詞語解釋
iSCSI(Internet Small Computer System Interface)是一種基于TCP/IP協(xié)議的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它允許在網(wǎng)絡(luò)上傳輸SCSI命令,使得遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以訪問遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享。 iSCSI是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)技術(shù),它可以把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備通過IP網(wǎng)絡(luò)和本地計(jì)算機(jī)相連接,使得遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備可以被本地計(jì)算機(jī)訪問。它通過在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸SCSI命令,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備的管理和訪問,使得遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備可以被本地計(jì)算機(jī)訪問。 iSCSI可以把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備和本地計(jì)算機(jī)連接在一起,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享。它可以把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)作本地存儲(chǔ)設(shè)備來使用,使得遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備可以被本地計(jì)算機(jī)訪問,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享。 iSCSI的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面:一是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備的管理和訪問,二是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享。 首先,iSCSI可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備的管理和訪問,使得遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備可以被本地計(jì)算機(jī)訪問,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備的管理和訪問。 其次,iSCSI可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享,使得遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備可以被本地計(jì)算機(jī)訪問,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享。它可以把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)作本地存儲(chǔ)設(shè)備來使用,使得遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備可以被本地計(jì)算機(jī)訪問,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享。 此外,iSCSI還可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化,使得多臺(tái)計(jì)算機(jī)可以共享一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化。 總之,iSCSI是一種基于TCP/IP協(xié)議的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備的管理和訪問,使得遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備可以被本地計(jì)算機(jī)訪問,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享,以及存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化。它的應(yīng)用范圍很廣,可以滿足不同的存儲(chǔ)需求,是一種非常有用的存儲(chǔ)技術(shù)。 iSCSI技術(shù)是一種由IBM公司研究開發(fā)的,是一個(gè)供硬件設(shè)備使用的可以在IP協(xié)議的上層運(yùn)行的SCSI指令集,這種指令集合可以實(shí)現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行SCSI協(xié)議,使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進(jìn)行路由選擇。iSCSI技術(shù)是一種新儲(chǔ)存技術(shù),該技術(shù)是將現(xiàn)有SCSI接口與以太網(wǎng)絡(luò)(Ethernet)技術(shù)結(jié)合,使服務(wù)器可與使用IP網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)存裝置互相交換資料。 iSCSI:Internet 小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口 (iSCSI:Internet Small Computer System Interface) Internet 小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(iSCSI)是一種基于 TCP/IP 的協(xié)議,用來建立和管理 IP 存儲(chǔ)設(shè)備、主機(jī)和客戶機(jī)等之間的相互連接,并創(chuàng)建存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)。SAN 使得 SCSI 協(xié)議應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)成為可能,這種傳輸以數(shù)據(jù)塊級(jí)別(block-level)在多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行。 