玩转企业云计算平台系列（八）：Openstack 块存储服务 Cinder
玩转企业云计算平台系列（八）：Openstack 块存储服务 Cinder
基本概念
Cinder是OpenStack中提供块存储服务的组件，主要功能是为虚拟机实例提供虚拟磁盘管理服务。Cinder的前身是Nova中的“nova-volume”组件，OpenStack F 版以后就将其从Nova中被剥离出来作为一个独立的OpenStack组件。
Cinder是一个可扩展、可靠和可用的块存储服务，它的主要功能包括：
- 1.卷管理：Cinder可以创建、删除、扩容和缩小卷。管理员可以通过API或者命令行接口创建卷，指定卷的大小、类型、名称和描述等信息。当需要扩容或缩小卷时，管理员可以通过API或命令行接口进行操作。
- 2.卷快照：Cinder支持卷的快照，即对现有卷的某个时刻的状态进行备份，可以用于数据的保护和还原。管理员可以通过API或命令行接口创建、删除和还原卷快照。
- 3.卷的迁移和复制：Cinder支持卷的迁移和复制，可以将卷从一个存储后端迁移到另一个存储后端，或者在同一个存储后端中复制卷。管理员可以通过API或命令行接口进行操作。
- 4.备份和还原：Cinder支持卷的备份和还原，可以将卷的数据备份到其他地方进行保护。管理员可以通过API或命令行接口创建、删除和还原卷的备份。
- 5.存储后端支持：Cinder支持多种存储后端，包括本地存储、iSCSI、NFS、Ceph、GlusterFS等，管理员可以根据需求选择和配置不同的存储后端。
- 6.多租户支持：Cinder支持多租户，可以为不同的租户提供独立的块存储服务，并且可以限制不同租户的配额和权限。
- 7.高可用性和容错性：Cinder具有高可用性和容错性，可以保证存储服务的可用性和数据的安全性。Cinder支持多副本和数据冗余，同时还支持故障转移和自动恢复。
- 8.网络互通性：Cinder可以与其他OpenStack组件进行交互，如Nova、Glance等，同时还支持API和命令行接口，可以方便地与其他系统进行集成。
总的来说，Cinder是OpenStack平台中一个重要的组件，为云计算环境中虚拟机提供持久化的块存储服务，支持多种存储后端和多租户，并具有高可用性和容错性。Cinder的主要优势在于其可扩展性和灵活性，可以根据需要选择不同的存储后端，并且可以通过API和命令行接口进行操作和管理。更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。
存储相关的概念
文件存储
文件存储依靠文件系统来存储文件。文件直接存储在文件系统上，通过FTP、网络文件系统等服务进行访问。特点是使用简单、兼容性好，但响应速度和存储容量一般。
块存储
块存储中的“块”是指存储系统采用的一整块的存储设备，如同一块硬盘。块存储技术通常是指将裸磁盘空间整个映射给主机时使用的技术。因此，块存储可以虚拟出整块硬盘给云主机使用，对云主机的操作系统来说这就是挂载的物理硬盘。它的特点是响应速度极快，同时具有高稳定性和可靠性，但受硬件容量限制，其容量不大。
对象存储
对象存储以对象（封装）的形式管理数据。对象和文件最大的不同就是对象在文件基础之上增加了元数据。对象数据可以分为两部分：
- 数据，存储于对象存储服务器中
- 对应的元数据，存储于元数据服务器中
数据通常都是无结构的书，如图片、视频等。元数据值得是对数据的相关描述，例如图片的大小，数据存储的位置信息等。当需要访问某个对象时，先查询元数据服务器获得具体位置信息，再从对象存储服务器中获得具体数据。对象存储主要用于分布式存储，其存储容量巨大，但速度较慢。
Cinder 组件架构
在块存储中，裸硬盘通常被称为卷，Cinder的任务就是管理卷，包括卷的创建，删除等操作。
Cinder的主要模块和功能如下。
Cinder-api
接收 API 请求， 调用 cinder-volume 。是整个 Cinder 组件的门户，所有 cinder 的请求都首先由 cinder-api 处理。cinder-api 向外界暴露若干 HTTP REST API 接口。在 keystone 中我们可以查询 cinder-api 的 endponits。
客户端可以将请求发送到 endponits 指定的地址，向 cinder-api 请求操作。 当然，作为最终用户的我们不会直接发送 Rest API 请求。OpenStack CLI，Dashboard 和其他需要跟 Cinder 交换的组件会使用这些 API。
cinder-api 对接收到的 HTTP API 请求会做如下处理：
- 检查客户端传人的参数是否合法有效；
- 调用 cinder 其他子服务的处理客户端请求；
- 将 cinder 其他子服务返回的结果序列号并返回给客户端。
cinder-api 接受哪些请求呢？简单的说，只要是 Volume 生命周期相关的操作，cinder-api 都可以响应。大部分操作都可以在 Dashboard 上看到。
Cinder-volume
管理 volume 的服务，与 volume provider 协调工作，管理 volume 的生命周期。运行 cinder-volume 服务的节点被称作为存储节点。
cinder-volume 在存储节点上运行，OpenStack 对 Volume 的操作，最后都是交给 cinder-volume 来完成的。cinder-volume 自身并不管理真正的存储设备，存储设备是由 volume provider 管理的。cinder-volume 与 volume provider 一起实现 volume 生命周期的管理。
通过 Driver 架构支持多种 Volume Provider
接着的问题是：现在市面上有这么多块存储产品和方案（volume provider），cinder-volume 如何与它们配合呢？
