大家好，想必大家也聽(tīng)說(shuō)過(guò) openstack ，很多人在學(xué)習(xí)過(guò)程中都感覺(jué)openstack 整個(gè)架構(gòu)比較復(fù)雜，涉及到的組件較多，學(xué)習(xí)也比較吃力。

一、認(rèn)識(shí) OpenStack

OpenStack is a cloud operating system that controls large pools of compute, storage, and networking resources throughout a datacenter, all managed through a dashboard that gives administrators control while empowering their users to provision resources through a web interface.

以上是官網(wǎng)對(duì) OpenStack 的定義，OpenStack 對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理。云計(jì)算平臺(tái)是一個(gè)面向服務(wù)層面的架構(gòu)，按照提供服務(wù)的不同可分為 IaaS(Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(Platform as a Service，平臺(tái)即服務(wù))和 SaaS(Software as a Service，軟件即服務(wù))。由上述官網(wǎng)定義來(lái)看，OpenStack 針對(duì)的是 IT 基礎(chǔ)設(shè)施，是 IaaS 層的云操作系統(tǒng)。

OpenStack 已經(jīng)走過(guò)了 9 個(gè)年頭。每半年會(huì)發(fā)布一個(gè)新的版本，版本以字母順序命名。現(xiàn)在已經(jīng)到了第 18 個(gè)版本 Rocky(版本 R)，從最初的只有兩個(gè)模塊(服務(wù))，發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)十個(gè)模塊，每個(gè)模塊都作為獨(dú)立的子項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。那么，既然有那么多的服務(wù)模塊，我們應(yīng)該如何去進(jìn)行高效的學(xué)習(xí)呢——抓住 openstack 最本質(zhì)的東西(計(jì)算，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管控)，如下圖所示：

在 openstack 這么龐大的架構(gòu)里面，究竟哪些組件模塊是負(fù)責(zé)管理計(jì)算，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)資源的呢?組件之間又是如何進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的呢?(下圖被稱(chēng)為「神圖」，圖片有點(diǎn)大，請(qǐng)橫屏來(lái)看)

架構(gòu)是個(gè)好東西，它能夠幫助我們站在高處看清楚事物的整體結(jié)構(gòu)，上圖是 openstack 各個(gè)組件之間以及組件內(nèi)部的交互圖，其實(shí)也并不復(fù)雜。今天我們先來(lái)學(xué)習(xí)一下 openstack 的三大存儲(chǔ)組件 Glance，Cinder，Swift。

二、淺析 OpenStack 的三大存儲(chǔ)組件 Glance，Cinder，Swift

I.Glance，Cinder，Swift 是什么?

首先咱們要明白，Glance，Cinder，Swift 究竟是什么東西?在 openstack 當(dāng)中，Glance 是負(fù)責(zé)提供 Image Service(鏡像服務(wù))的，這個(gè)所謂的鏡像服務(wù)指的就是去管理 Image，讓用戶(hù)能夠發(fā)現(xiàn)、獲取和保存 Image。Image 是一個(gè)模板，里面包含了基本的操作系統(tǒng)和其他的應(yīng)用軟件，在云環(huán)境的大需求下，(大規(guī)模)手動(dòng)去安裝部署系統(tǒng)比較不靈活，時(shí)間較長(zhǎng)，效率低下，這個(gè)時(shí)候就需要更加高效的解決方案————Image。再來(lái)看 Cinder，在 openstack 當(dāng)中，Cinder 是用來(lái)提供塊存儲(chǔ)服務(wù)的。什么是塊存儲(chǔ)?大家其實(shí)可以簡(jiǎn)單理解為裸硬盤(pán)，通過(guò)某種協(xié)議(SCSI，iSCSI，SAN 等)掛接裸硬盤(pán)，然后進(jìn)行分區(qū)、格式化、創(chuàng)建文件系統(tǒng)，或者直接使用裸硬盤(pán)提供存儲(chǔ)空間，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。Swift，為 openstack 提供一種分布式、持續(xù)虛擬對(duì)象存儲(chǔ)，他其實(shí)類(lèi)似于 Amazon Web Service 的 S3 簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù)。Swift 具有跨節(jié)點(diǎn)百級(jí)對(duì)象的存儲(chǔ)能力，內(nèi)建冗余和失效備援管理，也能夠處理歸檔和媒體流，特別是對(duì)大數(shù)據(jù)(千兆字節(jié))和大容量(多對(duì)象數(shù)量)的測(cè)度非常有效。該服務(wù)不是必需的，為可選服務(wù)。接下來(lái)咱們具體來(lái)看下三大組件的內(nèi)部架構(gòu)以及各個(gè)子組件的作用。

II.Glance

Glance-api：接收 REST API 請(qǐng)求，通過(guò)其他模塊(glance-registry 及 image store)來(lái)完成諸如鏡像的查找、獲取、上傳、刪除等操作。

glance-registry：用于與 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)交互，用于存儲(chǔ)或獲取鏡像的元數(shù)據(jù)(metadata)。

image store：是一個(gè)存儲(chǔ)的接口層，通過(guò)這個(gè)接口，glance 可以獲取鏡像，image store 支持的存儲(chǔ)有 Amazon 的 S3、OpenStack 本身的 Swift，還有諸如 ceph，sheepdog，GlusterFS 等分布式存儲(chǔ)。

III.Cinder

Cinder Client 封裝 Cinder 提供的 rest 接口，以 CLI 形式供用戶(hù)使用。

Cinder API 對(duì)外提供 rest API，對(duì)操作需求進(jìn)行解析，對(duì) API 進(jìn)行路由尋找相應(yīng)的處理方法。包含卷的增刪改查(包括從源卷、鏡像、快照創(chuàng)建)、快照增刪改查、備份、volume type 管理、掛載/卸載(Nova 調(diào)用)等。

