Xapi簡介
概述
Xapi是Xen Server中的一組管理介面的統稱，是Xen Server管理的核心，由一系列的toolstack組成。
Xapi主要提供各客戶端以及Pool中各主機通信的介面。 客戶端可以通過Xapi來讀取Xen Server的配置、管理、License的管理、資料庫的維護等等，同時也包括如存儲、虛機、虛擬網卡、HA等資源的功能管理及控制。Xapi介面必須保持向後兼容，允許較老版本的客戶端可以正常工作。
其具有代表性的客戶端有XenCenter、 Xen Orchestra、Openstack 和 CloudStack 等。
運行環境
在Xen中最基礎的概念是資源池（Pool）--整體集羣作為單個實體進行管理。即使單個Xen Host的非集羣環境，Xapi對資源對象的管理也是通過Pool 來完成的。Xapi運行在主機集羣中，他們共享著部分存儲集羣。這部分共享存儲也是建立高可用集羣（HA）的前提保證。下圖展示的是運行著Xapi的主機集羣環境。
在任何時候，最多隻有一個主機可以被稱為Pool Mater，它用來負責協調和鎖定資源池的資源。首次創建Pool時，需要指定一臺機器為Pool Master，這臺機器則稱為 Master Host（主節點），其他節點我們可以稱之為Slave Host（從節點）。Pool Master角色也並非一成不變的。我們可以通過XenCenter等客戶端手動調整 Master Host節點；也可配置HA的集羣通過Xen自身的HA機制在Master Host宕機時，自動選舉新的節點為Master Host。
所有主機都會提供兩種協議的介面，一個是使用80埠的HTTP和XML/RPC協議介面以及使用443埠的TLS/SSL協議介面。雖然存在著這兩種介面協議，但並不是所有主機都能夠通過Xapi來下發操作請求的，在集羣中僅Master Host具有著接受Xapi操作請求的許可權。如若嘗試將控制操作的請求發送到另一臺Slave Host的機器，將導致XenAPI重定向返回一個錯誤消息，該錯誤消息包含有這臺機器所處集羣的Master Host的地址，以及詳細錯誤提示。
作為 Pool Master除了上文提及配置HA後的自動遷移還會以有序的方式處理或轉發用戶請求（xe pool-designate-new-master）以及處理或轉發在緊急情況下的用戶請求（xe pool-emergency-transition-to-master）。
Slave Host節點並不是完全不能接受任何操作。為了提高效率，在Slave Host上允許進行以下操作：
- 查詢性能計數器（及其歷史記錄）
- 連接到VNC控制檯
- 導入/導出（特別是當磁碟在本地存儲上時）
由於Master Host充當協調器和鎖定管理器的角色，因此其他主機通常會與Master Host通信。Slave Host也會相互通信（通過相同的HTTP和XMLRPC通道）來完成以下功能
- 傳輸VM內存映像（VM遷移）
- 鏡像磁碟（存儲遷移）
要注意的是，某些類型的共享存儲（特別是所有使用vhd的存儲）需要協調磁碟GC和合併。這種協調目前由Xapi完成，因此不可能在資源池之間共享這種存儲。
工具集/toolstack
Xapi工具集需要主機在x86或ARM上運行Xen 4.4或更高版本。Xen管理程序將主機劃分為多個域（Domain），其中一些域可以具有特權硬體訪問許可權，其餘部分是非特權客戶機（DomainU）。xapi工具堆棧通常在特權初始域Domain 0中運行其所有組件，也稱為「控制域」。然而，有一些實驗代碼支持「驅動域（driver domains）」，允許存儲和網路驅動程序在其各自的域中隔離。
下圖顯示了在單主機上運行Xen Server的情況。在一個集羣環境中所有主機都運行相同版本的Xen Server，除非Xen Server正處於版本迭代期間則不一定是完全相同的軟體版本。
工具集包含有一組協作守護程序，它們構建在所有Xen主機通用的基本集之上。他們主要包含有：
- Xapi：管理主機羣集，協調對共享存儲和網路的訪問。
- Xenopsd：一個低級「域管理器」，負責通過libxc和libxl與Xen交互來創建、掛起、恢復、遷移、重新引導域。
- Xcp-rrdd：一個性能計數器監視守護程序，它聚合通過插件API定義的「數據源」並記錄每個守護程序的歷史記錄。
