Linux服务管理-多路径multipath

多路径Multipath

概述

多路径（Multipath）技术，特别是在存储系统中，是一种提高可靠性和性能的重要手段。多路径技术允许服务器通过多条物理路径连接到存储设备。这些路径可以是包含独立电缆、交换机和控制器的物理SAN连接。

多路径技术主要实现以下功能：

  1. 故障切换与恢复：通过提供路径冗余，当某条路径出现故障时，系统可以自动切换到其他备用路径，确保数据访问的连续性。

  2. 负载均衡：可以将I/O操作以轮询（round-robin）或其他方式分布到所有路径中，从而优化存储设备的性能。

  3. 磁盘虚拟化：将多个物理磁盘设备虚拟化为一个或多个逻辑设备，简化存储管理。

技术原理与组件

  1. Device Mapper：Device Mapper是Linux内核中的一个组件，它提供了设备映射的框架。多路径（DM-Multipath）是Device Mapper的一个目标（target）驱动，用于实现多路径功能。

  2. multipathd守护进程：该守护进程负责监控路径状态，并根据配置文件中定义的策略进行故障切换和负载均衡。

  3. multipath.conf配置文件：该文件用于定义多路径设备的配置，包括黑名单、默认设置、多路径设备和设备设置等。

配置与管理

在Linux系统中，配置多路径通常涉及以下步骤：

  1. 安装多路径软件：在RHEL/CentOS系统中，可以使用yum或dnf命令安装device-mapper-multipath软件包。在Ubuntu系统中，可以使用apt-get命令安装multipath-tools和multipath-tools-boot软件包。

  2. 创建或修改配置文件：默认情况下，可能没有/etc/multipath.conf配置文件。可以使用mpathconf命令生成配置文件，或者从模板文件中复制。配置文件定义了哪些设备应该被多路径处理，以及如何处理它们。

  3. 启动multipathd服务：使用systemctl命令启动并设置multipathd服务为自动启动。

  4. 验证配置：使用multipath -ll命令查看多路径设备的状态和配置。

实验

在vm1和vm2上各添加一张网卡（仅主机、桥接、nat都可以）

此处添加了仅主机网卡：dhcp获取地址（实际环境静态配置）

Vm1：

Ens160:192.168.99.132

Ens224:192.168.139.136

Vm2：

Ens160:192.168.99.131

Ens224:192.168.139.137

创建iscsi共享

[root@vm1 ~]# setenforce 0
[root@vm1 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
[root@vm1 Desktop]# du -sh /file1 
100M    /file1
[root@vm1 Desktop]#

重启服务

[root@vm1 ~]# systemctl restart target #默认监听所有网卡的3260端口

vm2使用两张网卡分别登录

[root@vm2 ~]# iscsiadm -m discovery -t st -p 192.168.99.132
192.168.99.132:3260,1 iqn.2024-04.com.test:server
[root@vm2 ~]# iscsiadm -m discovery -t st -p 192.168.139.136
192.168.139.136:3260,1 iqn.2024-04.com.test:server
[root@vm2 ~]#

注：此时一个共享，通过两个路径登录，会被识别为两个设备，但实际上是一个设备

配置设备映射器多路径

使用设备映射器多路径（DM Multipath），您可以将服务器节点和存储阵列间的多个 I/O 路径配置为单一设备。这些 I/O 路径是可包含独立电缆、交换机和控制器的物理 SAN 连接。

多路径聚合了 I/O 路径并生成由聚合路径组成的新设备。

DM 多路径提供：

  • 冗余

    DM 多路径可在主动/被动（active/passive）配置中提供故障切换。在主动/被动配置中，任何时候路径的子集都只用于 I/O 。如果 I/O 路径的任何元素（如电缆、交换机或控制器）出现故障，DM 多路径会切换到备用路径。

