3 階層ウェブシステムの自動構築

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概要

ここでは、OpenStack 上への三階層ウェブシステムの自動構築を行います。
システムは DB サーバー、APP サーバー、WEB サーバー 1 台ずつで構成される簡単なものですが、 userdata と metadata というOpenStackにデータを渡す仕組みを活用して自動インストールと設定を行います。
仮想マシン毎に違った起動処理を行う方法を学べます。

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操作環境の準備

下記のコマンドで、演習環境の準備を行います。コマンドの実行が完了するまで数分かかります。
3階層システムに必要な仮想ネットワーク、セキュリティーグループ、動作確認用サーバーなどを作成しています。
サンプルファイルがホームディレクトリに用意されます。

コマンド実行:

$ /opt/support/t2-c1/1_init.sh
        <--- ディレクトリー「/opt/support/t2-c1」を使用します。
...（中略）...
| ID                                   | Name        | Status | Task State | Power State | Networks                        |
+--------------------------------------+-------------+--------+------------+-------------+---------------------------------+
| b5440947-e245-4c7c-8d4f-301e5b75f34a | step-server | ACTIVE | -          | Running     | work-net=10.0.0.1, 118.67.96.82 |
+--------------------------------------+-------------+--------+------------+-------------+---------------------------------+
============================================================
Initialization Completed!
============================================================

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userdata による自動インストール (1)

最初に DB サーバーを起動します。
OpenStack (Nova) には userdata という仕組みがあります。 userdata スクリプトを指定して VM を作成すると、 VM 起動時に自動的に実行されます。
ここでは、サンプルアプリケーションを git clone し、インストールを行うスクリプトを用意しています。

スクリプトの内容:

$ cat userdata_dbs.txt
#!/bin/bash
cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo /etc/localtime
cd /root
git clone -q https://github.com/josug-book1-materials/sample-app.git
cd sample-app
git checkout -b v1.0 remotes/origin/v1.0
sh /root/sample-app/server-setup/install_db.sh
echo "### end userdata_dbs"

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userdata による自動インストール (2)

下記のコマンドを実行し、先ほどのスクリプトを userdata に指定して DB サーバーの仮想マシンを起動します。
- userdata スクリプトが実行され、自動的に DB サーバーのセットアップが行われます。起動完了までは少し時間がかかります。
- get_net_id.sh は仮想ネットワークの ID を取得し変数に格納しています。

コマンド実行:

$ source get_net_id.sh
$ nova boot --flavor standard.xsmall --image "centos-base" \
    --key-name default --user-data userdata_dbs.txt \
    --security-groups sg-all-from-console,sg-all-from-dbs-net \
    --availability-zone az1 \
    --nic net-id=${MY_DBS_NET} --nic net-id=${MY_WORK_NET} \
    dbs01

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userdata による自動インストール (3)

下記のコマンドを実行すると、起動中の仮想マシンのコンソールログ（末尾の30行）が 5 秒ごとに表示されます。
- タイミングにより "ERROR: The resource could not be found." と表示されますが、これは問題ありません。
- DB サーバーの起動が完了して、コンソールログにログインプロンプトが表示されるまで待ちます。

コマンド実行:

$ watch -n5 nova console-log --length 30 dbs01

...（中略）...
CentOS release 6.6 (Final)
Kernel 2.6.32-504.el6.x86_64 on an x86_64

dbs01 login:

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metadata を利用した設定 (1)

次は APP サーバーの起動です。今度は metadata を利用して、 DB サーバーの IP アドレス (dsb_ip) を設定します。後半がその部分です。詳細は後で確認します。

スクリプトの内容:

$ cat userdata_app.txt
#!/bin/bash
cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo /etc/localtime
cd /root
git clone https://github.com/josug-book1-materials/sample-app.git
cd sample-app
git checkout -b v1.0 remotes/origin/v1.0
sh /root/sample-app/server-setup/install_rest.sh

yum install -y jq crudini
DBS_IP=`curl -s http://169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json \
    | jq -r '.["meta"]["dbs_ip"]'`
crudini --set /root/sample-app/endpoint.conf db-server db_host $DBS_IP
sh /root/sample-app/server-setup/rest.init.sh start

