Nova是Openstack中的核心组件之一，主要负责与计算相关的服务，如对虚拟机的声明周期管理，因此，是针对虚拟机相关操作的一个组件。Nova可以管理虚拟机的计算、网络、存储等，只是对于不同的内容会调用相关组件进行管理，如虚拟机网络的管理，Nova实际上是调用了Neutron组件的相关接口进行网络的创建与关联。Nova本身并不会提供任何虚拟化的功能，它与Hypervisor交互都是通过第三方接口，如Libvirt API等，通过第三方接口，Nova可以实现支持多种虚拟化方式。
Nova基本组件
Nova是由多个提供不同功能的独立组件组成，对外通过RESTful API进行通信，对内通过RPC进行通信，使用一个中心DB来存储数据。每个组件都可以部署一个或多个以实现横向扩展。Nova的基本架构如图所示，目前的Nova主要由API、Conductor、Scheduler、Compute四个核心组件组成，它们之间通过RPC进行通信。
Nova-api：Nova对外提供的RESTful API服务，提供两种API服务，即nova-api-metadata及nova-api-os-compute，根据配置enable_apis选项来启动这两种服务。是Nova服务的入口，任何第三方组件发送来的请求，首先会到达API，然后由API转发给Nova内部的相应组件。API接收到请求后，依据请求是长时任务还是短时任务，将请求发送给Conductor或Compute。长时任务请求会被发送到Conductor，由Conductor负责对其全程跟踪和调度。短时任务，API通过消息队列告诉nova-compute执行相应的任务操作。
Nova-Conductor：nova-conductor主要提供两个重要服务，首先，出于安全性和可扩展性的考虑，nova-compute不会直接访问数据库，而由nova-conductor为nova-compute提供数据库的代理访问机制，不仅是对数据库访问的一层安全保障，还在数据库升级过程中为旧的nova-compute节点提供了向下的兼容性；其次，nova-conductor连接了nova-api、nova-scheduler和nova-compute服务，Nova将所有耗时长、跨节点、易错但相对固定的处理流程抽象为任务，nova-conductor作为任务的组织者，不仅能对同时进行多个任务的状态进行跟踪，还能完成错误处理、恢复等一些列功能，例如，对于新建虚拟机或迁移类需要调度的请求，nova-conductor会向nova-scheduler请求一台符合要求的计算节点，随后，nova-conductor会把请求最终发送到合适的计算节点上。
Nova-Scheduler：提供对计算资源的调度，提供了多种算法来应对不同场景下Nova对资源的调度，提供的算法与Scheduler都是松耦合，用户可以根据需要，定义自己的过滤算法。nova-scheduler在进行调度决策前需要从数据库中得到各个主机的资源数据，这些数据的收集与存储都由nova-compute负责。nova-compute对数据的更新会实时更新到数据库中，并有周期性任务保证资源数据的准确性。
Nova-Compute：提供计算服务，是Nova中对虚拟机管理的核心服务，可以通过调用不同Hypervisor的API来完成对虚拟机生命周期的管理。nova-compute通过调用相应Hypervisor的接口，实现对虚拟机的创建、删除、挂起、迁移等操作。
以创建虚拟机为例，首先用户执行Nova Client提供的用于创建虚拟机的命令，API服务监听到Nova Client发送的HTTP请求并将它转换成AMQP消息，然后通过消息队列(Queue)调用Conductor服务。在Conductor服务通过消息队列接收到任务之后，会进行一些准备工作（如汇总虚拟机参数等），再通过消息队列告诉Scheduler选择一个满足虚拟机创建要求的主机。Conductor在获知Scheduler提供的目标主机之后，会通过消息队列要求Compute服务创建虚拟机。Compute根据用户准备的各种参数，调用Hypervisor提供的API接口实现虚拟机的创建。
Nova代码结构
接下来了解一下nova的代码结构，展示部分组要的目录结构，
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├── etc - Nova配置文件
├── nova
│ ├── api - Nova API服务
│ │ ├── ec2
│ │ ├── metadata - Metadata API
│ │ ├── openstack - OpenStack API
│ │ └── validation - 部分API的viewbuilder
│ ├── CA
│ ├── cmd - 各个Nova服务的入口程序
│ ├── compute - Nova Compute服务
│ ├── conductor - Nova Conductor服务
│ ├── conf - 所有的配置选项
│ ├── console - nova-console服务
│ ├── consoleauth - nova-consoleauth服务
│ ├── db - 数据库操作
│ ├── hacking - 编码规范检查
│ ├── image - Glance接口抽象
│ ├── ipv6 - IPv6工具函数
│ ├── keymgr
│ ├── locale - 国际化相关文件
│ ├── network - nova-network服务
│ ├── notifications
│ ├── objects - Objects Module
│ ├── pci - PCI/SR-IOV 支持
│ ├── policies - 所有Policy的默认规则
│ ├── scheduler - Nova Scheduler服务
│ ├── servicegroup
│ ├── tests - 单元测试
│ ├── virt - Hypervisor Driver
│ ├── volume - Cinder结构抽象
│ ├── wsgi
├── setup.cfg
├── setup.py
.....