SCSI 結(jié)構(gòu)基于客戶/服務(wù)器模式,其通常應(yīng)用環(huán)境是:設(shè)備互相靠近,并且這些設(shè)備由 SCSI 總線連接。iSCSI 的主要功能是在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)系統(tǒng)(啟動(dòng)器 initiator)和存儲(chǔ)設(shè)備(目標(biāo)器 target)之間進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的封裝和可靠傳輸過程。此外,iSCSI 提供了在 IP 網(wǎng)絡(luò)封裝 SCSI 命令,且運(yùn)行在 TCP 上。 如今我們所涉及的 SAN (Storage Area Network),其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的主要要求是:1. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的合并;2. 數(shù)據(jù)備份;3. 服務(wù)器群集;4. 復(fù)制;5. 緊急情況下的數(shù)據(jù)恢復(fù)。另外,SAN 可能分布在不同地理位置的多個(gè) LANs 和 WANs 中。必須確保所有 SAN 操作安全進(jìn)行并符合服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求,而 iSCSI 則被設(shè)計(jì)來在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)以上這些要求。 ISCSI(Internet SCSI)是2003年IETF(InternetEngineering Task Force,互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)制訂的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),用于將SCSI數(shù)據(jù)塊映射成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。SCSI(Small Computer System Interface)是塊數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,在存儲(chǔ)行業(yè)廣泛應(yīng)用,是存儲(chǔ)設(shè)備最基本的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。從根本上說,I SCS I協(xié)議是一種利用IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸潛伏時(shí)間短的SCSI數(shù)據(jù)塊的方法,ISCSI使用以太網(wǎng)協(xié)議傳送SCSI命令、響應(yīng)和數(shù) 據(jù)。ISCSI可以用我們已經(jīng)熟悉和每天都在使用的以太網(wǎng)來構(gòu)建IP存儲(chǔ)局域網(wǎng)。通過這種方法,ISCSI克服了直接連接存儲(chǔ)的局限性,使我們可以跨不同服務(wù)器共享存儲(chǔ)資源,并可以在不停機(jī)狀態(tài)下擴(kuò)充存儲(chǔ)容量。 ISCSI的工作過程:當(dāng)ISCSI主機(jī)應(yīng)用程序發(fā)出數(shù)據(jù)讀寫請(qǐng)求后,操作系統(tǒng)會(huì)生成一個(gè)相應(yīng)的SCSI命令,該SCSI命令在ISCSI initiator層被封裝成ISCSI消息包并通過TCP/IP傳送到設(shè)備側(cè),設(shè)備側(cè)的ISCSI target層會(huì)解開ISCSI消息包,得到SCSI命令的內(nèi)容,然后傳送給SCSI設(shè)備執(zhí)行;設(shè)備執(zhí)行SCSI命令后的響應(yīng),在經(jīng)過設(shè)備側(cè)ISCSItarget層時(shí)被封裝成ISCSI響應(yīng)PDU,通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳送給主機(jī)的ISCSI initiator層,ISCSIinitiator會(huì)從ISCSI響應(yīng)PDU里解析出SCSI響應(yīng)并傳送給操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)再響應(yīng)給應(yīng)用程序。 這幾年來,I SCS I存儲(chǔ)技術(shù)得到了快速發(fā)展。ISCSI的最大好處是能提供快速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,雖然目前其性能和帶寬跟光纖網(wǎng)絡(luò)還有一些差距,但能節(jié)省企業(yè)約30-40%的成本。ISCSI技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和成本優(yōu)勢的主要體現(xiàn)包括以下幾個(gè)方面: 硬件成本低:構(gòu)建ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò),除了存儲(chǔ)設(shè)備外,交換機(jī)、線纜、接口卡都是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)配件,價(jià)格相對(duì)來說比較低廉。同時(shí),ISCSI還可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上直接安裝,并不需要更改企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)體系,這樣可以最大程度地節(jié)約投入。 操作簡單,維護(hù)方便:對(duì)I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的管理,實(shí)際上就是對(duì)以太網(wǎng)設(shè)備的管理,只需花費(fèi)少量的資金去培訓(xùn)ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)管理員。當(dāng)ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí),問題定位及解決也會(huì)因?yàn)橐蕴W(wǎng)的普及而變得容易。 擴(kuò)充性強(qiáng):對(duì)于已經(jīng)構(gòu)建的I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)來說,增加ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器都將變得簡單且無需改變網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。 