OpenStack Cinder 创建卷

Cinder 的卷创建（create volume）是块存储服务的核心操作，涉及从请求接收、调度决策到存储后端实际创建的完整流程。

1、流程概览

创建卷的完整流程涉及 Cinder 多个组件的协同工作，整体流程如下：

客户端 → cinder-api → 消息队列 → cinder-scheduler → 消息队列 → cinder-volume → 存储后端
                               ↓                    ↓
                            数据库                数据库（更新状态）

1. 客户端发起请求：通过 CLI、Dashboard 或 API 调用创建卷。
2. API 服务处理：验证请求、解析参数、初始化卷元数据。
3. 调度器选择后端：基于过滤和权重策略选择最优存储节点 / 后端。
4. 卷服务执行操作：调用存储后端驱动创建实际卷，并更新状态。
5. 返回结果：将卷状态（如 available）返回给客户端。

2、源码分析

2.1 客户端请求发起

客户端通过 OpenStack API 发起卷创建请求，示例 CLI 命令：

openstack volume create --size 10 --type lvm-type my-volume

该命令会向 cinder-api 发送 HTTP POST 请求（默认端点：http://<controller>:8776/v3/<project-id>/volumes）。

2.2 API 服务处理（cinder-api）

cinder-api 负责接收并验证请求cinder/api/v3/volumes.py，关键逻辑：

1. 验证请求合法性（权限、配额、参数格式）。
2. 生成卷元数据并保存到数据库（初始状态 creating）。
3. 通过 volume_api.create_volume 向消息队列发送异步任务。

# cinder/api/v3/volumes.py
class VolumeController(wsgi.Controller):
    @wsgi.response(202)
    @validation.schema(volumes_schema.create)
    def create(self, req, body):
        """处理卷创建请求"""
        context = req.environ['cinder.context']
        volume_data = body['volume']
        
        # 1. 参数解析与验证
        size = volume_data.get('size')  # 卷大小（GB）
        volume_type = volume_data.get('volume_type')  # 卷类型（关联存储后端）
        availability_zone = volume_data.get('availability_zone')  # 可用区
        
        # 验证权限、配额（如是否允许创建10GB卷）
        self._check_volume_quota(context, size)
        
        # 2. 初始化卷元数据
        volume = {
            'size': size,
            'status': 'creating',  # 初始状态为创建中
            'volume_type_id': self._get_volume_type_id(volume_type),
            'availability_zone': availability_zone,
            # 其他元数据：名称、描述、项目ID等
        }
        
        # 3. 保存初始状态到数据库
        volume_ref = objects.Volume(context=context, **volume)
        volume_ref.create()  # 调用ORM保存到数据库
        
        # 4. 发送创建任务到消息队列，由scheduler或volume服务处理
        self.volume_api.create_volume(
            context,
            volume_ref,
            filter_properties=self._get_filter_properties(req, volume_data)
        )
        
        # 5. 返回卷信息（状态为creating）
        return self._view_builder.detail(req, volume_ref)

2.3 调度器选择存储后端（cinder-scheduler）

cinder-scheduler 从消息队列接收任务，选择最优存储后端， cinder/scheduler/filter_scheduler.py

# cinder/scheduler/filter_scheduler.py
class FilterScheduler(scheduler.Scheduler):
    def schedule_create_volume(self, context, request_spec, filter_properties):
        """选择存储后端创建卷"""
        # 1. 获取候选存储后端
        hosts = self.host_manager.get_all_host_states(context)
        
        # 2. 过滤后端（排除不符合条件的存储节点）
        filtered_hosts = self.host_manager.filter_hosts(
            hosts, request_spec, filter_properties)
        if not filtered_hosts:
            raise exception.NoValidHost(reason="No suitable storage backend found")
        
        # 3. 计算权重并排序（选择最优后端）
        weighed_hosts = self.host_manager.weigh_hosts(
            filtered_hosts, request_spec, filter_properties)
        best_host = weighed_hosts[0]  # 得分最高的后端
        
        # 4. 向目标存储节点的cinder-volume发送创建请求
        self._schedule_create_volume(context, best_host, request_spec)

2.3.1 过滤阶段（Filters）

• CapacityFilter（cinder/scheduler/filters/capacity_filter.py）：检查后端可用容量是否满足卷大小。

class CapacityFilter(filters.BaseHostFilter):
    def host_passes(self, host_state, filter_properties):
        # 所需容量 = 卷大小 + 预留空间
        required = filter_properties['request_spec']['volume_size']
        # 可用容量 = 总容量 - 已用容量 - 预留容量
        available = host_state.free_capacity_gb - host_state.reserved_percentage
        return available >= required

• AvailabilityZoneFilter（cinder/scheduler/filters/availability_zone_filter.py）：过滤不在指定可用区的后端。
• CapabilitiesFilter（cinder/scheduler/filters/capabilities_filter.py）：检查后端是否支持卷类型要求的特性（如 thin_provisioning）

