关于存储控制器的多路径机制

关于存储控制器的多路径机制

 

目前，MS3000/MS5000控制器支持ALUA多路径机制（或者说负载均衡技术），什么是ALUA多路径机制？

ALUA即“Asymmetric Logical Unit Access（异步逻辑单元访问）”的缩写，它是前端控制器多路径机制之一。前端控制器多路径机制一定程度上决定存储的读写性能和可靠性，现有的前端控制器多路径机制可分为三大类：

A/A：Symmetric Active/Acivie，对于特定的LUN来说，在它的路劲中，两个存储控制器的目标端口均处于主动/优化（active/optimized）状态。两个控制器之间实现高速互联的通讯，一个IO发到控制器端，两个控制器可同时参与处理；当一个控制器繁忙，系统不需要主机端的负载均衡软件参与就可以自动实现负载均衡。

ALUA：Asymmetric Active/Active，对于特定的LUN来说，在它的路径中，一个控制器的目标端口处于主动/优化（active/optimized）状态，另一个控制器的目标端口处于主动/非优化（active/unoptimized）状态。在某一个时刻，某个LUN只是属于某一个控制器，要想实现两边的负载均衡，就是将任务A扔给控制器A，将任务B扔给控制器B，对于同一个任务来说，任何时候只有一个控制器在控制。

A/P：Active/Passive，对于特定的LUN来说，在它的路径中，一个控制器的目标端口处于主动/优化（active/optimized）状态，另一个控制器的目标端口处于备用（standby）状态。其负载均衡及任务处理方式与ALUA类似。

Active/optimized、Active/unoptimized、Standby和Unavailable是目标端口的四种访问状态，在相应访问状态下，设备服务器（即阵列控制器）只能回应相应的命令标准(命令标准由ISO/IEC 14776-453文件Part 453：SPC-3制定)，这就决定了在某一时刻是否可以通过某个目标端口访问逻辑单元。

目标端口的状态可以转换，目标端口从一个状态转换到另一个状态的过程称为过渡。

Active/optimized：目标端口有能力立即访问逻辑单元。

Active/unoptimized：只能回应相应的命令标准，可以过渡到Active/optimized。

Standby：只能回应相应的命令标准，可以过渡到Active/optimized。

Unavailable：只能回应有限的命令集，不可以过渡到其他三种状态。

在A/A阵列中，管理员无需指定每个LUN的默认所有者，当路径出现故障，将离线故障路径并重定向IO到其他路径，IO重定向期间，存储控制器会充分考虑负载平衡等因素并选择最合适的路径。对于应用程序，路径切换过程是透明的的，几乎不会有延迟（延迟时间一般为几秒）。

在ALUA或A/P阵列中，管理员需指定每个LUN的默认所有者，设置一些LUN的默认所有者为控制器A，另外一些LUN的默认所有者为控制器 B, 人为在两个控制器之间进行负载均衡；如果路径发生故障，将重新分配IO流量到其他可用的路径，同时，停止故障路径上的IO。对于应用程序，路径切换过程是透明的，然而，会有延迟（延迟时间一般为几十秒）。

在制定负载平衡策略时，必须同时兼顾多路径软件功能及存储阵列的多路径机制（A/A-ALUA-A/P)。

我司的MS3000/MS5000属于ALUA阵列，H公司的IX3000属于A/P阵列，HDS推出的AMS2000属于A/A阵列。从理论上来说，对于不同的多路径机制，最直观的表现是路径切换的延时不同，A/A机制最优且几乎无延时，ALUA机制稍差且有延时，A/P机制最差且延时更大。

 

        存储设备有两个I/O控制器，每个I/O控制器上有两个连接主机的端口。存储设备中还有n个磁盘，并假定每个磁盘对应一个LUN。对于存储设备中的LUN，可以有几种不同的多路径访问方式： 

Active-Active（A/A）：如果对于存储设备的同一个LUN的I/O请求访问可以同时在两个I/O控制器，或者某一个控制器的两个端口上同时进行，则称之为active-active（A/A）型的存储设备。 
Active-Passive（A/P）。如果存储设备只在一个（primary）I/O控制器（端口）上接受和执行对LUN的I/O请求，但是，它可以被切换，或者fail over，到从另一个（secondary）I/O控制器（端口）来访问这个LUN，则它称为active-passive（A/P）型的存储设备。这种切换，称为LUN failover，或者LUN trespass。 
Active-Active型的存储设备又进而分为两种： 

对称型（A/A-S）和非对称型（A/A-A）：在active-active存储设备中，LUN可以同时通过两个I/O控制器 或者端口来访问，唯一的限制在于通过两个控制器（端口）访问LUN的性能是否有差别。如果通过secondary控制器或者端口对LUN进行I/O的性能要比通过primary控制器（端口）低得多，则为非对称型；如果两者性能相同，则为对称型。 
Active-Passive型的存储设备又可分为不同的类型： 

隐式failover型和显式failover型：隐式failover型存储设备根据针对I/O请求接收的路径不同来触发LUN failover，即它在secondary路径上接收到对LUN的请求时，会自动从primary I/O路径failover到secondary路径。因为LUN failover（也称为trespass）是一个慢操作，会影响到性能，在A/P存储设备上如何有效管理LUN trespass是一个关键课题，要使得在给定时刻对某个LUN的所有I/O应该只流向其中一个I/O控制器（端口）。而显式failover型存储设备只是在从主机上接收到特定的SCSI命令时才进行fail over。显式failover提供了A/P存储设备用在集群环境（即多个主机可以直接对LUN发起I/O请求）中实现高性能所需的控制。如果没有显式failover能力，集群软件必须在发起隐式failover之前，仔细同步所有主机对LUN的访问，防止来自多个主机的I/O请求导致持续的failover。 
LUN failover型和LUN组failover型：如果各个LUN独立地从一个I/O控制器（端口）fail over到另一个I/O控制器（端口），则称为LUN failover型。但是，某些active-passive存储设备可以通过管理将多个LUN配置成LUN组，并且实现组中LUN同时fail over，即在组中一个LUN的所有primary I/O控制器（端口）故障时，将组中所有LUN都fail over到secondary I/O控制器（端口），具有这种能力的存储设备称为组failover型。组failover要比单个LUN的fail over快得多，可以降低I/O控制器（端口）故障对应用程序的冲击，尤其在存储设备存在大量的磁盘（LUN）的情况下。 
如果同时考虑I/O控制器和端口，则还存在一种多路径并发型Active-Passive（A/P-C）的访问方式。这时，存储设备可以在同一个I/O控制器的两个端口同时接收并执行针对某个LUN的I/O请求，只是在当这个I/O控制器，或者说这个I/O控制器的两个端口，出现故障之后，它会failover到另一个I/O控制器的端口。