双控制器磁盘阵列负载平衡功能解析刀片服务器

2011-06-23    来源:eNet硅谷动力    编辑:路途
有些磁盘阵列不只具有双控制器,而且提供负载平衡功能,可借此提高磁盘阵列的存取能效与可用性 为求改善系统可靠性,双控制器冗余配置是企业级储存设备常用的手段,这除了可以

  有些磁盘阵列不只具有双控制器,而且提供负载平衡功能,可借此提高磁盘阵列的存取能效与可用性

  为求改善系统可靠性,双控制器冗余配置是企业级储存设备常用的手段,这除了可以构成互为备用的多路径高可用性架构、避免形成单点故障,让系统在某一元件失效时仍可继续维持存取外,还可进一步提供负载平衡服务,从而改善系统能效。

  一般双控制器磁盘阵列大都采用Active-Standby,或是非对称式(Asymmetric)的Active-Active模式运作,缺乏在两组控制器间动态调节能效负载的能力,而需依靠上层多路径管理软件的介入。

  以往只有高端的企业级磁盘阵列,才支持对称式(Symmetric)的Active-Active模式。不过近来一些中端磁盘阵列也开始引进对称式Active-Active模式,可在双控制器之间执行动态的负载均衡,从而有效提高了能效。

  主机端 vs. 控制器端的负载平衡

  磁盘阵列的双控制器配置,是建立高可用性储存环境的基础。不过对于许多用户来说,传统的Active-Standby模式只会有一组控制器执行作业,另一组控制器的能效则被浪费了,因此产生了透过Active-Active模式,以同时运用两组控制器能效的需求。

  但一般中低端磁盘阵列的Active-Active模式,大都属于必须搭配多路径I/O(Multi-Path I/O)管理软件作业的非对称式架构。前端主机透过2条通道分别连接磁盘阵列的两组控制器,透过安装在前端主机上的多路径管理软件,将磁盘阵列两组控制器所属的LUN,各自透过2条通道映射给前端主机。

  多数企业级磁盘储存系统厂商,也都会提供搭配自身磁盘阵列产品的多路径I/O管理软件,较着名的如EMC的Powerpath,HP的SecurePath,IBM的SDD、HDS的HDLM等,国内储存厂商也有普安的EonPath与乔鼎的PerfecPath等。某些第三方厂商提供的多路径I/O管理软件还能管理多种不同厂牌、型号的磁盘设备,如Symantec旗下着名的Veritas DMP.

  这些多路径I/O软件,通常都能提供包括FailOver、Round Robin、Least Queue Depth等几种常见的负载平衡政策设定。

  这种方式,确实能让两组控制器构成Active-Active组态,并在多路径管理软件的控制下,于两条通道/两组控制器之间实现故障切换与负载平衡,并且更充分的运用两组控制器的能效。

  不过限制在于,磁盘阵列的LUN虽然透过2组控制器的2条通道连接前端主机,但必须指定其中一组控制器为owner,而且无法在控制器这一层级,线上即时切换每个LUN的owner控制器,必须透过主机上的多路径软件来执行切换LUN映射路径的动作,切换作业相对更为消耗资源与时间。

  而且当用户的储存网路环境规模较大、前端主机数量较多时,这种方式需要的事先规划工作与设定程序将会相当麻烦,多路径I/O软件的授权费用亦会随之增加。另外还要考虑到多路径I/O软件支持作业系统类型的问题,不是每种作业环境都能找到合适的多路径软件。

  而支持对称式Active-Active模式的控制器,由于内部架构区隔了前端(主机)、后端(磁盘介面),并且让两组控制器的前后端以交错方式构成连接,因而可允许两组控制器的前后端之间,构成任意的连接组合,再搭配系统韧体中的负载平衡功能,就能藉由调整底层每个LUN的owner控制器方式,达成动态调节负载平衡的效果。

  对于对称式Active-Active模式的磁盘阵列,管理者无需预先指定底层每个LUN的owner控制器,而可交由系统自行按情况调用。

  接下来在实际运行中,磁盘阵列会依据每个控制器的负载状况,调整底层每个LUN的owner控制器,藉以达成负载平衡。

  换言之,而且这种负载平衡切换机制,在控制器这一层即可完成,远比透过主机层多路径管理软件切换的方式,更加方便灵活,不仅设定管理更便利,切换时间也可从原先的数十秒到数分钟,减少为数秒以内甚至更低。

  支持对称式Active-Active模式的磁盘阵列产品

  几年以前,只有较高端的磁盘阵列产品才支持对称式Active-Active模式,一些产品如刚被HP并购的3PAR公司的Titan系列,甚至还可跨出两组控制器负载平衡的范围,扩展到8组控制器之间的自动负载平衡。

  不过近年来,能支持这种架构的中端磁盘阵列产品亦逐渐增加,包括HDS的AMS 2000系列、Pillar的Axiom系列等,都提供了这种功能。另外一些针对中小企业的产品,如IBM DS3500与Dell MD3200系列等,据说也都能支持Active-Active双控制器负载平衡功能,从而得到更高的能效。

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