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OpenStack的存儲組件—Cinder和Swift—讓你在你的私有云里構(gòu)建塊和對象的存儲系統(tǒng)。Chris Evans對這些技術(shù)給出了一些深入的闡述。

在向web規(guī)模計算的轉(zhuǎn)型中，虛擬化，x86架構(gòu)的遷移和DevOps的快速應(yīng)用這樣的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)變了整個IT的生態(tài)系統(tǒng)。隨著部署到IT的系統(tǒng)數(shù)量的持續(xù)增大，下一個挑戰(zhàn)將變成以更有效和高效的方式來編排和管理計算，存儲和網(wǎng)絡(luò)資源，為私有云提供服務(wù)。

OpenStack是一個開源的云計算平臺項目，最初是由NASA和Rackspace Hosting在2010年聯(lián)合發(fā)起的一個項目。源代碼是由OpenStack基金會管理并且以Apache的許可證發(fā)布，允許免費分發(fā)和修改代碼，只要保留初始的版權(quán)聲明。OpenStack作為一個對外擴(kuò)展應(yīng)用的部署平臺而獲得普及性。很多服務(wù)提供商使用它來提供公有云服務(wù)，還有一些大型組織使用OpenStack希望實現(xiàn)私有云基礎(chǔ)架構(gòu)。很重要的一點需要指出，OpenStack是被設(shè)計成用于那些大規(guī)模擴(kuò)展的應(yīng)用，對于部屬傳統(tǒng)的單一應(yīng)用程序諸如Microsoft Exchange或者那些構(gòu)建在類似Oracle的數(shù)據(jù)庫上的應(yīng)用不是特別適合。

OpenStack軟件包括許多不同的模塊，針對云環(huán)境中各個方面：

• Swift：對象存儲
• Cinder：塊存儲
• Nova：虛擬機(jī)計算
• Neutron：網(wǎng)絡(luò)
• Horizon: 儀表盤
• Keystone：認(rèn)證服務(wù)
• Glance：鏡像服務(wù)
• Ceilometer：遙測
• Heat：編排
• Trove：數(shù)據(jù)庫即服務(wù)

隨著每一個OpenStack的代碼發(fā)布（目前是第九個版本，叫做IceHouse），新項目被創(chuàng)建或者從已有的項目上“分支”出來或者開一個全新的分支，包括用于裸機(jī)管理的Ironic以及會在OpenStack的Juno版本中發(fā)布的Sahara，用于彈性MapReduce。

數(shù)據(jù)服務(wù)由以上的五個組件來提供。Swift是一個子項目，為OpenStack基礎(chǔ)架構(gòu)提供對象存儲的功能。塊存儲由Cinder提供，使用標(biāo)準(zhǔn)的象iSCSI和NFS這樣的IP存儲協(xié)議。Glance為VM鏡像提供一個知識庫，使用底層的基本文件系統(tǒng)或者Swift作為存儲。Trove提供數(shù)據(jù)庫即服務(wù) (DBaaS) 的能力，而Sahara提供彈性MapReduce的功能，后者也被稱為Hadoop集群存儲。這篇文章，我們將著重講述Cinder和Swift這兩大主要的存儲平臺。

Cinder塊存儲

塊存儲是虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)中必不可少的組件，是存儲虛擬機(jī)鏡像文件及虛擬機(jī)使用的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。直到2012年OpenStack Folsom的發(fā)布才引入了Cinder，VM鏡像是短暫的，它們的存儲只維持在那臺虛擬機(jī)的生命周期。Cinder提供對塊存儲的管理支持，通過使用iSCSI, 光纖通道或者NFS協(xié)議，以及若干私有協(xié)議提供后端連接，展現(xiàn)給計算層（Nova）。

Cinder接口提供了一些標(biāo)準(zhǔn)功能，允許創(chuàng)建和附加塊設(shè)備到虛擬機(jī)，如“創(chuàng)建卷”，“刪除卷”和“附加卷”。還有更多高級的功能，支持?jǐn)U展容量的能力，快照和創(chuàng)建虛擬機(jī)鏡像克隆。

