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块设备与 OpenStack

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2023-12-01

通过 libvirt 你可以把 Ceph 块设备用于 OpenStack ，它配置了 QEMU 到 librbd 的接口。 Ceph 把块设备映像条带化为对象并分布到集群中，这意味着大容量的 Ceph 块设备映像其性能会比独立服务器更好。

要把 Ceph 块设备用于 OpenStack ，必须先安装 QEMU 、 libvirt 和 OpenStack 。我们建议用一台独立的物理主机安装 OpenStack ，此主机最少需 8GB 内存和一个 4 核 CPU 。下面的图表描述了 OpenStack/Ceph 技术栈。

Important

要让 OpenStack 使用 Ceph 块设备，你必须有相应的 Ceph 集群访问权限。

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： 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。 OpenStack 用 Cinder 服务管理 Volumes 。
  • 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>/）。在 Openstack Havana 版本前，在 Ceph 中启动虚拟机的唯一方式是使用 Cinder 的 boot-from-volume 功能. 不过，现在能够在 Ceph 中直接启动虚拟机而不用依赖于 Cinder，这一点是十分有益的，因为可以通过热迁移更方便地进行维护操作。另外，如果你的 hypervisor 挂掉了，也可以很方便地触发 nova evacuate ，并且几乎可以无缝迁移虚拟机到其他地方。

你可以用 OpenStack Glance 把 image 存储到 Ceph 块设备中，还可以使用 Cinder 通过 image 的写时复制克隆来启动虚拟机。

下面将详细指导你配置 Glance 、 Cinder 和 Nova ，虽然它们不一定一起用。你可以在本地硬盘上运行 VM 、却把 image 存储于 Ceph 块设备，反之亦可。

Important

Ceph 不支持 QCOW2 格式的虚拟机磁盘，所以，如果想要在 Ceph 中启动虚拟机（ 临时后端或者从卷启动），Glance 镜像必须是 RAW 格式。

Tip

本文档描述了在 Openstack Havana中使用 Ceph 块设备。更早的版本请参考 块设备与 OpenStack (Dumpling)。

创建存储池

默认情况下， Ceph 块设备使用 rbd 存储池。你可以用任何可用存储池。建议为 Cinder 和 Glance 单独创建池。确保 Ceph 集群在运行，然后创建存储池。

ceph osd pool create volumes 128
ceph osd pool create images 128
ceph osd pool create backups 128
ceph osd pool create vms 128

参考创建存储池为存储池指定归置组数量，参考归置组确定应该为存储池设定多少归置组。

配置 OpenStack 的 Ceph 客户端

运行着 glance-api 、 cinder-volume 、 nova-compute 或 cinder-backup 的主机被当作 Ceph 客户端，它们都需要 ceph.conf 文件。

ssh {your-openstack-server} sudo tee /etc/ceph/ceph.conf </etc/ceph/ceph.conf

安装 Ceph 客户端软件包

在运行 glance-api 的节点上你需要 librbd 的 Python 绑定：

sudo apt-get install python-rbd
sudo yum install python-rbd

在 nova-compute 、 cinder-backup 和 cinder-volume 节点上，要安装 Python 绑定和客户端命令行工具：

sudo apt-get install ceph-common
sudo yum install ceph

配置 Ceph 客户端认证

如果你启用了 cephx 认证，需要分别为 Nova/Cinder 和 Glance 创建新用户。命令如下：

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'
ceph auth get-or-create client.glance mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=images'
ceph auth get-or-create client.cinder-backup mon 'allow r' osd 'allow class-read object_prefix rbd_children, allow rwx pool=backups'

把 client.cinder 、 client.glance 和 client.cinder-backup 的密钥环复制到适当的节点，并更改所有权：

ceph auth get-or-create client.glance | ssh {your-glance-api-server} sudo tee /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring
ssh {your-glance-api-server} sudo chown glance:glance /etc/ceph/ceph.client.glance.keyring
ceph auth get-or-create client.cinder | ssh {your-volume-server} sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ssh {your-cinder-volume-server} sudo chown cinder:cinder /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring
ceph auth get-or-create client.cinder-backup | ssh {your-cinder-backup-server} sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder-backup.keyring
ssh {your-cinder-backup-server} sudo chown cinder:cinder /etc/ceph/ceph.client.cinder-backup.keyring

运行 nova-compute 的节点，其进程需要密钥环文件：

ceph auth get-or-create client.cinder | ssh {your-nova-compute-server} sudo tee /etc/ceph/ceph.client.cinder.keyring

还得把 client.cinder 用户的密钥存进 libvirt 。 libvirt 进程从 Cinder 挂载块设备时要用它访问集群。

在运行 nova-compute 的节点上创建一个密钥的临时副本：

ceph auth get-key client.cinder | ssh {your-compute-node} tee client.cinder.key

然后，在计算节点上把密钥加进 libvirt 、然后删除临时副本：

uuidgen
457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337

cat > secret.xml <<EOF
<secret ephemeral='no' private='no'>
  <uuid>457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337</uuid>
  <usage type='ceph'>
        <name>client.cinder secret</name>
  </usage>
</secret>
EOF
sudo virsh secret-define --file secret.xml
Secret 457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337 created
sudo virsh secret-set-value --secret 457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337 --base64 $(cat client.cinder.key) && rm client.cinder.key secret.xml

