EMC PowerPath多路徑軟體功能概覽

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PowerPath是基于主機的用于智能地管理多路徑I/O的軟體。PowerPath可實作多路徑、自動故障切換以及動态負載均衡，可用于管理Symmetrix，Clariion，以及第三方​存儲陣列。

　　本文主要介紹EMC多路徑控制軟體PowerPath的功能。

　　什麼是PowerPath:

　　PowerPath是基于主機的用于智能地管理多路徑I/O的軟體。PowerPath可實作多路徑、自動故障切換以及動态負載均衡，可用于管理Symmetrix，Clariion，以及第三方存儲陣列。

　　路徑(Path)指的是在主機與存儲系統邏輯單元(Logical Unit, LU)之間的實體路線。包括主機總線擴充卡(HBA)端口，電纜，交換機，存儲系統接口和端口，以及LU。LU指可作為單一存儲卷被尋址的實體或虛拟裝置。對于iSCSI标準，路徑指Initiator-Target-LUN。

　　PowerPath支援對一個邏輯裝置的多路徑連接配接，使用PowerPath可提供以下功能：

　　硬體故障發生時自動故障切換。PowerPath自動檢測到路徑故障并将I/O重定向至另一條路徑。

　　動态多路徑負載均衡。PowerPath将對一個邏輯裝置的I/O請求分布于所有可用路徑，是以提升了I/O性能并減少了管理時間，并由于無需在邏輯裝置之間靜态配置路徑而減少了故障停機時間。

　　多路徑功能：

　　PowerPath可通過多個端口連接配接到邏輯裝置。使用者可使用兩個或更多接口将邏輯裝置配置為共享裝置。通過此方式，所有邏輯裝置在所有端口可見，進而提升了可用性。

　　如下圖所示，沒有PowerPath的情況下，主機的SCSI驅動将無法通過多路徑連接配接到一個邏輯裝置。這是由于大多數作業系統将一條路徑看作一個獨特的邏輯裝置，盡管在多條路徑連接配接到同一邏輯裝置的情況下也是如此。這會導緻系統crash時資料的丢失。而PowerPath排除了這樣的限制。

　　使用PowerPath的情況下，使用者可以通過多條路徑連接配接到邏輯裝置進而實作主機和存儲端口的共享。使用Fabric配置的共享路徑數量會更多。例如，主機具有4個HBA通過Fabric連接配接到主機的4個端口100個邏輯裝置上，PowerPath管理1600條路徑。(4HBAs X 4Fas x 100 logical devices = 1600)。

　　如上圖所示，兩個邏輯裝置都可通過兩個接口端口通路，進而邏輯裝置的I/O可在多條路徑上分流。上圖中，兩條路徑連接配接到邏輯裝置0同時兩條連接配接到邏輯裝置1.

　　PowerPath利用了存儲系統的多路徑性能，在主機和邏輯裝置間提供負載均衡或防路徑故障的功能。進而PowerPath能夠：

　　通過在多條路徑發送I/O請求到同一邏輯裝置增加I/O吞吐量。

　　通過将I/O請求從一條故障路徑重定向至另一工作路徑防止資料丢失。

　　動态負載均衡:

　　PowerPath通過動态負載均衡在維持最大性能的同時降低管理成本，它的設計目的是在所有時間使用所有路徑。PowerPath将對一個邏輯裝置的I/O分布在所有可用路徑上，而不是讓一條路徑承擔所有的I/O負荷。(對于active-passive存儲系統，每一個邏輯裝置的可用路徑指的是那些連接配接到active SP的路徑。)

　　PowerPath在host-by-host基礎上對I/O負載均衡，它對于所有路徑維護所有I/O的統計資料。對于每一個I/O請求，PowerPath根據實施的負載均衡和故障切換政策智能地選擇負擔最小的可用路徑。如果政策正确，PowerPah系統中所有路徑都會有近似相同的負載。

　　除了改進I/O性能之外，動态負載均衡減少了管理時間和故障停機時間，因為管理者不再需要在邏輯裝置之間靜态配置路徑。使用PowerPath，不需要安裝時間，路徑一直保持按照性能優化的方式來配置。

　　下圖是沒有安裝PowerPath時的I/O隊列：

　　下圖是使用了PowerPath之後的I/O負載狀況：

　　自動故障切換:

　　下圖說明了I/O路徑的故障點：

　　HBA/NIC

　　Interconnect(Cable和Patch Panel)

　　Switch

　　Interface

　　Interface port

　　如果發生路徑故障，PowerPath将該路徑上的I/O重新配置設定到正常工作的路徑。PowerPath停止向故障路徑發送I/O檢查可用路徑。如果沒有可用路徑，則将替代或備用路徑投入使用，I/O導入替代路徑。

　　PowerPath使用周期性路徑測試以确認路徑是否能夠正常工作。路徑測試是PowerPath通過發送一系列I/O以确認路徑的可用性。如果測試失敗，PowerPath關閉該路徑并停止向其發送I/O。

　　PowerPath繼續周期性地檢測故障路徑，以确認其是否恢複。如果路徑通過測試，PowerPath将恢複對該路徑的使用并重新發送 I/O。在輕量負載或小型配置的情況下，路徑在修複後會在一小時内自動恢複使用。對于大型配置，修複後恢複所有路徑使用可能花費數小時，因為周期性自動恢複任務被更高優先級任務搶占。路徑的故障切換以及恢複流程對于應用程式來說是透明的。當路徑恢複後，存儲，主機，應用程式将繼續保持可用性。