OpenStack與ZStack深度對比：架構、部署、計算存儲與網路、運維監控等

OpenStack從2010年開源至今，已經走過8個年頭，其正在進入主流企業市場，但該項目依然面臨較難部署和管理的老問題。有一點是毫無疑問的，那就是OpenStack保持著高速增長的態勢，超過585家企業，接近4萬人通過各種方式支持著這個超過2000萬行的開源項目的持續發展。

      ZStack項目初始於2015年，相對OpenStack要年輕很多，由於其具有易用、穩定、靈活、超高性能等特點，迅速成為市場的新寵兒，其功能在不斷的完善，其性能在不斷的加強。發展以及成熟的速度遠快於OpenStack，其市場認可程度不弱於OpenStack。

介紹

      OpenStack是一個開源的雲計算管理平台項目，由幾個主要的組件組合起來完成具體工作。OpenStack支持幾乎所有類型的雲環境，項目目標是提供實施簡單、可大規模擴展、豐富、標準統一的雲計算管理平台。OpenStack通過各種互補的服務提供了基礎設施即服務（IaaS）的解決方案，每個服務提供API以進行集成。開源於2010年，當前最新版本Queens。

      ZStack是下一代開源的雲計算IaaS（基礎架構即服務）軟體。它主要面向的是未來的智能數據中心，通過提供全完善的API來管理包括計算、存儲和網路在內的數據中心的各種資源。ZStack具有易用、穩定、靈活、超高性能等特點。分為商業版以及開源社區版本。起步於2015年，當前最新版本2.5.1。

架構

      OpenStack架構圖如下圖。以前有個朋友吐槽說，這是一群小蜘蛛在結網，雖然有序，但每一個小蜘蛛的網都不盡相同。當這些網連起來的時候，就會讓人看的眼花繚亂。因為每一次的請求任務都需要在各個子系統之間來回協調，任何一處出問題，都將導致創建失敗。比如當創建虛擬機的時候，需要從認證，計算，網路，鏡像，存儲等環節都走通，否則就不要想創建一個健康運行的虛擬機。下面的圖展示出了OpenStack的主要的幾個組件的調用關係。

      消息隊列在OpenStack整個架構中扮演著至關重要的作用，正是因為OpenStack部署的靈活性、模塊的松耦合、架構的扁平化，反而使OpenStack更加依賴於消息隊列，所以消息隊列收發消息的性能和消息隊列的HA能力直接影響OpenStack的性能。最典型的場景就是如果當大量的監控數據充斥著消息隊列時，平台性能將呈現直線下滑。下圖展示出了OpenStack中消息隊列關係。

      OpenStack相比，ZStack服務之間的交互調用要簡單很多，消息隊列為核心，所有服務交互都通過消息隊列，結構拓撲呈現星狀，簡單直接，因而核心出問題就會影響到大多數的功能。但全非同步架構以及無狀態服務大大加強了平台的健壯。ZStack的強一致性使其很簡單就可以實現HA，而無需像OpenStack那樣必須藉助第三方工具實現HA高可用。下圖展示了ZStack的星形拓撲結構。

部署

      安裝一直是OpenStack的幾大難題之一，尤其是對剛接觸到OpenStack的新人而言。這也客觀上提高了大家學習OpenStack雲計算的技術門檻。筆者13年開始接觸OpenStack，有幸在公司申請到三台高配的物理伺服器一個月的使用許可權。作為一個OpenStack小白，當時的規劃是一星期的安裝，一星期的架構學習，兩星期的綜合學習，最後變成一個月都是在安裝。想想，直到現在都是滿眼心酸淚。當然這都是早時期，現在針對部署與安裝也有了很多工具，比如puppet，ansible，容器化的kolla。雖然這些工具也大大簡化了OpenStack的部署安裝，但是依然卻無法解決openstack運維的複雜度，更不用說後續新版本的升級。

      安裝部署以及升級對ZStack而言，從來都是簡單，快速，無感。ZStack自定義了ISO，封裝了網路配置以及ZStack服務管理的命令，哪怕是一個運維小白也能夠很快安裝好一個ZSack平台，不需要太長的學習周期。同時官方文檔以及案例都很齊全，有任何問題只要在官方群里留言都能獲取ZStack一線工程師快速的恢復。

計算、存儲與網路

      OpenStack的計算，存儲，網路組件分別是nova，cinder，neutron。其中nova作為最早期的項目，其成熟度已經很高，穩定性已經大大加強，功能也在不停的擴展。比如GPU支持，裸機管理，heat編排，容器編排，大數據計算等。cinder作為核心的塊存儲模塊在openstack中提供著至關重要的角色，後端支持ceph，lvm，glusterfs，nfs以及各種商業存儲，配置比較麻煩，需要更改配置文件，調試，重啟服務，甚至是更改代碼去適配對應的存儲。至於雲主機默認是不支持增量快照的，只支持全量備份功能，針對傳統的系統盤龐大的情況，會影響效率，浪費磁碟空間。

      neutron是網路管理模塊，底層支持flat，vlan，vxlan，gre等網路模式。neutron支持多種高級特性，比如vpn功能，負載均衡功能，HA功能，DVR功能。可用性還是比較強的，而且針對很多廠商的網路設備都有plugin支持。當然，neutron的效率，複雜性也是容易讓人詬病的，至今，已經有多次的代碼重構。當然，重構也不僅僅是因為代碼混亂複雜以及效率低的問題，同時也是為了能夠與openstack的其他項目，如容器的kuryr等項目更好的結合使用。

