OpenStack Glance（镜像）
Glance 是 OpenStack 的镜像服务（Image Service），它负责虚拟机镜像的发现、注册、检索和交付。它提供了一个 RESTful API，允许用户查询虚拟机镜像元数据并检索实际镜像。1、概述
1.1 核心概念
[*]镜像（Image）：虚拟机的模板，包含操作系统和必要的软件
[*]镜像元数据（Metadata）：描述镜像的信息，如名称、大小、格式、操作系统类型等
[*]镜像格式：支持多种格式，如 QCOW2、RAW、VMDK、VHD 等
[*]存储后端：存储镜像数据的位置，可以是本地文件系统、对象存储等
1.2 架构
[*]Glance API：接收用户请求，提供 RESTful API 接口
[*]Glance Registry：管理镜像元数据（Queens 版本开始已被整合到 API 服务中）
[*]Glance Store：处理镜像数据的存储和检索，支持多种后端存储
[*]数据库：存储镜像元数据信息
+----------------+ +----------------+ +----------------+
| 客户端 | | Nova 服务 | | 管理员 |
+-------+--------+ +-------+--------+ +-------+--------+
| | |
+--------------------+--------------------+
|
v
+---------------------------------------------------------+
| Glance API |
+---------------------------------------------------------+
| |
v v
+----------------+ +---------------------------+
| 数据库 | | Glance Store |
| （元数据存储）| | （镜像数据存储） |
+----------------+ +---------------------------+
|
+-----------------------+-----------------------+
| | |
+-------v-------+ +-------v-------+ +-------v-------+
| 本地文件系统 | | 对象存储 | | 块存储/分布式|
| （file） | | （Swift/S3）| |文件系统 |
+---------------+ +---------------+ +---------------+2、操作示例
2.1 创建镜像
openstack image create "ubuntu-22.04" \
--file ./ubuntu-22.04.qcow2 \
--disk-format qcow2 \
--container-format bare \
--public \
--property hw_qemu_guest_agent=yes \
--property os_distro=ubuntu
[*]--file: 最重要参数，指定镜像文件路径并直接上传。
[*]--disk-format: 必须指定。
[*]--container-format: 通常指定为 bare。
[*]--public: 设置为公共镜像。
[*]--property: 设置自定义属性，Nova/Cinder 等组件会利用这些属性。
2.2 查看镜像列表
openstack image list2.3 查看镜像详情
openstack image show <image-id-or-name>2.4 更新镜像属性
openstack image set <image-id> \
--min-disk 20 \
--min-ram 1024 \
--property hw_vif_model=virtio2.5 删除镜像
openstack image delete <image-id>2.6 检查 Glance 服务状态
openstack catalog list
# 或者查看服务端点
openstack endpoint list --service image3、配置与优化
3.1 核心配置文件
Glance 的主要配置文件是 /etc/glance/glance-api.conf，关键配置项包括：
connection = mysql+pymysql://glance:GLANCE_DBPASS@controller/glance
www_authenticate_uri = http://controller:5000
auth_url = http://controller:5000
memcached_servers = controller:11211
auth_type = password
project_domain_name = Default
user_domain_name = Default
project_name = service
username = glance
password = GLANCE_PASS
stores = file,http
default_store = file
filesystem_store_datadir = /var/lib/glance/images/3.2 性能优化建议
[*]使用分布式存储（如 Ceph）作为后端，提高可用性和性能
[*]配置镜像缓存，减少重复下载
[*]启用镜像压缩，节省存储空间和网络带宽
[*]对大镜像采用分块上传方式
4、源码
4.1 重要源码目录
[*]glance/api/: RESTful API 的实现，是请求的入口。
[*]glance/common/: 通用工具和中间件（如 Keystone 认证、策略检查）。
[*]glance/db/: 数据库模型和抽象层（SQLAlchemy）。
[*]glance/domain/: 核心领域模型（如 Image, Task）。
[*]glance/async/: 异步任务（如复制镜像、迁移存储后端）的实现。
[*]glance/store/: 存储后端抽象层 的实现。这是 Glance 最核心的模块之一，每个支持的存储类型（file, swift, rbd, s3）在此都有对应的 driver.py。
[*]glance/cmd/: 服务启动脚本（如 api.py）。
4.2 上传流程
