后端服务框架

介绍云平台后端服务所用的框架和相关库的使用方法

介绍云平台后端服务所用的框架和相关库的使用方法，建议先阅读 “开发相关/服务组件介绍” 了解各个服务大概的功能。

后端服务框架

keystone, region, glance 等后端服务，都是用的同一套后端服务框架，这个框架是我们自己定义实现的，核心模块如下:

REST API: 负责解析客户端发送的 CRUD http 请求，将不同的请求对应到 Model Dispatcher 模块。
Model Dispatcher: 将客户端的请求分发到对应资源的业务操作。
Model: 定义云平台各种资源，会进行数据库读写相关操作，如果具体业务需要进行耗时操作，会通过 Task 机制来执行耗时任务。
Task: 后台处理异步耗时任务的模块，会通过更新 Model 的状态来更新任务的执行结果。

Cloudpods 代码结构

build: 打包rpm脚本
cmd: 可执行binary入口程序
pkg: 库
- appsrv: 通用http服务框架
- cloudcommon: 云平台服务框架，基于appsrv扩展
  - cloudcommon/options: 通用options
  - cloudcommon/app: 通用服务初始化代码
  - cloudcommon/db: Model dispatcher和Models的基础实现
  - cloudcommon/db/lockman: 锁实现
  - cloudcommon/db/taskman: 异步任务框架

认证部分

客户端向服务发起请求前，需要从keystone获得token
客户端通过携带用户名密码调用keystone的/v3/auth/tokens接口获得token
客户端向服务发起的每次API请求都会在HTTP头携带该token，比如: X-Auth-Token: {token}
后端服务向keystone验证该token，获得用户的身份信息，执行后续API的流程
每个服务都有一个keystone注册的服务用户账号（user/password)，并且以admin角色加入system项目
服务启动后，会向keystone发起认证，获得admin token
用户通过API访问服务时，将在header携带token
使用这个admin token访问keystone的token验证接口，验证这个token，获得用户的身份信息

Model Dispatcher

把 REST API 和 Manager/Model 的方法进行一一映射

REST API 请求	API 功能	返回数据格式	对应对象	框架方法	说明
GET /<resources>	列表	{“resources”:[{res…},	Manager	ListItemFilter	过滤
-		…,{res…}]	Manager	GetCustomizeColumns	获得扩展字段的信息
GET /<resources>/<property>	获得该类资源特定属性	{“resources”:{info…}}	Manager	GetProperty<Property>	获得该类资源的特定属性
GET /<resources>/<res_id>	获得某个资源详情	{“resource”:{res…}}	Model	GetExtraDetails	获取扩展字段的信息
GET /<resources>/<res_id>/<spec>	获得某个资源特定属性	{“resource”:{info…}}	Model	GetDetails<Spec>	获取某个资源的特定属性
POST /<resources>	新建资源	{“resource”:{res…}}	Manager	ValidateCreateData	校验和处理创建的数据
-			Model	CustomizeCreate	自定义的创建操作
-			Model	PostCreate	创建后的hook
-			Manager	OnCreateComplete	创建完成的hook
POST /<resources>/<action>	对该类资源执行操作	{“resource”:{res…}}	Manager	Perform<Action>	对该类资源执行特定操作
POST /<resources>/<res_id>/<action>	对某个资源执行操作	{“resource”:{res…}}	Model	Perform<Action>	对某个资源执行特定操作
PUT /<resources>/<res_id>	更新某个资源的属性	{“resource”:{res…}}	Model	ValidateUpdateData	校验和处理更新操作的数据
-			Model	PreUpdate	自定义的创建操作
-			Model	PostUpdate	创建后的hook
DELETE /<resources>/<res_id>	删除某个资源	{“resource”:{res…}}	Model	CustomizeDelete	自定义的删除操作
-			Model	PreDelete	删除前的hook
-			Model	Delete	执行删除操作
-			Model	PostDelete	删除后的hook

具体 restful 请求的绑定函数在: pkg/appsrv/dispatcher/dispatcher.go 文件中的 AddModelDispatcher 函数。

数据库 ORM 模型

代码位于 cloudcommon/db

接口
- IModelManager: 对应资源在数据库里面的表
- IModel: 对应资源在数据库里面的单条数据
数据结构
- SResourceBase: 基础资源
  - SStandaloneResourceBase: 基础设施的物理资源，没有具体ownerId的资源，如zone, host
    - SVirtualResourceBase: 虚拟资源，如虚拟机（guest)
      - SSharableVirtualResourceBase: 虚拟的可以共享的虚拟资源，如disk, network
        SAdminSharableVirtualInfoBase: 管理配置用的可共享虚拟资源，如security group
  - SJointResourceBase: 联合数据类型，如虚拟网卡是虚拟机和网络的联合，虚拟磁盘挂在：虚拟机和虚拟磁盘的联合

