OpenStack Cinder 与各种后端存储技术的集成叙述与实践

先说下下loop设备

loop设备及losetup命令介绍    

1. loop设备介绍

    在类 UNIX 系统里，loop 设备是一种伪设备(pseudo-device)，或者也可以说是仿真设备。它能使我们像块设备一样访问一个文件。
在使用之前，一个 loop 设备必须要和一个文件进行连接。这种结合方式给用户提供了一个替代块特殊文件的接口。因此，如果这个文件包含有一个完整的文件系统，那么这个文件就可以像一个磁盘设备一样被 mount 起来。
    上面说的文件格式，我们经常见到的是 CD 或 DVD 的 ISO 光盘镜像文件或者是软盘(硬盘)的 *.img 镜像文件。通过这种 loop mount (回环mount)的方式，这些镜像文件就可以被 mount 到当前文件系统的一个目录下。
    至此，顺便可以再理解一下 loop 之含义：对于第一层文件系统，它直接安装在我们计算机的物理设备之上；而对于这种被 mount 起来的镜像文件(它也包含有文件系统)，它是建立在第一层文件系统之上，这样看来，它就像是在第一层文件系统之上再绕了一圈的文件系统，所以称为 loop。

2. losetup命令

    losetup [ -e encryption ] [ -o offset ] loop_device file
    losetup [ -d ] loop_device

说明：
此命令用来设置循环设备。循环设备可把文件虚拟成块设备，籍此来模拟整个文件系统，让用户得以将其视为硬盘驱动器，光驱或软驱等设备，并挂入当作目录来使用。
上面，命令格式中的选项与参数名：
-e 表示加密的方式
-o 设置数据偏移量
-d 卸载设备
loop_device 循环设备名，在 linux 下如 /dev/loop0 , /dev/loop1 等。

file 要与循环设备相关联的文件名，这个往往是一个磁盘镜象文件，如 *.img

3. 使用举例

（1）创建空的磁盘镜像文件，这里创建一个1.44M的软盘

          $ dd if=/dev/zero of=floppy.img bs=512 count=2880

（2）使用 losetup将磁盘镜像文件虚拟成快设备

          $ losetup /dev/loop1 floppy.img

（3）挂载块设备

          $ mount /dev/loop0 /tmp

    经过上面的三步之后，我们就可以通过/tmp目录，像访问真实快设备一样来访问磁盘镜像文件floppy.img。

（4） 卸载loop设备

          $ umount /tmp

          $ losetup -d /dev/loop1

Cinder项目为管理快设备而生，它最重要的地方就是如何做到和各种存储后端就到完美适配，用好后端存储的功能，本文为Cinder 多种后端存储(LVM, FC+SAN, iSCSI+SAN, NFS, VMWARE, Glusterfs)的场景总结, 以防自己将来忘记，欢迎交流， 共同成长

1.LVM

开始OpenStack Cinder实践之旅的入门存储， cinder.conf 什么都不配，默认就是使用LVM， LVM的原理

先把分区用pvcreate做成物理卷， 再把多个物理卷做成一个卷组，然后创建volume的时候就通过lvcreate分配lvm逻辑卷。

做部署时，用dd在当前目录创建一个设定大小(本例中为10G)的文件（cinder-volumes），然后通过losetup命令把他影射为loop device（虚拟快设备），然后基于这个快设备建立逻辑卷， 然后就是建立vg， 建立vg的时候可以一次包含多个pv，本例只使用了一个。

dd if=/dev/zero of=/vol/cinder-volumes bs=1 count=0 seek=10G
# Mount the file.
loopdev=`losetup -f`
losetup $loopdev /vol/cinder-volumes
# Initialize as a physical volume.
pvcreate $loopdev
# Create the volume group.
vgcreate cinder-volumes $loopdev
# Verify the volume has been created correctly.
pvscan

如果要扩充 cinder-volumes的容量，可以借用loop 设备

• # dd if=/dev/zero of=/var/lib/cinder/cinder-volumes1 bs=1k count=500000000  #500G
• # losetup -f  (查找一个没有使用的loop device，笔者这里使用/dev/oop2）  
• # losetup /dev/loop2 /var/lib/cinder/cinder-volumes1  
• # pvcreate /dev/loop2
• # vgextend cinder-volumes /dev/loop2  

