物理ノード1台+IPアドレス1個でCloudStack
本記事はCloudStack Advent Calendar 2014のために書いたものです．「CloudStackをサスペンドしてみる」という内容で書く予定でしたが，そちらの内容はろまのふさん（@kamiya344）にお願いすることになりました．本記事では1台構成のCloudStackをIPアドレス1個で実現する方法について紹介します．
概要
サーバ1台でCloudStackを構築します．通常，CloudStackでクラウドを構築する際は，(1)クラウド管理サーバ，(2)VMを動作させるコンピューティングホスト，(3)VMのHDDを格納するNFSサーバの3つが必要になります．しかし，(1)〜(3)を1台に集約することで，物理サーバ1台でCloudStackを構築することもできます．
CloudStackを使って物理サーバ1台構成のクラウドを構築する方法（http://bit.ly/AutoInstallCloudStack）が既にあります．しかし，この方法では（作成するVM数にもよりますが）IPアドレスが10-30個程度必要になります．既存のネットワークで利用できるIPアドレスが少ない場合や，利用申請が必要など手続きが煩雑な環境において，IPアドレス1個でCloudStackを構成する方法を考えてみました．この記事では，基本ネットワーク構成のCloudStackを構築する方法を紹介します．
ネットワーク構成の概要
通常，1台構成のCloudStackのネットワーク（基本ネットワーク構成）は下図のようになっています．物理サーバで稼働しているVMのNIC（vnet0, vnet1, …）は，cloudbr0という名前のブリッジに追加されています．eth0は外部ネットワークと接続されていて，各VMには外部ネットワークと同じネットワークセグメントのIPアドレスが割り当てられます．その結果，外部ネットワークのIPアドレスがVMで使用するだけ必要になるので，十分な数のIPアドレスが用意できない場合，クラウドを構築できません．
外部ネットワークのIPアドレスが1個しか利用できない場合，物理サーバ内部でVM用のネットワークを用意することで，クラウドを構成できます．先ほどと同じようにcloudbr0にVMのNICが追加されますが，このブリッジにはeth0を追加しません．eth0とcloudbr0を別系統で用意してNATすることで，VMと外部のネットワークを分離します．
1台構成クラウドの構築手順
ここからは，上で示した構成のクラウドの構築手順を説明します．ネットワークの設定方法を変更するだけなので，CloudStack自体のインストール方法は公式のインストール手順とほぼ同じです．なお，ネットワーク情報は以下の内容で設定します．
| 外部ネットワークのCIDR | 192.168.0.0/24 |
| VMのIPアドレスのCIDR | 10.100.0.0/24 |
| 物理サーバのIPアドレス(eth0) | 192.168.0.101 |
| 物理サーバのIPアドレス(cloudbr0) | 10.100.0.1 |
今回対象とする物理サーバのスペックは以下のとおりです．
| CPU | Intel Core i7-3770 |
| RAM | 32GB |
| HDD | 2TB |
| NIC | 1GbE x 1 |
CentOSのインストール
構築対象とするサーバは，CentOS 6.5 のディスクでminimal構成でインストールしました．インストール後，外部からSSHできるようにネットワーク設定を済ませておきます．なお，OSインストール後にパッケージの更新を行ったため，CentOS 6.6になっています．
ネットワークの設定
この記事で最も重要となるネットワークの設定を行います．
bridge-utilsのインストール
yum install bridge-utils tunctl -y
NICの設定
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE="eth0" BOOTPROTO="static" UUID=“xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx" HWADDR=“XX:XX:XX:XX:XX:XX" IPADDR="192.168.0.101" NETMASK="255.255.255.0" BROADCAST="192.168.0.255" GATEWAY="192.168.0.1" DNS1="192.168.0.254" IPV6INIT="yes" IPV6_AUTOCONF="yes" NM_CONTROLLED="no" ONBOOT="yes" TYPE="Ethernet"
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-cloudbr0
DEVICE="cloudbr0" BOOTPROTO="static" BROADCAST="10.100.0.255" IPADDR="10.100.0.1" IPV6INIT="yes" IPV6_AUTOCONF="yes" NETMASK="255.255.255.0" NM_CONTROLLED="no" ONBOOT="yes" TYPE="Bridge"
ネットワークを再起動して適用
service network restart
NATとFORWARDの設定を行います．
iptables -I FORWARD -o eth0 -j ACCEPT iptables -I FORWARD -o cloudbr0 -j ACCEPT iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.100.0.0/24 -d 192.168.0.0/24 -j MASQUERADE iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.0.0/24 -d 10.100.0.0/24 -j MASQUERADE iptables-save > /etc/sysconfig/iptables
CloudStackでは，VMが起動するタイミングでNIC間の転送がOFFになってしまうため，/proc/sys/net/ipv4/ip_forwardに1を書き続けるように設定します．/etc/rc.localに以下を追記してくことで，1秒毎にNIC間転送をONにするようにします．
while true; do echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward; sleep 1; done &
CloudStackのインストール
既存の1台構成CloudStackのインストールスクリプト（http://bit.ly/AutoInstallCloudStack）と公式マニュアルを参考に，CloudStackのインストールを行います．インストール対象ホストが1台に集約されるだけで，手順および設定内容は通常と変わりません．
SystemVM，仮想ルータ，CentOSテンプレートのダウンロード，テンプレート/ISOイメージからのインスタンスの作成，各VMからのネットワーク接続について確認済みです．1台構成のためライブマイグレーションはできませんが，CloudStackの基本的な機能は問題なく使用できると思います．
