build_chroot: hard-code the version of blaze-builder
[ganeti-local] / doc / design-storagetypes.rst
1 =============================================================================
2 Management of storage types and disk templates, incl. storage space reporting
3 =============================================================================
4
5 .. contents:: :depth: 4
6
7 Background
8 ==========
9
10 Currently, there is no consistent management of different variants of storage
11 in Ganeti. One direct consequence is that storage space reporting is currently
12 broken for all storage that is not based on lvm technolgy. This design looks at
13 the root causes and proposes a way to fix it.
14
15 Proposed changes
16 ================
17
18 We propose to streamline handling of different storage types and disk templates.
19 Currently, there is no consistent implementation for dis/enabling of disk
20 templates and/or storage types.
21
22 Our idea is to introduce a list of enabled disk templates, which can be
23 used by instances in the cluster. Based on this list, we want to provide
24 storage reporting mechanisms for the available disk templates. Since some
25 disk templates share the same underlying storage technology (for example
26 ``drbd`` and ``plain`` are based on ``lvm``), we map disk templates to storage
27 types and implement storage space reporting for each storage type.
28
29 Configuration changes
30 ---------------------
31
32 Add a new attribute "enabled_disk_templates" (type: list of strings) to the
33 cluster config which holds disk templates, for example, "drbd", "file",
34 or "ext". This attribute represents the list of disk templates that are enabled
35 cluster-wide for usage by the instances. It will not be possible to create
36 instances with a disk template that is not enabled, as well as it will not be
37 possible to remove a disk template from the list if there are still instances
38 using it.
39
40 The list of enabled disk templates can contain any non-empty subset of
41 the currently implemented disk templates: ``blockdev``, ``diskless``, ``drbd``,
42 ``ext``, ``file``, ``plain``, ``rbd``, and ``sharedfile``. See
43 ``DISK_TEMPLATES`` in ``constants.py``.
44
45 Note that the abovementioned list of enabled disk types is just a "mechanism"
46 parameter that defines which disk templates the cluster can use. Further
47 filtering about what's allowed can go in the ipolicy, which is not covered in
48 this design doc. Note that it is possible to force an instance to use a disk
49 template that is not allowed by the ipolicy. This is not possible if the
50 template is not enabled by the cluster.
51
52 The ipolicy also contains a list of enabled disk templates. Since the cluster-
53 wide enabled disk templates should be a stronger constraint, the list of
54 enabled disk templates in the ipolicy should be a subset of those. In case the
55 user tries to create an inconsistent situation here, gnt-cluster should emit
56 a warning.
57
58 We consider the first disk template in the list to be the default template for
59 instance creation and storage reporting. This will remove the need to specify
60 the disk template with ``-t`` on instance creation.
61
62 Currently, cluster-wide dis/enabling of disk templates is not implemented
63 consistently. ``lvm`` based disk templates are enabled by specifying a volume
64 group name on cluster initialization and can only be disabled by explicitly
65 using the option ``--no-lvm-storage``. This will be replaced by adding/removing
66 ``drbd`` and ``plain`` from the set of enabled disk templates.
67
68 Up till now, file storage and shared file storage could be dis/enabled at
69 ``./configure`` time. This will also be replaced by adding/removing the
70 respective disk templates from the set of enabled disk templates.
71
72 There is currently no possibility to dis/enable the disk templates
73 ``diskless``, ``blockdev``, ``ext``, and ``rdb``. By introducing the set of
74 enabled disk templates, we will require these disk templates to be explicitly
75 enabled in order to be used. The idea is that the administrator of the cluster
76 can tailor the cluster configuration to what is actually needed in the cluster.
77 There is hope that this will lead to cleaner code, better performance and fewer
78 bugs.
79
80 When upgrading the configuration from a version that did not have the list
81 of enabled disk templates, we have to decide which disk templates are enabled
82 based on the current configuration of the cluster. We propose the following
83 update logic to be implemented in the online update of the config in
84 the ``Cluster`` class in ``objects.py``:
85 - If a ``volume_group_name`` is existing, then enable ``drbd`` and ``plain``.
86 (TODO: can we narrow that down further?)
87 - If ``file`` or ``sharedfile`` was enabled at configure time, add the
88 respective disk template to the list of enabled disk templates.