建立好volume group后，使用cinder.conf的初始配置即可,  注意多节点时要配置好iscsi_ip_address为提供存储服务节点的管理ip

重启cinder-volume服务

就可以进行正常的volume创建，挂载，卸载等等操作了

question1：LVM如何实现挂载？

       创建很简单，通过lvcreate命令即可，挂载稍微复杂点， 先要把卷export为scsi存储目标设备(target，会有个lun ID),  然后通过linux scsi initiator软件实现到目标设备的连接，这里用到两个软件，scsi tagert管理软件(这个里面有多种如Tgt，Lio，Iet，ISERTgt，默认使用Tgt， 都是为装有SCSI initiator的操作系统提供块级scsi存储)与linux scsi initiator，所以两次操作分别对应命令为tgtadm与iscsiadm。

2. FC(Fibre Channel) +SAN 设备

   要求：a) 计算节点所在的机器一定要有HBA卡(光纤网卡)，
                    查看host上有无HBA卡方式：

                   一种方法：   

$ lspci
20:00.0 Fibre Channel: Emulex Corporation Zephyr-X LightPulse Fibre Channel Host Adapter (rev 02)
20:00.1 Fibre Channel: Emulex Corporation Zephyr-X LightPulse Fibre Channel Host Adapter (rev 02

                     二种方法：

                    可以查看/sys/class/fc_host/

                    当有两块光纤网卡，则有host1 与host2两个目录                   

$ cat /sys/class/fc_host/host1/port_name
0x10000090fa1b825a wwpn (作用如同MAC地址)

                b) 网卡通过光纤线连接到后端存储上， 以ibm的svc为例，必须保证连接上了，可以登录svc图形界面查看host是不是active的, 或者ssh登录svc,运行命令

ww_2145:SVC:superuser>svcinfo lsfabric -delim ! -wwpn "10000090fa1b825a"

10000090FA1B825A!0A0C00!3!node_165008!500507680130DBEA!2!0A0500!active!x3560m4-06MFZF1!!Host

                     这样才能保证做卷的挂载与卸载时没有问题
下面是实践，以Storwize设备为例：

volume_driver = cinder.volume.drivers.storwize_svc.StorwizeSVCDriver
san_ip = 10.2.2.123
san_login = superuser
#san_password = passw0rd
san_private_key = /svc_rsa
storwize_svc_volpool_name = DS3524_DiskArray1
storwize_svc_connection_protocol = FC

san_password 与san_private_key可以二选一，推荐san_private_key 方式，这个私钥文件用ssh-keygen生成，生成好留下私钥， 把公钥放到san设备上，以后其他host也想连接此存储设备时， 可直接使用此私钥， 不需重复生成。

测试过程，建个volume

[root@localhost ~]#  cinder create --display-name test55 1
[root@localhost ~]#  nova volume-list
+--------------------------------------+-----------+--------------+------+-------------+-------------+
| ID                                   | Status    | Display Name | Size | Volume Type | Attached to |
+--------------------------------------+-----------+--------------+------+-------------+-------------+
| 24f7e457-f71a-43ce-9ca6-4454fbcfa31f | available | test55       | 1    | None        |             |
+--------------------------------------+-----------+--------------+------+-------------+-------------+

