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塊存儲，簡單來說就是提供了塊設備存儲的接口。用戶需要把塊存儲卷附加到虛擬機(或者裸機)上后才可以與其交互。這些卷都是持久的，它們可以被從運行實例上解除或者重新附加而數據保持完整不變。OpenStack ?中的實例是不能持久化的，需要掛載 ?volume，在 ?volume ?中實現持久化。Cinder ?就是提供對 ?volume ?實際需要的存儲塊單元的實現管理功能。

1.單機塊存儲

1.1 LVM

LVM是 ?Logical Volume Manager(邏輯卷管理)的簡寫，它由Heinz Mauelsha- gen在Linux 2.4內核上實現。LVM將一個或多個硬盤的分區在邏輯上集合，相當于一個大硬盤來使用，當硬盤的空間不夠使用的時候，可以繼續將其它的硬盤的分區加入其中，這樣可以實現磁盤空間的動態管理，相對于普通的磁盤分區有很大的靈活性。

與傳統的磁盤與分區相比，LVM為計算機提供了更高層次的磁盤存儲。它使系統管理員可以更方便的為應用與用戶分配存儲空間。在LVM管理下的存儲卷可以按需要隨時改變大小與移除(可能需對文件系統工具進行升級)。LVM也允許按用戶組對存儲卷進行管理，允許管理員用更直觀的名稱(如“sales”、 ?“development”)代替物理磁盤名(如“sda”、“sdb”)來標識存儲卷。

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Device-mapper是一種支持邏輯卷管理的通用設備映射機制，為存儲資源管理的塊設備驅動提供了一個高度模塊化的內核架構。LVM是基于Device-mapper的用戶程序實現。

Device-mapper在內核中它通過一個模塊化的Target Driver插件實現對IO請求的過濾或者重定向工作，當前已經實現的Target Driver插件包括軟Raid、軟加密、邏輯卷條帶、多路徑、鏡像、快照等。整個 ?device mapper ?機制由兩部分組成–內核空間的 ?device mapper ?驅動、用戶空間的device mapper ?庫以及它提供的 ?dmsetup ?工具。內核中主要提供完成這些策略所需要的機制。Device-mapper ?用戶空間相關部分主要負責配置具體的策略和控制邏輯，比如邏輯設備和哪些物理設備建立映射，怎么建立這些映射關系等等，而具體過濾和重定向 ?IO ?請求的工作由內核中相關代碼完成。

LVM使得文件系統可以跨多個磁盤，因此大小不會受物理磁盤的限制?？梢栽谙到y運行狀態下動態地擴展文件系統大小?？梢栽黾有麓疟P到 ?LVM ?的存儲池中?？梢早R像的方式冗余重要數據到多個物理磁盤上。還能很方便地導出整個卷組，并導入到另外一臺機器上。

然而LVM缺點也是明顯的，當卷組中的一個磁盤損壞時，整個卷組都會受影響。僅支持有限個文件系統類型的減小操作（ext3不支持減少文件系統大小的操作）。因為加入了額外的操作，存儲性能會受影響。

1.2 SAN

存儲區域網絡（SAN）是一種高速網絡或子網絡，提供在計算機與存儲系統之間的數據傳輸。存儲設備是指一張或多張用以存儲計算機數據的磁盤設備。一個 ?SAN ?網絡由負責網絡連接的通信結構、負責組織連接的管理層、存儲部件以及計算機系統構成，從而保證數據傳輸的安全性和力度。

大部分SAN使用SCSI協議在服務器和存儲設備之間傳輸和溝通，通過在SCSI之上建立不同鏡像層，可以實現存儲網絡的連接。常見的有iSCSI，FCP，Fibre Channel over Ethernet等。

SAN通常需要在專用存儲設備中建立，而iSCSI是基于TCP/IP的SCSI映射，通過iSCSI協議和Linux iSCSI項目我們可以在常見的PC機上建立SAN存儲。

SAN有兩個較大的缺陷：成本和復雜性，特別是在光纖信道中這些缺陷尤其明顯。使用光纖信道的情況下，合理的成本大約是1千兆或者兩千兆大概需要五萬到六萬美金。從另一個角度來看，雖然新推出的基于iSCSI的SAN解決方案大約只需要兩萬到三萬美金，但是其性能卻無法和光纖信道相比較。在價格上的差別主要是由于iSCSI技術使用的是現在已經大量生產的吉比特以太網硬件，而光纖通道技術要求特定的價格昂貴的設備。

2.?分布式塊存儲

在面對極具彈性的存儲需求和性能要求下，單機或者獨立的SAN越來越不能滿足企業的需要。分布式塊存儲可以為任何物理機或者虛擬機提供持久化的塊存儲設備，管理塊設備的創建、刪除和attach/deattach。支持強大的快照功能，快照可以用來恢復或者創建新的塊設備。分布式存儲系統能夠提供不同IO性能要求的塊設備。能夠滿足動態擴展的要求。

目前，開源的分布式塊存儲有Ceph,GlusterFS,Sheepdog等。與Ceph相比，最大優勢就是代碼短小好維護和hack的成本很小。Sheepdog也有很多Ceph不支持的特性，比如說Multi-Disk, Cluster-wide Snapshot等。

在文中，日本NTT的研究人員對比了sheepdog，glusterfs以及ceph在各種情況下的讀寫性能，這份測試在今年的5月份的日本openstack大會上公布。在大部分情況下，sheepdog的讀寫速度都比glusterfs以及ceph表現的出色。

3. openstack塊存儲

3.1 ?存儲架構

3.2 Cinder簡介

Cinder是OpenStack中提供塊存儲服務的API框架。它并沒有實現對塊設備的管理和實際服務，而是為后端不同的存儲結構提供了統一的接口 ^[2] ，不同的塊設備服務廠商在Cinder中實現其驅動支持以與OpenStack進行整合。后端的存儲可以是DAS、NAS、SAN，對象存儲或者分布式文件系統。Cinder的塊存儲數據完整性、可用性保障是由后端存儲提供的。

【恒天云技術分享系列10】OpenStack塊存儲技術