sequenceDiagram participant Client as 客户端 (openstack CLI) participant GlanceAPI participant GlanceRegistry participant DB as 数据库 participant Store as 存储后端 Client->>GlanceAPI: POST /v2/images (创建镜像元数据) GlanceAPI->>DB: 创建镜像记录 (queued状态) DB-->>GlanceAPI: 返回镜像ID GlanceAPI-->>Client: 返回镜像ID和位置 Client->>GlanceAPI: PUT /v2/images/{image_id}/file (上传镜像数据) GlanceAPI->>DB: 更新状态为 saving GlanceAPI->>Store: 分块上传镜像数据 Store-->>GlanceAPI: 上传完成确认 GlanceAPI->>DB: 更新状态为 active DB-->>GlanceAPI: 确认更新 GlanceAPI-->>Client: 返回成功响应
[*]客户端命令入口 (python-openstackclient)
文件路径: openstackclient/image/v2/image.py
class CreateImage(command.ShowOne):
def get_parser(self, prog_name):
parser = super(CreateImage, self).get_parser(prog_name)
parser.add_argument("name", metavar="<image-name>", help="New image name")
parser.add_argument("--file", metavar="<file>", help="Upload image from local file")
parser.add_argument("--disk-format", default="qcow2", help="Disk format (default: qcow2)")
parser.add_argument("--container-format", default="bare", help="Container format")
return parser
def take_action(self, parsed_args):
image_client = self.app.client_manager.image
# 创建镜像元数据
image = image_client.create_image(
name=parsed_args.name,
disk_format=parsed_args.disk_format,
container_format=parsed_args.container_format
)
# 如果有文件则上传
if parsed_args.file:
with open(parsed_args.file, 'rb') as image_data:
image_client.upload_image(image.id, image_data)
return self.dict2columns(image)
[*]Glance API - 创建镜像元数据
文件路径: glance/api/v2/images.py
class ImagesController(object):
@utils.mutating
def create(self, req, **kwargs):
# 验证输入数据
image_schema = schemas.image_create
data = kwargs.pop('body', {})
self.validate(data, image_schema)
# 准备镜像属性
image_data = data['image']
image_properties = {
'name': image_data.get('name'),
'disk_format': image_data.get('disk_format'),
'container_format': image_data.get('container_format'),
'status': 'queued',# 初始状态
'min_disk': image_data.get('min_disk', 0),
'min_ram': image_data.get('min_ram', 0),
'protected': image_data.get('protected', False),
'visibility': image_data.get('visibility', 'private')
}
# 创建镜像记录
image_repo = self.gateway.get_repo(req.context)
image = image_repo.create(image_properties)
# 构建响应
return web.Response(
status=201,
content_type='application/json',
body=jsonutils.dumps({'image': image}),
charset='utf-8'
)
[*]Glance Registry - 数据库操作
文件路径: glance/db/sqlalchemy/api.py
def image_create(context, values):
session = get_session()
with session.begin():
# 创建Image对象
image_ref = models.Image()
image_ref.update(values)
image_ref.save(session=session)
# 处理额外属性
if 'properties' in values:
for key, value in values['properties'].items():
prop_ref = models.ImageProperty()
prop_ref.image_id = image_ref.id
prop_ref.name = key
prop_ref.value = value
prop_ref.save(session=session)
return _image_get(context, image_ref.id, session=session)
[*]Glance API - 上传镜像数据
文件路径: glance/api/v2/image_data.py
class ImageDataController(object):
@utils.mutating
def upload(self, req, image_id, data, content_length):
# 获取镜像记录
image_repo = self.gateway.get_repo(req.context)
image = image_repo.get(image_id)
# 检查状态是否允许上传
if image.status not in ['queued', 'saving']:
raise exception.InvalidImageStatus(image_id=image_id)
