SPDK NVMe-oF target 多路功能介绍

作者:闫亮,英特尔软件工程师,从事存储软件的测试和优化工作。
原文地址:DPDK与SPDK开源社区

基本概念

SPDK NVMe-oF target multi-path 是基于NVMe 协议的multi-path IO和namespace sharing功能。NVMe multi-path IO 指的是两个或多个完全独立的PCI Express 路径存在于一个主机和一个命名空间。而namespace 共享是两个或多个主机使用不同的NVMe控制器访问一个shared namespace。Multi-path IO和namespace 共享需要NVM 子系统有两个以上的控制器。两个主机同时访问一个shared namespace需要主机间的协调工作。
SPDK NVMe-oF target 的multi-path 功能提供的是namespace的 sharing 功能。比如,多个客户端通过交换机能够同时发现,连接和操作SPDK NVMe-oF subsystem下的namespace。这些namespace是可共享的。如下图所示:


图 1 SPDK NVMe-oF target namespace共享示例

NVMe-oF host1和host2 能够同时通过交换机发现和连接到监听地址为192.168.12.11的SPDK NVMe-oF target subsystem1。 两个host端可以同时对subsystem1下的namespace进行操作。
如果namespace不能共享,那么同时只能有一个NVMe-oF host连接到SPDK NVMe-oF target。
具体查看方法:

1

运行SPDK NVMe-oF target 在目标机器端,子系统配置如下:

2

在客户端机器运行nvme命令发现和连接SPDK NVMe-oF target, 命令如下:

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运行nvme id-ns命令, 参数是完整的nvme设备名, 比如/dev/nvme0n1:

在结果中, 我们就能看到如下内容:

nmic是 Namespace Multi-Path I/O and Namespace sharing Capabilities 的缩写。该值为1, 就表明这个namespace处于共享状态。

使用场景

在实际使用环境中,可以让SPDK NVMe-oF target子系统同时监听两个IP地址。客户端机器可以通过两个IP地址同时连接SPDK NVMe-oF target 子系统。这样如果一个IP连接出现问题,比如网卡出现故障, 可以使用另外一个IP连接访问SPDK NVMe-oF target子系统。如下图所示:


图 2 使用多网络端口访问同一个subsystem

NVMe-oF host端使用192.168.11.0/24 和 192.168.12.0/24 连接到 SPDK NVMe-oF target的同一个subsystem。如果192.168.11.0/24的连接出现问题, 我们可以使用192.168.12.0/24的连接, 反之亦然。
具体操作步骤如下:

1

运行SPDK NVMe-oF target 在目标机器端, 子系统配置如下:

2

在客户机,首先查看一下系统的Linux 内核版本及配置。从Linux 4.15开始,nvme驱动支持multipath功能。 但是需要在编译内核的时候,将NVME_MULTIPATH功能打开。接下来的步骤都是基于4.15以上的带有NVME_MULTIPATH功能的Linux内核。
运行如下命令发现SPDK NVMe-oF target子系统。

两个命令有相同的输出:

3

然后使用如下命令连接到子系统。

4

运行”nvme list”命令可以得到如下结果。

这样我们就可以在两条路径上对磁盘进行操作了。如果没有使用Linux 内核的nvme multipath功能,运行”nvme list”命令会得到6个node, 因为每条路径3个node,总共2条路径。我们同样也能采用传统的multipath服务,来实现host端的multipath功能。本文不讨论如何使用传统的multipath服务。

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