openstack學習-理解存儲管理

openstack存儲類型

openstack中存儲可以分爲兩類，如下圖所示：

目前openstack支持三種類型的持久存儲：塊存儲、對象存儲和文件系統存儲

因爲目前Manila使用較少，重點爲CInder和Swift

塊存儲Cinder

Cinder簡介

Cinder在OpenStack中的位置和作用

Cinder的核心功能是對卷的管理，允許對卷、卷的類型、卷的快照、卷備份進行處理。它爲後端不同的存儲設備提供給了統一的接口，不同的塊設備服務廠商在Cinder中實現其驅動，可以被Openstack整合管理

Cinder的架構

• Cinder Client封裝Cinder提供rest接口，以CLI形式提供用戶使用
• Cinder API對外提供rest API，對操作需求進行解析，對API進行路由尋找對應的處理方法。包含卷的增刪改查（包括對源卷、鏡像、快照創建）、快照增刪改查、備份、volume type管理、掛載/卸載（Nova調用）等。
• Cinder Scheduler負責收集backend上報的容量、能力信息，根設定的算法完成捲到指定cinder-volume的調度
• Cinder Volume多節點部署，使用不同的配置文件，接入不同的backend設備，由各存儲廠商插入driver代碼與設備交互完成設備容量和能力信息的收集，卷操作
• Cinder Backup實現將卷的數據備份到其他存儲介質（目前SWIFT/Ceph/TSM提供了驅動）
• SQL DB提供儲卷、快照、備份、service等數據，支持Mysql，PG,MSSQL等SQL數據庫

Cinder 組件-API

Cinder API對外提供REST API,對操作需求進行解析，並調用處理方法：

• 卷create/delete/list/show
• 快照create/delete/list/show
• 卷attach/detach(nova調用）
• 其他：
  Volume types
  Qutotas
  Backups

  Cinder組件-Scheduler

  Cinder scheduler負責收集後端上報的容量，能力信息，根據設定的算法完成捲到指定cinder-volume的調度，它通過過濾和稱權，篩選出合適的後端：
  
  根據後端的能力進行篩選

• Drivers定期報告後端的能力和狀態
• 管理員創建的卷類型
• 創建卷時，用戶指定卷類型

Cinder組件-Volume

Cinder volume多節點部署，使用不同的配置文件、接入不同的後端設備，由各存儲廠商插入Driver代碼與設備交互，完成設備容量和能力信息收集，卷操作等。

Cinder默認的後端驅動是LVM

典型工作流程

Cinder-volume會定期收集底層後端的容量信息，並通知Scheduler更新內存中的Backend信息

創建卷類型的目的是爲了篩選不同的後端存儲，例如SSD,STAT,高性能，低性能，通過創建不同的自定義卷類型，創建卷時自動給篩選出合適的後端存儲

Cinder API

• 檢查卷參數合法性（用戶輸入，權限，資源是否存在等）
• 準備創建參數字典，預留和提交配額
• 在數據庫中創建對應的數據記錄
• 通過消息列隊將請求和參數發送到Scheduler

Cinder Scheduler

提取收到的請求參數
通過配置的filter和輸入參數後端進行過濾

• Avialability_zone_filter
• Capactiy_filter
• Capabilities_filter
• Affinity_filter

• Weigher計算後端進行權重

• CapactiyWeigher/AllocatedCapacityWeigher
• ChanceWeigher
• GoodnessWeigher

• 選取最優的Backend並通過消息列隊將請求發送到指定的後端

和Nova Scheduler類似，Cinder Scheduler也是經過Filter刪選合適條件的後端，然後使用Weigher計算後端進行權重排序，最終選擇出最合適的後端存儲

