Comment fonctionne OpenStack ?

Découvrez comment fonctionne OpenStack, une plateforme de cloud computing flexible et évolutive pour construire et gérer des applications et services.

OpenStack est une plateforme infonuagique open source, hautement évolutive et flexible, qui offre une infrastructure de cloud computing sur laquelle vous pouvez bâtir et gérer diverses applications et services. En tant qu’utilisateur, vous bénéficiez de l’accès à des ressources virtuelles, telles que des machines virtuelles, du stockage et des réseaux, qui sont provisionnées de manière automatisée et orchestrées par OpenStack. Grâce à ses nombreux composants interconnectés, tels que Nova, Neutron et Cinder, OpenStack permet une gestion efficace des ressources dans un environnement de cloud computing, offrant ainsi une solution complète et performante pour répondre à vos besoins.

Qu’est-ce qu’OpenStack ?

Une brève introduction à OpenStack

OpenStack est une plateforme de cloud computing open-source qui permet de créer et de gérer des environnements de cloud privé, public ou hybride. Il offre une infrastructure as a service (IaaS) permettant de provisionner et de gérer des ressources informatiques à la demande, telles que des machines virtuelles, du stockage et des réseaux.

L’objectif principal d’OpenStack est de fournir une solution de cloud computing flexible, évolutive et résiliente, offrant aux entreprises une autonomie totale dans la gestion de leurs ressources informatiques. Grâce à son architecture modulaire, OpenStack permet d’adapter la plateforme aux besoins spécifiques de chaque organisation, tout en garantissant une grande interopérabilité entre les différents composants.

Origine et évolution d’OpenStack

OpenStack a été créé en 2010 par un partenariat entre la NASA et Rackspace, une entreprise d’hébergement web. Les deux organisations ont décidé de collaborer pour développer une solution de cloud computing open-source qui puisse rivaliser avec les offres propriétaires déjà présentes sur le marché. Leur objectif était de créer une plateforme qui soit libre, évolutive et totalement indépendante des fournisseurs.

Depuis sa création, OpenStack a connu une croissance significative et est devenu l’un des projets open-source les plus populaires dans le domaine du cloud computing. Il compte aujourd’hui des milliers de contributeurs dans le monde entier et est soutenu par une large communauté d’utilisateurs et de développeurs. Au fil des années, de nombreuses entreprises et organisations ont adopté OpenStack comme solution de cloud computing, contribuant ainsi à son développement et à son évolution.

Architecture d’OpenStack

Composants d’OpenStack

OpenStack est composé de différents services interconnectés qui permettent la création, la gestion et le déploiement de ressources informatiques de manière automatisée. Les principaux composants d’OpenStack sont les suivants :

Nova : le service de calcul qui permet de créer et de gérer des instances de machines virtuelles.
Swift : le service de stockage objet qui offre une solution de stockage distribué et hautement disponible.
Neutron : le service de réseau qui permet de créer et de gérer des réseaux virtuels et de configurer les connexions entre les différentes instances.
Cinder : le service de stockage en bloc qui permet de provisionner et de gérer des volumes de stockage pour les instances.
Keystone : le service d’identité qui gère l’authentification, l’autorisation et la gestion des utilisateurs et des projets.
Glance : le service de gestion des images virtuelles qui permet de stocker, de cataloguer et de partager des images d’instances.
Heat : le service d’orchestration qui permet de déployer et de gérer des infrastructures complexes en utilisant des modèles (templates) définis par l’utilisateur.
Horizon : l’interface utilisateur graphique qui permet de visualiser et de gérer les ressources d’OpenStack.

La communication entre les composants

Les différents composants d’OpenStack communiquent entre eux via des API (interfaces de programmation d’applications) RESTful. Cela permet aux services de s’échanger des informations et d’effectuer des actions en utilisant des requêtes HTTP standard. Par exemple, lorsque vous créez une instance de machine virtuelle avec Nova, ce service communique avec Neutron pour configurer le réseau, avec Glance pour récupérer l’image de l’instance, et avec Keystone pour vérifier l’authentification de l’utilisateur.

Cette architecture modulaire et la communication entre les composants permettent une grande flexibilité et extensibilité d’OpenStack. Les utilisateurs peuvent ajouter ou supprimer des services selon leurs besoins, et les développeurs peuvent créer de nouveaux services ou personnaliser les services existants en utilisant les API d’OpenStack.