  • 改进的性能

    可将 DM 多路径配置为主动/主动模式，其中将 I/O 以轮循（round-robin）方式分布到所有路径中。在某些配置中，DM-Multipath 可以检测 I/O 路径上的加载，并动态重新平衡负载。

vm2先登出

# 安装相应软件包
[root@vm2 ~]# yum -y install device-mapper-multipath

您可以使用 mpathconf 工具设置 DM 多路径。这个工具会根据以下情况创建或编辑 /etc/multipath.conf 多路径配置文件：

  • 如果 /etc/multipath.conf 文件已存在，则 mpathconf 实用程序将编辑该文件。

  • 如果 /etc/multipath.conf 文件不存在，则 mpathconf 实用程序将从头开始创建 /etc/multipath.conf 文件。

# 生成配置文件：
[root@vm2 ~]# ls /etc/multipath/
[root@vm2 ~]# find / -name "multipath.conf"
/usr/lib/tmpfiles.d/multipath.conf
/usr/share/doc/device-mapper-multipath/multipath.conf
[root@vm2 ~]# cat /usr/share/doc/device-mapper-multipath/multipath.conf #配置示例
# 可以直接将上述文件复制到/etc/下
# 也可以使用命令生成：
[root@vm2 ~]# mpathconf --enable
[root@vm2 ~]# ls /etc/multipath.conf
/etc/multipath.conf
[root@vm2 ~]# iscsiadm -m node -T iqn.2024-04.com.test:server -l 登录
[root@vm2 ~]# lsblk /dev/sd*
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0  100M  0 disk 
└─sda1   8:1    0   50M  0 part 
sda1     8:1    0   50M  0 part 
sdb      8:16   0  100M  0 disk 
└─sdb1   8:17   0   50M  0 part 
sdb1     8:17   0   50M  0 part 
[root@vm2 ~]#
​
# 获取设备wwid：systemd-udev包提供/usr/lib/udev/scsi_id
[root@vm2 ~]# ls /usr/lib/udev/scsi_id 
/usr/lib/udev/scsi_id
[root@vm2 ~]# ln -s /usr/lib/udev/scsi_id /usr/bin/scsi_id
[root@vm2 ~]# scsi_id --whitelisted --device=/dev/sda
36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1
[root@vm2 ~]# scsi_id --whitelisted --device=/dev/sdb
36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1
[root@vm2 ~]# 
# sda和sdb的wwid一致，证明是同一个设备
​
# 修改配置文件如下：
[root@vm2 ~]# vim /etc/multipath.conf 
[root@vm2 ~]# cat /etc/multipath.conf
defaults {user_friendly_names yesfind_multipaths yesenable_foreign "^$"
}
blacklist_exceptions {property "(SCSI_IDENT_|ID_WWN)"
}
blacklist {
}
multipaths {multipath {wwid      36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1alias     blue}
}
[root@vm2 ~]#
​
# 可以使用multipathd show config或multipath -t查看默认配置的值：
[root@vm2 ~]# multipath -t 输出略
# 重启服务
[root@vm2 ~]# systemctl restart multipathd.service

验证

[root@vm2 ~]# lsblk /dev/sd*
NAME      MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
sda         8:0    0  100M  0 disk  
└─blue    253:3    0  100M  0 mpath └─blue1 253:4    0   50M  0 part  
sdb         8:16   0  100M  0 disk  
└─blue    253:3    0  100M  0 mpath └─blue1 253:4    0   50M  0 part  
[root@vm2 ~]#
​
# 使用多路径设备挂载测试：
[root@vm2 ~]# ll /dev/mapper/blue
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Apr 29 09:28 /dev/mapper/blue -> ../dm-3
[root@vm2 ~]# ll /dev/mapper/blue1 
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Apr 29 09:28 /dev/mapper/blue1 -> ../dm-4
[root@vm2 ~]# mount /dev/mapper/blue1 /mnt
[root@vm2 ~]# ls /mnt/
vm2.txt
[root@vm2 ~]# multipath -ll
blue (36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1) dm-3 LIO-ORG,file1
size=100M features='0' hwhandler='1 alua' wp=rw
|-+- policy='service-time 0' prio=50 status=active
| `- 2:0:0:0 sda     8:0   active ready running
`-+- policy='service-time 0' prio=50 status=enabled`- 3:0:0:0 sdb     8:16  active ready running
[root@vm2 ~]#
​
# 测试关闭vm2的ens224网卡：
[root@vm2 ~]# nmcli connection down ens224
Connection 'ens224' successfully deactivated (D-Bus active path: /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/4)
[root@vm2 ~]#
[root@vm2 ~]# multipath -ll
blue (36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1) dm-3 LIO-ORG,file1
size=100M features='0' hwhandler='1 alua' wp=rw
|-+- policy='service-time 0' prio=50 status=active
| `- 2:0:0:0 sda     8:0   active ready running
`-+- policy='service-time 0' prio=50 status=enabled`- 3:0:0:0 sdb     8:16  active ready running
[root@vm2 ~]#
[root@vm2 ~]# touch /mnt/test.txt 可以正常读写
[root@vm2 ~]# echo 123 > /mnt/test.txt
[root@vm2 ~]# cat /mnt/test.txt
123
[root@vm2 ~]# nmcli connection down ens160
[root@vm2 ~]# multipath -ll
blue (36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1) dm-3 LIO-ORG,file1
size=100M features='0' hwhandler='1 alua' wp=rw
|-+- policy='service-time 0' prio=0 status=active
| `- 2:0:0:0 sda     8:0   failed faulty running
`-+- policy='service-time 0' prio=0 status=enabled`- 3:0:0:0 sdb     8:16  active faulty running
[root@vm2 ~]#
[root@vm2 ~]# nmcli connection up ens224
Connection successfully activated (D-Bus active path: /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/7)
[root@vm2 ~]# multipath -ll
blue (36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1) dm-3 LIO-ORG,file1
size=100M features='0' hwhandler='1 alua' wp=rw
|-+- policy='service-time 0' prio=0 status=enabled
| `- 2:0:0:0 sda     8:0   failed faulty running
`-+- policy='service-time 0' prio=50 status=active`- 3:0:0:0 sdb     8:16  active ready running
[root@vm2 ~]#
[root@vm2 ~]# nmcli connection up ens160 
Connection successfully activated (D-Bus active path: /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/8)
[root@vm2 ~]# multipath -ll
blue (36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1) dm-3 LIO-ORG,file1
size=100M features='0' hwhandler='1 alua' wp=rw
|-+- policy='service-time 0' prio=50 status=enabled
| `- 2:0:0:0 sda     8:0   active ready running
`-+- policy='service-time 0' prio=50 status=active`- 3:0:0:0 sdb     8:16  active ready running
[root@vm2 ~]#
# 此时默认是主备的状态

