OpenStack塊存儲(chǔ)服務(wù)（Cinder）知識(shí)目標(biāo)學(xué)習(xí)OpenStack塊存儲(chǔ)服務(wù)，需要掌握以下相關(guān)知識(shí)。OpenStack中的存儲(chǔ)類(lèi)型。Cinder的架構(gòu)和工作原理。OpenStack塊存儲(chǔ)管理能夠用命令行方式創(chuàng)建、查看、刪除卷和快照。能夠用WebUI方式創(chuàng)建、擴(kuò)展、刪除卷和為卷創(chuàng)建快照。能夠用WebUl方式完成從卷創(chuàng)建實(shí)例、為實(shí)例連接新卷和分離卷。技能目標(biāo)目錄01OpenStack中的存儲(chǔ)類(lèi)型02Cindr的架構(gòu)03Cindr的工作原理04OpenStack塊存儲(chǔ)管理情景引入隨著業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，優(yōu)速網(wǎng)絡(luò)公司面臨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求激增的問(wèn)題。公司數(shù)據(jù)中心支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)，但傳統(tǒng)存儲(chǔ)方案無(wú)法滿(mǎn)足需求。技術(shù)部小張建議使用OpenStack的Cinder構(gòu)建私有云存儲(chǔ)架構(gòu)，以提供高效、可靠的存儲(chǔ)解決方案。小張創(chuàng)建了基于不同后端的多個(gè)存儲(chǔ)池，按需分配給各部門(mén)，并通過(guò)Cinder的快照功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)，同時(shí)利用卷擴(kuò)展功能確保存儲(chǔ)容量的靈活性。采用Cinder后，公司建立了一個(gè)高效、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)架構(gòu)，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)連續(xù)性和數(shù)據(jù)安全，支持了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。01OpenStack中的存儲(chǔ)類(lèi)型OpenStack存儲(chǔ)類(lèi)型臨時(shí)存儲(chǔ)

EphemeralStorage臨時(shí)存儲(chǔ)是指數(shù)據(jù)被虛擬機(jī)使用，一旦虛擬機(jī)關(guān)機(jī)、重啟或刪除，則所有數(shù)據(jù)信息全部丟失。僅部署Nova時(shí)，創(chuàng)建虛擬機(jī)使用的就是臨時(shí)存儲(chǔ)；默認(rèn)情況下，臨時(shí)存儲(chǔ)以文件形式放置在計(jì)算節(jié)點(diǎn)本地磁盤(pán)中。持久存儲(chǔ)