通过的 Driver 架构。 cinder-volume 为这些 volume provider 定义了统一的接口，volume provider 只需要实现这些接口，就可以 Driver 的形式即插即用到 OpenStack 系统中。、
定期向 OpenStack报告计算节点的状态：cinder-volume 会定期向 Cinder 报告存储节点的空闲容量来做筛选启动volume
实现 volume 生命周期管理：Cinder 对 volume 的生命周期的管理最终都是通过 cinder-volume 完成的，包括 volume 的 create、extend、attach、snapshot、delete 等。
volume provider
数据的存储设备，为 volume 提供物理存储空间。 cinder-volume 支持多种 volume provider，每种 volume provider 通过自己的 driver 与cinder-volume 协调工作。
更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。
cinder-scheduler
scheduler 通过调度算法选择最合适的存储节点创建 volume。 创建 Volume 时，cinder-scheduler 会基于容量、Volume Type 等条件选择出最合适的存储节点，然后让其创建 Volume。
Message Queue
Cinder 各个子服务通过消息队列实现进程间通信和相互协作。因为有了消息队列，子服务之间实现了解耦，这种松散的结构也是分布式系统的重要特征。
Database Cinder
有一些数据需要存放到数据库中，一般使用 MySQL。数据库是安装在控制节点上的，比如在我们的实验环境中，可以访问名称为“cinder”的数据库。
cinder-backup
cinder-backup用于将volume备份到其他存储系统上，目前支持的备份存储系统有swift、ceph、IBM Tivoli storage manager(TSM)、glusterFS等，默认是swift。
基本工作流程
Cinder组件的主要功能就是对卷进行创建与管理。
流程如下：
- “cinder-api”接收到用户通过管理界面或命令行发起的卷创建请求后，完成必要处理后将其发送到消息队列中。
- “cinder-scheduler”从消息队列中获得请求和数据后，从若干存储节点选出一个能存放改卷的节点，并将消息发送到消息队列。
- “cinder-volume”从消息队列中获取请求后，通过“volume-provider”调用具体的卷管理系统在存储设备上创建卷。
- 更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。
Ciner 安装与配置
安装与配置控制节点上的Ciner服务
以下操作均在controller节点上运行
安装Cinder软件包
yum -y install openstack-cinder安装的“openstack-cinder”软件包中包括“cinder-api”和“cinder-scheduler”模块。查看用户信息：
cat /etc/passwd | grep cinder
查看用户组信息：
cat /etc/group | grep cinder
创建Cinder的数据库并授权
支持Cinder组件的数据库只有一个，一般将其命名为“cinder”。
#第一步，进入数据库
mysql -u root -p 000000
#第二步，新建“cinder”数据库
create database cinder;
#第三步，为数据库授权
grant all pribileges on cinder.* to 'cinder'@'localhost' identified by '000000';
grant all pribileges on cinder.* to 'cinder'@'%' identified by '000000';
其中，@代表着任意远程主机，localhost代表着本地主机。
第四步，退出数据库。
quit#记得按回车
修改Cinder配置文件
Cinder的配置文件是”/etc/cinder/cinder.conf"。通过修改它便可以实现Cinder与数据库及Keystone的连接。由于配置文件有着太多注释，所以为了方便起见，我们可以先将其注释与空行去掉。
（1）将配置文件中的注释和空行去掉
cp /etc/cinder/cinder.conf /etc/cinder/cinder.bak #备份配置文件
grep -Ev '^$|#' /etc/cinder/cinder.bak > /etc/cinder/cinder.conf #去掉配置文件中的注释和空行，生成新的配置文件
（2）编辑新的配置文件
#打开配置文件
vi /etc/cinder/cinder.conf
#修改[database]部分，实现与数据库“cinder”的连接
[database]
connection = mysql+pymysql://cinder:airen070321@controller/cinder
#修改[DEFAULT][keystone_authtoken]部分，实现与Keystone的交互
[DEFAULT]
auth_strategy = keystone
[keystone_authtoken]
auth_url = http://controller:5000
memcached_servers = controller:11211
auth_type = password
