數(shù)據(jù)存儲新方向 ISCSI全面解析(圖)

2019-11-04 20:33:31

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供稿：網(wǎng)友

　　ISCSI存儲技術(shù)是一種基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，它具有硬件成本低廉，操作簡單，擴(kuò)充性強(qiáng)，傳輸速度快等特點(diǎn)。
　　
　　前言
　　
　　數(shù)據(jù)存儲是目前大多數(shù)企業(yè)非常關(guān)心的事情。據(jù)統(tǒng)計，目前大多數(shù)企業(yè)所使用的存儲系統(tǒng)都不是非常理想，這主要表現(xiàn)在企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，加上遠(yuǎn)程分公司的成立，在原有的存儲系統(tǒng)中增加新的存儲產(chǎn)品不但在資金上投入比較大，而且操作起來也不方便，這一點(diǎn)在遠(yuǎn)程分公司在剛開業(yè)的時候表現(xiàn)得非常明顯，當(dāng)遠(yuǎn)程分公司成立時必需要重新建立新的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，投入資金相當(dāng)大，并且要對新的存儲系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，操作非常麻煩。如何才能讓企業(yè)在數(shù)據(jù)存儲方面投入少量的資金而獲得更大的存儲空間，并且操作簡單呢？這就要網(wǎng)絡(luò)存儲才能解決，目前最常見的網(wǎng)絡(luò)存儲方式就是采用FC SAN，但是這種存儲技術(shù)由于采用的硬件成本比較高，而且需要專業(yè)的人員進(jìn)行治理，因此在大中型企業(yè)中應(yīng)用廣泛，而小型企業(yè)由于受規(guī)模的限制只能望而卻步。ISCSI存儲技術(shù)是一種基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，它具有硬件成本低廉，操作簡單，擴(kuò)充性強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸速度快等特點(diǎn)，它的出現(xiàn)讓小型企業(yè)也可以組建自己的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，讓大中型企業(yè)也能在投入少量的資金情況下，獲得更大的存儲空間。
　　
　　熟悉ISCSI
　　
　　ISCSI是IETF制定的一種基于互聯(lián)網(wǎng)TCP/ip的網(wǎng)絡(luò)存儲協(xié)議。ISCSI存儲技術(shù)則是目前應(yīng)用最廣，最成熟的SCSI和TCP/IP兩種技術(shù)的結(jié)合與發(fā)展。因此，這兩種技術(shù)讓ISCSI存儲系統(tǒng)成為一個開放式架構(gòu)的存儲平臺，系統(tǒng)組成非常靈活。假如我們以局域網(wǎng)方式組建ISCSI存儲系統(tǒng)，只需要投入少量資金，就可以方便、快捷地對數(shù)據(jù)和存儲空間進(jìn)行傳輸和治理。ISCSI實際上也屬于SAN家族中的一名成員，它可用來構(gòu)建基于IP的SAN，讓遠(yuǎn)程用戶也可共享ISCSI存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和存儲空間。
　　
　　我們清楚，F(xiàn)C SAN是一種采用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鎯夹g(shù)，該技術(shù)在硬件方面投入非常高，并且不易治理。ISCSI是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲技術(shù)，它不需要改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，只需要投入一部分資金購買ISCSI的硬件產(chǎn)品，就可以輕松實現(xiàn)ISCSI存儲。
　　
　　那么ISCSI到底是如何進(jìn)行工作呢？下面我們就來看看ISCSI的工作流程。當(dāng)客戶端發(fā)出一個數(shù)據(jù)、文件或應(yīng)用程序的請求后，操作系統(tǒng)機(jī)會根據(jù)客戶端請求的內(nèi)容生成一個SCSI命令和數(shù)據(jù)請求，SCSI命令和數(shù)據(jù)請求通過封裝后會加上一個信息包標(biāo)題，并通過以太網(wǎng)傳輸?shù)浇邮斩耍划?dāng)接收端接收到這個信息包后，會對信息包進(jìn)行解包，分離出的SCSI命令與數(shù)據(jù)，而分離出來的SCSI命令和數(shù)據(jù)將會傳輸給存儲設(shè)備，當(dāng)完成一次上述流程后，數(shù)據(jù)又會被返回到客戶端，以響應(yīng)客戶端ISCSI的請求。下圖是一個ISCSI系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)圖。
　　　數(shù)據(jù)存儲新方向 ISCSI全面解析(圖)（圖一）

