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华为SAN存储在VMware ESXi下的主机连通性指南

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多路径

多路径

Ultrapath 介绍

UltraPath是华为自研的多路径软件,可以管理操作系统的磁盘创建、删除以及I/O下发等事件并进行处理。

UltraPath主要功能

  • 屏蔽冗余LUN

当应用服务器安装了UltraPath以后,UltraPath在操作系统驱动层面将冗余LUN屏蔽,只为应用服务器提供一个可用的LUN,称为虚拟LUN。在这种环境下,应用服务器只需要将数据的读写操作提交给UltraPath,UltraPath就可以为应用服务器屏蔽冗余的LUN,让数据正确写入LUN中并且不破坏其他的数据。

  • 选择最优路径

在多路径组网环境下,应用服务器上虚拟LUN对应的存储系统上LUN的归属控制器,称为该LUN的优选控制器。因此,安装UltraPath的应用服务器会优先选择通过优选控制器(归属控制器)来访问存储系统上的LUN,获得最快的I/O速率。故连接到优选控制器的路径就是最优路径。

  • 故障切换和故障恢复

故障切换

UltraPath在路径故障时可以自动将I/O转移到其他可用路径.

故障恢复

UltraPath在检测到路径故障恢复后,会自动把I/O重新下发到该路径。

  • 负载均衡

UltraPath支持控制器内和控制器间这2种负载均衡工作模式.

控制器内负载均衡是指I/O在当前工作控制器的各条路径上下发。

控制器间负载均衡是指I/O在所有控制器的路径上下发。

  • 路径例测

UltraPath对以下两种状态的路径进行例测:

故障路径

UltraPath对于故障路径的测试频度相对较高,以尽可能早地感知路径恢复。

空闲的可用路径

UltraPath对空闲路径也会进行测试以提前发现路径的故障,避免造成无谓的I/O失败重发;对于空闲路径测试的频度相对较低,目的是减小对业务I/O的影响。

VMware NMP

简介

VMware ESXi的多路径软件NMP,不需要进行相关的设置即可使用。

在本文中,我们重点介绍NMP多路径软件。

VMware PSA

概述

VMware ESXi 4.0版本,新增了PSA(Pluggable Storage Architecture)模块,通过集成第三方存储厂商的多路径软件,或者通过NMP(Native Mutipathing Module)集成针对存储特殊的功能开发的SATP(Storage Array Type Plug-in)、PSP(Path Selection Plug-in)插件,最终确定最优化的路径选择,优化I/O性能。

图2-6 VMware Pluggable Storage Architecture

VMware NMP 模块

NMP为VMware默认的多路模块,它依靠两个子模块来实现Failover 与负载均衡:

  • SATP:监视路径的可用性、上报路径状态给NMP,与NMP协作完成路径failover。
  • PSP:与NMP协作完整I/O路径选择。

同时,PSA支持第三方多路径插件:

  • Third-party SATP:存储厂商可以使用VMware API开发出适合自己存储特性的 SATP,优化VMware 路径选择。
  • Third-party PSP:存储厂商或者第三方软件厂商可以使用VMware API开发出更复杂的I/O负载均衡算法,从而通过多条路径达到更大的吞吐量。

VMware PSP I/O路径策略

  • 系统自带PSP

默认情况下,VMware ESXi 5.0及以后版本的PSP提供三种I/O路径策略:最近使用(MRU)、轮询(RR)、固定(Fixed)。

  • 第三方软件

Third-party MPP,第三方软件,能提供完全的容错和性能处理,同NMP运行在相同的层次上,对于特定的阵列代替NMP控制,完成路径failover和负载均衡功能。

功能特点

为管理存储多路径,ESX/ESXi使用特殊的VMkernel层(即可插入存储架构(PSA))。PSA是一个协调多路径插件(MPP)的同时操作的开放式模块框架。

ESX/ESXi默认情况下提供的VMkernel多路径插件是VMware本机多路径插件(NMP)。NMP是管理子插件的可扩展模块。NMP子插件有两种类型,即存储阵列类型插件(SATP)和路径选择插件(PSP),如图2-7所示。

图2-7 VMkernel架构

如果需要更多多路径功能,第三方还可以提供MPP以作为默认NMP的附属或替代运行。当协调VMware NMP和所安装的任何第三方MPP时,PSA将执行以下任务:

  • 加载和卸载多路径插件
  • 对特定插件隐藏虚拟机细节
  • 将特定逻辑设备的I/O请求路由到管理该设备的MPP
  • 处理逻辑设备的I/O排队操作
  • 在虚拟机之间实现逻辑设备带宽共享
  • 处理物理存储HBA的I/O排队操作
  • 处理物理路径发现和移除
  • 提供逻辑设备和物理路径I/O统计信息

