SPDK NVMe-oF target多路功能介绍

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-oFsubsystem下的namespace。这些namespace是可共享的。如图所示

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:

[Subsystem1]
  NQN nqn.2018-07.io.spdk:cnode1
  Listen RDMA 192.168.12.11:4420
  AllowAnyHost Yes
  Host nqn.2016-06.io.spdk:init
  SN SPDK00000000000001
  MaxNamespaces 20
  Namespace Nvme0n1

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：

nvme discover -t rdma -a 192.168.12.11 -s 4420
nvme connect -t rdma -n "nqn.2016-06.io.spdk:cnode1" -a 192.168.12.11 -s 4420

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

nvme id-ns /dev/nvme0n1

在结果中， 我们就能看到如下内容：

nmic    : 0x1

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:

[Subsystem1]
NQN nqn.2016-06.io.spdk:cnode1
Listen RDMA 192.168.11.11:4420
Listen RDMA 192.168.12.11:4420
AllowAnyHost Yes
Host nqn.2016-06.io.spdk:init
SN SPDK00000000000001
MaxNamespaces 20
Namespace Nvme0n1
Namespace Nvme1n1
Namespace Nvme2n1

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。

nvme discover -t rdma -a 192.168.11.11 -s 4420
nvme discover -t rdma -a 192.168.12.11 -s 4420

两个命令有相同的输出：

Discovery Log Number of Records 2, Generation counter 5
=====Discovery Log Entry 0======
trtype:  rdma
adrfam:  ipv4
subtype: nvme subsystem
treq:    not specified
portid:  0
trsvcid: 4420
subnqn:  nqn.2016-06.io.spdk:cnode1
traddr:  192.168.12.11
rdma_prtype: not specified
rdma_qptype: connected
rdma_cms:    rdma-cm
rdma_pkey: 0x0000
=====Discovery Log Entry 1======
trtype:  rdma
adrfam:  ipv4
subtype: nvme subsystem
treq:    not specified
portid:  1
trsvcid: 4420
subnqn:  nqn.2016-06.io.spdk:cnode1
traddr:  192.168.11.11
rdma_prtype: not specified
rdma_qptype: connected
rdma_cms:    rdma-cm
rdma_pkey: 0x0000

3. 然后使用如下命令连接到子系统。

nvme connect -n nqn.2016-06.io.spdk:cnode1 -t rdma -a 192.168.11.11
nvme connect -n nqn.2016-06.io.spdk:cnode1 -t rdma -a 192.168.12.11

4. 运行”nvme list”命令可以得到如下结果。

Node             SN                   Model                                    Namespace Usage                      Format           FW Rev
---------------- -------------------- ---------------------------------------- --------- -------------------------- ---------------- --------
/dev/nvme0n1     SPDK00000000000001   SPDK bdev Controller                     1           2.00  TB /   2.00  TB    512   B +  0 B   18.10
/dev/nvme0n2     SPDK00000000000001   SPDK bdev Controller                     2           1.60  TB /   1.60  TB    512   B +  0 B   18.10
/dev/nvme0n3     SPDK00000000000001   SPDK bdev Controller                     3         800.17  GB / 800.17  GB    512   B +  0 B   18.10

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。