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PowerPath是基于主機的用于智能地管理多路徑I/O的軟件。PowerPath可實現(xiàn)多路徑、自動故障切換以及動態(tài)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多路徑控制軟件PowerPath的功能。

什么是PowerPath:

PowerPath是基于主機的用于智能地管理多路徑I/O的軟件。PowerPath可實現(xiàn)多路徑、自動故障切換以及動態(tài)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(tǒng)邏輯單元(Logical Unit, LU)之間的物理路線。包括主機總線適配器(HBA)端口，電纜，交換機，存儲系統(tǒng)接口和端口，以及LU。LU指可作為單一存儲卷被尋址的物理或虛擬設備。對于iSCSI標準，路徑指Initiator-Target-LUN。

PowerPath支持對一個邏輯設備的多路徑連接，使用PowerPath可提供以下功能：

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

動態(tài)多路徑負載均衡。PowerPath將對一個邏輯設備的I/O請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間，并由于無需在邏輯設備之間靜態(tài)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到邏輯設備。用戶可使用兩個或更多接口將邏輯設備配置為共享設備。通過此方式，所有邏輯設備在所有端口可見，從而提升了可用性。

如下圖所示，沒有PowerPath的情況下，主機的SCSI驅(qū)動將無法通過多路徑連接到一個邏輯設備。這是由于大多數(shù)操作系統(tǒng)將一條路徑看作一個獨特的邏輯設備，盡管在多條路徑連接到同一邏輯設備的情況下也是如此。這會導致系統(tǒng)crash時數(shù)據(jù)的丟失。而PowerPath排除了這樣的限制。

使用PowerPath的情況下，用戶可以通過多條路徑連接到邏輯設備從而實現(xiàn)主機和存儲端口的共享。使用Fabric配置的共享路徑數(shù)量會更多。例如，主機具有4個HBA通過Fabric連接到主機的4個端口100個邏輯設備上，PowerPath管理1600條路徑。(4HBAs X 4Fas x 100 logical devices = 1600)。

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

通過在多條路徑發(fā)送I/O請求到同一邏輯設備增加I/O吞吐量。

通過將I/O請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。

動態(tài)負載均衡:

PowerPath通過動態(tài)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將對一個邏輯設備的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(tǒng)，每一個邏輯設備的可用路徑指的是那些連接到active SP的路徑。)

PowerPath在host-by-host基礎上對I/O負載均衡，它對于所有路徑維護所有I/O的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。對于每一個I/O請求，PowerPath根據(jù)實施的負載均衡和故障切換策略智能地選擇負擔最小的可用路徑。如果策略正確，PowerPah系統(tǒng)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，動態(tài)負載均衡減少了管理時間和故障停機時間，因為管理員不再需要在邏輯設備之間靜態(tài)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(yōu)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之后的I/O負載狀況：

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(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。如果沒有可用路徑，則將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確認路徑是否能夠正常工作。路徑測試是PowerPath通過發(fā)送一系列I/O以確認路徑的可用性。如果測試失敗，PowerPath關閉該路徑并停止向其發(fā)送I/O。

PowerPath繼續(xù)周期性地檢測故障路徑，以確認其是否恢復。如果路徑通過測試，PowerPath將恢復對該路徑的使用并重新發(fā)送I/O。在輕量負載或小型配置的情況下，路徑在修復后會在一小時內(nèi)自動恢復使用。對于大型配置，修復后恢復所有路徑使用可能花費數(shù)小時，因為周期性自動恢復任務被更高優(yōu)先級任務搶占。路徑的故障切換以及恢復流程對于應用程序來說是透明的。當路徑恢復后，存儲，主機，應用程序?qū)⒗^續(xù)保持可用性。

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