一种云平台中高效利用集中存储的方法
【专利摘要】本发明涉及云计算领域，特别是一种云平台中高效利用集中存储的方法。本发明首先通过管理网络登录集中存储设备，对其进行LUN的划分，并将LUN以SAN方式对外提供存储资源；然后在各个待使用集中存储资源的物理节点上发现并登录LUN设备，使其本地化；之后在其中一个节点上利用本地化的存储设备创建逻辑卷组，使本节点和其他节点共享该卷组；接着创建虚拟机；最后，通过LVM机制实现虚拟机磁盘及磁盘所在逻辑卷组容量的自由伸缩管理。本发明提供了一种云平台中简单高效利用集中存储的方法，利用此方法可以创建高性能的虚拟机。
【专利说明】-种云平台中高效利用集中存储的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及云计算领域，特别是一种云平台中高效利用集中存储的方法。
【背景技术】
[0002] 在云计算、大数据的环境下，为了保存急剧增加的大量数据，各个存储厂商生产的 存储设备所能提供的存储空间一般都非常大，达到PB甚至EB级别；而云计算环境下的各个 节点所需要的存储空间视情况而定，一般都小于TB级别，这样就需要一种解决方法来将大 容量的集中存储合理分配给节点使用。
[0003] 目前一般采用的方法是将集中存储的大空间划分成不同大小的LUN(L〇gical Unit Number，逻辑单元号），然后将每一个LUN分别挂载给每一个节点，节点获取各自的 LUN后格式化并挂载使用。这种方法存在以下的弊端：
[0004] 1、划分LUN时由于不知道节点需要多大的空间而只能按主观估计进行容量划分， 在使用过程中很有可能由于空间太大而浪费了存储资源；或者，是由于空间太小不能完成 一些相关工作。
[0005] 2、由于LUN划分后单独给某一个节点使用，而不是提供共享存储，这样就无法满 足云平台中云服务器从一个节点动态迁移到另外一个节点的需求。
[0006] 3、LUN格式化后进行挂载使用，由于增加了一层文件系统，相对于直接使用块设备 来说降低了性能。
【发明内容】
[0007] 本发明解决的技术问题在于提供一种云平台中高效利用集中存储的方法，解决云 计算领域里集中存储资源使用存在的低效、不易扩展、无法满足虚拟机动态迁移等相关问 题。
[0008] 本发明解决上述技术问题的技术方案是：
[0009] 包括如下步骤：
[0010] 步骤1 :通过管理网络登录集中存储设备，对其进行LUN的划分，并将LUN以SAN方 式对外提供存储资源；
[0011] 步骤2 :在各物理节点上发现并登录LUN设备，使其本地化；
[0012]步骤3 :在其中一个物理节点上利用本地化的存储设备创建逻辑卷组，使本节点 和其他节点共享该卷组；
[0013] 步骤4:创建虚拟机；
[0014]步骤5 :通过LVM机制实现虚拟机磁盘及磁盘所在的逻辑卷组容量的自由伸缩管 理。
[0015]所述的虚拟机创建步骤是：（1)在卷组上面创建指定大小的逻辑卷；（2)将虚拟 机镜像文件注入逻辑卷；(3)将注有镜像文件的逻辑卷配置成虚拟机的磁盘设备创建虚拟 机。
[0016] 所述的物理节点是指在云平台中与集中存储设备处于同一个局域网中的服务器。
[0017] 所述的管理网络是指按集中存储设备生产厂商提供的方式设置的IP，通过浏览器 或者指定客户端登陆此IP即可进入集中存储管理接口界面。
[0018] 所述的LUN本地化是指在服务器节点上面发现或登录集中存储提供的LUN后，相 应的会在服务器节点上映射成一个块设备；
[0019] 所述的发现可以是执行IP-SAN对应的iscsiadm命令或者是FC-SAN对应的重启 等操作。
[0020] 所述的虚拟机磁盘自由伸缩是指可以动态的调整虚拟机磁盘的容量大小，包括增 大容量和减少容量。
[0021] 本发明方案的有益效果如下：
[0022] 1、本发明的方法提供了一种云平台中物理节点之间共享使用集中存储的机制，保 证了共享存储容量可以根据实际需要动态自由扩展而不丢失数据，提高了集中存储的利用 率；
[0023] 2、本发明的方法中所创建的虚拟机直接建立在逻辑卷这种块设备之上，相对于 NFS来说少了一层文件系统，具有较高的性能；同时能够保证虚拟机在物理节点之间进行 动态迁移。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 下面结合附图对本发明进一步说明：
