本篇从系统级别介绍 CloudStack 的宏观架构，包括（网络、存储、Hypervisor、Orchestration）。

1. CloudStack 的整体形态

CloudStack 是典型的 IaaS（Infrastructure as a Service）平台，其设计思想是：
以 API 为中心，构建 VM / 网络 / 存储 资源的可编排系统。

总体层次划分如下：

API 层（cloud-api）
Service 层（Management Server）
Orchestration Engine（资源编排）
Agent 层（Hypervisor）
Data Store 层（Primary/Secondary Storage）

2. Management Server（管理服务器）

CloudStack 的控制平面由一组 Management Server 组成，可水平扩展。

核心模块：

模块 作用
server/ VM、Network、Volume 管理实现
engine/ Orchestration Engine，执行编排流
plugins/ 各类插件，如 VMware/Xen/KVM/S3/Nicira 等
framework/ 公共基础设施，比如 config、schema、事件系统

2.1 调度器（Allocator/Scheduler）

选择资源：

  • Host 分配
  • Storage Pool 分配
  • 网络分配（NetworkGuru）

2.2 Manager 层

例如：

  • UserVmManagerImpl
  • NetworkManagerImpl
  • VolumeManagerImpl

这些是业务逻辑核心。

3. Orchestration Engine（资源编排引擎）

位于：

engine/orchestration

作用：

  • 控制虚拟机生命周期
  • 控制网络资源准备流程
  • 控制卷挂载/卸载
  • 调用调度器
  • 调用 agent 发送指令
  • 更新状态机

VM 启动是一个典型工作流：

DeployVMWorkFlow
  → allocate resources
  → prepare network
  → prepare storage
  → start on hypervisor

4. Agent 层（Hypervisor Host）

每台物理主机上运行一个 Java Agent：

agent/src/com/cloud/agent/

它的职责：

  • 监听 Management Server 的 Command
  • 执行超管操作（start/stop/migrate）
  • 回报心跳（Ping Command）
  • 回报 host stats
  • 管理本机网络、存储、VM 进程

通信协议使用 NIO + 自定义 JSON 指令格式。

这是 CloudStack 与 Hypervisor 交互的核心。

5. 存储体系

CloudStack 的存储分为：

类型 说明
Primary Storage VM 运行盘（root + data volume）
Secondary Storage ISO / Template / Snapshot

存储子系统组件：

  • Storage Pool（NFS / iSCSI / Ceph / local）
  • Volume Manager
  • TemplateManager
  • SnapshotManager
  • StorageMotion（池间迁移）

存储逻辑在：

engine/storage
plugins/storage
server/storage

6. Network 体系（网络编排）

CloudStack 网络体系非常复杂，包含多层：

  • Public Network
  • Guest Network
  • Storage Network
  • Private/Control Network

网络工作者：

  • NetworkOffering
  • NetworkGuru（决定网络类型）
  • NetworkElement（VR，LB，DHCP，ACL）
  • VirtualRouter（控制面设备）
  • SDN 插件（Nicira, Midonet 等）

7. 插件体系（Plugins Architecture）

CloudStack 的插件机制非常强大，支持：

  • Hypervisor 插件
  • Storage 插件
  • Network 插件
  • Authentication 插件
  • EventBus 插件
  • Usage 插件

插件可以无缝地注册进 Orchestration Engine。

8. 状态机（StateMachine）

CloudStack 所有资源都采用状态机驱动，例如：

  • VM: Stopped → Starting → Running → Stopping
  • Volume: Ready → Allocated → Creating → Ready
  • Network: Allocated → Implemented → Shutdown

状态机定义在：

engine/schema
engine/orchestration

状态变化经过：

event → new state

持久化在 DB。

9. 小结

CloudStack 的架构设计目标：

  • 模块化
  • 插件化
  • 高可扩展
  • 强隔离性（Account/Domain）
  • 强资源编排能力（Orchestration Engine）