OpenStack——存储服务

存储侧：

块存储

文件存储

对象存储

存储简介

特点：

        1、OS盘只能使用块存储

        2、不能实现共享【不能解决两个主机同时去读写同一个block的问题】

        3、性能最优

filesystem——文件存储

VIMS：高可用文件系统

——提供了锁机制

对象存储

——解锁key的方式【键用于标识存储在系统中的数据，而值则存储了实际的数据】

1.OpenStack存储类型

从数据保存时间的角度分为临时存储（非持久存储）和持久存储

ephemeral storge临时存储：是指数据被虚拟机实例使用，虚拟机实例被关机、重启或删除，该实例中的所有数据信息都回丢失；

Persistent storage持久化存储：维护数据持续可用，保护数据安全性，持久化存储设备的周期独立于任何其他系统设备或资源，无论虚拟机实例是否终止

OpenStack持久化存储

1、块存储Cinder

2、对象存储Swift

3、文件存储Manila

块存储服务

1.Cinder简介

Cinder是OpenStack 块存储服务，为Nova虚拟机、Ironic裸机、容器提供卷

Cinder为后端不同的存储设备提供了统一的接口，不同的块设备服务厂商在Cinder中实现其驱动，使其可以被OpenStack整合管理

Cinder在虚拟机与具体存储设备之间引入了一层“逻辑存储卷”的抽象，Cinder本身不是一种存储技术，并没有实现对块设备的实际管理和服务

Cinder只是提供了一个中间的抽象层，为后端不同的存储技术，提供了统一的接口

不同的块设备服务厂商在Cinder中以驱动的形式实现上述接口与OpenStack进行整合

2.Cinder架构

3.Cinder架构说明

4.Cinder创建卷流程

5.Cinder挂载卷流程

块存储

对象存储

key-value

对象存储服务Swift

1.简介

简介：

• 提供高度可用、分布式、最终一致的对象存储服务

• 可以高效、安全且廉价地存储大量数据

• 非常适合存储需要弹性扩展的非结构化数据

定位：

• Swift是OpenStack对象存储服务，可以存储虚拟机实例创建所需的镜像

• Swift 作为 OpenStack 持久存储之一，比较适合存放静态数据

2.Swift数据模型

• Container 不能嵌套，不能包含下级的 Container ；对象由元数据和内容两部分组成， Swift 要求一个对象必须存储在某个 Container 中，因此一个 Account 应该至少由一个 Container 来提供对象的存储。

数据下发

DHT环 2^32次方个点

key---block-----2^32次

优化：

partition分区（分成8片）：

key-hash--partition-8(3600-华为）次===partition id

开源OpenStack 的partition=2^存储节点数

二次优化：

列表--存储设备列表关系【partition--device（disk）】一个partition只能来自一个device

key--hash-partition-disk（partition数量）

下盘：

disk--磁盘读写---iops



副本机制：

N--3副本机制---33%资源利用率

R--读副本数

W--写副本数

        最终一致性原则：

                在周期内是可以不同步的

                 R+W≤N：有可能读出来最新的数据---弱一致性原则

                 R+W>N：一定可以读出来最新的数据--强一致性原则

副本级别：

        disk级别
        服务器级别
        机柜级别：不同的副本放在不同的数据中心
        DC级别

3.swift组件

Proxy Server代理服务，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

Authentication Server认证服务，验证访问用户的身份信息，并获得一个对象访问令牌（Token），在一定的时间内会一直有效，验证访问令牌的有效性并缓存下来直至过期时间

Cache Server缓存服务，缓存的内容包括对象服务令牌，账户和容器的存在信息，但不会缓存对象本身的数据；缓存服务采用Memcached集群，Swift会使用一致性散列算法来分配缓存地

Auditor审计服务，检查对象，容器和帐户的完整性，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

Replicator复制服务，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更新服务，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

Proxy Server可以说是Swift的核心，运行着swift-proxy-server进程。它提供Swift API服务，负责Swift其余组件间的通信。对于每个客户端的请求，它在Ring中查询相应的Account、Container以及Object的位置，并且转发这些请求。

Account Server

帐户服务，提供帐户元数据和统计信息，并维护所含容器列表的服务，每个帐户的信息被存储在一个 SQLite 数据库中

Container Server

容器服务，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

对象服务，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

4.swift架构

• Swift 从架构上可以划分为两个层次：访问层（ Access Tier ）与存储层（ Storage Nodes ）。

• 访问层主要包括两部分，即 Proxy Node （代理服务节点）与 Authentication （认证），分别负责 RESTful 请求与用户身份的认证。

▫ 在 Proxy Node 节点上运行着 Proxy Server ，负责处理用户的 RESTful 请求，在接收到用户请求时，需要对用户的身份进行认证，此时用户所提供的身份资料会被转发给认证服务进行处理。

▫ Proxy Server 可以使用 Memcached （高性能的分布式内存对象缓存系统）进行数据和对象的缓存，减少数据库读取的次数，提高用户的访问速度。

▫ Proxy Node 在收到用户的访问请求时，会将其转发到相应的存储节点上。

• 存储层由一系列的物理存储节点组成，负责对象数据的存储。

• 存储层在物理上分为以下 5 个层次：

▫ Region ：地理上隔绝的区域，每个 Swift 系统默认至少有 1 个 Region 。

▫ Zone ：在每个 Region 的内部又划分了不同的 Zone 来实现硬件上的隔绝。可以简单地将其理解为一个 Zone 代表了一组独立的存储节点。

▫ Storage Node ：存储对象数据的物理节点。

▫ Device ：可以简单地理解为磁盘。

▫ Partition ：仅仅指在 Device 上的文件系统的目录，和我们通常所理解的硬盘分区是完全不同的概念。

Swift工作原理概述

lProxy Server负责处理用户的对象存取请求，Authentication（认证服务）负责对用户的身份进行认证，Proxy Server在接收到用户请求后，会把请求转发给存储节点上的Account Server、Container Server与Object Server进行具体的对象操作，而对象与其各个副本之间的数据一致性则由Auditor、Updater和Replicator来负责