[0025]图1为本发明的流程图；
[0026] 图2为本发明的架构图。
【具体实施方式】
[0027] 如图所示，本发明的方法可以按照如下步骤实现：
[0028] 步骤1 :通过管理网络登录集中存储设备，对其进行LUN的划分，并将LUN以SAN方 式对外提供存储资源；
[0029] 步骤2 :在各个待使用集中存储资源的物理节点上发现并登录LUN设备，使其本地 化；
[0030] 步骤3 :在其中一个节点上利用本地化的存储设备创建逻辑卷组，使本节点和其 他节点共享该卷组；
[0031] 步骤4 :接着通过如下操作创建虚拟机：（1)在卷组上面创建指定大小的逻辑卷； (2)将虚拟机镜像文件注入逻辑卷；（3)将注有镜像文件的逻辑卷配置成虚拟机的磁盘设 备创建虚拟机；
[0032] 步骤5 :最后通过LVM机制实现虚拟机磁盘及磁盘所在的逻辑卷组容量的自由伸 缩管理。
[0033] 前述中，所述的逻辑卷组和逻辑卷是LVM逻辑分区管理的相关概念，LVM为Linux 环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，可以将多个物理块设备统一映射成为一个大的逻 辑设备，以此来提高磁盘分区管理的灵活性。
[0034] 所述的LUN中文名为逻辑单元号，在集中存储中用来代表一定容量的逻辑设备， 在物理节点上面发现或登陆该设备，就会在节点上生成一个物理块设备，如磁盘/dev/ sda ；
[0035] 所述的SAN中文名为存储区域网络，是一种高速网络或子网络，提供在计算机与 存储系统之间的数据传输，利用SAN可以实现将一个集中存储共享给多个物理节点使用。 存储区域网络根据实现方式的不同可分为IP-SAN、FC-SAN等；
[0036] 所述的IP-SAN是指通过网线连接计算机与存储系统形成的SAN ;
[0037] 所述的FC-SAN则是通过光纤连接计算机与存储系统形成的SAN。
[0038] 下面具体举例说明：
[0039] 机房布线，利用网线将集中存储设备通过交换机与物理节点互联，使其成为一个 存储局域网，当然也可用光纤互联。这里以IP-SAN实施为例。
[0040] 利用浏览器通过管理网络登录集中存储设备，创建磁盘阵列，然后在磁盘阵列中 创建 Logical Drive--- > Logical Volume―- > Host LUN,将创建的 LUN 对外发布。
[0041] 在物理节点上面安装IP-SAN客户端，发现集中存储对外发布的LUN，如下所示：
[0042] [root@gcloud407 ?]#iscsiadm_m discovery-t sendtargets-p 10. 10. 10. 3 : 3260 [0 ：0 ：408F ：63B1 ：0 ：0 ：A3 ：F1FF] :3260,1 iqn.2002-10. com. infortrend ：raid. uid2702. 10110. 10. 10. 3 :3260,1 iqn. 2002-10. com. infortrend ：raid. uid2702. 101
[0043] 如上发现发现了 10. 10. 10. 3提供的
[0044] iqn. 2002-10. com. infortrend :raid. uid2702. 101 存储设备，登录该设备使其本 地化：
[0045] [root@gcloud407 ?]#iscsiadm-m node-T
[0046] iqn. 2002-10. com. infortrend ：raid. uid2702. 101-p 10. 10. 10. 3 :3260-1
[0047] Logging in to[iface ：default, target ：iqn. 2002-10. com. infortrend ：raid. uid2702. 101, portal ：10.10.10.3,3260](multiple)
[0048] Login to[iface ：default, target ：iqn. 2002-10. com. infortrend ：raid. uid2702. 101,portal ：10.10.10.3,3260]successful.
