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网络存储管理

1 网络存储协议

1.1 iSCSI

iSCSI（Internet Small Computer System Interface）是一种基于 IP 网络的存储协议，它允许计算机通过网络连接到远程存储设备，并像本地存储一样访问数据，可以降低存储成本并提高存储的灵活性和可扩展性。

iSCSI 协议通过将 SCSI（Small Computer System Interface）命令封装在 TCP/IP 协议中来实现存储设备的远程访问。iSCSI 的关键组成如下：

  1. iSCSI Initiator：计算机上运行的 iSCSI 客户端，用于连接到远程存储设备并发送SCSI命令。
  2. iSCSI Target：远程存储设备上运行的 iSCSI 服务器，用于接受 iSCSI Initiator 发送的 SCSI 命令，并将数据传输回 iSCSI Initiator。
  3. SCSI Command：用于访问存储设备的命令，例如读取和写入数据等。
  4. TCP/IP Protocol：用于在网络上传输 iSCSI 命令和数据的协议。

1.1.1 配置 iSCSI Target

iSCSI Target 有多种实现，LIO（Linux-IO）是 Linux 的一个开源的 iSCSI Target 软件，它是Linux内核的一部分，可以提供高性能、可靠的iSCSI存储服务。targetcli 软件包可用于配置 LIO，可以帮助用户创建、管理和监控 iSCSI Target，以便将存储设备提供给 iSCSI Initiator 进行访问。

1.1.1.1 安装 targetcli

安装 targetcli 软件包：

dnf install targetcli

启动 target 服务：

systemctl start target

将 target 服务配置为在引导时启动：

systemctl enable target

如果服务器开启了防火墙，在防火墙中打开 iSCSI target 的端口 3260，并重新载入防火墙配置：

firewall-cmd --permanent --add-port=3260/tcp
firewall-cmd --reload
1.1.1.2 创建 iSCSI target 对象

创建具有 iQN 格式唯一标识的 iSCSI target 对象以便让 iSCSI 客户端可以访问服务器中的存储设备。 iSCSI Qualified Name（iQN）是用于标识 iSCSI Target 和 iSCSI Initiator 的唯一名称。其格式如下：

iqn.<YYYY>-<MM>.<domain>:<identifier>

其中，<YYYY>-<MM>表示iQN的版本号，<domain>表示公司或组织的域名，<identifier>是一个唯一的标识符。iQN名称必须唯一，并且不能包含特殊字符或空格。

通过以下命令创建iSCSI target 对象： 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 iscsi 目录

# targetcli
targetcli shell version 2.1.54
Copyright 2011-2013 by Datera, Inc and others.
For help on commands, type 'help'.

/> cd iscsi
/iscsi>

然后，创建默认名称的 iSCSI target 对象：

/iscsi> create
Created target iqn.2003-01.org.linux-iscsi.hostname.x8664:sn.f07a9caf5f4a.
Created TPG 1.
Global pref auto_add_default_portal=true
Created default portal listening on all IPs (0.0.0.0), port 3260.

或创建特定 iQN 格式的 iSCSI target 对象：

/iscsi> create iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01
Created target iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01.
Created TPG 1.
Global pref auto_add_default_portal=true
Created default portal listening on all IPs (0.0.0.0), port 3260.

创建完成后在 backstores/iscsi/ 目录执行 ls 命令查看验证创建的 iSCSI target 对象：

o- iscsi .................................................................. [Targets: 2]
  o- iqn.2003-01.org.linux-iscsi.lxs-ocs23.x8664:sn.f07a9caf5f4a ............. [TPGs: 1]
  | o- tpg1 ..................................................... [no-gen-acls, no-auth]
  |   o- acls ................................................................ [ACLs: 0]
  |   o- luns ................................................................ [LUNs: 0]
  |   o- portals .......................................................... [Portals: 1]
  |     o- 0.0.0.0:3260 ........................................................... [OK]
  o- iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01 ................................ [TPGs: 1]
    o- tpg1 ..................................................... [no-gen-acls, no-auth]
      o- acls ................................................................ [ACLs: 0]
      o- luns ................................................................ [LUNs: 0]
      o- portals .......................................................... [Portals: 1]
        o- 0.0.0.0:3260 ........................................................... [OK]

可以看到创建 iSCSI target 时也会创建一个默认门户。这个门户设置为使用默认端口号侦听所有 IP 地址： 0.0.0.0:3260 。

1.1.1.3 iSCSI 后端存储

iSCSI 后端存储（iSCSI Backstore），是指服务器上的存储设备或存储系统，它可以是硬盘、SSD、RAID存储系统、网络存储设备等。iSCSI Backstore 负责存储数据，并通过 iSCSI Target 向 iSCSI Initiator 提供数据访问服务。 Linux-IO(LIO) 支持以下后端存储设备：

  • fileio FileIO是一种文件级别的 iSCSI 后端存储形式，它使用文件系统来管理数据存储。在FileIO中，iSCSI Target 将 iSCSI Initiator 发送的数据转换为文件系统中的文件，然后将数据存储在文件中。使用 FileIO 作为 iSCSI 后端存储可以提供更灵活的存储管理和更好的数据共享功能。 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 backstores/fileio/ 目录创建 fileio 存储对象，然后执行 ls 命令验证： 以下示例中，file1 是 fileio 存储对象的名称，/tmp/test.img 是镜像文件路径。 