用以下instance来进行attach挂载虚拟硬盘， 省了boot instance的过程~

[root@localhost ~]#  nova list
+--------------------------------------+-----------+--------------+------+-------------+-------------+
| 77d7293f-7a20-4f36-ac86-95f4c24b29ae | test2 | ACTIVE | -          | Running     | net_local=10.0.1.5 |
+--------------------------------------+-------+--------+------------+-------------+--------------------+
[root@localhost ~]# nova volume-attach 77d7293f-7a20-4f36-ac86-95f4c24b29ae 24f7e457-f71a-43ce-9ca6-4454fbcfa31f
+----------+--------------------------------------+
| Property | Value                                |
+----------+--------------------------------------+
| device   | /dev/vdb                             |
| id       | 24f7e457-f71a-43ce-9ca6-4454fbcfa31f |
| serverId | 77d7293f-7a20-4f36-ac86-95f4c24b29ae |
| volumeId | 24f7e457-f71a-43ce-9ca6-4454fbcfa31f |
+----------+--------------------------------------+
[root@localhost ~]# cinder list
+--------------------------------------+-----------+--------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+
|                  ID                  |   Status  | Display Name | Size | Volume Type | Bootable |             Attached to              |
+--------------------------------------+-----------+--------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+
| 24f7e457-f71a-43ce-9ca6-4454fbcfa31f |   in-use  |    test55    |  1   |     None    |  false   | 77d7293f-7a20-4f36-ac86-95f4c24b29ae |
+--------------------------------------+-----------+--------------+------+-------------+-------------+

3. iSCSI+SAN 设备   

这个是通过TCP/IP 协议来连接存储设备的，只需要保证存储服务节点能够ping通san ip和计算机点能ping存储设备上的iSCSI node ip即可。

   以ibm的svc或者v7000为例。
   与FC部分配置唯一的不同就是

storwize_svc_connection_protocol = FC ==》 storwize_svc_connection_protocol = iSCSI

   测试过程同上，一切ok

4. 使用VMWARE

这个主要是使用vcenter来管理快存储。cinder这个其实就是封装了一层， 最终都是调用vcenter的存储管理的功能。就像是一个中转一样，修改cinder.conf中如下配置项

volume_driver = cinder.volume.drivers.vmware.vmdk.VMwareVcVmdkDriver
vmware_host_ip = $VCENTER_HOST_IP
vmware_host_username = $VCENTER_HOST_USERNAME
vmware_host_password = $VCENTER_HOST_PASSWORD
vmware_wsdl_location = $WSDL_LOCATION
# VIM Service WSDL Location
# example, 'file:///home/SDK5.5/SDK/vsphere-ws/wsdl/vim25/vimService.wsdl

测试过程同2，一切即ok。

5.NFS

非常普遍的一种网络文件系统，原理可google，直接开始cinder中的实践  

 第一步： 规划好NFS存储server端， 分别分布在那些节点，那些目录，这里在两个节点做规划，作为nfs server端，10.11.0.16:/var/volume_share和10.11.1.178:/var/volume_share，在这两台机器上建好目录/var/volume_share， 并export为nfs存储，在两个节点上启动nfs服务

      
  第二步：建立/etc/cinder/share.txt，内容如下， 告知可以被mount的共享存储            

10.11.0.16:/var/volume_share
10.11.1.178:/var/volume_share

                 修改权限及用户组              

$ chmod 0640 /etc/cinder/share.txt
$ chown root:cinder /etc/cinder/share.txt

  第三步：编辑/etc/cinder/cinder.conf              

volume_driver=cinder.volume.drivers.nfs.NfsDriver
nfs_shares_config=/etc/cinder/shares.txt
nfs_mount_point_base=$state_path/mnt

 重启cinder-volume服务，ok了，测试过程和2一样。

有一次变更环境，voluem-attach报了错：

2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     connector)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/nova/openstack/common/excutils.py", line 68, in __exit__
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     six.reraise(self.type_, self.value, self.tb)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/nova/virt/block_device.py", line 239, in attach
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     device_type=self['device_type'], encryption=encryption)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/nova/virt/libvirt/driver.py", line 1263, in attach_volume
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     disk_dev)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/nova/openstack/common/excutils.py", line 68, in __exit__
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     six.reraise(self.type_, self.value, self.tb)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/nova/virt/libvirt/driver.py", line 1250, in attach_volume
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     virt_dom.attachDeviceFlags(conf.to_xml(), flags)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/eventlet/tpool.py", line 179, in doit
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     result = proxy_call(self._autowrap, f, *args, **kwargs)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/eventlet/tpool.py", line 139, in proxy_call
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     rv = execute(f,*args,**kwargs)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib/python2.6/site-packages/eventlet/tpool.py", line 77, in tworker
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     rv = meth(*args,**kwargs)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher   File "/usr/lib64/python2.6/site-packages/libvirt.py", line 419, in attachDeviceFlags
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher     if ret == -1: raise libvirtError ('virDomainAttachDeviceFlags() failed', dom=self)
2014-06-12 11:41:58.659 19312 TRACE oslo.messaging.rpc.dispatcher libvirtError: internal error unable to execute QEMU command '__com.redhat_drive_add': Device 'drive-virtio-disk1' could not be initialized