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metadata を利用した設定 (2)

下記のコマンドを実行し、APP サーバーを起動します。
- 先ほどのスクリプトを userdata に指定します。
- --meta オプションで DB サーバーの IP アドレスを "dbs_ip" という名前で渡します。

コマンド実行:

$ MY_DBS_IP=`get_instance_ip dbs01 dbs-net`
$ echo $MY_DBS_IP
172.16.20.1
$ nova boot --flavor standard.xsmall --image "centos-base" \
    --key-name default --user-data userdata_app.txt \
    --security-groups \
        sg-all-from-console,sg-all-from-app-net,sg-all-from-dbs-net \
    --availability-zone az1 --nic net-id=${MY_APP_NET} \
    --nic net-id=${MY_DBS_NET} --nic net-id=${MY_WORK_NET} \
    --meta dbs_ip=${MY_DBS_IP} \
    app01

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web サーバーの起動 (1)

最後は WEB サーバーの起動です。metadata を利用して、今度は APP サーバーの IP アドレス (app_ip) を設定します。後半がその部分です。

スクリプトの内容:

$ cat userdata_web.txt
#!/bin/bash
cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo /etc/localtime
cd /root
git clone -q https://github.com/josug-book1-materials/sample-app.git
cd sample-app
git checkout -b v1.0 remotes/origin/v1.0
sh /root/sample-app/server-setup/install_web.sh

yum install -y jq crudini
APP_IP=`curl -s http://169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json \
    | jq -r '.["meta"]["app_ip"]'`
crudini --set /root/sample-app/endpoint.conf rest-server rest_host $APP_IP
sh /root/sample-app/server-setup/web.init.sh start

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web サーバーの起動 (2)

下記のコマンドを実行し、WEB サーバーを起動します。 APP サーバーとほとんど同じです。 - --meta オプションで APP サーバーの IP アドレスを "app_ip" という名前で渡します。

コマンド実行:

$ MY_APP_IP=`get_instance_ip app01 app-net`
$ echo $MY_APP_IP
172.16.10.1
$ nova boot \
    --flavor standard.xsmall --image "centos-base" \
    --key-name default --user-data userdata_web.txt \
    --security-groups sg-all-from-console,sg-web-from-internet,sg-all-from-app-net \
    --availability-zone az1 \
    --nic net-id=${MY_DMZ_NET} --nic net-id=${MY_APP_NET} \
    --meta app_ip=${MY_APP_IP} \
    web01

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アプリケーションの動作確認

Web サーバーの起動が完了したら、下記のコマンドでフローティングIPを割り当てます。
- 最初のコマンドでフローティング IP を確保します。
- 割り当てられた IP を Web サーバーに割り当てます。
Webブラウザーから http://xxx.xxx.xxx.xxx にアクセスすると掲示板アプリが利用できます。

コマンド実行:

$ nova floating-ip-create Ext-Net
+--------------+-----------+----------+---------+
| Ip           | Server Id | Fixed Ip | Pool    |
+--------------+-----------+----------+---------+
| 118.67.96.85 |           | -        | Ext-Net |
+--------------+-----------+----------+---------+
$ nova floating-ip-associate web01 118.67.96.85

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構築した環境の全体像

ここで構築した環境は下図のようになります。
- 「OpenStackクラウドインテグレーション」より引用

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ネットワーク構成の確認方法

IP アドレスの確認などは下記のコマンドで行います。
この後で使用するアドレスとしては以下があります。
- step-server の 2 つ目のアドレス (例: 118.67.96.82)
- web01 の dmz-net のアドレス (例: 192.168.0.1)
- app01 の work-net のアドレス (例: 10.0.0.4)

コマンド実行:

