OpenStack大規模部署優化之三：Quota鎖優化

當前OpenStack針對租戶的配額（Quota）管理是基於資料庫來實現，對配額進行操作過程中都是先加鎖再更新，這樣在並發操作過程中，會成為平靜點；本文針對這一問題以Nova Quota模型進行展開分析（Cinder/Neutron原理一樣），並給出優化思路。

1、Quota模型

Nova在對Quota管理過程中，在資料庫中涉及到三張表，QUOTA_USAGE（當前已使用的配額）、QUOTA（描述組合配額上限）、RESERVATIONS（維護中間態資源配額），其中QUOTA_USAGE核心欄位如下（後面兩張表不做介紹）：

ID PROJECT_ID RESOURCE IN_USE n1 abc cpu 10n2 abc memory 4096n3 def CPU 20n4 def memory 2048n

各欄位描述如下： PROJECT_ID：租戶ID RESOUCE：為資源類型，比如CPU、內存等 IN_USE：當前已使用的值

2、Quota更新機制

當用戶在創建資源過程中，比如創VM，會對CPU、內存等Quota對應的IN_USE欄位會更新，其中更新方式是採用悲觀鎖，先採用selct for update對租戶對應的資源Quota多行進行加鎖，加鎖後再做更新操作，偽代碼如下；在並發創建虛擬機過程中，對資料庫多行加的鎖會成為瓶頸點（python協程會放大此瓶頸點，後續文章展開說明）

start_transaction:n with lock(row) //對應的SQL：select * from QUOTA_USAGE where PROJECT_ID=XXXX for updaten for resource, amount in requested_resource_changes:n // 獲取租戶對應的quotan in_use = db.get_quota(resource,tanent_id) // 對應SQL: select IN_USE from QUOTA_USAGE where PROJECT_ID=XXn if in_use == MAX_QUOTAn //已到上限值，返回失敗n return falsen // 更新quotan db.update_quota(resource,tanent_id, in_use+amount) //對應SQL：update QUOTA_USAGE set IN_USE=XX WHERE PROJECT_ID=XXncommit_transactionn

3、優化思路

基於資料庫的原子操作，採用樂觀鎖進行實現，先嘗試帶條件的更新，更新失敗說明超出了上限，則返回失敗，偽代碼如下：

for resource, amount in requested_resource_changes:n sql = "UPDATE quota_usage SET used = used + amount WHERE resource = $resource AND used + amount < MAX_QUOTA AND PROJECT_ID=xxx"n update_rows = execute_sql(sql)n if update_rows > 0n return OKn else return REACHED_MAX_QUOTAn

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