟机,在 Linux 上实现了完整的硬件虚拟化功能[^2]。网络虚拟化方面,Linux Bridge 和 VLAN 技术被广泛应用于创建隔离的虚拟网络环境,而 KVM 对 VLAN 的实现进一步增强了其在网络配置上的灵活性。 云计算则是指通过互联网提供各种计算资源和服务的技术集合。它经历了从早期的概念到如今成熟的服务模式的发展过程,并包含了诸如按需自助服务、广泛的网络接入等关键特性。 ### OpenStack 架构概述 OpenStack 提供了一个模块化的架构设计,其中各个服务之间相互独立又紧密联系: - **Nova**:负责管理计算节点上的虚拟机生命周期; - **Neutron**:处理整个系统的网络连接性和安全性设置; - **Cinder**:专注于持久存储卷的管理和分配; - **Glance**:用于镜像文件的上传下载以及元数据查询等功能; - **Keystone**:作为身份验证中心,控制用户访问权限; - **Horizon**:图形界面仪表板,方便管理员操作各项服务; 除了上述核心组件外,还有其他辅助工具如消息队列(RabbitMQ)、对象存储(Swift)等也构成了完整的生态系统[^1]。 ```python # 示例代码展示如何使用Python SDK调用OpenStack API创建服务器 from openstack import connection conn = connection.Connection( auth_url='https://example.com/identity', project_name='your_project', username='your_username', password='your_password' ) server = conn.compute.create_server(name="test-server", image_id="image-id", flavor_id="flavor-id") print(server.id) ``` ### 数据库与API交互方式 为了确保高效的数据存取性能,OpenStack 使用 SQLAlchemy 进行 ORM 映射,并依赖 RESTful API 实现外部请求响应机制。此外,事件驱动模型 Eventlet 结合异步 I/O 库 AsyncIO 来优化并发处理能力。
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