CN108268299A - 一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，所述方法包括：请求创建虚拟机，设计加载volCtrl模块；调用Docker Driver类中的spawn函数读取配置文件；判断是否使用存储功能，当需要开启块存储功能时，调用volCtrl模块的_addVolume2Container函数加载，调用Docker类start函数，完成Docker容器创建；当需要卸载已挂载的卷存储时，调用_deleteVolume2Container函数卸载。本发明实现了基于OpenStack平台的容器内数据的共享存储，对容器的数据安全、迁移和升级，容器间的数据共享等服务都提供了高效便捷的解决方案。

Description

一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法

技术领域

本发明涉及云计算领域，特别涉及一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法。

背景技术

OpenStack是当前最主流的开源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。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。

OpenStack设计模式采用模块化设计，模块之间采用松耦合的结合方式，通过RESTful API的方式进行访问通信。OpenStack基础管理服务包含Keystone，Glance，Nova三个服务。其中，Keystone是认证管理服务，提供了其余所有组件的认证信息/令牌的管理，创建，修改等等，使用MySQL作为统一的数据库。Glance是镜像管理服务，提供了对虚拟机部署时所能提供的镜像的管理。Nova是计算管理服务，提供虚拟机的创建、运行、迁移、快照等各种围绕虚拟机的服务，使用Nova-API进行通信。

扩展管理服务包扩Cinder，Swift，Horizon，Heat，Centimeter等服务。其中Cinder为OpenStack提供块存储(Block Storage)服务，它通过整合后端多种存储，用API接口为外界提供块存储服务，主要核心功能是对卷的管理，允许对卷、卷的类型和卷的快照进行处理。

Docker是Docker.Inc公司开源的一个基于LXC技术之上构建的Container容器引擎，源代码托管在GitHub上,基于Go语言并遵从Apache2.0协议开源。Docker是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上，以此实现虚拟化。

Docker为应用程序提供了隔离的运行空间：每个容器内都包含一个独享的完整用户环境空间，并且一个容器内的变动不会影响其他容器的运行环境。容器之间共享同一个系统内核，这样当同一个库被多个容器使用时，内存的使用效率会得到提升。由于其隔离性好，轻量级，快速灵活的特点，Docker一经推出便受到了业界的追捧。Docker自身的特点使得它非常适合部署一些中小型的Web应用服务。并且很好的解决了应用扩展，升级和回滚的问题。

OpenStack目前已经提供对Docker的支持。在Havana版本中，Nova-Docker作为插件被引入，以提供更轻量级的服务。之后为了加快整个项目的迭代开发，又将Nova-Docker作为孵化项目移出。在github上，适用于OpenStack Juno版本的Nova-Docker已经相对成熟，可以提供较稳定的服务。

在整个云平台中，Docker作为一种新的Hypervisor，将取代默认的KVM。Docker创建的容器实例就是轻量级的虚拟机实例。Docker镜像通过Docker Save保存成TAR包，放置在Glance上管理。创建容器时，从Glance上下载容器镜像，利用Docker Load加载并启动容器镜像。

目前基于OpenStack构建的Docker容器并不支持Cinder组件。Docker内的文件的生存周期就是容器的生存周期，一旦容器实例被删除，里面的数据文件也将同时被删除。除此之外，Docker容器和宿主机之间无法进行文件共享，不利于文件系统的统一管理、升级以及迁移。基于Docker文件管理的高效性，持久性和可移植性等多方面的考虑，实现一种类似于Cinder块存储的服务成为促进Docker容器技术在OpenStack平台上发展的重要方面。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法。

一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，所述方法包括：

请求创建虚拟机，设计加载volCtrl模块；

调用Docker Driver类中的spawn函数读取配置文件；

判断是否使用存储功能，当需要开启块存储功能时，调用volCtrl模块的_addVolume2Container函数加载，调用Docker类start函数，完成Docker容器创建；当需要卸载已挂载的卷存储时，调用_deleteVolume2Container函数卸载。

