iscsi

詞語解釋

iSCSI（Internet Small Computer System Interface）是一種基于TCP/IP協(xié)議的存儲網(wǎng)絡技術，它允許在網(wǎng)絡上傳輸SCSI命令，使得遠程計算機可以訪問遠程存儲設備，實現(xiàn)存儲資源的共享。 iSCSI是一種基于IP網(wǎng)絡的存儲技術，它可以把遠程存儲設備通過IP網(wǎng)絡和本地計算機相連接，使得遠程存儲設備可以被本地計算機訪問。它通過在IP網(wǎng)絡上傳輸SCSI命令，實現(xiàn)遠程存儲設備的管理和訪問，使得遠程存儲設備可以被本地計算機訪問。 iSCSI可以把遠程存儲設備和本地計算機連接在一起，實現(xiàn)存儲資源的共享。它可以把遠程存儲設備當作本地存儲設備來使用，使得遠程存儲設備可以被本地計算機訪問，實現(xiàn)存儲資源的共享。 iSCSI的應用主要有兩個方面：一是實現(xiàn)遠程存儲設備的管理和訪問，二是實現(xiàn)存儲資源的共享。首先，iSCSI可以實現(xiàn)遠程存儲設備的管理和訪問，使得遠程存儲設備可以被本地計算機訪問，實現(xiàn)遠程存儲設備的管理和訪問。其次，iSCSI可以實現(xiàn)存儲資源的共享，使得遠程存儲設備可以被本地計算機訪問，實現(xiàn)存儲資源的共享。它可以把遠程存儲設備當作本地存儲設備來使用，使得遠程存儲設備可以被本地計算機訪問，實現(xiàn)存儲資源的共享。此外，iSCSI還可以實現(xiàn)存儲設備的虛擬化，使得多臺計算機可以共享一臺存儲設備，實現(xiàn)存儲設備的虛擬化。總之，iSCSI是一種基于TCP/IP協(xié)議的存儲網(wǎng)絡技術，它可以實現(xiàn)遠程存儲設備的管理和訪問，使得遠程存儲設備可以被本地計算機訪問，實現(xiàn)存儲資源的共享，以及存儲設備的虛擬化。它的應用范圍很廣，可以滿足不同的存儲需求，是一種非常有用的存儲技術。

   iSCSI技術是一種由IBM公司研究開發(fā)的，是一個供硬件設備使用的可以在IP協(xié)議的上層運行的SCSI指令集，這種指令集合可以實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡上運行SCSI協(xié)議，使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進行路由選擇。iSCSI技術是一種新儲存技術，該技術是將現(xiàn)有SCSI接口與以太網(wǎng)絡(Ethernet)技術結合，使服務器可與使用IP網(wǎng)絡的儲存裝置互相交換資料。
iSCSI：Internet 小型計算機系統(tǒng)接口（iSCSI：Internet Small Computer System Interface）　　Internet 小型計算機系統(tǒng)接口（iSCSI）是一種基于 TCP/IP 的協(xié)議，用來建立和管理 IP 存儲設備、主機和客戶機等之間的相互連接，并創(chuàng)建存儲區(qū)域網(wǎng)絡（SAN）。SAN 使得 SCSI 協(xié)議應用于高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡成為可能，這種傳輸以數(shù)據(jù)塊級別（block-level）在多個數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡間進行。　　SCSI 結構基于客戶/服務器模式，其通常應用環(huán)境是：設備互相靠近，并且這些設備由 SCSI 總線連接。iSCSI 的主要功能是在 TCP/IP 網(wǎng)絡上的主機系統(tǒng)（啟動器 initiator）和存儲設備（目標器 target）之間進行大量數(shù)據(jù)的封裝和可靠傳輸過程。此外，iSCSI 提供了在 IP 網(wǎng)絡封裝 SCSI 命令，且運行在 TCP 上。　　如今我們所涉及的 SAN （Storage Area Network），其實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的主要要求是：1. 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的合并；2. 數(shù)據(jù)備份；3. 服務器群集；4. 復制；5. 緊急情況下的數(shù)據(jù)恢復。另外，SAN 可能分布在不同地理位置的多個 LANs 和 WANs 中。必須確保所有 SAN 操作安全進行并符合服務質量（QoS）要求，而 iSCSI 則被設計來在 TCP/IP 網(wǎng)絡上實現(xiàn)以上這些要求。

