Conversão nativa de protocolos de armazenamento para NFS na estrutura de armazenamento secundário do Apache CloudStack

Abstract

O Apache CloudStack é um software de código aberto utilizado por diversas organizações para orquestrar ambientes de nuvem, o que envolve integrar sistemas de armazenamento, rede e virtualização. Na ferramenta, existem os conceitos de armazenamento primário, onde os volumes das máquinas virtuais são alocados, e armazenamento secundário, o qual é utilizado para manter templates, ISOs e backups de máquinas virtuais. Atualmente, o armazenamento secundário deve ser provisionado obrigatoriamente com NFS, pois este é o único protocolo integrado nativamente a todos os virtualizadores que o CloudStack suporta (KVM, VMware e XenServer/XCP-ng). Entretanto, isso se torna um limitador a organizações que, por exemplo, não possuem soluções de armazenamento com suporte ao protocolo NFS ou que desejam utilizar um sistema S3 como armazenamento secundário para aproveitar as funcionalidades de imutabilidade para proteção contra ransomware dos backups. Em vista disso, este trabalho propõe uma abordagem nativa para a integração de outros protocolos e sistemas de armazenamento à estrutura de armazenamento secundário do Apache CloudStack. Esta abordagem é baseada em um agente intermediário de armazenamento (storage gateway) responsável pela conversão do protocolo original em NFS, o que possibilita o reaproveitamento do código existente para compatibilidade com as funcionalidades do orquestrador. A proposta é implementada no Apache CloudStack, adicionando o suporte a sistemas que utilizam iSCSI, S3 e CephFS como armazenamento secundário. Através de avaliações experimentais da solução, é identificado que: (i) o processo de conversão de protocolos tem um sobrecusto na vazão do sistema de armazenamento, mas ainda é possível obter um desempenho razoável para o caso de uso dependendo da quantidade de vCPUs e de memória alocadas ao gateway; (ii) as vazões de leitura ao utilizar os armazenamentos por meio de NFS crescem conforme aumenta a o número de vCPUs do gateway; (iii) no caso do S3, o desempenho das escritas também cresce com o aumento das vCPUs e da memória do gateway; e (iv) interrupções repentinas do gateway não causam perda de dados recentemente escritos ao utilizar iSCSI e CephFS, que suportam escritas síncronas, mas podem ocasionar perdas no caso do S3 devido ao uso exclusivo de operações de escrita assíncronas pelo pacote que faz a montagem do bucket.