iSCSI存储技术全攻略【存储部落】云存储云计算云服务

完全攻略iSCSI存储技术“存储部族”云存储云计算完全攻击iSCSI存储技术发布： 2007-12-03 |分类：精华推荐，阅读网络存储| :4，414 |标签：启动器，ISCSI，SAN，存储，协议，控制器，产品介绍什么是iSCSIiscsi (iscsi=internetsmlecomputersysteminterface )是由IEETF开发的网络存储标准，用于使用IP协议连接存储设备。 通过在IP网络上传输SCSI命令和数据，ISCSI可以推动互联网之间的数据传输，从而加快数据的远程管理。 由于良好的数据传输能力，ISCSI协议被认为是促进存储区域网络(SAN )市场快速发展的重要因素之一。 由于IP网络的广泛使用，ISCSI可以通过LAN、WAN或互联网传输数据，因此从当前的当地区域释放了数据存储。ISCSI技术的核心是通过在TCP/IP网络上传输SCSI协议，将SCSI消息封装在TCP/IP和ISCSI消息中，以便在常规以太网上传输SCSI命令和数据。 请参见下图iSCSI协议定义了在TCP/IP网络上发送和接收块级存储数据的规则和方法。 发送方将SCSI命令和数据封装在TCP/IP数据包中并通过网络进行传输，接收方在接收到TCP/IP数据包后，将SCSI命令和数据复原并执行，完成后，将返回的SCSI命令和数据封装在TCP/IP数据包中从用户的角度来看，使用远程存储设备就像访问本地SCSI设备一样简单。2001年上半年，IBM发布了IP Storage 200i，是市场上第一款基于iSCSI协议的产品，在2001年10月，IBM对在信息爆炸时代无法负担光纤通道SAN环境高成本的小型用户具有极大吸引力根据IP和SAN标准，我们提供了与现有LAN、WAN、光纤和SAN设备的互操作性，并开始了IP网络和SAN之间的连接。 目前有许多供应商参与了iSCSI产品的开发。 例如，如果英特尔已经发布了存储网卡IP Storage iSCSI PRO/1000T，则通过将协议转换(即封装和恢复TCP/IP包)的过程转移到网卡上，服务器处理器的利用率将大大降低另外，芯片和卡的制造商参与了Adaptec、Qlogic等iSCSI产品的开发。iSCSI在IP网络上运行SCSI协议，以实现高速千兆以太网等路由。 用户可以使用标准千兆以太网传输协议，通过Cat5缆线和任何交换机产品将服务器和磁盘阵列连接起来，以提供接近FC SAN的性能。iSCSI集成了SCSI、以太网、TCP/IP等技术，支持iSCSI技术的服务器和存储设备可直接连接到现有的IP交换机和路由器，具有廉价、开放、大容量、传输速度快、安全等优点，可在网络上存储和传输大量数据例如，广电视频制作和媒体资产系统、视频监控系统、IPTV系统、数据备份系统、IOPS和带宽性能要求不高的数据库存储系统、海量文件存储系统。iSCSI存储系统体系结构目前，市场上有许多不同型号的iSCSI存储设备，设备型号和参数有很多不同，厂家在市场宣传时总是采用不同的口号和噱头，标榜自己的产品具有多种功能和优点。事实上，对iSCSI设备结构的深入研究表明，iSCSI可以从体系结构分为四种体系结构类型。一、控制器体系结构iSCSI核心处理器的结构与FC光纤存储设备相同。 也就是说，它采用专用数据传输芯片、专用RAID数据验证芯片、专用高性能cache高速缓存和专用嵌入式系统平台。 打开设备机箱时，iSCSI设备内部具有无线底板结构，所有组件与底板之间都通过标准或非标准插槽进行链接。 典型的PC没有通过不同型号或规格的电缆链接。这种类型的iSCSI存储设备的核心处理单元采用高性能的硬件处理芯片，每个芯片的功能单一，因此处理效率高。 操作系统是嵌入式设计，与其他类型的操作系统相比，嵌入式操作系统体积小，具有高稳定性、强实时性、硬化代码、操作简单等特点。 因此，控制器架构的iSCSI存储设备具有较高的安全性和稳定性。