这个错来自libvirt，做以下设置即可，先察看virt_use_nfs是off还是on

$ /usr/sbin/getsebool virt_use_nfs

如果是off，做以下设置 

$ /usr/sbin/setsebool -P virt_use_nfs on

6.GlusterFS      

       写这么多， 觉得这个是比较好的，难怪redhat会收购它， 有眼光啊，它为分布式文件系统，可扩展到几个PB数量级的集群文件系统。可以把多个不同类型的存储块通过Infiniband RDMA或者TCP/IP汇聚成一个大的并行网络文件系统。

       简单总结自己体会到的它的两个特性
           1.横向扩展能力强， 可以把不同节点的brick server组合起来，形成大的并行网络文件系统
           2.可以做软RAID，通过条带技术[stripe] 和镜像卷[replica], 提高并发读写速度和容灾能力

        下面提供一个cinder+glusterfs实践全过程， 穿插叙述glusterfs的优良特性的说明和使用

 第一步：首先安装部署好gluterfs server环境：

        本例中使用10.11.0.16和10.11.1.178作为连个节点，首先要在它们上装包

        两种方式：yum源 or RPM 包

            1：yum -y install glusterfs glusterfs-fuse glusterfs-server
            2：去以下网址下载包， 例如http://download.gluster.org/pub/gluster/glusterfs/3.5/3.5.0/RHEL/epel-6.5/x86_64/
                        glusterfs-3.5.0-2.el6.x86_64.rpm         glusterfs-fuse-3.5.0-2.el6.x86_64.rpm    glusterfs-server-3.5.0-2.el6.x86_64.rpm   
                        glusterfs-cli-3.5.0-2.el6.x86_64.rpm     glusterfs-libs-3.5.0-2.el6.x86_64.rpm  

                  我下载了3.5版本的，利用rpm的方式安装上。

        装好之后，规划好多节点上的brick server，本例中将在10.11.1.178 和10.11.0.16上分别建立/var/data_cinder和/var/data_cinder2目录，并在10.11.1.178上建立存储集群cfs。

       1.启动10.11.1.178和10.11.0.16上的glusterd服务

[root@chen ~]# /etc/init.d/glusterd start

       2.在10.11.1.178上察看存储池状态

[root@kvm-10-11-1-178 ~]# gluster peer probe 10.11.0.16
[root@kvm-10-11-1-178 ~]# gluster peer probe 10.11.1.178 #本地也可以不执行

     3.创建存储集群
      用法：$ gluster volume create <NEW-VOLNAME> [stripe <COUNT>] [replica <COUNT>] [transport <tcp|rdma|tcp,rdma>] <NEW-BRICK>?<vg_name>... [force]
      stripe 条带，类似做RAID0， 提高读写性能的，
      replica 顾名思义，镜像，类似于做RAID1， 数据会成镜像的写

      stripe+ replica 可以做RAID10，此时stripe COUNT * replica  COUNT =brick-server  COUNT， 说多了，哈哈

[root@kvm-10-11-0-16 var]# mkdir data_cinder
[root@kvm-10-11-0-16 var]# mkdir data_cinder2
[root@kvm-10-11-1-178 var]# mkdir data_cinder
[root@kvm-10-11-1-178 var]# mkdir data_cinder2
[root@kvm-10-11-1-178 var]# gluster volume create cfs stripe 2 replica 2 10.11.0.16:/var/data_cinder2 10.11.1.178:/var/data_cinder 10.11.0.16:/var/data_cinder 10.11.1.178:/var/data_cinder2 force
volume create: cfs: success: please start the volume to access data