許多廠商在他們現(xiàn)有的硬件平臺上提供對Cinder塊的支持，通過使用一個Cinder驅(qū)動將Cinder API轉(zhuǎn)換成廠商特定的硬件命令。提供Cinder支持的廠商包括了EMC（VMAX和VNX），惠普（3PAR StoreServ和StoreVirtual），日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)，IBM（跨所有存儲平臺），NetApp，Pure Storage和SolidFire。還有一些基于軟件的解決方案，比如EMC（ScaleIO）和Nexenta。

另外，許多軟件存儲實現(xiàn)，包括開源平臺，都可以用于提供對Cinder的支持，這些軟件中包括紅帽的Ceph和GlusterFS。Ceph已經(jīng)被集成到Linux內(nèi)核中，使其成為最簡單的一種為OpenStack部署環(huán)境提供塊存儲的方法。

NFS的支持是在2013年OpenStack的第七個版本引入的，又叫Grizzly，盡管之前Folsom有提供“試驗性的”技術(shù)支持。在NFS的環(huán)境中，VM磁盤分區(qū)被當(dāng)作單個的文件，這和在VMware ESXi虛擬程序或者微軟的Hyper-V的VHD所使用的方法相似。將VM磁盤分區(qū)封裝成文件可以實現(xiàn)類似快照和克隆這樣的功能。

存儲功能已引入Cinder的后續(xù)版本，之后一直被存儲廠商們支持。支持的各種廠商平臺和功能的完整列表可以在OpenStack的關(guān)于OpenStack塊存儲驅(qū)動器的Wiki頁面找到。

Swift對象存儲

OpenStack中的對象存儲通過Swift來達(dá)成，Swift實現(xiàn)了分布在OpenStack的集群節(jié)點的橫向擴(kuò)展的對象存儲。對象存儲將數(shù)據(jù)以二進(jìn)制對象的方式存儲，沒有特別的格式要求。Swift使用簡單的類似PUT或GET（基于HTTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也被稱為RESTful API）的命令對對象進(jìn)行存取操作。

Swift架構(gòu)被分割成一些邏輯服務(wù)，包括對象服務(wù)器，代理服務(wù)器，容器服務(wù)器和帳戶服務(wù)器，整個一起被稱作一個ring。數(shù)據(jù)同其他用于追蹤與每個存儲對象相關(guān)的元數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)訪問的組件一起存儲在對象服務(wù)器上。

在Swift中使用zone的概念來管理數(shù)據(jù)的彈性。一個zone是一個ring的子部件，用于提供數(shù)據(jù)的一個拷貝，多個zone則用來存儲冗余的數(shù)據(jù)拷貝，被稱為replica（默認(rèn)最少3個）。Swift能用一個單獨的磁盤或者服務(wù)器來代表一個zone，包括數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)地理分布。

同許多對象存儲一樣，Swift使用最終一致性的思想來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的彈性。這意味著數(shù)據(jù)不是象塊存儲那樣以同步的方式在整個OpenStack集群里復(fù)制，而是在zone之間以一個后臺任務(wù)的形式進(jìn)行復(fù)制，這在系統(tǒng)高負(fù)載的情況下也許會掛起或者失敗。

與塊存儲的同步復(fù)制提供高級別的可靠性功能相比，最終一致性也許看起來會更具風(fēng)險。但是，在可擴(kuò)展性，性能和彈性中總是得做出取舍。最終一致性使得一個記錄歸檔比在一個基于塊存儲的系統(tǒng)更容易具備可擴(kuò)展性，就Swift而言，代理服務(wù)器會確保取得最近一次的數(shù)據(jù)拷貝，即便在該集群里的一些服務(wù)器無法訪問的時候。

和所有的OpenStack項目一起，隨著每個版本的發(fā)布，Swift不斷被開發(fā)出新的功能和功能增強(qiáng)。OpenStack Grizzly引入了更細(xì)粒度的replica控制，允許ring能夠調(diào)整replica的數(shù)量。另外，通過基于對象服務(wù)器的時間排序的思想，改善了對象讀取的性能。使得數(shù)據(jù)能夠通過最快響應(yīng)速度的對象服務(wù)器傳遞，這對于擴(kuò)展到廣域網(wǎng)很重要。