Persistent

Storage持久存儲(chǔ)意味著存儲(chǔ)資源始終可用保證數(shù)據(jù)安全性，虛擬機(jī)生命周期的變化不會(huì)影響持久化存儲(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)。OpenStack持久化存儲(chǔ)包括：塊存儲(chǔ)Cinder、對(duì)象存儲(chǔ)Swift、共享文件系統(tǒng)Manila。OpenStack持久存儲(chǔ)塊存儲(chǔ)CinderCinder是OpenStack塊存儲(chǔ)服務(wù)，用于為Nova虛擬機(jī)、Ironic裸金屬主機(jī)、容器等提供卷。對(duì)象存儲(chǔ)SwiftSwift是一個(gè)高度可用的、分布式的、最終一致的對(duì)象存儲(chǔ)，能夠高效、安全、廉價(jià)地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。共享文件系統(tǒng)ManilaManila是OpenStack共享文件系統(tǒng)服務(wù)，提供了對(duì)共享或分布式文件系統(tǒng)的協(xié)調(diào)訪(fǎng)問(wèn)。02Cindr的架構(gòu)Cinder簡(jiǎn)介OpenStack塊存儲(chǔ)服務(wù)Cinder是OpenStack的一個(gè)核心組件，用于提供持久化的塊存儲(chǔ)服務(wù)。它允許用戶(hù)創(chuàng)建和管理持久性的塊存儲(chǔ)設(shè)備，這些設(shè)備可以被掛載到OpenStack實(shí)例上，為虛擬機(jī)和容器提供持久性的存儲(chǔ)。Cinder的主要特點(diǎn)包括可擴(kuò)展性、持久性和多后端支持。Cinder允許用戶(hù)創(chuàng)建多種類(lèi)型的存儲(chǔ)卷，這些存儲(chǔ)卷類(lèi)型可以具有不同的性能和存儲(chǔ)策略，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用程序的需求。它還支持對(duì)存儲(chǔ)卷進(jìn)行快照、備份和恢復(fù)操作，以及對(duì)存儲(chǔ)卷進(jìn)行擴(kuò)展和收縮。Cinder提供了豐富的API和插件機(jī)制，可以與各種存儲(chǔ)后端集成，包括Ceph、NFS和iSCSI等。這使得Cinder可以適應(yīng)不同的存儲(chǔ)需求，并提供靈活的存儲(chǔ)解決方案。Cinder架構(gòu)Cinder的架構(gòu)主要包含以下組成部分:客戶(hù)端（CinderClient）、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)（SQLDB）、消息隊(duì)列（MessageQueue）、接口模塊（Cinder-API）、卷管理模塊（Cinder-Volume）、卷調(diào)度模塊（Cinder-Scheduler）和卷備份模塊（Cinder-Backup）。Cinder組件功能實(shí)現(xiàn)對(duì)Cinder提供的RESTAPI接口的封裝，以命令行界面（CLI）的形式提供給用戶(hù)使用?？蛻?hù)端（CinderClient）01Cinder各個(gè)子服務(wù)通過(guò)消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信和相互協(xié)作。消息隊(duì)列（MessageQueue）03接收API請(qǐng)求，調(diào)用Cinder-Volume執(zhí)行操作。接口模塊（Cinder-API）04負(fù)責(zé)收集存儲(chǔ)后端上報(bào)的容量和能力信息。卷調(diào)度模塊（Cinder-Scheduler）05負(fù)責(zé)管理和提供塊存儲(chǔ)卷。卷管理模塊（Cinder-Volume）0602提供存儲(chǔ)卷、快照和備份等數(shù)據(jù)，兼容Mysql和MicrosoftSQL等SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)（SQLDB）為塊存儲(chǔ)卷（Volume）提供備份服務(wù)。卷備份模塊（Cinder-Backup）0703Cindr的工作原理Cinder-Scheduler過(guò)濾過(guò)程通過(guò)過(guò)濾器（Filter）選擇滿(mǎn)足條件的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。常用的Filter有可用區(qū)域過(guò)濾器（AvailabilityZoneFilter）、容量過(guò)濾器（CapacityFilter）和特性過(guò)濾器（CapabilitiesFilter）。為提高容災(zāi)性和提供隔離服務(wù)，可以將存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)劃分到不同的區(qū)域中。在創(chuàng)建卷的過(guò)程中，用戶(hù)能夠明確指定該卷所屬的可用區(qū)域。Cinder-Scheduler在做過(guò)濾時(shí)，會(huì)使用可用區(qū)域過(guò)濾器將不屬于指定區(qū)域的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)過(guò)濾掉。創(chuàng)建卷時(shí)，用戶(hù)會(huì)指定卷的大小，以確保其能滿(mǎn)足應(yīng)用或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的容量需求。Cinder-Scheduler在做過(guò)濾時(shí)，會(huì)使用容量過(guò)濾器將存儲(chǔ)空間中不能滿(mǎn)足卷創(chuàng)建需求的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)過(guò)濾掉。此外Cinder還允許用戶(hù)創(chuàng)建卷時(shí)通過(guò)卷類(lèi)型指定需要的存儲(chǔ)特性。特性過(guò)濾器的作用是將不滿(mǎn)足指定特性的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)過(guò)濾掉。Cinder-Scheduler權(quán)重計(jì)算在Cinder的調(diào)度流程中，經(jīng)過(guò)過(guò)濾步驟后，會(huì)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算以選擇最優(yōu)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。常用的稱(chēng)重器（Weigher）有容量權(quán)重器（CapacityWeigher）和卷數(shù)量權(quán)重器（VolumeNumberWeigher）。容量權(quán)重器基于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的空閑容量計(jì)算權(quán)重值，空閑最多的勝出。卷數(shù)量權(quán)重器側(cè)重于平衡不同存儲(chǔ)后端的云盤(pán)數(shù)量。它通過(guò)計(jì)算每個(gè)Cinder-Volume節(jié)點(diǎn)上當(dāng)前管理的云盤(pán)數(shù)量，并將新的云盤(pán)生命周期請(qǐng)求調(diào)度到云盤(pán)數(shù)量較少的節(jié)點(diǎn)上。這樣做的好處是可以使不同存儲(chǔ)后端的輸入輸出（Input/Output，I/O）負(fù)載均衡并提高I/O性能。Cinder-Volume的Driver框架Cinder-Volume支持多種卷提供模塊（VolumeProvider），包括LVM、NFS、Ceph和EMC等存儲(chǔ)系統(tǒng)。Cinder-Volume為VolumeProvider定義了統(tǒng)一的Driver接口，VolumeProvider只需要實(shí)現(xiàn)這些接口，就可以以Driver的形式接入到OpenStack中。Cinder-Volume的Plug-in框架CinderPlug-in提供了基于文件系統(tǒng)（FileSystemBased）和基于塊（BlockBased）兩種不同類(lèi)型的插件。除此之外，CinderPlug-in還提供了iSCSI（InternetSmallComputerSystemInterface）、FC（FibreChannel）、NFS（NetworkFileSystem）等常用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的Plug-in框架。Cinder創(chuàng)建卷流程用戶(hù)可通過(guò)CinderClient提供的CLI或者WebUI（Horizon）發(fā)起創(chuàng)建卷請(qǐng)求。Cinder-API向Keystone驗(yàn)證Token。認(rèn)證通過(guò)后，當(dāng)用戶(hù)指定存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)時(shí)，則Cinder-API會(huì)直接調(diào)用Cinder-Volume去創(chuàng)建卷；當(dāng)用戶(hù)沒(méi)有指定存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)時(shí)，Cinder-API會(huì)將請(qǐng)求發(fā)送給Cinder-Scheduler。Cinder-Scheduler會(huì)通過(guò)調(diào)度算法選擇最合適的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，并將操作請(qǐng)求發(fā)送給對(duì)應(yīng)的Cinder-Volume。Cinder創(chuàng)建卷流程Cinder-Volume調(diào)用Volume-Driver創(chuàng)建卷，Volume-Driver在創(chuàng)建卷成功后，返回創(chuàng)建結(jié)果給Cinder-Volume。Cinder-Volume使用Volume-Driver返回的結(jié)果去更新數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)主機(jī)的存儲(chǔ)記錄。Cinder-Volume將卷的創(chuàng)建結(jié)果返回給Cinder-API。Cinder-API返回卷的信息給Cinder-Client或者WebUI（Horizon）。Cinder掛載卷流程N(yùn)ova向Cinder發(fā)送掛載請(qǐng)求，請(qǐng)求中攜帶虛擬機(jī)實(shí)例的信息以及要掛載的卷的標(biāo)識(shí)符。Cinder接收到掛載請(qǐng)求后，首先通過(guò)存儲(chǔ)控制器檢查卷的狀態(tài)和可用性。如果卷可用并且未被其他虛擬機(jī)實(shí)例掛載，則Cinder會(huì)準(zhǔn)備將卷提供給Nova。一旦Cinder確認(rèn)卷可用，它將通過(guò)iSCSI將卷連接到虛擬機(jī)實(shí)例所在的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。這可以通過(guò)發(fā)送請(qǐng)求給適當(dāng)?shù)暮蠖舜鎯?chǔ)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Nova接收到掛載成功的響應(yīng)后，會(huì)更新虛擬機(jī)實(shí)例的狀態(tài)，并通知虛擬機(jī)實(shí)例所在的計(jì)算節(jié)點(diǎn)將卷添加到虛擬機(jī)實(shí)例中，此時(shí)虛擬機(jī)VM中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)磁盤(pán)/dev/sda。04OpenStack塊存儲(chǔ)管理OpenStack命令行CLI使用命令行CLI方式管理卷時(shí)，需要在控制節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行相應(yīng)命令來(lái)進(jìn)行卷的增刪改查操作，輸入相應(yīng)的參數(shù)。命令作用命令作用openstackvolumecreate創(chuàng)建新卷openstackvolumesnapshotdelete刪除卷快照openstackvolumedelete刪除卷openstackvolumesnapshotlist列出卷快照openstackvolumehostfailover故障轉(zhuǎn)移卷主機(jī)到不同的后端openstackvolumesnapshotset設(shè)置卷快照屬性openstackvolumehostset設(shè)置卷主機(jī)屬性openstackvolumesnapshotshow