[0049] 成功登录后，LUN设备会生成本地块设备，通过fdisk-1查看或者执行如下命令查 看：
[0050] [root@gcloud407 ?]#ll/dev/disk/by-path/
[0051] total 0
[0052] lrwxrwxrwx 1 root root 9 Aug 26 15 ：52
[0053] ip-10. 10. 10. 3 ：326〇-iscsi-iqn. 2002-10. com. infortrend ：raid. uid2702. 101-lun_0
[0054] ->··/·· /sde
[0055] lrwxrwxrwx 1 root root 9 Aug 2209 ：51
[0056] ip-20. 251. 32. 18 :326〇-iscsi-iqn. 3218. 600g-iozone. com-lun-1- > · · /· . / sdb
[0057] lrwxrwxrwx 1 root root 9 Aug 22 09 ：51
[0058] ip-20. 251. 32. 18 :326〇-iscsi-iqn. 32. 18. com :3218. target3-lun-l- >··/·· / sdc
[0059] 如上可知，生成了本地块设备/dev/sde。创建物理卷组和逻辑卷组vg_ infortrend，如下所示：
[0060] [root@gcloud407 ?]#pvcreate/dev/sde
[0061] [root@gcloud407 ?]#vgcreate vg_infortrend/dev/sde
[0062] [root@gcloud407 ?]#pvscan
[0063] PV /dev/sde VG vg_infortrend lvm2 [1.74 TiB / 981.25 GiB free] PV /dev/sdc VG 200vg lvm2 [200.00 GiB / 80.00 GiB free] PV /dev/sdb VO vg600g-iozone lym2 [iOO.OO GiB / 400.00 GiB free] PV /dev/sda4 W vg-gcloud lvm2 [1.61 TiB / 1.06 TiB free]
[0064] Total ：4 [4. 13 TiB]/in use ：4[4. 13 TiB]/in no VG ：0[0]
[0065] 利用生成的逻辑卷组创建逻辑卷，逻辑卷的大小可以自行指定：
[0066]
[root@gcloud407 -]# lvcreate -L20G -n Iv20g_infortm3ad_011 ^^infbrtreiid Logical volume " lv20g_infortrend_011 " created [root(§igcloud407 ~]# lvscan |grep lv20g_infortrend_011 ACTIVE 7dcv/vg_infertrend/lv2%_iiifortren(jrri12〇.〇0 QiBJ inherit
[0067] 创建好逻辑卷后，可以将虚拟机镜像文件注入到逻辑卷并利用逻辑卷创 建虚拟机。常用的虚拟机镜像文件有如XEN环境下的vhd格式镜像、KVM环境下 的qcow2格式镜像等，注入方式可以采用最简单的dd方式，例如执行如下命令我 们将win2008-R2-64bit-20G-〇riginal. vhd镜像注入到刚刚创建的逻辑卷lv20g_ infortrend-011。
[0068] [root@gcloud407 ?]#dd if = win2008-R2-64bit-20G-〇riginal· vhd
[0069] of = /dev/vg_infortrend/lv20g_infortrend_011 bs = 5M
[0070] 创建虚拟机配置文件，创建虚拟机，虚拟机配置文件部分如下：
[0071] <devices> <emu1ator>/usr/iib/xeii/bin/qemu-dm</emulator> <disk type='block' device^'disk^ <driver name='tap2' type=Vhd￥> fa='/dev/vg_infortrend/lv20g_inforti end_011 /> <target dev-xvda' bus='xen'/> </disk> <disk device-disk'> <dri义 er name』tap2' 轉，:Vhd'/> <S#urce dev='/dev/vgjnfortrend/30g-l Γ/> 〈target dev='xvdb' busmen'/〉. </disk>
[0072] 这里采用了 /dev/vg_infortrend/lv20g_infortrend_011 作为虚拟机系统盘，另 外用另外一个逻辑卷/dev/vg_infortrend/30g_ll作为附加磁盘。如此可以成功创建局可 用虚拟机。
[0073] 在其他与集中存储在同一个数据网络内的物理节点上面执行LUN发现与登录操 作，可以看到同一个LUN所创建的逻辑卷组和逻辑卷，执行如下激活命令即可进行使用，激 活后可以进行虚拟机的动态迁移。
[0074] [root@gcloud405 ?]#lvchange-ay/dev/vg-infortrend/lv20g-infortrend-011
[0075] 如果需要扩展虚拟机的磁盘空间，可以先扩展磁盘所在的逻辑卷，再放大其上的 文件系统，如下：