控制器架构iSCSI存储内部的无缆底板链路可完全消除链路上的单点故障，从而提高系统安全性和性能。 通常可用于要求性能稳定性和高可用性的在线存储系统，包括中小型数据库系统、大型数据库备份系统、远程灾难恢复系统、网站、电源或非线性编辑制作网络。控制器架构iSCSI设备的销售价格通常很高，因为所有核心处理器都采用硬件，制造成本高。目前市场上还有特殊的基于控制器的iSCSI存储设备。 这种存储设备将iSCSI协议转换模块添加到现有FC-SAN存储设备，而FC-SAN存储设备使用FC数据传输协议和iSCSI传输协议(EMC 150i/300i/500i，HDS )典型的控制器体系结构iSCSI产品：1、Equlogic PS300E系列.二、Infortrend EonStor A16E3、UIT BS2000e/3000e要确定设备是否为控制器体系结构，必须考虑以下因素1、是否为双控制器：高性能iSCSI存储通常与主动-主动双控制器配合使用，而不是传统型号或低端型号配合使用。 控制器是模块化的，并且位于同一机箱中，而不是两个独立的机箱中。2、高速缓存：具有双控制器高速缓存镜像和高速缓存断电保护功能。3、数据校验：采用专用硬件校验和数据传输芯片，不是普通CPU的软件校验，而是普通RAID卡。4、内部结构：打开控制器结构的设备，内部均采用无电缆的底板式连接方式，各硬件模块与底板的各插槽相连接。二、iSCSI连接桥架构整个iSCSI存储分为两部分：前端协议转换设备和后端存储。 在结构上类似于NAS网关和后端存储设备。前端协议转换器通常是硬件设备，主机接口是千兆以太网接口，磁盘接口通常是SCSI接口或FC接口，包括SCSI磁盘阵列和FC存储设备通过千兆以太网主机接口向外部提供ISCSI数据传输协议。后端存储使用SCSI磁盘阵列和FC存储设备将SCSI磁盘阵列和FC存储设备的主机接口直接连接到iSCSI网桥的磁盘接口。iSCSI连接桥接设备本身仅具有协议转换功能，没有RAID校验和快照、卷拷贝等功能。 您必须在存储设备上执行创建RAID组、创建LUN等操作，并且必须具有存储设备功能和整个iSCSI设备功能。San rad v-switch系列和atto技术iPBridge系列iSCSI桥接器提供iSCSI-to-SCSI和iSCSI-to-FC桥接器，可以是直接连接的磁盘阵列存储模块(JBOD、DAS )或但是，随着iSCSI技术的成熟，连接到桥接器的iSCSI设备越来越少，在当前市场上几乎看不到。三、PC体系结构那么，什么是PC体系结构？ 实际上，可以理解存储设备构建在PC服务器上。 也就是说，选择能够支持多个磁盘的普通高性能PC (一般是PC服务器和工业服务器)，选择相对成熟且稳定的iSCSI目标软件，然后在PC服务器上安装iSCSI目标软件，以将普通PC服务器安装到iSCSI目前常见的iscsi目标软件包括数据核心软件SANmelody、falcon stor software iscsi server for windows和string bean software win target 此软件只能在Windows操作系统平台上运行。对于PC架构的iSCSI存储设备，所有RAID组检查、逻辑卷管理、iSCSI操作、TCP/IP操作等都是以纯软件实现的，因此对PC CPU和内存的性能要求很高。 此外，iSCSI存储设备的性能容易受PC服务器运行状况的影响。由于PC架构的iSCSI存储设备开发、生产和安装相对简单，硬件和软件成本相对较低，市场上常见的基于PC架构的iSCSI设备价格相对较低典型PC架构iSCSI存储设备：1、英特尔ssr212cciscsi产品图片：2、H3C EX1000 iSCSI产品图片：3、HP MSA1510i iSCSI产品图片：四、PC网卡体系结构PC iSCSI Target软件方法是一个价格合理、效率低下的解决方案，而且还有一个基于PC NIC的高级、高效的iSCSI解决方案。