OpenStack Cinder是OpenStack平台中的一个重要组件,它主要提供块存储服务。

一、基本概念

  • 定义:Cinder是OpenStack项目中的一个模块,专注于为云计算环境中的虚拟机提供持久化的块存储服务。
  • 功能:Cinder允许用户创建和管理持久化的块设备,如硬盘,这些设备可以附加到虚拟机实例上,实现数据的持久性和可靠性。
    在这里插入图片描述

二、主要组件

  • API服务器:提供REST API接口,与其他组件和用户进行交互。用户可以通过API创建、删除或修改卷。
  • 卷管理器(Volume Manager):负责卷的创建、删除、调整大小等操作,还处理卷和虚拟机实例之间的附加和分离。
  • 调度器(Scheduler):根据用户定义的策略,将卷分配给适当的存储后端。它考虑存储后端的可用性、性能和容量等因素。
  • 存储后端(Storage Backends):Cinder支持多种类型的存储后端,如本地磁盘、网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)等,实际存储和管理卷。
  • 卷状态和信息数据库:用于存储卷的状态和元数据信息,如卷的大小、类型、状态等。

三、主要功能

  1. 卷管理:
  • 支持卷的创建、删除、扩容和缩小。
  • 管理员可以通过API或命令行接口指定卷的大小、类型、名称和描述等信息。
  1. 卷快照:
  • 支持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。
  1. 卷的迁移和复制:
  • 支持卷的迁移,即将卷从一个存储后端迁移到另一个存储后端。
  • 支持在同一存储后端中复制卷。
  • 管理员可以通过API或命令行接口进行卷的迁移和复制。
  1. 备份和还原:
  • 支持卷的备份和还原,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。
  1. 多租户支持:
  • 为不同的租户提供独立的块存储服务,并可以限制不同租户的配额和权限。
  1. 高可用性和容错性:
  • 支持多副本和数据冗余,同时还支持故障转移和自动恢复,确保存储服务的可用性和数据的安全性。

四、使用场景

Cinder广泛应用于云计算环境中,为虚拟机提供持久的块存储服务。它可以满足用户对存储资源的灵活性和可扩展性的需求,支持按需分配存储资源,降低存储和管理成本。

  1. 云服务器:
    Cinder可以作为云服务器的后端存储,提供高效的块存储服务。用户可以在云服务器上运行各种应用程序,并将数据存储在Cinder中,以保证数据的可靠性和可用性。
  2. 虚拟机:
    Cinder为虚拟机提供镜像的块存储服务。虚拟机可以在云环境中快速创建和部署,而Cinder则为其提供高效、稳定的存储支持,确保虚拟机的正常运行。
  3. 容器:
    随着容器技术的兴起,Cinder也可以作为容器的后端存储,为容器镜像提供块存储服务。容器是一种轻量级的虚拟化技术,可以快速创建和部署应用程序,而Cinder则为其提供可靠和高效的存储支持。
  4. 其他应用:
    Cinder还适用于其他多种应用场景,如在线游戏、视频处理、科学计算等。它可以与OpenStack的其他组件(如Nova和Swift)集成,为用户提供完整的云存储解决方案。

五、安装与配置

安装和配置OpenStack Cinder需要遵循一定的步骤,包括创建数据库、服务凭证和API节点,安装软件包,编辑配置文件等。具体过程可以参考OpenStack官方文档或相关教程。

1、安装前准备

  1. 创建数据库
    在控制节点上,为Cinder服务创建数据库并授权。以MySQL为例,可以使用如下命令:
mysql -u root -p  
CREATE DATABASE cinder;  
GRANT ALL PRIVILEGES ON cinder.* TO 'cinder'@'localhost' IDENTIFIED BY 'CINDER_DBPASS';  
GRANT ALL PRIVILEGES ON cinder.* TO 'cinder'@'%' IDENTIFIED BY 'CINDER_DBPASS';  
FLUSH PRIVILEGES;  
exit;

其中,CINDER_DBPASS是Cinder数据库用户的密码,请根据实际情况替换。

  1. 创建身份认证证书
    在OpenStack环境中,通常需要为Cinder服务创建一个用户,并分配相应的角色和权限。这可以通过OpenStack的命令行工具(如openstack CLI)完成。例如:
source admin-openrc.sh  # 加载admin用户的客户端脚本  
openstack user create --password-prompt cinder  
openstack role add --project service --user cinder admin  
openstack service create --name cinder --description "OpenStack Block Storage" volume  
openstack service create --name cinderv2 --description "OpenStack Block Storage" volumev2  
openstack endpoint create --publicurl http://controller:8776/v2/%\(tenant_id\)s --internalurl http://controller:8776/v2/%\(tenant_id\)s --adminurl http://controller:8776/v2/%\(tenant_id\)s --region RegionOne volume  
openstack endpoint create --publicurl http://controller:8776/v3/%\(project_id\)s --internalurl http://controller:8776/v3/%\(project_id\)s --adminurl http://controller:8776/v3/%\(project_id\)s --region RegionOne volumev3

