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摘要：下圖展示了虛擬機可以獲取到的信息神奇的這個地址來源于，亞馬遜在設(shè)計公有云的時候為了讓能夠訪問，就將這個特殊的作為服務(wù)器的地址。服務(wù)啟動了服務(wù)，負責(zé)處理虛擬機發(fā)送來的請求。服務(wù)也運行在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。中的路由和服務(wù)器都在各自獨立的命名空間中。
前言
下圖是OpenStack虛擬機在啟動過程中發(fā)出的一個請求，我們在里面可以看到cloud－init和169．254．169．254。那么它們分別是做什么用的呢，接下來我們將會做一個詳細的介紹。
眾所周知，在創(chuàng)建虛擬機的時候，用戶往往需要對虛擬機進行一些配置，比如：開啟一些服務(wù)、安裝某些包、添加SSH 秘鑰、配置 hostname，修改密碼等等。這里有兩個問題，一個是誰負責(zé)初始化虛擬機配置，另一個是虛擬機如何獲取到這些配置信息的。
首先這些信息的初始化是通過cloud－Init的方式配置到虛擬機中。cloud－Init是一個用來自動配置虛擬機的初始設(shè)置的工具，它可以在使用模板部署虛擬機時使用，從而達到避免網(wǎng)絡(luò)沖突的目的。在使用這個工具前，cloud－init 軟件包必須在虛擬機上被安裝。安裝后，cloud－Init服務(wù)會在系統(tǒng)啟動時搜索如何配置系統(tǒng)的信息。您可以使用只運行一次窗口來提供只需要配置一次的設(shè)置信息；或在新建虛擬機、編輯虛擬機和編輯模板窗口中輸入虛擬機每次啟動都需要的配置信息。
cloud－init負責(zé)初始化虛擬機配置，那么虛擬機如何獲取到用戶傳遞的配置信息呢？OpenStack提供了兩種方式獲取這些配置信息，一種是config drive，一種是metadata RESTful服務(wù)。由于篇幅關(guān)系，本文主要闡述metadata RESTful服務(wù)。
OpenStack nova－api－metadata服務(wù)提供了RESTful 接口，虛擬機可以通過訪問API獲取metadata 信息。要完成從虛擬機至網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的請求發(fā)送和響應(yīng)，保證鏈路的連通，只有nova－api－metadata服務(wù)是不夠的，OpenStack提供neutron－metadata－agent 和 neutron－ns－metadata－proxy服務(wù)保證虛擬機的請求可以發(fā)送到nova－api－metadata服務(wù)。
下圖展示了虛擬機可以獲取到的metadata信息
神奇的169．254．169．254
這個地址來源于AWS，亞馬遜在設(shè)計公有云的時候為了讓instance 能夠訪問 metadata，就將 169．254．169．254 這個特殊的IP 作為metadata 服務(wù)器的地址。然后大家在給亞馬遜定制各種操作系統(tǒng)鏡像的時候獲取metadata的api地址就寫的是169．254．169．254。為了這些鏡像也能在OpenStack上運行，為了兼容它。OpenStack就保留了這個地址。
nova－api－metadata服務(wù)
nova－api－metadata啟動了RESTful 服務(wù)，負責(zé)處理虛擬機發(fā)送來的REST API 請求。從請求的HTTP 頭部中取出相應(yīng)的信息，獲得虛擬機的ID，繼而從數(shù)據(jù)庫中讀取虛擬機的metadata 信息，最后將結(jié)果返回。
neutron－metadata－agent服務(wù)
neutron－metadata－agent 運行在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，負責(zé)將接收到的獲取metadata 的請求轉(zhuǎn)發(fā)給nova－api－metadata。neutron－metadata－agent 會獲取虛擬機和租戶的ID，添加到請求的HTTP 頭部中。nova－api－metadata 會根據(jù)這些信息獲取metadata。
neutron－ns－metadata－proxy服務(wù)
neutron－ns－metadata－proxy 也運行在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。為了解決網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的網(wǎng)段和租戶的虛擬網(wǎng)段重復(fù)的問題，OpenStack 引入了網(wǎng)絡(luò)命名空間。neutron 中的路由和DHCP 服務(wù)器都在各自獨立的命名空間中。由于虛擬機獲取metadata 的請求都是以路由和DHCP 服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)出口，所以需要通過neutron－ns－metadata－proxy 聯(lián)通不同的網(wǎng)絡(luò)命名空間，將請求在網(wǎng)絡(luò)命名空間之間轉(zhuǎn)發(fā)。
neutron－ns－metadata－proxy利用在unix domain socket 之上的HTTP技術(shù)，實現(xiàn)了不同網(wǎng)絡(luò)命名空間之間的HTTP 請求轉(zhuǎn)發(fā)。并在請求頭中添加’X－Neutron－Router－ID’和’X－Neutron－Network－ID’信息，以便neutron－metadata－agent 來辨別發(fā)送請求的虛擬機，獲取虛擬機的ID。通過下圖可以看出每個網(wǎng)絡(luò)或者router均會有一個服務(wù)進程，網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的端口號為80，router對應(yīng)的端口號為9697。
虛擬機獲取metadata流程
如上圖所示，虛擬機獲取metadata 的大致流程為：首先請求被發(fā)送至neutron－ns－metadata－proxy，此時會在請求中添加router－id 和network－id，然后請求通過unix domian socket 被轉(zhuǎn)發(fā)給neutron－metadata－agent，根據(jù)請求中的router－id、network－id 和IP，獲取port 信息，從而拿到instance－id 和tenant－id 加入請求中，最后請求被轉(zhuǎn)發(fā)給nova－api－metadata，其利用instance－id 和tenant－id 獲取虛擬機的metadata，返回相應(yīng)。
上面我們分析了各個服務(wù)之間轉(zhuǎn)發(fā)請求的流程，那么現(xiàn)在只存在一個問題，整個獲取metadata 的路線就通暢了：虛擬機如何將請求發(fā)送至neutron－ns－metadata－proxy？ neutron通過兩種方式來解決這個問題：通過router 發(fā)送請求和通過DHCP 發(fā)送請求。
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