LINUX下多路径（multi-path）介绍及使用
LINUX下多路径（multi-path）介绍及使用
一、什么是多路径
普通的电脑主机都是一个硬盘挂接到一个总线上，这里是一对一的关系。而到了有光纤组成的SAN环境，或者由iSCSI组成的IPSAN环境，由于主机和存储通过了光纤交换机或者多块网卡及IP来连接，这样的话，就构成了多对多的关系。也就是说，主机到存储可以有多条路径可以选择。主机到存储之间的IO由多条路径可以选择。每个主机到所对应的存储可以经过几条不同的路径，如果是同时使用的话，I/O流量如何分配？其中一条路径坏掉了，如何处理？还有在操作系统的角度来看，每条路径，操作系统会认为是一个实际存在的物理盘，但实际上只是通向同一个物理盘的不同路径而已，这样是在使用的时候，就给用户带来了困惑。多路径软件就是为了解决上面的问题应运而生的。
多路径的主要功能就是和存储设备一起配合实现如下功能：
1.故障的切换和恢复
2.IO流量的负载均衡
3.磁盘的虚拟化
由于多路径软件是需要和存储在一起配合使用的，不同的厂商基于不同的操作系统，都提供了不同的版本。并且有的厂商，软件和硬件也不是一起卖的，如果要使用多路径软件的话，可能还需要向厂商购买license才行。比如EMC公司基于linux下的多路径软件，就需要单独的购买license。好在， RedHat和Suse的2.6的内核中都自带了免费的多路径软件包，并且可以免费使用，同时也是一个比较通用的包，可以支持大多数存储厂商的设备，即使是一些不是出名的厂商，通过对配置文件进行稍作修改，也是可以支持并运行的很好的。
二、Linux下multipath介绍，需要以下工具包：
在CentOS 5中，最小安装系统时multipath已经被安装，查看multipath是否安装如下：
1、device-mapper-multipath：即multipath-tools。主要提供multipathd和multipath等工具和 multipath.conf等配置文件。这些工具通过device mapper的ioctr的接口创建和配置multipath设备（调用device-mapper的用户空间库。创建的多路径设备会在/dev /mapper中）。
2、 device-mapper：主要包括两大部分：内核部分和用户部分。内核部分主要由device mapper核心（dm.ko）和一些target driver（md-multipath.ko）。核心完成设备的映射，而target根据映射关系和自身特点具体处理从mappered device 下来的i/o。同时，在核心部分，提供了一个接口，用户通过ioctr可和内核部分通信，以指导内核驱动的行为，比如如何创建mappered device，这些divece的属性等。linux device mapper的用户空间部分主要包括device-mapper这个包。其中包括dmsetup工具和一些帮助创建和配置mappered device的库。这些库主要抽象，封装了与ioctr通信的接口，以便方便创建和配置mappered device。multipath-tool的程序中就需要调用这些库。
3、dm-multipath.ko和dm.ko：dm.ko是device mapper驱动。它是实现multipath的基础。dm-multipath其实是dm的一个target驱动。
4、scsi_id： 包含在udev程序包中，可以在multipath.conf中配置该程序来获取scsi设备的序号。通过序号，便可以判断多个路径对应了同一设备。这个是多路径实现的关键。scsi_id是通过sg驱动，向设备发送EVPD page80或page83 的inquery命令来查询scsi设备的标识。但一些设备并不支持EVPD 的inquery命令，所以他们无法被用来生成multipath设备。但可以改写scsi_id，为不能提供scsi设备标识的设备虚拟一个标识符，并输出到标准输出。multipath程序在创建multipath设备时，会调用scsi_id，从其标准输出中获得该设备的scsi id。在改写时，需要修改scsi_id程序的返回值为0。因为在multipath程序中，会检查该直来确定scsi id是否已经成功得到。
三、multipath在CentOS 5中的基本配置过程：
1、安装和加载多路径软件包
# yum �Cy install device-mapper device-mapper-multipath
# chkconfig �Clevel 2345 multipathd on #设置成开机自启动multipathd
# lsmod |grep dm_multipath #来检查安装是否正常
如果模块没有加载成功请使用下列命初始化DM，或重启系统
---Use the following commands to initialize and start DM for the first time:
# modprobe dm-multipath
# modprobe dm-round-robin
# service multipathd start
# multipath �Cv2
2、配置multipath：
Multipath的配置文件是/etc/multipath.conf , 如需要multipath正常工作只需要如下配置即可：(如果需要更加详细的配置，请看本文后续的介绍)
blacklist {
devnode "^sda"
}
defaults {
user_friendly_names yes
path_grouping_policy multibus
failback immediate
no_path_retry fail
}
# vi /etc/multipath.conf
3、multipath基本操作命令
# /etc/init.d/multipathd start #开启mulitipath服务
# multipath -F #删除现有路径
# multipath -v2 #格式化路径
# multipath -ll #查看多路径
如果配置正确的话就会在/dev/mapper/目录下多出mpath0、mpath1等之类设备。
用fdisk -l命令可以看到多路径软件创建的磁盘，如下图中的/dev/dm-[0-3]
4、multipath磁盘的基本操作
要对多路径软件生成的磁盘进行操作直接操作/dev/mapper/目录下的磁盘就行.
