1. Openstack 与 Ceph
1.1. Ceph 简介
Ceph 是当前非常流行的开源分布式存储系统，具有高扩展性、高性能、高可靠性等优点，同时提供块存储服务（RBD）、对象存储服务（RGW）以及文件系统存储服务（CEPHFS）。目前也是 OpenStack 的主流后端存储，和 OpenStack 亲如兄弟，为 OpenStack 提供统一共享存储服务。使用 Ceph 作为 OpenStack 后端存储，具有如下优点：
- 所有的计算节点共享存储，迁移时不需要拷贝根磁盘，即使计算节点挂了，也能立即在另一个计算节点启动虚拟机（evacuate）。
- 利用COW（Copy On Write）特性，创建虚拟机时，只需要基于镜像 clone 即可，不需要下载整个镜像，而 clone 操作基本是0开销，从而实现了秒级创建虚拟机。
- Ceph RBD 支持 thin provisioning，即按需分配空间，有点类似Linux文件系统的 sparse 稀疏文件。创建一个20GB的虚拟硬盘时，最开始并不占用物理存储空间，只有当写入数据时，才按需分配存储空间。
Ceph 的更多知识可以参考官方文档，这里我们只关注 RBD，RBD 管理的核心对象为块设备（block device），通常我们称为 volume，不过 Ceph 中习惯称之为 image（注意和 OpenStack image 的区别）。
1.2. Glance 介绍
Glance管理的核心实体是image，它是OpenStack的核心组件之一，为OpenStack提供镜像服务(Image as Service)，主要负责OpenStack镜像以及镜像元数据的生命周期管理、检索、下载等功能。Glance支持将镜像保存到多种存储系统中，后端存储系统称为store，访问镜像的地址称为location，location可以是一个http地址，也可以是一个rbd协议地址。只要实现store的driver就可以作为Glance的存储后端，其中driver的主要接口如下:
- get: 获取镜像的location。
- get_size: 获取镜像的大小。
- get_schemes: 获取访问镜像的URL前缀(协议部分)，比如rbd、swift+https、http等。
- add: 上传镜像到后端存储中。
- delete: 删除镜像。
- set_acls: 设置后端存储的读写访问权限。
为了便于维护，glance store目前已经作为独立的库从Glance代码中分离出来，由项目glance_store维护。目前社区支持的store列表如下:
- filesystem: 保存到本地文件系统，默认保存/var/lib/glance/images到目录下。
- cinder: 保存到Cinder中。
- rbd：保存到Ceph中。
- sheepdog：保存到sheepdog中。
- swift: 保存到Swift对象存储中。
- vmware datastore: 保存到Vmware datastore中。
- http: 以上的所有store都会保存镜像数据，唯独http store比较特殊，它不保存镜像的任何数据，因此没有实现add方法，它仅仅保存镜像的URL地址，启动虚拟机时由计算节点从指定的http地址中下载镜像。
本文主要关注rbd store，它的源码在这里，该store的driver代码主要由国内Fei Long Wang负责维护，其它store的实现细节可以参考源码 glance store drivers.
1.3. Nova 介绍
Nova管理的核心实体为server，为OpenStack提供计算服务，它是OpenStack最核心的组件。注意 Nova 中的server不只是指虚拟机，它可以是任何计算资源的抽象，除了虚拟机以外，也有可能是baremetal裸机、容器等。
不过我们在这里假定:
- server 为虚拟机。
- image type 为 rbd。
- compute driver 为 libvirt。
启动虚拟机之前首先需要准备根磁盘(root disk)，Nova称为image，和Glance一样，Nova的image也支持存储到本地磁盘、Ceph以及Cinder(boot from volume)中。需要注意的是，image保存到哪里是通过image type决定的，存储到本地磁盘可以是raw、qcow2、ploop等，如果image type为rbd，则image存储到Ceph中。不同的image type由不同的image backend负责，其中rbd的backend为nova/virt/libvirt/imageackend中的Rbd类模块实现。
1.4. Cinder 介绍
Cinder是OpenStack的块存储服务，类似AWS的EBS，管理的实体为volume。Cinder并没有实现volume provide功能，而是负责管理各种存储系统的volume，比如Ceph、fujitsu、netapp等，支持volume的创建、快照、备份等功能，对接的存储系统我们称为backend。只要实现了cinder/volume/driver.py中VolumeDriver类定义的接口，Cinder就可以对接该存储系统。
Cinder不仅支持本地volume的管理，还能把本地volume备份到远端存储系统中，比如备份到另一个Ceph集群或者Swift对象存储系统中，本文将只考虑从源Ceph集群备份到远端Ceph集群中的情况。
1.5. 总结
Ceph 集群可以作为 OpenStack 的后端存储，分别向 Glance、Nova、Cinder 组件提供块设备服务。——《Ceph 设计原理与实现》
根据官方文档，OpenStack 里有三个地方可以和 Ceph 块设备结合：
-
Images：OpenStack 的 Glance 管理着 VM 的 image 。Image 相对恒定，OpenStack 把它们当作二进制文件、并以此格式下载。
-
Volumes：OpenStack 用 Cinder 服务管理 Volumes 。Volume 是块设备，OpenStack 用它们引导虚拟机、或挂载到运行中的虚拟机上。
-
Guest Disks: Guest disks 是装有客户操作系统的磁盘。默认情况下，启动一台虚拟机时，它的系统盘表现为 hypervisor 文件系统的一个文件（通常位于 /var/lib/nova/instances/${uuid}/）。
2. 准备工作
- OpenStack 处于正常工作状态
- Ceph 集群正常工作
- OpenStack 各节点与 Ceph 集群各节点网络互通
OpenStack 部署情况
| IP | 节点名称 | 组件 | 对应存储池 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 192.168.0.121 | controller | Glacne | images | 控制节点 |
| 192.168.0.122 | compute | Nova | vms | 计算节点 |