# 更新状态为saving
image_repo.update(image_id, {'status': 'saving'})
try:
# 获取存储后端
store_api = self.gateway.get_store_api(req.context)
# 分块上传数据
chunk_size = CONF.glance_store.upload_chunk_size
bytes_written = 0
checksum = hashlib.md5()
while True:
chunk = data.read(chunk_size)
if not chunk:
break
# 写入存储
store_api.add_chunk(image_id, chunk, bytes_written)
# 更新进度
bytes_written += len(chunk)
checksum.update(chunk)
# 更新数据库进度
if bytes_written % (chunk_size * 10) == 0:
image_repo.update(image_id, {
'size': bytes_written,
'checksum': checksum.hexdigest()
})
# 完成上传
location, size, checksum_value, metadata = store_api.finalize(image_id)
# 更新镜像记录
image_repo.update(image_id, {
'status': 'active',
'size': size,
'checksum': checksum_value,
'locations': [{'url': location, 'metadata': metadata}]
})
return web.Response(status=204)# No Content
except Exception as e:
# 出错时标记为killed状态
image_repo.update(image_id, {'status': 'killed'})
raise
[*]存储后端实现 - 文件系统存储
文件路径: glance_store/_drivers/filesystem.py
class Store(driver.Store):
def add_chunk(self, image_id, chunk_data, offset):
# 确保目录存在
store_dir = self._option_get('filesystem_store_datadir')
if not os.path.exists(store_dir):
os.makedirs(store_dir)
# 打开文件并写入
image_path = os.path.join(store_dir, image_id)
with open(image_path, 'ab') as f:
f.seek(offset)
f.write(chunk_data)
def finalize(self, image_id):
# 获取文件信息
store_dir = self._option_get('filesystem_store_datadir')
image_path = os.path.join(store_dir, image_id)
# 计算文件大小和校验和
size = os.path.getsize(image_path)
with open(image_path, 'rb') as f:
checksum = hashlib.md5(f.read()).hexdigest()
# 返回存储位置信息
return (
f"file://{image_path}",
size,
checksum,
{'fs_path': image_path}
)
[*]存储后端实现 - Swift 对象存储
文件路径: glance_store/_drivers/swift.py
class Store(driver.Store):
def __init__(self):
# 创建Swift连接
self.conn = swiftclient.Connection(
authurl=CONF.swift.auth_address,
user=CONF.swift.user,
key=CONF.swift.key,
auth_version='2.0'
)
def add_chunk(self, image_id, chunk_data, offset):
# Swift使用分段上传
if not hasattr(self, 'segments'):
self.segments = []
self.container = f"glance_{image_id}"
self.conn.put_container(self.container)
# 创建分段
segment_name = f"{image_id}_seg{len(self.segments)}"
self.conn.put_object(
self.container,
segment_name,
chunk_data
)
self.segments.append(segment_name)
def finalize(self, image_id):
# 创建manifest文件
manifest = {
'container': self.container,
'object': image_id,
'segments': self.segments
}
# 上传manifest
self.conn.put_object(
CONF.swift.container,
image_id,
json.dumps(manifest),
headers={'X-Object-Manifest': f"{self.container}/{image_id}_seg"}
)
# 获取对象信息
obj_info = self.conn.head_object(CONF.swift.container, image_id)
return (
f"swift://{CONF.swift.container}/{image_id}",
int(obj_info['content-length']),
obj_info['etag'],
{'swift_container': CONF.swift.container}
)5、总结
Glance 作为 OpenStack 的镜像服务，为整个云平台提供了统一的镜像管理解决方案。它支持多种镜像格式和存储后端，具有良好的灵活性和扩展性。通过 Glance，用户可以方便地管理虚拟机镜像，为 Nova 等计算服务提供可靠的镜像支持。
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