    /> cd backstores/fileio
/backstores/fileio> create file1 /tmp/test.img
Created fileio file1 with size 67108864
/backstores/fileio> ls
o- fileio ......................................................... [Storage Objects: 1]
  o- file1 ............................ [/tmp/test.img (64.0MiB) write-back deactivated]
    o- alua ........................................................... [ALUA Groups: 1]
      o- default_tg_pt_gp ............................... [ALUA state: Active/optimized]

  • Block Block是一种块级别的 iSCSI 后端存储形式，它使用块设备来管理数据存储。在 Block 中，iSCSI Target 将 iSCSI Initiator 发送的数据转换为块设备中的块，然后将数据存储在块中。使用 Block 作为 iSCSI 后端存储可以提供更高的数据传输速率和更好的数据保护。 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 backstores/block/ 目录创建 block 存储对象，然后执行 ls 命令验证： 以下示例中，name参数指定块存储对象的名称， dev参数指定后端存储块设备。 

    /> cd backstores/block
/backstores/block> create name=block_backend dev=/dev/sda
Created block storage object block_backend using /dev/sda.
/backstores/block> ls
o- block .......................................................... [Storage Objects: 1]
  o- block_backend ......................... [/dev/sda (16.0GiB) write-thru deactivated]
    o- alua ........................................................... [ALUA Groups: 1]
      o- default_tg_pt_gp ............................... [ALUA state: Active/optimized]

  • pscsi PSCSI是一种传输数据的接口标准，使用平行传输技术，在SCSI总线上同时传输多个数据位。PSCSI 可以用于连接 iSCSI Target 和 iSCSI Initiator 之间的存储设备，例如硬盘、光驱、磁带机等。使用 PSCSI 接口连接 iSCSI Target 和 iSCSI Initiator 可以提供高速、高可靠性的数据存储和备份服务。 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 backstores/pscsi/ 目录创建 pscsi 存储对象，然后执行 ls 命令验证： 以下示例中，name参数指定块存储对象的名称， dev参数指定后端存储块设备。 

    /> cd backstores/pscsi
/backstores/pscsi> create name=pscsi_backend dev=/dev/sr0
Note: block backstore recommended for SCSI block devices
Created pscsi storage object pscsi_backend using /dev/sr0
/backstores/pscsi> ls
o- pscsi .......................................................... [Storage Objects: 1]
  o- pscsi_backend .............................................. [/dev/sr0 deactivated]
    o- alua ........................................................... [ALUA Groups: 0]

  • ramdisk Ramdisk是一种虚拟存储设备，它将计算机内存中的一部分空间模拟成硬盘存储空间。Ramdisk可以作为一种 iSCSI 后端存储形式，用于提供临时存储或缓存服务。使用Ramdisk作为iSCSI后端存储可以提供更快的数据读写速度和更高的数据传输速率。 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 backstores/ramdisk/ 目录创建 ramdisk 存储对象，然后执行 ls 命令验证： 以下示例中，name参数指定存储对象的名称， size指定用来模拟的内存大小 

    /> cd backstores/ramdisk
/backstores/ramdisk> create name=rd_backend size=1GB
Created ramdisk rd_backend with size 1GB.
/backstores/ramdisk> ls
o- ramdisk ........................................................ [Storage Objects: 1]
  o- rd_backend ................................................. [(1.0GiB) deactivated]
    o- alua ........................................................... [ALUA Groups: 1]
      o- default_tg_pt_gp ............................... [ALUA state: Active/optimized]

1.1.1.4 创建 iSCSI 门户

iSCSI 门户（Portal）是指 iSCSI Target和 iSCSI Initiator 之间的网络连接点。门户可以是物理网卡、虚拟网卡、IP 地址或 IP 地址范围等不同形式。门户用于连接 iSCSI Target和 iSCSI Initiator 之间的数据通道，以便进行数据传输和存储服务。

创建 iSCSI target 时也会创建一个默认门户。这个门户设置为使用默认端口号侦听所有 IP 地址：0.0.0.0:3260。 若要删除默认门户后创建新的特定门户，方法如下： 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 iSCSI target 对象的 TPG（target portal group）目录，并删除默认门户。

/> cd /iscsi/iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01/tpg1/
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> portals/ delete ip_address=0.0.0.0 ip_port=3260
Deleted network portal 0.0.0.0:3260

然后，创建特定 IP 地址的门户，并执行 ls 命令验证：

/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> portals/ create 192.168.1.
Using default IP port 3260
Created network portal 192.168.1.2:3260
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> ls
o- tpg1 ..................................................... [no-gen-acls, no-auth]
  o- acls ................................................................ [ACLs: 0]
  o- luns ................................................................ [LUNs: 0]
  o- portals .......................................................... [Portals: 1]
    o- 192.168.1.2:3260 ....................................................... [OK]
1.1.1.5 创建 iSCSI LUN

在iSCSI中，LUN（Logical Unit Number）是指逻辑单元号码，它是一种逻辑上的存储单元，用于标识和管理iSCSI Target上的存储资源。LUN可以是硬盘、磁带、光驱等不同形式的存储设备，它们被分配给iSCSI Initiator作为可用的存储空间。 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 iSCSI target 对象的 TPG（target portal group）目录，创建存储对象的 LUN，然后执行 ls 命令验证：