帶寬和性能:I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的訪問帶寬依賴以太網(wǎng)帶寬。隨著千兆以太網(wǎng)的普及和萬兆以太網(wǎng)的應(yīng)用,ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)會(huì)達(dá)到甚至超過FC(FiberChannel,光連通道)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和性能。突破距離限制:I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)使用的是以太網(wǎng),因而在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的空間布局上的限制就會(huì)少了很多,甚至可以跨越地區(qū)和國家。 在過去的一年,存儲(chǔ)界最熱門的技術(shù)就是ISCSI技術(shù),各存儲(chǔ)設(shè)備廠商都紛紛推出ISCSI設(shè)備(企業(yè)級(jí)別或家用級(jí)別),ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備的銷量也在快速增長。 OceanStor S5000應(yīng)運(yùn)而生 OceanStor S5000(以下簡稱S5000)是華為自主開發(fā)的大容量、高性能ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備,融合了華為在存儲(chǔ)行業(yè)多年積累的技術(shù)成果和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。 S5000的硬件系統(tǒng)采用雙平面設(shè)計(jì),除了用戶可以看到的雙控制器、雙電源外,內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)也采用雙平面,保證了系統(tǒng)在其中一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)還能夠正常工作;S5000可以支持多種硬盤(FC/SATA/ SAS),所以結(jié)合不同的RAID級(jí)別,可以滿足客戶不同應(yīng)用、不同成本的組網(wǎng)需求;S5000可以同時(shí)支持ISCSI主機(jī)接口和FC主機(jī)接口,以滿足ISCSI和FC的混合組網(wǎng)需求。 S5000的業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)基于64位計(jì)算平臺(tái)開發(fā),64位計(jì)算平臺(tái)帶來了性能的提升,同時(shí)讓用戶使用較大的CACHE內(nèi)存(超過32位計(jì)算平臺(tái)的限制)。業(yè)務(wù)路徑上的各軟件子系統(tǒng)的算法都基于雙控制器開發(fā),單控制器的失效會(huì)得到及時(shí)的保護(hù),保證了系統(tǒng)的高可靠性。在ISCSI目標(biāo)器的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,采用了比較先進(jìn)的多線程軟件技術(shù),大大提升了ISCSI的性能和并發(fā)處理能力;當(dāng)S5000只為少數(shù)幾個(gè)高性能服務(wù)器提供存儲(chǔ)服務(wù)時(shí),也能夠全速運(yùn)行,快速響應(yīng)主機(jī)的讀寫請(qǐng)求。 S5000的管理軟件系統(tǒng)基于Web技術(shù)開發(fā),直接使用通用瀏覽器即可以進(jìn)行S5000設(shè)備的管理維護(hù),省去了安裝管理軟件客戶端的麻煩。以流媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用為例,利用S5000的組網(wǎng)方式,所有媒體服務(wù)器通過千兆以太網(wǎng)共享S5000的存儲(chǔ)空間。當(dāng)S5000的兩個(gè)控制器都正常時(shí),兩個(gè)控制器會(huì)分別處理不同媒體服務(wù)器的訪問請(qǐng)求;而當(dāng)其中一個(gè)控制器發(fā)生故障時(shí),正常的控制器會(huì)自動(dòng)接受所有媒體服務(wù)器的訪問請(qǐng)求并進(jìn)行處理。每個(gè)媒體服務(wù)器主機(jī)使用兩個(gè)網(wǎng)口,在提高了服務(wù)器對(duì)S5000的訪問速度的同時(shí),還保證了單個(gè)網(wǎng)口的異常不會(huì)影響服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的訪問。設(shè)備網(wǎng)管使用的是Web方式,可以和其它用途的主機(jī)共用且無需安裝。存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)最好能和其它 網(wǎng)絡(luò)分開,以提高速度,并保障存儲(chǔ)設(shè)備的安全。 展望存儲(chǔ)市場的新局面 I S C S I是I P技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的必然產(chǎn)物,是FC(FiberC h a n n e l,光連通道)最有力的競爭對(duì)手。ISCSI結(jié)合了業(yè)內(nèi)S C S I和TCP/IP兩個(gè)最通用的協(xié)議,這給實(shí)施和使用帶來了極大的便利,也大大增加了存儲(chǔ)設(shè)備的資源利用,所以必將會(huì)得到快速的普及。目前,各存儲(chǔ)設(shè)備廠商都紛紛推出ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備和各種操作系統(tǒng)的ISCSI啟動(dòng)器軟件。隨著ISCSI技術(shù)的應(yīng)用,存儲(chǔ)業(yè)界必然會(huì)發(fā)生一些變化。 對(duì)文件服務(wù)器方式(NAS)的替換:隨著I SCS I技術(shù)的完善,數(shù)據(jù)塊級(jí)的存儲(chǔ)應(yīng)用將變得更為普遍,存儲(chǔ)資源的通用性、數(shù)據(jù)共享能力都將大大增強(qiáng),并且更加易于管理。這樣一來,以往使用NAS的地方,會(huì)更多地被替換為ISCSI塊級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備。備份鏡像中大量使用ISCSI設(shè)備:因?yàn)镮SCSI本身的無地理限制的特性和完善的互聯(lián)網(wǎng),必將導(dǎo)致在數(shù)據(jù)備份鏡像中大量使用ISCSI設(shè)備。 改變企業(yè)存儲(chǔ)設(shè)施的布局:IP網(wǎng)本身的特點(diǎn),企業(yè)在進(jìn)行存儲(chǔ)設(shè)備布局時(shí),會(huì)把不同的ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備分散放置到不同的地方,而不是目前FC-SAN(Storage AreaNetwork,存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò))所使用的比較集中的布局方式。 