CN108234175A - 一种基于容器的云平台存储切换方法及云平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于容器的云平台存储切换方法及云平台，其中，所述方法包括：所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；针对同一进程，所述云平台的控制节点和所述计算节点启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器。

Description

一种基于容器的云平台存储切换方法及云平台

技术领域

本发明涉及云存储技术，尤其涉及一种基于容器的云平台存储切换方法及云平台。

背景技术

OpenStack(开放堆)是一个开源的云计算管理平台项目，由几个主要的组件组合起来完成具体工作，这些组件包括计算、对象存储、块存储、网络、权限管理、镜像管理等。OpenStack支持几乎所有类型的云环境，项目目标是提供实施简单、可大规模扩展、丰富、标准统一的云计算管理平台。OpenStack通过各种互补的服务提供了基础设施即服务(IaaS)的解决方案，每个服务提供API以进行集成。

Cinder是Openstack平台的一个存储资源管理系统，负载向平台所管理的虚拟机提供持久的块存储资源，这类资源一般以卷的形式存在。Cinder的主要功能是将后端存储设备进行封装抽象，并向外提供统一的应用程序接口(API，Application ProgrammingInterface)，以供平台调度和虚拟机使用。Cinder使用插件的方式，结合不同后端存储的驱动提供块存储服务。在使用时，需要事先通过配置文件指定平台后端存储的驱动(driver)插件类型，并提供相应的连接认证信息。

在目前主流的Openstack部署方案中，Cinder块存储模块相关进程(主要包括cinder-api、cinder-scheduler与cinder-volume三个进程)均直接部署在物理机节点或虚拟机节点上，使用一致且固定的Cinder配置文件。Cinder的配置文件中指定了Openstack平台块存储服务所使用的后端存储类型与相关认证信息。当后端的存储管理系统发生故障，导致Cinder无法正常调度操作后端存储时(例如无法创建、变更、删除数据卷等)，若需要将后端切换为备用的另一套存储系统，则管理员必须手动修改Openstack集群中所有安装有Cinder服务组件的节点上的cinder.conf配置文件，将存储后端变更为备用存储系统，包括指定新的存储驱动插件，更新认证信息等。并需要重启这些服务，以使上述变更生效。在大规模环境下，上述操作无法做到自动触发，且人工操作耗时较长，延长了故障维护的窗口期，影响用户申请使用存储资源的及时性。

现有Openstack平台中Cinder模块的部署和使用方式存在如下问题：1)、存储模块组件相关进程一般在物理节点中，当存储后端发生故障需要进行切换，或者是需要升级相关组件以添加更多种类的后端存储驱动插件时，需要运维人员手动变更Cinder相关配置文件，重新分发到相关节点，之后重新启动相关服务进程。以上过程操作相对繁琐，不利于平台后端存储系统的及时切换，影响用户使用。2)、对于存储系统的切换缺乏自动触发机制：在后端存储的管理系统发生故障，Cinder无法对块存储设备进行操作时，需要运维人员通过告警信息，甚至是主动查询的相关日志信息，来确认故障，并执行上文所述的存储系统切换动作。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种基于容器的云平台存储切换方法及云平台，利用了容器的灵活性和轻量级特征，通过替换承载相同服务的不同配置容器，加快了后端存储故障切换速度，缩短人工维护时间，从而减少了用使用者的影响。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种基于容器的云平台存储切换方法，所述方法包括：

所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；

针对同一进程，所述云平台的控制节点和所述计算节点启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器。

第二方面，本发明实施例提供一种云平台，所述云平台包括控制节点和计算节点，其中：

所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均用于，从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；

针对同一进程，启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器。

本发明实施例提供一种基于容器的云平台存储切换方法及云平台，其中，所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；针对同一进程，所述云平台的控制节点和所述计算节点启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器；如此，利用了容器的灵活性和轻量级特征，通过替换承载相同服务的不同配置容器，加快了后端存储故障切换速度，缩短人工维护时间，从而减少了用使用者的影响。

附图说明

图1为本发明实施例基于容器的云平台存储切换方法的实现流程示意图；

图2为本发明实施例云平台的组成结构示意图。

具体实施方式

相关技术中提出对Openstack中的计算资源调度服务nova-compute进行容器化，并为每个nova-compute服务配置对应规划好的Hypervisor。由此可知，此技术对容器内的Openstack组件进程，仍采用的是单一固定配置，没有提及在需要变更组件配置的场景下，如何利用容器的隔离性和轻量级等特性，迅速完成配置变更并重启组件服务的方法。此外，该技术将原本分布式部署在各个计算节点上的nova-compute服务集中起来，引入了单点故障问题，在集中放置nova-compute容器的主机发生故障时，会导致平台对所有的虚拟机失去控制，不符合云平台对容错能力的要求。

