¿Qué es el MPIO?

En el mundo actual basado en los datos, es crucial garantizar una alta disponibilidad y un rendimiento óptimo del almacenamiento. Sin un almacenamiento fiable, las aplicaciones pueden volverse lentas, las transacciones fallan y las empresas se paran.

Multipath Input/Output (MPIO) es una tecnología que contribuye significativamente a estos objetivos al proporcionar múltiples rutas físicas entre los dispositivos de almacenamiento y los sistemas informáticos host. Entender el MPIO es esencial para los profesionales informáticos que buscan optimizar su infraestructura de almacenamiento y mejorar la fiabilidad de los datos.

Este artículo analiza el funcionamiento, los beneficios y la implementación del MPIO en los sistemas de almacenamiento.

¿Qué es el MPIO?

Multipath Input/Output (MPIO) es una técnica utilizada en las redes de área de almacenamiento (SAN) para proporcionar múltiples rutas físicas, como Canal de fibra , iSCSI o InfiniBand , desde los servidores host hasta los dispositivos de almacenamiento. El objetivo principal de esto es mejorar la tolerancia a los fallos y el rendimiento, utilizando múltiples rutas para la transferencia de datos. Si una ruta falla, el MPIO redirige automáticamente las operaciones de I/O a otra ruta disponible, lo que garantiza un acceso continuo a los recursos de almacenamiento.

Las I/O multirruta crean varias rutas redundantes entre el host y el dispositivo de almacenamiento. Estas rutas pueden usarse simultáneamente para equilibrar la carga o estar en espera para tomar el control si la ruta activa falla. Esta redundancia garantiza que la transferencia de datos siga siendo ininterrumpida y eficiente.

¿Cómo funciona el MPIO?

El MPIO funciona entre bastidores para optimizar la transferencia de datos entre los dispositivos de almacenamiento y los servidores, utilizando dos mecanismos clave:

• Balanceo de carga: Imagine todas las rutas de datos de un sistema como una autopista de múltiples carriles. El MPIO distribuye las solicitudes I/O (tráfico de datos) en todas las rutas disponibles, como los coches, usando múltiples carriles. Al distribuir la carga, se evitan los cuellos de botella en cualquier ruta, lo que se traduce en unas velocidades de transferencia de datos más rápidas. Del mismo modo, todas las rutas disponibles se utilizan de manera efectiva, maximizando el ancho de banda total de la red disponible para el tráfico de almacenamiento.
• Conmutación por error: Piense en la conmutación por error como una ruta de backup. Si una ruta no funciona correctamente (como un cierre de carril en la autopista), el MPIO redirige automáticamente el tráfico de datos a otra ruta operativa. Esto ocurre sin problemas, con una interrupción mínima de las aplicaciones o los usuarios que acceden al almacenamiento.

Ventajas del MPIO

El MPIO ofrece varias ventajas que mejoran significativamente el rendimiento, la fiabilidad y la manejabilidad del sistema de almacenamiento. Algunas de estas ventajas son:

• Rendimiento mejorado: Al utilizar múltiples rutas para la transferencia de datos, el MPIO puede duplicar potencialmente el ancho de banda disponible en comparación con una configuración de una sola ruta. Esto se traduce en unas velocidades de transferencia de datos más rápidas y en una mejora del rendimiento global del sistema de almacenamiento, lo que es especialmente beneficioso para las aplicaciones que requieren un acceso a los datos de alta velocidad, como las bases de datos, las máquinas virtuales y el software de edición de vídeo.
• Fiabilidad y tolerancia a fallos: Con múltiples rutas disponibles, el MPIO reduce significativamente el riesgo de un único punto de fallo. Si una ruta funciona mal, el sistema cambia sin problemas a una ruta alternativa sin interrumpir el servicio. Este diseño a prueba de fallos garantiza un acceso continuo a los datos, minimizando los tiempos de inactividad y haciendo que el MPIO sea ideal para las aplicaciones de misión crítica en las que incluso las disrupciones menores pueden ser costosas.
• Escalabilidad y flexibilidad: El MPIO proporciona una solución de almacenamiento escalable. Puede añadir fácilmente nuevos controladores de almacenamiento o adaptadores de bus host (HBA) con rutas adicionales y el sistema los incorpora automáticamente para mejorar el rendimiento y la redundancia. Esta flexibilidad hace que sea más fácil ampliar la capacidad de almacenamiento y mejorar el rendimiento a medida que crecen sus necesidades de almacenamiento de datos.
• Gestión simplificada: En algunos casos, el MPIO puede simplificar la administración del almacenamiento al proporcionar una interfaz única para administrar todas las rutas entre los hosts y los dispositivos de almacenamiento.
• Menor complejidad del cable: El MPIO puede (a veces) ayudar a reducir el desorden de cables al permitir el uso de menos cables físicos para lograr redundancia en comparación con el tendido de cables separados para cada ruta.

MPIO frente a otras tecnologías de almacenamiento

El MPIO es solo una de las numerosas técnicas y tecnologías utilizadas para optimizar el rendimiento de los sistemas de almacenamiento. Normalmente, algunas de estas tecnologías se utilizan junto con el MPIO para crear una infraestructura de almacenamiento robusta.

MPIO frente a RAID

RAID (matriz redundante de discos independientes) y MPIO tienen como objetivo mejorar la fiabilidad y el rendimiento de los datos, pero funcionan a diferentes niveles. RAID proporciona redundancia y mejora del rendimiento a nivel de disco. Esto se consigue combinando múltiples discos físicos en una única unidad lógica. RAID ofrece ventajas como un rendimiento de lectura mejorado gracias al trazado de líneas y la redundancia gracias a los esquemas de replicación o paridad.

Por el contrario, el MPIO funciona a nivel de ruta. Garantiza múltiples rutas redundantes para la transferencia de datos entre el sistema anfitrión y el dispositivo de almacenamiento. Mientras que RAID se centra en la redundancia y la velocidad de los datos dentro de una cabina de almacenamiento (compuesta por los discos), el MPIO garantiza la redundancia de conectividad y el equilibrio de carga en toda la red de almacenamiento, incluidas las conexiones entre los servidores y el sistema de almacenamiento.

MPIO frente a HBA

Un adaptador de bus host (HBA) es un componente de hardware que proporciona la conexión física y las capacidades de transferencia de datos entre un sistema host (servidor) y una red de almacenamiento. Los HBA son esenciales para conectar servidores a dispositivos de almacenamiento, como cabinas de disco o SAN.

Si bien los HBA proporcionan la base para la transferencia de datos, el MPIO se basa en ellos al gestionar múltiples rutas y garantizar la conmutación por error y el equilibrio de carga. En términos más sencillos, el MPIO toma la conexión bruta proporcionada por el HBA y le añade inteligencia, lo que hace que el proceso de transferencia de datos sea más fiable y eficiente. El MPIO complementa los HBA añadiendo redundancia y fiabilidad a las rutas de transferencia de datos.

Implementación de MPIO

En función de su sistema operativo, puede implementar el MPIO de la siguiente manera:

Windows Server

• Instale la función MPIO

  • Método de interfaz gráfica de usuario: Abra Server Manager y vaya a Add Roles and Features. Continúe con el asistente, seleccionando I/O Multipath en Características y siguiendo las instrucciones en pantalla.
  • Método PowerShell: Utilice el siguiente comando en una ventana de PowerShell con privilegios de administrador:

$ Install-WindowsFeature -Name Multipath-IO

• Habilite el MPIO para dispositivos específicos:

  • Abra la consola de "Administración del ordenador" y vaya a Almacenamiento > Administración del disco.
  • Haga clic con el botón derecho en su dispositivo de almacenamiento y seleccione Propiedades.
  • Vaya a la pestaña "MPIO" y marque la casilla Habilitar I/O.
  • En esta pestaña puede configurar más las políticas de selección de ruta y los ajustes de conmutación por error.