Gestion des ressources avec Nova

Présentation du composant Nova

Nova est le composant central d’OpenStack qui gère les ressources de calcul, telles que les instances de machines virtuelles. Il permet de créer, de déployer, d’ordonnancer et de surveiller les instances sur les différents nœuds de calcul.

Avec Nova, vous pouvez provisionner des instances à la demande, en spécifiant leur taille, leur système d’exploitation et leurs ressources nécessaires. Nova s’occupe ensuite de démarrer l’instance sur l’hôte approprié et de configurer le réseau pour permettre la communication avec les autres instances et les autres services d’OpenStack.

Allocation des ressources aux instances

Dans Nova, les ressources de calcul sont gérées à partir d’un pool de ressources. Lorsque vous créez une instance, Nova alloue dynamiquement les ressources nécessaires à partir de ce pool, en fonction des spécifications que vous avez fournies. Cela garantit une utilisation efficace des ressources, en évitant le gaspillage et en optimisant les performances.

Il est également possible de définir des quotas pour limiter la consommation de ressources par projet ou par utilisateur. Ces quotas peuvent être ajustés en fonction des besoins de chaque utilisateur ou projet, afin d’optimiser l’utilisation des ressources disponibles.

Gestion de la planification et de l’équilibre de charge

Nova intègre également des fonctionnalités avancées de planification et d’équilibrage de charge. Il est capable de prendre en compte différents critères, tels que la disponibilité des ressources, la charge du système ou encore les politiques de sécurité, pour déterminer sur quel nœud de calcul une instance doit être déployée.

De plus, Nova permet de mettre en place des mécanismes d’équilibrage de charge dynamique, en redistribuant automatiquement les instances sur les différents nœuds de calcul en fonction de la charge du système. Cela garantit une utilisation équilibrée des ressources, en évitant les goulots d’étranglement et en assurant une haute disponibilité des services.

Stockage avec Swift

Introduction au service de stockage Swift

Swift est le service de stockage objet d’OpenStack. Il permet de stocker de grandes quantités de données non structurées, telles que des images, des fichiers, des vidéos ou des documents. Swift offre une solution de stockage distribué, hautement disponible et redondante, garantissant la résilience et la sécurité des données.

Le principe de Swift repose sur la répartition des données sur plusieurs nœuds de stockage, appelés « rings ». Chaque ring est responsable d’une partie du stockage et contient plusieurs disques physiques. Les données sont répliquées sur différents nœuds pour assurer leur disponibilité en cas de défaillance matérielle ou de panne.

Fonctionnement du système de stockage distribué

Lorsque vous stockez un objet dans Swift, celui-ci est fragmenté en plusieurs parties et distribué sur les différents nœuds de stockage du ring. Chaque partie de l’objet est répliquée sur plusieurs nœuds, ce qui garantit la disponibilité et la résilience des données.

Lorsque vous souhaitez accéder à un objet stocké dans Swift, celui-ci est reconstitué à partir des différentes parties présentes sur les nœuds de stockage. La transparence de cette opération garantit une accessibilité facile et rapide aux données, même en cas de défaillance d’un ou plusieurs nœuds.

Swift offre également des fonctionnalités avancées, telles que la compression des données, la gestion des métadonnées ou encore l’indexation et la recherche de contenu. Cela en fait une solution de stockage puissante et polyvalente, adaptée à différents cas d’utilisation.

Réseau avec Neutron

Principes de base de Neutron

Neutron est le service de réseau d’OpenStack. Il permet de créer et de gérer des réseaux virtuels, des sous-réseaux, des passerelles et des règles de sécurité. Neutron offre une flexibilité totale dans la configuration des réseaux, en permettant de définir des topologies complexes et d’appliquer des politiques de sécurité avancées.

Avec Neutron, vous pouvez créer des réseaux isolés pour chaque projet ou chaque utilisateur, en utilisant des adresses IP privées. Vous pouvez également définir des règles de sécurité pour contrôler les flux de données entre les différentes instances et les autres réseaux.