请注意,上述命令中的controller应替换为实际的控制节点主机名或IP地址,并且根据OpenStack的版本和配置,可能需要创建不同版本的endpoint。

2、安装Cinder

在控制节点和存储节点上安装Cinder。安装方法取决于使用的Linux发行版。以Ubuntu为例,可以使用apt-get命令:

sudo apt-get update  
sudo apt-get install cinder-api cinder-scheduler cinder-volume

在存储节点上,通常只需要安装cinder-volume组件。

3、配置Cinder

  1. 配置数据库连接
    编辑Cinder的配置文件(通常是/etc/cinder/cinder.conf),配置数据库连接信息:
[database]  
connection = mysql+pymysql://cinder:CINDER_DBPASS@controller/cinder

请将CINDER_DBPASS替换为实际的数据库密码,controller替换为控制节点的主机名或IP地址。
2. 配置认证服务
在配置文件中,还需要配置认证服务的访问信息,以便Cinder能够与Keystone进行交互:

[keystone_authtoken]  
auth_uri = http://controller:5000  
auth_url = http://controller:35357  
auth_plugin = password  
project_domain_name = Default  
user_domain_name = Default  
project_name = service  
username = cinder  
password = CINDER_PASS

请将CINDER_PASS替换为Cinder用户的密码,其他信息根据实际情况填写。

  1. 配置消息队列
    Cinder使用RabbitMQ作为消息队列,需要在配置文件中配置RabbitMQ的访问信息:
[oslo_messaging_rabbit]  
rabbit_host = controller  
rabbit_userid = openstack  
rabbit_password = RABBIT_PASS

请将RABBIT_PASS替换为RabbitMQ用户的密码,controller替换为RabbitMQ服务器的主机名或IP地址。
4. 其他配置
根据实际需求,可能还需要配置存储后端、卷类型、日志记录等。这些配置通常在[DEFAULT]、[lvm]等部分进行。

4、初始化数据库并启动服务

在控制节点上,使用cinder-manage命令初始化数据库:

sudo su -s /bin/sh -c "cinder-manage db sync" cinder

然后,启动Cinder服务:

sudo service cinder-api restart  
sudo service cinder-scheduler restart  
sudo service cinder-volume restart

在存储节点上,只需启动cinder-volume服务。

5、验证配置

安装和配置完成后,可以通过OpenStack Dashboard或命令行工具验证Cinder服务的配置是否正确。例如,可以创建一个卷并尝试将其附加到虚拟机实例上。

请注意,上述步骤和命令可能因OpenStack的版本和配置而有所不同。因此,在实际操作中,请参考OpenStack的官方文档或相关教程。

六、通用命令

OpenStack Cinder提供了丰富的命令行工具,允许用户通过命令行界面对块存储服务进行管理和操作。以下是一些常用的Cinder命令行操作:

  1. 查看Cinder服务状态:
cinder service-list

该命令用于查看Cinder服务的状态,包括服务名称、主机、状态等信息。

  1. 创建块存储卷:
cinder create --display-name my_volume --size 1

该命令用于创建一个新的块存储卷,其中–display-name指定卷的名称,–size指定卷的大小(单位为GB)。

  1. 查看块存储卷列表:
cinder list

该命令用于列出当前存在的所有块存储卷。

  1. 挂载块存储卷:
    将块存储卷挂载到指定的虚拟机上通常需要使用Nova命令(因为Cinder主要负责存储管理,而Nova负责虚拟机管理),但Cinder命令可用于准备卷以进行挂载。挂载后,使用Nova命令进行实际的挂载操作。
  2. 卸载块存储卷:
    同样,卸载操作也主要由Nova命令完成,但Cinder命令可用于准备卷以进行卸载。
  3. 删除块存储卷:
cinder delete <volume_id>

该命令用于删除指定的块存储卷。

  1. 备份与恢复:
cinder backup-create <volume>  
cinder backup-delete <backup>  
cinder backup-list