/> cd /iscsi/iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01/tpg1/
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> luns/ create /backstores/fileio/file1
Created LUN 0.
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> luns/ create /backstores/block/block_backend
Created LUN 1.
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> luns/ create /backstores/ramdisk/rd_backend
Created LUN 2.
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> ls
o- tpg1 ..................................................... [no-gen-acls, no-auth]
  o- acls ................................................................ [ACLs: 0]
  o- luns ................................................................ [LUNs: 3]
  | o- lun0 ...................... [fileio/file1 (/tmp/test.img) (default_tg_pt_gp)]
  | o- lun1 .................... [block/block_backend (/dev/sda) (default_tg_pt_gp)]
  | o- lun2 ................................ [ramdisk/rd_backend (default_tg_pt_gp)]
  o- portals .......................................................... [Portals: 1]
    o- 0.0.0.0:3260 ........................................................... [OK]
1.1.1.6 iSCSI 访问控制

在 iSCSI 中，访问控制主要依赖于 CHAP 认证和 ACL。CHAP 认证和 ACL 即可以独立使用，也可以结合使用，以提供更高级别的安全控制。

iSCSI CHAP 认证

CHAP 认证（Challenge Handshake Authentication Protocol）是一种用于在 iSCSI 连接过程中对设备进行验证的安全机制。CHAP 认证确保只有拥有正确用户名和密码的 iSCSI initiator 能够访问 iSCSI 目标。 通过默认参数创建的 iSCSI target 对象，CHAP 认证是默认关闭的。 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 iSCSI target 对象的 TPG（target portal group）目录，将 CHAP 认证打开并设置userid和密码：

/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> set attribute authentication=1
Parameter authentication is now '1'.
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> set auth userid=opencloudos
Parameter userid is now 'opencloudos'.
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> set auth password=opencloudos_passwd
Parameter password is now 'opencloudos_passwd'.

iSCSI ACL

ACL（访问控制列表）是一种基于访问权限对设备进行访问控制的安全机制。 iSCSI ACL 有如下三种情况：

  1. 如果存在 ACL，那么仅包含在 ACL 中的 initiator 可访问 iSCSI target。
  2. 如果不存在 ACL，且 tpg 的 generate_node_acls 属性值为 0，不会自动生成允许访问的 initiator 名单，因此 initiator 无法访问 iSCSI target。
  3. 如果不存在 ACL，且 tpg 的 generate_node_acls 属性值为 1，自动生成允许访问的 initiator 名单，所有 initiator 都可访问 iSCSI target。

通过默认参数创建的 iSCSI target 对象默认是第二种情况，可以通过以下任意一种方法使 iSCSI target 允许 initiator 访问：

  • 将 initiator 名称手动添加到 ACL 中。 获取 initiator 中 /etc/iscsi/initiatorname.iscsi 文件中的 initiator 名称。 运行 targetcli 工具，在交互式界面中进入 iSCSI target 对象的 TPG（target portal group）目录，将initiator 添加 ACL 中并使用 ls 验证： 

    /iscsi/iqn.20...target01/tpg1> acls/ create iqn.2023-01.org.opencloudos:cd5fc513ab43
Created Node ACL for iqn.2023-01.org.opencloudos:cd5fc513ab43
Created mapped LUN 0.
Created mapped LUN 1.
Created mapped LUN 2.
/iscsi/iqn.20...target01/tpg1> ls
o- tpg1 ........................................................ [gen-acls, no-auth]
  o- acls ................................................................ [ACLs: 1]
  | o- iqn.2023-01.org.opencloudos:cd5fc513ab43 ................... [Mapped LUNs: 3]
  |   o- mapped_lun0 ...................................... [lun0 fileio/file1 (rw)]
  |   o- mapped_lun1 ............................... [lun1 block/block_backend (rw)]
  |   o- mapped_lun2 ................................ [lun2 ramdisk/rd_backend (rw)]
  o- luns ................................................................ [LUNs: 3]
  | o- lun0 ...................... [fileio/file1 (/tmp/test.img) (default_tg_pt_gp)]
  | o- lun1 .................... [block/block_backend (/dev/sda) (default_tg_pt_gp)]
  | o- lun2 ................................ [ramdisk/rd_backend (default_tg_pt_gp)]
  o- portals .......................................................... [Portals: 1]
    o- 0.0.0.0:3260 ........................................................... [OK]

  • 将 tpg 的 generate_node_acls 属性值修改为 1。注意，此方法建议结合 CHAP 认证使用，否则所有的 initiator 都可以访问 target，存着安全隐患。 

    /iscsi/iqn.20...target01/tpg1> set attribute generate_node_acls=1
Parameter generate_node_acls is now '1'.

