什么原因使得iSCSI獲得如此快速的增長？市場中的iSCSI產(chǎn)品主要有哪些流派？本文將與讀者一起深入探討。

　　數(shù)據(jù)庫、ERP等系統(tǒng)的應用使數(shù)據(jù)量呈幾何級數(shù)增長，面對這種情況，用戶需要構(gòu)建SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)）來實現(xiàn)網(wǎng)絡化的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。SAN是一種處理塊級數(shù)據(jù)的存儲設備，主要為服務器提供服務，按照承載SCSI的方式不同，SAN主要分為FC SAN和iSCSI SAN兩種。

　　根據(jù)IDC近期公布的存儲市場統(tǒng)計報告，2005年iSCSI SAN比2004年增長了130％。什么原因使得iSCSI獲得如此快速的增長？市場中的iSCSI產(chǎn)品主要有哪些流派？本期技術(shù)特寫將與讀者一起深入探討。

【基礎篇】

　　隨著光纖通道技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了FCP（Fibre Channel Protocol，光纖通道協(xié)議），簡單地講，F(xiàn)CP就是采用光纖通道對SCSI數(shù)據(jù)包進行封裝的一種協(xié)議。

　　從這種方式中得到啟發(fā)，許多人產(chǎn)生了這樣的想法：能不能使用IP技術(shù)代替FC對SCSI進行封裝呢？由于IP技術(shù)在過去二十年中獲得了長足的進步，因此，實現(xiàn)這樣的想法對于IP領(lǐng)域來說是“小菜一碟”。于是我們看到， IETF在2003年2月宣布正式通過了iSCSI標準。

　　iSCSI協(xié)議整合了存儲和IP網(wǎng)絡，使得通過IP網(wǎng)絡完成存儲數(shù)據(jù)塊的傳輸成為現(xiàn)實。它建立在兩個已被廣泛應用的技術(shù)之上——為存儲而建立的SCSI命令和為網(wǎng)絡化而建立的IP協(xié)議。iSCSI是一種端到端的協(xié)議，用于在IP網(wǎng)絡中傳輸存儲I/O數(shù)據(jù)塊。該協(xié)議被使用于服務器發(fā)起端（Initiator）、存儲設備（Target）和協(xié)議傳輸網(wǎng)關(guān)設備。iSCSI使用標準的以太網(wǎng)交換機和路由器，將數(shù)據(jù)從服務器轉(zhuǎn)移到存儲設備。它還使得IP和以太網(wǎng)基礎設施可以被用于對SAN存儲系統(tǒng)的擴展訪問，跨過任意距離完成對SAN的擴展接入。

　　而采用以太網(wǎng)這種方式的優(yōu)勢是不言而喻的，像技術(shù)成熟、人員熟悉度高、價格較低、眾多廠商的廣泛關(guān)注等等。

　　2003年5月，也就是iSCSI標準剛通過兩個月，微軟就在其上市才1個月的Windows Server 2003 中開始支持iSCSI，并提供iSCSI Initiator驅(qū)動程序的下載，極大地促進了iSCSI市場的發(fā)展。

　　又過了三個月，市場上就出現(xiàn)了Intel PRO/1000 T IP存儲適配器、Adaptec 7211C和7211F HBA（主機主線適配器）、基于Intel平臺的Windows、NetWare和Linux本機iSCSI initiator。

　　目前市場中的iSCSI Initiator可分為三種，即軟件Initiator驅(qū)動程序、硬件的TOE（TCP Offload Engine，TCP卸載引擎） HBA卡及iSCSI HBA卡。就性能而言，軟件Initiator驅(qū)動程序最差、TOE HBA卡居中、iSCSI HBA卡最佳。但是iSCSI HBA只能運行iSCSI協(xié)議，無法運行NFS（Network File System，SUN制定）或CIFS（Common Internet File System，微軟制定）等檔案系統(tǒng)協(xié)議與應用服務器溝通。但Initiator驅(qū)動程序及TOE HBA卡則同時支持iSCSI、NFS及CIFS三種協(xié)議。

　　iSCSI獲得巨大發(fā)展的一個推動因素在于，它與另一種網(wǎng)絡存儲架構(gòu)NAS緊密結(jié)合在一起。幾乎所有的NAS設備都提供了對iSCSI的支持。