• Configure el MPIO:

Utilice el comando mpclaim para configurar los dispositivos para I/O.

$ mpclaim -r -i -a ""

Puede consultar las guías de FlashArray de Pure Storage para ver un tutorial sobre cómo configurar las rutas múltiples en un servidor Windows.

Linux

• Instale herramientas Multipath:

Para los distros de Debian/Ubuntu Linux, ejecute el siguiente comando en un terminal con privilegios sudo:

$ sudo apt-get install multipath-tools

Para Red Hat/CentOS:

$ sudo yum install multipath-tools

• Configure Multipath:

Edite el archivo /etc/multipath.conf para definir la configuración de multiruta. Este paso es opcional y solo se recomienda para usuarios avanzados o aquellos que necesitan configuraciones específicas.

• Habilitar el servicio Multipathing:

Por último, inicie y habilite el servicio multirruta usando los siguientes comandos en un terminal con privilegios sudo:

$ sudo systemctl enable multipathd
 $ sudo systemctl start multipathd

Mejores prácticas para la configuración de MPIO

La optimización de su configuración MPIO desempeña un papel crucial para maximizar sus beneficios. Estas son algunas de las mejores prácticas que hay que tener en cuenta:

• Priorice las rutas: Puede configurar la prioridad de ruta para garantizar que las rutas críticas se utilizan para la transferencia de datos. Esto es especialmente importante para los dispositivos de almacenamiento que transportan aplicaciones de misión crítica.
• Algoritmos de equilibrio de carga: Elija el algoritmo de equilibrio de carga adecuado en función de su carga de trabajo y de las capacidades de la cabina de almacenamiento. Algunas de las opciones comunes son la cabina redonda, la menor profundidad de cola y las rutas ponderadas.
• Supervise el estado de la ruta: Supervise periódicamente el estado y el rendimiento de todas las rutas disponibles. La mayoría de los sistemas operativos proporcionan herramientas para ver el estado de la ruta e identificar posibles problemas. La detección temprana de los problemas de las rutas puede ayudar a prevenir la degradación del rendimiento o las interrupciones.
• Prueba de conmutación por error: No espere a un fallo real. Pruebe periódicamente la funcionalidad de conmutación por error para asegurarse de que el MPIO cambia sin problemas a una ruta sana si falla una ruta primaria. Estas pruebas proactivas ayudan a mantener una alta disponibilidad de los datos y minimizan los tiempos de inactividad.
• Actualizar controladores MPIO: Mantenga actualizados sus controladores MPIO. Las actualizaciones del controlador suelen incluir correcciones de errores y mejoras de rendimiento para la funcionalidad del MPIO.
• Empiece de un modo sencillo: Si es nuevo en MPIO, empiece con opciones de configuración básicas, como habilitar MPIO y usar los ajustes predeterminados. A medida que adquiere experiencia y entiende mejor su entorno de almacenamiento, puede explorar opciones de configuración más avanzadas, como la priorización de rutas y los algoritmos de equilibrio de carga personalizados.

Conclusión

El MPIO es una tecnología importante para mejorar el rendimiento, la fiabilidad y la escalabilidad de los sistemas de almacenamiento. Al proporcionar múltiples rutas para la transferencia de datos, el MPIO garantiza el acceso continuo a los datos, incluso en caso de fallo de la ruta. La implementación del MPIO de acuerdo con las mejores prácticas puede optimizar significativamente su infraestructura de almacenamiento. 

Para soluciones de almacenamiento avanzadas, eche un vistazo a Pure Storage ® ActiveCluster™ y Pure Protect™ //DRaaS para una mayor disponibilidad de los datos y unas capacidades de recuperación de desastres.