迁移学习心得，OpenStack

最近一直在看有关OpenStack里迁移方面的情况，也顺便往下看了下QEMU里关于migration的实现。在这里分享一下自己学习的体会。

我看的OpenStack为g版本，不久将至的h版本在migration方面应该没有太大的改变。（至少没有从f到g来的大）

OpenStack关于migration可以分为两类，migration和livemigration，migration进入dashboard的管理员模式就使用了，livemigration因为dashboard还没加进这个功能，所以需要敲命令行实现(nova live-migrationinstance_ID)。

migration和livemigration无论在功能上还是实现上有很大的不同。migration可以说完全是openstack一手操控的，而livemigration实现大部分依赖了libvirt以及qemu。

我们先来看看migration的代码：

\nova\compute\manager.py

   @exception.wrap_exception(notifier=notifier,publisher_id=publisher_id())

   @reverts_task_state

   @wrap_instance_event

   @wrap_instance_fault

    defresize_instance(self, context, instance, image,

                    reservations=None, migration=None, migration_id=None,

                    instance_type=None):

       """Starts the migration of a running instance toanother host."""

       if not migration:

           migration= self.conductor_api.migration_get(context, migration_id)

       withself._error_out_instance_on_exception(context,instance['uuid'],

                                           reservations):

           if notinstance_type:

              instance_type =self.conductor_api.instance_type_get(context,

                    migration['new_instance_type_id'])

          network_info = self._get_instance_nw_info(context, instance)

           migration= self.conductor_api.migration_update(context,

                 migration, 'migrating')

           instance =self._instance_update(context, instance['uuid'],

                 task_state=task_states.RESIZE_MIGRATING,

                expected_task_state=task_states.RESIZE_PREP)

          self._notify_about_instance_usage(

              context, instance,"resize.start", network_info=network_info)

          block_device_info =self._get_instance_volume_block_device_info(

                           context, instance)

           disk_info= self.driver.migrate_disk_and_power_off(

                 context, instance, migration['dest_host'],

                 instance_type, network_info,

                 block_device_info)

          self._terminate_volume_connections(context, instance)

          self.conductor_api.network_migrate_instance_start(context,

                                                    instance,

                                                    migration)

           migration= self.conductor_api.migration_update(context,

                 migration, 'post-migrating')

           instance =self._instance_update(context, instance['uuid'],

                 host=migration['dest_compute'],

                 node=migration['dest_node'],

                 task_state=task_states.RESIZE_MIGRATED,

                 expected_task_state=task_states.

                 RESIZE_MIGRATING)

          self.compute_rpcapi.finish_resize(context, instance,

                 migration, image, disk_info,

                 migration['dest_compute'], reservations)

          self._notify_about_instance_usage(context, instance,"resize.end",

                                      network_info=network_info)

非常明显，OpenStack中是通过resize这个命令来实现migration的，那很容易想到migration的实现过程和resize就非常相近了：先shutdown，然后(换个flavor)换个host，接着配置个网络，更新个信息，最后重新启动instance。

然后我们看看OpenStack怎么通过libvirt实现migration的。

\nova\virt\libvirt\driver.py

    defmigrate_disk_and_power_off(self, context, instance, dest,

                             instance_type, network_info,

                             block_device_info=None):

       LOG.debug(_("Startingmigrate_disk_and_power_off"),

                instance=instance)

       disk_info_text =self.get_instance_disk_info(instance['name'],

             block_device_info=block_device_info)

       disk_info =jsonutils.loads(disk_info_text)

       # copy disks to destination

       # rename instance dir to +_resize at first forusing

       # shared storage for instance dir (eg.NFS).

       inst_base =libvirt_utils.get_instance_path(instance)

       inst_base_resize = inst_base + "_resize"

       shared_storage =self._is_storage_shared_with(dest, inst_base)

       # try to create the directory on the remotecompute node

       # if this fails we pass the exception up thestack so we can catch

       # failures here earlier

       if not shared_storage:

          utils.execute('ssh', dest, 'mkdir', '-p', inst_base)

       self.power_off(instance)

       block_device_mapping =driver.block_device_info_get_mapping(

          block_device_info)

       for vol in block_device_mapping:

          connection_info = vol['connection_info']

           disk_dev =vol['mount_device'].rpartition("/")[2]

          self.volume_driver_method('disconnect_volume',

                                connection_info,

                                disk_dev)

       try:

          utils.execute('mv', inst_base, inst_base_resize)