IP-SAN和FC-SAN的融合:通過IP-SAN和FC-SAN路由器,把IP-SAN和FC-SAN融合起來,讓IP-SAN和FC-SAN各自完成不同功能的同時(shí),又能夠相互進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、備份鏡像。 隨著千兆以太網(wǎng)的成熟以及萬兆以太網(wǎng)絡(luò)的開發(fā),ISCSI必然憑借其性價(jià)比、通用性、無地理限制等優(yōu)勢而獲飛速發(fā)展,ISCSI技術(shù)將聯(lián)合SCSI、TCP/IP,共同開創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的新局面。 iSCSI存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu) 現(xiàn)在市場有很多不同型號(hào)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備,設(shè)備的型號(hào)和參數(shù)有很多不同,廠商在做市場宣傳時(shí)候也經(jīng)常采用不同的口號(hào)或噱頭,標(biāo)榜自己的產(chǎn)品有各種各樣不同的功能和優(yōu)勢。 實(shí)際上當(dāng)我們對(duì)iSCSI設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)iSCSI從架構(gòu)上可以分為4種類型的架構(gòu)。 一、控制器架構(gòu) iSCSI的核心處理單元采用與FC光纖存儲(chǔ)設(shè)備相同的結(jié)構(gòu)。即采用專用的數(shù)據(jù)傳輸芯片、專用的RAID數(shù)據(jù)校驗(yàn)芯片、專用的高性能cache緩存和專用的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)。打開設(shè)備機(jī)箱時(shí)可以看到iSCSI設(shè)備內(nèi)部采用無線纜的背板結(jié)構(gòu),所有部件與背板之間通過標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的插槽鏈接在一起,而不是普通PC中的多種不同型號(hào)和規(guī)格的線纜鏈接。 這種類型的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備核心處理單元采用高性能的硬件處理芯片,每個(gè)芯片功能單一,因此處理效率較高。操作系統(tǒng)是嵌入式設(shè)計(jì),與其他類型的操作系統(tǒng)相比,嵌入式操作系統(tǒng)具有體積小、高穩(wěn)定性、強(qiáng)實(shí)時(shí)性、固化代碼以及操作方便簡單等特點(diǎn)。因此控制器架構(gòu)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備具有較高的安全性和和穩(wěn)定性。 控制器架構(gòu)iSCSI存儲(chǔ)內(nèi)部基于無線纜的背板鏈接方式,完全消除了鏈接上的單點(diǎn)故障,因此系統(tǒng)更安全,性能更穩(wěn)定。一般可用于對(duì)性能的穩(wěn)定性和高可用性具有較高要求的在線存儲(chǔ)系統(tǒng),比如:中小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),大型數(shù)據(jù)的庫備份系統(tǒng),遠(yuǎn)程容災(zāi)系統(tǒng),網(wǎng)站、電力或非線性編輯制作網(wǎng)等。 控制器架構(gòu)的iSCSI設(shè)備由于核心處理器全部采用硬件,制造成本較高,因此一般銷售價(jià)格較高。 區(qū)分一個(gè)設(shè)備是否是控制器架構(gòu),可從以下幾個(gè)方面去考慮: 1、是否雙控:除了一些早期型號(hào)或低端型號(hào)外,高性能的iSCSI存儲(chǔ)一般都會(huì)采用active-active的雙控制器工作方式?刂破鳛槟K化設(shè)計(jì),并安裝在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi),非兩個(gè)獨(dú)立機(jī)箱的控制器。 2、緩存:有雙控制器緩存鏡像、緩存斷電保護(hù)功能。 3、數(shù)據(jù)校驗(yàn):采用專用硬件校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳輸芯片,非依靠普通CPU的軟件校驗(yàn),或普通RAID卡。 4、內(nèi)部結(jié)構(gòu):打開控制器架構(gòu)的設(shè)備,內(nèi)部全部為無線纜的背板式連接方式,各硬件模塊連接在背板的各個(gè)插槽上。 二、iSCSI連接橋架構(gòu) 整個(gè)iSCSI存儲(chǔ)分為兩個(gè)部分,一個(gè)部分是前端協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備,另一部分是后端存儲(chǔ)。結(jié)構(gòu)上類似NAS網(wǎng)關(guān)及其后端存儲(chǔ)設(shè)備。 前端協(xié)議轉(zhuǎn)換部分一般為硬件設(shè)備,主機(jī)接口為千兆以太網(wǎng)接口,磁盤接口一般為SCSI接口或FC接口,可連接SCSI磁盤陣列和FC存儲(chǔ)設(shè)備。通過千兆以太網(wǎng)主機(jī)接口對(duì)外提供ISCSI數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 后端存儲(chǔ)一般采用SCSI磁盤陣列和FC存儲(chǔ)設(shè)備,將SCSI磁盤陣列和FC存儲(chǔ)設(shè)備的主機(jī)接口直接連接到iSCSI橋的磁盤接口上。 iSCSI連接橋設(shè)備本身只有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,沒有RAID校驗(yàn)和快照、卷復(fù)制等功能。創(chuàng)建RAID組、創(chuàng)建LUN等操作必須在存儲(chǔ)設(shè)備上完成,存儲(chǔ)設(shè)備有什么功能,整個(gè)iSCSI設(shè)備就具有什么樣的功能。 三、PC架構(gòu) 那么何謂PC架構(gòu)?按字面的意思可以理解為存儲(chǔ)設(shè)備建立在PC服務(wù)器的基礎(chǔ)上。即就是選擇一個(gè)普通的、性能優(yōu)良的、可支持多塊磁盤的PC(一般為 PC服務(wù)器和工控服務(wù)器),選擇一款相對(duì)成熟穩(wěn)定的iSCSI target軟件,將iSCSI Target軟件安裝在PC服務(wù)器上,使普通的PC服務(wù)器轉(zhuǎn)變成一臺(tái)iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備,并通過PC服務(wù)器的以太網(wǎng)卡對(duì)外提供iSCSI數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 目前常見的iSCSI Target軟件多半由商業(yè)軟件廠商提供,如DataCore Software的SANmelody,F(xiàn)alconStor Software的iSCSI Server for Windows,和String Bean Software的WinTarget等。