　　那么，iSCSI SAN與FC SAN到底有什么不同呢？NetApp中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)岑廣海這樣描述iSCSI和FC SAN的關(guān)系：“比如我們要從北京去天津，可以選擇的路徑很多，飛機、火車、汽車，甚至是自行車。因此，無論是通過FCP還是iSCSI構(gòu)建的SAN，在邏輯上都是一樣的，只是SCSI數(shù)據(jù)包在傳輸過程中承載的技術(shù)——即通向SAN的道路稍有區(qū)別。”

【架構(gòu)篇】

　　許多用戶對iSCSI都十分熟悉，他們以為在IP網(wǎng)絡上簡單進行SCSI封裝就完成了iSCSI的構(gòu)建，然而，當我們仔細研究市場中的iSCSI方案后發(fā)現(xiàn)，它們的產(chǎn)品架構(gòu)其實存在著巨大的差別。

軟件Target＋NAS

　　一臺工業(yè)標準服務器在安裝了微軟的Windows Storage Server后就成了一臺NAS設備，在這種平臺上再安裝一個iSCSI Target（目標）軟件就成了一臺目標設備，由于HP在NAS設備的出貨量第一，因此，這種類型的iSCSI目標設備我們就以HP ProLiant Storage Server為例。

　　FalconStor（飛康）iSCSI Server for Windows是一個iSCSI Target軟件，能夠?qū)roLiant DL380 G4 Storage Server這樣的NAS設備變成一個iSCSI Target Portal（門戶），供安裝了iSCSI Initiator的服務器訪問。

　　不同于iSCSI Initiator軟件全部免費的做法，iSCSI Target軟件基本都是要收費的。

　　由于這種產(chǎn)品的封包、解包工作都由操作系統(tǒng)軟件完成，因此會占有大量系統(tǒng)資源，與專有的存儲設備相比，這樣的全軟件方案表現(xiàn)出一定的差距，為此，微軟近期收購了String Bean軟件公司的WinTarget技術(shù)，以加強在目標端的實力。

　　這種產(chǎn)品的實現(xiàn)方式很簡單，即所有工作都由服務器承擔，優(yōu)勢是構(gòu)建十分簡便，用戶自己可以購買工業(yè)標準服務器，安裝微軟的iSCSI Target軟件后就可以輕松部署一套IP SAN，而且這種方式的價格比較便宜，劣勢是iSCSI封包工作都由軟件完成，對系統(tǒng)資源占用較多，因此性能方面表現(xiàn)一般。

全IP交換架構(gòu)

　　在IP SAN領(lǐng)域，有一個廠商的設備被大家公認為是比較特殊的一類，這個廠商就是華為3Com。華為3Com IX5000是一種特殊的IP SAN設備，它從結(jié)構(gòu)上基于華為3Com的IRF專利技術(shù)，在IP交換平臺上，根據(jù)存儲產(chǎn)品的海量數(shù)據(jù)存取、高性能低延遲、數(shù)據(jù)管理、設備管理等特點，構(gòu)建了Neocean存儲交換平臺。

　　IX5000的智能網(wǎng)絡磁盤柜，改變了傳統(tǒng)磁盤柜SCSI/FC環(huán)路JBOD的結(jié)構(gòu)。每個磁盤柜分為四個磁盤控制組，每組的核心為一個具有四塊負載均衡微處理芯片的控制模塊。由于得到高性能存儲交換平臺的支撐，使得每個磁盤組（四塊磁盤）以星型方式通過雙GE接口連接到交換平臺，最大限度地發(fā)揮出高性能磁盤的讀寫能力。同時磁盤柜為每塊硬盤分配了專用的處理器和IP/MAC地址，這使得系統(tǒng)對于磁盤的管理和數(shù)據(jù)控制更為靈活，磁盤也可以在整個系統(tǒng)中自由“漫游”，甚至隨意更換位置?；跇藴驶疘P的存儲交換平臺使得各種數(shù)據(jù)管理功能能夠像電器插入電源插座一樣，IP技術(shù)中的端口鏡像、組播、路由、VLAN、IPSec等也應用于存儲數(shù)據(jù)管理。