Cinder scheduler 負(fù)責(zé)收集 backend 上報(bào)的容量、能力信息，根據(jù)設(shè)定的算法完成卷到指定 cinder-volume 的調(diào)度。

Cinder volume 多節(jié)點(diǎn)部署，使用不同的配置文件、接入不同的 backend 設(shè)備，由各存儲(chǔ)廠(chǎng)商插入 driver 代碼與設(shè)備交互完成設(shè)備容量和能力信息收集、卷操作。

Cinder backup 實(shí)現(xiàn)將卷的數(shù)據(jù)備份到其他存儲(chǔ)介質(zhì)(目前 Swift/Ceph/TSM 提供了驅(qū)動(dòng))。

SQL DB 提供存儲(chǔ)卷、快照、備份等數(shù)據(jù)，支持 Mysql、PG、MSSQL 等 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)。

IV.Swift

Proxy Server：對(duì)外提供對(duì)象服務(wù) API，由于采用無(wú)狀態(tài)的 REST 請(qǐng)求協(xié)議，可以進(jìn)行橫向擴(kuò)展來(lái)均衡負(fù)載。 ◎Account Server：提供賬戶(hù)元數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息，并維護(hù)所含容器列表的服務(wù)，每個(gè)賬戶(hù)的信息被存儲(chǔ)在一個(gè) SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)中。 ◎Container Server：提供容器元數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息，并維護(hù)所含對(duì)象列表的服務(wù)，每個(gè)容器的信息也存儲(chǔ)在一個(gè) SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)中。 ◎Object Server：提供對(duì)象元數(shù)據(jù)和內(nèi)容服務(wù)，每個(gè)對(duì)象的內(nèi)容會(huì)以文件的形式存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，元數(shù)據(jù)會(huì)作為文件屬性來(lái)存儲(chǔ)，建議采用支持?jǐn)U展屬性的 XFS 文件系統(tǒng)。

Replicator：檢測(cè)本地分區(qū)副本和遠(yuǎn)程副本是否一致，發(fā)現(xiàn)不一致時(shí)會(huì)采用推式(Push)更新遠(yuǎn)程副本，并且確保被標(biāo)記刪除的對(duì)象從文件系統(tǒng)中移除。 ◎Updater：當(dāng)對(duì)象由于高負(fù)載的原因而無(wú)法立即更新時(shí)，任務(wù)將會(huì)被序列化到在本地文件系統(tǒng)中進(jìn)行排隊(duì)，以便服務(wù)恢復(fù)后進(jìn)行異步更新。 ◎Auditor：檢查對(duì)象，容器和賬戶(hù)的完整性，如果發(fā)現(xiàn)比特級(jí)的錯(cuò)誤，文件將被隔離，并復(fù)制其他的副本以覆蓋本地?fù)p壞的副本;其他類(lèi)型的錯(cuò)誤會(huì)被記錄到日志中。

Account Reaper：移除被標(biāo)記為刪除的賬戶(hù)，刪除其所包含的所有容器和對(duì)象。

三、三大存儲(chǔ)組件的區(qū)別

功能上的區(qū)別

Glance 提供鏡像服務(wù)，他負(fù)責(zé)對(duì)鏡像進(jìn)行管理，例如發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)，鏡像是產(chǎn)生虛擬機(jī)系統(tǒng)盤(pán)的模板;Cinder 給虛擬機(jī)提供塊級(jí)的持久化卷，通過(guò) Cinder 可以實(shí)現(xiàn)卷的創(chuàng)建、掛載、快照等功能;Swift 是 openstack 提供的一種分布式、持續(xù)虛擬對(duì)象存儲(chǔ)。

存儲(chǔ)空間的區(qū)別

Glance 并不保存鏡像，他將數(shù)據(jù)交給后端存儲(chǔ)去進(jìn)行保存：Swift、本地存儲(chǔ)、OBS 等;Cinder 本身也不保存卷，但他可以通過(guò) Driver 來(lái)接管各種存儲(chǔ)，并通過(guò)這些存儲(chǔ)給虛擬機(jī)提供空間。他可以接管華為 VRM Datastore、VMware Datastore、華為 FusionStorage、華為 OceanStorV3、LVM 等;Swift 它本身維持空間并對(duì)外提供對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)，通常使用本地存儲(chǔ)+XFS 文件系統(tǒng)。

總結(jié)一下，今天我們學(xué)習(xí)了 openstack 以及三大存儲(chǔ)組件的本質(zhì)以及作用，想要深入學(xué)習(xí)的同學(xué)可以課下去查閱 openstack 相關(guān)的文檔，參照對(duì)應(yīng)的文檔不妨可以搭建 openstack 實(shí)驗(yàn)環(huán)境來(lái)進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。Openstack經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，整個(gè)組織架構(gòu)變得越來(lái)越龐大。本身提供多種存儲(chǔ)服務(wù)，這也是為了滿(mǎn)足更多不同的需求，體現(xiàn)出開(kāi)源項(xiàng)目靈活快速的特性。總的說(shuō)來(lái)，當(dāng)需要去選擇存儲(chǔ)的時(shí)候，如果考慮到將來(lái)會(huì)被多個(gè)應(yīng)用所共同使用，應(yīng)該視為長(zhǎng)期的決策。Openstack作為一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，最主要是解決軟硬件供應(yīng)商鎖定的問(wèn)題，可以隨時(shí)選擇新的硬件供應(yīng)商，將新的硬件和已有的硬件組成混合的集群，統(tǒng)一管理，當(dāng)然也可以替換軟件技術(shù)服務(wù)的提供商，不用動(dòng)應(yīng)用。這是開(kāi)源本身的優(yōu)勢(shì)。