OpenStack建立实例完整过程源码详细分析（1）

问题导读：
1、如何理解OpenStac兼容亚马逊的EC2/S3 API？
2、nova模块中建立实例的源码是怎样的？




前言
研究和学习OpenStack这么长时间了，一直想写写技术博客的，但是由于工作时间的原因，一直没有做到。现在开始从头整理一下以前看的内容，也是对研究过的内容的一个回顾了！
    从接触OpenStack开始，本人利用工作之余时间研究OpenStack的部分源码，第一遍看的之后只是看了个大概，头脑中对OpenStack的架构有了个大体的概念和印象，然后总感觉很多东西需要细致的看一下，所以又开始一步步的仔细的研究代码。现在先整理一下nova模块中的建立实例的实现过程的源码。肯定会有错误和不严谨的地方，需要大家给予指正。
    代码中绿色部分是本人之前看源码时候写的注释，可能不是太规范，但是贴上来希望能帮助大家更好的理解源码；

之前的命令行和配置文件解析这里暂时不详解。因为OpenStack的服务能兼容亚马逊的EC2/S3 API，所以可以应用EC2 API来建立一个新的实例，将会调用/nova/api/ec2/cloud.py中的run_instances方法：

def run_instances(self, context, **kwargs):  
        """ 
        准备实例，并且发送实例的信息和要运行实例的请求消息到远程调度器scheduler； 
        实现实例的简历和运行，由调度器完成； 
        """  
          
        # 设置最小建立实例的数目；  
        min_count = int(kwargs.get('min_count', 1))  
          
        # 获取kwargs['kernel_id']指定的镜像image数据返回给kernel；  
        # 获取更新的kwargs['kernel_id']；  
        # 注：kernel_id为虚拟机内核ID值；  
        if kwargs.get('kernel_id'):  
            # _get_image：  
            # context：上下文信息；  
            # kwargs['kernel_id']：从参数信息中获取'kernel_id'值；  
            kernel = self._get_image(context, kwargs['kernel_id'])  
            # 根据kernel['id']查询数据库中匹配的S3镜像数据，获取它的uuid属性，并返回；  
            # 返回匹配的db.models.S3Image.uuid给kwargs['kernel_id']；  
            kwargs['kernel_id'] = ec2utils.id_to_glance_id(context, kernel['id'])  
              
        # 获取kwargs['ramdisk_id']指定的镜像image数据返回给ramdisk；  
        # 获取更新的kwargs['ramdisk_id']；  
        if kwargs.get('ramdisk_id'):  
            ramdisk = self._get_image(context, kwargs['ramdisk_id'])              
            # 根据ramdisk['id']查询数据库中匹配的S3镜像数据，获取它的uuid属性，并返回；  
            # 返回匹配的db.models.S3Image.uuid给kwargs['ramdisk_id']；  
            kwargs['ramdisk_id'] = ec2utils.id_to_glance_id(context, ramdisk['id'])  
              
        # 循环获取每一个块设备映射；  
        # 解析块设备映射bdm；  
        for bdm in kwargs.get('block_device_mapping', []):  
            _parse_block_device_mapping(bdm)  
  
        # 获取kwargs['image_id']指定的镜像image数据；  
        image = self._get_image(context, kwargs['image_id'])  
        # 根据image['id']查询数据库中匹配的S3镜像数据，获取它的uuid属性，并返回；  
        # 返回匹配的db.models.S3Image.uuid给image_uuid；  
        image_uuid = ec2utils.id_to_glance_id(context, image['id'])  
  
        # 获取镜像image的状态；  
        if image:  
            image_state = self._get_image_state(image)  
        else:  
            raise exception.ImageNotFoundEC2(image_id=kwargs['image_id'])  
  
        if image_state != 'available':  
            raise exception.EC2APIError(_('Image must be available'))  
  
          
        # create：准备实例，并且发送实例的信息和要运行实例的请求消息到远程调度器scheduler；  
        # 实现实例的简历和运行，由调度器完成，这部分代码实际上只是实现请求消息的发送；  
        (instances, resv_id) = self.compute_api.create(context,  
            # get_instance_type_by_name：通过给定的name检索单个实例类型信息；  
            # 以字典的形式返回查询结果；  
            instance_type=instance_types.get_instance_type_by_name(kwargs.get('instance_type', None)),  
            image_href=image_uuid,  
            max_count=int(kwargs.get('max_count', min_count)),  
            min_count=min_count,  
            kernel_id=kwargs.get('kernel_id'),  
            ramdisk_id=kwargs.get('ramdisk_id'),  
            key_name=kwargs.get('key_name'),  
            user_data=kwargs.get('user_data'),  
            security_group=kwargs.get('security_group'),  
            availability_zone=kwargs.get('placement', {}).get('availability_zone'),  
            block_device_mapping=kwargs.get('block_device_mapping', {}))  
        return self._format_run_instances(context, resv_id)  
复制代码

1.方法_get_image的源码分析：
可以看到程序中三次调用_get_image方法，来获取相应的镜像元数据，首先来分析这个方法:

def _get_image(self, context, ec2_id):  
        """ 
        获取ec2_id指定的镜像image元数据； 
                      
        # 调用之一传进来的参数： 
        # context：上下文信息； 
        # ec2_id=kwargs['kernel_id']：从参数信息中获取'kernel_id'值，kernel_id为虚拟机内核ID值 ； 
        """  
        try:  
            # ec2_id_to_id:转换一个EC2的ID为一个实例（镜像）的ID（INT格式）；（主要是格式变换的问题）  
            # 转换之后赋值给internal_id，也就是镜像image的内置ID；  
            internal_id = ec2utils.ec2_id_to_id(ec2_id)  
              
