O que é MPIO?

No mundo atual orientado por dados, é essencial garantir alta disponibilidade e desempenho ideal de armazenamento. Sem armazenamento confiável, os aplicativos podem ficar lentos, as transações falham e as empresas param.

A Multipath Input/Output (MPIO) é uma tecnologia que contribui significativamente para esses objetivos ao fornecer vários caminhos físicos entre os dispositivos de armazenamento e os sistemas de computador host. Entender a MPIO é essencial para profissionais de TI que buscam otimizar sua infraestrutura de armazenamento e melhorar a confiabilidade dos dados.

Este artigo explora o funcionamento, os benefícios e a implementação do MPIO em sistemas de armazenamento.

O que é MPIO?

A entrada/saída de vários caminhos (MPIO, Multipath Input/Output) é uma técnica usada em redes de área de armazenamento (SANs, Storage Area Networks) para fornecer vários caminhos físicos, como Fibre Channel , iSCSI ou InfiniBand , dos servidores host aos dispositivos de armazenamento. A principal finalidade disso é aumentar a tolerância a falhas e o desempenho utilizando vários caminhos para transferência de dados. Se um caminho falhar, a MPIO redireciona automaticamente as operações I/O para outro caminho disponível, garantindo acesso contínuo aos recursos de armazenamento.

I/O com vários caminhos cria vários caminhos redundantes entre o host e o dispositivo de armazenamento. Esses caminhos podem ser usados simultaneamente para equilibrar a carga ou estar em espera para assumir se o caminho ativo falhar. Essa redundância garante que a transferência de dados permaneça ininterrupta e eficiente.

Como funciona a MPIO?

A MPIO trabalha nos bastidores para otimizar a transferência de dados entre dispositivos de armazenamento e servidores utilizando dois mecanismos principais:

• Balanceamento de carga: Imagine todos os caminhos de dados em um sistema como uma estrada com várias pistas. A MPIO distribui solicitações I/O (tráfego de dados) em todos os caminhos disponíveis, como carros, usando várias pistas. Ao espalhar a carga, os gargalos em qualquer caminho único são evitados, levando a velocidades mais rápidas de transferência de dados. Da mesma forma, todos os caminhos disponíveis são utilizados com eficácia, maximizando a largura de banda geral da rede disponível para o tráfego de armazenamento.
• Failover: Pense em failover como uma rota de backup. Se um caminho não funcionar corretamente (como um fechamento de pista na estrada), a MPIO redireciona automaticamente o tráfego de dados para outro caminho operacional. Isso acontece sem problemas, com o mínimo de interrupção nos aplicativos ou usuários que acessam o armazenamento.

Benefícios do MPIO

A MPIO oferece várias vantagens que aumentam significativamente o desempenho, a confiabilidade e a capacidade de gerenciamento do sistema de armazenamento. Algumas dessas vantagens incluem:

• Melhor desempenho: Ao utilizar vários caminhos para transferência de dados, a MPIO pode dobrar a largura de banda disponível em comparação com uma configuração de caminho único. Isso resulta em velocidades de transferência de dados mais rápidas e melhor desempenho geral do sistema de armazenamento, o que é particularmente benéfico para aplicativos que exigem acesso a dados de alta velocidade, como bancos de dados, máquinas virtuais e software de edição de vídeo.
• Confiabilidade e tolerância a falhas: Com vários caminhos disponíveis, o MPIO reduz significativamente o risco de um único ponto de falha. Se um caminho apresentar mau funcionamento, o sistema alternará facilmente para um caminho alternativo sem interromper o serviço. Esse design à prova de falhas garante acesso contínuo aos dados, minimizando o tempo de inatividade e tornando o MPIO ideal para aplicativos essenciais, onde até mesmo pequenas interrupções podem ser caras.
• Escalabilidade e flexibilidade: A MPIO oferece uma solução de armazenamento escalável. Você pode adicionar facilmente novos controladores de armazenamento ou adaptadores de barramento host (HBAs, Host Bus Adapters) com caminhos adicionais, e o sistema os incorpora automaticamente para melhorar o desempenho e a redundância. Essa flexibilidade facilita a expansão da capacidade de armazenamento e melhora o desempenho conforme suas necessidades de armazenamento de dados aumentam.
• Gerenciamento simplificado: Em alguns casos, a MPIO pode simplificar o gerenciamento do armazenamento fornecendo uma única interface para gerenciar todos os caminhos entre hosts e dispositivos de armazenamento.
• Complexidade reduzida do cabo: A MPIO pode (às vezes) ajudar a reduzir a desordem de cabos, permitindo o uso de menos cabos físicos para obter redundância em comparação com a execução de cabos separados para cada caminho.

MPIO vs. outras tecnologias de armazenamento

A MPIO é apenas uma das muitas técnicas e tecnologias usadas para otimizar o desempenho dos sistemas de armazenamento. Normalmente, algumas dessas tecnologias são usadas em conjunto com a MPIO para criar uma infraestrutura de armazenamento robusta.

MPIO x RAID

RAID (matriz redundante de discos independentes) e MPIO visam melhorar a confiabilidade e o desempenho dos dados, mas operam em diferentes níveis. O RAID oferece redundância e melhoria de desempenho no nível do disco. Isso é possível combinando vários discos físicos em uma única unidade lógica. O RAID oferece benefícios como melhor desempenho de leitura por meio de marcação e redundância por meio de esquemas de espelhamento ou paridade.