1.1.2 配置 iSCSI 客户端

1.1.2.1 安装 iscsi-initiator-utils

安装 iscsi-initiator-utils 软件包：

dnf install iscsi-initiator-utils

启动 iscsid 服务：

systemctl start iscsid

将 iscsid 服务配置为在引导时启动：

systemctl enable iscsid
1.1.2.2 检查或修改 initiator 名称

iscsid服务启动后，会生成 /etc/iscsi/initiatorname.iscsi 文件。

# cat /etc/iscsi/initiatorname.iscsi
InitiatorName=iqn.2023-01.org.opencloudos:cd5fc513ab43

如果在配置 iSCSI target 创建 iSCSI ACL 时被指定了 initiator 名称，请相应地修改 /etc/iscsi/initiatorname.iscsi 文件。

1.1.2.3 配置 CHAP 验证信息

initiator 默认不启用 CHAP 认证，可以在修改 /etc/iscsi/iscsid.conf 文件启用 initiator 的 CHAP 验证：

# vi /etc/iscsi/iscsid.conf
node.session.auth.authmethod = CHAP

并添加 iSCSI target 的用户名和密码：

node.session.auth.username = opencloudos
node.session.auth.password = opencloudos_passwd

重启 iscsid 守护进程：

systemctl restart iscsid

重新发现 target，来更新 node 配置信息。这一步是必需的，否则会出现 CHAP 验证信息没有更新到 node 配置里面，从而导致认证失败。

1.1.2.4 发现 target

通过以下 iscsiadm 命令发现指定 IP 和端口的 iSCSI target：

# iscsiadm --mode discovery --type sendtargets --portal 192.168.1.110:3260
192.168.1.110:3260,1 iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01

会返回 target 的 IQN 标识。 后续可以通过此 IQN 标识登录到 target。

1.1.2.5 登录登出 target

在登录前，按照认证需求配置好 ACL 和 CHAP，否则会出现登录验证失败问题。

可以通过以下命令登录 target。

# iscsiadm --mode node -T iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01 --login
Logging in to [iface: default, target: iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01, portal: 192.168.1.110,3260]
Login to [iface: default, target: iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01, portal: 192.168.1.110,3260] successful.

登出 target。

# iscsiadm --mode node -T iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01 --logout
Logging out of session [sid: 24, target: iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01, portal: 192.168.1.110,3260]
Logout of [sid: 24, target: iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01, portal: 192.168.1.110,3260] successful.
1.1.2.6 监控 iSCSI 会话

查找正在运行的会话的信息：

# iscsiadm -m session -P 3
iSCSI Transport Class version 2.0-870
version 6.2.1.4
Target: iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01 (non-flash)
    Current Portal: 192.168.1.110:3260,1
    Persistent Portal: 192.168.1.110:3260,1
        **********
        Interface:
        **********
        Iface Name: default
        Iface Transport: tcp
        Iface Initiatorname: iqn.2023-01.org.opencloudos:cd5fc513ab43
        Iface IPaddress: 192.168.1.111
......

-P 3 会显示最全的信息，包括会话或设备状态、会话 ID、一些协商的参数以及可通过会话访问的 SCSI 设备。 如果只需要简短的输出，可以指定 -P 0 、-P 1 或 -P 2。

1.2 FCoE

FCoE（Fibre Channel over Ethernet）是一种用于封装光纤通道（FC）协议以通过以太网传输数据的网络技术。FCoE 使传统的以太网网络能够承载光纤通道协议，从而实现通过单一网络同步传输SCSI、IP和其他协议的数据。这样可以简化数据中心内部的网络架构，并降低成本。

1.2.1 安装 FCoE 软件包

安装 fcoe-utils 软件包：

dnf install fcoe-utils

启用 ldpad 服务，需要确保以太网交换机开启了Data Center Bridging (DCB)功能，lldpad 服务用于 DCB 协议的实现。

systemctl start lldpad

将 ldpad 服务配置为在引导时启动：

systemctl enable lldpad

1.2.2 配置和激活 FCoE 接口

确定要创建 FCoE 连接的物理以太网接口，运行以下命令，以太网网络设备上启用FCoE：

fcoeadm -i ens18

使用以下命令激活已创建的 FCoE 接口：

fcoeadm -e ens18

FCoE接口激活后可以与光纤通道网络进行通信。

1.3 NVMe over Fabrics

NVMe over Fabrics（简称 NVMe-oF）是一种用于在网络中远程访问和共享非易失性内存设备（如固态硬盘）的协议。NVMe-oF 旨在充分利用 NVMe（Non-Volatile Memory Express）协议的高延迟和高吞吐量特性，以实现接近本地连接的远程存储性能

1.3.1 配置 NVMe-oF target

1.3.1.1 安装 nvmetcli

安装 nvmetcli 软件包：

dnf install nvmetcli

启动 nvmet 服务：

systemctl start nvmet

将 nvmet 服务配置为在引导时启动：

systemctl enable nvmet

如果服务器开启了防火墙，在防火墙中打开 NVMe target 的端口 4420，并重新载入防火墙配置：

firewall-cmd --permanent --add-port=4420/tcp
firewall-cmd --reload
1.3.1.2 创建 NVMe 子系统

创建 NVMe 子系统：

# nvmetcli

/> cd subsystems
/subsystems> create nqn.2023-01.com.example:nvme:tcp
/subsystems> ls
o- subsystems ............................................................... [...]
  o- nqn.2023-01.com.example:nvme:tcp  [version=1.3, allow_any=0, serial=cd01892890f4dce748ed]
    o- allowed_hosts ........................................................ [...]
    o- namespaces ........................................................... [...]