进一步的，所述volCtrl模块实现的过程为：在nova.conf配置文件中添加有关共享存储的配置信息，包含是否开启共享存储、宿主机的共享存储根目录位置以及映射到容器中的共享存储挂载位置。

进一步的，所述volCtrl模块实现的过程为：将配置信息写入Nova的配置文件nova.conf中，所述配置信息的形式保持nova.conf文件的统一写法，设置一个单独的分节来进行定义，通过配置文件来对volCtrl模块进行开关控制，同时设置本地文件系统的目录位置，该目录将会映射到Docker容器中，作为共享存储供Docker应用使用。

进一步的，所述nova.conf配置文件的修改具体包括：开启或关闭volCtrl模块共享存储服务；若开启volCtrl模块共享存储服务，则设置宿主机文件系统的根目录，将卷存储挂载到Docker容器中的根目录位置。

进一步的，所述函数_addVolume2Container的功能是创建共享卷存储并将存储添加到容器中，具体包括：

读取nova.conf文件，从中获得是否开启共享存储服务、容器的编号、在宿主机创建文件系统的目录位置以及在容器内挂载卷存储的目录位置等信息；

进行文件系统设置，将container_dir和local_dir两个参数绑定,传递给Docker类的start函数；

调用Docker类start函数，完成Docker容器创建。

进一步的，所述读取nova.conf文件，具体通过调用OpenStack的oslo.config库来读取nova.conf配置文件，获取容器的container_id，通过container_id能唯一标识一个容器，从而对容器的资源进行访问；还得到container_dir和local_dir，如果目录不存在则新建目录。

进一步的，在最新版本的Nova-Docker中，container_id可以作为一个参数直接传递给函数；在低版本的Nova-Docker中，需要调用_find_container_by_name函数来获取container_id。

进一步的，所述函数_deleteVolume2Container的功能是删除已挂载的共享存储，具体包括：

读取nova.conf文件来获得container_dir参数、local_dir等参数和container_id,判断container_id对应的Docker容器是否存在，若存在，则通过container_id访问容器资源；

判断container_dir是否已挂载共享存储，若已挂载，则将参数传递给Docker类的storage_driver函数，将container_dir的挂载目录与外部的local_dir目录解绑，从而实现对数据卷的卸载。

本发明主要针对Docker文件系统在OpenStack平台的使用中，不支持共享存储的缺陷，设计了一个卷存储模块volCtrl，通过在宿主机上开辟一块连续的存储空间，并实现本地文件系统和Docker容器内文件系统的映射功能，使本地卷存储能够直接挂载到容器中，以实现持久性存储，从而提高Docker文件管理的高效性、持久性和可移植性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例的基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法的流程示意图。

图2为本发明一种实施例的_addVolume2Container函数的设计流程示意图。

图3为本发明一种实施例的_deleteVolume2Container函数的设计流程示意图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

加载volCtrl模块创建Docker容器的过程如图1所示，一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，所述方法包括：

步骤S110，请求创建虚拟机，设计加载volCtrl模块。官方的Nova-Docker源代码中并没有在创建虚拟机的函数中实现存储功能，因此Docker并不支持Cinder共享存储。基于此，本发明通过在Docker Driver类中设计volCtrl模块实现类似Cinder的共享存储。

其中，volCtrl模块实现的具体步骤包括：在nova.conf配置文件中添加有关共享存储的配置信息，包含是否开启共享存储，宿主机的共享存储根目录位置以及映射到容器中的共享存储挂载位置。具体的，将配置信息写入Nova的配置文件nova.conf中，通过配置文件来对volCtrl模块进行开关控制，同时设置本地文件系统的目录位置，该目录将会映射到Docker容器中，作为共享存储供Docker应用使用。具体的，volCtrl的配置信息直接写入nova.conf文件中，方便利用spawn函数进行调用。配置信息的形式保持nova.conf文件的统一写法，设置一个单独的分节来进行定义。nova.conf配置文件的修改具体包括：开启或关闭volCtrl模块共享存储服务；若开启volCtrl模块共享存储服务，则设置宿主机文件系统的根目录，将卷存储挂载到Docker容器中的根目录位置。示例如下：