为了解决前述的技术问题，在提供本发明的各实施例之前，先介绍一下容器技术，Docker是一个开源的容器引擎，该引擎在Linux操作系统上创建容器，并按照可编辑的配置文件来部署运行指定的应用程序。Docker采用沙箱机制，其所创建的容器之间相互隔离，并可以随时从镜像仓库(Docker Registry)中拉取所需镜像并创建新的容器。

针对以上现有技术的不足，本发明提出了一种基于容器的云平台存储切换方法，该方法：将块存储模块Cinder的相关进程封装在容器中，并将所述容器上传到容器镜像，形成容器镜像库；针对每个进程，运行每个进程所在容器的集群节点(包括控制节点和计算节点)提前从容器镜像库获取两个配置有不同存储后端的容器，并启动其中一个容器；在后端存储发生故障时，集群节点(包括控制节点和计算节点)接收来自监控模块的指令，并迅速关闭当前Cinder进程容器并立即启动所述配置其他存储后端的另一个容器。以此方式，实现Openstack平台存储后端的迅速切换，从而减少对业务申请存储资源的影响。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

为了解决前述背景技术中存在的技术问题，本发明实施例提供一种基于容器的云平台存储切换方法，图1为本发明实施例基于容器的云平台存储切换方法的实现流程示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤S101，将所述云平台的块存储模块的相关进程的每一进程封装在容器中，并将所述容器上传到容器镜像库。

步骤S102，所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；

步骤S103，针对同一进程，所述云平台的控制节点和所述计算节点启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器。

本发明的其他实施例中，所述方法还包括：

步骤S104，所述监控节点监控当前存储后端是否发生故障；

这里，所述监控节点监控当前存储后端是否发生故障，包括：所述计算节点和所述控制节点在运行每一所述进程的过程中生成日志；所述监控节点根据生成的日志判断所述进程对所述进程对应的存储后端的调度是否出现异常；如果出现异常，所述监控节点确定当前的存储后端发生故障；如果没有出现异常，所述监控节点确定当前的存储后端没有发生故障。

步骤S105，如果当前存储后端发生故障，所述监控节点向所述控制节点和所述计算节点发送切换指令，所述切换指令用于指示关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

步骤S106，所述控制节点和所述计算节点接收监控节点发送的切换指令；

步骤S107，所述控制节点和所述计算节点响应所述切换指令，关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

在本发明的其他实施例中，所述方法还包括：通过同一进程的两个容器镜像中的配置文件为所述同一进程配置不同的存储后端，所述配置文件包括指定的不同后端存储驱动插件和与所述插件相关的连接认证信息。

在本发明的其他实施例中，所述方法还包括：当进程自身需要升级或需要变更配置时，重新制作的镜像上传到所述容器镜像库中，以替换原有镜像，供控制节点和相应的计算节点替换其本地镜像。

本实施例中将以Openstack平台为例进行说明，在部署Openstack平台的块存储服务模块时，将Cinder组件相关服务以容器的方式打包成镜像，并分散部署在Openstack集群中的若干节点上，需要说明的是，一般是根据需要分散在控制节点或计算节点，一般来说，对于计算节点一般都需要部分的Cinder服务组件(例如cinder-volume这个进程)，而对于控制节点来说，一般需要的cinder服务组件。部署Cinder服务的节点，针对每个Cinder服务组件(一般包括cinder-api、cinder-scheduler和cinder-volume三个进程，分别包装在一个容器镜像中)，从容器镜像库中拉取两个容器镜像。这两个容器镜像中安装同一个服务进程，不同之处在于，这两个容器镜像中的配置文件对cinder服务指定了不同的存储后端，其中配置文件包括指定的不同后端存储驱动插件与相关连接认证信息等。在正常情况下，Cinder服务所在节点启动配置了原后端存储系统的容器；当存储系统发生故障时，由一个外部监控模块感知存储故障信息，并向所有部署有cinder相关服务组件的节点广播存储故障信息，节点接收到存储故障信息后自动触发存储切换操作。相应节点上的切换操作过程，即停止当前承载Cinder服务进程的容器，并与此同时拉起配置了另一套存储后端(即备用存储系统)的相同cinder服务容器，即迅速完成了后端存储配置的变更。

所述外部监控模块(或监控节点)，定义为一个封装在容器中的外部监控进程，可以部署在Openstack集群的任意节点中，并可以与集群中的其他节点通信。所述外部监控模块主要作用是周期性地获取并分析Cinder组件相关进程产生的实时日志信息，当发现cinder组件对后端存储系统的调度出现异常时，会向所有集群节点(包括控制节点和计算节点)广播此信息。正在运行Cinder服务组件容器的节点收到此信息后，即开始执行中止当前运行cinder服务容器的操作，并使用已存储在本地的所述另一个容器镜像重新启动这个容器，实现后端存储故障的及时发现和迅速切换。

图2为本发明实施例云平台的组成结构示意图，如图2所示，云平台20主要包括容器镜像库21、控制节点22、计算节点23、监控模块24和存储后端25，其中存储后端至少包括两个，其中：

容器镜像库21：用于存放容器镜像的仓库，其本身能够与平台集群中的各节点通信。运维人员需要把制作好的配置不同后端存储的Cinder服务容器镜像放置在此镜像库中，以供相应节点拉取。在实现的过程中，当Cinder服务组件程序自身需要升级或需要根据IT系统情况变更配置时，则应重新制作的镜像上传到库中，以替换原有镜像，供相应节点及时替换其本地镜像。以cinder-api、cinder-scheduler和cinder-volume这三个组件为例，容器镜像库中包括同一进程的a、b两个容器，即控制节点上分别存有cinder-api、cinder-scheduler和cinder-volume的a容器和b容器，计算节点分别拉取了cinder-volume的a容器和cinder-volume的b容器。其中，进程的a容器对应主用的存储后端25，进程的b容器对应备用的存储后端25。

控制节点22：Openstack环境中的控制节点，一般指的是运行各类组件的管理进程或服务端(如各组件的api进程；网络、存储、认证、计算等组件的服务端进程等)的物理机，在HA部署架构下，可能会有多台。

在本发明的其他实施例中，Cinder服务组件的cinder-api、cinder-scheduler和cinder-volume服务以容器的方式运行在控制节点中：首先，控制节点需要从镜像库中获取针对每个进程的两个容器镜像(即图2中的a和b标识容器镜像各3个)，并启动配置存储后端为某一套存储系统(图2中后端存储系统1)的3个容器(控制节点中a标识的容器)。此为无故障情况下的运行状态。当所述后端存储系统1发生故障，无法被Cinder服务组件正常调度分配时，容器中进程相关错误日志信息会被监控模块发现；控制节点接收到监控模块发送的操作指令后，会立即关闭当前Cinder服务组件相关容器，并使用配置指向另一套后端存储的容器镜像文件重新启动这3个容器(如2图控制节点中标识b所示)，此时平台的存储后端即切换到了备用存储系统中(图中后端存储系统2)。

计算节点23：在某些Openstack部署场景中，为了实现Cinder对后端存储调度的负载均衡，会将一部分cinder-volume进程同时运行在多个计算节点上。此类情景下，则相关计算节点也需要预先从镜像库中下载两个承载cinder-volume进程的容器镜像。后续的处理逻辑与控制节点同理，不再赘述。

监控模块24：此模块的形态为一个容器化的无状态日志实时监控进程。其镜像存储在镜像仓库中，可以拉取到Openstack的任意节点上运行(一般应运行在控制节点上)。该模块主要实现以下功能：(1)实时读取位于控制节点上的Cinder组件容器所产生的日志，并判定其对后端存储系统的操作有无异常。(2)当发现Cinder对后端存储系统调度出现持续异常时，监控模块按照给定的判定策略触发存储切换过程，向所有节点广播切换操作指令。

后端存储系统25：泛指可以与Cinder组件进行对接，可供Openstack平台上的虚拟机使用的存储系统，可以是磁盘阵列、软件定义的分布式块存储系统等。其本身相对独立，不属于Openstack自身组件。

从以上可以看出，本实施例中提出一种通过替换承载相同服务而具体配置不同的容器，来实现Openstack平台组件配置迅速变更并生效的方法；还提出一种由容器化的监控模块自动监控并触发系统切换操作的方法。与现有技术相比，本实施例具有技术优点：1)、相比于物理机Openstack部署方式，本发明充分利用了容器的灵活性和轻量级特征，通过替换承载相同服务的不同配置容器，实现了平台组件配置的迅速变更，加快了后端存储故障切换速度，缩短人工维护时间，减少了用使用者的影响。2)、相对于相关技术，本发明未对承载服务的容器使用单一固定配置，而是提出了为同一组件服务制备不同配置的容器镜像，利用容器可以秒级启动的特点，达到迅速切换变更配置的目的。此外，本实施例未采用将某一组件的服务进程以容器的形式集中部署在某一台物理机上的方法，避免了单点故障问题。

基于前述的实施例，本发明实施例提供一种云平台，所述云平台包括控制节点和计算节点，其中：

所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均用于，从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；

针对同一进程，启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器。

在本发明的其他实施例中，所述云平台还包括容器镜像库，其中所述控制节点和所述计算节点还用于，将块存储模块的相关进程的每一进程封装在容器中，并将所述容器上传到容器镜像库。

在本发明的其他实施例中，所述云平台还包括监控节点，用于监控当前存储后端是否发生故障；如果当前存储后端发生故障，所述监控节点向所述控制节点和所述计算节点发送切换指令，所述切换指令用于指示关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

在本发明的其他实施例中，所述云平台还包括：所述控制节点和所述计算节点，还用于接收监控节点发送的切换指令；响应所述切换指令，关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

在本发明的其他实施例中，所述计算节点和所述控制节点，还用于在运行每一所述进程的过程中生成日志；

所述监控节点，用于根据所述日志判断所述进程对所述进程对应的存储后端的调度是否出现异常；如果出现异常，确定当前的存储后端发生故障；如果没有出现异常，确定当前的存储后端没有发生故障。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种基于容器的云平台存储切换方法，其特征在于，所述方法包括：

所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；

针对同一进程，所述云平台的控制节点和所述计算节点启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述云平台的块存储模块的相关进程的每一进程封装在容器中，并将所述容器上传到容器镜像库。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述监控节点监控当前存储后端是否发生故障；

如果当前存储后端发生故障，所述监控节点向所述控制节点和所述计算节点发送切换指令，所述切换指令用于指示关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制节点和所述计算节点接收监控节点发送的切换指令；

所述控制节点和所述计算节点响应所述切换指令，关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述监控节点监控当前存储后端是否发生故障，包括：

所述计算节点和所述控制节点在运行每一所述进程的过程中生成日志；

所述监控节点根据所述日志判断所述进程对所述进程对应的存储后端的调度是否出现异常；

如果出现异常，所述监控节点确定当前的存储后端发生故障；如果没有出现异常，所述监控节点确定当前的存储后端没有发生故障。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过同一进程的两个容器镜像中的配置文件为所述同一进程配置不同的存储后端，所述配置文件包括指定的不同后端存储驱动插件和与所述插件相关的连接认证信息。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当进程自身需要升级或需要变更配置时，重新制作的镜像上传到所述容器镜像库中，以替换原有镜像，供控制节点和相应的计算节点替换其本地镜像。

8.一种云平台，其特征在于，所述云平台包括控制节点和计算节点，其中：

所述云平台的控制节点和所述云平台上运行所述每一进程的计算节点均用于，从预设的容器镜像库中获取运行的每一进程所对应的两个容器；其中，所述每一进程所对应的两个容器分别配置不同的存储后端；

针对同一进程，启动所述两个容器中的具有相同存储后端的容器。

9.根据权利要求8所述的云平台，其特征在于，所述云平台还包括容器镜像库，其中，所述控制节点和所述计算节点还用于，将块存储模块的相关进程的每一进程封装在容器中，并将所述容器上传到容器镜像库。

10.根据权利要求8所述的云平台，其特征在于，所述云平台还包括监控节点，用于监控当前存储后端是否发生故障；如果当前存储后端发生故障，所述监控节点向所述控制节点和所述计算节点发送切换指令，所述切换指令用于指示关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

11.根据权利要求10所述的云平台，其特征在于，所述云平台还包括：

所述控制节点和所述计算节点，还用于接收监控节点发送的切换指令；响应所述切换指令，关闭当前开启的容器，开启述两个容器中的另一容器。

12.根据权利要求10所述的云平台，其特征在于，所述计算节点和所述控制节点，还用于在运行每一所述进程的过程中生成日志；

所述监控节点，用于根据所述日志判断所述进程对所述进程对应的存储后端的调度是否出现异常；如果出现异常，确定当前的存储后端发生故障；如果没有出现异常，确定当前的存储后端没有发生故障。