配置算法为轮询

[root@vm2 ~]# cat /etc/multipath.conf | grep -v ^# | grep -v ^$
defaults {user_friendly_names yesfind_multipaths yesenable_foreign "^$"
}
blacklist_exceptions {property "(SCSI_IDENT_|ID_WWN)"
}
blacklist {
}
multipaths {multipath {wwid      36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1alias     bluepath_grouping_policy    multibuspath_checker            readsector0path_selector           "round-robin 0"rr_weight               prioritiesno_path_retry           5}
}
[root@vm2 ~]# systemctl restart multipathd.service
[root@vm2 ~]# multipath -ll
Apr 29 14:12:20 | /etc/multipath.conf line 28, invalid keyword in the multipath section: path_checker
blue (36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1) dm-3 LIO-ORG,file1
size=100M features='1 queue_if_no_path' hwhandler='1 alua' wp=rw
`-+- policy='round-robin 0' prio=50 status=enabled|- 2:0:0:0 sda     8:0   active ready running`- 3:0:0:0 sdb     8:16  active ready running
[root@vm2 ~]#
[root@vm2 ~]# cat /etc/multipath.conf | grep path_grouping_policy#path_grouping_policy    multibus 注释此行
[root@vm2 ~]#
[root@vm2 ~]# multipath -ll
Apr 29 14:13:45 | /etc/multipath.conf line 28, invalid keyword in the multipath section: path_checker
blue (36001405f6d0773377df44baaaa4ffac1) dm-3 LIO-ORG,file1
size=100M features='1 queue_if_no_path' hwhandler='1 alua' wp=rw
|-+- policy='round-robin 0' prio=50 status=enabled
| `- 2:0:0:0 sda     8:0   active ready running
`-+- policy='round-robin 0' prio=50 status=enabled`- 3:0:0:0 sdb     8:16  active ready running
[root@vm2 ~]#

具体配置含义参考：配置设备映射器多路径 | Red Hat Product Documentation

作业

准备两台虚拟机vm1、vm2，各两张网卡，vm1添加一块20G的硬盘

  1. vm1创建1个200M的文件，创建一个分区（用第二块硬盘） 配置iscsi target目标，共享文件和分区，acl自定义

  2. 在客户端，配置多路径，发现并登录共享，要求共享的文件识别为mpatha，以主备的形式存在，共享的分区识别为mpathb，path_grouping_policy使用multibus，path_selector使用round-robin 0 格式化并挂载mpatha到自己创建的目录中，测试目录可写 格式化并挂载mpathb到指定目录中，使mariadb的数据存储在vm1中。

  3. 配置mpatha和mpathb的持久挂载。

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