探秘：世界最大的私有云-OpenStack是如何运营的？

PayPal拥有目前业界最大OS私有云(10+可用区、40万个Core、82000台虚拟机)，今天我们主要来学习一下它是怎么做的。

首先来看看PayPal做这件事的背景。eBay作为老牌的电子商务公司，曾经和AOL、 Yahoo一样是全球访问量最大的网站，但是最近几年eBay发展缓慢，没有抓住电商市场的迅速崛起的大好时机、被亚马逊等后起之秀抢去了很大份额，龙头地位不复存在。今年早些时候，为了不让eBay继续拖累PayPal的发展，股东们决定将PayPal分拆出来。
PayPal的IT部门任务艰巨，他们一方面要尽快把IT系统从eBay分离出来，另一方面还要准备应对假期消费高峰对系统造成的压力，留给他们的只有7个多月的时间(准确地说，用6个月时间构建新的IT环境，再用10周时间将业务从原有的IT环境中迁移过来)。

一、构建篇

在构建方面，PayPal的工程师最关心扩展性和可用性，具体涉及以下几个方面：
1.首先是可用性，基于Nova的Cell来实现IT服务的可用性。
2.其次是弃用那些过时的工具，以负载均衡为例，eBay和PayPal花了几年时间试图自己开发工具以实现LBaaS，最终还是决定改用社区的功能组件，因为社区的组件更开放，合作伙伴更容易在上面开发插件。
3.在线升级和测试 这一功能对于平台的健壮性和扩展性尤为重要，能够在线升级，才能跟上社区发展的脚步。
4.实时容量扩展 PayPal的目标是新机架到货之后，只需要1-2天就可以完成部署并上线应用。

二、迁移篇

相对于构建一个新的系统，将应用和数据迁移到新的架构则更具挑战，我们来看看这次迁移任务的细节和面对的挑战：
1.有限的工作人员;
2.超过8000台机器;
3.2PB的公共数据，以及大量存储于虚拟机内的本地数据;
4.上述应用和数据位于3个不同的地点;
5.通过迁移将可用性技术从Nova Availability Zone变更为Nova Cell Service以实现更好的可用性和扩展性;
6.变更防火墙配置，制定访问规则;
7.检验并解决新硬件的兼容性问题，确保新系统的稳定性。

下面是PayPal通过这一次迁移总结出的经验：
1.基础架构的可见性对保持配置一致性非常重要 如果你没有一个关于基础架构的完整视图，那将是致命的。比如你在部署应用的过程中如果有虚拟机宕机了，等它重新恢复工作时，上面的应用和配置将是不正确的。
2.不要指望所有的应用和开发工作都能迁移到新的环境 必然会有无法迁移的部分，在云计算时代，少几个虚拟机应该不是什么大问题。
3.不要一开始就使用自动化配置工具 PayPal先用手工的方式完成5%-10%的配置工作，在确定一定正常之后才引入自动化的方法完成后绪的工作。
4.迁移API服务的时候要万分小心 很多自动化操作基于这些API完成，因此你不能随便停止这些API服务，选择关键操作的执行间隙来迁移服务，并且不要指望在一个时间窗口内迁移所有API服务。
5.要清楚你迁移的是什么 不要为了节省时间而停止你的生产API或实例的虚IP，那样会增加风险。
6.切记，如果遇到问题，你不一定可以回滚配置。


补充说明一下这个Cell，它是用来替代原来的Zone以更好地解决OpenStack的扩展性问题，这部分内容OS借鉴了AWS的做法。一个OS云首先分为多个Region，不同的Region通常需要不同的地域，多个Region之间只有 KeyStone和Horizon服务是共享的，因此Region可以用来实现隔离和优化访问。Region的下一级就是Cell，每个Cell都有一套独立的数据库和消息队列服务，另外Cell是树形结构，只有树根Cell有Nova-API服务，因此也被称为API-Cell。其它的子Cell都共享这个Nova-API服务，而Nova的其它服务则分布于每一个Cell，子Cell也称计算Cell。
PayPal提到Cell这个组件目前功能还不完整，在数据同步方面还有一些不足，但是因为扩展性和可用性需要，PayPal必须用Cell来代替原有的Zone。

三、工具篇

PayPal使用了一些开源工具：
1.Graphite用于绘图
2.Puppet和Salt用于配置管理
3.Zabbix用于监视
4.Cobbler用于裸机部署

另外PayPal自己开发了一个名为Flyway的迁移工具，用于从eBay云向PayPal云迁移几千台虚拟机和相关资源。它负责完成下述资源的迁移工作：
1.Nova虚拟机
2.用户、租户、角色、密钥对和限额
3.镜像和快照
4.Cinder卷和数据
5.Trove数据库实例
6.LBaaS VIP实例和证书

PayPal计划将这一工具开源到GitHub。此外，PayPal还开发了其它一些迁移辅助工具：
1.Stackwatch/Stackmetrics用于健康检查和度量
2.Reparo用于服务器修复和置备，也负责硬件监测和补丁管理
3.Cloudinfo用于云的可见性，将各种视图和相关数据汇总到一起，也提供Metric视图。
4.CloudMinion用于资源回收 通过扫描网络流量发现闲置虚拟机，管理过期时间，发送告警，自动回收资源并提供报告。
5.CMS 用做中央配置数据库，集中存储和管理物理和虚拟组件，基础架构和应用等所有资源的信息，并可以呈现这些资源之间的关系。

四、未来篇

1.采用Masterless Puppet构建更具扩展性和可用性的配置管理方案，消除单一故障点。
2.Infra AZ项目：通过OpenStack来部署OpenStack，开发更好的控制平面，提高容量扩展速度，实现一键扩容。
3.从H版直接升级到Kilo版，数据平面不能停，控制平台只有几个小时的窗口，部分网络需要从Nova-Network升级到Neutron。

五、乱谈

1.采用开源技术要跟对主流，社区是靠一个庞大的群体来支持的，你对社区产品的增强只能是锦上添花，如果那块绣布烂掉了，你的手艺再好也是白搭。
2.OpenStack成长很快，正在不断完善，可堪大用，但因为它的定位只是一个框架，需要与大量的相关组件进行集成才能落地，因此采用社区版本自主开发云平台并不容易，你需要组建一个与社区联系紧密的专家团队。
3.OS在监控和运维管理方面相对薄弱，还有很多不足，PayPal在这方面花的功夫最多，如果不能很好地解决这一问题，就不要大规模采用OS，否则你会把自己拖死。
4.网络也是OpenStack短板之一，PayPal采用Neutron加上NSX来满足业务对网络服务的需求。