project_domain_name = Default
user_domain_name = Default
project_name = project
username = cinder
password = 000000
#修改[oslo_concurrency]部分，配置锁路径
[oslo_concurrency]
lock_path = /var/lib/cinder/tmp#这里的路径是在安装软件时“cinder”用户创建的，不要随意更改该路径
#修改[DEFAULT]部分，实现与消息队列的连接
[DEFAULT]
transport_url=rabbit://rabbitmq:airen070321@controller:5672
修改Nova配置文件
#打开配置文件
vi /etc/nova/nova.conf
#修改[cinder]部分，增加以下内容
[cinder]
os_region_name=RegionOne
初始化数据库
su cinder -s /bin/bash -c "cinder-manage db sync"
同步结束后，我们可以进入数据库中查看数据库中表的信息，若有以下的信息，则数据库同步成功。
Cinder组件初始化
以下操作均在controller节点上
创建Cinder用户并分配角色
（1）为Openstack云计算平台创建“cinder”用户
#导入环境变量模拟登录
source admin-login
#在Openstack云计算平台中创建用户“cinder”
openstack user create --domain default --password 000000 cinder
#这里的用户名与密码一定要与cinder.conf中的[keystone_authtoken]中的用户名和密码一致
（2）为用户“cinder“分配admin角色
openstack role add --project project --user cinder admin
创建Cinder服务及服务端点
（1）创建服务
#OpenStack（Train版本） Cinder支持的卷是第三个版本
openstack service create --name cinder3 volume3
（2）创建服务端点
openstack 组件的服务端点有三个，分别对应公众用户，内部组件，admin用户服务的地址。
#创建公共用户访问的端点
openstack endpoint create --region RegionOne volumev3 public http://controller:8776/v3/%\(project_id\)s
#创建内部组件访问的端点
openstack endpoint create --region RegionOne volumev3 internal http://controller:8776/v3/%\(project_id\)s
#创建Admin用户访问的端点
openstack endpoint create --region RegionOne volumev3 admin http://controller:8776/v3/%\(project_id\)s
启动控制节点上的Cinder服务
#重启Nova服务
systemctl restart openstack-nova-api
#设置“cinder-api”和“cinder-scheduler”模块开机启动
systemctl enable openstack-cinder-api openstack-cinder-scheduler
#立即启动Cinder服务
systemctl start openstack-cinder-api openstack-cinder-scheduler
检测控制节点上的Cinder服务
这里介绍两种方式
查看端口占用情况
netstat -nutpl|grep 8776
查看存储服务列表
openstack volume service list
"cinder-scheduler"在控制节点上的模块显示在UP也就是开启状态就表示服务正常。更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。
搭建存储节点
为计算节点增加硬盘
在计算节点上新增一块硬盘为存储节点服务。
第一步，进入计算节点的虚拟机设置对话框，然后选择计算节点的设置。
第二步，为其增加相应的存储硬盘，如下。
设置完成后重启计算节点就可 。
创建卷组
逻辑卷管理是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，它可以将几块磁盘组合起来形成一个存储池或者卷组。LVM可以每次从卷组中划分出不同大小的逻辑卷创建新的逻辑设备。Cinder可以使用Lvm来实现块设备的管理。
查看系统硬盘挂载情况
lsblk #查看挂载信息
我们可以在/dev/里查看到具体。
创建LVM物理卷组
卷组是若干个物理卷组成的一个整体，对于用户来说，卷组就是一个大的磁盘，便于重新划分和使用。
#第一步，将硬盘初始化为物理卷
pvcreate /dev/sdb
#第二步，将物理卷归并为卷组，LVM卷组的创建命令为“vgcreate",如下
vgcreate <卷组名><物理卷1><物理卷1>
#我们将卷组命取为”“cinder-volumes”
vgcreate cinder-volumes /dev/sdb
#第三步，配置LVM卷组扫描的设备
#打开LVM的配置文件
vi /etc/lvm/lvm.conf
#修改配置文件的“devices”部分，添加一个接受“/dev/sdb”磁盘并拒绝其他设备的过滤器
devices {
filter = ["a/sdb/","r/.*/"]
.......