$ nova list --fields name,networks
+--------------------------------------+-------------+-------------------------------------------------------------+
| ID                                   | Name        | Networks                                                    |
+--------------------------------------+-------------+-------------------------------------------------------------+
| d6e8c082-1839-46fb-93e6-f0d61ed1d149 | app01       | app-net=172.16.10.1; dbs-net=172.16.20.3; work-net=10.0.0.4 |
| 6c84a6c9-fdda-4fce-b576-5be757ba2a74 | dbs01       | dbs-net=172.16.20.1; work-net=10.0.0.3                      |
| b5440947-e245-4c7c-8d4f-301e5b75f34a | step-server | work-net=10.0.0.1, 118.67.96.82                             |
| 2fcebc7d-ada8-416a-bade-0abad4b319b8 | web01       | dmz-net=192.168.0.1; app-net=172.16.10.3                    |
+--------------------------------------+-------------+-------------------------------------------------------------+

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userdata/metadata の裏側

これで 3 階層システムの構築は完了です。ここで、userdata/metadata が仮想マシンの中からどのように参照されるかを見てみましょう。
WEB サーバーなどはインターネットからログインできないので、踏み台サーバー経由でログインします。まず踏み台サーバーへログインします (work-netの 2つ目のアドレス)

コマンド実行:

$ nova list --name step-server --fields name,networks
+--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
| ID                                   | Name        | Networks                        |
+--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
| b5440947-e245-4c7c-8d4f-301e5b75f34a | step-server | work-net=10.0.0.1, 118.67.96.82 |
+--------------------------------------+-------------+---------------------------------+
$ ssh -i default.pem root@118.67.96.82
[root@step-server ~]#

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仮想マシン内からの userdata 参照

169.254.169.254 という特別なアドレスにアクセスします。起動時に渡した userdata が表示されます。

コマンド実行:

[root@step-server ~]# ssh -i default.pem root@192.168.0.1
[root@web01 ~]#
[root@web01 ~]# curl -s http://169.254.169.254/openstack/latest/; echo
meta_data.json
user_data
password
vendor_data.json
[root@web01 ~]#
[root@web01 ~]# curl -s http://169.254.169.254/openstack/latest/user_data
#!/bin/bash
...
APP_IP=`curl -s http://169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json \
    | jq -r '.["meta"]["app_ip"]'`
crudini --set /root/sample-app/endpoint.conf rest-server rest_host $APP_IP
sh /root/sample-app/server-setup/web.init.sh start

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仮想マシン内からの metadata 参照

metadata も同じように取得できます。 JSON 形式になっています。

コマンド実行:

[root@web01 ~]# curl -s \
    http://169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json
[root@web01 ~]# curl -s \
    http://169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json | jq .
{
  "name": "web01",
  "public_keys": {
    "default": "ssh-rsa AAAA...."
  },
  "meta": {
    "app_ip": "172.16.10.1"
  },
  ...
}

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仮想マシン内からの metadata 参照

userdata の中では metadata から app_data を取り出して、設定ファイルに設定しています。同じことをコマンドでも試してみましょう。

コマンド実行:

[root@web01 ~]# curl -s \
    http://169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json \
    | jq -r '.["meta"]["app_ip"]'
172.16.10.1

userdata での参照例:

APP_IP=`curl -s http://169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json \
    | jq -r '.["meta"]["app_ip"]'`
crudini --set /root/sample-app/endpoint.conf \
    rest-server rest_host $APP_IP

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後かたずけ

起動した仮想マシンをすべて削除します。
下記のように、操作用仮想マシンからログアウトして、仮想マシンを削除するスクリプトを実行します。

コマンド実行の様子:

$ /opt/support/common/9_cleanup.sh
### delete all instances
# delete instance: 43a929db-44ca-4754-a8bb-bd3c1981affa
# delete instance: 0b602aaf-5a18-4441-9876-c21300e1ff2d
...
### delete all FIPs
# delete FIP: 118.67.96.118
########## completed !!

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ポイントとまとめ

OpenStack 上への 3 階層ウェブシステムを例に、 userdata/metadata という OpenStack にデータを渡す仕組みを活用して、アプリケーションのインストールと設定を自動化する方法を試しました。
userdata/metadata を使用すると、仮想マシンの動作を動的に制御できます。 - 仮想マシン起動時に処理を切り替える - 仮想マシン構築時に決まる動的な情報をアプリケーションに渡す、など
より複雑な設定を行う場合は Ansible を用いた設定と組み合わせるなど、いろいろ工夫するとよいでしょう。

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