这些命令用于创建、删除和列出卷的备份。

  1. 快照管理:
cinder snapshot-create <volume>  
cinder snapshot-delete <snapshot>  
cinder snapshot-list

这些命令用于对卷进行快照操作,包括创建、删除和列出快照。

  1. 查询与修改卷信息:
cinder show <volume>  
cinder rename <volume> <new_name>  
cinder reset-state <volume> --state available

这些命令用于查询卷的详细信息、重命名卷以及重置卷的状态。

  1. 卷迁移与复制:

Cinder支持卷的迁移和复制功能,但具体的命令行操作可能因版本和配置而异。通常,这些操作需要通过特定的API或扩展工具来完成。

七、API服务器

1、功能概述

Cinder API服务器的主要功能包括:

  1. 提供REST API:允许用户通过HTTP请求查询和管理卷(volume)、卷快照(volume snapshot)以及卷类型(volume type)等存储资源。
  2. 响应请求:接收来自客户端(如OpenStack Dashboard、命令行工具等)的请求,并调用Cinder的其他子组件(如cinder-volume、cinder-scheduler)来处理这些请求。
  3. 验证和授权:在处理请求之前,通常会验证客户端的身份和权限,确保只有合法的用户才能访问存储资源。

2、架构与部署

  1. 架构:
  • Cinder API服务器是Cinder组件的门户,它与其他Cinder组件(如cinder-volume、cinder-scheduler)以及OpenStack的其他组件(如Nova、Keystone)进行交互。
  • 它通过REST API提供统一的接口,使得用户可以方便地管理和操作存储资源。
  1. 部署:
  • Cinder API服务器可以单独部署在一个或多个节点上,以提供高可用性和负载均衡。
  • 在部署时,需要配置相应的网络、存储和安全设置,以确保Cinder API服务器能够正常运行并与其他组件安全通信。

3、操作与管理

  1. 创建卷:
  • 用户可以通过Cinder API发送HTTP POST请求来创建一个新的卷。请求中需要包含卷的名称、大小、类型等参数。
  • Cinder API服务器接收到请求后,会调用cinder-scheduler来选择合适的存储节点,并调用cinder-volume在该节点上创建卷。
  1. 查询卷:
  • 用户可以通过Cinder API发送HTTP GET请求来查询卷的列表或特定卷的详细信息。
  • Cinder API服务器会根据请求的参数返回相应的卷信息。
    修改和删除卷:
  • 用户还可以通过Cinder API发送HTTP PUT或DELETE请求来修改或删除卷。
  • 这些操作同样需要Cinder API服务器与cinder-volume等组件进行交互来完成。

4、安全性与可靠性

  1. 安全性:
  • Cinder API服务器支持HTTPS协议,可以加密客户端和服务器之间的通信数据,保护用户信息的安全。
  • 同时,Cinder还提供了基于角色的访问控制(RBAC)等安全机制,以确保只有具有相应权限的用户才能访问存储资源。
  1. 可靠性:
  • Cinder API服务器通常部署在高可用性的环境中,通过负载均衡和故障转移等技术来确保服务的连续性和可靠性。
  • 此外,Cinder还提供了数据备份和恢复等机制,以保护用户数据的安全和完整性。

八、卷管理器

OpenStack Cinder卷管理器(Volume Manager)是Cinder组件中的核心部分,负责管理和操作块存储卷(volumes)的生命周期。以下是关于Cinder卷管理器的详细解析:

1、功能概述

  1. 卷的创建与删除:
  • 卷管理器负责接收来自Cinder API服务器的请求,根据请求中的参数(如大小、类型、名称等)在指定的存储后端上创建新的卷。
  • 当卷不再需要时,卷管理器会处理来自Cinder API服务器的删除请求,确保卷被正确地从存储后端中移除。
  1. 卷的调整:
  • 支持卷的扩容和缩小操作。用户可以通过Cinder API发送请求来改变卷的大小,卷管理器会处理这些请求并确保数据的完整性和一致性。
  1. 卷的附加与分离:
  • 卷管理器还负责处理卷与虚拟机实例之间的附加和分离操作。当卷需要被挂载到虚拟机实例上时,卷管理器会确保卷被正确地附加到实例的指定接口上;当卷不再需要被挂载时,卷管理器会处理分离操作。
  1. 卷的复制与迁移:
  • 支持卷的复制和迁移功能。卷管理器可以将卷从一个存储后端复制到另一个存储后端,或者在同一个存储后端中复制卷。同时,也支持将卷从一个节点迁移到另一个节点,以提高系统的灵活性和可用性。
  1. 卷的快照与备份:
  • 卷管理器还负责管理卷的快照和备份操作。用户可以创建卷的快照来保存某个时刻的卷状态,以便后续恢复或分析。同时,卷管理器也支持将卷的数据备份到其他地方进行保护。

