为 ipam 模块引入分布式锁¶

https://blueprints.launchpad.net/neutron/+spec/introduce-distributed-locks-to-ipam RFE:https://bugs.launchpad.net/neutron/+bug/1836834

在 ipam 模块中引入 OpenStack tooz 分布式锁。在大型端口创建场景下，避免 ip 分配超过最大重试限制失败，并提高 ip 分配效率。

问题描述¶

当前的端口创建存在失败的可能性。

当虚拟机批量创建时，nova 会并发调用 neutron API 创建端口。如果存在 ip 分配冲突，端口创建将失败，请参阅 [1]。

批量创建端口也存在类似的问题，当在同一子网上同时调用多个“create_port_bulk” API 时，尽管这种场景使用频率较低。
并发创建端口时，neutron 服务器 CPU 利用率增加，分配效率降低。

当 ip 分配冲突导致无法提交数据库时，会抛出 DB ERROR 异常。 Create_port 会捕获上述异常，并在 retry_interval=0.1 后重试，并重新调用 create_port 直到超过 max_retries=10。当超过 max_retries=10 次后，“Create_port” 将失败。当并发量大且冲突加剧时，重复调用 create_port 会增加 CPU 负担并降低分配效率。调整 retry_interval 和 max_retries 只能降低出现问题的概率，但无法彻底解决它们。

提议的变更¶

此解决方案通过引入分布式锁来实现一个新的 ipam 驱动程序，以彻底解决 ip 地址分配冲突导致失败的问题。

对于分布式锁，我们将使用 OpenStack tooz [2]，它支持许多后端驱动程序，例如 Zookeeper、Memcached、Redis、Mysql 等，并且是一个 OpenStack 原生项目。我们将在 neutron.conf 中支持 tooz 后端驱动程序的配置，例如添加 [tooz] 配置项。

新的 IPAM 分配 ip 流程图。

备选方案¶

如果无法实现新的 ipam 驱动程序，我们可以修改当前的 ipam 驱动程序以引入分布式锁来解决上述问题。

数据模型影响¶

无

REST API 影响¶

无

安全影响¶

无

通知影响¶

无

其他最终用户影响¶

操作员可以使用 neutron.conf 中的 [tooz] 配置块配置 tooz 的后端驱动程序。

[tooz]
# Tooz backend connection string.
backend_url = file://$state_path

# Number of seconds between heartbeats for distributed coordination.
heartbeat = 1.0

# Number of seconds to wait after failed reconnection to Tooz backend.
initial_reconnect_backoff = 0.1

# Maximum number of seconds between sequential reconnection retries to Tooz backend.
max_reconnect_backoff = 60.0

操作员可以通过在 neutron.conf 中设置“ipam_driver”来切换到我们新的 ipam 驱动程序。

[default]
# Neutron IPAM (IP address management) driver to use. By default, the reference
# implementation of the Neutron IPAM driver is used. (string value)
ipam_driver = ipam_with_dlm

性能影响¶

在使用 rally 并发测试创建虚拟机或端口或类似场景时。

优点

解决了由于 ip 分配冲突导致创建虚拟机或端口失败的问题，并提高了成功率。
减少了创建虚拟机或端口的平均时间。
创建虚拟机或端口的时间分布更平滑。

轻微影响

创建虚拟机或端口的最小时间略有增加，并且在非并发场景下创建端口的时间也会略有增加。

其他部署者影响¶

无

开发人员影响¶

无

实现¶

负责人¶

主要负责人: qinhaizhong
其他贡献者: zhouhenglc

工作项¶

创建一个新的 ipam 驱动程序。
支持解析 [tooz] 后端驱动程序，封装分布式锁模块，并实现分布式锁初始化、加锁、解锁等。
使“create_port”支持新的 ipam 驱动程序。
使“bulk_create_port”支持新的 ipam 驱动程序。
文档工作。

依赖项¶

无

测试¶

单元测试、功能测试。

文档影响¶

无

为 ipam 模块引入分布式锁