创建命名空间：

/subsystems> cd nqn.2023-01.com.example:nvme:tcp/
/subsystems/n...e:nvme:tcp> cd namespaces
/subsystems/n...ic/namespaces> create nsid=1

命名空间关联块设备并使能：

/subsystems/n...ic/namespaces> cd 1
/subsystems/n.../namespaces/1> set device path=/dev/sda
Parameter path is now '/dev/sda'.
/subsystems/n.../namespaces/1> enable
The Namespace has been enabled.

设置允许访问的的主机

  • 允许所有主机访问
/subsystems/n...e:nvme:tcp> set attr allow_any_host=1
Parameter allow_any_host is now '1'.
  • 可以只允许特定的主机访问，需要先在 hosts 目录创建主机 nqn，再到子系统的 allowed_hosts 关联︰
/subsystems> cd /hosts/
/hosts> create nqn.2023-01.com.example:nvme:initiator
/hosts> cd /subsystems/nqn.2023-01.com.example:nvme:fabric/allowed_hosts/
/subsystems/n...allowed_hosts> create nqn.2023-01.com.example:nvme:initiator

验证创建的子系统

/subsystems> ls
o- subsystems ............................................................... [...]
  o- nqn.2023-01.com.example:nvme:tcp  [version=1.3, allow_any=0, serial=cd01892890f4dce748ed]
    o- allowed_hosts ........................................................ [...]
    | o- nqn.2023-01.com.example:nvme:initiator ............................. [...]
    o- namespaces ........................................................... [...]
      o- 1  [path=/dev/sda, uuid=c167f008-0623-49d6-99c5-3b1891d56e49, grpid=1, enabled]
1.3.1.2 创建 NVMe 传输端口

创建传输端口：

/> cd ports
/ports> create portid=1
/ports> cd 1
/ports/1> set addr adrfam=ipv4 trtype=tcp traddr=0.0.0.0 trsvcid=4420
Parameter adrfam is now 'ipv4'.
Parameter trtype is now 'tcp'.
Parameter traddr is now '0.0.0.0'.
Parameter trsvcid is now '4420'.

示例中创建协议类型为tcp的传输端口，监听的 IP 地址和端口为 0.0.0.0: 4420。

将传输端口和子系统关联：

/ports/1> cd subsystems
/ports/1/subsystems> create nqn.2023-01.com.example:nvme:tcp

验证创建的传输端口

/ports> ls
o- ports .................................................................... [...]
  o- 1 ......... [trtype=tcp, traddr=0.0.0.0, trsvcid=4420, inline_data_size=16384]
    o- ana_groups ........................................................... [...]
    | o- 1 ...................................................... [state=optimized]
    o- referrals ............................................................ [...]
    o- subsystems ........................................................... [...]
      o- nqn.2023-01.com.example:nvme:fabric ................................ [...]

1.3.2 配置 nvme-cli

安装 nvme-cli 命令行工具。

dnf install nvme-cli

加载传输端口使用的协议对应的内核模块，

modprobe nvme-tcp

发现 NVMe-oF target，命令格式为：

nvme discover -t TRANSPORT -a DISCOVERY_CONTROLLER_ADDRESS -s SERVICE_ID

如

# nvme discover -t tcp -a 192.168.1.110 -s 4420

Discovery Log Number of Records 1, Generation counter 6
=====Discovery Log Entry 0======
trtype:  tcp
adrfam:  ipv4
subtype: current discovery subsystem
treq:    not specified, sq flow control disable supported
portid:  1
trsvcid: 4420
subnqn:  nqn.2014-08.org.nvmexpress.discovery
traddr:  192.168.1.110
eflags:  none
sectype: none

连接 NVMe-oF target

nvme connect -t tcp -a 192.168.1.110 -s 4420 -n nqn.2023-01.com.example:nvme:tcp

查看新添加到系统的nvme盘

# nvme list
Node            Generic         SN                  Model        Namespace  Usage                   Format           FW Rev
--------------- -------------- -------------------- ------------ ---------- ----------------------- ---------------- --------
/dev/nvme0n1    /dev/ng0n1     cd01892890f4dce748ed Linux        0x1        17.18  GB /  17.18  GB  512   B +  0 B   6.1.26-2
# nvme list-subsys
nvme-subsys0 - NQN=nqn.2023-01.com.example:nvme:fabric
\
 +- nvme0 tcp traddr=192.168.1.110,trsvcid=4420,src_addr=192.168.1.111 live
# lsblk
NAME     MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE  MOUNTPOINTS
vda      253:0    0  50G  0 disk
├─vda1   253:1    0   1M  0 part
└─vda2   253:2    0  50G  0 part  /
nvme0n1  259:1    0  16G  0 disk

可见系统中添加了一个 16G 的 nvme 盘。

2 多路径 I/O

多路径设备 (Multipath devices) 是一种提供冗余和负载平衡连接的技术。通常情况下，本地设备不需要配置为多路径设备，因为它们只有一个物理路径连接到服务器。多路径配置主要适用于连接到多个控制器或交换机的共享存储设备（如 SAN 存储中的设备），通过这种方式能提供冗余、负载均衡和故障转移能力。

存储区域网络（SAN）是一种专用的高速网络，将服务器与独立的共享存储设备（例如磁盘阵列或磁带库）连接起来。SAN提供了一种集中式存储架构，允许多个服务器访问这些共享存储设备，并将其视为本地存储。SAN 网络通常采用 Fibre Channel（光纤通道）或 iSCSI 协议传输数据。

