openstack的glance镜像服务

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一:Glance 镜像服务

在早期的openstack版本中,glance只有管理镜像的功能,并不具备镜像存储功能,现在,glance已发至成为集镜像上传、检索、管理和存储等多功能的openstack核心服务。

1·什么是镜像

镜像通常指的是一系列文件或一个磁盘驱动的精确副本,将特定的一系列文件按照一定的格式制作成独立的文件,以方便用户的下载和使用。简单来说就是一系列资源/服务的集合,也可以作为模板创建多个同样的独立的副本。

2·镜像服务的功能

镜像服务主要是用来灌流镜像,让用户能够发现、获取和保存镜像,主要功能如下:

  • 查询和获取镜像的元数据和镜像本身(元数据:镜像的概要信息和描述信息)
  • 注册和上传虚拟机镜像,包括镜像的创建、.上传、 下载和管理
  • 维护镜像信息,包括元数据和镜像本身。
  • 支持多种方式存储镜像,包括普通的文件系统、Swift、 Amazon S3等
  • 对虚拟机实例执行创建快照命令来创建新的镜像,或者备份虚拟机的状态。

3·镜像的 API 版本

Glance提供的RESTful API有两个版本:V1,V2:

  • v1只提供基本的镜像和成员操作功能,包括镜像创建、删除、下载、列表、详细信息查询、 更新,以及镜像租户成员的创建、删除和列表。
  • v2除了支持v1的所有功能外,主要增加了镜像位置的添加、删除、修改,元数据和名称空间操作,以及镜像标记操作。

4· 镜像格式

4.1 镜像文件有多种磁盘格式:

  • raw:无结构的磁盘格式,以二进制形式存储镜像,访问速度非常快,但是不支持动态扩容,前期的耗时多。
  • qcow2:由QEMU仿真支持,可动态扩展,支持写时复制(copy on write)的磁盘格式。 以下不常用:
  • vhd:该格式通用于VMware、Xen、 VirtualBox以及其他虚拟机管理程序
  • vhdx:vhd格式的增强版本,支持更大的磁盘尺寸
  • vmdk:- 种比较通用的虚拟机磁盘格式
  • vdi:由VirtualBox虚拟机监控程序和QEMU仿真器支持的磁盘格式
  • iso:用于光盘(CD-ROM)数据内容的档案格式
  • ploop:由Virtuozzo支持, 用于运行OS容器的磁盘格式
  • aki:在Glance中存储的Amazon内核格式
  • ari:在Glance中存储的Amazon虚拟内存盘(Ramdisk)格式
  • ami:在Glance中存储的Amazon机器格式

4.2 镜像文件容器格式:

  • bare:没有容器或元数据 “信封” 的镜像,原始的资源集合,所以不存在兼容性问题,不确定选择哪种容器模式时,就在指定为bare最安全。
  • Docker:在glance中存储的容器文件系统的dockerd的tar档案。能够隔离磁盘存储的数据、元数据。 以下不常用:
  • ovf:开放虚拟化格式
  • ova:在Glance中存储的开放虚拟化设备格式
  • aki:在Glance中存储的Amazon内核格式
  • ari:在Glance中存储的Amazon虚拟内存盘(Ramdisk) 格式

5 ·镜像状态

镜像从上传到可识别的几个状态:

  • queued:这是一种初始化状态, 镜像文件刚被创建,在Glance数据库只有其元数据,镜像数据还没有上传至数据库中
  • saving:是镜像的原始数据在上传到数据库中的一种过渡状态,表示正在上传镜像
  • uploading:指已进行导入数据提交调用,可以给服务识别和调用的状态
  • importing:指已经完成导入调用,服务已经识别,可调用,但是镜像还未准备好给虚拟机提供服务

镜像在上载完成后的状态:

  • active:表示当镜像数据成功上传,可使用
  • deactivated:只对管理员开放权限,任何非管理员用户都无权访问镜像数据,禁止下载镜像,也禁止镜像导出和镜像克隆之类的操作
  • klled:表示镜像上传过程中发生错误,镜像不可读
  • deleted:镜像将在不久后被自动删除,该镜像不可再用,但是目前Glance仍然保留该镜像的相关信息和原始数据,删除后可恢复
  • pending_ delete:与deleted相似, Glance还没有清除镜像数据,但处于该状态的镜像不可恢复