举例

用虚拟机的 model 来举例，代码在: pkg/compute/models/guests.go。

GuestManager 对应数据库里面的 guests_tbl，该对象嵌套 db.SVirtualResourceBaseManager 表示是虚拟资源的 Manager，这样会默认实现 db.IModelManager 接口，然后根据业务需要重写一些方法会比较方便。

SGuest 对应 guests_tbl 数据库里面的每一行数据，由 GuestManager 管理，嵌套 db.SVirtualResourceBase 结构，默认就会有虚拟资源所需要的表结构，然后再定义一些虚拟机独有的属性比如 VcpuCount 表示 cpu 核数，VmemSize 表示内存大小。在代码抽象后表示虚拟机实例，该对象会绑定对虚拟机具体的业务操作实现函数。

import "yunion.io/x/cloudpods/pkg/cloudcommon/db"

......

type SGuestManager struct {
	db.SVirtualResourceBaseManager
}

var GuestManager *SGuestManager

func init() {
	GuestManager = &SGuestManager{
		SVirtualResourceBaseManager: db.NewVirtualResourceBaseManager(
			SGuest{},
			"guests_tbl",
			"server",
			"servers",
		),
	}
	GuestManager.SetVirtualObject(GuestManager)
	GuestManager.SetAlias("guest", "guests")
}

type SGuest struct {
	db.SVirtualResourceBase

	db.SExternalizedResourceBase

	SBillingResourceBase

	VcpuCount int `nullable:"false" default:"1" list:"user" create:"optional"` // Column(TINYINT, nullable=False, default=1)
	VmemSize  int `nullable:"false" list:"user" create:"required"`             // Column(Integer, nullable=False)

	BootOrder string `width:"8" charset:"ascii" nullable:"true" default:"cdn" list:"user" update:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(8, charset='ascii'), nullable=True, default='cdn')

	DisableDelete    tristate.TriState `nullable:"false" default:"true" list:"user" update:"user" create:"optional"`           // Column(Boolean, nullable=False, default=True)
	ShutdownBehavior string            `width:"16" charset:"ascii" default:"stop" list:"user" update:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(16, charset='ascii'), default=SHUTDOWN_STOP)

	KeypairId string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)

	HostId       string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"admin" get:"admin" index:"true"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)
	BackupHostId string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" get:"user"`

	Vga     string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" update:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)
	Vdi     string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" update:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)
	Machine string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" update:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)
	Bios    string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" update:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)
	OsType  string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" update:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)

	FlavorId string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)

	SecgrpId      string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" get:"user" create:"optional"` // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)
	AdminSecgrpId string `width:"36" charset:"ascii" nullable:"true" get:"admin"`                  // Column(VARCHAR(36, charset='ascii'), nullable=True)

	Hypervisor string `width:"16" charset:"ascii" nullable:"false" default:"kvm" list:"user" create:"required"` // Column(VARCHAR(16, charset='ascii'), nullable=False, default=HYPERVISOR_DEFAULT)

	InstanceType string `width:"64" charset:"ascii" nullable:"true" list:"user" create:"optional"`
}
......

数据库锁

代码位于 cloudcommon/db/lockman:

LockClass/ReleaseClass: 锁住一类实例，一般创建资源时候需要锁
LockObject/ReleaseObject: 锁住一个实例，一般修改资源实例是需要锁
LockRawObject/RelaseRawObject: 通用的锁

举例

pkg/cloudcommon/db/db_dispatcher.go 里面的 DoCreate 函数会创建对应 Model 的对象并插入数据到数据库，这个时候就需要加锁。

func DoCreate(manager IModelManager, ctx context.Context, userCred mcclient.TokenCredential, query jsonutils.JSONObject, data jsonutils.JSONObject, ownerId mcclient.IIdentityProvider) (IModel, error) {
    lockman.LockClass(ctx, manager, GetLockClassKey(manager, ownerId))
    defer lockman.ReleaseClass(ctx, manager, GetLockClassKey(manager, ownerId))

    return doCreateItem(manager, ctx, userCred, ownerId, nil, data)
}

worker队列管理

为了避免不可预期的并发度，所有异步执行的代码都应该在worker内执行，以便于管理并发度。

代码位于 appsrv/workers.go

workerman := appsrv.NewWorkerManager(name, parallel_cnt, …)
workerman.Run(func() {…}, nil, nil)