注意：不要 gluster volume create cfs stripe 2 replica 2 10.11.0.16:/var/data_cinder2 10.11.0.16:/var/data_cinder 10.11.1.178:/var/data_cinder 10.11.1.178:/var/data_cinder2 force， 因为前两个是做RAID1， 在同一个节点上就起不到容灾能力了。

      4. start 存储集群 
用法：$ gluster  volume start <NEW-VOLNAME>

[root@kvm-10-11-1-178 var]# gluster volume start cfs
volume start: cfs: success
[root@kvm-10-11-1-178 ~]# gluster volume info all
 Volume Name: cfs
Type: Striped-Replicate
Volume ID: ac614af9-11b8-4ff3-98e6-fe8c3a2568b6
Status: Started
Number of Bricks: 1 x 2 x 2 = 4
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: 10.11.0.16:/var/data_cinder2
Brick2: 10.11.1.178:/var/data_cinder
Brick3: 10.11.0.16:/var/data_cinder
Brick4: 10.11.1.178:/var/data_cinder2

 第二步：client端，也就是cinder-volume service所在的节点，这端除了glusterfs-server包不用装，其他都要装上，这端就和nfs那些一样了，保证服务启动时会做好mount。

建立/etc/cinder/share.conf，内容如下， 告知可以被mount的集群存储            

10.11.1.178:/cfs

                 修改权限及用户组              

$ chmod 0640 /etc/cinder/share.conf
$ chown root:cinder /etc/cinder/share.conf

cinder.conf 配置

glusterfs_shares_config = /etc/cinder/shares.conf
glusterfs_mount_point_base = /var/lib/cinder/volumes
volume_driver=cinder.volume.drivers.glusterfs.GlusterfsDriver

[root@chen ~]# for i in api scheduler volume; do sudo service openstack-cinder-${i} restart; done

[root@chen ~]# cinder create --display-name  chenxiao-glusterfs 1
[root@chen ~]# cinder list
+--------------------------------------+----------------+--------------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+
|                  ID                  |     Status     |    Display Name    | Size | Volume Type | Bootable |             Attached to              |
+--------------------------------------+----------------+--------------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+
| 866f7084-c624-4c11-a592-8c00fcabfb23 |   available    | chenxiao-glusterfs |  1   |     None    |  false   |                                      |
+--------------------------------------+----------------+--------------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+

每个brick server上都有此存储数据的分布， 都为512M, 只有1/2G 是因为做个RAID0， 分布在四处，总共有2G，是因为做了RAID1，以其中一个为例：

[root@kvm-10-11-1-178 data_cinder]# ls -al
总用量 20
drwxrwxr-x    3 root cinder      4096 6月  18 20:43 .
drwxr-xr-x.  27 root root        4096 6月  18 10:24 ..
drw-------  240 root root        4096 6月  18 20:39 .glusterfs
-rw-rw-rw-    2 root root   536870912 6月  18 20:39 volume-866f7084-c624-4c11-a592-8c00fcabfb23

boot个instance， 进行attach操作。

[root@chen data_cinder]# nova volume-attach f5b7527e-2ab8-424c-9842-653bd73e8f26 866f7084-c624-4c11-a592-8c00fcabfb23
+----------+--------------------------------------+
| Property | Value                                |
+----------+--------------------------------------+
| device   | /dev/vdd                             |
| id       | 866f7084-c624-4c11-a592-8c00fcabfb23 |
| serverId | f5b7527e-2ab8-424c-9842-653bd73e8f26 |
| volumeId | 866f7084-c624-4c11-a592-8c00fcabfb23 |
+----------+--------------------------------------+

[root@chen data_cinder]# cinder list
+--------------------------------------+----------------+--------------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+
|                  ID                  |     Status     |    Display Name    | Size | Volume Type | Bootable |             Attached to              |
+--------------------------------------+----------------+--------------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+
| 866f7084-c624-4c11-a592-8c00fcabfb23 |     in-use     | chenxiao-glusterfs |  1   |     None    |  false   | f5b7527e-2ab8-424c-9842-653bd73e8f26 |
+--------------------------------------+----------------+--------------------+------+-------------+----------+--------------------------------------+

 原文http://blog.csdn.net/juvxiao/article/details/32315299

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