           # if weare migrating the instance with shared storage then

           # createthe directory.  If it is a remote node thedirectory

           # hasalready been created

           ifshared_storage:

              dest = None

              utils.execute('mkdir', '-p',inst_base)

           for infoin disk_info:

              # assume inst_base ==dirname(info['path'])

              img_path = info['path']

              fname =os.path.basename(img_path)

              from_path =os.path.join(inst_base_resize, fname)

              if info['type'] == 'qcow2'and info['backing_file']:

                 tmp_path = from_path + "_rbase"

                 # merge backing file

                 utils.execute('qemu-img', 'convert', '-f','qcow2',

                             '-O', 'qcow2', from_path,tmp_path)

                 if shared_storage:

                    utils.execute('mv', tmp_path, img_path)

                 else:

                    libvirt_utils.copy_image(tmp_path, img_path, host=dest)

                    utils.execute('rm', '-f', tmp_path)

              else:  # rawor qcow2 with no backing file

                 libvirt_utils.copy_image(from_path, img_path,host=dest)

       except Exception:

           withexcutils.save_and_reraise_exception():

             self._cleanup_remote_migration(dest, inst_base,

                                       inst_base_resize,

                                       shared_storage)

       return disk_info_text

可以看到migration的操作就是poweroff该instance，然后建立ssh链接，将image从源主机拷贝到目的主机。是否为共享存储的区别不过在于是否真的将image“拷贝”还是仅仅改变一个地址。

所以migration在openstack里面的操作还是简单的，相比之下livemigration操作要复杂得多。

livemigration很大的一个变化是g版本把这个操作从nova-compute挪到了nova-conductor里了。废话不多说，上代码。

\nova\compute\api.py

@check_instance_state(vm_state=[vm_states.ACTIVE])

def live_migrate(self, context, instance,block_migration,

disk_over_commit, host_name):

"""Migrate a server lively to a new host."""

LOG.debug(_("Going to try to live migrate instance to%s"),

 host_name or "another host",instance=instance)

instance = self.update(context, instance,

  task_state=task_states.MIGRATING,

  expected_task_state=None)

self.compute_task_api.migrate_server(context, instance,

scheduler_hint={'host': host_name},

live=True, rebuild=False, flavor=None,

block_migration=block_migration,

disk_over_commit=disk_over_commit)

 这里的compute_task_api就是指conductor，我们接着看conductor。

\nova\conductor\manager.py

def migrate_server(self, context, instance, scheduler_hint,live, rebuild,

 flavor, block_migration,disk_over_commit):

if not live or rebuild or (flavor != None):

raise NotImplementedError()

destination = scheduler_hint.get("host")

self.scheduler_rpcapi.live_migration(context,block_migration,

disk_over_commit, instance, destination)

好吧，conductor把皮球踢给了scheduler，在这里限于篇幅，我们简单看一下scheduler里面做的是什么。

try:

self._schedule_live_migration(context, instance, dest,

block_migration, disk_over_commit)

except (exception.NoValidHost,

exception.ComputeServiceUnavailable,

exception.InvalidHypervisorType,

exception.UnableToMigrateToSelf,

exception.DestinationHypervisorTooOld,

exception.InvalidLocalStorage,

exception.InvalidSharedStorage,

exception.MigrationPreCheckError) as ex:

request_spec = {'instance_properties': {

'uuid': instance['uuid'], },

}

scheduler无非检查一下destination的情况，storage的情况等，然后接着把皮球踢还conductor。

\conductor\tasks\live_migrate.py

class LiveMigrationTask(object):

def __init__(self, context, instance, destination,

block_migration, disk_over_commit,

select_hosts_callback):

self.context = context

self.instance = instance

self.destination = destination

self.block_migration = block_migration

self.disk_over_commit = disk_over_commit

self.select_hosts_callback = select_hosts_callback

self.source = instance['host']

self.migrate_data = None

self.compute_rpcapi = compute_rpcapi.ComputeAPI()

self.servicegroup_api = servicegroup.API()

self.image_service = glance.get_default_image_service()

def execute(self):

self._check_instance_is_running()

self._check_host_is_up(self.source)

if not self.destination:

self.destination = self._find_destination()

else:

self._check_requested_destination()

