Documentation/device-mapper/switch.txt

   1 dm-switch
   2 =========
   3
   4 The device-mapper switch target creates a device that supports an
   5 arbitrary mapping of fixed-size regions of I/O across a fixed set of
   6 paths.  The path used for any specific region can be switched
   7 dynamically by sending the target a message.
   8
   9 It maps I/O to underlying block devices efficiently when there is a large
  10 number of fixed-sized address regions but there is no simple pattern
  11 that would allow for a compact representation of the mapping such as
  12 dm-stripe.
  13
  14 Background
  15 ----------
  16
  17 Dell EqualLogic and some other iSCSI storage arrays use a distributed
  18 frameless architecture.  In this architecture, the storage group
  19 consists of a number of distinct storage arrays ("members") each having
  20 independent controllers, disk storage and network adapters.  When a LUN
  21 is created it is spread across multiple members.  The details of the
  22 spreading are hidden from initiators connected to this storage system.
  23 The storage group exposes a single target discovery portal, no matter
  24 how many members are being used.  When iSCSI sessions are created, each
  25 session is connected to an eth port on a single member.  Data to a LUN
  26 can be sent on any iSCSI session, and if the blocks being accessed are
  27 stored on another member the I/O will be forwarded as required.  This
  28 forwarding is invisible to the initiator.  The storage layout is also
  29 dynamic, and the blocks stored on disk may be moved from member to
  30 member as needed to balance the load.
  31
  32 This architecture simplifies the management and configuration of both
  33 the storage group and initiators.  In a multipathing configuration, it
  34 is possible to set up multiple iSCSI sessions to use multiple network
  35 interfaces on both the host and target to take advantage of the
  36 increased network bandwidth.  An initiator could use a simple round
  37 robin algorithm to send I/O across all paths and let the storage array
  38 members forward it as necessary, but there is a performance advantage to
  39 sending data directly to the correct member.
  40
  41 A device-mapper table already lets you map different regions of a
  42 device onto different targets.  However in this architecture the LUN is
  43 spread with an address region size on the order of 10s of MBs, which
  44 means the resulting table could have more than a million entries and
  45 consume far too much memory.
  46
  47 Using this device-mapper switch target we can now build a two-layer
  48 device hierarchy:
  49
  50     Upper Tier – Determine which array member the I/O should be sent to.
  51     Lower Tier – Load balance amongst paths to a particular member.
  52
  53 The lower tier consists of a single dm multipath device for each member.
  54 Each of these multipath devices contains the set of paths directly to
  55 the array member in one priority group, and leverages existing path
  56 selectors to load balance amongst these paths.  We also build a
  57 non-preferred priority group containing paths to other array members for
  58 failover reasons.
  59
  60 The upper tier consists of a single dm-switch device.  This device uses
  61 a bitmap to look up the location of the I/O and choose the appropriate
  62 lower tier device to route the I/O.  By using a bitmap we are able to
  63 use 4 bits for each address range in a 16 member group (which is very
  64 large for us).  This is a much denser representation than the dm table
  65 b-tree can achieve.
  66
  67 Construction Parameters
  68 =======================
  69
  70     <num_paths> <region_size> <num_optional_args> [<optional_args>...]
  71     [<dev_path> <offset>]+
  72
  73 <num_paths>
  74     The number of paths across which to distribute the I/O.
  75
  76 <region_size>
  77     The number of 512-byte sectors in a region. Each region can be redirected
  78     to any of the available paths.
  79
  80 <num_optional_args>
  81     The number of optional arguments. Currently, no optional arguments
  82     are supported and so this must be zero.
  83
  84 <dev_path>
  85     The block device that represents a specific path to the device.
  86
  87 <offset>
  88     The offset of the start of data on the specific <dev_path> (in units
  89     of 512-byte sectors). This number is added to the sector number when
  90     forwarding the request to the specific path. Typically it is zero.
  91
  92 Messages
  93 ========
  94
  95 set_region_mappings <index>:<path_nr> [<index>]:<path_nr> [<index>]:<path_nr>...
  96
  97 Modify the region table by specifying which regions are redirected to
  98 which paths.
  99
 100 <index>
 101     The region number (region size was specified in constructor parameters).
 102     If index is omitted, the next region (previous index + 1) is used.
 103     Expressed in hexadecimal (WITHOUT any prefix like 0x).
 104
 105 <path_nr>
 106     The path number in the range 0 ... (<num_paths> - 1).
 107     Expressed in hexadecimal (WITHOUT any prefix like 0x).
 108
 109 R<n>,<m>
 110     This parameter allows repetitive patterns to be loaded quickly. <n> and <m>
 111     are hexadecimal numbers. The last <n> mappings are repeated in the next <m>
 112     slots.
 113
 114 Status
 115 ======
 116
 117 No status line is reported.
 118
 119 Example
 120 =======
 121
 122 Assume that you have volumes vg1/switch0 vg1/switch1 vg1/switch2 with
 123 the same size.
 124
 125 Create a switch device with 64kB region size:
 126     dmsetup create switch --table "0 `blockdev --getsize /dev/vg1/switch0`
 127         switch 3 128 0 /dev/vg1/switch0 0 /dev/vg1/switch1 0 /dev/vg1/switch2 0"
 128
 129 Set mappings for the first 7 entries to point to devices switch0, switch1,
 130 switch2, switch0, switch1, switch2, switch1:
 131     dmsetup message switch 0 set_region_mappings 0:0 :1 :2 :0 :1 :2 :1
 132
 133 Set repetitive mapping. This command:
 134     dmsetup message switch 0 set_region_mappings 1000:1 :2 R2,10
 135 is equivalent to:
 136     dmsetup message switch 0 set_region_mappings 1000:1 :2 :1 :2 :1 :2 :1 :2 \
 137         :1 :2 :1 :2 :1 :2 :1 :2 :1 :2
 138