Cinder Volume

提供接收到的請求參數
調用對應的Driver在後端創建世紀的卷
使用Driver返回的模型更新數據庫中的記錄

Cinder掛載卷流程

掛卷流程：掛卷時通過Nova和Cinder的配合最終將遠端的卷連接到虛擬機所在的Host節點上，並最終通過虛擬機管理程序映射到內部的虛擬機中

• Nova調用Cinder api創建卷，傳遞主機的信息，如hostname,ISCSI initiator name,FC WWWPNs
• Cinder API將該信息傳遞給Cincer Volume
• Cinder Volume通過創建卷時保存的host信息找到對應的Cinder Driver
• Cinder Driver通知存儲允許該主機訪問該卷，並返回該存儲的連接信息(如ISCSI iqn，portal,FC target WWPN，NFS path)
• Nova調用針對不同存儲類型進行主機識別磁盤的代碼（Cinder提供了brick模塊用於參考）實現識別磁盤或者文件設備
• Nova通知Cinder已經進行了掛載
• Nova將主機的設備信息傳遞給hypervisor來實現虛擬機掛載磁盤

  Cinder主要操作

對象存儲Swift

Swift簡介

Swift提供高度可用、分佈式、最終一致的對象存儲服務

Swift並不是文件系統或者試試的數據存儲系統，它稱爲對象存儲，用於永久類型的靜態數據的長期存儲，這些存儲可以檢索，調整，必要時進行更新
最蛇和存儲的數據類型的例子是虛擬機鏡像，圖片存儲，郵件存儲和存檔備份
因爲沒有中心的單元或主控節點，Swift提供了更強的擴展性，冗餘和持久性
Swift經常用於存儲鏡像或者用於存儲虛擬機實例卷的備份副本

Swift應用
鏡像存儲後端：在Openstack中與鏡像服務Glance結合，爲其存儲鏡像文件
靜態數據存儲：由於swift的擴展能力，適合存儲日誌文件和數據備份倉庫

Swift架構

Swift中對象存儲URL如下所示：
https://swift.example.com/va/account/container/object
URL有兩個部分：集權位置和存儲位置
集羣位置：swift.example.com/v1/
存儲位置（對象）：/account/containr/oject
存儲位置有如下三種：
/account
賬戶存儲位置是唯一命名的存儲區域，其中包含賬戶本身的元數據（描述性信息）以及賬戶中的容器列表
/account/container
容器存儲位置是賬號內的用戶定義的存儲區域，其中包含容器本身和容器中的對象列表的元數據
/account/container/object
對象存儲位置存儲了數據對象及元數據的位置。

Swift組件

Proxy Server:對外提供對象服務API，由於採用無狀態的REST請求協議，可以進行橫向擴展來負載均衡
Account Server：提供賬戶元數據和統計信息，並維護所含容器列表的服務，每個賬號的信息被存儲在一個SQLite數據庫中
Container Server:提供容器元數據和統計信息，並維護所含對象列表的服務，每個容器的信息也存儲在一個SQLite數據庫中
Object Server:提供對象元數據和內容服務，每個對象的內容會以文件的形式存儲在文件系統中，元數據會作爲文件屬性來存儲
Replicator:檢測本地分區副本和遠程副本是否一致，發現不一致時會採用推式（Push)更新遠程副本，並且確保被標記刪除的對象從該文件系統中移除
Updater:當對象由於高負載的原因而無法立即更新時，任務將會被序列化在本地文件系統中進行排隊，以便服務恢復後進行異步更新
Auditor：檢查對象，容器和賬戶的完整性，如果發現比特級錯誤，文件將被隔離，並複製其他的副本以覆蓋本地損壞的副本；其他類型錯誤會被記錄到日誌中
Account Reaper:移除標記爲刪除的賬戶，刪除其所包含的所有容器和對象

Swift API

Swift通過Proxy server向外提供基於HTTP的REST服務接口，對賬戶、容器和對象進行CRUD等操作

Swift數據模型

三層邏輯結構：Accout/Contianer/Object
每層節點數沒有限制，可以任意擴展