Task 机制

云平台的异步耗时任务会放在 Task 机制里面去执行，比如创建虚拟机操作，用户提交了请求，region 控制器校验参数合格后，会记录数据到数据库，然后马上返回客户端对应的虚拟机记录，与此同时，会开始执行创建虚拟机的 task，这个 task 会立即在后台执行，会通过更新虚拟机 SGuest model 的状态和记录操作日志来表示执行的成功或失败。

task 也是记录在数据库 tasks_tbl 里面的记录，对应的定义在: pkg/cloudcommon/db/taskman/tasks.go 里面，数据结构如下:

type STaskManager struct {
    db.SResourceBaseManager
    
}

var TaskManager *STaskManager

func init() {
TaskManager = &STaskManager{
        SResourceBaseManager: db.NewResourceBaseManager(STask{}, "tasks_tbl", "task", "tasks")
}
    TaskManager.SetVirtualObject(TaskManager)
    
}

type STask struct {
    db.SResourceBase

    Id string `width:"36" charset:"ascii" primary:"true" list:"user"` // Column(VARCHAR
(36, charset='ascii'), primary_key=True, default=get_uuid)

    ObjName  string                   `width:"128" charset:"utf8" nullable:"false" list
:"user"`               //  Column(VARCHAR(128, charset='utf8'), nullable=False)
    ObjId    string                   `width:"128" charset:"ascii" nullable:"false" lis
t:"user" index:"true"` // Column(VARCHAR(ID_LENGTH, charset='ascii'), nullable=False)
    TaskName string                   `width:"64" charset:"ascii" nullable:"false" list
:"user"`               // Column(VARCHAR(64, charset='ascii'), nullable=False)
    UserCred mcclient.TokenCredential `width:"1024" charset:"utf8" nullable:"false" get
:"user"`               // Column(VARCHAR(1024, charset='ascii'), nullable=False)
    // OwnerCred string `width:"512" charset:"ascii" nullable:"true"` // Column(VARCHAR
(512, charset='ascii'), nullable=True)
    Params *jsonutils.JSONDict `charset:"utf8" length:"medium" nullable:"false" get:"us
er"` // Column(MEDIUMTEXT(charset='ascii'), nullable=False)

    Stage string `width:"64" charset:"ascii" nullable:"false" default:"on_init" list:"u
ser"` // Column(VARCHAR(64, charset='ascii'), nullable=False, default='on_init')

    taskObject  db.IStandaloneModel   `ignore:"true"`
    taskObjects []db.IStandaloneModel `ignore:"true"`
}
......

Id: STask 里面的 Id 是该 task 记录的 Id
ObjId: 对应资源对象的 Id，用于记录执行该 task 的对应操作的资源，比如某台虚拟机、磁盘的 Id
UserCred: 存储执行 task 的用户信息
Params: 执行 task 的参数
TaskName: 对应 task 的名称
Stage: task 执行的阶段，默认为 OnInit

举例

以虚拟机关机这个操作来举例:

客户端发起 POST /servers/<server_id>/stop 请求后，通过服务框架会执行 func (self *SGuest) PerformStop 函数，代码片段如下(位于: pkg/compute/models/guest_actions.go):

func (self *SGuest) PerformStop(ctx context.Context, userCred mcclient.TokenCredential, query jsonutils.JSONObject,
	data jsonutils.JSONObject) (jsonutils.JSONObject, error) {
	// XXX if is force, force stop guest
	var isForce = jsonutils.QueryBoolean(data, "is_force", false)
	if isForce || utils.IsInStringArray(self.Status, []string{api.VM_RUNNING, api.VM_STOP_FAILED}) {
		return nil, self.StartGuestStopTask(ctx, userCred, isForce, "")
	} else {
		return nil, httperrors.NewInvalidStatusError("Cannot stop server in status %s", self.Status)
	}
}

SGuest 会执行 self.StartGuestStopTask 函数，该函数会去调用虚拟机不同的 Driver 执行关机操作

// pkg/compute/models/guest_actions.go
func (self *SGuest) StartGuestStopTask(ctx context.Context, userCred mcclient.TokenCredential, isForce bool, parentTaskId string) error {
		......
		return self.GetDriver().StartGuestStopTask(self, ctx, userCred, params, parentTaskId)
}

// pkg/compute/guestdrivers/virtualization.go
import "yunion.io/x/cloudpods/pkg/cloudcommon/db/taskman"
......
func (self *SVirtualizedGuestDriver) StartGuestStopTask(guest *models.SGuest, ctx context.Context, userCred mcclient.TokenCredential, params *jsonutils.JSONDict, parentTaskId string) error {
    task, err := taskman.TaskManager.NewTask(ctx, "GuestStopTask", guest, userCred, params, parentTaskId, "", nil)
    if err != nil {
        return err
    }
    task.ScheduleRun(nil)
    return nil
}
......