　　通過上圖了解，我們知道當(dāng)客戶端發(fā)出數(shù)據(jù)請求后，請求數(shù)據(jù)到達(dá)ISCSI存儲服務(wù)器，通過ISCSI存儲服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，由交換機(jī)或者路由器將數(shù)據(jù)請求傳輸?shù)絀SCSI存儲設(shè)備中，ISCSI存儲設(shè)備接收到請求信息后，根據(jù)請求信息調(diào)用存儲空間返回到客戶端，供客戶端使用，這種方式同樣適合于遠(yuǎn)程用戶連接。而采用這種方式之后，相當(dāng)于將ISCSI服務(wù)器上的存儲資源整合到客戶端，讓客戶端感覺似乎在使用本地硬盤一樣，不過這只是理論上，實際上數(shù)據(jù)傳輸速度并不能完全達(dá)到本地硬盤的數(shù)據(jù)傳輸水平，但相差并不明顯，并且這種網(wǎng)絡(luò)存儲模式還有一個優(yōu)點(diǎn)就是其安全性高，這對于如今黑客猖獗的網(wǎng)絡(luò)時代就顯得非常重要。
　　
　　ISCSI的優(yōu)勢
　　
　　我們前面提到了FC SAN是目前采用最廣泛的一種存儲技術(shù)，而ISCSI存儲技術(shù)實際上是針對FC SAN存儲技術(shù)的缺點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，它主要具有下面幾個明顯的特征。
　　
　　成本投入小。ISCSI所使用的適配卡、交換機(jī)和纜線這些產(chǎn)品的價格比FC SAN所選用的硬件產(chǎn)品價格要低，并且ISCSI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，這樣就大量節(jié)約資金投入。
　　
　　治理方便，維護(hù)成本低。FC SAN由于需要專用的軟件進(jìn)行設(shè)置治理，因此需要對治理人員進(jìn)行培訓(xùn)，并且培訓(xùn)的費(fèi)用也比較高；而ISCSI主要是通過IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)存儲資源共享，我們只需要現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)功能就可以進(jìn)行治理，并且ISCSI的設(shè)置非常簡單，所以不需要對治理人員進(jìn)行培訓(xùn)，因此ISCSI更能節(jié)約成本。
　　
　　無距離限制。由于ISCSI是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲技術(shù)，它會隨著IP網(wǎng)絡(luò)的延生而將存儲距離不斷擴(kuò)大，因此ISCSI是無距離限制的。
　　
　　數(shù)據(jù)傳輸速度快。ISCSI的數(shù)據(jù)傳輸速度是根據(jù)以太網(wǎng)絡(luò)的速度而變化的，目前，1Gbps的以太網(wǎng)已經(jīng)大量用于市場，而10Gbps的以太網(wǎng)也即將進(jìn)入市場，當(dāng)以太網(wǎng)的速度增加時，ISCSI的數(shù)據(jù)傳輸速度也將不斷加快。
　　
　　組建方式靈活，可擴(kuò)展性高。由于ISCSI存儲系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行組建，并不需要改變網(wǎng)絡(luò)體系，加上運(yùn)用交換機(jī)來連接存儲設(shè)備，對于需要增加存儲空間的企業(yè)用戶來說，只需要增加存儲設(shè)備就可完全滿足，因此，ISCSI存儲系統(tǒng)的可擴(kuò)展性高。
　　
　　ISCSI技術(shù)的應(yīng)用
　　
　　利用ISCSI存儲技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲的最好方式就是集中存儲治理方式，也就是在企業(yè)中直接建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲中心，把各個部門以及遠(yuǎn)程分公司的數(shù)據(jù)都集中在這個數(shù)據(jù)存儲中心，這樣做的好處就是便于治理，并且利于數(shù)據(jù)容災(zāi)備份。
　　　數(shù)據(jù)存儲新方向 ISCSI全面解析(圖)（圖二）