Por outro lado, a MPIO opera no nível do caminho. Ele garante vários caminhos redundantes para transferência de dados entre o sistema host e o dispositivo de armazenamento. Embora o RAID se concentre na redundância e velocidade de dados em um array de armazenamento (composto pelos discos), o MPIO garante redundância de conectividade e balanceamento de carga em toda a rede de armazenamento, incluindo as conexões entre os servidores e o sistema de armazenamento.

MPIO x HBA

Um adaptador de barramento de host Bus Adapter) é um componente de hardware que fornece a conexão física e os recursos de transferência de dados entre um sistema host (servidor) e uma rede de armazenamento. Os HBAs são essenciais para conectar servidores a dispositivos de armazenamento, como matrizes de disco ou SANs.

Embora os HBAs forneçam a base para a transferência de dados, a MPIO se baseia neles gerenciando vários caminhos e garantindo failover e balanceamento de carga. Em termos mais simples, a MPIO pega a conexão bruta fornecida pelo HBA e adiciona inteligência a ela, tornando o processo de transferência de dados mais confiável e eficiente. O MPIO complementa os HBAs adicionando redundância e confiabilidade aos caminhos de transferência de dados.

Implementação do MPIO

Dependendo do seu sistema operacional, você pode implementar o MPIO da seguinte maneira:

Windows Server

• Instale o recurso MPIO

  • Método GUI: Abra o Server Manager e navegue até Adicionar funções e recursos. Prossiga pelo assistente, selecionando I/O de vários caminhos em Recursos e seguindo as instruções na tela.
  • Método PowerShell: Use o seguinte comando em uma janela do PowerShell com privilégios de administrador:

$ Install-WindowsFeature -Name Multipath-IO

• Habilite a MPIO para dispositivos específicos:

  • Abra o console "Gerenciamento de computador" e navegue até Armazenamento > Gerenciamento de disco.
  • Clique com o botão direito do mouse em seu dispositivo de armazenamento e selecione Propriedades.
  • Vá para a guia "MPIO" e marque a caixa para Habilitar I/O.
  • Você pode definir ainda mais as políticas de seleção de caminho e as configurações de failover nesta guia.

• Configure o MPIO:

Use o comando mpclaim para configurar dispositivos para I/O de vários caminhos.

$ mpclaim -r -i -a ""

Você pode consultar os guias do FlashArray da Pure Storage para obter uma explicação passo a passo sobre a configuração de vários caminhos em um servidor Windows.

Linux

• Instale as ferramentas do Multipath:

Para Distros Linux Debian/Ubuntu, execute o seguinte comando em um terminal com privilégios sudo:

$ sudo apt-get install multipath-tools

Para Red Hat/CentOS:

$ sudo yum install multipath-tools

• Configurar caminhos múltiplos:

Edite o arquivo /etc/multipath.conf para definir a configuração de vários caminhos. Essa etapa é opcional e recomendada apenas para usuários avançados ou para aqueles que precisam de configurações específicas.

• Habilite o serviço de caminhos múltiplos:

Finalmente, inicie e habilite o serviço com vários caminhos usando os seguintes comandos em um terminal com privilégios sudo:

$ sudo systemctl enable multipathd
 $ sudo systemctl start multipathd

Práticas recomendadas para configuração de MPIO

A otimização da configuração da sua MPIO tem um papel crucial na maximização dos benefícios. Aqui estão algumas práticas recomendadas para ter em mente:

• Priorize caminhos: Você pode configurar a prioridade do caminho para garantir que caminhos críticos sejam usados para transferência de dados. Isso é especialmente importante para dispositivos de armazenamento que carregam aplicativos essenciais.
• Algoritmos de balanceamento de carga: Escolha o algoritmo de balanceamento de carga adequado com base na carga de trabalho e nos recursos do array de armazenamento. Algumas opções comuns são round-robin, menos profundidade de fila e caminhos ponderados.
• Monitore a integridade do caminho: Monitore regularmente a integridade e o desempenho de todos os caminhos disponíveis. A maioria dos sistemas operacionais fornece ferramentas para visualizar o status do caminho e identificar possíveis problemas. A detecção precoce de problemas de caminho pode ajudar a evitar a degradação do desempenho ou interrupções.
• Testar failover: Não espere por uma falha real. Teste periodicamente a funcionalidade de failover para garantir que o MPIO alterne facilmente para um caminho saudável se um caminho primário falhar. Esse teste proativo ajuda a manter alta disponibilidade de dados e a minimizar o tempo de inatividade.
• Atualizar drivers MPIO: Mantenha seus drivers MPIO atualizados. As atualizações de drivers geralmente incluem correções de erros e melhorias de desempenho para a funcionalidade MPIO.
• Comece com simplicidade: Se você é novo em MPIO, comece com opções básicas de configuração, como habilitar MPIO e usar configurações padrão. À medida que você ganha experiência e entende melhor seu ambiente de armazenamento, pode explorar opções de configuração mais avançadas, como priorização de caminho e algoritmos personalizados de balanceamento de carga.

Conclusão

A MPIO é uma tecnologia importante para melhorar o desempenho, a confiabilidade e a escalabilidade dos sistemas de armazenamento. Ao fornecer vários caminhos para transferência de dados, a MPIO garante acesso contínuo aos dados, mesmo no caso de uma falha de caminho. Implementar MPIO de acordo com as práticas recomendadas pode otimizar significativamente sua infraestrutura de armazenamento. 

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