這軟件都只能運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)上。 在PC架構(gòu)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備上,所有的RAID組校驗(yàn)、邏輯卷管理、iSCSI 運(yùn)算、TCP/IP 運(yùn)算等都是以純軟件方式實(shí)現(xiàn),因此對(duì)PC的CPU和內(nèi)存的性能要求較高。另外iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備的性能極容易收PC服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的影響。 當(dāng)由于PC架構(gòu)iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、安裝使用相對(duì)簡單,硬件和軟件成本相對(duì)較低,因此市場上常見的基于PC架構(gòu)的iSCSI設(shè)備的價(jià)格都比較低,在一些對(duì)性能穩(wěn)定性要求較低的系統(tǒng)中具有較大的價(jià)格優(yōu)勢。 四、PC+NIC架構(gòu) PC+iSCSI Target軟件方式是一種低價(jià)低效比的解決方案,另外還有一種基于PC+NIC的高階高效性iSCSI 方案。 如果只是將高速Ethernet用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化過于可惜,因此眾多廠商發(fā)起了iWARP,不僅可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化,也能實(shí)現(xiàn)I/O 的網(wǎng)絡(luò)化。通過RDMA(Remote Direct Memory Access)機(jī)制簡化網(wǎng)絡(luò)兩端的內(nèi)存數(shù)據(jù)交換程序,從而加速數(shù)據(jù)傳輸效率。
iSCSI技術(shù)是一種由IBM公司研究開發(fā)的,是一個(gè)供硬件設(shè)備使用的可以在IP協(xié)議的上層運(yùn)行的SCSI指令集,這種指令集合可以實(shí)現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行SCSI協(xié)議,使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進(jìn)行路由選擇。iSCSI技術(shù)是一種新儲(chǔ)存技術(shù),該技術(shù)是將現(xiàn)有SCSI接口與以太網(wǎng)絡(luò)(Ethernet)技術(shù)結(jié)合,使服務(wù)器可與使用IP網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)存裝置互相交換資料。 iSCSI:Internet 小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口 (iSCSI:Internet Small Computer System Interface) Internet 小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(iSCSI)是一種基于 TCP/IP 的協(xié)議,用來建立和管理 IP 存儲(chǔ)設(shè)備、主機(jī)和客戶機(jī)等之間的相互連接,并創(chuàng)建存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)。SAN 使得 SCSI 協(xié)議應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)成為可能,這種傳輸以數(shù)據(jù)塊級(jí)別(block-level)在多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行。 SCSI 結(jié)構(gòu)基于客戶/服務(wù)器模式,其通常應(yīng)用環(huán)境是:設(shè)備互相靠近,并且這些設(shè)備由 SCSI 總線連接。iSCSI 的主要功能是在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)系統(tǒng)(啟動(dòng)器 initiator)和存儲(chǔ)設(shè)備(目標(biāo)器 target)之間進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的封裝和可靠傳輸過程。此外,iSCSI 提供了在 IP 網(wǎng)絡(luò)封裝 SCSI 命令,且運(yùn)行在 TCP 上。 如今我們所涉及的 SAN (Storage Area Network),其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的主要要求是:1. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的合并;2. 數(shù)據(jù)備份;3. 服務(wù)器群集;4. 復(fù)制;5. 緊急情況下的數(shù)據(jù)恢復(fù)。另外,SAN 可能分布在不同地理位置的多個(gè) LANs 和 WANs 中。必須確保所有 SAN 操作安全進(jìn)行并符合服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求,而 iSCSI 則被設(shè)計(jì)來在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)以上這些要求。 ISCSI(Internet SCSI)是2003年IETF(InternetEngineering Task Force,互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)制訂的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),用于將SCSI數(shù)據(jù)塊映射成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。SCSI(Small Computer System Interface)是塊數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,在存儲(chǔ)行業(yè)廣泛應(yīng)用,是存儲(chǔ)設(shè)備最基本的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。從根本上說,I SCS I協(xié)議是一種利用IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸潛伏時(shí)間短的SCSI數(shù)據(jù)塊的方法,ISCSI使用以太網(wǎng)協(xié)議傳送SCSI命令、響應(yīng)和數(shù) 據(jù)。ISCSI可以用我們已經(jīng)熟悉和每天都在使用的以太網(wǎng)來構(gòu)建IP存儲(chǔ)局域網(wǎng)。通過這種方法,ISCSI克服了直接連接存儲(chǔ)的局限性,使我們可以跨不同服務(wù)器共享存儲(chǔ)資源,并可以在不停機(jī)狀態(tài)下擴(kuò)充存儲(chǔ)容量。 ISCSI的工作過程:當(dāng)ISCSI主機(jī)應(yīng)用程序發(fā)出數(shù)據(jù)讀寫請(qǐng)求后,操作系統(tǒng)會(huì)生成一個(gè)相應(yīng)的SCSI命令,該SCSI命令在ISCSI initiator層被封裝成ISCSI消息包并通過TCP/IP傳送到設(shè)備側(cè),設(shè)備側(cè)的ISCSI target層會(huì)解開ISCSI消息包,得到SCSI命令的內(nèi)容,然后傳送給SCSI設(shè)備執(zhí)行;設(shè)備執(zhí)行SCSI命令后的響應(yīng),在經(jīng)過設(shè)備側(cè)ISCSItarget層時(shí)被封裝成ISCSI響應(yīng)PDU,通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳送給主機(jī)的ISCSI initiator層,ISCSIinitiator會(huì)從ISCSI響應(yīng)PDU里解析出SCSI響應(yīng)并傳送給操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)再響應(yīng)給應(yīng)用程序。 這幾年來,I SCS I存儲(chǔ)技術(shù)得到了快速發(fā)展。ISCSI的最大好處是能提供快速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,雖然目前其性能和帶寬跟光纖網(wǎng)絡(luò)還有一些差距,但能節(jié)省企業(yè)約30-40%的成本。ISCSI技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和成本優(yōu)勢的主要體現(xiàn)包括以下幾個(gè)方面: 硬件成本低:構(gòu)建ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò),除了存儲(chǔ)設(shè)備外,交換機(jī)、線纜、接口卡都是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)配件,價(jià)格相對(duì)來說比較低廉。同時(shí),ISCSI還可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上直接安裝,并不需要更改企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)體系,這樣可以最大程度地節(jié)約投入。 操作簡單,維護(hù)方便:對(duì)I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的管理,實(shí)際上就是對(duì)以太網(wǎng)設(shè)備的管理,只需花費(fèi)少量的資金去培訓(xùn)ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)管理員。當(dāng)ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí),問題定位及解決也會(huì)因?yàn)橐蕴W(wǎng)的普及而變得容易。 擴(kuò)充性強(qiáng):對(duì)于已經(jīng)構(gòu)建的I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)來說,增加ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器都將變得簡單且無需改變網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。 帶寬和性能:I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的訪問帶寬依賴以太網(wǎng)帶寬。隨著千兆以太網(wǎng)的普及和萬兆以太網(wǎng)的應(yīng)用,ISCSI存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)會(huì)達(dá)到甚至超過FC(FiberChannel,光連通道)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和性能。突破距離限制:I SCS I存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)使用的是以太網(wǎng),因而在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的空間布局上的限制就會(huì)少了很多,甚至可以跨越地區(qū)和國家。 在過去的一年,存儲(chǔ)界最熱門的技術(shù)就是ISCSI技術(shù),各存儲(chǔ)設(shè)備廠商都紛紛推出ISCSI設(shè)備(企業(yè)級(jí)別或家用級(jí)別),ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備的銷量也在快速增長。 OceanStor S5000應(yīng)運(yùn)而生 OceanStor S5000(以下簡稱S5000)是華為自主開發(fā)的大容量、高性能ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備,融合了華為在存儲(chǔ)行業(yè)多年積累的技術(shù)成果和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。 S5000的硬件系統(tǒng)采用雙平面設(shè)計(jì),除了用戶可以看到的雙控制器、雙電源外,內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)也采用雙平面,保證了系統(tǒng)在其中一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)還能夠正常工作;S5000可以支持多種硬盤(FC/SATA/ SAS),所以結(jié)合不同的RAID級(jí)別,可以滿足客戶不同應(yīng)用、不同成本的組網(wǎng)需求;S5000可以同時(shí)支持ISCSI主機(jī)接口和FC主機(jī)接口,以滿足ISCSI和FC的混合組網(wǎng)需求。 