89 - For disk templates ``diskless``, ``blockdev``, ``ext``, and ``rbd``, we
90 inspect the current cluster configuration regarding whether or not there
91 are instances that use one of those disk templates. We will add only those
92 that are currently in use.
93 The order in which the list of enabled disk templates is built up will be
94 determined by a preference order based on when in the history of Ganeti the
95 disk templates were introduced (thus being a heuristic for which are used
96 more than others).
97
98 The list of enabled disk templates can be specified on cluster initialization
99 with ``gnt-cluster init`` using the optional parameter
100 ``--enabled-disk-templates``. If it is not set, it will be set to a default
101 set of enabled disk templates, which includes the following disk templates:
102 ``drbd`` and ``plain``. The list can be shrunk or extended by
103 ``gnt-cluster modify`` using the same parameter.
104
105 Storage reporting
106 -----------------
107
108 The storage reporting in ``gnt-node list`` will be the first user of the
109 newly introduced list of enabled disk templates. Currently, storage reporting
110 works only for lvm-based storage. We want to extend that and report storage
111 for the enabled disk templates. The default of ``gnt-node list`` will only
112 report on storage of the default disk template (the first in the list of enabled
113 disk templates). One can explicitly ask for storage reporting on the other
114 enabled disk templates with the ``-o`` option.
115
116 Some of the currently implemented disk templates share the same base storage
117 technology. Since the storage reporting is based on the underlying technology
118 rather than on the user-facing disk templates, we introduce storage types to
119 represent the underlying technology. There will be a mapping from disk templates
120 to storage types, which will be used by the storage reporting backend to pick
121 the right method for estimating the storage for the different disk templates.
122
123 The proposed storage types are ``blockdev``, ``diskless``, ``ext``, ``file``,
124 ``lvm-pv``, ``lvm-vg``, ``rados``.
125
126 The mapping from disk templates to storage types will be: ``drbd`` and ``plain``
127 to ``lvm-vg``, ``file`` and ``sharedfile`` to ``file``, and all others to their
128 obvious counterparts.
129
130 Note that there is no disk template mapping to ``lvm-pv``, because this storage
131 type is currently only used to enable the user to mark it as (un)allocatable.
132 (See ``man gnt-node``.) It is not possible to create an instance on a storage
133 unit that is of type ``lvm-pv`` directly, therefore it is not included in the
134 mapping.
135
136 The storage reporting for file storage will report space on the file storage
137 dir, which is currently limited to one directory. In the future, if we'll have
138 support for more directories, or for per-nodegroup directories this can be
139 changed.
140
141 For now, we will implement only the storage reporting for non-shared storage,
142 that is disk templates ``file``, ``lvm``, and ``drbd``. For disk template
143 ``diskless``, there is obviously nothing to report about. When implementing
144 storage reporting for file, we can also use it for ``sharedfile``, since it
145 uses the same file system mechanisms to determine the free space. In the
146 future, we can optimize storage reporting for shared storage by not querying
147 all nodes that use a common shared file for the same space information.
148
149 In the future, we extend storage reporting for shared storage types like
150 ``rados`` and ``ext``. Note that it will not make sense to query each node for
151 storage reporting on a storage unit that is used by several nodes.
152
153 We will not implement storage reporting for the ``blockdev`` disk template,
154 because block devices are always adopted after being provided by the system
155 administrator, thus coming from outside Ganeti. There is no point in storage
156 reporting for block devices, because Ganeti will never try to allocate storage
157 inside a block device.
158
159 RPC changes
160 -----------
161
162 The noded RPC call that reports node storage space will be changed to
163 accept a list of <disktemplate>,<key> string tuples. For each of them, it will
164 report the free amount of storage space found on storage <key> as known
165 by the requested disk template. Depending on the disk template, the key would
166 be a volume group name, in case of lvm-based disk templates, a directory name
167 for the file and shared file storage, and a rados pool name for rados storage.
168
169 Masterd will know through the mapping of disk templates to storage types which
170 storage type uses which mechanism for storage calculation and invoke only the
171 needed ones.
172
173 Note that for file and sharedfile the node knows which directories are allowed
174 and won't allow any other directory to be queried for security reasons. The
175 actual path still needs to be passed to distinguish the two, as the type will
176 be the same for both.
177
178 These calculations will be implemented in the node storage system
179 (currently lib/storage.py) but querying will still happen through the
180 ``node info`` call, to avoid requiring an extra RPC each time.