Création et gestion des réseaux virtuels

Dans Neutron, vous pouvez créer des réseaux virtuels en spécifiant leurs caractéristiques, telles que l’adresse IP, le masque de sous-réseau, la passerelle ou encore les règles de sécurité. Une fois le réseau créé, vous pouvez y attacher des sous-réseaux, des passerelles et des instances de machines virtuelles.

Neutron offre également la possibilité de connecter les réseaux virtuels créés dans OpenStack avec des réseaux physiques externes, en utilisant des mécanismes de virtualisation ou des passerelles matérielles. Cela permet d’étendre les réseaux virtuels d’OpenStack au-delà des frontières de la plateforme, en les connectant à d’autres infrastructures existantes.

Configuration du routage et de la sécurité

Neutron permet de configurer des règles de routage avancées pour diriger le trafic entre les différentes instances et les autres réseaux. Vous pouvez définir des routes statiques ou utiliser des protocoles de routage dynamique, tels que BGP (Border Gateway Protocol) ou OSPF (Open Shortest Path First), pour optimiser les chemins réseau et garantir un haut niveau de performance.

En ce qui concerne la sécurité, Neutron offre des fonctionnalités avancées pour appliquer des règles de sécurité au niveau des réseaux, des sous-réseaux ou des instances. Vous pouvez définir des listes de contrôle d’accès (ACL) pour contrôler les flux de données entrants et sortants, ainsi que des groupes de sécurité pour appliquer des politiques de sécurité cohérentes sur plusieurs instances.

Orchestration avec Heat

Présentation du service d’orchestration Heat

Heat est le service d’orchestration d’OpenStack. Il permet de modéliser et de déployer des infrastructures complexes en utilisant des modèles définis par l’utilisateur, appelés templates. Avec Heat, vous pouvez créer et gérer des piles de ressources de manière automatisée, en spécifiant les dépendances entre les différentes ressources.

Un template Heat est un fichier texte au format YAML (Yet Another Markup Language) qui décrit les différentes ressources et leurs propriétés, ainsi que les relations entre ces ressources. Par exemple, vous pouvez définir un template pour créer une pile qui contient une instance de machine virtuelle, un volume de stockage et un réseau.

Modélisation et déploiement des infrastructures

Avec Heat, vous pouvez modéliser votre infrastructure en décrivant les ressources nécessaires, leurs propriétés et leurs relations. Vous pouvez définir des ressources pour les instances de machines virtuelles, les volumes de stockage, les réseaux, les clés SSH, les groupes de sécurité, etc.

Une fois votre infrastructure modélisée, vous pouvez déployer la pile en utilisant le template Heat. Heat se charge alors de créer les ressources demandées, en respectant les dépendances et les contraintes spécifiées dans le template. Vous pouvez également mettre à jour ou supprimer une pile existante, en modifiant le template ou en spécifiant les actions à effectuer.

Heat offre également des fonctionnalités avancées pour le traitement des erreurs, la gestion des événements ou encore le suivi des modifications apportées aux piles. Cela permet d’automatiser efficacement la gestion et la maintenance des infrastructures, en garantissant la cohérence et la fiabilité des déploiements.

Identité et sécurité avec Keystone

Rôles et autorisations dans OpenStack

Keystone est le service d’identité d’OpenStack. Il permet de gérer l’authentification, l’autorisation et la gestion des utilisateurs et des projets. Avec Keystone, vous pouvez attribuer des rôles et des permissions aux utilisateurs, afin de contrôler leur accès aux ressources d’OpenStack.

Dans Keystone, les utilisateurs sont associés à des projets, qui sont des espaces de travail isolés dans lesquels ils peuvent créer et gérer des ressources. Les rôles sont utilisés pour définir les autorisations et les privilèges des utilisateurs dans un projet donné. Par exemple, vous pouvez attribuer le rôle d’administrateur à un utilisateur, lui donnant ainsi tous les droits sur le projet.

Gestion des utilisateurs et des projets

Avec Keystone, vous pouvez créer, modifier et supprimer des utilisateurs et des projets, en leur attribuant des rôles et des permissions. Vous pouvez également configurer des politiques de sécurité pour contrôler l’accès aux ressources, en spécifiant des règles d’authentification et des niveaux de sécurité.

Keystone offre également des mécanismes d’intégration avec d’autres systèmes d’authentification, tels que LDAP (Lightweight Directory Access Protocol) ou Active Directory, ce qui facilite l’intégration d’OpenStack dans des environnements existants.

