關於儲存控制器的多重路徑機制

關於儲存控制器的多重路徑機制

ALUA即“Asymmetric Logical Unit Access（非同步邏輯單元訪問）”的縮寫，它是前端控制器多重路徑機制之一。
前端控制器多重路徑機制一定程度上決定儲存的讀寫效能和可靠性，現有的前端控制器多重路徑機制可分為三大類：

A/A：Symmetric Active/Acivie，對於特定的LUN來說，在它的路勁中，兩個儲存控制器的目標連接埠均處於主動/最佳化（active/optimized）狀態。兩個控制器之間實現高速互聯的通訊，一個IO發到控制器端，兩個控制器可同時參與處理；當一個控制器繁忙，系統不需要主機端的負載平衡軟體參與就可以自動實現負載平衡。

ALUA：Asymmetric Active/Active，對於特定的LUN來說，在它的路徑中，一個控制器的目標連接埠處於主動/最佳化（active/optimized）狀態，另一個控制器的目標連接埠處於主動/非最佳化（active/unoptimized）狀態。在某一個時刻，某個LUN只是屬於某一個控制器，要想實現兩邊的負載平衡，就是將任務A扔給控制器A，將任務B扔給控制器B，對於同一個任務來說，任何時候只有一個控制器在控制。

A/P：Active/Passive，對於特定的LUN來說，在它的路徑中，一個控制器的目標連接埠處於主動/最佳化（active/optimized）狀態，另一個控制器的目標連接埠處於備用（standby）狀態。其負載平衡及任務處理方式與ALUA類似。

Active/optimized、Active/unoptimized、Standby和Unavailable是目標連接埠的四種訪問狀態，在相應訪問狀態下，裝置伺服器（即陣列控制器）只能回應相應的命令標準(命令標準由ISO/IEC 14776-453檔案Part 453：SPC-3制定)，這就決定了在某一時刻是否可以通過某個目標連接埠訪問邏輯單元。

目標連接埠的狀態可以轉換，目標連接埠從一個狀態轉換到另一個狀態的過程稱為過渡。

Active/optimized：目標連接埠有能力立即訪問邏輯單元。

Active/unoptimized：只能回應相應的命令標準，可以過渡到Active/optimized。

Standby：只能回應相應的命令標準，可以過渡到Active/optimized。

Unavailable：只能回應有限的命令集，不可以過渡到其他三種狀態。

在A/A陣列中，管理員無需指定每個LUN的預設所有者，當路徑出現故障，將離線故障路徑並重新導向IO到其他路徑，IO重新導向期間，儲存控制器會充分考慮Server Load Balancer等因素並選擇最合適的路徑。對於應用程式，路徑切換過程是透明的的，幾乎不會有延遲（延遲時間一般為幾秒）。

在ALUA或A/P陣列中，管理員需指定每個LUN的預設所有者，設定一些LUN的預設所有者為控制器A，另外一些LUN的預設所有者為控制器 B, 人為在兩個控制器之間進行負載平衡；如果路徑發生故障，將重新分配IO流量到其他可用的路徑，同時，停止故障路徑上的IO。對於應用程式，路徑切換過程是透明的，然而，會有延遲（延遲時間一般為幾十秒）。

在制定Server Load Balancer策略時，必須同時兼顧多重路徑軟體功能及存放裝置陣列的多重路徑機制（A/A-ALUA-A/P)。

MS3000/MS5000屬於ALUA陣列，H公司的IX3000屬於A/P陣列，HDS推出的AMS2000屬於A/A陣列。從理論上來說，對於不同的多重路徑機制，最直觀的表現是路徑切換的延時不同，A/A機制最優且幾乎無延時，ALUA機制稍差且有延時，A/P機制最差且延時更大。

存放裝置有兩個I/O控制器，每個I/O控制器上有兩個串連主機的連接埠。存放裝置中還有n個磁碟，並假定每個磁碟對應一個LUN。對於存放裝置中的LUN，可以有幾種不同的多重路徑訪問方式：

Active-Active（A/A）：如果對於存放裝置的同一個LUN的I/O請求訪問可以同時在兩個I/O控制器，或者某一個控制器的兩個連接埠上同時進行，則稱之為active-active（A/A）型的存放裝置。
Active-Passive（A/P）。如果存放裝置只在一個（primary）I/O控制器（連接埠）上接受和執行對LUN的I/O請求，但是，它可以被切換，或者fail over，到從另一個（secondary）I/O控制器（連接埠）來訪問這個LUN，則它稱為active-passive（A/P）型的存放裝置。這種切換，稱為LUN failover，或者LUN trespass。
Active-Active型的存放裝置又進而分為兩種： 對稱型（A/A-S）和非對稱型（A/A-A）：
在active-active存放裝置中，LUN可以同時通過兩個I/O控制器 或者連接埠來訪問，唯一的限制在於通過兩個控制器（連接埠）訪問LUN的效能是否有差別。如果通過secondary控制器或者連接埠對LUN進行I/O的效能要比通過primary控制器（連接埠）低得多，則為非對稱型；如果兩者效能相同，則為對稱型。
Active-Passive型的存放裝置又可分為不同的類型：隱式failover型和顯式failover型：

隱式failover型存放裝置根據針對I/O請求接收的路徑不同來觸發LUN failover，即它在secondary路徑上接收到對LUN的請求時，會自動從primary I/O路徑failover到secondary路徑。因為LUN failover（也稱為trespass）是一個慢操作，會影響到效能，在A/P存放裝置上如何有效管理LUN trespass是一個關鍵課題，要使得在給定時刻對某個LUN的所有I/O應該只流向其中一個I/O控制器（連接埠）。而顯式failover型存放裝置只是在從主機上接收到特定的SCSI命令時才進行fail over。顯式failover提供了A/P存放裝置用在叢集環境（即多個主機可以直接對LUN發起I/O請求）中實現高效能所需的控制。如果沒有顯式failover能力，叢集軟體必須在發起隱式failover之前，仔細同步所有主機對LUN的訪問，防止來自多個主機的I/O請求導致持續的failover。
LUN failover型和LUN組failover型：
如果各個LUN獨立地從一個I/O控制器（連接埠）fail over到另一個I/O控制器（連接埠），則稱為LUN failover型。但是，某些active-passive存放裝置可以通過管理將多個LUN配置成LUN組，並且實現組中LUN同時fail over，即在組中一個LUN的所有primary I/O控制器（連接埠）故障時，將組中所有LUN都fail over到secondary I/O控制器（連接埠），具有這種能力的存放裝置稱為組failover型。組failover要比單個LUN的fail over快得多，可以降低I/O控制器（連接埠）故障對應用程式的衝擊，尤其在存放裝置存在大量的磁碟（LUN）的情況下。
如果同時考慮I/O控制器和連接埠，則還存在一種多重路徑並髮型Active-Passive（A/P-C）的訪問方式。這時，存放裝置可以在同一個I/O控制器的兩個連接埠同時接收並執行針對某個LUN的I/O請求，只是在當這個I/O控制器，或者說這個I/O控制器的兩個連接埠，出現故障之後，它會failover到另一個I/O控制器的連接埠。