181
182 Ganeti reporting
183 ----------------
184
185 `gnt-node list`` can be queried for the different disk templates, if they
186 are enabled. By default, it will just report information about the default
187 disk template. Examples::
188
189   > gnt-node list
190   Node                       DTotal DFree MTotal MNode MFree Pinst Sinst
191   mynode1                      3.6T  3.6T  64.0G 1023M 62.2G     1     0
192   mynode2                      3.6T  3.6T  64.0G 1023M 62.0G     2     1
193   mynode3                      3.6T  3.6T  64.0G 1023M 62.3G     0     2
194
195   > gnt-node list -o dtotal/drbd,dfree/file
196   Node      DTotal (drbd, myvg) DFree (file, mydir)
197   mynode1                 3.6T                    -
198   mynode2                 3.6T                    -
199
200 Note that for drbd, we only report the space of the vg and only if it was not
201 renamed to something different than the default volume group name. With this
202 design, there is also no possibility to ask about the meta volume group. We
203 restrict the design here to make the transition to storage pools easier (as it
204 is an interim state only). It is the administrator's responsibility to ensure
205 that there is enough space for the meta volume group.
206
207 When storage pools are implemented, we switch from referencing the disk template
208 to referencing the storage pool name. For that, of course, the pool names need
209 to be unique over all storage types. For drbd, we will use the default 'drbd'
210 storage pool and possibly a second lvm-based storage pool for the metavg. It
211 will be possible to rename storage pools (thus also the default lvm storage
212 pool). There will be new functionality to ask about what storage pools are
213 available and of what type. Storage pools will have a storage pool type which is
214 one of the disk templates. There can be more than one storage pool based on the
215 same disk template, therefore we will then start referencing the storage pool
216 name instead of the disk template.
217
218 ``gnt-cluster info`` will report which disk templates are enabled, i.e.
219 which ones are supported according to the cluster configuration. Example
220 output::
221
222   > gnt-cluster info
223   [...]
224   Cluster parameters:
225     - [...]
226     - enabled disk templates: plain, drbd, sharedfile, rados
227     - [...]
228
229 ``gnt-node list-storage`` will not be affected by any changes, since this design
230 is restricted only to free storage reporting for non-shared storage types.
231
232 Allocator changes
233 -----------------
234
235 The iallocator protocol doesn't need to change: since we know which
236 disk template an instance has, we'll pass only the "free" value for that
237 disk template to the iallocator, when asking for an allocation to be
238 made. Note that for DRBD nowadays we ignore the case when vg and metavg
239 are different, and we only consider the main volume group. Fixing this is
240 outside the scope of this design.
241
242 With this design, we ensure forward-compatibility with respect to storage
243 pools. For now, we'll report space for all available disk templates that
244 are based on non-shared storage types, in the future, for all available
245 storage pools.
246
247 Rebalancing changes
248 -------------------
249
250 Hbal will not need changes, as it handles it already. We don't forecast
251 any changes needed to it.
252
253 Space reporting changes
254 -----------------------
255
256 Hspace will by default report by assuming the allocation will happen on
257 the default disk template for the cluster/nodegroup. An option will be added
258 to manually specify a different storage.
259
260 Interactions with Partitioned Ganeti
261 ------------------------------------
262
263 Also the design for :doc:`Partitioned Ganeti <design-partitioned>` deals
264 with reporting free space. Partitioned Ganeti has a different way to
265 report free space for LVM on nodes where the ``exclusive_storage`` flag
266 is set. That doesn't interact directly with this design, as the specifics
267 of how the free space is computed is not in the scope of this design.
268 But the ``node info`` call contains the value of the
269 ``exclusive_storage`` flag, which is currently only meaningful for the
270 LVM storage type. Additional flags like the ``exclusive_storage`` flag
271 for lvm might be useful for other disk templates / storage types as well.
272 We therefore extend the RPC call with <disktemplate>,<key> to
273 <disktemplate>,<key>,<params> to include any disk-template-specific
274 (or storage-type specific) parameters in the RPC call.
275
276 The reporting of free spindles, also part of Partitioned Ganeti, is not
277 concerned with this design doc, as those are seen as a separate resource.
278
279 .. vim: set textwidth=72 :
280 .. Local Variables:
281 .. mode: rst
282 .. fill-column: 72
283 .. End: