探索 OpenStack 之（10）：深入镜像服务Glance

本篇博文来探讨下镜像服务Glance。

0.  基本概念

0.1 基本功能

Glance提供REST API来支持以下镜像操作：

• 查询
• 注册
• 上传
• 获取
• 删除
• 访问权限管理

0.2 Glance REST API的版本V1和V2

0.2.1功能差别

Glance有两个版本的REST API V1 和 V2，两者之间还是有蛮大的不同：

（1）. V1只提供了基本的image和member操作功能：镜像创建、删除、下载、列表、详细信息查询、更新，以及镜像tenant成员的创建、删除和列表。

（2）. V2除了支持V1的所有功能外，主要是增加了如下功能：

• 镜像 location 的添加、删除和修改等操作
• metadata  namespace 操作
• image tag 操作

（3）.V1 和V2对 image store 的支持是相同的。

0.2.2 实现差别

V1的实现上，有glance-api和glance-registry两个WSGI 服务，都提供REST API，只不过glance-API的REST API对外使用，glance-registry的API只由glance-api使用。

而 V2在实现上，把 glance-registry 的功能合并到了 glance-api 中，减少了一个中间环节。

0.2.3 使用差别

目前，Glance Cli和Horizon默认还是使用V1版本的API。究其原因，

• 一方面，似乎网上有看到说法说V2的性能没有V1好，我们也能看到使用V2的API的时候，需要多次调用REST API；
• 另一方面，我认为V2里面新添加的功能似乎也不是镜像管理的必须功能，所以暂时没怎么被使用也是情理之中。

0.3 image 的数据存放

image 的元数据 通过glance-registry 存放在 db 中； image 的chunk 数据 通过 glance-store 存放在各种 backend store 中，并从中获取。

0.4 image 的访问权限

image 的 访问权限分为：

• public 公共的：可以被所有的 tenant 使用。
• private 私有的/项目的：只能被 image owner 所在的 tenant 使用。
• shared 共享的：一个非共有的image 可以 共享给另外的 tenant，可通过member-* 操作来实现。
• protected 受保护的：protected 的 image 不能被删除。

0.5 image 的各种状态

• queued：没有上传 image 数据，只有db 中的元数据。
• saving：正在上传 image data
• active：正常状态
• deleted/pending_delete： 已删除/等待删除
• killed：image 元数据不正确，等待被删除。

状态图：

• 'queued' => ('saving', 'active', 'deleted')
  'saving' => ('active', 'killed', 'deleted', 'queued')
  'active' => ('queued', 'pending_delete', 'deleted')
  'killed' => ('deleted')
  'pending_delete' => ('deleted')
  'deleted' => ()

1. V1版本的代码实现

1.1 代码模块

从上图也可以看出，Glance V1主要是三个模块：

• glance/common/

     wsgi.py -- WSGI server,开启glance-(api|registry)服务，接受请求，比如GET /images/bb8838d5-06b5-4f7e-b6ef-87c908f04cc7 HTTP/1.1
• glance-api：提供对外REST API，同时调用glance-registry进行数据库操作，以及调用glance-store进行store操作
  • images.py -- 实现image-* 操作

    memebers.py --实现 member-* 操作

    router.py -- 将WSGI 收到的 HTTP 操作映射到 glance-api 模块的 Controller 类的方法.
• glance-registry：向 glance-api 提供元数据数据库操作 REST API，默认在端口9191监听。 主要文件：
  • client/v1/

