关于数据库服务Trove的解析与实践

　对于公有云计算平台来说，只有计算、网络与存储这三大服务往往是不太够的，在目前互联网应用百花齐放的背景下，几乎所有应用都使用到数据库，而数据库承载的往往是应用最核心的数据。此外，在大数据分析越来越盛行的背景下，对数据库的可靠便捷管理也变得更为重要。因此，DBase as a Service（DBaaS，数据库服务）也就顺理成章地成为了云计算平台为用户创造价值的一个重要服务。
　　对比Amazon AWS中各种关于数据的服务，其中最著名的是RDS（SQL-base）和DynamoDB（NoSQL），除了实现了基本的数据管理能力，还具备良好的伸缩能力、容灾能力和不同规格的性能表现。因此，对于最炙手可热的开源云计算平台Openstack来说，也从Icehouse版加入了DBaaS服务，代号Trove。直到去年底发布的Openstack Liberty版本，Trove已经经过了4个版本的迭代发布，目前已经成为Openstack官方可选的核心服务之一。本文将深入介绍Trove的原理、架构与功能，并通过实践来展示Trove的应用。
　　Trove的设计目标
　　“Trove is Database as a Service for OpenStack. It’s designed to run entirely on OpenStack， with the goal of allowing users to quickly and easily utilize the features of a relational or non-relational database without the burden of handling complex administrative tasks. ”这是Trove在官方首页上对这个项目的说明，有两个关键点。一个是从产品设计上说，它定位不仅仅是关系型数据库，而且还涵盖非关系数据库的服务。另一个是从产品实现上说，它是完全基于Openstack的。
　　从第一点可以看出Trove解决问题的高度已经超越了同类产品。因为我们从其他云计算平台对比去看，关系型和非关系型数据库都是由不同的服务去提供（比如AWS的RDS和DynamoDB），而且实现上也往往互相独立的系统，不仅UI不同，API也不一样。而Trove的目标是抽象尽可能多的东西，对外提供统一的UI和API，尽量减少冗余实现，提升平台内聚。只要具备了实例、数据库、用户、配置、备份、集群、主从复制这些概念，不管是关系型还是非关系型数据库，都能统一管理起来。从最新的Liberty版本发布的情况下，目前开源的主流关系型和非关系型数据库也得到了支持，比如Mysql（包括Percona和MariaDB分支）、Postgresql、Redis、MongoDB、CouchDB、Cassandra等等。不过根据官方的介绍，目前只有Mysql是得到了充分的生产性测试，其他的还处于实验性阶段。
　　而第二点完全基于Openstack的，可以说是一个较大的创新。试想，假设你是一个云计算服务商，如果现在要提供数据库服务，只需要在原有平台软件上升级与配置一下就行，其他什么都不需要，不需要采购数据库服务器硬件，不需要规划网络，不需要规划IDC，这是一种什么样的感觉？Trove完全构建于Openstack原有的几大基础服务之上。打个比喻类似于Google著名的Bigtable服务是构建于GFS、Borg、Chubby等几个基础服务之上。所以，Trove实际上拥有了云平台的一些基础特性，比如容灾隔离、动态调度、快速响应等能力，而且从研发的角度看，也大大减少了重复造轮子的现象。
　　
　　Trove的架构介绍
　　实际上Trove的架构（最新版本）与Openstack Nova项目的架构是如出一辙，可以说是Nova的一个简化版。也是典型的Openstack项目架构风格。Trove所管理的各个数据库引擎的差异性主要体现在trove-guestagent的具体manager和strategies代码实现上。架构如图所示：
　　
　　trove-api是接入层，轻量级请求通过在接入层直接处理或者通过直接访问guestagent处理，比如获取实例列表、获取实例规格列表等；而比较重的请求则通过message bus（Openstack默认实现是Rabbitmq）中转给trove-taskmanager进行调度处理。trove-taskmanager是调度处理层，主要是处理较重的请求，比如创建实例、实例resize等。
　　taskmanager会通过Nova、Swift的API访问Openstack基础的服务，而且是有状态的，是整个系统的核心。trove-conductor是guestagent访问数据库的代理层，主要是为了屏蔽掉guestagent直接对数据库的访问。
　　在Trove目前的实现中，一个数据库实例一一对映到一个vm，而guestagent也是运行在vm里面。vm镜像包含了经过裁剪的操作系统、数据库引擎和guestagent（镜像具体实现没有标准，数据库引擎和guestagent也都可以在vm启动时通过网络动态装载）。而实例所在分区的硬盘是通过Cinder提供的云硬盘。每个vm都会关联一个安全组防火墙，只允许数据库服务的端口通过（比如Mysql，默认是TCP 3306端口）。从这里可以看出，Trove创建数据库实例是非常灵活的，后期的调度也非常方便，这些都得益于Nova和Cinder。