      相對而言ZStack就會簡單容易很多。ZStack在一鍵安裝之後，無論是計算，存儲還是網路，都只要在頁面控制台點擊操作相應的資源，不涉及到任何後端複雜配置修改。配置修改實時生效，也不需要重啟任何服務。ZStack計算節點頁面添加，擁有動態擴容，實時監控，自動癒合等多種特性，無需過多的人工參與。不管是開源的ceph，glusterf，nfs還是商業的Fusionstor，san光釺存儲，頁面直接添加。雲主機與雲盤都支持增量快照，全量備份功能，這一點與OpenStack完全相反。

      ZStack的網路模型是二層+三層，二層決定了是novlan,vlan,vxlan的類型，三層決定了是扁平，路由，vpc的類型。網路靈活配置。同時，物理網卡支持復用，可以創建多個同種類型的二層網路。支持分散式網路，可以緩解dns的壓力與優化東西向的流量，雲路由網路以及vpc網路是使用優化過的vyos作為平台路由器，配置簡單，支持多種高級特性，可以支持熱遷移，支持分散式，穩定性以及性能都不錯。雖然不支持HA功能，但是自愈能力強。vyos本質上是虛擬機，因此會佔一定的宿主機資源，性能與物理設備相比較而言會有部分損耗。

運維監控

      早期的OpenStack雲平台監控項目Ceilometer被一分為四（Ceilometer、Gnocchi、Aodh、Panko），各司其職！其中Ceilometer負責採集計量數據並加工預處理；Gnocchi主要用來提供資源索引和存儲時序計量數據；Aodh主要提供預警和計量通知服務；Panko主要提供事件存儲服務。促成Ceilometer分裂的主要原因是性能開銷很大，並且隨著時間的推移性能瓶頸會愈加明顯直至奔潰。至於底層運維監控可以使用zabbix，也可以集成到現有的ceilometer體系中。至今，OpenStack已經發展到Queens版本，監控依然是其性能瓶頸之一。dashboard默認沒有集成監控與告警，需要額外的自定義開發。

      ZStack的監控方案採用開源prometheus和influxdb，監控信息存儲在prometheus資料庫，告警則使用prometheus自帶的alertmanager，至於事件以及審計等信息存儲在influxdb與mysql資料庫中。平台擁有大多數的監控項，支持自定義告警項添加，但暫時還未支持模板方式批量添加監控告警項。藉助於prometheus的高效率的函數計算以及匯聚，zstack也提供了監控大屏和監控top5的功能，有助於實時分析平台的資源使用情況。當然，openstack也可以藉助prometheus或者zabbix實現類似的功能。

其他

      OpenStack是當前最流行，同時也是目前最為流行的開源雲操作系統框架。OpenStack提供的不僅僅提供IAAS的服務，同時也提供PAAS服務，不管其孵化項目是否成熟，但至少擁有了一個開放，廉價的解決方案，比如資料庫服務，容器服務，大數據處理，裸機管理，計費管理等項目。國內的也有公有雲等藉助或者借鑒OpenStack，而實現了自身的安全穩定的公有雲平台。而也有專業的OpenStack廠商實現了私有雲或混合雲平台。近幾年來，OpenStack藉助國家去IOE的策略，已經遍布多家銀行，政企以及運營商。

      相對OpenStack，ZStack依然很年輕。其核心以是私有雲與混合云為主，主要提供IAAS服務，核心代碼開源，提供企業版本。幾乎每個月都會發布一個新版本，但是升級基本不會存在任何問題，一句命令全部搞定，這一點是OpenStack遠遠比不上的。儘管如此，當前在某些方面，ZStack還是無法替代openstack相比，比如容器服務，資料庫服務，大數據管理等。至於以後ZStack是否會添加新功能，那要等以後再說。

總結

      本文主要是從運維管理，計算，存儲，網路等方面對OpenStack與ZStack進行了簡單的對比，兩者各有優劣。筆者認為，OpenStack適合有研發能力，有較高的運維能力，有PAAS甚至是SAAS需要的組織。ZStack能夠提供一整套安全可靠，方便快捷的私有雲或者混合雲環境，ZStack更加適合資源有限，沒有辦法投入太多在研發以及運維上的組織。當然，這也並不是絕對的，利用ZStack或者OpenStack實現私有雲都不乏案例。至於是選擇OpenStack還是ZStack還是要結合真實的需求。

作者：祝祥新鈦雲服運維架構師

      十年運維經驗，曾任刻通雲運維工程師、微燭雲和某互聯網金融平台首席運維架構師。擁有OpenStack、CCIE、阿里雲、ZStack等技術認證。有上萬台雲主機，PB級別分散式存儲運維經驗。熟悉各種虛擬化技術，軟硬體，網路，容器編排等技術，擁有python開發經驗。熱愛各種開源技術。

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