| 192.168.0.123 | blockstorage | Cinder | volumes | 存储节点 |
Ceph 部署情况
| IP | 节点名称 |
|---|---|
| 192.168.0.131 | node1 |
| 192.168.0.132 | node2 |
| 192.168.0.133 | node3 |
3. 安装 Ceph 客户端
在 OpenStack 的所有节点配置好 Ceph 安装包 yum 源，在 /etc/yum.repos.d/ 目录下编辑 ceph.repo
[Ceph]
name=Ceph packages for $basearch
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/
enabled=1
gpgcheck=0
type=rpm-md
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/ceph/keys/release.asc
priority=1
然后安装 Ceph 客户端
yum install -y ceph
将任意一个 Ceph 集群节点的 Ceph 配置文件和 ceph.client.admin.keyring 拷贝到所有 OpenStack 节点
scp {ceph-node-ip}:/etc/ceph/ceph.conf {openstack-node-ip}:/etc/ceph
scp {ceph-node-ip}:/etc/ceph/ceph.client.admin.keyring {openstack-node-ip}:/etc/ceph
4. 创建存储池
创建 Glance、Nova、Cinder 对应存储池：
ceph osd pool create images {pg_num}
ceph osd pool create vms {pg_num}
ceph osd pool create volumes {pg_num}
5. 配置存储池鉴权
在控制节点创建 Ceph 客户端及存储池的鉴权，生成相应的 key 文件：
ceph auth get-or-create client.cinder mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=volumes, allow rwx pool=vms, allow rx pool=images' -o /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ceph auth get-or-create client.glance mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=images' -o /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring
将生成的 key 文件拷贝到其他所有 OpenStack节点：
scp *.keyring 192.168.0.122:/etc/ceph/
scp *.keyring 192.168.0.123:/etc/ceph/
在 OpenStack 控制节点修改密钥文件拥有者为对应的组件用户：
chown glance:glance /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring
chown cinder:cinder /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
在运行 nova-compute 的节点上，将密钥添加到 libvcirt，删除临时的密钥文件：
ceph auth get-key client.cinder | tee client.cinder.key
uuidgen
ae3d9d0a-df88-4168-b292-c07cdc2d8f02
// 注：uuidgen 只需要运行一次即可，所有涉及 uuid 的地方都共用这个生成的 uuid
cat > secret.xml <<EOF
<secret ephemeral='no' private='no'>
<uuid>ae3d9d0a-df88-4168-b292-c07cdc2d8f02</uuid>
<usage type='ceph'>
<name>client.cinder secret</name>
</usage>
</secret>
EOF
// 注：以上 cat 段落是整个拷贝一次执行
virsh secret-define --file secret.xml
生成 secret ae3d9d0a-df88-4168-b292-c07cdc2d8f02
virsh secret-set-value --secret ae3d9d0a-df88-4168-b292-c07cdc2d8f02 --base64 $(cat client.cinder.key) && rm client.cinder.key secret.xml
// 注：出现删除提示，输入y，回车
6. 修改配置 OpenStack 配置文件
6.1. 配置 Glance
Glance 有多种后端用于存储镜像，如果默认使用 Ceph 块设备，则需要在 Glance 组件所在节点进行配置：
openstack-config --set /etc/glance/glance-api.conf DEFAULT "show_image_direct_url" "True"
openstack-config --set /etc/glance/glance-api.conf glance_store "default_store" "rbd"
openstack-config --set /etc/glance/glance-api.conf glance_store "rbd_store_user" "glance"
openstack-config --set /etc/glance/glance-api.conf glance_store "rbd_store_pool" "images"
openstack-config --set /etc/glance/glance-api.conf glance_store "stores" "glance.store.filesystem.Store, glance.store.http.Store, glance.store.rbd.Store"
openstack-config --set /etc/glance/glance-api.conf paste_deploy "flavor" "keystone"
6.2. 配置 Cinder
使 Cinder 组件访问 Ceph 块设备，需要配置 Cinder 对应的块设备驱动及其他选项，在 Cinder 组件所在节点进行配置：
