OpenStack Nova 创建虚拟机
创建虚拟机的过程是一个经典的分布式、异步、状态驱动的工作流。其核心设计哲学是：API 接收请求 -> 调度决策 -> 资源分配 -> 虚拟化层执行。整个过程涉及多个 Nova 服务以及外部组件（Glance, Neutron, Cinder, Keystone）。1、基本流程
sequenceDiagram participant User participant nova-api participant DB as Nova DB participant MQ as Message Queue participant Scheduler participant Conductor participant Compute participant Libvirt participant Glance participant Neutron participant Cinder User->>nova-api: 1. POST /servers (创建实例) nova-api->>DB: 2. 创建初始实例记录(state: BUILDING) nova-api->>MQ: 3. cast(run_instance to scheduler) Scheduler->>MQ: 4. 获取消息 Scheduler->>DB: 5. 查询资源 Scheduler->>MQ: 6. cast(build_and_run_instance to compute.X) Compute->>MQ: 7. 获取消息 Compute->>Conductor: 8. 请求资源(镜像、网络等) Conductor->>DB: 9. 查询数据 Conductor-->>Compute: 10. 返回信息 Compute->>Glance: 11. 下载镜像 Compute->>Neutron: 12. 分配网络 Compute->>Cinder: 13. 挂接卷(如适用) Compute->>Libvirt: 14. 定义并启动域(XML) Libvirt-->>Compute: 15. 成功 Compute->>DB: 16. 更新状态(state: ACTIVE) Compute->>MQ: 17. 发送状态事件流程可分为三大阶段：
[*]API 阶段 (nova-api)：接收并验证请求，创建数据库记录，立即返回响应，将后续任务异步下发。
[*]调度阶段 (nova-scheduler)：决策虚拟机在哪个计算节点上启动。
[*]构建阶段 (nova-compute)：与各类服务交互准备资源，调用 Hypervisor 真正创建虚拟机。
2、详细流程源码分析
2.1 API请求入口
nova/api/openstack/compute/servers.py
# nova/api/openstack/compute/servers.py (Caracal版本)
class ServersController(wsgi.Controller):
@wsgi.response(202)
@validation.schema(schema_server_create_v242, '2.42')
def create(self, req, body):
"""处理创建虚拟机API请求"""
context = req.environ['nova.context']
server = body['server']
# 1. 参数校验与提取
name = server['name']
image_ref = server.get('imageRef')
flavor_ref = server.get('flavorRef')
# 2. 创建实例对象
instance = objects.Instance(context=context)
instance.display_name = name
instance.image_ref = image_ref
# 3. 调用Compute API
(instances, resv_id) = self.compute_api.create(
context,
instance_type=flavor_ref,
image_href=image_ref,
# ...其他参数
)
# 4. 返回202 Accepted响应
return wsgi.ResponseObject({}, status=202)2.1 核心创建逻辑
nova/compute/api.py
# nova/compute/api.py (Caracal版本)
class API(base.Base):
@check_instance_create
@wrap_exception()
def create(self, context, instance_type, image_href, **kwargs):
# 1. 配额检查（使用Placement API）
self._check_quotas(context, requested_cores, requested_ram, ...)
# 2. 创建RequestSpec对象
request_spec = objects.RequestSpec(
context=context,
flavor=flavor,
image=image_meta,
num_instances=num_instances,
# ...其他参数
)
# 3. 安全组处理（使用Neutron API）
security_groups = self._get_requested_security_groups(context, ...)
# 4. 异步调用Conductor
self.compute_task_api.schedule_and_build_instances(
context,
request_spec=request_spec,
security_groups=security_groups,
# ...其他参数
)2.3 调度决策
nova/scheduler/manager.py
# nova/scheduler/manager.py (Caracal版本)
class SchedulerManager(manager.Manager):
@messaging.expected_exceptions(exception.NoValidHost)
def select_destinations(self, context, request_spec, ...):
# 1. 获取所有主机状态（从Placement）
hosts = self.host_manager.get_all_host_states(context)
# 2. 应用过滤器链
filter_properties = self._get_filter_properties(request_spec)
hosts = self.host_manager.get_filtered_hosts(hosts, filter_properties)
# 3. 权重计算
weighed_hosts = self.host_manager.get_weighed_hosts(
hosts, request_spec, filter_properties)
# 4. 选择目标主机
selections = []
for i in range(request_spec.num_instances):
if not weighed_hosts:
raise exception.NoValidHost(reason="")
chosen_host = weighed_hosts.pop(0).obj
selections.append(chosen_host)
return selections2.4 计算节点执行
nova/compute/manager.py
# nova/compute/manager.py (Caracal版本)
class ComputeManager(manager.Manager):
@wrap_exception()
@wrap_instance_fault
def build_and_run_instance(self, context, instance, request_spec, ...):
# 1. 准备网络（使用Neutron API）
network_info = self.network_api.allocate_for_instance(
context, instance, requested_networks, ...)