在 Linux 中，由 Device Mapper 内核组件实现对多路径设备的抽象和管理，device-mapper-multipath 软件包提供用户态多路径设备管理功能，它主要提供如下功能：

  • multipath 命令：用于创建、删除和管理多路径设备。
  • multipathd 守护程序：后台运行服务，监控路径状态、路径故障及其恢复。
  • 库文件和配置文件：提供了创建和管理多路径设备所需的基本功能和设置。

以下介绍 device-mapper-multipath 软件包的使用方法。

2.1 安装device-mapper-multipath

系统默认不安装 device-mapper-multipath，若系统没有安装该软件包，可以使用以下命令安装：

dnf install device-mapper-multipath

安装后，系统默认会在启动时自动启动 multipathd 服务和加载 dm-multipath 模块，以便系统能够自动管理多路径设备。因此在安装完成后，可以通过重启服务器来启动 multipathd 服务。

若要在不重启服务器的情况下启动 multipathd 服务，需要先使用以下命令确保系统加载 dm-multipath 内核模块：

modprobe dm-multipath

然后再启动 multipathd 服务：

systemctl start multipathd

启动后，multipathd 会自动创建和删除多路径设备并监控路径。 如通过多个网络接口连接到同一 iSCSI target：

# iscsiadm --mode session -P 1
Target: iqn.2023-01.com.expamle:storage.target01 (non-flash)
    Current Portal: 192.168.1.110:3260,1
    Persistent Portal: 192.168.1.110:3260,1
        ......
        Iface Initiatorname: iqn.2023-01.org.opencloudos:4adcc7b7850
        Iface IPaddress: 192.168.1.111
        ......
        Internal iscsid Session State: NO CHANGE
    Current Portal: 192.168.2.110:3260,1
    Persistent Portal: 192.168.2.110:3260,1
        ......
        Iface Initiatorname: iqn.2023-01.org.opencloudos:4adcc7b7850
        Iface IPaddress: 192.168.2.111
        ......
        Internal iscsid Session State: NO CHANGE

multipathd 就会自动识别多条链路上的 iSCSI 设备，并创建多路径设备：

# multipath -l
mpatha (36001405c142596a6bff46e89e75bc3b3) dm-1 LIO-ORG,file1
size=64M features='1 queue_if_no_path' hwhandler='1 alua' wp=ro
`-+- policy='service-time 0' prio=0 status=active
  |- 3:0:0:0 sda 8:0  active undef running
  `- 2:0:0:0 sdb 8:16 active undef running
mpathb (3600140514f70dd82701490da74f98e30) dm-0 LIO-ORG,rd_backend
size=1.0G features='1 queue_if_no_path' hwhandler='1 alua' wp=ro
`-+- policy='service-time 0' prio=0 status=active
  |- 2:0:0:1 sdc 8:32 active undef running
  `- 3:0:0:1 sdd 8:48 active undef running

2.2 配置 multipath.conf

multipathd 服务首次运行时会 multipath.conf 文件，若需要对默认配置进行修改，可以打开 /etc/multipath.conf 文件进行编辑：

 vi /etc/multipath.conf

对以下内容进行修改：

defaults {
    user_friendly_names yes
    find_multipaths yes
    path_grouping_policy multibus
    path_checker readsector0
    prio const
    failback immediate
    rr_min_io 100
    no_path_retry 18
}
  • user_friendly_names 配置 multipath 守护程序如何为多路径设备分配名称。此选项设置为yes，则多路径设备将使用可读的别名（如mpatha）。设置为no，系统将使用设备的UUID作为名称。建议使用yes以便于识别和管理设备。
  • find_multipaths 设置为 yes 时，通知多路径工具检测硬件属性相同的设备，并将其视为同一多路径设备。默认为yes。
  • path_grouping_policy 定义了多路径设备如何将各个路径归组。可用选项包括 failover、 multibus、 group_by_serial、 group_by_prio等。
  • path_checker 设定用于检查路径有效性的方法。有效值为readsector0、tur（Test Unit Ready）等。默认值通常为 readsector0。
  • path_prio 设置多路径设备的路径优先级策略。对于某些存储提供商，可能需要将其设置为alua，以更好地利用 Advanced Asymmetric Logical Unit Access 策略。
  • rr_min_io 对于轮询策略，此值定义了在将 I/O 切换到下一个路径之前，要处理的最小读/写请求数。越高的值将导致在切换路径前处理更多的 I/O ，从而减少开销。
  • no_path_retry 所有路径都失效后重试连接的次数。可以使用数字或queue（无限重试直到路径可用）。

若想排除那些不想被识别为多路径设备的设备，可以添加以下配置：

blacklists {
  devnode: "^(ram|raw|loop|sr|fd|zram)[a-z0-9]*"
}

保存对配置文件的修改后，需要重启多路径守护进程使新的配置生效：

systemctl restart multipathd

2.3 multipath 命令

2.3.1 查看多路径设备

显示所有多路径设备： 要查看系统上当前配置的所有多路径设备，可以使用 -ll 或 -l 选项。

# multipath -l
mpatha (36001405c142596a6bff46e89e75bc3b3) dm-1 LIO-ORG,file1
size=64M features='1 queue_if_no_path' hwhandler='1 alua' wp=ro
`-+- policy='service-time 0' prio=0 status=active
  |- 3:0:0:0 sda 8:0  active undef running
  `- 2:0:0:0 sdb 8:16 active undef running
mpathb (3600140514f70dd82701490da74f98e30) dm-0 LIO-ORG,rd_backend
size=1.0G features='1 queue_if_no_path' hwhandler='1 alua' wp=ro
`-+- policy='service-time 0' prio=0 status=active
  |- 2:0:0:1 sdc 8:32 active undef running
  `- 3:0:0:1 sdd 8:48 active undef running

