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分类: LINUX

2016-10-12 15:29:27

转载链接:http://xjnobadyit.blog.sohu.com/182431737.html

一、什么是multipath

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,由于主机和存储通过了光纤交换机连接,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。

既然,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

二、为什么使用multipath

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。

其中,EMC提供的就是PowerPath,HDS提供的就是HDLM,更多的存储厂商提供的软件,可参考这里。

当然,使用系统自带的免费多路径软件包,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。

※ 请与IBM的RDAC、Qlogic的failover驱动区分开,它们都仅提供了Failover的功能,不支持Load Balance方式。但multipath根据选择的策略不同,可支持多种方式,如:Failover、Multipath等。

三、multipath的组成

我这里以红帽x86_64为例,虽然版本比较老,但下面的配置方式基本适用后面的所有版本。

# cat /etc/redflag-release

Red Flag DC Server release 5.0 (Trinity SP2)

# uname -a

Linux localhost.localdomain 2.6.18-164.el5 #1 SMP Tue Aug 18 15:51:48 EDT 2009 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

# rpm -qa|grep device

device-mapper-event-1.02.32-1.el5

device-mapper-1.02.32-1.el5

device-mapper-multipath-0.4.7-30.el5

device-mapper-1.02.32-1.el5

可见,一套完整的multipath由下面几部分组成:

1. device-mapper-multipath

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

device-mapper包括两大部分:内核部分和用户部分。

内核部分由device-mapper核心(multipath.ko)和一些target driver(dm-multipath.ko)构成。dm-mod.ko是实现multipath的基础,dm-multipath其实是dm的一个 target驱动。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device的属性等。

用户空间部分包括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。device-mapper-multipath的程序中就需要调用这些库;

3. scsi_id

其包含在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。

四、配置multipath

原理看了一堆,实际配置还是比较简单的。配置文件只有一个:/etc/multipath.conf 。配置前,请用fdisk -l 确认已可正确识别盘柜的所有LUN,HDS支持多链路负载均衡,因此每条链路都是正常的;而如果是类似EMC CX300这样仅支持负载均衡的设备,则冗余的链路会出现I/O Error的错误。

multipath.conf的配置参数、默认值,可参考:

1、编辑黑名单

默认情况下,multipath会把所有设备都加入到黑名单(devnode "*"),也就是禁止使用。所以,我们首先需要取消该设置,把配置文件修改为类似下面的内容:

devnode_blacklist {

#devnode "*"

devnode "hda"

wwid 3600508e000000000dc7200032e08af0b

}

这里禁止使用hda,也就是光驱。另外,还限制使用本地的sda设备,这个wwid,可通过下面的命令获得:

# scsi_id -g -u -s /block/sda

3600508e000000000dc7200032e08af0b

2、编辑默认规则

不同的device-mapper-multipath或操作系统发行版,其默认的规则都有点不同,以RedHat x86_64为例,其path_grouping_policy默认为failover,也就是主备的方式。这明显不符合我们的要求。(HDS支持多路径 负载均衡,EMC CX300等只支持Failover)。

所以,我们需要修改默认的规则:

defaults {

udev_dir /dev

path_grouping_policy multibus

failback immediate

no_path_retry fail

user_friendly_name yes

}

关键是path_grouping_policy一项,其他选项可参考说明文档。

3、启动服务及生成映射

# modprobe dm-multipath

# service multipathd start

# multipath -v0

4、查看复合后的设备

# multipath -ll

会看到类似下面的信息:

mpath0 (360060e80058e980000008e9800000007)

[size=20 GB][features="0"][hwhandler="0"]

\_ round-robin 0 [prio=1][active]

\_ 3:0:0:7 sdaa 65:160 [active][ready]

\_ round-robin 0 [prio=1][enabled]

\_ 4:0:0:7 sdas 66:192 [active][ready]

\_ round-robin 0 [prio=1][enabled]

\_ 5:0:0:7 sdbk 67:224 [active][ready]

\_ round-robin 0 [prio=1][enabled]

\_ 2:0:0:7 sdi 8:128 [active][ready]

这说明,已由四条链路sdaa/sdas/sdbk/sdi复合成一条链路,设备名为mpath0。

状态正常的话,把multipathd设置为自启动:

# chkconfig multipathd on

5、使用mpath设备

用multipath生成映射后,会在/dev目录下产生多个指向同一条链路的设备:

/dev/mapper/mpathn

/dev/mpath/mpathn

/dev/dm-n

但它们的来源是完全不同的:

/dev/mapper/mpathn 是multipath虚拟出来的多路径设备,我们应该使用这个设备;

/dev/mpath/mpathn 是udev设备管理器创建的,实际上就是指向下面的dm-n设备,仅为了方便,不能用来挂载;

/dev/dm-n 是软件内部自身使用的,不能被软件以外使用,不可挂载。

简单来说,就是我们应该使用/dev/mapper/下的设备符。对该设备即可用fdisk进行分区,或创建为pv。

6、分区或创建lvm

以前,我考虑到从系统iostat看到的都是dm-n的设备,所以一直都是直接对dm-n操作。但这会产生一个问题,就是没法分区。而对/dev /mapper/mpathn设备操作就没有这问题。只要要注意,用fdisk分区并保存后,必须刷新multipath的映射表,以便其创建分区对应的 设备符,例如:

# fdisk -l /dev/mapper/mpath0

Disk /dev/mapper/mpath0: 214.7 GB, 214748364800 bytes

255 heads, 63 sectors/track, 26108 cylinders

Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes

Device Boot Start End Blocks Id System

/dev/mapper/mpath0p1 1 26108 209712478+ 83 Linux

# multipath -F

# multipath -v0

# ll /dev/mapper/mpath0p1

brw-rw---- 1 root disk 253, 2 5月 7 07:40 /dev/mapper/mpath0p1

同样的,mpathn或其分区都可用来做pv使用:

# pvcreate /dev/mapper/mpath0p1

# vgcreate test /dev/mapper/mpath0p1

# lvcreate -L 1g -n lv1 test

# lvdisplay

# mkfs.ext3 /dev/test/lv1

※ 注意:

根据网上的资料,有部分multipath版本存在与lvm兼容的问题。具体表现是,使用device-mapper设备创建lvm完成,重 启后,虽然lvm仍存在,但/dev/mapper下的设备丢失。为了防止可能的意外,建议还是修改一下lvm的配置文件/etc/lvm /lvm.conf,加入:

types=["device-mapper", 1]

7、其他

最简单的测试方法,是用dd往磁盘读写数据,然后用iostat观察各通道的流量和状态,以判断Failover或负载均衡方式是否正常:

# dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/mpath0

# iostat -k 2

另外,如果是在由多台服务器构建集群环境中,为了让每台服务器识别的mpathn设备顺序一直,需进行wwid的绑定工作,请参考后面“自定义设备名称”中的内容。

五、答疑

1、为什么黑名单中不直接使用devnode "sda" 呢?

因为按Linux对设备的编号,当设备从sda到sdz时,后一个设备应该是sdaa。而multipath对黑名单的设置是以匹配的方式进行的, 也就是说,如果你设置为devnode "sda",那么除了sda为,sdaa、sdab等的设备(通道)都会被加入到黑名单中,而禁止使用。当然,你也可以参考配置文件中的样式,以正规表达 式的形式进行描述:devnode "^sda$"。

但考虑到每次重启后,udev分配的盘符可能都不同(没有做udev绑定的情况),所以,我觉得以wwid的方式处理更可靠。

2、为存储定制特定的策略

在前面的配置中,我们已经在/etc/mulitpah.conf中配置了多路径的默认path_grouping_policy为 multibus。但有时候,同一台机器上如果连接了一个以上的存储时,可能默认规则并不完全适用。这时,我们可以给特定的存储定制多路径符合的策略。

a、mulipath命令

该命令提供了一个-p的参数,可以修改默认策略,参数有:

-p policy force all maps to specified policy :

failover 1 path per priority group

multibus all paths in 1 priority group

group_by_serial 1 priority group per serial

group_by_prio 1 priority group per priority lvl

group_by_node_name 1 priority group per target node

例如,执行:

# multipath -F

# multipath -p failover -v0

有如下结果:

mpath18 (360060e8010463ef004f2b79f00000006)