2、架构与部署

  1. 架构:
  • 卷管理器是Cinder组件中的一个独立服务,通常与其他Cinder子服务(如Cinder API服务器、Cinder调度器等)一起部署在OpenStack环境中。
  • 它通过内部消息队列(如RabbitMQ)与其他Cinder子服务进行通信和协作,以完成卷的创建、管理、删除等操作。
  1. 部署:
  • 在部署Cinder时,需要配置卷管理器的相关参数,包括存储后端的类型、位置、凭证信息等。
  • 根据实际需求,可以在不同的节点上部署多个卷管理器实例,以实现负载均衡和故障转移。

3、操作与管理

  1. 命令行操作:
  • 用户可以通过OpenStack的命令行工具(如openstack CLI)与卷管理器进行交互,完成卷的创建、删除、调整、附加、分离等操作。
  • 例如,使用openstack volume create命令可以创建一个新的卷;使用openstack volume delete命令可以删除一个卷;使用openstack volume attach和openstack volume detach命令可以分别将卷附加和分离到虚拟机实例上。
  1. Web界面操作:
    -除了命令行工具外,用户还可以通过OpenStack Dashboard(Horizon)等Web界面与卷管理器进行交互。这些界面提供了更直观、更友好的操作方式,使得用户可以更方便地管理卷资源。

九、调度器

OpenStack Cinder调度器(Scheduler)是Cinder组件中的一个重要部分,它负责根据用户定义的策略将卷(volume)创建请求分配给适当的存储后端。以下是关于Cinder调度器的详细解析:

1、功能概述

  1. 请求调度:
  • 当用户通过Cinder API发送卷创建请求时,Cinder调度器会接收这些请求,并根据预定义的调度策略和存储后端的可用性、性能、容量等因素,选择最合适的存储节点来创建卷。
  1. 策略优化:
  • Cinder调度器通过智能调度算法,优化存储资源的分配,确保系统的高效运行和资源的合理利用。
  1. 后端支持:
  • 它支持多种类型的存储后端,如本地磁盘、网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)等,可以根据实际需求进行选择和配置。

2、调度策略

Cinder调度器采用灵活的调度策略,用户可以根据实际需求进行配置。常见的调度策略包括:

  1. 容量优先:
  • 选择剩余容量最大的存储节点来创建卷,以确保系统有足够的空间来存储数据。
  1. 性能优先:
  • 选择性能最好的存储节点来创建卷,以满足对性能要求较高的应用场景。
  1. 负载均衡:
  • 尝试将卷创建请求分散到多个存储节点上,以实现负载均衡,提高系统的整体性能。
  1. 自定义策略:
  • 用户还可以根据实际需求编写自定义的调度策略,并将其集成到Cinder调度器中。

3、架构与部署

  1. 架构:
  • Cinder调度器是Cinder组件中的一个独立服务,通常与其他Cinder子服务(如Cinder API服务器、Cinder卷管理器等)一起部署在OpenStack环境中。
  • 它通过内部消息队列(如RabbitMQ)与其他Cinder子服务进行通信和协作,以完成卷的调度和创建等操作。
  1. 部署:
  • 在部署Cinder时,需要配置调度器的相关参数,包括调度策略、存储后端的类型、位置、凭证信息等。
  • 根据实际需求,可以在控制节点上部署Cinder调度器,以便集中管理所有存储节点的调度请求。

4、操作与管理

  1. 配置调度策略:
  • 用户可以通过修改Cinder配置文件(如cinder.conf)来配置调度策略。在配置文件中,可以指定调度器的类型、参数以及调度算法等。
  1. 监控与调优:
  • 管理员可以通过OpenStack的监控工具(如Ceilometer、Aodh等)来监控Cinder调度器的性能和状态,以便及时发现并解决问题。
  • 根据监控结果,管理员可以对调度策略进行调整和优化,以提高系统的性能和可靠性。

十、存储后端

OpenStack Cinder存储后端是Cinder服务的重要组成部分,它负责为虚拟机提供持久性块存储设备。Cinder可以与多种存储后端技术集成,以满足不同场景下的需求。以下是对OpenStack Cinder存储后端的详细解析:

1、支持的后端类型

Cinder支持多种类型的存储后端,包括但不限于:

  1. 本地存储:最简单的存储方式,即将虚拟机实例的块存储直接挂载到宿主机上。这种方式适用于对性能要求不高的场景,如测试环境。
  2. 分布式文件系统:如GlusterFS、CephFS等。分布式文件系统可以将数据分布在多个物理节点上,提供高性能、高可用性和容错能力。
  3. 对象存储:如Amazon S3、OpenStack Swift等。对象存储将数据以对象的形式进行管理,每个对象都有一个唯一的标识符,具有高度的可扩展性、持久性和安全性。
  4. 块设备:如硬盘、固态硬盘等。Cinder支持与多种块设备集成,如EMC、IBM等厂商的存储设备。

2、配置过程

配置Cinder存储后端的过程可能因所选的后端类型而异,但一般包括以下步骤:

  1. 环境准备:安装OpenStack组件及其必要的依赖。
  2. 配置文件修改:打开Cinder的配置文件(如cinder.conf),添加或修改与所选后端相关的配置信息。例如,对于LVM后端,需要指定卷驱动、后端名称、卷组等信息。
  3. 后端准备:根据所选的后端类型进行相应的准备工作。例如,对于LVM后端,需要创建物理卷和卷组;对于分布式文件系统或对象存储后端,需要配置和启动相应的服务。
  4. 服务启动:启动Cinder服务,使配置生效。
  5. 测试验证:通过创建和管理卷来测试Cinder存储后端是否正常工作。

3、特点与优势

  1. 灵活性:Cinder支持多种存储后端,用户可以根据实际需求选择合适的存储方案。
  2. 可扩展性:随着存储需求的增长,用户可以轻松地扩展存储后端,以满足虚拟机实例的存储需求。
  3. 高可用性:通过配置分布式文件系统或对象存储等后端,Cinder可以提供高可用性的存储解决方案,确保数据的可靠性和持久性。
  4. 易于管理:OpenStack提供了丰富的管理工具和API接口,用户可以方便地管理和监控Cinder存储后端的状态和性能。

4、示例配置

以LVM后端为例,配置过程可能包括:

  1. 在cinder.conf文件中添加以下配置:
[lvm]  
volume_driver = cinder.volume.drivers.lvm.LVMISCSIDriver  
volume_backend_name = lvm  
volume_group = cinder-volumes
  1. 创建物理卷和卷组:
sudo pvcreate /dev/sdb  
sudo vgcreate cinder-volumes /dev/sdb
  1. 启动Cinder服务:
sudo cinder-manage db sync  
sudo service cinder-volume restart
  1. 测试配置:
openstack volume create --size 1 test-volume  
openstack volume list

通过上述步骤,用户可以将LVM配置为Cinder的存储后端,并为虚拟机实例提供块存储服务。需要注意的是,实际配置过程可能因OpenStack版本和存储后端类型的不同而有所差异,用户应参考OpenStack官方文档或相关社区指南进行配置。

十一、卷状态和信息数据库

OpenStack Cinder中的卷状态和信息数据库是Cinder组件的重要组成部分,它们共同协作以确保块存储服务的有效性和可靠性。以下是对这两个方面的详细解析:

1. 卷状态

在OpenStack Cinder中,卷的状态用于表示卷的当前状况,以便管理员和用户能够了解卷是否可用、正在使用、发生错误或处于其他状态。常见的卷状态包括:

  • available:卷可用于实例,处于空闲状态。
  • in-use:卷正在被某个实例使用。
  • error:卷在创建或操作中发生了错误,需要管理员进行干预。
  • creating:卷正在被创建过程中。
  • deleting:卷正在被删除过程中。
  • attaching:卷正在被附加到某个实例上。

管理员可以使用OpenStack CLI或API来查询和更改卷的状态。例如,通过openstack volume show <volume_id>命令可以查询特定卷的详细信息,包括其当前状态。在需要时,管理员还可以通过CLI或API将卷的状态更改为其他状态,如将卷从“available”更改为“error”或重置为“available”。

2. 信息数据库

Cinder的信息数据库用于存储卷的状态信息和其他元数据,如卷的大小、类型、创建时间等。这些信息对于管理块存储服务至关重要,因为它们使管理员能够了解卷的详细情况,并在需要时执行相应的操作。

Cinder的数据库通常是一个关系型数据库,如MySQL或PostgreSQL。在OpenStack部署中,Cinder服务会连接到这个数据库,以读取和写入卷的状态和元数据信息。数据库中的表结构经过精心设计,以确保能够高效地存储和检索这些信息。

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