ISCSI（Internet SCSI）是2003年IETF（InternetEngineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務組）制訂的一項標準，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，在存儲行業(yè)廣泛應用，是存儲設備最基本的標準協(xié)議。從根本上說，I SCS I協(xié)議是一種利用IP網(wǎng)絡來傳輸潛伏時間短的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)來構建IP存儲局域網(wǎng)。通過這種方法，ISCSI克服了直接連接存儲的局限性，使我們可以跨不同服務器共享存儲資源，并可以在不停機狀態(tài)下擴充存儲容量。
ISCSI的工作過程：當ISCSI主機應用程序發(fā)出數(shù)據(jù)讀寫請求后，操作系統(tǒng)會生成一個相應的SCSI命令，該SCSI命令在ISCSI initiator層被封裝成ISCSI消息包并通過TCP/IP傳送到設備側，設備側的ISCSI target層會解開ISCSI消息包，得到SCSI命令的內容，然后傳送給SCSI設備執(zhí)行；設備執(zhí)行SCSI命令后的響應，在經(jīng)過設備側ISCSItarget層時被封裝成ISCSI響應PDU，通過TCP/IP網(wǎng)絡傳送給主機的ISCSI initiator層，ISCSIinitiator會從ISCSI響應PDU里解析出SCSI響應并傳送給操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)再響應給應用程序。
這幾年來，I SCS I存儲技術得到了快速發(fā)展。ISCSI的最大好處是能提供快速的網(wǎng)絡環(huán)境，雖然目前其性能和帶寬跟光纖網(wǎng)絡還有一些差距，但能節(jié)省企業(yè)約30-40%的成本。ISCSI技術優(yōu)點和成本優(yōu)勢的主要體現(xiàn)包括以下幾個方面：
硬件成本低：構建ISCSI存儲網(wǎng)絡，除了存儲設備外，交換機、線纜、接口卡都是標準的以太網(wǎng)配件，價格相對來說比較低廉。同時，ISCSI還可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡上直接安裝，并不需要更改企業(yè)的網(wǎng)絡體系，這樣可以最大程度地節(jié)約投入。
操作簡單，維護方便：對I SCS I存儲網(wǎng)絡的管理，實際上就是對以太網(wǎng)設備的管理，只需花費少量的資金去培訓ISCSI存儲網(wǎng)絡管理員。當ISCSI存儲網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，問題定位及解決也會因為以太網(wǎng)的普及而變得容易。
擴充性強：對于已經(jīng)構建的I SCS I存儲網(wǎng)絡來說，增加ISCSI存儲設備和服務器都將變得簡單且無需改變網(wǎng)絡的體系結構。
帶寬和性能：I SCS I存儲網(wǎng)絡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)的應用，ISCSI存儲網(wǎng)絡會達到甚至超過FC（FiberChannel，光連通道）存儲網(wǎng)絡的帶寬和性能。突破距離限制：I SCS I存儲網(wǎng)絡使用的是以太網(wǎng)，因而在服務器和存儲設備的空間布局上的限制就會少了很多，甚至可以跨越地區(qū)和國家。
在過去的一年，存儲界最熱門的技術就是ISCSI技術，各存儲設備廠商都紛紛推出ISCSI設備（企業(yè)級別或家用級別），ISCSI存儲設備的銷量也在快速增長。
OceanStor S5000應運而生
OceanStor S5000（以下簡稱S5000）是華為自主開發(fā)的大容量、高性能ISCSI存儲設備，融合了華為在存儲行業(yè)多年積累的技術成果和技術經(jīng)驗。
