【linux】多路径|Multipath I/O 技术

简略

详细

什么是多路径?

Multipath安装与使用

安装

使用

Linux下multipath软件介绍

附录

配置文件说明

其他解

简略

略

详细

什么是多路径?

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。

而到了分布式环境，主机和存储网络连接,中间每一层可能存在多块网卡,多个交换机可选,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,那么就有以下问题需要解决:

1 ) 每条路径如何表达?

2 )I/O流量如何选择路径?

3) 流量如何在多条路径之间分配?(负载均衡)

4) 其中一条路径坏掉了，如何处理? (高可用)

第一条比较简单,每条路径，让操作系统把每条路径识别成独立的磁盘即可，这两个识别出的磁盘实际上只是通向同一个物理盘的不同路径而已,如下图：

IO 可以从两张网卡中的任意一张到达存储设备RDID A,也就是有2条路径,把这两条路径设备成/dev/hba1 和/dev/hba2 两块盘. 选择其中一块盘写数据即可. 实际都是向RDID A写数据. 对磁盘/dev/hba1就是走绿色那条路径,对/dev/hba2写就是走蓝色那条路径.

lsblk 会看到下面的输出,/dev/hba1 和/dev/hba2 两块盘实际指向的是同一个物理存储设备 253:2,映射为多路径设备mpatha

# lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
……
hda1              8:48   0   30G  0 disk
└─mpatha        253:2    0   30G  0 mpath
hda2              8:64   0   30G  0 disk
└─mpatha        253:2    0   30G  0 mpath

那么2 )I/O流量如何选择路径? 3) 流量如何在多条路径之间分配?(负载均衡) 4) 其中一条路径坏掉了，如何处理? (高可用) 这些问题怎么解决? 这就需要多路径出场了。

Multipath I/O 技术

当服务器到某一存储设备有多条路径时，每条路径都会识别为一个单独的设备,下IO时,要写哪个设备(既走哪条路径），然后故障时的切换和恢复,IO流量的负载均衡等,都要applicantion自己选择和判断,太麻烦了,还不方便.

于是技术人员编写了一个中间层软件,专门解决 1 ) 每条路径如何表达? 2 )I/O流量如何选择路径? 3) 流量如何在多条路径之间分配?(负载均衡) 4) 其中一条路径坏掉了，如何处理? (高可用) 这几个问题,这就是多路径技术。

多路径技术其中之一就叫Multipath（linux上的主流）,把选择哪条路故障时的切换和恢复,IO流量的负载均衡等径Multipath帮你搞定,applicantion全程无感知,对Multipath模拟出来的设备下IO即可,就像写一个普通的盘一样,幸福.

Multipath安装与使用

（摘自：Linux下multipath安装与使用-https://blog.csdn.net/u011436427/article/details/113662832）

安装

linux中大多已经默认安装了multipath,只需设置开机启动即可.

systemctl enable multipathd.service

使用

添加配置文件

需要multipath正常工作只需要如下配置即可，如果想要了解详细的配置，请参考Multipath

# vi /etc/multipath.conf

blacklist {

    devnode "^sda"

}

defaults {

    user_friendly_names yes
    path_grouping_policy multibus
    failback immediate
    no_path_retry fail

}

启动服务

systemctl start multipathd.service

查看服务

# multipath -ll

mpatha (360000000000000000e00000000010001) dm-2 IET     ,VIRTUAL-DISK
size=30G features='0' hwhandler='0' wp=rw
`-+- policy='service-time 0' prio=1 status=active
  |- 3:0:0:1 sdd 8:48 active ready running
  `- 4:0:0:1 sde 8:64 active ready running

检查配置是否成功

如果配置正确的话就会在/dev/mapper/目录下多出mpath0、mpath1(自动分配的名称)等之类设备，不过如果在配置的时候起了别名，会使用别名来代替自动分配的名称

# ll /dev/mapper/

此时，执行lsblk命令就可以看到多路径磁盘mpatha了：

# lsblk

NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
sda               8:0    0   20G  0 disk
├─sda1            8:1    0  500M  0 part  /boot
└─sda2            8:2    0 19.5G  0 part
  ├─centos-root 253:0    0 17.5G  0 lvm   /
  └─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm   [SWAP]
sdb               8:16   0   30G  0 disk
sdc               8:32   0   30G  0 disk
sdd               8:48   0   30G  0 disk
└─mpatha        253:2    0   30G  0 mpath
sde               8:64   0   30G  0 disk
└─mpatha        253:2    0   30G  0 mpath
sr0              11:0    1  603M  0 rom