            # show：这个方法完成了以下的工作：  
            # 转换镜像image的ID值internal_id到image_uuid；  
            # 根据给定的image_uuid从glance下载image元数据，并且转换为字典格式；  
            # 转换镜像image中的image_uuid到新的image_id；  
            # 更新image当中的相关属性，返回更新后的image数据；  
              
            # context：上下文信息；  
            # internal_id：实例镜像的ID值（从EC2 ID值变换了格式以后得到的）；  
            # 注：S3是EC2的存储平台，所以这里调用/nova/image/s3.py中的show方法；  
            image = self.image_service.show(context, internal_id)  
        except (exception.InvalidEc2Id, exception.ImageNotFound):  
            filters = {'name': ec2_id}  
            images = self.image_service.detail(context, filters=filters)  
            try:  
                return images[0]  
            except IndexError:  
                raise exception.ImageNotFound(image_id=ec2_id)  
          
        # 通过ec2_id获取image_type；  
        image_type = ec2_id.split('-')[0]  
          
        # 通过image_type验证找到的镜像image是否是所要求找的镜像；  
        # 如果通过ec2_id获取的image_type和通过获取的镜像image得到的image_type不一致；  
        # 则引发异常，提示所要求找的镜像找不到；  
        if ec2utils.image_type(image.get('container_format')) != image_type:  
            raise exception.ImageNotFound(image_id=ec2_id)  
          
        # 返回获取的镜像数据；  
        return image  
复制代码

这个方法主要实现的是根据参数ec2_id获取指定的实例镜像元数据；
1.1 internal_id = ec2utils.ec2_id_to_id(ec2_id)
转换一个EC2的ID为一个实例（镜像）的ID（INT格式）（主要是格式变换的问题）；
1.2 image = self.image_service.show(context, internal_id)
这是比较重要的方法，完成了获取镜像元数据的任务，这个方法主要完成了以下工作流程：
internal_id分别针对'kernel_id'、'ramdisk_id'和'image_id'：
1）转换镜像ID值internal_id到image_uuid；
2）根据给定的image_uuid从glance下载image元数据，并且转换为字典格式；
3）根据元数据中的id值查找到匹配的S3格式镜像数据信息，进一步获取镜像的数据库内部的id值，更新image元数据信息，并返回；
4）更新image当中的相关属性，返回更新后的image数据；


后面对这个方法进行详细的跟踪分析
1.3 image_type = ec2_id.split('-')[0]
通过ec2_id获取image_type；
通过image_type验证找到的镜像image是否是所要求找的镜像；

1.4 return image
返回获取的镜像元数据；

1.2 image = self.image_service.show(context, internal_id)跟踪分析：
因为S3是EC2的存储平台，所以这里调用/nova/image/s3.py中----show方法，来看这个方法：

def show(self, context, image_id):  
        """                     
        # 调用之一传进来的参数： 
        # context：上下文信息； 
        # image_id=internal_id：实例镜像的ID值（从EC2 ID值变换了格式以后得到的）； 
        """  
        # id_to_glance_id：根据数据库内置ID值（实例或者说是镜像的ID）获取数据库中相应的UUID值，赋值给image_uuid；  
        image_uuid = ec2utils.id_to_glance_id(context, image_id)  
                  
        # 这里的service：service = service or glance.get_default_image_service()；  
        # 获取service或者是GlanceImageService的对象（glance.get_default_image_service()指向的）；  
        # 所以这里调用的还是/nova/image/glance.py中的show方法；  
        image = self.service.show(context, image_uuid)  
          
        # 转换镜像中的image_uuid到image_id；  
        # 更新image当中的相关属性，返回更新后的image数据；  
        return self._translate_uuid_to_id(context, image)  
复制代码

1.2.1 image_uuid = ec2utils.id_to_glance_id(context, image_id)
进入方法id_to_glance_id可见：

def id_to_glance_id(context, image_id):  
    return db.s3_image_get(context, image_id)['uuid']  
复制代码

def s3_image_get(context, image_id):  
    """ 
    通过给定的image_id查找数据库中的S3格式的镜像；         
    """  
    result = model_query(context, models.S3Image, read_deleted="yes").\  
                 filter_by(id=image_id).\  
                 first()  
    if not result:  
        raise exception.ImageNotFound(image_id=image_id)  
    return result  
复制代码

model_query是SQLAlchemy的一个方法；SQLAlchemy是一个Python的SQL工具包以及数据库对象映射框架，SQLAlchemy 的一个目标是提供能兼容众多数据库（如 SQLite、MySQL、Postgres、Oracle、MS-SQL、SQLServer 和 Firebird）的企业级持久性模型；后续我会对这个框架进行一个总结；（见后续链接）
model_query方法实现的是对数据库按照一定的规则的查询操作并返回结果；
我们看到，在调用model_query方法的时候传入了一个models.S3Image参数，原来S3Image是个类：

class S3Image(BASE, NovaBase):  
    __tablename__ = 's3_images'  
    id = Column(Integer, primary_key=True, nullable=False, autoincrement=True)  
    uuid = Column(String(36), nullable=False)  
复制代码

这个类从NovaBase类继承，这也是model_query方法所要求的。看看这个类，我们可以理解为，它创建了一个数据库中的表s3_images，并且定义数据表的结构，有两个属性id和uuid；
所以我们就能够知道id_to_glance_id(context, image_id)实现的是根据给定的image_id值，查询数据库，找到匹配的表信息，获取它的S3Image.uuid并返回，赋值给：
image_uuid = S3Image.uuid；


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