關於儲存控制器的多路徑機制(轉載）

關於儲存控制器的多路徑機制

 

什麼是ALUA多路徑機制？

ALUA即“Asymmetric Logical Unit Access（非同步邏輯單元訪問）”的縮寫，它是前端控制器多路徑機制之一。前端控制器多路徑機制一定程度上決定儲存的讀寫效能和可靠性，現有的前端控制器多路徑機制可分為三大類：

A/A：Symmetric Active/Acivie，對於特定的LUN來說，在它的路徑中，兩個儲存控制器的目標埠均處於主動/最佳化（active/optimized）狀態。兩個控制器之間實現高速互聯的通訊，一個IO發到控制器端，兩個控制器可同時參與處理；當一個控制器繁忙，系統不需要主機端的負載均衡軟體參與就可以自動實現負載均衡。

ALUA：Asymmetric Active/Active，對於特定的LUN來說，在它的路徑中，一個控制器的目標埠處於主動/最佳化（active/optimized）狀態，另一個控制器的目標埠處於主動/非最佳化（active/unoptimized）狀態。在某一個時刻，某個LUN只是屬於某一個控制器，要想實現兩邊的負載均衡，就是將任務A扔給控制器A，將任務B扔給控制器B，對於同一個任務來說，任何時候只有一個控制器在控制。

A/P：Active/Passive，對於特定的LUN來說，在它的路徑中，一個控制器的目標埠處於主動/最佳化（active/optimized）狀態，另一個控制器的目標埠處於備用（standby）狀態。其負載均衡及任務處理方式與ALUA類似。

Active/optimized、Active/unoptimized、Standby和Unavailable是目標埠的四種訪問狀態，在相應訪問狀態下，裝置伺服器（即陣列控制器）只能回應相應的命令標準(命令標準由ISO/IEC 14776-453檔案Part 453：SPC-3制定)，這就決定了在某一時刻是否可以透過某個目標埠訪問邏輯單元。

目標埠的狀態可以轉換，目標埠從一個狀態轉換到另一個狀態的過程稱為過渡。

Active/optimized：目標埠有能力立即訪問邏輯單元。

Active/unoptimized：只能回應相應的命令標準，可以過渡到Active/optimized。

Standby：只能回應相應的命令標準，可以過渡到Active/optimized。

Unavailable：只能回應有限的命令集，不可以過渡到其他三種狀態。

在A/A陣列中，管理員無需指定每個LUN的預設所有者，當路徑出現故障，將離線故障路徑並重定向IO到其他路徑，IO重定向期間，儲存控制器會充分考慮負載平衡等因素並選擇最合適的路徑。對於應用程式，路徑切換過程是透明的的，幾乎不會有延遲（延遲時間一般為幾秒）。

在ALUA或A/P陣列中，管理員需指定每個LUN的預設所有者，設定一些LUN的預設所有者為控制器A，另外一些LUN的預設所有者為控制器 B, 人為在兩個控制器之間進行負載均衡；如果路徑發生故障，將重新分配IO流量到其他可用的路徑，同時，停止故障路徑上的IO。對於應用程式，路徑切換過程是透明的，然而，會有延遲（延遲時間一般為幾十秒）。

在制定負載平衡策略時，必須同時兼顧多路徑軟體功能及儲存陣列的多路徑機制（A/A-ALUA-A/P)。

我司的MS3000/MS5000屬於ALUA陣列，H公司的IX3000屬於A/P陣列，HDS推出的AMS2000屬於A/A陣列。從理論上來說，對於不同的多路徑機制，最直觀的表現是路徑切換的延時不同，A/A機制最優且幾乎無延時，ALUA機制稍差且有延時，A/P機制最差且延時更大。

 

        儲存裝置有兩個I/O控制器，每個I/O控制器上有兩個連線主機的埠。儲存裝置中還有n個磁碟，並假定每個磁碟對應一個LUN。對於儲存裝置中的LUN，可以有幾種不同的多路徑訪問方式： 

Active-Active（A/A）：如果對於儲存裝置的同一個LUN的I/O請求訪問可以同時在兩個I/O控制器，或者某一個控制器的兩個埠上同時進行，則稱之為active-active（A/A）型的儲存裝置。 
Active-Passive（A/P）。如果儲存裝置只在一個（primary）I/O控制器（埠）上接受和執行對LUN的I/O請求，但是，它可以被切換，或者fail over，到從另一個（secondary）I/O控制器（埠）來訪問這個LUN，則它稱為active-passive（A/P）型的儲存裝置。這種切換，稱為LUN failover，或者LUN trespass。 
Active-Active型的儲存裝置又進而分為兩種： 

對稱型（A/A-S）和非對稱型（A/A-A）：在active-active儲存裝置中，LUN可以同時透過兩個I/O控制器 或者埠來訪問，唯一的限制在於透過兩個控制器（埠）訪問LUN的效能是否有差別。如果透過secondary控制器或者埠對LUN進行I/O的效能要比透過primary控制器（埠）低得多，則為非對稱型；如果兩者效能相同，則為對稱型。 
Active-Passive型的儲存裝置又可分為不同的型別： 

隱式failover型和顯式failover型：隱式failover型儲存裝置根據針對I/O請求接收的路徑不同來觸發LUN failover，即它在secondary路徑上接收到對LUN的請求時，會自動從primary I/O路徑failover到secondary路徑。因為LUN failover（也稱為trespass）是一個慢操作，會影響到效能，在A/P儲存裝置上如何有效管理LUN trespass是一個關鍵課題，要使得在給定時刻對某個LUN的所有I/O應該只流向其中一個I/O控制器（埠）。而顯式failover型儲存裝置只是在從主機上接收到特定的SCSI命令時才進行fail over。顯式failover提供了A/P儲存裝置用在叢集環境（即多個主機可以直接對LUN發起I/O請求）中實現高效能所需的控制。如果沒有顯式failover能力，叢集軟體必須在發起隱式failover之前，仔細同步所有主機對LUN的訪問，防止來自多個主機的I/O請求導致持續的failover。 
LUN failover型和LUN組failover型：如果各個LUN獨立地從一個I/O控制器（埠）fail over到另一個I/O控制器（埠），則稱為LUN failover型。但是，某些active-passive儲存裝置可以透過管理將多個LUN配置成LUN組，並且實現組中LUN同時fail over，即在組中一個LUN的所有primary I/O控制器（埠）故障時，將組中所有LUN都fail over到secondary I/O控制器（埠），具有這種能力的儲存裝置稱為組failover型。組failover要比單個LUN的fail over快得多，可以降低I/O控制器（埠）故障對應用程式的衝擊，尤其在儲存裝置存在大量的磁碟（LUN）的情況下。 
如果同時考慮I/O控制器和埠，則還存在一種多路徑併發型Active-Passive（A/P-C）的訪問方式。這時，儲存裝置可以在同一個I/O控制器的兩個埠同時接收並執行針對某個LUN的I/O請求，只是在當這個I/O控制器，或者說這個I/O控制器的兩個埠，出現故障之後，它會failover到另一個I/O控制器的埠。