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf DEFAULT "enabled_backends" "ceph"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "volume_driver" "cinder.volume.drivers.rbd.RBDDriver"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "volume_backend_name" "ceph"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "rbd_pool" "volumes"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "rbd_ceph_conf" "/etc/ceph/ceph.conf"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "rbd_flatten_volume_from_snapshot" "false"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "rbd_max_clone_depth" "5"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "rados_connect_timeout" "-1"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "glance_api_version" "2"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "rbd_user" "cinder"
openstack-config --set /etc/cinder/cinder.conf ceph "rbd_secret_uuid" "ae3d9d0a-df88-4168-b292-c07cdc2d8f02"
6.3. 配置 Nova
Nova 组件访问 Ceph 的块设备，需要在运行 Nova 的各节点上进行配置：
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "images_type" "rbd"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "images_rbd_pool" "vms"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "images_rbd_ceph_conf" "/etc/ceph/ceph.conf"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "rbd_user" "cinder"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "rbd_secret_uuid" "ae3d9d0a-df88-4168-b292-c07cdc2d8f02"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "inject_password" "false"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "inject_key" "false"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "inject_partition" "-2"
openstack-config --set /etc/nova/nova.conf libvirt "live_migration_flag" "VIR_MIGRATE_UNDEFINE_SOURCE,VIR_MIGRATE_PEER2PEER,VIR_MIGRATE_LIVE,VIR_MIGRATE_PERSIST_DEST"
7. 重启 OpenStack 各服务
在控制节点，重启各服务：
sudo service openstack-glance-api restart
sudo service openstack-nova-api restart
sudo service openstack-cinder-api restart
sudo service openstack-cinder-scheduler restart
在计算节点，重启 Nova 服务：
sudo service openstack-nova-compute restart
在存储节点，重启 Cinder 服务：
sudo service openstack-cinder-volume restart
8. 验证对接有效性
8.1. Ceph 客户端验证
在各 OpenStack 节点上运行命令：
ceph status
ceph -s
如果能顺利执行，则证明客户端安装成功。
8.2. Glance 组件对接验证
在控制节点上，先获取key：
source /root/keystone_admin
然后通过 Glance 上传一个镜像：
glance image-create --name cirros --disk-format raw --container-format ovf --f {your-image-path}
通过查询 Glance存储池信息，查看镜像是否已经上传：
rbd ls images
如果查看到镜像信息，则证明 Glance 组件对接成功。
8.3. Cinder 组件对接验证
例如，在控制节点通过 Cinder 创建一个空白云盘：
cinder create --display-name {volume-name} {volume-size}
这里使用上传的镜像通过 Cinder 创建一个镜像云盘：
cinder create --display-name {volume-name} --image-id ${image-id} {volume-size}
通过查询 Cinder 存储池信息，查看空白云盘及镜像云盘是否已经承载在 Ceph：
rbd ls volumes
如果查询到云盘信息，则证明 Cinder 组件对接成功。
8.4. Nova 组件对接验证
首先通过 Dashboard 创建一个 VM，从刚才创建的镜像云盘（volume）启动（前提：有可用网络）：
nova boot --image {image-id} --flavor {flavor-id} --nic net-id={net-id} {instance-name}
然后查询 VM 是否创建成功：
nova list | grep {instacne-name}
如果创建的 VM 为 Active 状态，则证明 Nova 组件对接成功。
参考链接：
