¿Qué es eso de OpenStack y por qué debería conocerlo?


Artículo original escrito en OpenWebinars.net

OpenStack es una plataforma cloud computing de software libre que en tan solo tres años de desarrollo se ha convertido en una de las principales opciones para implementar un cloud de IaaS público o privado.

Cloud Computing

El término cloud computing es un término bastante amplio y en algunas ocasiones confuso, pero está de moda porque suena bien y ahora mismo cualquier producto nuevo que salga al mercado suele llevar la coletilla “… cloud”, se trate o no de un producto propiamente de cloud computing. Es por ello por lo que comenzamos esta entrada enunciando las características esenciales del cloud computing según la NIST:

  • Servicio disponible de forma automática y a demanda: Un usuario puede comenzar a utilizar un recurso de cloud (almacenamiento, una instancia, etc.) sin ninguna intervención por parte de un operador de la empresa que presta el servicio.
  • Acceso a través de la red: Los recursos están disponibles a través de la red (Internet o otro tipo de red pública o privada), mediante mecanismos estandarizados que permitan el uso de clientes diversos, desde teléfonos a grandes ordenadores.
  • Los recursos se agrupan en pools en un modelo multi-tenancy. Los recursos son compartidos en general por múltiples clientes, que pueden disponer de ellos a demanda y a los que se les debe garantizar aislamiento y seguridad, a pesar de estar haciendo uso de recursos compartidos.
  • Elasticidad: Es un concepto nuevo relacionado con el cloud y que lleva al extremo el concepto de escalabilidad, ya que los recursos del usuario del cloud pueden crecer y decrecer de forma rápida en función de sus necesidades.
  • Pago por uso: La utilización real que hace el usuario de los recursos y no una tarificación por tramos es lo que define el pago de los servicios de cloud.

Los servicios que se ofrezcan a los usuarios que cumplan estos requisitos se pueden considerar propiamente cloud computing y puesto que son requisitos bastante amplios, normalmente se clasifican en función del tipo de servicio que ofrezcan en tres capas: SaaS, PaaS e IaaS.

  • Software as a Service (SaaS): Aplicación completa ofrecida como servicio en la nube. Es el ejemplo más conocido y usado de cloud computing en el que cualquier usuario hace uso de un determinado software de una empresa a través de Internet, como por ejemplo los servicios de Google, microsoft Office 365 y un larguísimo etcétera.
  • Platform as a Service (PaaS): Aplicación completa para el desarrollo y despliegue de software. Los desarrolladores de software pueden optar por utilizar una plataforma en la nube para sus desarrollos, facilitándoles mucho la tareas de pruebas y despliegue. Algunas de las opciones más conocidas de PaaS son Google App Engine, Windows Azure, Red Hat OpenShift o Heroku. Obviamente esta capa de cloud es sólo para desarrolladores o empresas que se dedican al desarrollo, pudiendo ser obviada por el resto de usuarios.
  • Infrastructure as a Service (IaaS): Principalmente almacenamiento y capacidades de cómputo (máquinas virtuales) ofrecidos como servicio en la nube. Los administradores de sistemas de todo el mundo pueden hoy en día plantearse montar un servicio en una máquina física, una máquina virtual o una instancia en el cloud, ofreciendo esta última unas opciones muy interesantes sobre todo para despliegues de demanda variable. Los servicios de cloud IaaS más conocidos son los de Amazon Web Services, RackSpace Cloud, Joyent o Windows Azure.

La capa más completa y compleja de todas es la de IaaS y será en la que nos centremos en este artículo.

Un aspecto que estaba implícito desde el principio en las características del Cloud computing es que es un servicio que una empresa ofrece a terceros, pero las interesantes tecnologías subyacentes a la forma de trabajar en cloud, hicieron que hace algunos años distintas empresas y organismos se planteasen utilizar la misma forma de trabajo pero con sus propios recursos, de manera que también se suele distinguir no sólo la capa sino también el ámbito de uso del cloud en:

  • Público: Una empresa ofrece servicios a terceros, encargádose de toda la gestión del Cloud.
  • Privado: Una organización configura sus propios recursos de forma mucho más flexible en una nube.
  • Híbrido Algunos servicios se gestionan en el cloud privado y otros se transfieren a uno público, o incluso haciendo uso de la elasticidad del cloud se pasan recursos de la nube privada a la pública en función de las necesidades. Estos clouds normalmente utilizan una API común que permita una buena integración.