└── tox.ini 在阅读OpenStack代码时，首先查看文件名为setup.cfg的文件，作为OpenStack中的源码地址，setup.cfg文件是浏览OpenStack代码时最为依赖的文件，可以引导我们认识一个新的项目，并了解其代码的结构。entry_points作为setup.cfg文件中非常重要的一个section，通过对它的分析，可以相对容易找到所要研究代码的突破口。在每个setup.cfg文件的entry_points中，都会有一个相对比较特殊的组，或者说是命名空间console_scripts，其中的每一项都表示一个可执行的脚本，作为组件的入口：
console_scripts =
nova-api = nova.cmd.api:main
nova-api-metadata = nova.cmd.api_metadata:main
nova-api-os-compute = nova.cmd.api_os_compute:main
nova-compute = nova.cmd.compute:main
nova-conductor = nova.cmd.conductor:main
nova-console = nova.cmd.console:main
nova-dhcpbridge = nova.cmd.dhcpbridge:main
nova-manage = nova.cmd.manage:main
nova-network = nova.cmd.network:main
nova-novncproxy = nova.cmd.novncproxy:main
nova-policy = nova.cmd.policy:main
nova-rootwrap = oslo_rootwrap.cmd:main
nova-rootwrap-daemon = oslo_rootwrap.cmd:daemon
nova-scheduler = nova.cmd.scheduler:main
nova-serialproxy = nova.cmd.serialproxy:main
nova-spicehtml5proxy = nova.cmd.spicehtml5proxy:main
nova-status = nova.cmd.status:main
nova-xvpvncproxy = nova.cmd.xvpvncproxy:main
wsgi_scripts =
nova-api-wsgi = nova.api.openstack.compute.wsgi:init_application
nova-metadata-wsgi = nova.api.metadata.wsgi:init_application Nova各个服务之间的通信使用了基于AMQP实现的RPC机制，其中nova-conductor、nova-scheduler、nova-compute在启动时都会注册一个RPC Server，而nova-api因为内部并没有服务调用它提供的接口，所以无须注册。代码的目录结构类似，都含有api、rpcapi、manager模块，以nova-compute为例：
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├── api.py
├── build_results.py
├── cells_api.py
├── claims.py
├── flavors.py
├── __init__.py
├── instance_actions.py
├── ironic_compute_rpc.py
├── manager.py
├── monitors
│ ├── base.py
│ ├── cpu
│ │ ├── __init__.py
│ │ └── virt_driver.py
│ └── __init__.py
├── power_state.py
├── resource_tracker.py
├── rpcapi.py
├── snapshot_states.py
├── stats.py
├── task_states.py
├── utils.py
└── vm_states.py以虚拟机开机为例：
# nova/compute/rpcapi.py
@profiler.trace_cls("rpc")
class ComputeAPI(object):
def start_instance(self, ctxt, instance):
version = '5.0'
cctxt = self.router.client(ctxt).prepare(
server=_compute_host(None, instance), version=version)
# RPC cast主要用于异步形式，如创建虚拟机，创建过程可能需要很长时间
# 如果使用RPC call，则显然对性能有很大影响
# cast()的第二个参数是RPC调用的函数名，后面的参数将作为参数被传入该函数
cctxt.cast(ctxt, 'start_instance', instance=instance) 类nova.compute.rpcapi.ComputeAPI中的函数即为Compute服务提供给RPC调用的接口，其他服务在调用前需要先import这个模块，例如：
# nova/compute/api.py
from nova.compute import rpcapi as compute_rpcapi
class API(base.Base):
"""API for interacting with the compute manager."""
def __init__(self, image_api=None, network_api=None, volume_api=None,
security_group_api=None, **kwargs):
.....
self.compute_rpcapi = compute_rpcapi.ComputeAPI()
@check_instance_state(vm_state=[vm_states.STOPPED])
def start(self, context, instance):
"""Start an instance."""
LOG.debug("Going to try to start instance", instance=instance)
instance.task_state = task_states.POWERING_ON
instance.save(expected_task_state=[None])
self._record_action_start(context, instance, instance_actions.START)
# 调用类nova.compute.rpcapi.ComputeAPI中的接口
self.compute_rpcapi.start_instance(context, instance) nova.compute.rpcapi.ComputeAPI只是暴露给其他服务的RPC调用接口，Compute服务的RPC Server在接收到RPC请求后，真正完成任务的是nova.compute.manager模块。例如：
# nova/compute/manager.py
class ComputeManager(manager.Manager):
"""Manages the running instances from creation to destruction."""
target = messaging.Target(version='5.3')
def start_instance(self, context, instance):
"""Starting an instance on this host."""
...... 从nova.compute.rpcapi.ComputeAPI到nova.compute.manager.ComputeManger的过程就是RPC调用的过程。
以上主要是对Nova的主要服务和代码结果进行讲解，从整体上对Nova有个清晰的把握，通过一个简单的例子说明Nova内部的通信机制，接下来将对Nova的nova-api、nova-conductor、nova-scheduler、nova-compute服务功能进行详细介绍和代码分析。