6 镜像访问权限

  • public公共的:可以被所有的项目使用
  • private私有的:只有被镜像所有者所在的项目使用
  • shared共享的:一个非共有的镜像,可以共享给其他项目,通过项目成员(member-*)操作来实现的
  • projected(受保护的):这种镜像不能被删除

二:glance架构详解

glance服务的使用者即客户端,是 openstack 命令行工具,Horizon控制面板或者Nova服务。
openstack的glance镜像服务

  • glance-api 是 glance服务后台运行的服务进程,是进入glance的入口,对外提供REST API ,负责接收外部客户端的服务请求,如响应镜像查询、获取和存储的调用。

  • glance-registry 是服务后台远程的镜像注册服务,负责处理与镜像的元数据相关的外部请求,如镜像大小、类型等信息。glance-api
    接收外部请求,若与元数据相关,则将请求转发给glance-registry,-
    glance-registry会解析请求的内容,并与数据库交互,进行存储、处理、检索镜像的元数据,元数据所有信息即存储在后端的数据库中。

  • glance的DB模块存储的是镜像的元数据,可以选用MySQL、mariaDB、SQLite等数据库。镜像的元数据是通过glance-registry存放在数据库中。镜像本身(chunk
    块数据)是通过glance的存储驱动存储在后端的各种存储系统中。

  • **存储后端(store backend)**将镜像本身的数据存放在后端存储系统,存储系统有多种存储方式,支持本地文件系统存储、对象存储、RBD块存储、Cinder块存储、分布式文件存储等。具体使用哪种backend,可以在glance的配置文件
    /etc/glance/glance-api.conf 中配置 [glance-store] 模块。

三:glance的工作流程

glance是一个C/S架构,给外部提供服务,用户通过REST API获取glance所有服务。openstack的glance镜像服务

  • 首先是对客户端的安全认证流程:openstack的操作都需要经过keystone进行身份认证,并授权,glance也不例外,授权成功再去请求glance服务,glance服务接收到外部请求后,会去keystone进行认证,此请求是否已授权,认证通过后,才会将请求传到后端处理。

  • glance domain controller 是API和后端功能模块的中间件,相当于调度器,作用是将外部服务分发到下面的各个功能层去处理。

  • 在调度时,遵循调度算法,首先有一个预选,排除不符合要求的节点,再进行优选,通过打分机制,对都能够处理此功能的节点进行打分,考虑它们当前的负荷,处理能力和速度,选出最优的一个。
    对于一些有污点的节点,调度器是直接跳过他们的,如果其余可用节点负担都太大,无法处理外部请求,会有一个容忍机制,由运维人员控制,让调度器接受污点,对污点再进行优选。

-调度器的子功能模块:

  • auth授权:控制镜像的访问权限;
  • notifier消息通知:将镜像变化信息和错误添加到 消息队列
  • policy规则定义:定义镜像操作的访问权限,在policy.json中定义
  • quota限额:限制上传镜像的大小
  • location定位:通过glance store 与后台存储进行交互,指明镜像存储位置,还可以检查位置的URL是否正确
  • DB数据库:将镜像转换为相应的格式以存储在数据库中,并将从数据库读取的信息转换为可以操作的镜像对象。

后端有两种服务类型:一种是处理关于元数据的请求,另一种是关于镜像数据的请求。由调度器将请求分配到对应的服务模块。
当请求元数据时,glanceDB会与调度器进行交互提供服务,中间还可以通过 registry layer 注册层进行一个安全交互。glanceDB存储着元数据信息,并且对glance内部所有的组件都是共享的。
当请求的是关于镜像本身服务时,glance store可以提供一个统一的接口访问后端的存储,并且有一个驱动模块可以调用整个库与外部服务进行交互。后端的存储有多种存储系统,对象存储、文件存储等。

总结

  • Glance组件通过Rest API接口对外提供通信服务,提供添加、删除、修改,元数据和名称空间操作,以及镜像标记操作。

  • Glance接收到Client的请求后,会通过 Glance Domain Controller 该子模块判断镜像的操作类型。

  • 若与元数据相关,则交给 Glance-Registry 处理

  • 若与镜像本身相关,则交给 Store Backend 处理

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