            api.py -- registry API 入口，调用client.py中的函数

            client.py --调用 images.py 和 members.py 中的function

    api/v1/

            images.py -- 调用 glance/db/sqlalchemy/api.py 实现 images 数据库相关操作

            memebers.py --调用 glance/db/sqlalchemy/api.py 实现 members数据库表的相关操作

    glance/db/sqlalchemy/

       api.py -- db操作api入口

       models.py -- 数据库表模型，每个表对应一个类

• glance-store：这部分代码不是在 glance github 代码项目中，不理解为什么不是在一起，cinder也是类似的架构，但是cinder的所有代码都是在一个github项目中。
  • glance-store 向 glance-api 提供文件 backend.py 作为 store 操作的统一入口。主要函数包括：
    • create_stores：调用store.configure_add，glance-api服务启动的时候根据用户配置调用该函数来注册各个store
    • get_from_backend：调用store.get，从store中获取data chunks
    • get_size_from_backend：调用store.get_size，从store中获取image size
    • delete_from_backend：调用store.delete，从store中删除image data
    • store_add_to_backend：调用store.add，添加image到store
    • set_acls：调用store.set_acls，设置image的读写权限
  • glance-store 提供一个需要各个 store vendor 实现的基类Store，定义了几个需要实现的操作：
    • configure_add：根据用户配置来配置该 backend store
    • get：获取 image chunk data
    • get_size：获取image大小
    • add： 添加 image 到store中
    • delete： 从 store 中删除 image chunk data
    • set_acls： 设置 image 的读写权限
  • 目前支持的 backend store 见上图。各backend store所支持的功能差别很大，比如
    • cinder.py 只实现了方法 get_size，因为目前的 Glance 不支持 upload image  到 Cinder volume 中。
    • http.py 只实现了 get 和 get_size， 因此只能从http store download image 和查询 image size。
    • swift.py 的实现可以说是最全的，filesystem 次之。
  • image 存在于不同store 中时不同的 Location url 格式
    • cinder://volume-id
    • https://user:pass@example.com:80/images/some-id
      http://images.oracle.com/123456
      swift://example.com/container/obj-id
      swift://user:account:pass@authurl.com/container/obj-id
      wift+http://user:account:pass@authurl.com/container/obj-id
      s3://accesskey:secretkey@s3.amazonaws.com/bucket/key-id       
      file:///var/lib/glance/images/1
      s3+https://accesskey:secretkey@s3.amazonaws.com/bucket/key-id
  • 使用 backend store
    • 默认使用的 store 由配置文件 glance-api.conf 的配置项 default_store=<STORE> 指定
    • 可以使用的 stores 有配置文件 glance-api.conf 的配置项 stores=<STORES> 指定
    • 在Glance Cli image-create 中可使用参数 --store 指定目标backend store

