OpenStack 入门及三大存储组件浅析

大家好，想必大家也听说过 openstack ，很多人在学习过程中都感觉openstack 整个架构比较复杂，涉及到的组件较多，学习也比较吃力。

一、认识 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.

以上是官网对 OpenStack 的定义，OpenStack 对整个数据中心的计算、存储以及网络资源进行统一的管理。云计算平台是一个面向服务层面的架构，按照提供服务的不同可分为 IaaS(Infrastructure as a Service，基础设施即服务)、PaaS(Platform as a Service，平台即服务)和 SaaS(Software as a Service，软件即服务)。由上述官网定义来看，OpenStack 针对的是 IT 基础设施，是 IaaS 层的云操作系统。

OpenStack 已经走过了 9 个年头。每半年会发布一个新的版本，版本以字母顺序命名。现在已经到了第 18 个版本 Rocky(版本 R)，从最初的只有两个模块(服务)，发展到现在的数十个模块，每个模块都作为独立的子项目开发。那么，既然有那么多的服务模块，我们应该如何去进行高效的学习呢——抓住 openstack 最本质的东西(计算，存储，网络资源的统一管控)，如下图所示：

在 openstack 这么庞大的架构里面，究竟哪些组件模块是负责管理计算，存储，网络资源的呢?组件之间又是如何进行协调工作的呢?(下图被称为「神图」，图片有点大，请横屏来看)

架构是个好东西，它能够帮助我们站在高处看清楚事物的整体结构，上图是 openstack 各个组件之间以及组件内部的交互图，其实也并不复杂。今天我们先来学习一下 openstack 的三大存储组件 Glance，Cinder，Swift。

二、浅析 OpenStack 的三大存储组件 Glance，Cinder，Swift

I.Glance，Cinder，Swift 是什么?

首先咱们要明白，Glance，Cinder，Swift 究竟是什么东西?在 openstack 当中，Glance 是负责提供 Image Service(镜像服务)的，这个所谓的镜像服务指的就是去管理 Image，让用户能够发现、获取和保存 Image。Image 是一个模板，里面包含了基本的操作系统和其他的应用软件，在云环境的大需求下，(大规模)手动去安装部署系统比较不灵活，时间较长，效率低下，这个时候就需要更加高效的解决方案————Image。再来看 Cinder，在 openstack 当中，Cinder 是用来提供块存储服务的。什么是块存储?大家其实可以简单理解为裸硬盘，通过某种协议(SCSI，iSCSI，SAN 等)挂接裸硬盘，然后进行分区、格式化、创建文件系统，或者直接使用裸硬盘提供存储空间，进行数据存储。Swift，为 openstack 提供一种分布式、持续虚拟对象存储，他其实类似于 Amazon Web Service 的 S3 简单存储服务。Swift 具有跨节点百级对象的存储能力，內建冗余和失效备援管理，也能够处理归档和媒体流，特别是对大数据(千兆字节)和大容量(多对象数量)的测度非常有效。该服务不是必需的，为可选服务。接下来咱们具体来看下三大组件的内部架构以及各个子组件的作用。

II.Glance

Glance-api：接收 REST API 请求，通过其他模块(glance-registry 及 image store)来完成诸如镜像的查找、获取、上传、删除等操作。

glance-registry：用于与 MySQL 数据库交互，用于存储或获取镜像的元数据(metadata)。

image store：是一个存储的接口层，通过这个接口，glance 可以获取镜像，image store 支持的存储有 Amazon 的 S3、OpenStack 本身的 Swift，还有诸如 ceph，sheepdog，GlusterFS 等分布式存储。

III.Cinder

Cinder Client 封装 Cinder 提供的 rest 接口，以 CLI 形式供用户使用。

Cinder API 对外提供 rest API，对操作需求进行解析，对 API 进行路由寻找相应的处理方法。包含卷的增删改查(包括从源卷、镜像、快照创建)、快照增删改查、备份、volume type 管理、挂载/卸载(Nova 调用)等。

Cinder scheduler 负责收集 backend 上报的容量、能力信息，根据设定的算法完成卷到指定 cinder-volume 的调度。

Cinder volume 多节点部署，使用不同的配置文件、接入不同的 backend 设备，由各存储厂商插入 driver 代码与设备交互完成设备容量和能力信息收集、卷操作。

Cinder backup 实现将卷的数据备份到其他存储介质(目前 Swift/Ceph/TSM 提供了驱动)。

SQL DB 提供存储卷、快照、备份等数据，支持 Mysql、PG、MSSQL 等 SQL 数据库。

IV.Swift

Proxy Server：对外提供对象服务 API，由于采用无状态的 REST 请求协议，可以进行横向扩展来均衡负载。 ◎Account Server：提供账户元数据和统计信息，并维护所含容器列表的服务，每个账户的信息被存储在一个 SQLite 数据库中。 ◎Container Server：提供容器元数据和统计信息，并维护所含对象列表的服务，每个容器的信息也存储在一个 SQLite 数据库中。 ◎Object Server：提供对象元数据和内容服务，每个对象的内容会以文件的形式存储在文件系统中，元数据会作为文件属性来存储，建议采用支持扩展属性的 XFS 文件系统。

Replicator：检测本地分区副本和远程副本是否一致，发现不一致时会采用推式(Push)更新远程副本，并且确保被标记删除的对象从文件系统中移除。 ◎Updater：当对象由于高负载的原因而无法立即更新时，任务将会被序列化到在本地文件系统中进行排队，以便服务恢复后进行异步更新。 ◎Auditor：检查对象，容器和账户的完整性，如果发现比特级的错误，文件将被隔离，并复制其他的副本以覆盖本地损坏的副本;其他类型的错误会被记录到日志中。

Account Reaper：移除被标记为删除的账户，删除其所包含的所有容器和对象。

三、三大存储组件的区别

功能上的区别

Glance 提供镜像服务，他负责对镜像进行管理，例如发现、注册，镜像是产生虚拟机系统盘的模板;Cinder 给虚拟机提供块级的持久化卷，通过 Cinder 可以实现卷的创建、挂载、快照等功能;Swift 是 openstack 提供的一种分布式、持续虚拟对象存储。

存储空间的区别

Glance 并不保存镜像，他将数据交给后端存储去进行保存：Swift、本地存储、OBS 等;Cinder 本身也不保存卷，但他可以通过 Driver 来接管各种存储，并通过这些存储给虚拟机提供空间。他可以接管华为 VRM Datastore、VMware Datastore、华为 FusionStorage、华为 OceanStorV3、LVM 等;Swift 它本身维持空间并对外提供对象存储服务，通常使用本地存储+XFS 文件系统。

总结一下，今天我们学习了 openstack 以及三大存储组件的本质以及作用，想要深入学习的同学可以课下去查阅 openstack 相关的文档，参照对应的文档不妨可以搭建 openstack 实验环境来进行一个系统的学习。Openstack经过多年的发展，整个组织架构变得越来越庞大。本身提供多种存储服务，这也是为了满足更多不同的需求，体现出开源项目灵活快速的特性。总的说来，当需要去选择存储的时候，如果考虑到将来会被多个应用所共同使用，应该视为长期的决策。Openstack作为一个开放的系统，最主要是解决软硬件供应商锁定的问题，可以随时选择新的硬件供应商，将新的硬件和已有的硬件组成混合的集群，统一管理，当然也可以替换软件技术服务的提供商，不用动应用。这是开源本身的优势。