保留密钥的 uuid ，稍后配置 nova-compute 时要用。

Important

所有计算节点上的 UUID 不一定非要一样。但考虑到平台的一致性， 最好使用同一个 UUID 。

配置 OpenStack 使用 Ceph

配置 Glance

Glance 可使用多种后端存储 image 。要让它默认使用 Ceph 块设备，按如下配置 Glance 。

Juno 之前的版本

编辑 /etc/glance/glance-api.conf 并把下列内容加到 [DEFAULT] 段下：

default_store = rbd
rbd_store_user = glance
rbd_store_pool = images
rbd_store_chunk_size = 8

Juno 版

编辑 /etc/glance/glance-api.conf 并把下列内容加到 [glance_store] 段下：

[DEFAULT]
...
default_store = rbd
...
[glance_store]
stores = rbd
rbd_store_pool = images
rbd_store_user = glance
rbd_store_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
rbd_store_chunk_size = 8

关于 Glance 里可用的其它配置选项见 http://docs.openstack.org/trunk/config-reference/content/section_glance-api.conf.html。

Important

Glance 还没完全迁移到 ‘store’ ，所以我们还得在 DEFAULT 段下配置 store 。

任意版 OpenStack

如果你想允许使用 image 的写时复制克隆，再添加下列内容到 [DEFAULT] 段下：

show_image_direct_url = True

注意，这会通过 Glance API 暴露后端存储位置，所以此选项启用时 endpoint 不应该被公开访问。

禁用 Glance 缓存管理，以免 image 被缓存到 /var/lib/glance/image-cache/ 下，假设你的配置文件里有 flavor = keystone+cachemanagement ：

[paste_deploy]
flavor = keystone

Image 属性

建议配置如下 image 属性：

  • hw_scsi_model=virtio-scsi: 添加 virtio-scsi 控制器以获得更好的性能、并支持 discard 操作；
  • hw_disk_bus=scsi: 把所有 cinder 块设备都连到这个控制器；
  • hw_qemu_guest_agent=yes: 启用 QEMU guest agent （访客代理）
  • os_require_quiesce=yes: 通过 QEMU guest agent 发送 fs-freeze/thaw 调用

配置 Cinder

OpenStack 需要一个驱动和 Ceph 块设备交互。还得指定块设备所在的存储池名。编辑 OpenStack 节点上的 /etc/cinder/cinder.conf ，添加：

[DEFAULT]
...
enabled_backends = ceph
...
[ceph]
volume_driver = cinder.volume.drivers.rbd.RBDDriver
rbd_pool = volumes
rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
rbd_flatten_volume_from_snapshot = false
rbd_max_clone_depth = 5
rbd_store_chunk_size = 4
rados_connect_timeout = -1
glance_api_version = 2

如果你使用了 cephx 认证，还需要配置用户及其密钥（前述文档中存进了 libvirt ）的 uuid ：

[ceph]
...
rbd_user = cinder
rbd_secret_uuid = 457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337

注意如果你为 cinder 配置了多后端， [DEFAULT] 节中必须有 glance_api_version = 2 。

配置 Cinder Backup

OpenStack 的 Cinder Backup 需要一个特定的守护进程，不要忘记安装它。编辑 Cinder Backup 节点的 /etc/cinder/cinder.conf 添加：

backup_driver = cinder.backup.drivers.ceph
backup_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
backup_ceph_user = cinder-backup
backup_ceph_chunk_size = 134217728
backup_ceph_pool = backups
backup_ceph_stripe_unit = 0
backup_ceph_stripe_count = 0
restore_discard_excess_bytes = true

配置 Nova 来挂载 Ceph RBD 块设备

为了挂载 Cinder 块设备（块设备或者启动卷），必须告诉 Nova 挂载设备时使用的用户和 uuid 。libvirt会使用该用户来和 Ceph 集群进行连接和认证。

rbd_user = cinder
rbd_secret_uuid = 457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337

这两个标志同样用于 Nova 的临时后端。

配置 Nova

要让所有虚拟机直接从 Ceph 启动，必须配置 Nova 的临时后端。

建议在 Ceph 配置文件里启用 RBD 缓存（从 Giant 起默认启用）。另外，启用管理套接字对于故障排查来说大有好处，给每个使用 Ceph 块设备的虚拟机分配一个套接字有助于调查性能和/或异常行为。