　　上圖是一個比較簡單的ISCSI存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，這是一個采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲中心的結(jié)構(gòu)圖，通過上面我們清楚的知道該系統(tǒng)雖然是一個新建的ISCSI存儲系統(tǒng)，但它并沒有改變原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　
　　首先我們需要了解的是客戶端與數(shù)據(jù)存儲中心的連接，它們之間的連接有兩種方式。一種是在客戶端上采用普通網(wǎng)卡加協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件的形式，另外一種是直接在客戶端采用ISCSI適配卡的連接方式。采用普通網(wǎng)卡加協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件的形式雖然能節(jié)約資金投入，不過這種連接方式會造成CPU資源大量被占用，并且轉(zhuǎn)換率也不高。而采用ISCSI適配卡連接的方式，會大大提高數(shù)據(jù)傳輸速度，并且占有CPU資源非常小，實際上ISCSI適配卡也相當(dāng)于一塊網(wǎng)卡，不過ISCSI適配卡價格比較昂貴。因此，用戶在選擇時一定要根據(jù)自己的實際情況決定。
　　
　　ISCSI服務(wù)器主要的作用在于將SCSI指令封包并置入到TCP/IP封包里，也就是當(dāng)客戶端發(fā)出請求后，ISCSI命令和數(shù)據(jù)達(dá)到ISCSI服務(wù)器進(jìn)行處理，然后ISCSI服務(wù)器根據(jù)請求命令調(diào)用數(shù)據(jù)存儲中心的數(shù)據(jù)反饋給客戶端用戶，它主要用來為客戶端調(diào)用存儲空間或者存儲的數(shù)據(jù)。
　　
　　交換機(jī)在系統(tǒng)中的作用跟網(wǎng)絡(luò)中普通的交換機(jī)一樣，只是起一個連接ISCSI存儲服務(wù)器和ISCSI存儲設(shè)備的作用。
　　
　　ISCSI存儲設(shè)備主要是用來保存大量的數(shù)據(jù)，也就是我們通常所說的磁盤陣列等。在交換機(jī)與ISCSI存儲設(shè)備這里我們能看出，假如我們需要增加整個ISCSI系統(tǒng)的存儲容量，只需要購買存儲設(shè)備連接到ISCSI交換機(jī)上面就可以了，這樣就大大增加了整個ISCSI系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，并且在增加存儲設(shè)備的同時，我們并不需要關(guān)掉服務(wù)器等。
　　
　　當(dāng)然了，在上圖中我們還沒有畫出來的產(chǎn)品有ISCSI橋接器和ISCSI網(wǎng)關(guān)等。ISCSI橋接器是一種將SCSI轉(zhuǎn)換為ISCSI的設(shè)備。而ISCSI網(wǎng)關(guān)則是用來連接光纖通道協(xié)議和ISCSI協(xié)議。
　　
　　ISCSI產(chǎn)品介紹
　　
　　Adaptec 7211C ISCSI適配卡
　　　數(shù)據(jù)存儲新方向 ISCSI全面解析(圖)（圖三）

　　Adaptec 7211C是一款基于ASIC并且具有全協(xié)議卸載功能的1Gb ISCSI銅介質(zhì)適配器，它能在ISCSI存儲系統(tǒng)中能夠高速處理各種數(shù)據(jù)，從而滿足數(shù)據(jù)庫、電子郵件和災(zāi)難恢復(fù)等應(yīng)用的需要。該款適配器能夠在千兆以太網(wǎng)中實現(xiàn)ISCSI服務(wù)器與交換機(jī)的連接，它使用了Adaptec公司的存儲協(xié)議加速器（SPA）完成TCP/IP全卸載，并通過該款I(lǐng)SCSI適配卡所集成的處理器對ISCSI功能進(jìn)行了支持，從而加快對ISCSI數(shù)據(jù)包的處理。在數(shù)據(jù)處理過程中，該款適配器能完全脫離計算機(jī)進(jìn)行單獨(dú)處理，從而將CPU占用率減小到最低，實現(xiàn)與IP SAN的高速連接。Adaptec 7211C的存儲協(xié)議加速器（SPA）具有獨(dú)特管狀結(jié)構(gòu)，讓該款適配器對不同大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行有效的處理，即使在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量比較擁塞的時候，也能讓數(shù)據(jù)保持比較快速的傳輸。該款適配器支持802.3X協(xié)議，可支持流量控制，用戶可通過這項功能為這款適配器所在的計算機(jī)上合理分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，合理有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源。
　　
　　Adaptec公司為這款I(lǐng)SCSI適配卡提供了一套iConfig工具軟件，通過這款軟件用戶可隨時了解該款I(lǐng)SCSI適配卡的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，用戶能夠及時處理，將危害減少到最低限度。該款適配卡具有一個可連接普通交換機(jī)或者連接IP SAN的接口，支持1024個TCP連接，可對IP進(jìn)行分段等。不過Adaptec 7211C的價格比較高，但對于一些對存儲系統(tǒng)性能要求高的企業(yè)用戶來說，該款I(lǐng)SCSI適配卡還是一個不錯的選擇。
　　
　　SANRAD ISCSI V-Switch 3000 交換機(jī)
　　　數(shù)據(jù)存儲新方向 ISCSI全面解析(圖)（圖四）

　　SANRAD ISCSI V-Switch 3000是一款1U高度ISCSI交換機(jī)，該款交換機(jī)具有3個基于ISCSI技術(shù)的千兆以太網(wǎng)端口和4個Ultra 160 SCSI端口，并且還提供了1個RS-232接口和1個100M以太網(wǎng)接口，通過這些接口，該款交換機(jī)實現(xiàn)了與ISCSI存儲服務(wù)器和ISCSI存儲設(shè)備之間的連接，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)交換機(jī)與交換機(jī)之間的連接，從而為ISCSI存儲系統(tǒng)將來對存儲空間的升級提供了很好的解決方案。該款交換機(jī)不但能夠?qū)崿F(xiàn)ISCSI連接，并且可以實現(xiàn)采用FC光纖通道的存儲設(shè)備連接，讓以前采用FC SAN存儲

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