[0076] [root@gcloud407 ?]#lvextend_L+5 G/dev/vg_infortrend/lv20g_ infortrend-Oil
[0077] Extending logical volume IV lv20g_infortrend_011 to 25.00 GiB
[0078] Logical volume lv20g_test successfully resized
[0079] [root@gcloud407 ?]#resize2fs/dev/vg_infortrend/lv20g_infortrend_011
[0080] 同样可以使用lvreduce命令减少逻辑卷的大小。如果虚拟机磁盘所在的逻辑卷 组空间出现不够用的现象，可以采用之前对集中存储进行LUN划分并发布,物理节点发现 并登录的过程，重新生成一个本地块设备，采用Pvresize、vgresize等相关命令进行逻辑 卷组的扩展。
[0081] 另外，如果集中存储物理空间达到上限，可以通过增加磁盘阵列的磁盘数来解决。
[0082] 本发明中，集中存储统称由多个数据磁盘组成的磁盘阵列，具有对外提供大容量 的存储能力的存储设备；
[0083] 高效利用是指在将集中存储同一个或多个LUN共享给多个物理节点，在其中一个 节点上对该LUN对应的存储设备创建逻辑卷组的前提下达到如下主要效果：
[0084] (1)任何连接到该LUN的物理节点都可以发现上述逻辑卷组，并在上面创建逻辑 卷，所创建的逻辑卷在各个节点上面都可以访问并使用；
[0085] (2)所创建的逻辑卷可以很容易的进行容量伸缩管理而不影响已有数据；
[0086] (3)逻辑卷所在的逻辑卷组可以很容易的通过从集中存储新增LUN来进行扩展而 不影响已有数据；
[0087] (4)通过在逻辑卷上面注入虚拟机镜像，并利用该逻辑卷来创建虚拟机，所创建的 虚拟机较NFS等集中存储方案创建的虚拟机，由于少了一层文件系统，因此能够达到更高 的性能；
[0088] (5)逻辑卷在各个物理节点上面共享存在，通过简单的激活和失活操作即可实现 虚拟机在各节点之间的热迁移。
【权利要求】
1. 一种云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于： 包括如下步骤： 步骤1 :通过管理网络登录集中存储设备，对其进行LUN的划分，并将LUN以SAN方式 对外提供存储资源； 步骤2 :在各物理节点上发现并登录LUN设备，使其本地化； 步骤3 :在其中一个物理节点上利用本地化的存储设备创建逻辑卷组，使本节点和其 他节点共享该卷组； 步骤4 :创建虚拟机； 步骤5 :通过LVM机制实现虚拟机磁盘及磁盘所在的逻辑卷组容量的自由伸缩管理。
2. 根据权利要求1所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于：所述的虚 拟机创建步骤是：（1)在卷组上面创建指定大小的逻辑卷；（2)将虚拟机镜像文件注入逻辑 卷；（3)将注有镜像文件的逻辑卷配置成虚拟机的磁盘设备创建虚拟机。
3. 根据权利要求1所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于： 所述的物理节点是指在云平台中与集中存储设备处于同一个局域网中的服务器。
4. 根据权利要求2所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于： 所述的物理节点是指在云平台中与集中存储设备处于同一个局域网中的服务器。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于： 所述的管理网络是指按集中存储设备生产厂商提供的方式设置的IP，通过浏览器或者指定 客户端登陆此IP即可进入集中存储管理接口界面。
6. 根据权利要求1至4任一项所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于： 所述的LUN本地化是指在服务器节点上面发现或登录集中存储提供的LUN后，相应的会在 服务器节点上映射成一个块设备； 所述的发现可以是执行IP-SAN对应的iscsiadm命令或者是FC-SAN对应的重启等操 作。
7. 根据权利要求5所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于：所述的LUN 本地化是指在服务器节点上面发现或登录集中存储提供的LUN后，相应的会在服务器节点 上映射成一个块设备； 所述的发现可以是执行IP-SAN对应的iscsiadm命令或者是FC-SAN对应的重启等操 作。
8. 根据权利要求1至4任一项所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于： 所述的虚拟机磁盘自由伸缩是指可以动态的调整虚拟机磁盘的容量大小，包括增大容量和 减少容量。
9. 根据权利要求5所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于：所述的虚 拟机磁盘自由伸缩是指可以动态的调整虚拟机磁盘的容量大小，包括增大容量和减少容 量。
10. 根据权利要求6所述的云平台中高效利用集中存储的方法，其特征在于：所述的 虚拟机磁盘自由伸缩是指可以动态的调整虚拟机磁盘的容量大小，包括增大容量和减少容 量。
【文档编号】H04L29/08GK104270409SQ201410448564
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】熊梦, 张瑜科, 杨松, 季统凯 申请人:国云科技股份有限公司