4.2 基于OpenStack Nova的计算资源池调度算法
在OpenStack Nova中关于计算资源的调度问题，是在Nova-Scheduler模块中实现的。在OpenStack中，Filter Scheduler模块的作用就是决策虚拟机创建在哪个主机上，调度仅支持计算节点。通过分析源代码，我们可以看到调度器有以下定制的方法（见图4-1）。
图4-1 Nova Scheduler的可扩展机制1
第一种扩展方法是不用默认的fi lter_scheduler. py的class FilterScheduler，自己完全可以从driver. py/class Scheduler继承并实现自己的类。
第二种扩展方法是不使用默认的物理主机状态管理类host_manager.py/ classHostManager，自己从HostManager继承或者重载实现xxxHostManager类进行物理主机状态的管理。
第三种方法是提供自己的调度过滤器或者权重过滤器插件，参考affi nity_fi lter.py或ram.py实现自己的插件，在部署的时候配置为自己的插件即可。除了上面的三种方法，调度器还在各种地方提供了扩展性。
例如第四种方法，其在物理主机中定义一个主机组Group，然后在Scheduler Hint中带上这个Group，也可以实现可定制的调度策略。
第五种方法是在Scheduler Hint中增加自定义的调度条件，在调度的时候通过自己的Filter插件增加调度能力。
第六种方法是在创建虚拟机请求的AZ参数中通过“AZ:host”的方式指定主机进行虚拟机的创建。
第七种方法是调度器始终监控一个调度配置json文件，如果这个文件发生变化，则动态加载这个调度配置文件，改变和调整调度策略，因此可以动态修改这个json文件修改调度策略（见图4-2）。
图4-2 Nova Scheduler的可扩展机制2
基于Scheduler的调度机制分为两部分，主机过滤（Filtering）和权值计算（Weights）。
4.2.1 主机过滤
如图4-3所示，在主机过滤过程中，过滤调度器首先生成一个字典包含没有过滤的主机集，经过若干过滤属性机制生成主机集，再经过权重机制，选择开销最小的若干主机，最终得到请求的实例数主机集。对于特定的过滤机制，会产生特定的主机集。
图4-3 Nova Scheduler机制
如果经过上述调度机制没有选择出主机，那么意味着没有合适的主机可供调度。过滤机制非常灵活的支持一系列过滤函数以及权重策略。若认为过滤机制，实现不够有效率，还可以实现自己的过滤算法。
在nova.scheduler.filters中，有一些标准的过滤函数，如表4-1所示。
表4-1 各插件的功能和使用方法
（续表）
很多过滤机制使用的数据都是通过scheduler_hints，其通常定义在用户初始建立实例的过程中，唯独不包括JsonFilter过滤器。
对于自定义的过滤器，必须继承于BaseHost Filter类，实现host_passes方法，如果通过这个方法的逻辑，则返回true。
举一个例子，若nova.conf文件中包含下面配置：
·scheduler_driver=nova.scheduler.Filter Scheduler
·scheduler_available_filters=nova.scheduler. filters.all_filters
·scheduler_available_filters=myfilter.MyFilter
·scheduler_default_filters=RamFilter, ComputeFilter, MyFilter
对于上面配置，nova会使用FilterScheduler作为调度器的驱动。标准的过滤函数以及自定义的MyFilter函数可作为可用的过滤器，RamFilter、ComputeFilter、MyFilter可作为默认的过滤器。
不同的过滤函数会有不同的实现方式，那么也决定了不同的开销。在scheduler_default_filters中的顺序，会影响调度器的性能。一般建议是尽快过滤掉无效主机，以避免不必要的开销。我们可以通过其开销倒序排序scheduler_default_filters中的顺序。
在大中型环境中，通常利用Availability ZoneFilter在其他资源计算型过滤函数前，会非常有用。
4.2.2 权值计算
权值计算，是一种能够在过滤集中找出最佳的主机的一种机制。为了能够控制不同的权值因素，使用权值系数。因此，最终的公式可以定义为：
weight = w1_multiplier * norm（w1）+ w2_multiplier * norm（w2）+ ...
权值计算是weights.BaseHostWeigher类的子类，可以实现weight_multiplier和 _weight_object方法，也可以只实现_weight_object方法。
对于权值计算部分，在配置文件nova. scheduler.weights.all_weighers中，默认的基于scheduler_weight_classes类，分别包括下列权值计算函数。
RAMWeight：通过可用的RAM大小决定计算节点。
DiskWeight：通过可用的磁盘大小进行权值分配，最大的优先级最高。
MetricsWeigher：通过主机的不同参数度量决定主机的权值。在配置文件中指定相关参数：
metrics_weight_setting = name1=1.0, name2=-1.0
IoOpsWeigher：通过主机的负载进行权重计算，默认选择负载最小的主机（见图4-4）。
图4-4 权值计算机制
Server Group Soft Affinity Weigher：通过同一个主机组中运行的实例数进行权重计算。
Filter Scheduler模块通过一系列的主机过滤以及权值计算，获得一个可以接受的主机集合。
最后被选择的主机集合，通过最终的权值计算进行排序，并提供主机集与准备运行的实例。