Tableau de bord avec Horizon

Interface utilisateur graphique d’OpenStack

Horizon est l’interface utilisateur graphique d’OpenStack. C’est un tableau de bord web qui permet de visualiser et de gérer les ressources d’OpenStack de manière intuitive et conviviale. Horizon offre une expérience utilisateur simplifiée, qui permet aux utilisateurs de tous niveaux de compétences d’interagir avec OpenStack.

Avec Horizon, vous pouvez accéder aux différentes fonctionnalités d’OpenStack, telles que la création et la gestion des instances, des réseaux, des volumes de stockage, des images virtuelles, etc. Vous pouvez également monitorer les performances des instances, gérer les politiques de sécurité, configurer les règles de routage, etc.

Fonctionnalités et utilisations principales

Horizon offre de nombreuses fonctionnalités qui simplifient la gestion et l’administration d’OpenStack. Vous pouvez créer des tableaux de bord personnalisés pour organiser et afficher les informations les plus pertinentes pour vous. Vous pouvez également configurer des alarmes et des notifications pour être informé des événements importants.

Horizon permet également d’accéder à des rapports et des statistiques sur l’utilisation des ressources, ce qui permet d’optimiser l’allocation des ressources et de contrôler les coûts. Vous pouvez également effectuer des actions automatiques en utilisant des scripts et des workflows personnalisés, afin d’automatiser les tâches répétitives et de gagner en efficacité.

Gestion des images avec Glance

Stockage et gestion des images virtuelles

Glance est le service de gestion des images virtuelles d’OpenStack. Il permet de stocker, de cataloguer et de partager des images d’instances, qui servent de modèles pour la création de nouvelles instances. Avec Glance, vous pouvez créer, importer, mettre à jour et supprimer des images virtuelles, en garantissant leur disponibilité et leur intégrité.

Les images virtuelles sont des fichiers ou des snapshots d’instances de machines virtuelles qui contiennent le système d’exploitation, les applications et les données associées. Elles peuvent être utilisées pour créer de nouvelles instances de manière rapide et efficace.

Utilisation des images dans OpenStack

Dans Glance, vous pouvez stocker des images de différentes natures, telles que des images système, des images applicatives ou des images de données. Vous pouvez également créer des images à partir de volumes de stockage ou de snapshots d’instances existantes.

Une fois une image importée ou créée dans Glance, vous pouvez l’utiliser pour créer une instance dans Nova. Lors de la création de l’instance, vous spécifiez simplement l’image que vous souhaitez utiliser comme modèle. Nova se charge alors de démarrer l’instance en utilisant cette image et de configurer le système d’exploitation et les applications associées.

Glance offre également des fonctionnalités avancées, telles que la compression des images, le partage des images entre utilisateurs ou projets, la gestion des métadonnées ou encore la recherche d’images en utilisant des filtres. Cela facilite la gestion et l’utilisation des images dans OpenStack.

Système de files d’attente avec Zaqar

Mise en file d’attente et distribution des messages

Zaqar est le service de files d’attente d’OpenStack. Il offre une solution de messagerie asynchrone qui permet de mettre en file d’attente et de distribuer des messages entre les différents services d’OpenStack. Avec Zaqar, vous pouvez communiquer de manière fiable et efficace entre les différentes instances, même dans des environnements distribués ou à grande échelle.

Lorsque vous mettez un message en file d’attente avec Zaqar, celui-ci est stocké temporairement dans une file d’attente avant d’être traité. Les messages sont ensuite distribués aux services ou aux instances qui les attendent, en utilisant des mécanismes de publication/abonnement ou de routage.

Intégration avec d’autres services d’OpenStack

Zaqar est étroitement intégré avec les autres services d’OpenStack, ce qui facilite la communication et la coordination entre les différentes instances et les différents services. Par exemple, vous pouvez utiliser Zaqar pour envoyer des messages de notification entre les différentes instances, pour coordonner des tâches entre les différentes instances ou pour synchroniser les états entre les différentes instances.

Zaqar offre également des fonctionnalités avancées, telles que la persistance des messages, la gestion des priorités, la duplication des messages ou encore la réplication des files d’attente. Cela en fait une solution de messagerie fiable et efficace, adaptée à de nombreux cas d’utilisation.