Hay soluciones tanto de software privativo como de software libre que permiten implementar un cloud IaaS, pero de entre todas ellas destaca OpenStack.

OpenStack

El proyecto OpenStack se define así mismo como una plataforma de cloud computing hecha con software libre para desplegar nubes públicas y privadas, desarrollada con la idea de ser sencilla de implementar, masivamente escalable y con muchas prestaciones. OpenStack proporciona una solución de Infraestructura como servicio (IaaS) a través de un conjunto de servicios interrelacionados.

openstack-logo

Principios fundacionales

OpenStack no depende de una sola empresa, sino que se ha constituido una fundación, la OpenStack Foundation, cuyos miembros son elegidos entre todos los participantes y cuyos principios se resumen en los siguientes puntos:

  • Licencia Apache 2.0, no existe version “enterprise”
  • Proceso de diseño abierto
  • Repositorios públicos de código fuente
  • Todos los procesos de desarrollo deben estar documentados y ser transparentes
  • Orientado para adoptar estándares abiertos
  • Diseño modular que permite flexibilidad mediante el uso de APIs

Proyecto abierto

OpenStack ha optado por utilizar la licencia de software libre Apache 2.0, una licencia de software libre permisiva y no copyleft.

Pero no todo es la licencia, sino que en un proyecto de software libre es muy importante saber cómo se toman las decisiones de desarrollo y si se aceptan o no contribuciones de otros. En el caso de OpenStack se ha optado por un desarrollo completamente abierto, en el que se pueden aceptar opiniones y contribuciones de cualquiera. El diseño de nuevas funcionalidades se realiza mediante “blueprints” en launchpad y se presentan y acuerdan muchos aspectos en los summits semestrales que se celebran en distintas ciudades del mundo.

Todo el código del proyecto OpenStack está disponible a través de github y se pueden enviar correcciones de errores o modificaciones a través del Gerrit de OpenStack. La metodología de desarrollo de OpenStack también merece que se destaque, ya que gracias a la utilización de metodologías ágiles se consigue que cerca de 1000 personas repartidas por todo el globo hayan participado en el desarrollo de Havana, la última versión de OpenStack.

Todo el código de OpenStack está desarrollado en Python, de nuevo un acierto, ya que se trata de un lenguaje de programación completamente libre y con una enorme progresión en los últimos años.

Si te gusta el proyecto, únete, puedes empezar por participar en las listas de correo o contribuir en las traducciones.

Componentes

OpenStack no es un solo producto, sino un conjunto de aplicaciones que pueden combinarse en función de las características y necesidades de cada caso, hay algunos componentes fundamentales y otros opcionales. Este esquema de funcionamiento difiere mucho de soluciones “llave en mano”, normalmente privativas que incluyen un conjunto más o menos fijo de componentes muy bien integrados entre sí pero poco flexible. OpenStack tiene una gran flexibilidad y permite implementar un cloud privado en una pequeña empresa o algunos de los mayores clouds públicos del mundo, como contrapartida, exige que la persona encargada de la implementación y la administración del cloud tenga suficientes conocimientos en todas o la mayor parte de tecnologías subyacentes.