VMware NMP 路径选择策略

VMware多路径策略支持如下几种方式,详情信息如表2-1所示。

表2-1 路径策略信息

Policy/Controller

Active/Active

Active/Passive

Most Recently Used

路径故障恢复后不会自动回切,需要管理员操作。

路径故障恢复后不会自动回切,需要管理员操作。

Fixed

主机使用指定首先路径,否则,它将选择在系统引导时发现的第一个工作路径,当路径恢复后,会继续使用之前的优选路径。

主机使用指定首先路径,否则,它将选择在系统引导时发现的第一个工作路径,当路径恢复后,会继续使用之前的优选路径。

Round Robin

主机使用该算法轮流选择所有的可用路径下发I/O。

当故障路径恢复后,不会回切。

主机使用自动路径选择算法轮流选择所有的Active路径下发I/O;

选择轮询调度中的下一条路径。

Fixed AP

对于ALUA阵列,VMkernel选择设置的路径是首选路径。

对于A/A和A/P和ALUA阵列,VMkernel继续使用首选路径,但只有当路径算法允许后恢复。

仅在ESX/ESXi 4.1这个版本上存在。

下面对其进行详细的介绍。

  • 最近使用 (MRU: VMW_PSP_MRU)

    主机使用磁盘的路径,直到路径不可用为止。当路径不可用时,主机将选择替代路径之一。当该路径再次可用时,主机不会恢复到原始路径。没有MRU策略的首选路径设置。MRU是主动—被动存储设备的默认策略并且对于这些设备时必需品。

    原理:用最近使用的路径下发I/O,当路径发生故障时,会切换到其它可用路径,如果有多条可用路径,则选择最后使用过的路径;当原路径恢复时,不会切换回原路径。

  • 轮询 (Round Robin: VMW_PSP_RR)

    主机使用自动路径选择算法轮流选择所有可用路径。这样可跨所有可用物理路径实现负载均衡。负载均衡即是将服务器I/O请求分散于所有可用主机路径的过程。目的是针对吞吐量(每秒I/O流量、每秒兆字节数或响应时间)实现最佳性能。

    原理:使用所有可用路径下发I/O。

  • 固定 (Fixed: VMW_PSP_FIXED)

    当通往磁盘的首选路径可用时,主机将始终使用此路径。如果主机无法通过首选路径访问磁盘,它会尝试替代路径。“固定”是主动—主动存储设备的默认策略。当首选路径恢复后,VMkernel会继续使用首选路径。

    原理:使用固定的路径下发 I/O,当路径发生故障时,会切换到其它可用路径,如果有多条可用路径,则随机选择一条路径;当原路径恢复时,会切换回原路径。

  • 固定AP (Fixed AP: VMW_PSP_FIXED)

    仅在VMware ESX/ESXi 4.1.x存在,后续ESX版本被合并到VMW_PSP_FIXED中。

    VMW_PSP_FIXED_AP与VMW_PSP_FIXED所不同的是VMW_PSP_FIXED_AP有附加功能ALUA。

ALUA 介绍

  • 定义:ALUA(Asymmetric Logical Unit Access, 非对称逻辑单元访问),是一种多目标器端口访问模型。在多路径状态下,ALUA标准提供了一种将LUN的Active/Passive模型呈现给主机的方式。同时还提供了端口的可访问状态切换接口,可用来实现LUN工作控制器切换等。例如,LUN在一个控制器故障时,可以将该控制器的端口置为Unavailable,支持ALUA的主机多路径软件收到该状态后,会将切换到另一端控制器。
  • 存储系统支持:老版本存储系统只支持双控场景下的ALUA特性,不支持多控、双活场景下的ALUA特性,新版本存储系统支持双控、多控、双活的ALUA特性。新老版本存储定义如表2-2所示:
表2-2 存储版本定义

存储版本类型

详细版本列表

备注

老版本存储

OceanStor T V1/T V2/18000 V1/V3 V300R001/V3 V300R002/V3 V300R003C00/V3 V300R003C10/V3 V300R005/Dorado V3 V300R001C00

-

新版本存储

OceanStor V5 V500R007C00及后续版本/V3 V300R003C20SPC200及后续版本/V3 V300R006C00SPC100及后续版本/Dorado V3 V300R001C01SPC100及后续版本

V3 V300R006C00只支持SPC100及以后版本;

Dorado V3 V300R001C01只支持SPC100级以后版本

  • ALUA特性影响:非对称访问主要适用于,具有LUN优选控制器(有且仅有一个)属性的存储系统,所有的主机I/O可以通过不同的控制器最终路由到工作控制器执行。存储配置ALUA模式,将指导主机优先选择从LUN的工作控制器下发I/O,从而减少非工作控制器的I/O路由消耗。当LUN的工作控制器的所有I/O路径断开,主机I/O将只会从非工作控制器下发并路由到工作控制器执行,因此必须避免此场景发生。
  • 华为存储使用ALUA特性建议:

    为了避免IO下发到非工作控制器,建议按照以下实践:

  1. LUN的归属/工作控制器在存储系统上均衡分布保证主机业务的所有I/O下发到多个控制器,实现负载均衡。
  2. 当存储系统改变(节点故障、替换)时,可能引起I/O路径切换,尽量保证主机选择最优路径下发I/O。
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更新时间:2019-08-22

文档编号:EDOC1000144882

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