OpenStack Heat AutoScaling详解及实例代码

OpenStack Heat AutoScaling

一、背景

Openstack的Heat是在H版之后加入的组件，旨在创建一套业务流程，更轻松的管理一个集群。集群内的虚拟机可以作为一个整体，统一的为客户提供服务。Heat中把功能定义成资源，在Heat中会用到Nova，Neutron，Ceilometer等组件，这些都可以看成是资源，通过模板文件来描述，模板文件可以是yaml格式，也可以是json格式，一般是yaml格式。
AutoScaling的概念最早出现在AWS，AutoScaling是一项Web服务，目的是根据用户定义的策略，时间表的运行状态检查启动或终止虚拟机，达到自动伸缩。

Openstack里的Auto Scale是由Heat和Ceilometer模块一起配合完成的。Ceilometer负责收集处理性能数据，一旦达到Heat模版里定义的阀值，就发告警信息给heat-engine，由heat-engine调动Heat模版里定义的其它的OpenStack资源实现auto scale。

二、Heat AutoScaling Resources

实现AutoScaling功能涉及到的资源如下：

1.AWS::AutoScaling::AutoScalingGroup

伸缩组是具有相同应用场景的实例的集合，定义了组内实例数的最大值和最小值，冷却时间等等。
注：冷却时间是指一个伸缩活动后的一段锁定时间，在这个时间内不能进行其他的伸缩活动。

语法如下：

{
"Type" : "AWS::AutoScaling::AutoScalingGroup",
"Properties" : {
 "AvailabilityZones" : [ String, ... ],
 "Cooldown" : String,
 "DesiredCapacity" : String,
 "HealthCheckGracePeriod" : Integer,
 "HealthCheckType" : String,
 "InstanceId" : String,
 "LaunchConfigurationName" : String,
 "LoadBalancerNames" : [ String, ... ],
 "MaxSize" : String,
 "MetricsCollection" : [ MetricsCollection, ... ]
 "MinSize" : String,
 "NotificationConfigurations" : [ NotificationConfigurations, ... ],
 "PlacementGroup" : String,
 "Tags" : [ Auto Scaling Tag, ..., ],
 "TargetGroupARNs" : [ String, ... ],
 "TerminationPolicies" : [ String, ..., ],
 "VPCZoneIdentifier" : [ String, ... ]
}
}

2.AWS::AutoScaling::LaunchConfiguration

伸缩配置定义了用于弹性伸缩的实例的配置。由AutoScalingGroup用于配置组内的实例。

语法如下：

{
 "Type" : "AWS::AutoScaling::LaunchConfiguration",
 "Properties" : {
  "AssociatePublicIpAddress" : Boolean,
  "BlockDeviceMappings" : [ BlockDeviceMapping, ... ],
  "ClassicLinkVPCId" : String,
  "ClassicLinkVPCSecurityGroups" : [ String, ... ],
  "EbsOptimized" : Boolean,
  "IamInstanceProfile" : String,
  "ImageId" : String,
  "InstanceId" : String,
  "InstanceMonitoring" : Boolean,
  "InstanceType" : String,
  "KernelId" : String,
  "KeyName" : String,
  "PlacementTenancy" : String,
  "RamDiskId" : String,
  "SecurityGroups" : [ SecurityGroup, ... ],
  "SpotPrice" : String,
  "UserData" : String
 }
}

3.AWS::AutoScaling::ScalingPolicy

为auto scale group添加伸缩的策略，定义了具体的扩展或者收缩的操作，以及伸缩的数量。

语法如下：

{
 "Type" : "AWS::AutoScaling::ScalingPolicy",
 "Properties" : {
  "AdjustmentType" : String,
  "AutoScalingGroupName" : String,
  "Cooldown" : String,
  "EstimatedInstanceWarmup" : Integer,
  "MetricAggregationType" : String,
  "MinAdjustmentMagnitude" : Integer,
  "PolicyType" : String,
  "ScalingAdjustment" : Integer,
  "StepAdjustments" : [ StepAdjustments, ... ]
 }
}  

此外，Heat中AutoScaling还需配合OS::Ceilometer::Alarm使用，由Alarm监控实例的运行状况，一旦超过阈值，则会产生告警。

三、 Heat AutoScaling Template

下面是一个简单的例子:

heat_template_version: 2013-05-23
description: Heat template for autoscaling
parameters:#定义一些变量
flavor:
 type: string
 default: m1.small
image:
 type: string
 default: 1a2b3c4f-1a2b-3c4f-5d6e-4130ff5203de
availability_zone:
 type: string
 default: nova
alarm_scaleout_threshold:#阈值
 type: number
 default: 80
alarm_scalein_threshold:#阈值
 type: number
 default: 20
resources:
neutron_network:
 type: OS::Neutron::Net
 properties:
  name: {get_param: "OS::stack_name"}