　　華為3Com IX5000產(chǎn)品最大的特點就是全程的IP技術(shù)，從網(wǎng)絡到控制器，再到磁盤。劣勢是與同等定位的其他iSCSI專有設備相比，華為3Com在高級存儲應用功能方面（比如快照、復制等）還存在一定差距。

專有設備＋iSCSI支持

　　這類設備與第一種方式在本質(zhì)上沒有太多區(qū)別，只是將iSCSI Target軟件功能固化在存儲設備中，而且具有廠商專有特性。比較有代表性的產(chǎn)品為NetApp所有產(chǎn)品類型。NetApp IP SAN 解決方案由NetApp 存儲系統(tǒng)和iSCSI 協(xié)議（還支持NFS、CIFS、FC和HTTP 協(xié)議）、軟件、服務以及支持等組成。

　　數(shù)據(jù)處理流程是，承載SCSI的IP包進入存儲設備后，由控制器進行解包及封裝工作，然后進行與磁盤的通信。在硬件架構(gòu)上，控制器與磁盤系統(tǒng)之間采用FC環(huán)路結(jié)構(gòu)。

　　由于這類產(chǎn)品本來是專有的存儲設備，硬件架構(gòu)為數(shù)據(jù)存取工作做了許多優(yōu)化，處理iSCSI封包工作十分輕松，不會形成性能瓶頸。因此，這類iSCSI設備可以擔當高性能的應用，在某些情況下，它的性能表現(xiàn)甚至不比同等級別的FC SAN設備遜色。此外，這樣的設備一般是中高端存儲設備的一個功能選項，比如NetApp的iSCSI設備都提供了FC SAN功能和NAS功能，能夠在同一平臺實現(xiàn)多平臺的統(tǒng)一存儲，在其他存儲應用功能方面也表現(xiàn)突出，比如快照、復制和存儲管理。

　　既然提供了上佳的性能和豐富的功能，這樣的iSCSI設備價格自然要相對較高一些。

硬件協(xié)議轉(zhuǎn)換設備

　　SANRAD公司的V-Switch是各類存儲設備經(jīng)IP網(wǎng)絡互聯(lián)的、符合iSCSI標準的存儲交換與管理核心。在標準以太網(wǎng)環(huán)境下，通過基于網(wǎng)絡層面對存儲設備的全面管理，整合帶FC、SCSI和iSCSI接口的存儲資源，使之具備高可用性能。近日博科推出的iSCSI網(wǎng)關(guān)就是與SANRAD的OEM交易的一部分，SANRAD稱之為SANRAD V-Switch 2000，是其協(xié)議轉(zhuǎn)換器中最小的產(chǎn)品。

　　這種類型的iSCSI SAN特點明顯，它對于服務器端是一個透明的iSCSI設備，所有協(xié)議轉(zhuǎn)換器與服務器端的通信都是采用iSCSI語言，而在它與后端的存儲設備之間則又完全轉(zhuǎn)化成為光纖通道。iSCSI到SCSI或FC的連接設備提供了新老技術(shù)的互通。一個已經(jīng)購買了SCSI或FC存儲設備的用戶，如果希望能夠搭建基于iSCSI的IP SAN，而又不浪費現(xiàn)有設備，那么iSCSI到SCSI或FC的連接設備就是其最好的選擇。

　　該類方案的優(yōu)勢是，可以將數(shù)量眾多的iSCSI服務器整合在一起，同時充分利用較為高端的光纖通道存儲設備。劣勢是這種方式并沒有獲得業(yè)界的普遍認可，有些存儲管理員甚至說它有些另類，并不能充分發(fā)揮IP技術(shù)的優(yōu)勢，而且聯(lián)入FC SAN后還會破壞了后者的純潔性。

 

【應用篇】

　　在服務器數(shù)量較多、對性能要求不十分苛刻的情況下，可以考慮采用iSCSI。

　　既然SAN是主要為服務器服務的，那么我們就應該首先分析一下服務器的類型。對于服務器的類型來說，主要有四種：數(shù)據(jù)庫服務器、文件服務器、Web服務器和E-mail服務器。而從數(shù)據(jù)類型上來分，則分為數(shù)據(jù)庫、文件和E-mail。