在对多路径软件生成的磁盘进行分区之前最好运行一下pvcreate命令:
# pvcreate /dev/mapper/mpath0
# fdisk /dev/mapper/mpath0
用fdisk对多路径软件生成的磁盘进行分区保存时会有一个报错,此报错不用理会。
fdisk对多路径软件生成的磁盘进行分区之后，所生成的磁盘分区并没有马上添加到/dev/目录下，此时我们要重启IPSAN或者FCSAN的驱动，如果是用iscsi-initiator来连接IPSAN的重启ISCSI服务就可以发现所生成的磁盘分区了
# service iscsi restart
# ls -l /dev/mapper/
如上图中的mpath0p1和mpath1p1就是我们对multipath磁盘进行的分区
# mkfs.ext3 /dev/mapper/mpath0p1 #对mpath1p1分区格式化成ext3文件系统
# mount /dev/mapper/mpath0p1 /ipsan/ #挂载mpath1p1分区
四、multipath的高有配置
以上都是用multipath的默认配置来完成multipath的配置，比如映射设备的名称，multipath负载均衡的方法都是默认设置。那有没有按照我们自己定义的方法来配置multipath呢，当可以。
1、multipath.conf文件的配置
接下来的工作就是要编辑/etc/multipath.conf的配置文件
multipath.conf主要包括blacklist、multipaths、devices三部份的配置
blacklist配置
blacklist {
devnode "^sda"
}
Multipaths部分配置multipaths和devices两部份的配置。
multipaths {
multipath {
wwid **************** #此值multipath -v3可以看到
alias iscsi-dm0 #映射后的别名,可以随便取
path_grouping_policy multibus #路径组策略
path_checker tur #决定路径状态的方法
path_selector "round-robin 0" #选择那条路径进行下一个IO操作的方法
}
}
Devices部分配置
devices {
device {
vendor "iSCSI-Enterprise" #厂商名称
product "Virtual disk" #产品型号
path_grouping_policy multibus #默认的路径组策略
getuid_callout "/sbin/scsi_id -g -u -s /block/%n" #获得唯一设备号使用的默认程序
prio_callout "/sbin/acs_prio_alua %d" #获取有限级数值使用的默认程序
path_checker readsector0 #决定路径状态的方法
path_selector "round-robin 0" #选择那条路径进行下一个IO操作的方法
failback immediate #故障恢复的模式
no_path_retry queue #在disable queue之前系统尝试使用失效路径的次数的数值
rr_min_io 100 #在当前的用户组中，在切换到另外一条路径之前的IO请求的数目
}
}
如下是一个完整的配置文件
blacklist {
devnode "^sda"
}
defaults {
user_friendly_names no
}
multipaths {
multipath {
wwid 14945540000000000a67854c6270b4359c66c272e2f356321
alias iscsi-dm0
path_grouping_policy multibus
path_checker tur
path_selector "round-robin 0"
}
multipath {
wwid 14945540000000000dcca2eda91d70b81edbcfce2357f99ee
alias iscsi-dm1
path_grouping_policy multibus
path_checker tur
path_selector "round-robin 0"
}
multipath {
wwid 1494554000000000020f763489c165561101813333957ed96
alias iscsi-dm2
path_grouping_policy multibus
path_checker tur
path_selector "round-robin 0"
}
multipath {
wwid 14945540000000000919ca813020a195422ba3663e1f03cc3
alias iscsi-dm3
path_grouping_policy multibus
path_checker tur
path_selector "round-robin 0"
}
}
devices {
device {
vendor "iSCSI-Enterprise"
product "Virtual disk"
path_grouping_policy multibus
getuid_callout "/sbin/scsi_id -g -u -s /block/%n"
path_checker readsector0
path_selector "round-robin 0"
}
}
获取wwid的方法：
(1)默认情况下，将使用 /var/lib/multipath/bindings 内的配置设定具体每个多路径设备名，如果在/etc/multipath.conf中有设定各wwid 别名，别名会覆盖此设定。
(2)# multipath -v3命令查找
2、负载均衡测试
使用dd命令来对设备进行写操作，并同时通过iostat来查看I／0状态，命令及输出如下：
# dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/iscsi-dm1p1
开启另外一个终端用以下命令查看IO情况
# iostat 10 10
通过上述输出，我们看到，在对/dev/mapper/iscsi-dm1p1读写时，实际上是通过对/dev/md-1包含的当前active的所有设备，即/dev/sde1,/dev/shl这2条路径来完成对实际的LUN的写过程。
3、路径切换测试
首先，我们拔掉服务器上一根网线，经过不到10秒，我们看到：MPIO成功地从上述“失败”的路径/dev/sel切换到了另外一条路径/dev/sdh1上。