在90年代初期,开放式系统存储环境主要是由内部存储(服务器内部自带磁盘)或通过SCSI接口直接连接存储(direct attached storage,以下简称DAS)设备来控制。随着时间的流逝,企业开始制定了网络附加存储(network attached storage,以下简称NAS)和存储区域网络(storage area network,以下简称SAN)的解决方案来更有效地利用存储设备。
今天,还有一种为工作站和服务器部署存储的方法,那就是iSCSI。
一、什么是iSCSI?
小型计算机系统接口(small computer systems interface,以下简称SCSI)自1986年被认可成为第一个SCSI标准(SCSI-1)以来,用于计算机存储已经20年时间,到现在为止,其标准已经是SCSI-3。
iSCSI协议——RFC 3720,在2003年初期被批准认可。iSCSI是一项描述怎样传送SCSI数据到TCP/IP网络的协议。这就意味着,SCSI命令将在有效载荷的TCP/IP信息包中被压缩。在Gig-E(一个支持1000Mb/sec带宽的以太网)网络上的每一个信息包都有1500字节的默认有效载荷。如果是一个大信息包,那么可以有9000字节的默认有效载荷。
因为大部分文件系统的默认值都是4KB,所以信息包也可以有效地传送数据。通过利用现有的网络基础设施,企业可以面向大部分偏僻地区所使用的LANs利用iSCSI来建立低成本的存储中心。
二、为什么不使用NAS?
NAS可以应用在任何网络环境中,并且需要在使用者和服务器之间共享数据。同时,它通过文件存取形式进行数据传输,并需要可靠的TCP/IP以及良好性能来更有效地执行应用软件。然而,iSCSI的性能更类似SAN而不是NAS,因此它有时候还被称为IP-SAN。
iSCSI提供了“块级”数据传送,类似光纤渠道(Fibre Channel,以下简称FC),因此可以比NAS更有效地使用TCP/IP网络,而NAS是以文件存取形式进行数据传送。
执行iSCSI的设备要比NAS运行时间更短,因此它要比使用NAS更快速,特别是对随机性的IO(例如数据库、MS交换等)。通常来说,数据库可以配合NAS设备进行有效地工作,但是通过执行iSCSI,它们往往会工作得更好,并且占据更少的带宽。
因此,如果你不需要共享数据,并且也不要求象FC SAN一样的性能和可靠性,那么iSCSI将成为你的一个选择。
三、企业级特征
iSCSI厂商在很短的一段时间内制定了许多完善的解决方案。比如,对于SAN和NAS设备,一些iSCSI设备提供了快照技术、文件复制以及备份方案。快照技术可以用来“零影响”备份;文件复制可以用来测试、开发等;备份方案可以在灾难性恢复时使用。
另一个重要特征就是从iSCSI设备上引导程序的能力。这使得IT部门可以对每一个办公区配置无盘系统工作站。如果把一家大型企业(拥有上百或上千台式计算机)的每一个工作站都配置成无盘系统,就可以在工作站、电力、制冷等方面节省大笔资金。
四、执行/构造
iSCSI解决方案一般通过以下两种方法来执行:
1、存储
执行iSCSI解决方案的一种方法是直接在磁盘子系统中使用iSCSI协议。可以在磁盘中的一些阵列使用iSCSI协议,其它阵列仍然以NAS或iSCSI方式运行。当然,也可以是iSCSI和FC或者iSCSI、FC和NAS共用。
这些解决方案很有效,但是还不够完善。举个例子说,存储设备在FC上安装的大型Oracle和大型Microsoft Exchange server不应该按iSCSI LUNs(逻辑单位数量)进行存储,因为iSCSI设备会从FC设备中获取大量的数据。
同时,我们将很难找到一个可以替代支持多重协议的设备。一个可以允许五个或十个设备进行传输的FC设备也将很难被取代;如果再额外加上50、100或更多iSCSI设备,那么取代这个FC设备所涉及的工作量是无法估计的。
在资料处理中心拥有一个iSCSI设备似乎不符合逻辑。因为它需要被人管理,并且很可能只具备有限的可量测性和性能。一个iSCSI设备可以对超过RAID容量和性能特征的范围轻松地进行测量。
2、设备
正如虚拟的磁带库、NAS和一些其它存储型的解决方案,iSCSI也可以看作是一个设备来执行。ISCSI设备是一个小型的服务器或刀片服务器,它从SAN中获取了LUNs,然后以ISCSI LUNs形式重新分配到LAN。
与存储型的解决方案只能解决存储设备所出现的问题不同,iSCSI设备处理了所有相关的TCP/IP。同时,这些存储设备可以单独使用,也可以聚集起来实现更高的实用性,并且iSCSI设备还管理了所有先进的技术(比如文件复制、快照技术和备份方案)。
同时,iSCSI设备可以通过在设备中重新部署“过时”的存储来延长这些“退休资产”的使用期。理论上来说,一个4Gb FC端口可以全速运行3-4 个Gig-E端口的工作量。
即使是执行最好的SAN方案,也会有一些没有被利用到的存储。这些没有被使用的存储可以规划到 iSCSI设备中去,并且在LAN上进行使用,提高SAN的有效性和ROI。
同时,使用iSCSI设备可以取代后台存储设备。iSCSI设备可以对后台存储阵列进行重新部署来规划出新的阵列,也可以把数据备份到另一个新设备的存储中。当它能够规划出新的阵列并同时备份到另一个新设备的存储中时,旧的存储就可以被删除了。设备服务器将不会牵扯于这项操作中。
五、iSCSI适合于哪种存储?
iSCSI不能取代SAN或NAS的解决方案。这就意味着,如果要增强一个集团的全面存储解决方案,就不要取代任何一个方案。iSCSI将不会取代NAS,是因为它没有本地化文件的共享能力;iSCSI也不能取代FC,是因为它没有其相同的性能特点。iSCSI适合于那些需要“块级”数据传输的服务器,而不适合于那些需要可靠性、卓越性能、额外成本的SAN存储。
通过使用Gig-E网络和服务器中的TCP卸载引擎(TCP offload engine,以下简称TOE)卡,iSCSI可以与1Gb FC的相同速度运行,这是大部分设备理想的运行速度。
看起来在企业内部,存储需求的增长似乎不会减速。同时,随着存储需求的增长,更复杂和更昂贵的解决方案也要随之到来。
建立一个大型的、快速的、稳定的SAN并在SAN中增加NAS和iSCSI设备是一个理想的存储解决方案,它可以满足公司所有使用者的需求。NAS致力于共享文件需求,SAN致力于高性能、高可靠性需求,而iSCSI致力于这两者以外的需求。
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