此时/dev/mapper/mpatha 就是对应下图的白色方框部分了:

由于mpatha是逻辑设备名，您应该向/dev/mapper/mpatha进行I/O操作，而不是直接向sdd或sde进行。这是因为mpatha是多路径软件为您抽象出来的设备，它会处理路径选择、故障切换等复杂操作，让您能够像操作一个本地磁盘一样操作远程存储设备。

请注意，在向/dev/mapper/mpatha进行I/O操作之前，您需要确保该设备已经正确挂载到文件系统，并且您拥有适当的权限进行读写操作。通常，这可以通过在/etc/fstab中配置自动挂载，或者使用mount命令手动挂载来完成。

此外，如果您在操作系统中执行格式化或分区操作，也应该针对/dev/mapper/mpatha进行，而不是针对sdd或sde。这是因为mpatha是多路径软件提供的逻辑视图，而sdd和sde只是物理路径的表示。对物理路径直接进行操作可能会导致数据丢失或不一致。

分区、格式化和创建逻辑卷

接下来，就可以对mpatha做分区、格式化和创建逻辑卷等各种磁盘操作了

# /etc/init.d/multipathd start #开启mulitipath服务

# multipath -F #删除现有路径

# multipath -v2 #格式化路径

# multipath -ll #查看多路径

如果配置正确的话就会在/dev/mapper/目录下多出mpathbp1等之类的设备，用fdisk -l命令可以看到多路径软件创建的磁盘，

如：/dev/mapper/mpathbp1

格式化硬盘

执行fdisk -l，可以看到存储已经识别成功，并且多路径配置也正确。信息如下：

[root@localhost ~]# fdisk -l

......

Disk /dev/mapper/mpathb: 2684.4 GB, 2684354560000 bytes
 heads, 63 sectors/track, 326354 cylinders

Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000
             Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System

/dev/mapper/mpathbp1               1      267350  2147483647+  ee  GPT

通过上面的信息可以发现已经是GPT的分区格式了，接下来就是需要对硬盘进行格式化。如果不是，需要先执行如下步骤：

新建分区

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/mapper/mpathb

[root@localhost ~]# parted /dev/mapper/mpathb
GNU Parted 2.1
Using /dev/mapper/mpathbp1

Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.

(parted) mklabel gpt                #设置分区类型为gpt
(parted) mkpart extended 0% 100%    #扩展分区，并使用整个硬盘
(parted) quit                       #退出                                              
Information: You may need to update /etc/fstab.

格式化&挂载硬盘

[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/mapper/mpathbp1
[root@localhost ~]# mount /dev/mapper/mpathbp1 /test

挂载成功后，即可使用了。

当在系统里创建了一个新的分区后，因为mount挂载在重启系统后会失效，所以需要将分区信息写到/etc/fstab文件中让其永久挂载。

[root@localhost ~]# vi /etc/fstab

/dev/mapper/mpathbp1    /test                ext4    defaults        1 2

保存退出，重启后/dev/mapper/mpathbp1 就会自动挂载到/test 目录下

Linux下multipath安装与使用_redhat 7 multipath-CSDN博客

更多配置和维护相关：

Linux Multipath多路径配置：概念、配置、常用维护命令等-https://www.cnblogs.com/liulianzhen99/articles/17968524

Linux下multipath软件介绍

Linux下实现多路径的软件是multipath,centos默认已经安装了multipath：

[root@localhost ~]# rpm -qa|grep mapper

device-mapper-multipath-0.4.9-64.el6.x86_64

device-mapper-event-libs-1.02.77-9.el6.x86_64

device-mapper-multipath-libs-0.4.9-64.el6.x86_64

device-mapper-persistent-data-0.1.4-1.el6.x86_64

device-mapper-libs-1.02.77-9.el6.x86_64

device-mapper-event-1.02.77-9.el6.x86_64

device-mapper-1.02.77-9.el6.x86_64

• 解释如以下：

（1）device-mapper-multipath：即multipath-tools。主要提供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：主要包括两大部分：内核部分和用户部分。

其中内核部分主要由device mapper核心（dm.ko）和一些target driver（md-multipath.ko）。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divece的属性等。linux device mapper的用户空间部分主要包括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。multipath-tool的程序中就需要调用这些库。

（3）dm-multipath.ko和dm.ko：dm.ko是device mapper驱动。它是实现multipath的基础。dm-multipath其实是dm的一个target驱动。

（4）scsi_id：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。

[root@bootstrap vdbench50401]# lsblk

...