S5000的業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)基于64位計(jì)算平臺(tái)開發(fā),64位計(jì)算平臺(tái)帶來了性能的提升,同時(shí)讓用戶使用較大的CACHE內(nèi)存(超過32位計(jì)算平臺(tái)的限制)。業(yè)務(wù)路徑上的各軟件子系統(tǒng)的算法都基于雙控制器開發(fā),單控制器的失效會(huì)得到及時(shí)的保護(hù),保證了系統(tǒng)的高可靠性。在ISCSI目標(biāo)器的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,采用了比較先進(jìn)的多線程軟件技術(shù),大大提升了ISCSI的性能和并發(fā)處理能力;當(dāng)S5000只為少數(shù)幾個(gè)高性能服務(wù)器提供存儲(chǔ)服務(wù)時(shí),也能夠全速運(yùn)行,快速響應(yīng)主機(jī)的讀寫請(qǐng)求。 S5000的管理軟件系統(tǒng)基于Web技術(shù)開發(fā),直接使用通用瀏覽器即可以進(jìn)行S5000設(shè)備的管理維護(hù),省去了安裝管理軟件客戶端的麻煩。以流媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用為例,利用S5000的組網(wǎng)方式,所有媒體服務(wù)器通過千兆以太網(wǎng)共享S5000的存儲(chǔ)空間。當(dāng)S5000的兩個(gè)控制器都正常時(shí),兩個(gè)控制器會(huì)分別處理不同媒體服務(wù)器的訪問請(qǐng)求;而當(dāng)其中一個(gè)控制器發(fā)生故障時(shí),正常的控制器會(huì)自動(dòng)接受所有媒體服務(wù)器的訪問請(qǐng)求并進(jìn)行處理。每個(gè)媒體服務(wù)器主機(jī)使用兩個(gè)網(wǎng)口,在提高了服務(wù)器對(duì)S5000的訪問速度的同時(shí),還保證了單個(gè)網(wǎng)口的異常不會(huì)影響服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的訪問。設(shè)備網(wǎng)管使用的是Web方式,可以和其它用途的主機(jī)共用且無需安裝。存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)最好能和其它 網(wǎng)絡(luò)分開,以提高速度,并保障存儲(chǔ)設(shè)備的安全。 展望存儲(chǔ)市場的新局面 I S C S I是I P技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的必然產(chǎn)物,是FC(FiberC h a n n e l,光連通道)最有力的競爭對(duì)手。ISCSI結(jié)合了業(yè)內(nèi)S C S I和TCP/IP兩個(gè)最通用的協(xié)議,這給實(shí)施和使用帶來了極大的便利,也大大增加了存儲(chǔ)設(shè)備的資源利用,所以必將會(huì)得到快速的普及。目前,各存儲(chǔ)設(shè)備廠商都紛紛推出ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備和各種操作系統(tǒng)的ISCSI啟動(dòng)器軟件。隨著ISCSI技術(shù)的應(yīng)用,存儲(chǔ)業(yè)界必然會(huì)發(fā)生一些變化。 對(duì)文件服務(wù)器方式(NAS)的替換:隨著I SCS I技術(shù)的完善,數(shù)據(jù)塊級(jí)的存儲(chǔ)應(yīng)用將變得更為普遍,存儲(chǔ)資源的通用性、數(shù)據(jù)共享能力都將大大增強(qiáng),并且更加易于管理。這樣一來,以往使用NAS的地方,會(huì)更多地被替換為ISCSI塊級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備。備份鏡像中大量使用ISCSI設(shè)備:因?yàn)镮SCSI本身的無地理限制的特性和完善的互聯(lián)網(wǎng),必將導(dǎo)致在數(shù)據(jù)備份鏡像中大量使用ISCSI設(shè)備。 改變企業(yè)存儲(chǔ)設(shè)施的布局:IP網(wǎng)本身的特點(diǎn),企業(yè)在進(jìn)行存儲(chǔ)設(shè)備布局時(shí),會(huì)把不同的ISCSI存儲(chǔ)設(shè)備分散放置到不同的地方,而不是目前FC-SAN(Storage AreaNetwork,存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò))所使用的比較集中的布局方式。 IP-SAN和FC-SAN的融合:通過IP-SAN和FC-SAN路由器,把IP-SAN和FC-SAN融合起來,讓IP-SAN和FC-SAN各自完成不同功能的同時(shí),又能夠相互進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、備份鏡像。 隨著千兆以太網(wǎng)的成熟以及萬兆以太網(wǎng)絡(luò)的開發(fā),ISCSI必然憑借其性價(jià)比、通用性、無地理限制等優(yōu)勢而獲飛速發(fā)展,ISCSI技術(shù)將聯(lián)合SCSI、TCP/IP,共同開創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的新局面。 iSCSI存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu) 現(xiàn)在市場有很多不同型號(hào)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備,設(shè)備的型號(hào)和參數(shù)有很多不同,廠商在做市場宣傳時(shí)候也經(jīng)常采用不同的口號(hào)或噱頭,標(biāo)榜自己的產(chǎn)品有各種各樣不同的功能和優(yōu)勢。 實(shí)際上當(dāng)我們對(duì)iSCSI設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)iSCSI從架構(gòu)上可以分為4種類型的架構(gòu)。 一、控制器架構(gòu) iSCSI的核心處理單元采用與FC光纖存儲(chǔ)設(shè)備相同的結(jié)構(gòu)。即采用專用的數(shù)據(jù)傳輸芯片、專用的RAID數(shù)據(jù)校驗(yàn)芯片、專用的高性能cache緩存和專用的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)。打開設(shè)備機(jī)箱時(shí)可以看到iSCSI設(shè)備內(nèi)部采用無線纜的背板結(jié)構(gòu),所有部件與背板之間通過標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的插槽鏈接在一起,而不是普通PC中的多種不同型號(hào)和規(guī)格的線纜鏈接。 這種類型的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備核心處理單元采用高性能的硬件處理芯片,每個(gè)芯片功能單一,因此處理效率較高。