2.3.2 权重阶段（Weighters）

默认启用 CapacityWeigher（cinder/scheduler/weights/capacity.py），优先选择可用容量多的后端

class CapacityWeigher(weights.BaseWeigher):
    def weigh(self, host_state, weight_properties):
        # 可用容量越高，权重越大
        return host_state.free_capacity_gb * self.weight_multiplier

2.4 卷服务执行创建操作（cinder-volume）

目标存储节点的 cinder-volume 服务从消息队列接收任务，调用存储后端驱动创建卷，cinder/volume/manager.py

# cinder/volume/manager.py
class VolumeManager(manager.SchedulerDependentManager):
    def create_volume(self, context, volume, host):
        """执行卷创建操作"""
        # 1. 锁定卷（避免并发操作）
        volume = self._get_volume_and_lock(context, volume['id'])
        
        try:
            # 2. 调用存储后端驱动创建卷
            driver = self.driver  # 如LVM驱动、Ceph驱动
            # 驱动创建卷（返回卷在后端的路径/标识）
            provider_location = driver.create_volume(volume)
            
            # 3. 更新卷状态为可用（available）
            volume.update({
                'status': 'available',
                'provider_location': provider_location,  # 存储后端中的卷标识
            })
            volume.save()
            
        except Exception as e:
            # 出错时更新状态为error
            volume.update({'status': 'error'})
            volume.save()
            raise exception.VolumeCreationFailed(reason=str(e))

2.5 存储后端驱动实现（以 LVM 为例）

LVM 驱动代码位于 cinder/volume/drivers/lvm.py，create_volume 方法实际调用 LVM 命令创建逻辑卷：

# cinder/volume/drivers/lvm.py
class LVMVolumeDriver(volume_driver.VolumeDriver):
    def create_volume(self, volume):
        """通过LVM创建卷"""
        # 卷大小（转换为MB）
        size_in_mb = volume['size'] * 1024
        # 卷名（通常为volume-<uuid>）
        volume_name = self._get_volume_name(volume)
        # 卷组名（从配置读取，如cinder-volumes）
        vg_name = self.configuration.lvm_volume_group
        
        # 执行lvcreate命令：创建指定大小的逻辑卷
        self._execute(
            'lvcreate', '-L', f'{size_in_mb}M', '-n', volume_name, vg_name,
            run_as_root=True
        )
        
        # 返回卷路径（如/dev/cinder-volumes/volume-xxx）
        return f"/dev/{vg_name}/{volume_name}"

3、常用配置（cinder.conf）

3.1 核心配置（[DEFAULT] 段）

[DEFAULT]
# 默认卷类型（未指定时使用）
default_volume_type = lvm-type

# 卷大小限制（最小/最大GB）
min_volume_size = 1
max_volume_size = 10240

# 并发创建卷的最大数量
volume_api_workers = 4  # 建议与CPU核心数一致

# 消息队列配置（与其他组件通信）
transport_url = rabbit://openstack:password@controller:5672/

3.2 调度器配置（[scheduler] 段）

[scheduler]
# 启用的过滤器（按执行顺序）
enabled_filters = CapacityFilter,AvailabilityZoneFilter,CapabilitiesFilter

# 启用的权重器
enabled_weighters = CapacityWeigher

# 容量权重乘数（值越大，可用容量影响越强）
capacity_weight_multiplier = 1.0

# 调度器缓存过期时间（秒）
scheduler_cache_expiry = 60

3.3 存储后端配置（以 LVM 为例）

# 定义LVM存储后端
[lvm]
volume_driver = cinder.volume.drivers.lvm.LVMVolumeDriver
volume_group = cinder-volumes  # LVM卷组名
target_protocol = iscsi  # 共享协议（iscsi或fc）
target_helper = tgtadm  # iSCSI目标管理工具
volume_backend_name = lvm-backend  # 后端名称（用于卷类型关联）

# 可选：配置thin provisioning（瘦分配）
lvm_type = thin
thin_pool_name = cinder-thin-pool  # 瘦池名称

3.4 多后端部署

通过配置多个后端段（如 [lvm]、[ceph]）支持混合存储，示例：

[DEFAULT]
enabled_backends = lvm,ceph

[lvm]
# LVM后端配置...

[ceph]
volume_driver = cinder.volume.drivers.rbd.RBDDriver
rbd_pool = volumes
rbd_ceph_conf = /etc/ceph/ceph.conf
volume_backend_name = ceph-backend

4、常见问题

日志位置：

• /var/log/cinder/api.log（API 层）
• /var/log/cinder/scheduler.log（调度层）
• /var/log/cinder/volume.log（卷服务层）。
  常见原因：
• 存储后端容量不足（CapacityFilter 过滤）。
• 卷类型与后端不匹配（CapabilitiesFilter 过滤）。
• 驱动执行失败（如 LVM 卷组不存在）。