在Ceph中创建虚拟机流程改进之分析

作为个人学习笔记分享，有任何问题欢迎交流！

最近在Gerrit中看到一个change：https://review.openstack.org/#/c/94295/ ， 它主要是对当前在Ceph中创建虚拟机的流程的改进。如果glance的backend是ceph, 则nova创建虚拟机到RBD的流程是这样的：

通过glance从ceph中下载image --> 本地 --> 复制image到rbd

这个change的目的就是：不需要下载到本地，直接在rbd中复制image,以提高虚拟机创建的速度。

以前只知道nova从glance下载image,作为虚拟机的base,却没有仔细的了解过这个过程，正好借这个机会，看一看nova创建虚拟机到rbd过程中关于image的部分。

1 nova创建VM时image的流程

经过nova-scheduler选择节点后，创建VM的请求到达了nova-compute，即nova/compute/manager.py：ComputeManager._run_instance()：

def _run_instance(self, context, request_spec,
filter_properties, requested_networks, injected_files,
admin_password, is_first_time, node, instance,
legacy_bdm_in_spec):

关于镜像的元数据就保存在request_spec，

image_meta = request_spec['image']

取得元数据后就开始build_instance()了，但是下面的过程与image没太大关系，所以从简带过。

def _build_instance(self, context, request_spec, filter_properties,
requested_networks, injected_files, admin_password,   is_first_time,
node, instance, image_meta, legacy_bdm_in_spec)
---->
def _spawn(self, context, instance, image_meta, network_info,
block_device_info, injected_files, admin_password,
set_access_ip=False)
---->

self.driver.spawn(context, instance, image_meta,
injected_files, admin_password,
network_info,
block_device_info)

这里的driver就是你用的Hypervioser, 我用的是KVM，所以这个driver.spawn=nova/virt/libvirt/driver.py:LibvirtDriver.spawn()：

def spawn(self, context, instance, image_meta, injected_files,
admin_password,network_info=None,  block_device_info=None)：
disk_info = blockinfo.get_disk_info(CONF.libvirt.virt_type,
instance,
block_device_info,
image_meta)
self._create_image(context, instance,
disk_info['mapping'],
network_info=network_info,
block_device_info=block_device_info,
files=injected_files,
admin_pass=admin_password)

那么这个disk_info['mapping']是什么呢？这里有一个方法，我们可以从test_libvirt_blockinfo.py里找到答案，所以结合测试用例来看代码真的很有用。在Nova/tests/virt/libvirt/test_libvirt_blockinfo.py:

LibvirtBlockInfoTest.test_get_disk_mapping_simple_swap()里可以看到：

expect = {
'disk': {'bus': 'virtio', 'dev': 'vda',
'type': 'disk', 'boot_index': '1'},
'disk.local': {'bus': 'virtio', 'dev': 'vdb', 'type': 'disk'},
'root': {'bus': 'virtio', 'dev': 'vda',
'type': 'disk', 'boot_index': '1'}
}

Expect就是期望disk_info['mapping']的样子。

下面就开始创建VM的image了：

def _create_image(self, context, instance,
disk_mapping, suffix='',
disk_images=None, network_info=None,
block_device_info=None, files=None,
admin_pass=None, inject_files=True):
#下面这个函数就是返回VM image格式的相关类，位于 #libvirt/imagebackend.py中，这里image是rbd, 返回的就是Rbd    #类。
def image(fname, image_type=CONF.libvirt.images_type):
return self.image_backend.image(instance,
fname + suffix, image_type)
......

if not booted_from_volume:
root_fname = imagecache.get_cache_fname(disk_images, 'image_id')#以image id作为文件名
size = instance['root_gb'] * units.Gi

if size == 0 or suffix == '.rescue':
size = None

#这里有点复杂，用到了回调函数fetch_image，这里的cache是Rbd的父类#Image类的cache（），主要功能是从模板，也就是glance的image， 为VM创建一个image.
image('disk').cache(fetch_func=libvirt_utils.fetch_image,
context=context,
filename=root_fname,
size=size,
image_id=disk_images['image_id'],
user_id=instance['user_id'],
project_id=instance['project_id'])
#可以在cache()中看到：
if not self.check_image_exists() or not os.path.exists(base):
self.create_image(fetch_func_sync, base, size,
*args, **kwargs)

那么现在到class Rbd下可以找到create_image():

def create_image(self, prepare_template, base, size, *args, **kwargs):
if self.rbd is None:
raise RuntimeError(_('rbd python libraries not found'))

if not os.path.exists(base):
prepare_template(target=base, max_size=size, *args, **kwargs)##这里的prepare_temple()就是 libvirt_utils.fetch_image啦。

libvirt_utils.fetch_image=nova/virt/libvirt/utils.fetch_image()：

def fetch_image(context, target, image_id, user_id, project_id, max_size=0):
"""Grab image."""
images.fetch_to_raw(context, image_id, target, user_id, project_id,
max_size=max_size)
--->

def fetch_to_raw(context, image_href, path, user_id, project_id, max_size=0):
path_tmp = "%s.part" % path
fetch(context, image_href, path_tmp, user_id, project_id,
max_size=max_size)

---->
def fetch(context, image_href, path, _user_id, _project_id, max_size=0):
(image_service, image_id) = glance.get_remote_image_service(
context, image_href)#从glance获取image
with fileutils.remove_path_on_error(path):
#这里就是把image_id的数据download到path了。Download()位于   #nova/image/glance.py。
image_service.download(context, image_id, dst_path=path)

回到class Rbd的create_image()中，

libvirt_utils.import_rbd_image(*args)把path的image数据写入rbd,至此，整个流程就到这里结束了。

2 Change中的改进

现在回到文章开始中提到的那个change, 看看它是怎么实现的。

首先它在fetch_to_raw中加入了一个判断。

def fetch_to_raw(context, image_href, path, user_id, project_id,  max_size=0):
#判断backend是否具有‘direct_fetch’的属性，如果有，则直接返回#direct_fetch（）
if backend and hasattr(backend, 'direct_fetch'):
try:
return backend.direct_fetch(context, image_href)
except exception.ImageUnacceptable:
LOG.debug(_('could not fetch directly, falling back to download'))

给Rbd类添加了一个属性：

def direct_fetch(self, context, image_href):
#判断driver是否支持layering（分层
#http://ceph.com/docs/firefly/dev/rbd-layering/ ，指的是块设备
#的cow克隆，支持快速创建image）
if not self.driver.supports_layering():
reason = _('installed version of librbd does not support cloning')
raise exception.ImageUnacceptable(image_id=image_href,
reason=reason)

image_meta, locations = images.get_meta(context, image_href)
LOG.debug(_('Image locations are: %(locs)s') % {'locs': locations})

if image_meta.get('disk_format') not in ['raw', 'iso']:
reason = _('Image is not raw format')
raise exception.ImageUnacceptable(image_id=image_href,
reason=reason)
#克隆镜像（http://ceph.com/docs/master/rbd/librbdpy/）
for location in locations:
if self.driver.is_cloneable(location, image_meta):
return self.driver.clone(location, self.rbd_name)

reason = _('No image locations are accessible')
raise exception.ImageUnacceptable(image_id=image_href, reason=reason)

这样就不需要想1中的那样先把image下载到local, 在写到rbd中，直接在rbd中克隆，从而提高了虚拟机的创建速度。

3总结

借这个机会既熟悉了创建VM时的image流程，又熟悉了ceph的用法，同时学习了高手们是怎么实现一个功能的，看来review的益处大大的呀。:)