ArManager:ArcherOS Stack管理平臺,提供對資源的創建、管理以及監控能力。

部署工具(ArLCM):向導式的圖形化部署工具,對ArcherOS集群進行生命周期的管理。

ArCom:虛擬機管理程序,用于創建與管理虛擬機。

ArNet:虛擬交換機管理;利用安全組可針對虛擬機設置安全策略,規則支持TCP/UDP/ICMP/EGP等多種協議;支持IPV4/IPV6雙棧;流量隔離。

ArSSV:共享存儲虛擬化組件,通過軟件層將SAN設備劃分映射到物理服務器的LUN進行統一池化管理,從中劃分出一個個小的邏輯卷,虛擬機將這些邏輯卷識別為塊設備使用。

3.ArSSV簡介

云計算帶來的一大挑戰就是解決大規模虛擬機部署所面臨的存儲方面的問題,首先是存儲I/O性能瓶頸問題,因為存儲性能增長速度相比于計算能力的增長要慢,因此對于虛擬化而言,I/O瓶頸和緩慢的存儲性能成為主要瓶頸,ArcherOS Stack通過共享虛擬化組件(ArSSV)提供不同I/O性能優化手段,有效緩解存儲瓶頸。其次是存儲利用率低的問題, ArSSV提供存儲精簡置備技術,提高存儲利用率降低存儲硬件的采購成本。再次是大規模部署虛擬機的效率問題,ArSSV提供虛擬機克隆技術,可以縮短大規模部署、分發虛擬機的時間。

此外,盡管近幾年超融合以及軟件定義存儲市場增速迅猛,傳統的企業級客戶IT架構中往往仍存在一些SAN設備,這些SAN設備往往成本高昂,因而客戶不愿浪費已有投資。根據IDC市場報告,截至2020 Q3,傳統企業級存儲仍占據國內存儲市場59.2%的份額,但HCI和SDS正在逐步蠶食傳統存儲市場,未來幾年也將穩步增長。出于利舊等因素,IT架構上云轉型存在從傳統SAN設備到軟件定義存儲(SDS)的一個過渡期。

ArcherOS Stack支持對接SAN設備,保護客戶現有投資。用戶無需對LUN、RAID等存儲概念對象進行單獨管理和設置,只需要對虛擬機/虛擬磁盤進行設置就可以使用存儲的各項功能,降低了用戶使用門檻。ArcherOS Stack通過共享存儲虛擬化組件,實現了以下特點:

與硬件無關,只要是Linux支持的SAN存儲都可適配

與自研的計算虛擬化組件(ArCOM)完全集成

統一所有設備到同一軟件棧

支持精簡置備,按寫入有效數據容量分配實際空間

3.1  ArSSV整體架構

實現思路是:在FC-SAN設備上劃分配置好LUN,通過多路徑軟件映射給物理服務器,在服務器端將映射過來的LUN經由軟件層虛擬化出一個大的存儲資源池,資源池內分出一個個小的邏輯卷(LV),虛擬機可以識別這些邏輯卷成一個個塊設備(虛擬磁盤)。

3.2  ArSSV關鍵技術解析

ArSSV對接各類存儲后端

ArSSV最大的優勢在于:在對接不同廠家的SAN存儲設備時,不需要花費大量的時間開發對應的存儲驅動程序。而且由于各家存儲系統有不同的功能集,針對A、B不同存儲系統開發的功能集也不一致,從而導致平臺層面功能的差異性。針對存儲系統開發對應的驅動僅適用于定制化項目中,而且每次開發、測試周期都很長。ArSSV另辟蹊徑:屏蔽后端存儲系統細節,將存儲池的部分存儲空間,通過LUN直接作為主機節點的存儲空間,主機節點再對其進行細粒度的劃分后,分配給虛擬機使用。

ArSSV實現精簡置備

由于LVM自身的精簡置備是通過thin-provision target實現的,這種實現方式下在LV創建快照之后性能會嚴重下降,所以ArSSV采用的是通過qemu將qcow2文件的數據分布直接寫入LV的方式來實現精簡置備。

qcow2在創建時實際占用空間很?。壳盀?G,此數值可以調整),只有在有真正數據寫入后開始增長,增長速度會根據IO速度變化。雖然qcow2可以自動增長,但LV的大小是固定的,所以需要在合適的時間動態擴展LV。LV的動態擴展會通過以下兩種方式觸發:

其一:ArSSV主動檢查:ArSSV主動監測LV的空間增長情況,當實際寫入空間占到所創建LV的50%時,LV會主動增加1GB大小的存儲空間,以此類推,直至實際數據與LV大小一致。

其二:通過事件達到對LV真實空間的擴容,即:當虛擬機內部讀寫速度大于磁盤的自動擴容速度,虛擬機會出現磁盤讀寫錯誤,系統服務會發送一個讀寫錯誤的事件,當ArSSV監聽到此類事件后會立即發起一次LV擴容操作,擴容成功后虛擬機讀寫即可自動恢復正常。

ArSSV元數據管理

ArSSV通過分布式鎖服務實現元數據的統一,當涉及到元數據的修改操作時,通過分布式鎖保證同一時刻只在一個節點上操作。集群中的每個節點都各自運行分布式鎖服務,鎖的狀態都被寫到了共享存儲上,使用 Disk Paxos 算法讀寫共享存儲以實現對分布式鎖的獲取、釋放和超時。由于分布式鎖服務的所有數據都被保存在SAN存儲上,即使集群主機進程崩潰也不會影響可靠性。

ArSSV快照和克隆

ArSSV通過標簽來唯一標識快照的LV,在線快照通過調用libvirt實現。ArSSV通過cinder driver實現虛擬機的完整克隆,克隆后新虛擬機與源虛擬機沒有數據引用關系,源虛擬機的部分數據損壞不會影響新虛擬機的數據,數據上保持獨立,可靠性相較于鏈接克隆要高。

3.3  ArSSV總結

ArSSV以極高的通用性和兼容性幫助用戶管理使用不同品牌型號的FC-SAN存儲,免去了和不同FC-SAN存儲廠商設備驅動對接的復雜過程,也避免了FC-SAN廠商不提供硬件驅動的情況下需要自己開發驅動的窘境,統一了X86和ARM對不同廠商FC-SAN設備的使用體驗,甚至通過提供精簡置備、快照、克隆功能,讓用戶直接用上了高端SAN存儲才有的功能,讓用戶不用關心硬件驅動的對接,也不需要具備專業的SAN存儲管理知識,更專注虛擬化平臺上業務的建設,對IT建設能力較弱、IT人才梯隊不夠完善的中小廠商非常友好。

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zhangnn

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