neutron_subnet:
 type: OS::Neutron::Subnet
 properties:
  name: {get_param: "OS::stack_name"}
  network_id: { get_resource: neutron_network }
  cidr: '192.168.111.0/24'
  gateway_ip: '192.168.111.1'
  allocation_pools:
   - start: '192.168.111.2'
    end: '192.168.111.254'
neutron_router:
 type: OS::Neutron::Router
 properties:
  name: {get_param: "OS::stack_name"}
add_router_interface:
 type: OS::Neutron::RouterInterface
 properties:
  router_id: { get_resource: neutron_router }
  subnet_id: { get_resource: neutron_subnet }
nova_server_security_group:
 type: OS::Neutron::SecurityGroup
 properties:
  description: 'security group for VM'
  name: {get_param: "OS::stack_name"}
  rules: [
   {direction: 'ingress',
    remote_ip_prefix: '0.0.0.0/0',
    port_range_min: 0,
    port_range_max: 30000,
    ethertype: IPv4,
    protocol: 'tcp'},
   {direction: 'egress',
    remote_ip_prefix: '0.0.0.0/0',
    port_range_min: 0,
    port_range_max: 65535,
    ethertype: 'IPv4',
    protocol: 'tcp'},
   {direction: 'egress',
    remote_ip_prefix: '0.0.0.0/0',
    port_range_min: 0,
    port_range_max: 65535,
    ethertype: 'IPv4',
    protocol: 'udp'},
   {direction: 'ingress',
    remote_ip_prefix: '0.0.0.0/0',
    port_range_min: null,
    port_range_max: null,
    ethertype: 'IPv4',
    protocol: 'icmp'},
   {direction: egress,
    remote_ip_prefix: '0.0.0.0/0',
    port_range_min: null,
    port_range_max: null,
    ethertype: 'IPv4',
    protocol: 'icmp'}
  ]
launch_config:#Scale group中的实例的配置
 type: AWS::AutoScaling::LaunchConfiguration
 properties:
  ImageId: { get_param: image }#实例使用的image
  InstanceType: { get_param: flavor }#实例使用的flavor
  SecurityGroups: [ get_resource: nova_server_security_group ]
  UserData: |#实例启动时运行的脚本
    #!/bin/bash
    passwd root << EOD
    123456
    123456
    EOD
server_group:#伸缩组
 type: AWS::AutoScaling::AutoScalingGroup
 properties:
  AvailabilityZones: []
  Cooldown: '60'#冷却时间
  LaunchConfigurationName: { get_resource: launch_config }#组中实例的配置
  MinSize: '1'#最小实例数
  MaxSize: '4'#最大实例数
  VPCZoneIdentifier: [ get_resource: neutron_subnet ]
scaleout_policy:#向上扩展的策略
 type: AWS::AutoScaling::ScalingPolicy
 properties:
  AdjustmentType: ChangeInCapacity
#heat 支持三种调整方式：change_in_capacity (new = current + adjustment), #exact_capacity (new = adjustment), percent_change_in_capacity (在current 的基#础上上按照 adjustment 的 百分比调整)
  AutoScalingGroupName: { get_resource: server_group }
  ScalingAdjustment: '1'#每次的调整量，即增加一个实例
scalein_policy:#向下收缩的策略
 type: AWS::AutoScaling::ScalingPolicy
 properties:
  AdjustmentType: ChangeInCapacity
  AutoScalingGroupName: { get_resource: server_group }
  ScalingAdjustment: '-1'#每次的调整量，即减少一个实例
neutron_port:
 type: OS::Neutron::Port
 properties:
  network_id: { get_resource: neutron_network }
  fixed_ips:
   - subnet_id: { get_resource: neutron_subnet }
  security_groups: [ { get_resource: nova_server_security_group } ]
alarm_scaleout: #定义一个 ceilometer alarm
 type: OS::Ceilometer::Alarm
 properties:
  description: Scale-up if the average CPU > 80％ for 10 minute
  meter_name: cpu_util #监控虚拟机的 cpu_util
  statistic: avg #statistic 的计算方法为 avg 即平均值法
  period: 600 #统计周期
  evaluation_periods: 1 #连续几个周期才算有效
  repeat_actions: true
  threshold: { get_param: alarm_scaleout_threshold }# cpu_util 的阈值
  alarm_actions: #该告警在alarm 状态时的 action。
   - {get_attr: [scaleout_policy, AlarmUrl]}
  matching_metadata: {'metadata.user_metadata.groupname': {get_resource: 'server_group'}}
  comparison_operator: gt #检测值和阈值的比较方式为 gt 即大于
alarm_scalein:
 type: OS::Ceilometer::Alarm
 properties:
  description: Scale-down if the average CPU < 20％ for 10 minutes
  meter_name: cpu_util
  statistic: avg
  period: 600
  evaluation_periods: 1
  repeat_actions: true
  threshold: { get_param: alarm_scalein_threshold }
  alarm_actions:
   - {get_attr: [scalein_policy, AlarmUrl]}
  matching_metadata: {'metadata.user_metadata.groupname': {get_resource: 'server_group'}}
  comparison_operator: lt#检测值和阈值的比较方式为 lt 即小于
outputs:
scale_in_url:
 value: { get_attr: [ scalein_policy, AlarmUrl ] }
scale_out_url:
 value: { get_attr: [ scaleout_policy, AlarmUrl ] }

这个stack的功能是监控实例的CPU使用率,当CPU使用率大于80％时,将会启动一个新的实例,当CPU使用率小于20％,将会减少一个实例。

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来源：http://blog.csdn.net/heaven619/article/details/53420220