S5000的硬件系統(tǒng)采用雙平面設計，除了用戶可以看到的雙控制器、雙電源外，內部交換網(wǎng)絡也采用雙平面，保證了系統(tǒng)在其中一個模塊出現(xiàn)故障時還能夠正常工作；S5000可以支持多種硬盤（FC/SATA/ SAS），所以結合不同的RAID級別，可以滿足客戶不同應用、不同成本的組網(wǎng)需求；S5000可以同時支持ISCSI主機接口和FC主機接口，以滿足ISCSI和FC的混合組網(wǎng)需求。
S5000的業(yè)務軟件系統(tǒng)基于64位計算平臺開發(fā)，64位計算平臺帶來了性能的提升，同時讓用戶使用較大的CACHE內存（超過32位計算平臺的限制）。業(yè)務路徑上的各軟件子系統(tǒng)的算法都基于雙控制器開發(fā)，單控制器的失效會得到及時的保護，保證了系統(tǒng)的高可靠性。在ISCSI目標器的設計開發(fā)過程中，采用了比較先進的多線程軟件技術，大大提升了ISCSI的性能和并發(fā)處理能力；當S5000只為少數(shù)幾個高性能服務器提供存儲服務時，也能夠全速運行，快速響應主機的讀寫請求。
S5000的管理軟件系統(tǒng)基于Web技術開發(fā)，直接使用通用瀏覽器即可以進行S5000設備的管理維護，省去了安裝管理軟件客戶端的麻煩。以流媒體業(yè)務應用為例，利用S5000的組網(wǎng)方式，所有媒體服務器通過千兆以太網(wǎng)共享S5000的存儲空間。當S5000的兩個控制器都正常時，兩個控制器會分別處理不同媒體服務器的訪問請求；而當其中一個控制器發(fā)生故障時，正常的控制器會自動接受所有媒體服務器的訪問請求并進行處理。每個媒體服務器主機使用兩個網(wǎng)口，在提高了服務器對S5000的訪問速度的同時，還保證了單個網(wǎng)口的異常不會影響服務器對存儲設備的訪問。設備網(wǎng)管使用的是Web方式，可以和其它用途的主機共用且無需安裝。存儲網(wǎng)絡最好能和其它
網(wǎng)絡分開，以提高速度，并保障存儲設備的安全。
展望存儲市場的新局面
I S C S I是I P技術和網(wǎng)絡快速發(fā)展的必然產(chǎn)物，是FC（FiberC h a n n e l，光連通道）最有力的競爭對手。ISCSI結合了業(yè)內S C S I和TCP/IP兩個最通用的協(xié)議，這給實施和使用帶來了極大的便利，也大大增加了存儲設備的資源利用，所以必將會得到快速的普及。目前，各存儲設備廠商都紛紛推出ISCSI存儲設備和各種操作系統(tǒng)的ISCSI啟動器軟件。隨著ISCSI技術的應用，存儲業(yè)界必然會發(fā)生一些變化。
對文件服務器方式（NAS）的替換：隨著I SCS I技術的完善，數(shù)據(jù)塊級的存儲應用將變得更為普遍，存儲資源的通用性、數(shù)據(jù)共享能力都將大大增強，并且更加易于管理。這樣一來，以往使用NAS的地方，會更多地被替換為ISCSI塊級存儲設備。備份鏡像中大量使用ISCSI設備：因為ISCSI本身的無地理限制的特性和完善的互聯(lián)網(wǎng)，必將導致在數(shù)據(jù)備份鏡像中大量使用ISCSI設備。
改變企業(yè)存儲設施的布局：IP網(wǎng)本身的特點，企業(yè)在進行存儲設備布局時，會把不同的ISCSI存儲設備分散放置到不同的地方，而不是目前FC-SAN（Storage AreaNetwork，存儲區(qū)域網(wǎng)絡）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，又能夠相互進行數(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)絡的開發(fā)，ISCSI必然憑借其性價比、通用性、無地理限制等優(yōu)勢而獲飛速發(fā)展，ISCSI技術將聯(lián)合SCSI、TCP/IP，共同開創(chuàng)網(wǎng)絡存儲的新局面。