[size=320 GB][features="0"][hwhandler="0"]

\_ round-robin 0 [prio=2][active]

\_ 5:0:0:6 sdaf 65:240 [active][ready]

\_ 4:0:0:6 sdv 65:80 [active][ready]

\_ round-robin 0 [enabled]

\_ 2:0:0:6 sdb 8:16 [active][ready]

\_ 3:0:0:6 sdl 8:176 [active][ready]

这说明,当你对mpath18设备读写时,sdaf、sdv 会处于active状态,都有数据流,但sdb、sdl 组成的链路是enabled,作为ready情况。这为Failover(主备)情况,仅当sdaf、sdv组成的链路出现问题时,才会切换到sdb、 sdl 的链路上。

b、修改配置文件

可以在配置文件中为指定的存储定义策略。首先,可以用multipath -v3 -ll 看看存储的信息,例如,我这里的机器就同时连接了两个不同的存储:

===== path info sdaa (mask 0x5) =====

bus = 1

dev_t = 65:160

size = 10487040

vendor = HITACHI

product = OPEN-V

rev = 6006

h:b:t:l = 2:0:1:24

tgt_node_name = 0x50060e80058e9800

path checker = readsector0 (internal default)

state = 2

uid = 360060e80058e980000008e9800000058 (cache)

===== path info sdaf (mask 0x5) =====

bus = 1

dev_t = 65:240

size = 671088640

vendor = HITACHI

product = DF600F

rev = 0000

h:b:t:l = 3:0:0:6

tgt_node_name = 0x50060e8010463ef1

path checker = readsector0 (internal default)

state = 2

uid = 360060e8010463ef004f2b79f00000006 (cache)

默认情况下,multipath已经支持大部分常见的存储型号(可见multipath.conf.defaults),但不同的multipath版本可能都有些不同。这时,建议参考存储的官方文档:

devices {

device {

vendor "HITACHI" //厂商名称

product "OPEN-V" //产品型号

path_grouping_policy group_by_prio //默认的路径组策略

getuid_callout "/sbin/scsi_id -p 0x80 -g -u -s /block/%n" //获得唯一设备号使用的默认程序

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

prio_callout "/sbin/mpath_prio_alua /dev/%n" //获取有限级数值使用的默认程序

failback immediate //故障恢复的模式

hardware_handler "0" //确认用来在路径切换和IO错误时,执行特定的操作的模块。

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

}

}

※ 千万不要写错path_checker(可能值有:readsector0, tur, emc_clariion, hp_sw, directio)。 不清楚的,可从存储的官方资料获得。

3、自定义设备名称

默认情况下,multipath会根据multipath.conf.defaults中的定义,生成mpathn的设备名。当然,我们也可以自行 定义。不过,更主要的原因是:当我们有多台服务器以相同的方式连接到存储时,每台服务器识别出来的mpathn顺序可能不同。为了组成集群,我们需要固定 每台机器识别的设备名顺序是一致的(绑定wwid)。

修改配置文件,加入:

multipaths {

multipath {

wwid 360060e80058e980000008e9800000007

alias mpath0

}

}

重新刷新multipath映射表后,mpath0就与该wwid设备一一对应起来。除了别名alias外,还可以为该设备定义其他属性,请参考 multipath.conf上的样式。把该配置赋值到其他同一集群的机器上,则每台机器识别的mpathn设备顺序将是一致的。

※ 注意:1、绑定后,需重新生成路径的映射表;2、当加入该wwid绑定后,没有绑定的设备将不能使用,用-ll 也无法看到这些设备,但/var/lib/multipath/bindings 中可见。

4、如何排错

# multipath -v3 -ll

# dmsetup ls

# multipathd -k

> > show config

> >reconfigure

> >show paths

> > CTRL-D

/var/lib/multipath/bindings

/dev/mapper/

# cat /sys/block/sda/device/vendor

# cat /sys/block/sda/device/model

※ 注意:

/var/lib/multipath/bindings显示的内容包括黑名单中的wwid,其mpathn顺序与multipath -ll 的结果可能不同。实际以multipath -ll 的结果为可用设备。

 

 


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