1.2 操作流程

Glance Cli	glanceclient SDK调用的REST API	Glance 内部函数	Gance 内部函数的具体实现
image-create 创建image	POST /images	glance/api/v1/images.py   def create(self, req, image_meta, image_data): Adds a new image to Glance	1. api/v1/images.py: _reserve. 添加image 元数据到db，获取 image id，设置 image 状态为 queued。 1.1. registry/client/v1/client.py:   def add_image(self, image_metadata) 1.2. registry/api/v1/images.py: def create(self, req, body) 1.3. db/sqlalchemy/api.py:   image_create 2. api/v1/images.py: _handle_source 处理 image data，根据image data 来源分为三种情况： 2.1 如果 image_data // 如果直接传入了 image data 2.1.1 def _upload(self, req, image_meta): 将image data 存入指定的 backend store。注意Content-Type 必须为 application/octet-stream。 2.1.1.1 registry.update_image_metadata // 设置 image 状态 为 saving 2.1.1.2 upload_utils.upload_data_to_store //  check_quota //检查用户quota store_api.store_add_to_backend //调用 backend.py 的方法 store.add //调用 backend store 实现的方法 filesystems.py. def add //如果是filesystem的话，将 image chunk data 写入到一个以 image id 为文件名的文件 2.1.2 def _activate //调用 glance-registry 设置 image 状态为 active 2.2 如果是 copy_from，则异步执行上面2.1.1 ~ 2.1.2 2.3 如果是指定 location的话， 2.3.1 从location 指定的backend store 中获取 image size 2.3.2 设置 image 状态 为 active
image-update 修改image metadata属性或者数据	PUT /images/<ID>	glance/api/v1/images.py   def update(self, req, id, image_meta, image_data) Updates an existing image with the registry	注意： （1）只允许使用 Location|Copy-From 来 修改状态为 queued 的 image （2）可修改image 访问权限属性，以及元数据。 1. 修改 image 访问权限，调用 registry.get_image_members，再调用 store.set_acls 方法，但是它只有swift支持。 2. 修改image 元数据，调用 registry.update_image_metadata 方法 3. 上传 image data，调用 self._handle_source，见上面 #2.
image-delete 根据image id 删除 指定image	DELETE /images/<ID>	glance/api/v1/images.py   def delete(self, req, id) Deletes the image and all its chunks from the Glance	1. 调用 registry.get_image_metadata，获取 image 元数据 2. 检查 image 是否可以被删除，比如是否是 protected等 3. 调用 registry.update_image_metadata 设置状态为 deleted 或者 pending_delete 4. 调用 upload_utils.initiate_deletion 开始 删除操作 4.1 调用backend.py 的delete_from_backend 方法，它会调用 store.delete ，如果image存放在文件系统中的话，调用os.unlink(fn) 方法 删除文件。 4.2 db_api.get_api().image_location_delete // 设置表image_locations的id和image_id对应item的 deleted，status，updated_at，deleted_at 5. 调用 registry.delete_image_metadata 删除 image 元数据 5.1 registry/images.py: def delete(self, req, id) 5.1.1 db/sqlalchemy/api.py: _image_locations_delete_all //Delete all image entries in db table image_locations for the given image id 5.1.2 db/sqlalchemy/api.py: _image_child_entry_delete_all //Deletes all the  entries in db table image_properties for the given image id 5.1.3 db/sqlalchemy/api.py: _image_child_entry_delete_all //Deletes all the entries in db table image_members for the given image id   5.1.4 db/sqlalchemy/api.py: _image_child_entry_delete_all //Deletes all the entries in db table image_tags for the given image id
image-list 获取image列表	GET /images -- Returns a set of brief metadata about images	glance/api/v1/images.py   def index(self, req) Returns the following information for all public, available images: id -- The opaque image identifier name -- The name of the image disk_format -- The disk image format container_format -- The "container" format of the image checksum -- MD5 checksum of the image data size -- Size of image data in bytes 比如： {             "name": "name3",             "container_format": null,             "disk_format": null,             "checksum": null,             "id": "1e7b0a5a-7b78-4673-8d56-3abff7b491ae",             "size": 12336128 }	调用 registry.get_images_list ，从 db 中获取 image 元数据
获取所有image的详细信息	GET /images/detail -- Returns a set of detailed metadata about  images	glance/api/v1/images.py   def detail(self, req) Returns detailed information for all available images。比如： {             "status": "queued",             "deleted_at": null,             "name": "name3",             "deleted": false,             "container_format": null,             "created_at": "2015-01-21T23:05:54",             "disk_format": null,             "updated_at": "2015-01-21T23:05:54",             "min_disk": 0,             "protected": false,             "id": "1e7b0a5a-7b78-4673-8d56-3abff7b491ae",             "min_ram": 0,             "checksum": null,             "owner": "fa2046aaead44a698de8268f94759fc1",             "is_public": false,             "virtual_size": null,             "properties": {},             "size": 12336128         },	直接从 db 中获取 image 的各项数据。 1. 调用 registry.get_images_detail 1.1 调用 registry/api/v1/images.py 中的 def detail 1.1.1 调用 db/sqlalchemy/api.py 中的 image_get_all
glance image-show 根据image id显示指定image的元数据	HEAD /images/<ID> -- Return metadata about an image with id <ID>	glance/api/v1/images.py   def meta(self, req, id) Returns metadata about an image in the HTTP headers of the response object	从 db 中获取 image 部分元数据 1. 调用 self.get_image_meta_or_404(self, request, image_id) 1.1 调用 registry.get_image_metadata 1.1.1 调用 db_api.image_get
image-download 下载image	GET /images/<ID>  -- Return image data for image with id <ID>	glance/api/v1/images.py   def show(self, req, id) Returns an iterator that can be used to retrieve an image's  data along with the image metadata	调用 glance-store 方法返回 image data。   1. 调用 registry.get_image_metadata，再调用 self.db_api.image_get 来获取 image 元数据   2. 调用 self._get_from_store 获取 image 数据   2.1 调用 glance_store.location.get_location_from_uri， 从 image uri 中获取 location 2.2 调用 backend.py 的 get_store_from_uri， 获取所用的 store 2.3 调用 store.get 获取 image data
member-list --image-id 获取可访问指定image的tenant成员列表	GET /images/{image_id}/members	glance/api/v1/members.py   def index(self, req, image_id) Return a list of dictionaries indicating the members of the  image, i.e., those tenants the image is shared with	通过 glance-registry 执行 数据库操作。 1.1 registry.get_image_members 1.1.1 registry/api/v1/members.py: def index 1.1.1.1db/sqlalchemy/api.py: image_get 1.1.1.2db/sqlalchemy/api.py: image_member_find
member-list --tenant-id 获取指定tenant的可访问image列表	GET /shared-images/{id}	glance/api/v1/members.py   def index_shared_images(self, req, id) Retrieves list of image memberships for the given member.	通过 glance-registry 执行 数据库操作。 1.1 registry.get_member_images 1.1.1 registry/api/v1/members.py: def index_shared_images 1.1.1.1 db/sqlalchemy/api.py: image_member_find
member-create 向指定image添加指定tenant可访问成员	PUT /images/{image_id}/members/{id}	glance/api/v1/members.py   def update(self, req, image_id, id, body=None) Adds a membership to the image, or updates an existing one.	通过 glance-registry 执行 数据库操作。 1.1 registry.add_member 1.1.1 registry/api/v1/members.py: def delete 1.1.1.1 db/sqlalchemy/api.py: image_update
member-delete 删除指定image的指定可访问tenant成员	DELETE /images/{image_id}/members/{id}	glance/api/v1/members.py   def delete(self, req, image_id, id) //Removes a membership from the image	通过 glance-registry 执行 数据库操作。 1.1 registry.delete_member 1.1.1 registry/api/v1/members.py: def delete 1.1.1.1db/sqlalchemy/api.py: image_get 1.1.1.2 db/sqlalchemy/api.py: image_member_find 1.1.1.3 db/sqlalchemy/api.py: image_member_delete

2 小结

Glance 的原理和实现相比较其它组件较简单、直接。V2 REST API 内容有不少增加，还需要进一步的研究。