由于Swift使用HTTP協(xié)議，這樣在OpenStack里使用第三方存儲方案，包括Cleversafe，Scality的產(chǎn)品或者類似于Amazon Web Service簡單存儲服務(wù)（S3）這樣的公有云，進(jìn)行對象存儲的做法會非常實用。

Swift還是Cinder？做出正確的選擇

很顯然Swift和Cinder為完全不同類型的數(shù)據(jù)需求服務(wù)。對象存儲（通過Swift）被設(shè)計成專門針對諸如媒體，鏡像和文件之類的對象型數(shù)據(jù)的高可擴(kuò)展性存儲。這些系統(tǒng)的重點在于能夠大量擴(kuò)展數(shù)據(jù)而不依賴于那些類似RAID的傳統(tǒng)存儲擁有的特性。但是，最終的一致性模型意味著Swift不適合存儲像虛擬機(jī)這樣的數(shù)據(jù)。

盡管Swift使用元數(shù)據(jù)來追蹤對象和他們的版本，對象存儲仍然需要額外的邏輯來追蹤所存的對象上的用戶元數(shù)據(jù)。這部分將需要用戶自己來構(gòu)建到應(yīng)用程序中去。

Cinder提供塊存儲組件來存儲持久化對象，比如虛擬機(jī)和定期在數(shù)據(jù)庫中更新的數(shù)據(jù)。塊存儲的功能可以在整個OpenStack集群中實現(xiàn)，通過一些商用組件，使用內(nèi)置的工具，如服務(wù)器邏輯盤管理器或者NFS，來傳輸存儲資源。另外，開源解決方案如Ceph的和GlusterFS，提供從OpenStack的主代碼中單獨打包OpenStack存儲模塊的能力，同時仍保留可以使用開源軟件的靈活性。

隨著Cinder的廣泛支持，現(xiàn)有的傳統(tǒng)存儲方案可以用到OpenStack部署環(huán)境中來提供存儲服務(wù)。當(dāng)一個IT組織已經(jīng)具備了這種技術(shù)并且硬件平臺也到位的情況下，這也許是他們更愿意采用的方式?，F(xiàn)有的存儲平臺技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)，并且支持一些存儲優(yōu)化的高級功能，比如精簡配置，重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮。許多現(xiàn)在還提供服務(wù)質(zhì)量（比如HP的3PAR StoreServ和SolidFire的平臺），讓它們適合在混合工作負(fù)載下而不是單純的用于OpenStack的部署。其結(jié)果帶來的一個顯著的益處就是，可以將“繁重”的任務(wù)卸載到一個外部存儲陣列。

在做出使用一個特定平臺的決策中，系統(tǒng)架構(gòu)師們需要權(quán)衡風(fēng)險與使用OpenStack“免費”方案（仍然需要硬件）或者使用專屬硬件提供的功能所花費的成本。

OpenStack存儲備份

最后，我們應(yīng)該考慮在OpenStack里備份數(shù)據(jù)的需求。備份OpenStack環(huán)境中的關(guān)鍵配置組件的具體細(xì)節(jié)已經(jīng)有很好的文檔描述，但是備份在一個OpenStack集群里的數(shù)據(jù)被視為用戶自己的責(zé)任。備份可以通過使用外部存儲供應(yīng)商來輕松實現(xiàn)，比如說，SolidFire提供將整個集群備份到AmazonS3或者Swift兼容的對象存儲中的功能。或者，用戶將需要查看現(xiàn)有的支持他們的OpenStack虛擬機(jī)管理程序的備份產(chǎn)品。

Raksha是一個新的項目提議，將備份即服務(wù)的功能集成到OpenStack的框架中。會同時支持完全及增量的虛擬機(jī)備份到一個Swift“端”，并能讓應(yīng)用保持一致性。Raksha目前是一個獨立的項目，不屬于核心OpenStack框架。要將它集成到一般的類似VSphere和Hyper-V這樣的虛擬化平臺中會需要花一些功夫，但是至少可以提供一個更整合的解決方案來對OpenStack環(huán)境中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。

原文鏈接：http://www.searchcloudcomputing.com.cn/showcontent_87337.htm