OpenStack技術(shù)原理與實(shí)戰(zhàn)：存儲(chǔ)組件Cinder的介紹

存儲(chǔ)組件Cinder的介紹南陽(yáng)理工學(xué)院1目錄Cinder介紹Cinder架構(gòu)和主要服務(wù)Cinder的部署Cinder和Swift比較傳統(tǒng)存儲(chǔ)和Openstack云存儲(chǔ)的對(duì)比存儲(chǔ)組件CinderCinder是OpenStackBlockStorage的項(xiàng)目名稱。OpenStack從Folsom開(kāi)始使用Cinder替換原來(lái)的Nova-Volume服務(wù)，為OpenStack云平臺(tái)提供塊存儲(chǔ)服務(wù)。主要核心是對(duì)卷的管理，允許對(duì)卷、卷的類型、卷的快照進(jìn)行處理。它并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)塊設(shè)備的管理和實(shí)際服務(wù)，而是為后端不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)提供了統(tǒng)一的接口，不同的塊設(shè)備服務(wù)廠商在Cinder中實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)支持以與OpenStack進(jìn)行整合。南陽(yáng)理工學(xué)院3存儲(chǔ)組件Cinder虛擬機(jī)對(duì)塊存儲(chǔ)的要求如圖所示：南陽(yáng)理工學(xué)院4Cinder的基本功能南陽(yáng)理工學(xué)院5Cinder架構(gòu)與其他OpenStack項(xiàng)目類似，Cinder的功能通過(guò)API暴露給儀表板和命令行。它能夠通過(guò)HTTPAPI來(lái)訪問(wèn)對(duì)象存儲(chǔ)，并使用一個(gè)名為AuthManager的Python類將身份驗(yàn)證納入OpenStackKeystone。API解析所有傳入的請(qǐng)求并將它們轉(zhuǎn)發(fā)給消息隊(duì)列，調(diào)度程序和卷服務(wù)器在該隊(duì)列中執(zhí)行實(shí)際的工作。在創(chuàng)建新的卷時(shí)，調(diào)度程序?qū)?huì)決定哪臺(tái)主機(jī)應(yīng)對(duì)該卷負(fù)責(zé)。默認(rèn)情況下，它會(huì)選擇擁有最多可用空間的節(jié)點(diǎn)。卷管理程序管理著可動(dòng)態(tài)附加的塊存儲(chǔ)設(shè)備，這些設(shè)備也被稱為卷。它們可用作虛擬實(shí)例的啟動(dòng)設(shè)備，或作為輔助存儲(chǔ)進(jìn)行添加。Cinder還為快照（卷的只讀副本）提供了一種設(shè)備。然后可以使用這些快照來(lái)創(chuàng)建新的卷，以供讀寫使用。卷通常通過(guò)iSCSI附加到計(jì)算節(jié)點(diǎn)。塊存儲(chǔ)也需要某種形式的后端存儲(chǔ)，在默認(rèn)情況下，該后端存儲(chǔ)是本地卷組上的邏輯卷管理，但可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑺鼣U(kuò)展到外部存儲(chǔ)陣列或設(shè)備。南陽(yáng)理工學(xué)院6Cinder架構(gòu)Cinder架構(gòu)如圖所示：南陽(yáng)理工學(xué)院7Cinder的主要服務(wù)

南陽(yáng)理工學(xué)院8Cinder服務(wù)的主要組成部分如圖所示：Cinder的主要服務(wù)

（1）APIservice：Cinder-api是主要服務(wù)接口,負(fù)責(zé)接受和處理外界的API請(qǐng)求，并將請(qǐng)求放入RabbitMQ隊(duì)列，交由后端執(zhí)行。Cinder目前提供VolumeAPIV2。南陽(yáng)理工學(xué)院9Cinder的主要服務(wù)

（2）Schedulerservice:負(fù)責(zé)分配存儲(chǔ)資源，處理任務(wù)隊(duì)列的任務(wù)，并根據(jù)預(yù)定策略選擇合適的VolumeService節(jié)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行任務(wù)。目前版本的Cinder僅僅提供了一個(gè)SimpleScheduler，由該調(diào)度器選擇卷數(shù)量最少的一個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建卷。Cinder-scheduler在多backend環(huán)境中決定volume的位置步驟如下：首先判斷host的狀態(tài)，只有service狀態(tài)為up的host才會(huì)被考慮；創(chuàng)建volume的時(shí)候，根據(jù)filter和weight算法選出最優(yōu)的host來(lái)創(chuàng)建volume；遷移volume的時(shí)候，根據(jù)filter和weight算法來(lái)判斷目的host是不是符合要求。如果選出一個(gè)host，則使用RPC調(diào)用Cinder-volume來(lái)執(zhí)行volume操作。為了維護(hù)host的狀態(tài)，Cinder-scheduler接受定時(shí)的host上Cinder-volume狀態(tài)上報(bào)。南陽(yáng)理工學(xué)院10HostFiltering算法