　　如果是文件類型，那么最合適的存儲類型就是NAS。而對于大多數(shù)數(shù)據(jù)庫和E-mail類型，iSCSI都可以勝任。

　　而按照“道路理論”，在構(gòu)建一個SAN時究竟是采用FC架構(gòu)還是iSCSI架構(gòu)，在原理上應該沒有任何區(qū)別。就像我們現(xiàn)在使用服務器一樣，用戶在使用時不會特別關(guān)心磁盤的類型，

　　舉一個典型的例子，某用戶的需求為4臺Windows服務器、一臺IBM AIX服務器，之前采用的都是直連存儲的形式，隨著業(yè)務的發(fā)展需要將這些服務器中的數(shù)據(jù)集中起來同樣管理。為此，用戶希望購買一臺1TB的存儲設備，用來存放需要集中的數(shù)據(jù)。

　　如果按照傳統(tǒng)的方式構(gòu)建一套FC SAN，那么該用戶需要購買5個FC HBA卡、一臺FC交換機和一套1TB FC存儲設備，雖然FC設備的價格已經(jīng)下降許多，但是仍然需要12萬～15萬元人民幣；而如果采用iSCSI的方式，則僅需要購買一臺千兆以太網(wǎng)交換機和一臺iSCSI存儲設備，那么5萬～6萬元人民幣就能夠?qū)崿F(xiàn)（詳見下圖）。

　　有一個用戶總結(jié)說，他們之所以采用iSCSI，主要原因是服務器運行的數(shù)據(jù)庫對性能要求并不太高，而且大多數(shù)情況下只有一兩臺服務器同時訪問存儲設備。iSCSI為用戶節(jié)約了不少投資。例如，該用戶的服務器數(shù)量并不大，如果服務器很多，達到上百臺，那么iSCSI SAN的價格優(yōu)勢會更加明顯，同等規(guī)模，F(xiàn)C SAN的價格將會非常昂貴。從這個例子我們也可以看出iSCSI SAN的價格優(yōu)勢是通過整體成本體現(xiàn)出來的，筆者詢問了戴爾1TB存儲設備價格，AX100i（iSCSI）的價格約5萬元人民幣，AX100的價格約6萬元人民幣，而FC SAN需要整體配備光纖通道設備，價格就令整體提高許多。

 

【比較篇】

　　對于各類產(chǎn)品來說，實際的性能測試都特別有說服力。從筆者測試的經(jīng)驗來看，現(xiàn)在還不存在哪種方案在各個方面都超越其他競爭性方案。用戶需要結(jié)合自己的實際情況進行選擇。

　　筆者曾做過一些產(chǎn)品比較測試工作，認為經(jīng)過實際測試過的結(jié)果特別有說服力。下面列舉兩個涉及iSCSI產(chǎn)品的比較測試報告，相信對讀者有一定的啟發(fā)作用。

　　我們首先看一下筆者去年12月做過的一次存儲服務器公開比較測試，當時我們對iSCSI做了詳細的測試。

　　下面對一些結(jié)果進行了分析，值得用戶在構(gòu)建iSCSI SAN時考慮。

　　對于iSCSI的性能，人們最關(guān)心的是實際帶寬（MBps）和服務器CPU的占用率（%），因此順序讀寫性能是我們重點考察的指標。

　　1．對于給定的服務器和iSCSI Initiator組合，服務器（主機）CPU占用率與帶寬成正比。有這樣一種說法，即卸載1Gbps的iSCSI流量，大約相當于1GHz CPU的處理能力（顯然與具體的CPU有關(guān)）。

　　2．就Windows iSCSI Initiator而言，2.0版的性能通常略好于1.06版，而被測設備在讀取4MB和10MB的數(shù)據(jù)塊時，領(lǐng)先幅度較為明顯（超過20%）。因此，無論從性能、功能還是易用性方面考慮，2.0版都是首選。