显示某个特定多路径设备： 要查看关于特定多路径设备的信息，请在命令后附加设备名称。

# multipath -ll mpatha
mpatha (36001405c142596a6bff46e89e75bc3b3) dm-1 LIO-ORG,file1
size=64M features='1 queue_if_no_path' hwhandler='1 alua' wp=ro
`-+- policy='service-time 0' prio=50 status=active
  |- 3:0:0:0 sda 8:0  active ready running
  `- 2:0:0:0 sdb 8:16 active ready running

2.3.2 创建新的多路径设备

大部分情况下 multipathd 会自动识别和创建多路径设备。如果环境中有连接到相同的存储设备但属于不同的路径的 /dev/sdX 和 /dev/sdY 等类似的设备，multipathd 没有自动识别和创建，可以通过以下命令手动创建多路径设备：

multipath /dev/sdX /dev/sdY

2.3.3 删除不再存在的多路径设备

要删除过期的多路径设备，可以使用 -f 选项删除：

multipath -f /dev/sdX

2.3.4 禁用某条路径

要禁用某条特定的路径，可以使用 -B 选项禁用

multipath -B /dev/sdX

2.3.5 重新加载多路径配置

对 /etc/multipath.conf 文件进行修改后，请使用以下命令重新加载配置：

multipath -v2

执行 multipath -v2 仅会重新扫描新的多路径，并不会应用存储在配置文件中的其他设置。 为了确保所有更改生效，建议在修改 /etc/multipath.conf 文件后重启 multipathd 服务。

3 网络文件共享

3.1 NFS

NFS（网络文件系统，Network File System）协议是一个用于访问远程文件系统的分布式网络协议。它允许客户端（在不同的操作系统上）访问和操作储存在网络上其他计算机的文件和文件夹。

3.1.1 安装并启动NFS 服务

系统默认已安装 nfs-utils 软件包，若未安装，可以使用以下命令安装 nfs-utils 软件包：

dnf install nfs-utils

启动NFS服务

systemctl start nfs-server

将 NFS 服务配置为在引导时启动：

systemctl enable nfs-server

3.1.2 配置exports文件

/etc/exports 文件用于定义要共享的文件系统、允许访问这些文件系统的客户端和其权限。 每行都表示一个共享的文件系统。每个定义的格式如下：

<directory> <host1>(<options>) <host2>(<options>) ...
  • <directory> 是要共享的服务器上的路径，例如 /srv/nfs/shared_directory。
  • <host> 表示允许访问共享目录的客户端，可以是主机名、IP地址、子网或通配符（如*）。
  • <options> 描述了共享的目录将如何被访问。主要选项有：
  • ro：以只读模式挂载。
  • rw：以读写模式挂载。
  • sync：同步提交更改，有助于实现数据一致性。
  • async：异步提交更改，提高性能，但可能会损失数据一致性。
  • no_root_squash：允许对共享目录具有根权限的客户端（即仅适用于非公共目录）。
  • root_squash：对共享目录具有根权限的客户端使用nobody用户进行映射（默认行为，适用于公共目录）。
  • all_squash：将所有用户和组映射为nobody用户。
  • no_subtree_check：禁用子树检查，减少NFS的开销（建议选项）。

如允许多个客户端访问共享文件系统，并提供不同的权限：

/srv/nfs/shared 192.168.1.111(rw,sync,no_subtree_check) 192.168.1.112(ro,sync,no_subtree_check)

在创建或编辑/etc/exports文件后，需要重新加载NFS服务以应用更改：

exportfs -ra

或重启NFS服务以应用更改：

systemctl restart nfs-server

3.1.3 客户端挂载共享目录

在客户端上挂载 NFS 共享目录时，可以指定一些配置选项来调整挂载设置。客户端也需要已安装 nfs-utils 软件包，才可以进行 NFS 挂载。 以下将详细介绍 NFS 客户端挂载配置。

3.1.3.1 mount 命令挂载 NFS

使用 mount 命令手动挂载 NFS 共享目录：

mount -t nfs <server-ip>:/path/to/shared_directory /local/mount/directory -o <option>
  • -t nfs 指定文件系统类型为NFS。
  • <server-ip> NFS服务器的IP地址。
  • /path/to/shared_directory 在NFS服务器上要共享的目录。
  • /local/mount/directory 在客户端上要挂载NFS共享目录的本地目录。
  • -t <option> 挂载选项，以逗号隔开
  • vers=<NFS version>：使用指定的NFS版本（例如，2, 3或 4）。
  • proto=<network protocol>：选择要用于传输数据的协议，如 udp 或 tcp。
  • hard：在NFS服务器不可用或失去连接时，应用程序会保持阻塞状态（默认选项）。
  • soft：当NFS服务器不可用或失去连接时，允许应用程序报告 I/O 错误。
  • intr：允许用户中断挂起的硬盘挂载。
  • rsize=<bytes>：指定客户端每次从NFS服务器读取的字节大小。
  • wsize=<bytes>：指定客户端每次向NFS服务器写入的字节大小。
  • timeo=<timeout>：设置读写超时（以十分之一秒为单位）。
  • retrans=<retries>：在超时后允许的重新传输次数。
  • nolock：禁用NFS客户端和服务器上的文件锁定。
  • noatime：禁止在访问文件时改变文件的访问时间。