操作系統(tǒng)是嵌入式設(shè)計(jì),與其他類型的操作系統(tǒng)相比,嵌入式操作系統(tǒng)具有體積小、高穩(wěn)定性、強(qiáng)實(shí)時(shí)性、固化代碼以及操作方便簡單等特點(diǎn)。因此控制器架構(gòu)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備具有較高的安全性和和穩(wěn)定性。 控制器架構(gòu)iSCSI存儲(chǔ)內(nèi)部基于無線纜的背板鏈接方式,完全消除了鏈接上的單點(diǎn)故障,因此系統(tǒng)更安全,性能更穩(wěn)定。一般可用于對(duì)性能的穩(wěn)定性和高可用性具有較高要求的在線存儲(chǔ)系統(tǒng),比如:中小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),大型數(shù)據(jù)的庫備份系統(tǒng),遠(yuǎn)程容災(zāi)系統(tǒng),網(wǎng)站、電力或非線性編輯制作網(wǎng)等。 控制器架構(gòu)的iSCSI設(shè)備由于核心處理器全部采用硬件,制造成本較高,因此一般銷售價(jià)格較高。 區(qū)分一個(gè)設(shè)備是否是控制器架構(gòu),可從以下幾個(gè)方面去考慮: 1、是否雙控:除了一些早期型號(hào)或低端型號(hào)外,高性能的iSCSI存儲(chǔ)一般都會(huì)采用active-active的雙控制器工作方式?刂破鳛槟K化設(shè)計(jì),并安裝在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi),非兩個(gè)獨(dú)立機(jī)箱的控制器。 2、緩存:有雙控制器緩存鏡像、緩存斷電保護(hù)功能。 3、數(shù)據(jù)校驗(yàn):采用專用硬件校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳輸芯片,非依靠普通CPU的軟件校驗(yàn),或普通RAID卡。 4、內(nèi)部結(jié)構(gòu):打開控制器架構(gòu)的設(shè)備,內(nèi)部全部為無線纜的背板式連接方式,各硬件模塊連接在背板的各個(gè)插槽上。 二、iSCSI連接橋架構(gòu) 整個(gè)iSCSI存儲(chǔ)分為兩個(gè)部分,一個(gè)部分是前端協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備,另一部分是后端存儲(chǔ)。結(jié)構(gòu)上類似NAS網(wǎng)關(guān)及其后端存儲(chǔ)設(shè)備。 前端協(xié)議轉(zhuǎn)換部分一般為硬件設(shè)備,主機(jī)接口為千兆以太網(wǎng)接口,磁盤接口一般為SCSI接口或FC接口,可連接SCSI磁盤陣列和FC存儲(chǔ)設(shè)備。通過千兆以太網(wǎng)主機(jī)接口對(duì)外提供ISCSI數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 后端存儲(chǔ)一般采用SCSI磁盤陣列和FC存儲(chǔ)設(shè)備,將SCSI磁盤陣列和FC存儲(chǔ)設(shè)備的主機(jī)接口直接連接到iSCSI橋的磁盤接口上。 iSCSI連接橋設(shè)備本身只有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,沒有RAID校驗(yàn)和快照、卷復(fù)制等功能。創(chuàng)建RAID組、創(chuàng)建LUN等操作必須在存儲(chǔ)設(shè)備上完成,存儲(chǔ)設(shè)備有什么功能,整個(gè)iSCSI設(shè)備就具有什么樣的功能。 三、PC架構(gòu) 那么何謂PC架構(gòu)?按字面的意思可以理解為存儲(chǔ)設(shè)備建立在PC服務(wù)器的基礎(chǔ)上。即就是選擇一個(gè)普通的、性能優(yōu)良的、可支持多塊磁盤的PC(一般為 PC服務(wù)器和工控服務(wù)器),選擇一款相對(duì)成熟穩(wěn)定的iSCSI target軟件,將iSCSI Target軟件安裝在PC服務(wù)器上,使普通的PC服務(wù)器轉(zhuǎn)變成一臺(tái)iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備,并通過PC服務(wù)器的以太網(wǎng)卡對(duì)外提供iSCSI數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 目前常見的iSCSI Target軟件多半由商業(yè)軟件廠商提供,如DataCore Software的SANmelody,F(xiàn)alconStor Software的iSCSI Server for Windows,和String Bean Software的WinTarget等。這軟件都只能運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)上。 在PC架構(gòu)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備上,所有的RAID組校驗(yàn)、邏輯卷管理、iSCSI 運(yùn)算、TCP/IP 運(yùn)算等都是以純軟件方式實(shí)現(xiàn),因此對(duì)PC的CPU和內(nèi)存的性能要求較高。另外iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備的性能極容易收PC服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的影響。 當(dāng)由于PC架構(gòu)iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、安裝使用相對(duì)簡單,硬件和軟件成本相對(duì)較低,因此市場上常見的基于PC架構(gòu)的iSCSI設(shè)備的價(jià)格都比較低,在一些對(duì)性能穩(wěn)定性要求較低的系統(tǒng)中具有較大的價(jià)格優(yōu)勢。 四、PC+NIC架構(gòu) PC+iSCSI Target軟件方式是一種低價(jià)低效比的解決方案,另外還有一種基于PC+NIC的高階高效性iSCSI 方案。 如果只是將高速Ethernet用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化過于可惜,因此眾多廠商發(fā)起了iWARP,不僅可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化,也能實(shí)現(xiàn)I/O 的網(wǎng)絡(luò)化。通過RDMA(Remote Direct Memory Access)機(jī)制簡化網(wǎng)絡(luò)兩端的內(nèi)存數(shù)據(jù)交換程序,從而加速數(shù)據(jù)傳輸效率。
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