Cada componente de OpenStack es totalmente autónomo y funcional y utiliza el protocolo AMQP de gestión de colas para comunicarse con el resto de componentes y una API web RESTful para comunicarse con procesos “externos” o los usuarios. Los principales componentes de OpenStack son:

Nombre Equivalente en Amazon WS Función
Horizon Console Panel web de gestión
Nova EC2 Gestión de instancias
Cinder EBS Almacenamiento de volúmenes
Keystone Autenticación y autorización
Swift S3 Almacenamiento de objetos
Glance VM Import/Export Gestión de imágenes para las instancias
Neutron VPC Redes virtuales

Ejemplo típico de funcionamiento: lanzar una instancia

Dependiendo de los componentes de cada cloud y de si estos están en el mismo o diferentes equipos, o incluso del número de estos componentes que hay en el cloud, se hará más o menos complejo el proceso de lanzar una instancia, pero a grosso modo podríamos resumirlo en los siguientes pasos:

  • Un usuario se autentica en Keystone, bien directamente o a través del panel web Horizon. De esta manera obtiene un token de sesión que le permitirá realizar acciones con el resto de componentes de OpenStack sin necesidad de volver a autenticarse y estas acciones estarán limitadas por los permisos del rol que tenga asignado el usuario en Keystone.
  • El usuario solicita a Glance la lista de imágenes disponibles. Estas imágenes las tendrá alojadas glance directamente en el equipo que se ejecuta o bien serán objetos almacenados en Swift.
  • El usuario selecciona una imagen y solicita a Nova que la instancie, para lo que nova le pedirá las características de la instancia (ram, disco, vcpu, etc.) y una vez recibidas las características, elegirá el nodo del cloud más adecuado para ejecutar la instancia.
  • De la configuración de la red virtual donde se encuentra situada la instancia se encarga Neutron (antes conocido como Quantum), permitiendo no sólo que se pueda acceder a la instancia desde fuera, a través de la denominada IP flotante, sino incluso de la configuración de redes complejas.

Todos estos pasos se realizan rápidamente y en unos segundos el usuario tendrá a su disposición una instancia de la imagen seleccionada, como puede verse en el siguiente vídeo:

Primeros pasos con OpenStack Horizon (Essex) from Jesús Moreno León on Vimeo.

Conclusiones

Si te planteas utilizar Cloud computing IaaS en los próximos años y quieres ver más allá de Amazon, es posible que OpenStack sea la opción a considerar, tanto si el planteamiento es utilizar un cloud privado, como utilizar alguno de los servicios de cloud públicos que utilizan OpenStack: Rackspace y HP Cloud son de momento los más conocidos.

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  1. #1 por Miguel Angel el 20-01-16 - 3:24 pm

    Es la explicación más simple y certera que he leído sobre el tema (y eso que está escrito en 2013!)

    Una pregunta, ¿sustituye esto al Hypervisor o se apoya en él? Es decir, según he entendido es el componente Glance quien crea la instancia. Entiendo que Glance se comunica con el Hypervisor de turno y es el hipervisor quien crea y gestiona la instancia. ¿Es correcto?

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    • #2 por albertomolina el 22-01-16 - 10:31 am

      Hola Miguel Ángel,

      Gracias por el comentario :). Realmente el componente que se encarga de hacer lo que dices es Nova y sí, efectivamente se apoya en los hipervisores para gestionar las MVs. Realmente OpenStack es un sw que coordina el funcionamiento de un montón de otras aplicaciones para gestionar la computación, almacenamiento y redes.

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  2. #3 por David Duarte el 1-06-16 - 6:43 pm

    Hola, excelente tutorial, soy totalmente nuevo en esto del cloud computing… la pregunta es, que beneficios me trae openstack para un servicio universitario? … otra cosa, es factible instalar opensatck en un unico servidor?

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    • #4 por albertomolina el 1-06-16 - 7:12 pm

      Hola David,

      OpenStack puede ser útil en un servicio universitario, tanto más cuanto más se quiera profundizar en la gestión automatizada del centro de datos. Recientemente di una pequeña charla en el Centro Informático Científico de Andalucía sobre OpenStack y quizás te resulte útil la sección de casos de uso: http://albertomolina.github.io/cica-openstack/#/7

      Con respecto a la otra pregunta: Sí, se puede instalar OpenStack en un servidor a modo de prueba, pero en entornos reales la instalación típica incluye multiples nodos (llegando incluso a todos los de un centro de datos)

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