}
#以上代码中a表示接受，r表示拒绝
启动LVM元数据服务
LVM在做磁盘扫描时将查找所有相关物理卷，并读取卷组元数据，这个过程非常耗时，如果将卷组元数据一次性读入缓存，则不用每次都做这个耗时的扫描。lvmetad就是LVM中用于处理元数据缓存的服务。
#设置开机启动该服务
systemctl enable lvm2-lvmetad
#立即启动服务
systemctl start lvm2-lvmetad
更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。
安装和配置存储节点
安装Cinder相关软件包
yum -y install openstack-cinder targetcli python-keystone
修改Cinder配置文件
Cinder的配置文件是“/etc/cinder/cinder.conf”
#将配置文件中的注释和空行去掉
cp /etc/cinder/cinder.conf /etc/cinder/cinder.bak
#去掉配置文件中的所有注释和空行，生成新的配置文件
grep -Ev '^$|#' /etc/cinder/cinder.bak > /etc/cinder/cinder.conf
#打开配置文件
vi /etc/cinder/cinder.conf
#修改[database]部分，实现与数据库“cinder”的连接
[database]
connection = mysql+pymysql://cinder:airen070321@controller/cinder
#修改[DEFAULT][keystone_authtoken]部分，实现与keystone的交互
[DEFAULT]
auth_strategy = keystone
[keystone_authtoken]
auth_url = http://controller:5000
memcached_servers = controller:11211
auth_type = password
project_domain_name = Default
user_domain_name = Default
project_name = project
username = cinder
password = 000000
#修改[oslo——concurrency]部分，配置锁路径
[oslo_concurrency]
lock_path = /var/lib/cinder/tmp
#这里的路径不可随意修改
#修改[DEFAULT]，实现与消息队列和Glance的连接
[DEFAULT]
transport_url = rabbit://rabbitmq:000000@controller:5672
glance_api_servers = http://controller:9292
#修改[DEFALUT]，并增加[lvm]部分以设置LVM
[DEFAULT]
enabled_backends = lvm
[lvm]
volume_driver = cinder.volume.drivers.lvm.LVMVolumeDriver
volume_group = cinder-volumes
target_protocol = iscsi
target_helper = lioadm
启动计算节点上的Cinder服务
#设置开机启动服务
systemctl enable openstack-cinder-volume target
#立即启动服务
systemctl start openstack-cinder-volume target
检测
这里介绍两种检测方法
查看存储服务列表
openstack volume service list
可以看见 cinder-scheduler,cinder-volume 两个模块是up（启动）状态就好。
通过Dashboard查看卷概况
使用Dashboard登录OpenStack后，如果Cinder服务正常，则在左侧导航栏上会出现【卷】选项，且在【概况】界面中可以看到“卷”“卷快照”“卷存储”这三个饼图，如下。
用Cinder创建卷
这里介绍两种方式来创建卷
使用命令模式创建卷
#第一步，在控制节点发起命令，创建一个8GB的卷，将其命名为”volume1“
openstack volume create --size 8 volume1
#第二步，查看卷列表
openstack volume list
使用Dashboard创建卷
第一步，进入卷列表，登录Dashboard以后，在菜单栏【卷】——>【卷】选项，进入以下界面。
我们可以看见volume1，也就是我们命令创建的卷。
第二步，创建卷，我们可以点击【创建卷】按钮，如下。
注意，所有卷的容量总和不要超过卷组的容量。
在完成创建后，我们就可以在【卷】界面中看到刚创建的卷的信息。更多关于云计算服务 Openstack 系列的学习文章，请参阅：企业云计算平台 Openstack ，本系列持续更新中。
参考来源：https://blog.csdn.net/xiaoyu070321/ article/details/131538888