#TODO(johngarbutt) need to move complexity out of computemanager

return self.compute_rpcapi.live_migration(self.context,

host=self.source,

instance=self.instance,

dest=self.destination,

block_migration=self.block_migration,

migrate_data=self.migrate_data)

终于干正事了，conductor通过MQ把livemigration的消息告诉了源主机的nova-compute。咱们开始迁移吧！老规矩，还是让libvirt来干活～

\nova\virt\libvirt\driver.py

def live_migration(self, context, instance, dest,

  post_method, recover_method,block_migration=False,

  migrate_data=None):

"""Spawning live_migration operation for distributinghigh-load.

:params context: security context

:params instance:

nova.db.sqlalchemy.models.Instance object

instance object that is migrated.

:params dest: destination host

:params block_migration: destination host

:params post_method:

post operation method.

expected nova.compute.manager.post_live_migration.

:params recover_method:

recovery method when any exception occurs.

expected nova.compute.manager.recover_live_migration.

:params block_migration: if true, do block migration.

:params migrate_data: implementation specific params

"""

greenthread.spawn(self._live_migration, context, instance,dest,

 post_method, recover_method,block_migration,

 migrate_data)

def _live_migration(self, context, instance, dest,post_method,

recover_method, block_migration=False,

migrate_data=None):

"""Do live migration.

:params context: security context

:params instance:

nova.db.sqlalchemy.models.Instance object

instance object that is migrated.

:params dest: destination host

:params post_method:

post operation method.

expected nova.compute.manager.post_live_migration.

:params recover_method:

recovery method when any exception occurs.

expected nova.compute.manager.recover_live_migration.

:params migrate_data: implementation specific params

"""

# Do live migration.

try:

if block_migration:

flaglist = CONF.block_migration_flag.split(',')

else:

flaglist = CONF.live_migration_flag.split(',')

flagvals = [getattr(libvirt, x.strip()) for x inflaglist]

logical_sum = reduce(lambda x, y: x | y, flagvals)

dom = self._lookup_by_name(instance["name"])

dom.migrateToURI(CONF.live_migration_uri % dest,

logical_sum,

None,

CONF.live_migration_bandwidth)

except Exception as e:

with excutils.save_and_reraise_exception():

LOG.error(_("Live Migration failure: %s"), e,

 instance=instance)

recover_method(context, instance, dest, block_migration)

# Waiting for completion of live_migration.

timer = loopingcall.FixedIntervalLoopingCall(f=None)

接着就要调用libvirt以及他下面的QEMU了，也就是dom.migrateToURI()这个函数。

如果玩过类似virtmanager的东西，对于这个命令里的参数应该不会陌生。事实上，OpenStack里面的live-migration和在virtmanager里做migration没什么本质的区别。

到这里总结一下，OpenStack首先在qemu上面找了个libvirt这样的函数库，封装他的API。毕竟OpenStack除了KVM外，还要支持Xen，ESX这样的虚拟化工具。然后相比于单机上的虚拟化，作为云平台的管理工具，OpenStack当然要负责完成把instance的信息在数据库里更新（也就是conductor的任务）、搭建起网络、选择一个目的主机等一系列工序。至于是不是sharedstorage，其实OpenStack不会太关注，因为libvirt或者更准确的说，QEMU完全能自己搞定这件事了。OpenStack通知他一声就成～

另外，值得一提的是，OpenStack默认是不支持live-migration的，因为OpenStack认为live-migration会因为内存中dirtypagerate大于网络的brandwidth而不能停止（详细解释请关注之后QEMU的部分）。因此如果不进行相关设置的话，OpenStack默认会用migration代替（live-migration是不是有种需要打开隐藏关卡才能看到的赶脚）。

总体感觉OpenStack在livemigration方面做得还是挺不错的，我在实践中也没发现什么问题。毕竟OpenStack也就是个管理工具，livemigration活怎么样（downtime多少，总迁移时间多少，性能下降多少等），和他也没什么直接关系。

反正写到这里OpenStack方面关于迁移的事情我觉得交代的差不多了