OpenStack Swift源码导读之——可插拔的后端设备实现

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Swift作为一个存储的具体实现出现在OpenStack中,与Cinder的定位有差别,这导致Swift的兼容并包性不够强。必须基于XFS文件系统来存储数据?显然Swift也希望能将数据存储到更多的后端设备中,这样Swift可以与具体的XFS文件系统解耦,作为独立的存储软件存在。这能使得Swift存储的构建更加灵活,同时也能吸引更多的存储厂商投入到其怀抱中。

Swift提供了一种简单机制来实现后端存储设备的pluggable——可插拔的后端。这篇文章想探讨一下该机制。在亚特兰大峰会上面,这一特性是Swift的热门话题之一,对于亚特兰大OpenStack峰会涉及Swift的话题这里有汇总:链接

看起来很有意思的创举,细看起代码来,其实挺简单的。有句话说,代码之外,了无秘密。Swift对于存储介质的要求其实挺简单的,提供读取,写入接口,涉及两种类型的数据:对象数据和元数据。对于面向对象而言,这个接口的实现就很容易了。

/swift/swift/obj/server.py文件定义了REST API,在各个API中有访问DiskFile的流程,其实也就是对DiskFile需要提供的接口的要求。那么只要新的DiskFile实现各个API中需要的接口即可。这样接口其实是固定的。OpenStack的官方文档给出了接口的详细描述:Back-end API for Object Server REST APIs。新的设备如何接入?怎样被业务访问到呢?是不是整个obj目录要整体替换掉,那样显得很笨拙,有很多代码是可以共用,就像刚才提到的REST API这一部分是固定的,完全可以保留。但是从下面的代码来看:

class ObjectController(object):

…

def setup(self, conf): 
    """ 
    Implementation specific setup. This method is called at the very end 
    by the constructor to allow a specific implementation to modify 
    existing attributes or add its own attributes. 

    :param conf: WSGI configuration parameter 
    """ 

    # Common on-disk hierarchy shared across account, container and object 
    # servers. 
    self._diskfile_mgr = DiskFileManager(conf, self.logger) 
    # This is populated by global_conf_callback way below as the semaphore 
    # is shared by all workers. 
    if 'replication_semaphore' in conf: 
        # The value was put in a list so it could get past paste 
        self.replication_semaphore = conf['replication_semaphore'][0] 
    else: 
        self.replication_semaphore = None 
    self.replication_failure_threshold = int( 
        conf.get('replication_failure_threshold') or 100) 
    self.replication_failure_ratio = float( 
        conf.get('replication_failure_ratio') or 1.0) 

def get_diskfile(self, device, partition, account, container, obj, 
                 **kwargs): 
    """ 
    Utility method for instantiating a DiskFile object supporting a given 
    REST API. 

    An implementation of the object server that wants to use a different 
    DiskFile class would simply over-ride this method to provide that 
    behavior. 
    """ 
    return self._diskfile_mgr.get_diskfile( 
        device, partition, account, container, obj, **kwargs)

从上面加粗的diskfile_mgr成员来看,似乎server类与diskfile耦合了,绑定在一起了。但是再看,也只有这两处涉及到了具体的Diskfile相关类的对象的生成。只要能够向server的ObjectController类中“注入”自定义的Diskfile Manager等类的对象即可。很自然的就想到了开放出setup接口,提供一个类似于setdiskfile(SpecialDiskfileMgr diskfilemgr)的接口,这样其实破坏了封装性,不是面向对象的实现。并且,ObjectController是框架生成的,不易于获取到其运行时的实例。考虑另外一种思路,就是继承server中的ObjectController,实现一个新的ObjectController,这个ObjectController只需要重写setup方法即可。如果有必要,将get_diskfile也重写一下,如果接口定义得足够优雅,那么只需要前者。运行时,将新的ObjectController注册到WSGI框架中即可。正好WSGI框架是通过配置来指定具体的server类的。因此只需要修改配置即可同时支持多种不同的后端。

Swift提供一个简单的样例,一个内存文件系统的后端接口:

/swift/swift/obj/mem_diskfile.py定义了一整套的上述文档中规定的接口的实现。/swift/swift/obj/mem_server.py中定义了新的ObjectController,供客户配置使用。只需要修改/etc/swift/object-server.conf中的pipline中的最后的server指向新的ObjectController即可。

看具体ObjectController的代码:

class ObjectController(server.ObjectController):
    """
    Implements the WSGI application for the Swift In-Memory Object Server.
    """

    def setup(self, conf):
        """
        Nothing specific to do for the in-memory version.

        :param conf: WSGI configuration parameter
        """
        self._filesystem = InMemoryFileSystem()

    def get_diskfile(self, device, partition, account, container, obj,
                     **kwargs):
        """
        Utility method for instantiating a DiskFile object supporting a given
        REST API.

        An implementation of the object server that wants to use a different
        DiskFile class would simply over-ride this method to provide that
        behavior.
        """
        return self._filesystem.get_diskfile(account, container, obj, **kwargs)

相信不久的将来,Swift会有越来越多的后端存储设备可以选用,这其实相当于Swift变成一个存储的管理软件,集成各种存储设备的适配“驱动”即可实现将数据存储到其上。

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