- Xcp-networkd：主機網路管理器，負責配置介面，網橋和OpenVSwitch實例
- SM：Storage Manager插件，用於將Xapi的內部存儲介面連接到外部存儲系統的控制API。
- perfmon：監視性能計數器的守護程序，如果值超過某個預定義的閾值，則發送「警報」。
- mpathalert：監視「存儲路徑」的守護程序，如果路徑出現故障並需要修復則發送「警報」。
- snapwatchd：一個守護進程，它響應通過guest 虛擬機VSS代理（對於Windows）發送的快照請求。
- stunnel：一個守護程序，它解碼TLS / SSL並將流量轉發到Xapi。
- xenconsoled：允許訪問客戶機控制檯。這對所有Xen主機都是通用的。
- xenstored：用於連接VM磁碟和網路介面的鍵值對配置資料庫。這對所有主機也很常見。
工作機制
Xapi分為以下類別：
- master-only：這些是當前主要的API請求類型。客戶端API請求Master節點，Master節點轉發請求到相應的機器並鎖定相應資源。
- normal-local：這些是對性能有著特殊要求的情況，允許從節點去調用的API。例如磁碟導入/導出和控制檯連接等，它們直接發送到對數據到相關主機，不必經過Master節點的轉發。
· emergency：是處理Master Host離線這種緊急情況下使用的API請求類型。
主機在接受到API請求後，先判斷本機可以接受該類型的請求，如果可以執行，API調用就會進入「消息轉發」層。
消息轉發層將會
- 鎖定資源（通過current_operations機制實現）
- 選擇需要執行請求的主機
如果請求應在本地運行，則使用直接函數調用; 否則，消息轉發代碼會對特定的Slave Host進行同步API調用。需注意的是Xapi目前使用「thread per request」（一個線程處理一個請求）模型，該模型會為每個請求創建一個完整的POSIX線程。即使僅轉發請求，這個線程仍然會被創建，並會一直阻塞直至相關Slave Host返回結果。
如果XenAPI請求內容是VM生命週期相關的操作，它將轉換為Xenopsd API調用並通過Unix域套接字進行轉發。Xapi和Xenopsd都有類似的task的概念，當前的Xapi task（所有操作在task的上下文中運行）會被綁定到Xenopsd task上，之後Xapi還會用來傳遞取消操作和更新task進度。
如果XenAPI請求內容為存儲操作，則將消息轉發至「存儲訪問」層。存儲訪問層需
- 驗證存儲對象是否處於正確狀態（驗證SR掛載狀態；VDI掛載、激活 以及VDI是否具有讀寫許可權）
- 調用Storage Manager API（SMAPI）v2介面中的相關操作
- 使用SMAPIv2到SMAPIv1轉換器生成必要的命令行來與SMAPIv1插件（EXT，NFS，LVM等）通信並執行
- 將存儲對象的狀態（包括VDI.attach調用的結果）持久化
在內部，smapiv1插件通過對xapi資料庫的特權訪問來直接設置欄位（例如VDI.virtual_size），這些欄位將被視為對其他客戶端是隻讀的。SMAPIv1插件也依賴於Xapi
- 瞭解可能訪問存儲的所有主機
- 鎖定資源池中的磁碟
- 通過「Xapi插件」機制在其他主機上安全地執行代碼
Xapi資料庫包含主機和VM的元數據，並共享給整個Pool。Master Host會在內存中緩存一份副本，所有其他節點在使用時會查詢Master Host中緩存的數據。資料庫將每個對象都會有一個事件計數器，生成計數器用於實現XenAPI中event.next和event.from的相關操作。如果啟用了「redo-log」， 那麼所有資料庫寫入操作都會以增量的形式同步寫入共享塊設備。如果不使用redo-log」在刷新之前取消Xapi則可能會丟失最近的更新。
總結
Xapi為程序開發者提供一個靈活，穩定，方便，快捷的Xen Server管理介面，使得用戶可以根據自身需求進行量身定製。但是由於使用「thread per request」模式會給Master Host帶來較大的資源開銷，使用時可盡量合併請求操作，減少並發數量，來降低Xapi對Master節點資源消耗。
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