[volCtrl]

volume_control＝True

local_dir_root＝/mnt/Docker_volume

Docker_dir_root＝/data

其中，volume_control选项是表示是否要开启volCtrl共享存储服务：True表示开启，False表示关闭。local_dir_root是表示宿主机文件系统的根目录，Docker_dir_root是表示挂载到Docker容器中的根目录位置。

步骤S120，调用Docker Driver类中的spawn函数读取配置文件。配置文件即nova.conf文件。

步骤S130，判断是否使用存储功能，当需要开启块存储功能时，调用volCtrl模块的_addVolume2Container函数加载，调用Docker类start函数，完成Docker容器创建；当需要卸载已挂载的卷存储时，调用_deleteVolume2Container函数卸载。调用volCtrl模块的_addVolume2Container函数加载时，首先创建新的卷存储，并将该存储卷挂载到对应的Docker容器的文件系统中，实现共享存储模块。

其中，函数_addVolume2Container的设计如图2所示，函数_addVolume2Container的功能是创建共享卷存储并将存储添加到容器中，具体包括：

读取nova.conf文件，从中获得是否开启共享存储服务、容器的编号、在宿主机创建文件系统的目录位置以及在容器内挂载卷存储的目录位置等信息。通过调用OpenStack的oslo.config库来读取nova.conf配置文件，获取容器的container_id，通过container_id能唯一标识一个容器，从而对容器的资源进行访问；在最新版本的Nova-Docker中，container_id可以作为一个参数直接传递给函数；在低版本的Nova-Docker中，需要调用_find_container_by_name函数来获取container_id。读取nova.conf文件，还可以得到container_dir和local_dir，如果目录不存在则新建目录。

进行文件系统设置，将container_dir和local_dir两个参数绑定,传递给Docker类的start函数。调用Docker类start函数，完成Docker容器创建。之后再完成网络的创建并附加到容器上即可。

本发明通过设计_addVolume2Container函数实现读取共享存储配置信息，读取容器container_id,创建本地卷存储目录和容器内映射的卷存储目录，挂载卷存储到容器并启动容器功能。通过该函数将开辟一块新的存储空间，并将该存储卷挂载到指定容器中的指定目录，实现基于Docker的外部存储功能。

函数_deleteVolume2Container的设计如图3所示，函数_deleteVolume2Container的功能是删除已挂载的共享存储。具体包括：

读取nova.conf文件来获得container_dir参数、local_dir等参数和container_id,判断container_id对应的Docker容器是否存在，若存在，则通过container_id访问容器资源。

之后，判断container_dir是否已挂载共享存储，若已挂载，则将参数传递给Docker类的storage_driver函数，通过修改相应的驱动代码，将container_dir的挂载目录与外部的local_dir目录解绑，从而实现对数据卷的卸载。卸载后的卷存储可以供其他容器使用，实现共享存储功能。

本发明通过设计_deleteVolume2Container函数，将容器内挂载的卷存储目录与外部的实际存储位置解绑，即达到了将挂载的卷存储卸载的目的。卸载后的存储卷可以重新挂载到其他容器中，实现数据文件的共享存储。

本发明通过设计存储模块volCtrl，增加基于OpenStack和Docker的驱动接口，将本地卷存储直接挂载到容器中，实现了本地文件系统到Docker容器系统的映射，从而支持将容器中的部分数据进行持久性存储。本发明实现了基于OpenStack平台的容器内数据的共享存储，对容器的数据安全、迁移和升级，容器间的数据共享等服务都提供了高效便捷的解决方案。

通过上述实施例可以看出，本发明通过在Nova-Docker组件中添加一个volCtrl的功能模块，实现了一种Docker容器的共享存储服务，解决了Docker只能使用本地存储的问题。具有如下的优点：