# 2. 处理块设备（使用Cinder API）
block_device_info = self._prep_block_device(
context, instance, bdms, ...)
# 3. 获取镜像元数据
image_meta = self._get_image_metadata(context, instance.image_ref)
# 4. 调用Driver创建虚拟机
self.driver.spawn(
context, instance, image_meta,
injected_files=injected_files,
admin_password=admin_password,
network_info=network_info,
block_device_info=block_device_info)
# 5. 更新实例状态
instance.vm_state = vm_states.ACTIVE
instance.task_state = None
instance.save()2.5 Hypervisor交互
nova/virt/libvirt/driver.py
# nova/virt/libvirt/driver.py (Caracal版本)
class LibvirtDriver(driver.ComputeDriver):
def spawn(self, context, instance, image_meta, **kwargs):
# 1. 准备磁盘（支持多种后端）
disk_info = self._create_image(context, instance, image_meta)
# 2. 生成安全启动配置
secure_boot = self._get_secure_boot_config(instance)
# 3. 生成Libvirt XML
# /var/lib/nova/instances/<instance-uuid>/libvirt.xml
xml = self._get_guest_xml(
context, instance, disk_info,
network_info=kwargs['network_info'],
block_device_info=kwargs['block_device_info'],
secure_boot=secure_boot)
# 4. 定义并启动虚拟机
guest = self._host.get_guest()
guest.create(xml, flags=libvirt.VIR_DOMAIN_START_PAUSED)
# 5. 注入元数据
self._inject_data(instance, network_info=kwargs['network_info'])
# 6. 恢复虚拟机运行
guest.resume()3、常见问题
3.1 查看实例错误状态
第一步永远是查看实例的详细状态
openstack server show b2c3d4e5-f6g7-8901-bcde-f12345678901 -c status -c fault+--------+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Field| Value |
+--------+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| fault| { |
| | "message": "No valid host was found. There are not enough hosts available.", |
| | "code": 500, |
| | "details": "Exceeded maximum number of retries. Exception: No valid host was found. ...", |
| | "created": "2025-09-15T10:23:12Z" |
| | } |
| status | ERROR |
+--------+----------------------------------------------------------------------------------------------------+fault 字段通常会给出比较直接的错误原因。
3.2 根据状态定位问题阶段
[*]长时间处于 SCHEDULING 状态：
[*]问题：nova-scheduler 无法找到合适的主机。
[*]排查：
[*]资源不足：检查目标主机是否有足够的 CPU、内存、磁盘。使用 openstack hypervisor stats show 和 openstack hypervisor show 。
[*]过滤器导致：检查 nova-scheduler 日志，看主机是如何被过滤掉的。常见于强制策略（如 DifferentHostFilter 找不到另一个实例）。
[*]Placement 数据不同步：运行 nova-manage placement sync 同步数据。
[*]长时间处于 SPAWNING 状态或最终变为 ERROR：
[*]问题：nova-compute 在目标节点上构建失败。
[*]排查：
[*]查看计算节点日志：这是最重要的步骤！日志路径通常为 /var/log/nova/nova-compute.log。
[*]镜像下载失败：Glance 镜像 URL 不可达、镜像格式不支持（如 raw, qcow2）、磁盘空间不足（检查 /var/lib/nova/instances/_base）。
[*]网络问题：Neutron 无法分配端口（如 IP 耗尽、安全组规则错误）。查看 Neutron 相关日志 (/var/log/neutron/*.log)。
[*]Hypervisor 问题：Libvirt 权限问题（检查 libvirtd 进程和 /var/lib/libvirt/ 权限）、QEMU 进程启动失败（检查 ps aux | grep qemu）、SElinux 或 AppArmor 策略限制。
[*]卷挂载失败：Cinder Volume 状态不是 available 或连接器（connector）信息有误。
[*]立即变为 ERROR：
[*]问题：通常发生在 API 或调度阶段，是前置检查失败。
[*]排查：
[*]查看 API 节点日志：/var/log/nova/nova-api.log。
[*]配额不足：检查项目配额 openstack quota show 。
[*]参数无效：指定的 Flavor、Image、Network 不存在或不可见。
[*]Keystone 认证失败：Token 过期或权限不足。
3.3 核心排查工具与命令
[*]日志！：tail -f /var/log/nova/nova-*.log。使用 grep过滤特定实例的日志，这是最强大的工具。
[*]虚拟化层检查：
[*]登录到计算节点，检查 Libvirt 域：virsh list --all（看实例是否存在）。
[*]如果存在但有问题，查看其定义：virsh dumpxml 。
[*]查看虚拟机控制台日志：virsh console （需在镜像内启用 console）。
[*]网络命名空间：Neutron 使用 Linux Network Namespace。在计算节点上，使用 ip netns list 找到实例相关的命名空间（如 qrouter- 或 qdhcp-），然后 ip netns execbash 进入命名空间内部调试网络（ping, ip addr）。
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