顯示卷快照詳細(xì)信息openstackvolumelist列出卷openstackvolumesnapshotunset取消設(shè)置卷快照屬性openstackvolumemigrate將卷遷移到新主機(jī)openstackvolumetypecreate創(chuàng)建新的卷類(lèi)型openstackvolumeservicelist列出服務(wù)命令openstackvolumetypedelete刪除卷類(lèi)型openstackvolumeserviceset設(shè)置卷服務(wù)屬性openstackvolumetypelist列出卷類(lèi)型openstackvolumeset設(shè)置卷屬性openstackvolumetypeset設(shè)置卷類(lèi)型屬性openstackvolumeshow顯示卷詳細(xì)信息openstackvolumetypeshow顯示卷類(lèi)型詳細(xì)信息openstackvolumesnapshotcreate

創(chuàng)建新的卷快照openstackvolumetypeunset取消設(shè)置卷類(lèi)型屬性O(shè)penStackWebUIWebUI方式是管理員在Horizon項(xiàng)目頁(yè)面進(jìn)行卷的增刪改查操作。實(shí)驗(yàn)：OpenStack塊存儲(chǔ)管理OpenStack基礎(chǔ)管理實(shí)驗(yàn)的拓?fù)浒?個(gè)子網(wǎng)和2臺(tái)云主機(jī)，其中2臺(tái)云主機(jī)分別安裝了OpenSta