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PowerPath是基于主機(jī)的用于智能地管理多路徑I/O的軟件。PowerPath可實(shí)現(xiàn)多路徑、自動(dòng)故障切換以及動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，可用于管理Symmetrix，Clariion，以及第三方存儲(chǔ)陣列。

本文主要介紹EMC多路徑控制軟件PowerPath的功能。

什么是PowerPath:

PowerPath是基于主機(jī)的用于智能地管理多路徑I/O的軟件。PowerPath可實(shí)現(xiàn)多路徑、自動(dòng)故障切換以及動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，可用于管理Symmetrix，Clariion，以及第三方存儲(chǔ)陣列。

路徑(Path)指的是在主機(jī)與存儲(chǔ)系統(tǒng)邏輯單元(Logical Unit, LU)之間的物理路線。包括主機(jī)總線適配器(HBA)端口，電纜，交換機(jī)，存儲(chǔ)系統(tǒng)接口和端口，以及LU。LU指可作為單一存儲(chǔ)卷被尋址的物理或虛擬設(shè)備。對(duì)于iSCSI標(biāo)準(zhǔn)，路徑指Initiator-Target-LUN。

PowerPath支持對(duì)一個(gè)邏輯設(shè)備的多路徑連接，使用PowerPath可提供以下功能：

硬件故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)故障切換。PowerPath自動(dòng)檢測(cè)到路徑故障并將I/O重定向至另一條路徑。

動(dòng)態(tài)多路徑負(fù)載均衡。PowerPath將對(duì)一個(gè)邏輯設(shè)備的I/O請(qǐng)求分布于所有可用路徑，因此提升了I/O性能并減少了管理時(shí)間，并由于無(wú)需在邏輯設(shè)備之間靜態(tài)配置路徑而減少了故障停機(jī)時(shí)間。

多路徑功能：

PowerPath可通過(guò)多個(gè)端口連接到邏輯設(shè)備。用戶可使用兩個(gè)或更多接口將邏輯設(shè)備配置為共享設(shè)備。通過(guò)此方式，所有邏輯設(shè)備在所有端口可見(jiàn)，從而提升了可用性。

如下圖所示，沒(méi)有PowerPath的情況下，主機(jī)的SCSI驅(qū)動(dòng)將無(wú)法通過(guò)多路徑連接到一個(gè)邏輯設(shè)備。這是由于大多數(shù)操作系統(tǒng)將一條路徑看作一個(gè)獨(dú)特的邏輯設(shè)備，盡管在多條路徑連接到同一邏輯設(shè)備的情況下也是如此。這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)crash時(shí)數(shù)據(jù)的丟失。而PowerPath排除了這樣的限制。

使用PowerPath的情況下，用戶可以通過(guò)多條路徑連接到邏輯設(shè)備從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)和存儲(chǔ)端口的共享。使用Fabric配置的共享路徑數(shù)量會(huì)更多。例如，主機(jī)具有4個(gè)HBA通過(guò)Fabric連接到主機(jī)的4個(gè)端口100個(gè)邏輯設(shè)備上，PowerPath管理1600條路徑。(4HBAs X 4Fas x 100 logical devices = 1600)。

PowerPath利用了存儲(chǔ)系統(tǒng)的多路徑性能，在主機(jī)和邏輯設(shè)備間提供負(fù)載均衡或防路徑故障的功能。從而PowerPath能夠：

通過(guò)在多條路徑發(fā)送I/O請(qǐng)求到同一邏輯設(shè)備增加I/O吞吐量。

通過(guò)將I/O請(qǐng)求從一條故障路徑重定向至另一工作路徑防止數(shù)據(jù)丟失。

動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡:

PowerPath通過(guò)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡在維持最大性能的同時(shí)降低管理成本，它的設(shè)計(jì)目的是在所有時(shí)間使用所有路徑。PowerPath將對(duì)一個(gè)邏輯設(shè)備的I/O分布在所有可用路徑上，而不是讓一條路徑承擔(dān)所有的I/O負(fù)荷。(對(duì)于active-passive存儲(chǔ)系統(tǒng)，每一個(gè)邏輯設(shè)備的可用路徑指的是那些連接到active SP的路徑。)

PowerPath在host-by-host基礎(chǔ)上對(duì)I/O負(fù)載均衡，它對(duì)于所有路徑維護(hù)所有I/O的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)于每一個(gè)I/O請(qǐng)求，PowerPath根據(jù)實(shí)施的負(fù)載均衡和故障切換策略智能地選擇負(fù)擔(dān)最小的可用路徑。如果策略正確，PowerPah系統(tǒng)中所有路徑都會(huì)有近似相同的負(fù)載。

除了改進(jìn)I/O性能之外，動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡減少了管理時(shí)間和故障停機(jī)時(shí)間，因?yàn)楣芾韱T不再需要在邏輯設(shè)備之間靜態(tài)配置路徑。使用PowerPath，不需要安裝時(shí)間，路徑一直保持按照性能優(yōu)化的方式來(lái)配置。

下圖是沒(méi)有安裝PowerPath時(shí)的I/O隊(duì)列：

下圖是使用了PowerPath之后的I/O負(fù)載狀況：

下圖說(shuō)明了I/O路徑的故障點(diǎn)：

HBA/NIC

Interconnect(Cable和Patch Panel)

Switch

Interface

Interface port

如果發(fā)生路徑故障，PowerPath將該路徑上的I/O重新分配到正常工作的路徑。PowerPath停止向故障路徑發(fā)送I/O檢查可用路徑。如果沒(méi)有可用路徑，則將替代或備用路徑投入使用，I/O導(dǎo)入替代路徑。

PowerPath使用周期性路徑測(cè)試以確認(rèn)路徑是否能夠正常工作。路徑測(cè)試是PowerPath通過(guò)發(fā)送一系列I/O以確認(rèn)路徑的可用性。如果測(cè)試失敗，PowerPath關(guān)閉該路徑并停止向其發(fā)送I/O。

PowerPath繼續(xù)周期性地檢測(cè)故障路徑，以確認(rèn)其是否恢復(fù)。如果路徑通過(guò)測(cè)試，PowerPath將恢復(fù)對(duì)該路徑的使用并重新發(fā)送I/O。在輕量負(fù)載或小型配置的情況下，路徑在修復(fù)后會(huì)在一小時(shí)內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)使用。對(duì)于大型配置，修復(fù)后恢復(fù)所有路徑使用可能花費(fèi)數(shù)小時(shí)，因?yàn)橹芷谛宰詣?dòng)恢復(fù)任務(wù)被更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占。路徑的故障切換以及恢復(fù)流程對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是透明的。當(dāng)路徑恢復(fù)后，存儲(chǔ)，主機(jī)，應(yīng)用程序?qū)⒗^續(xù)保持可用性。

測(cè)試正常工作路徑將花費(fèi)幾毫秒，測(cè)試故障路徑可能花費(fèi)數(shù)秒，具體取決于故障類型。