由于只将高速以太网用于存储网络是浪费时间的，因此很多制造商都启动了iWARP，不仅可以实现存储网络，还可以实现I/O的网络化。 使用远程直接内存访问(rdma )机制简化网络两端的内存数据交换过程，从而提高数据传输效率。目前，Broadcom提出了在NetXtreme II系列GbE控制芯片上配备以太网、存储网络、I/O网络等功能的C-NIC(Converged NIC )集约型网卡的理念。 以往的以太网大幅度取消了TOE运算，存储网络大幅度取消了iSCSI运算，I/O网络大幅度取消了RDMA运算，CPU的辅助运算，CPU使用率在20%以下。Broadcom的当前代表性芯片是BCM5706(PCI/PCI-X接口)和BCM5708S(PCIe接口)。 BCM5706是第一代，BCM5708S是第二代，第二代传输速率从1Gbps提高到2.5Gbps。 第三代传输速率从2.5Gbps提高到10Gbps。iSCSI存储连接方式分析iSCSI存储的系统结构，了解iSCSI如何连接到主机设备(如服务器或工作站)，即如何构建iSCSI网络存储系统。iSCSI设备的主机接口通常是IP接口，可以通过直接连接以太网交换机和iSCSI交换机来形成san。 根据主机端HBA卡和网络交换机，iSCSI设备和主机之间有三种连接方式。第一种是以太网NIC启动器软件方法。服务器、工作站等主机使用标准以太网卡，通过以太网电缆直接连接到以太网交换机，iSCSI存储也通过以太网电缆直接连接到以太网交换机在主机上安装启动器软件。安装启动器软件后，启动器软件将以太网卡虚拟化为iSCSI卡，并发送和接收iSCSI数据消息以在主机和iSCSI设备之间实现iSCSI协议和TCP/IP协议传输这种方法采用标准的常规以太网卡和以太网交换机，因此不需要额外配置适配器，从而将硬件成本降至最低。 缺点是进行ISCSI分组和TCP/IP分组的转换的点主机侧资源的一部分。 但是，具有低I/O和低带宽性能要求的应用程序环境完全满足了数据访问要求。目前，许多最新版本的常用操作系统都提供免费的启动器软件，为了构建存储系统，不仅需要投入存储设备，基本上也不需要投入额外的资金，因此在三种系统连接方式中建设成本最低。第二种是硬件toeNIC启动器的软件方法。第一种方法是使用常规以太网卡和以太网交换机，因此不需要添加适配器或专用网络设备，从而降低硬件成本。 但是，为了对ISCSI分组和TCP/IP分组进行分组和分组化，主机处理器CPU都是计算所需要的，并且数据传输率直接受主机的当前运行状况和可用资源的影响和限制，因此提供高带宽和高IOPS性能具有toe(tcp卸载引擎)功能的智能以太网卡能够将网络业务的所有处理移动到网卡上的集成硬件，从而使系统的主处理器CPU加载到协议处理中使用TOE卡，与第1方式相比，数据传输速度大幅提高。 TCP/IP协议栈的功能由TOE卡实现，iSCSI层的功能由主机继续实现。TOE卡也采用TCP/IP协议，相当于高性能的以太网卡，因此，第二方式也能够认为是第一连接方式的特殊情况。第三，iSCSI HBA卡的连接方法。在主机上安装专业的iSCSI HBA适配器，以实现主机与交换机之间、主机与存储之间的高效数据交换。与前两种连接方式相比，第三种连接方式采用iSCSI HBA卡，因此数据传输性能最高，价格最高。后两种方法需要在主机上安装专用硬件板。 因为现在TOE卡和iSCSI HBA的市场价格很高。 如果网络中有许多主机，则网络总投资并不总是远远低于FC-SAN存储系统，但网络带宽和性能却远远低于FC-SAN存储系统。有些读者问他们为什么不使用iSCSI交换机事实上，市场中常见的iSCSI交换机不是真正意义上的交换机。 iSCSI交换机应当被称为iSCSI协议转换器或iSCSI网桥。 一些端口连接到主机的iSCSI HBA卡，另一些端口连