iSCSI存儲系統(tǒng)架構

現(xiàn)在市場有很多不同型號的iSCSI存儲設備，設備的型號和參數(shù)有很多不同，廠商在做市場宣傳時候也經(jīng)常采用不同的口號或噱頭，標榜自己的產(chǎn)品有各種各樣不同的功能和優(yōu)勢。
實際上當我們對iSCSI設備的結構進行深入的研究時就會發(fā)現(xiàn)iSCSI從架構上可以分為4種類型的架構。

一、控制器架構
iSCSI的核心處理單元采用與FC光纖存儲設備相同的結構。即采用專用的數(shù)據(jù)傳輸芯片、專用的RAID數(shù)據(jù)校驗芯片、專用的高性能cache緩存和專用的嵌入式系統(tǒng)平臺。打開設備機箱時可以看到iSCSI設備內部采用無線纜的背板結構，所有部件與背板之間通過標準或非標準的插槽鏈接在一起，而不是普通PC中的多種不同型號和規(guī)格的線纜鏈接。
這種類型的iSCSI存儲設備核心處理單元采用高性能的硬件處理芯片，每個芯片功能單一，因此處理效率較高。操作系統(tǒng)是嵌入式設計，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、強實時性、固化代碼以及操作方便簡單等特點。因此控制器架構的iSCSI存儲設備具有較高的安全性和和穩(wěn)定性。
控制器架構iSCSI存儲內部基于無線纜的背板鏈接方式，完全消除了鏈接上的單點故障，因此系統(tǒng)更安全，性能更穩(wěn)定。一般可用于對性能的穩(wěn)定性和高可用性具有較高要求的在線存儲系統(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)，遠程容災系統(tǒng)，網(wǎng)站、電力或非線性編輯制作網(wǎng)等。
控制器架構的iSCSI設備由于核心處理器全部采用硬件，制造成本較高，因此一般銷售價格較高。
區(qū)分一個設備是否是控制器架構，可從以下幾個方面去考慮：
1、是否雙控：除了一些早期型號或低端型號外，高性能的iSCSI存儲一般都會采用active-active的雙控制器工作方式�？刂破鳛槟K化設計，并安裝在同一個機箱內，非兩個獨立機箱的控制器。
2、緩存：有雙控制器緩存鏡像、緩存斷電保護功能。
3、數(shù)據(jù)校驗：采用專用硬件校驗和數(shù)據(jù)傳輸芯片，非依靠普通CPU的軟件校驗，或普通RAID卡。
4、內部結構：打開控制器架構的設備，內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插槽上。

二、iSCSI連接橋架構
整個iSCSI存儲分為兩個部分，一個部分是前端協(xié)議轉換設備，另一部分是后端存儲。結構上類似NAS網(wǎng)關及其后端存儲設備。
前端協(xié)議轉換部分一般為硬件設備，主機接口為千兆以太網(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存儲設備。通過千兆以太網(wǎng)主機接口對外提供ISCSI數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。
后端存儲一般采用SCSI磁盤陣列和FC存儲設備，將SCSI磁盤陣列和FC存儲設備的主機接口直接連接到iSCSI橋的磁盤接口上。
iSCSI連接橋設備本身只有協(xié)議轉換功能，沒有RAID校驗和快照、卷復制等功能。創(chuàng)建RAID組、創(chuàng)建LUN等操作必須在存儲設備上完成，存儲設備有什么功能，整個iSCSI設備就具有什么樣的功能。

三、PC架構
那么何謂PC架構？按字面的意思可以理解為存儲設備建立在PC服務器的基礎上。即就是選擇一個普通的、性能優(yōu)良的、可支持多塊磁盤的PC（一般為 PC服務器和工控服務器），選擇一款相對成熟穩(wěn)定的iSCSI target軟件，將iSCSI Target軟件安裝在PC服務器上，使普通的PC服務器轉變成一臺iSCSI存儲設備，并通過PC服務器的以太網(wǎng)卡對外提供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。這軟件都只能運行在Windows操作系統(tǒng)平臺上。
在PC架構的iSCSI存儲設備上，所有的RAID組校驗、邏輯卷管理、iSCSI 運算、TCP/IP 運算等都是以純軟件方式實現(xiàn)，因此對PC的CPU和內存的性能要求較高。另外iSCSI存儲設備的性能極容易收PC服務器運行狀態(tài)的影響。
當由于PC架構iSCSI存儲設備的研發(fā)、生產(chǎn)、安裝使用相對簡單，硬件和軟件成本相對較低，因此市場上常見的基于PC架構的iSCSI設備的價格都比較低，在一些對性能穩(wěn)定性要求較低的系統(tǒng)中具有較大的價格優(yōu)勢。

四、PC+NIC架構
PC+iSCSI Target軟件方式是一種低價低效比的解決方案，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用于存儲網(wǎng)絡化過于可惜，因此眾多廠商發(fā)起了iWARP，不僅可實現(xiàn)存儲網(wǎng)絡化，也能實現(xiàn)I/O 的網(wǎng)絡化。通過RDMA(Remote Direct Memory Access)機制簡化網(wǎng)絡兩端的內存數(shù)據(jù)交換程序，從而加速數(shù)據(jù)傳輸效率。

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