1，实现文件的持久化存储。目前官方发布的Nova-Docker并不支持Cinder等存储模块，文件的生存周期等于容器的生存周期。一旦删除容器，相应的容器内文件也会被删除。这极大地损害了文件的安全性。新增的volCtrl模块则实现了Docker容器和宿主机的共享存储。通过挂载的方式，实现了存储卷和容器的松耦合，文件保存在宿主机的物理存储上，这样即使删除对应的容器，共享存储并没有被删除，共享存储中的文件也得到了保留。

2，方便数据共享。由于使用和宿主机共享存储的方式，既可以在宿主机中对文件系统进行操作，也可以在容器内通过映射的目录对文件系统进行操作，利于文件系统的统一管理，方便两者间的数据共享。

3，方便数据迁移和升级。采用共享存储的方式，将用户数据保存在宿主机上，当需要对Docker容器进行迁移或升级时，只需要先卸载共享数据卷，再将数据卷加载到迁移或升级后新容器上即可，节约了时间和资源成本。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，所述方法包括：

请求创建虚拟机，设计加载volCtrl模块；

调用Docker Driver类中的spawn函数读取配置文件；

判断是否使用存储功能，当需要开启块存储功能时，调用volCtrl模块的_addVolume2Container函数加载，调用Docker类start函数，完成Docker容器创建；当需要卸载已挂载的卷存储时，调用_deleteVolume2Container函数卸载。

2.如权利要求1所述的一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，其特征在于，所述volCtrl模块实现的过程为：在nova.conf配置文件中添加有关共享存储的配置信息，包含是否开启共享存储、宿主机的共享存储根目录位置以及映射到容器中的共享存储挂载位置。

3.如权利要求1所述的一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，其特征在于，所述volCtrl模块实现的过程为：将配置信息写入Nova的配置文件nova.conf中，所述配置信息的形式保持nova.conf文件的统一写法，设置一个单独的分节来进行定义，通过配置文件来对volCtrl模块进行开关控制，同时设置本地文件系统的目录位置，该目录将会映射到Docker容器中，作为共享存储供Docker应用使用。

4.如权利要求2或3所述的一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，其特征在于，所述nova.conf配置文件的修改具体包括：开启或关闭volCtrl模块共享存储服务；若开启volCtrl模块共享存储服务，则设置宿主机文件系统的根目录，将卷存储挂载到Docker容器中的根目录位置。

5.如权利要求1所述的一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，其特征在于，所述函数_addVolume2Container的功能是创建共享卷存储并将存储添加到容器中，具体包括：

读取nova.conf文件，从中获得是否开启共享存储服务、容器的编号、在宿主机创建文件系统的目录位置以及在容器内挂载卷存储的目录位置等信息；

进行文件系统设置，将container_dir和local_dir两个参数绑定,传递给Docker类的start函数；

调用Docker类start函数，完成Docker容器创建。

6.如权利要求5所述的一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，其特征在于：所述读取nova.conf文件，具体通过调用OpenStack的oslo.config库来读取nova.conf配置文件，获取容器的container_id，通过container_id能唯一标识一个容器，从而对容器的资源进行访问；还得到container_dir和local_dir，如果目录不存在则新建目录。

7.如权利要求6所述的一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，其特征在于：在最新版本的Nova-Docker中，container_id可以作为一个参数直接传递给函数；在低版本的Nova-Docker中，需要调用_find_container_by_name函数来获取container_id。

8.如权利要求1所述的一种基于OpenStack云平台的Docker共享存储解决方法，其特征在于，所述函数_deleteVolume2Container的功能是删除已挂载的共享存储，具体包括：

读取nova.conf文件来获得container_dir参数、local_dir等参数和container_id,判断container_id对应的Docker容器是否存在，若存在，则通过container_id访问容器资源；

判断container_dir是否已挂载共享存储，若已挂载，则将参数传递给Docker类的storage_driver函数，将container_dir的挂载目录与外部的local_dir目录解绑，从而实现对数据卷的卸载。