默認(rèn)的filter包括AvailabilityZoneFilter，CapacityFilter，CapabilitiesFilter。AvailabilityZoneFilter會(huì)判斷Cinderhost的availabilityzone是不是與目的az相同。不同則被過(guò)濾掉。CapacityFilter會(huì)判斷host上的剩余空間free_capacity_gb大小，確保free_capacity_gb大于volume的大小。不夠則被過(guò)濾掉CapabilitiesFilter會(huì)檢查host的屬性是否和volumetype中的extraspecs是否完全一致，不一致則被過(guò)濾掉。經(jīng)過(guò)以上Filter的過(guò)濾，Cinder-scheduler會(huì)得到符合條件的host列表，然后進(jìn)入weighting環(huán)節(jié)，根據(jù)weighting算法選出最優(yōu)的host。得到空列表則報(bào)Novalidhostwasfound錯(cuò)誤。Cinder.conf中，scheduler_default_filters不設(shè)置的話，Cinder-scheduler默認(rèn)會(huì)使用這三個(gè)filter。南陽(yáng)理工學(xué)院11HostWeighting算法

在weight算法中包含AllocatedCapacityWeigher，CapacityWeigher和ChanceWeigher三個(gè)weighter。AllocatedCapacityWeigher：有最小已使用空間的host勝出?？稍O(shè)置allocated_capacity_weight_multiplier為正值來(lái)反轉(zhuǎn)，其默認(rèn)值為-1。CapacityWeigher：有最大可使用空間的host勝出?？稍O(shè)置capacity_weight_multiplier為負(fù)值來(lái)反轉(zhuǎn)算法，其默認(rèn)值為1。ChanceWeigher：隨機(jī)從過(guò)濾出的host中選擇一個(gè)host。經(jīng)過(guò)此步驟，Cinder-scheduler將得到一個(gè)weighted_hosts列表，它將會(huì)選擇第一個(gè)host做為volume的目的host，把它加到retry_hosts列表中，然后通過(guò)RPC調(diào)用上面的Cinder-volume來(lái)創(chuàng)建volume。Cinder.conf中，scheduler_default_weighers不設(shè)置的話，Cinder-scheduler默認(rèn)使用CapacityWeigher。南陽(yáng)理工學(xué)院12Cinder的主要服務(wù)

（3）Volumeservice:該服務(wù)運(yùn)行在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上，負(fù)責(zé)封裝driver，管理存儲(chǔ)空間。不同的driver負(fù)責(zé)控制不同的后端存儲(chǔ)組件之間的rpc調(diào)用（RemoteProcedureCallProtocol遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用協(xié)議）。每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)VolumeService，若干個(gè)這樣的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)可以構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)資源池。南陽(yáng)理工學(xué)院13Cinder服務(wù)的部署Cinder服務(wù)都可以獨(dú)立部署，Cinder同時(shí)也提供了一些典型的部署命令：Cinder-all：用于部署all-in-one節(jié)點(diǎn)，即API，Scheduler，Volume服務(wù)部署在該節(jié)點(diǎn)上。Cinder-scheduler：用于將scheduler服務(wù)部署在該節(jié)點(diǎn)上Cinder-api：用于將api服務(wù)部署在該節(jié)點(diǎn)上Cinder-volume：用于將volume服務(wù)部署在該節(jié)點(diǎn)上南陽(yáng)理工學(xué)院14Cinder與Swift的比較可以將Cinder理解為個(gè)人電腦的移動(dòng)硬盤，它可以隨意格式化，隨時(shí)存取。Swift可以理解為網(wǎng)盤，一般存放一些不經(jīng)常修改的數(shù)據(jù)。南陽(yáng)理工學(xué)院15Cinder與Swift的比較Cinder是塊存儲(chǔ)，當(dāng)創(chuàng)建虛擬機(jī)需要用到硬盤的時(shí)候，會(huì)通過(guò)Cinder技術(shù)給虛擬機(jī)增加一塊存儲(chǔ)設(shè)備。所以它是一個(gè)人性化功能，也可以理解為輔助功能，不是必須的。Swift是對(duì)象存儲(chǔ)，是一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)，當(dāng)你需要存文件的時(shí)候，把文件傳給Swift。反過(guò)來(lái)，取文件的時(shí)候，你發(fā)一條命令給Swi