可以这样访问套接字：

ceph daemon /var/run/ceph/ceph-client.cinder.19195.32310016.asok help

编辑所有计算节点上的 Ceph 配置文件：

[client]
        rbd cache = true
        rbd cache writethrough until flush = true
        admin socket = /var/run/ceph/guests/$cluster-$type.$id.$pid.$cctid.asok
        log file = /var/log/qemu/qemu-guest-$pid.log
        rbd concurrent management ops = 20

调整这些路径的权限：

mkdir -p /var/run/ceph/guests/ /var/log/qemu/
chown qemu:libvirtd /var/run/ceph/guests /var/log/qemu/

要注意， qemu 用户和 libvirtd 组可能因系统不同而不同，前面的实例基于 RedHat 风格的系统。

Tip

如果你的虚拟机已经跑起来了，重启一下就能得到套接字。

Havana and Icehouse

Havana 和 Icehouse 需要补丁来实现写时复制克隆、修复 rbd 临时磁盘的镜像大小和热迁移中的缺陷。这些补丁可从基于 Nova stable/havana 和 stable/icehouse 的分支中获取。虽不是强制性的，但**强烈建议**使用这些补丁，以便能充分利用写时复制克隆功能的优势。

编辑所有计算节点上的 /etc/nova/nova.conf 文件，添加：

libvirt_images_type = rbd
libvirt_images_rbd_pool = vms
libvirt_images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
libvirt_disk_cachemodes="network=writeback"
rbd_user = cinder
rbd_secret_uuid = 457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337

禁用文件注入也是一个好习惯。启动一个实例时， Nova 通常试图打开虚拟机的根文件系统。然后， Nova 会把比如密码、 ssh 密钥等值注入到文件系统中。然而，最好依赖元数据服务和 cloud-init 。

编辑所有计算节点上的 /etc/nova/nova.conf 文件，添加：

libvirt_inject_password = false
libvirt_inject_key = false
libvirt_inject_partition = -2

为确保热迁移能顺利进行，要使用如下标志：

libvirt_live_migration_flag="VIR_MIGRATE_UNDEFINE_SOURCE,VIR_MIGRATE_PEER2PEER,VIR_MIGRATE_LIVE,VIR_MIGRATE_PERSIST_DEST,VIR_MIGRATE_TUNNELLED"

Juno

在 Juno 版中， Ceph 块设备移到了 [libvirt] 段下。编辑所有计算节点上的 /etc/nova/nova.conf 文件，在 [libvirt] 段下添加：

[libvirt]
images_type = rbd
images_rbd_pool = vms
images_rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
rbd_user = cinder
rbd_secret_uuid = 457eb676-33da-42ec-9a8c-9293d545c337
disk_cachemodes="network=writeback"

禁用文件注入也是一个好习惯。启动一个实例时， Nova 通常试图打开虚拟机的根文件系统。然后， Nova 会把比如密码、 ssh 密钥等值注入到文件系统中。然而，最好依赖元数据服务和 cloud-init 。

编辑所有计算节点上的 /etc/nova/nova.conf 文件，在 [libvirt] 段下添加：

inject_password = false
inject_key = false
inject_partition = -2

为确保热迁移能顺利进行，要使用如下标志（在 [libvirt] 段下）：

live_migration_flag="VIR_MIGRATE_UNDEFINE_SOURCE,VIR_MIGRATE_PEER2PEER,VIR_MIGRATE_LIVE,VIR_MIGRATE_PERSIST_DEST,VIR_MIGRATE_TUNNELLED"

Kilo

为虚拟机的临时根磁盘启用 discard 功能：

[libvirt]
...
...
hw_disk_discard = unmap # 启用 discard 功能（注意性能）

重启 OpenStack

要激活 Ceph 块设备驱动、并把块设备存储池名载入配置，必须重启 OpenStack 。在基于 Debian 的系统上去对应节点执行下列命令：

sudo glance-control api restart
sudo service nova-compute restart
sudo service cinder-volume restart
sudo service cinder-backup restart

在基于 Red Hat 的系统上执行：

sudo service openstack-glance-api restart
sudo service openstack-nova-compute restart
sudo service openstack-cinder-volume restart
sudo service openstack-cinder-backup restart

一旦 OpenStack 启动并运行正常，应该就可以创建卷并用它启动虚拟机了。

从块设备引导

你可以用 Cinder 命令行工具从弄个 image 创建卷：

cinder create --image-id {id of image} --display-name {name of volume} {size of volume}

注意 image 必须是 RAW 格式，你可以用 qemu-img 转换格式，如：

qemu-img convert -f {source-format} -O {output-format} {source-filename} {output-filename}
qemu-img convert -f qcow2 -O raw precise-cloudimg.img precise-cloudimg.raw

Glance 和 Cinder 都使用 Ceph 块设备，此镜像又是个写时复制克隆，就能非常快地创建一个新卷。在 OpenStack 操作面板里就能从那个启动虚拟机，步骤如下：

  1. 启动新实例。
  2. 选择与写时复制克隆关联的 image 。
  3. 选择 ‘boot from volume’ 。
  4. 选择你刚创建的卷。
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