sdb         8:16   0     4G 0 disk

└─mpathah 253:0    0     4G 0 mpath

sdc         8:32   0     4G 0 disk

└─mpathag 253:1    0     4G 0 mpath

sdd         8:48   0     4G 0 disk

└─mpathaj 253:2    0     4G 0 mpath

sde         8:64   0     4G 0 disk

└─mpathai 253:3    0     4G 0 mpath

sdf         8:80   0     4G 0 disk

└─mpathah 253:0    0     4G 0 mpath

sdg         8:96   0     4G 0 disk

└─mpathag 253:1    0     4G 0 mpath

sdh         8:112 0     4G 0 disk

└─mpathaj 253:2    0     4G 0 mpath

sdi         8:128 0     4G 0 disk

└─mpathai 253:3    0     4G 0 mpath

sdj         8:144 0     4G 0 disk

└─mpathah 253:0    0     4G 0 mpath

sdk         8:160 0     4G 0 disk

└─mpathag 253:1    0     4G 0 mpath

sdl         8:176 0     4G 0 disk

└─mpathaj 253:2    0     4G 0 mpath

sdm         8:192 0     4G 0 disk

└─mpathai 253:3    0     4G 0 mpath

附录

配置文件说明

这个配置是Linux系统中multipath的配置文件，用于设置多路径I/O（Multipath I/O）的行为。多路径I/O通常用于存储系统，允许操作系统通过多个物理路径（例如，通过不同的网络交换机或物理接口）访问同一个逻辑存储设备。这样做可以提高系统的可靠性和性能。

下面是配置文件的详细解释：

blacklist 部分

conf复制代码

blacklist {

devnode "^sda"

}

blacklist部分用于指定哪些设备不应该被多路径软件管理。在这个例子中，所有设备名以sda`开头的设备都不会被多路径软件处理。

defaults 部分

conf复制代码

defaults {

user_friendly_names yes

path_grouping_policy multibus

failback immediate

no_path_retry fail

}

defaults`部分用于设置多路径I/O的默认行为。

这个配置文件的主要目的是确保multipath按照预期的方式运行，只管理那些应该被管理的设备，并且具有合适的默认行为。当然，具体的配置可能会根据实际的硬件和网络环境有所不同。

user_friendly_names yes：这个选项允许multipath使用更友好的设备名，而不是默认的、基于路径的设备名。
path_grouping_policy multibus：这个选项用于指定如何对路径进行分组。multibus意味着路径将根据它们所在的总线（或接口）进行分组。这对于具有多个接口卡的系统特别有用，因为这样可以确保数据在多个接口之间均匀分布。
failback immediate：当一个之前失败的路径变得可用时，这个选项决定了是否应该立即切换回这个路径。immediate表示一旦路径恢复，就应该立即使用它。
no_path_retry fail：当没有可用的路径时，这个选项决定了multipath的行为。fail表示当所有路径都失败时，multipath应该立即报告错误，而不是尝试重新连接。

其他解释

mpath 是多路径（Multipath）设备的缩写。多路径I/O（Multipath I/O，简称MPIO）是一种用于提高存储系统可靠性和性能的技术。它允许一个存储设备（如磁盘或磁带驱动器）通过多个物理路径连接到主机系统。当存储设备有多个路径可用时，多路径软件将选择一个最优路径用于数据I/O。在您的情况中，所有的磁盘都被映射到了mpath设备。您可能使用了某种存储解决方案（如LVM、RAID或其他SAN/NAS设备），并且这些磁盘设备都通过多路径I/O进行了管理。

注意到mpathah, mpathag, mpathaj, 和 mpathai 这些设备被多次列出，但是它们的设备号（例如 253:0）是相同的，这可能是由于多路径I/O软件的工作方式造成的。尽管多个物理磁盘被列出，但在多路径I/O的上下文中，它们可能被视为单个逻辑设备。

Q:什么是Multipath多路径?

答:Multipath I/O 电脑储存技术，指利用两个以上的路径同时在CPU与储存设备之间传送讯号，以达到侦错与强化效能的目的。简单的说当服务器到某一存储设备有多条路径时，每条路径都会识别为一个单独的设备(不便于使用)，而多路径允许您将服务器节点和储存阵列间的多个I/O路径配置为一个单一设备(就是我们所说的链路聚合)即多路径聚合了I/O路径并生成由这些集合路径组成的新设备，这些I/O路径可包含独立电缆、交换器和控制器的实体SAN链接(FC / SAS / iSCSI)等;

：Multipath多路径管理基础介绍与安装配置使用_multipath命令详解-CSDN博客

华为多路径Ultrapath——原理篇 (huawei.com)