taskman.TaskManager.NewTask(ctx, “GuestStopTask”, …) 这里面的 GuestStopTask 对应 pkg/compute/tasks/guest_stop_task.go 里面的 GuestStopTask，是通过 taskman 里面维护的一个 map 查找的。
task.ScheduleRun(nil) 会开始执行对应的 Task，默认会从 task 的默认 Stage OnInit 函数开始执行，所以通过 task 机制就会执行到 GuestStopTask.OnInit 函数。OnInit 函数最终会调用对应虚拟机的 driver 执行 RequestStopOnHost 函数并更新设置自己的 Stage 为 OnMasterStopTaskComplete。
对于虚拟机来说 RequestStopOnHost 函数会请求虚拟机所在的 host agent 关闭虚拟机，关机成功后会回调 region task 框架，该框架会根据 taskId 从数据库 load 回来 GuestStopTask，接着它设置的 Stage OnMasterStopTaskComplete 执行。

提示

这里失败会自动调用 OnGuestStopTaskCompleteFailed 函数，所以编写对应 task stage 函数时如果写 <OnSometingComplete> 函数时，必须也同时写 <OnSometingCompleteFailed> 函数来处理失败情况。

如果成功关机，OnMasterStopTaskComplete 调用 OnGuestStopTaskComplete 函数，该函数会把虚拟机的状态设置为 ready，并记录一条关机操作日志；如果失败会调用 OnGuestStopTaskCompleteFailed 函数，该函数会虚拟机状态设置为关机失败，并记录失败的原因。

func (self *GuestStopTask) OnInit(ctx context.Context, obj db.IStandaloneModel, data jsonutils.JSONObject) {
    guest := obj.(*models.SGuest)
    db.OpsLog.LogEvent(guest, db.ACT_STOPPING, nil, self.UserCred)
    self.stopGuest(ctx, guest)
}

func (self *GuestStopTask) stopGuest(ctx context.Context, guest *models.SGuest) {
    host := guest.GetHost()
    if host == nil {
        self.OnGuestStopTaskCompleteFailed(ctx, guest, jsonutils.NewString("no associated host"))
        return
    }
    if !self.IsSubtask() {
        guest.SetStatus(self.UserCred, api.VM_STOPPING, "")
    }
    self.SetStage("OnMasterStopTaskComplete", nil)
    err := guest.GetDriver().RequestStopOnHost(ctx, guest, host, self)
    ......
}

func (self *GuestStopTask) OnMasterStopTaskComplete(ctx context.Context, guest *models.SGuest, data jsonutils.JSONObject) {
      ......
      self.OnGuestStopTaskComplete(ctx, guest, data)
}

func (self *GuestStopTask) OnMasterStopTaskCompleteFailed(ctx context.Context, obj db.IStandaloneModel, reason jsonutils.JSONObject) {
    guest := obj.(*models.SGuest)
    self.OnGuestStopTaskCompleteFailed(ctx, guest, reason)
}

func (self *GuestStopTask) OnGuestStopTaskComplete(ctx context.Context, guest *models.SGuest, data jsonutils.JSONObject) {
    ......
    guest.SetStatus(self.UserCred, api.VM_READY, "")
    ......
    logclient.AddActionLogWithStartable(self, guest, logclient.ACT_VM_STOP, "", self.Us
erCred, true)
}

func (self *GuestStopTask) OnGuestStopTaskCompleteFailed(ctx context.Context, guest *models.SGuest, reason jsonutils.JSONObject) {
    ......
    db.OpsLog.LogEvent(guest, db.ACT_STOP_FAIL, reason.String(), self.UserCred)
    self.SetStageFailed(ctx, reason.String())
    logclient.AddActionLogWithStartable(self, guest, logclient.ACT_VM_STOP, reason.String(), self.UserCred, false)
}

如何增加一个新的服务

在keystone注册一个服务启用用的账户
在keystone注册service和endpoint
参考 cloudpods/pkg/logger实现服务代码
为服务准备一个配置文件，包含以下基础信息

假设服务名为 svc，用户和密码为 svcuser, svcuserpassword，服务监听地址为: http://localhost:8866, region 为 LocalTest，对应操作如下:

# 创建 service
$ climc service-create --enabled svc svc
# 创建 endpoint，对应的 service 为 svc
$ climc endpoint-create svc LocalTest internal http://localhost:8866
# 创建 user
$ climc user-create --password svcuserpassword --enabled svcuser
# 把 user 加入 system 项目
$ climc project-add-user system svcuser admin

配置信息如下

region: LocalTest
port: 8866
auth_url: https://<keystone_url>:35357/v3
admin_user: svcuser
admin_password: svcuserpassword
admin_tenant_name: system

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