如使用NFS版本3，软挂载和自定义读写大小挂载共享目录：

mount -t nfs -o vers=3,soft,rsize=32768,wsize=32768 192.168.1.110:/srv/nfs/shared /mnt/nfs/shared
3.1.3.2 fstab 文件配置自动挂载 NFS

为了在每次启动系统时自动挂载NFS共享目录，需要在 /etc/fstab 文件中添加以下条目：

<server-ip>:/path/to/shared_directory /local/mount/directory nfs <options> 0 0

各个选项参考 mount 命令挂载 NFS 章节

如每次启动系统时自动挂载NFS共享目录：

192.168.1.110:/srv/nfs/shared /mnt/nfs/sharednfs vers=3,soft,rsize=32768,wsize=32768 0 0
3.1.3.3 验证挂载的 nfs 文件系统

使用以下命令验证 nfs 文件系统是否挂载成功

# df -T | grep nfs
192.168.1.110:/srv/nfs/shared nfs       51287520 6336960  42312896  14% /mnt/nfs/shared

3.2 Samba

Samba是一款用于在Linux/Unix和Windows计算机之间共享文件和打印机的软件，以下是介绍使用Samba文件共享的简要步骤。

3.2.1 安装并启动Samba 服务

可以使用以下命令安装 samba 软件包：

dnf install samba

启动 samba 服务

systemctl start smb

将 NFS 服务配置为在引导时启动：

systemctl enable smb

3.2.2 配置 Samba

编辑配置文件 /etc/samba/smb.conf 以定义共享设置，在文件末尾添加以下内容来配置新的共享：

[SharedDirectory]
   path = /srv/samba/shared
   browseable = yes
   read only = no
   create mask = 0644
   directory mask = 0755
   guest ok = yes
  • [SharedDirectory] 中括号中的 SharedDirectory 为定义的共享目录名称
  • path 服务器上的共享目录路径。
  • browseable 指示共享是否可以在网络邻居中列出。
  • read only 定义共享的只读访问权限（设置为no可同时进行读写）。
  • create mask 指定文件创建时的文件权限。
  • directory mask 指定目录创建时的目录权限。
  • guest ok 指示客户端是否能够访问共享，而无需提供密码。

当设置了guest ok = no 时，需要创建Samba用户。先在Linux系统上创建一个新用户：

sudo useradd samba_user

然后为 Samba 服务创建相同的用户，并设置密码：

smbpasswd -a samba_user

更改或编辑 smb.conf 文件后，需要重新启动Samba服务以应用更改：

systemctl restart smb

对于配置好上述内容仍然无法访问samba的共享文件夹的部分情况下，重新可以解决该问题。

3.2.3 客户端访问 Samba 共享

客户端要访问 Samba 共享，需要安装 cifs-utils 软件包：

dnf install cifs-utils

以下将详细介绍 Samba 客户端挂载配置。

3.2.3.1 使用 mount 命令挂载 Samba 共享

使用下面的 mount 命令挂载 Samba 共享。

mount -t cifs -o username=<samba_user>,password=<samba_password> //<server-ip>/SharedDirectory /mnt/samba/shared
  • <samba_user> Samba 用户名
  • <samba_password> Samba 密码
  • <server-ip> Samba 服务的IP 地址
  • SharedDirectory Samba 服务在 /etc/samba/smb.conf 文件中定义的共享名称
  • /mnt/samba/shared 本地挂载目录

若 Samba 共享允许访客访问，可以使用以下命令：

mount -t cifs -o guest //<server-ip>/SharedDirectory /mnt/samba/shared

3.2.3.2 fstab 文件配置自动挂载 Samba

要在系统重启后自动挂载共享，请在 /etc/fstab文件中添加以下条目:

//<server-ip>/SharedDirectory /mnt/samba/shared cifs credentials=/etc/samba-credentials.txt,uid=1000,gid=1000 0 0
  • <server-ip> Samba 服务的IP地址
  • SharedDirectory Samba 服务在 /etc/samba/smb.conf 文件中定义的共享名称。
  • /mnt/samba/shared 本地挂载 Samba 共享的目录。
  • credentials 凭据文件的路径，该文件包含Samba用户名和密码。
  • uid 本地用户的用户 ID，默认为 nobody 用户的用户 ID。
  • gid 本地用户的组 ID，默认为 nobody 用户的组 ID。

然后在 /etc 目录下创建一个名为 /etc/samba-credentials.txt 的文件，包含Samba用户名和密码：

username=<samba_user>
password=<samba_password>

更改凭据文件的权限以保护它：

chmod 600 /etc/samba-credentials.txt
3.1.3.3 验证挂载的 Samba 共享

使用以下命令验证 Samba 共享是否挂载成功

# df -T | grep cifs
//192.168.1.110/SharedDirectory cifs      51287520 8980936  42306584  18% /mnt/samba/shared