　　3．iSCSI HBA在實際帶寬的表現(xiàn)上與iSCSI軟件Initiator相比不一定有明顯優(yōu)勢，具體到Adaptec 7211C來說，也就是和ProLiant DL380 G4 Storage Server配合的時候，在數(shù)據(jù)塊尺寸大于128KB之后能占一定的上風。iSCSI HBA的主要貢獻在于降低服務器的CPU占用率，譬如使用Adaptec 7211C時的CPU占用率就是使用Windows iSCSI Initiator時的十分之一以下。

　　4．ProLiant DL380 G4 Storage Server測試得到的實際帶寬接近100MB/s，與1Gb iSCSI的理論值相去不遠，不過，在實際應用中，性能肯定會打折扣，特別是當網(wǎng)絡流量和iSCSI流量并存的時候。

　　總的來說，現(xiàn)在的主流服務器能夠承受iSCSI軟件Initiator帶來的額外負擔，iSCSI的主要瓶頸還是在網(wǎng)絡上?；蛟S在10Gb iSCSI的環(huán)境中，iSCSI HBA會有較大的用武之地。

　　另外，Veritest網(wǎng)站對主流存儲系統(tǒng)做過細致的測試工作，測試報告對相同環(huán)境下FAS3020配置為iSCSI和CX500（配置為FC）進行了性能比較（http://www.veritest.com/clients/reports/netapp/2005_NetApp_Competitive_Analysis.pdf）。其中有一項測試結(jié)果對iSCSI特別有意義，在進行同樣的在線事務處理數(shù)據(jù)庫操作時，F(xiàn)AS3020的iSCSI性能比CX500的FC性能還高3.8倍，相比較，F(xiàn)AS3020的FC性能為iSCSI性能的1.4倍。我們跟戴爾工程師溝通時，他們也聲稱AX100（FC）的性能要比同等配置的AX100i（iSCSI）性能高50％。

編看編想 iSCSI穩(wěn)健前行

　　iSCSI的發(fā)展速度已經(jīng)很快，10GE對iSCSI的促進作用將會更大。在去年10月舉行的存儲網(wǎng)絡世界大會上，iSCSI廠商就向我們展示了10G以太網(wǎng)IP SAN的技術(shù)可行性。

　　10GE最大的好處是：相比目前的1G以太網(wǎng)，它允許連接到控制器上的服務器數(shù)量是現(xiàn)在的10倍，當然10GE iSCSI肯定也會帶來一些額外費用。由于光纖通道正在從2G向4G過渡，iSCSI用戶也希望不額外支付費用來獲得額外帶寬。

　　線纜價格過高是阻礙10G IP SAN進一步發(fā)展的另一個因素?，F(xiàn)在市場上唯一比較便宜的是銅纜，這與InfiniBand使用的線纜是一樣的，但是銅纜的傳輸距離太短，不到100米。預計要到2006年中才能克服銅纜傳輸距離受限的缺陷。

　　10G的芯片已經(jīng)比較成熟，芯片制造商Chelsio和Neterion在他們的10Gbps芯片方面已經(jīng)擁有眾多的合作伙伴，據(jù)悉，NetApp在10G iSCSI解決方案中會提供芯片供用戶選擇。

　　除了技術(shù)方面，多廠商的支持使得iSCSI如虎添翼。EMC在iSCSI上的表現(xiàn)就十分積極，由于CLARiiON CX300/500/700中沒有必需的以太網(wǎng)支持，EMC專門推出了僅支持iSCSI的CLARiiON CX300i和500i。HP的解決之道是通過一個類似iSCSI網(wǎng)關(guān)設備的HP StorageWorks EVA iSCSI連接選件，使EVA能同時支持FC和iSCSI。而HDS讓AMS系列在2006年初支持iSCSI的計劃還沒有實現(xiàn)。在這方面，以NAS起家的NetApp顯然得天獨厚，其FAS3000從一開始就統(tǒng)一整合了FC、iSCSI和NAS，iSCSI SAN市場排名第一（2005年26.2%）自然有它的道理。

　　相比較而言，目前只有IBM對iSCSI態(tài)度一般，但是我們也可以理解，一方面，其之前的NAS與iSCSI業(yè)務發(fā)展情況都不甚理想，另一方面，它與NetApp簽定的合作協(xié)議可以將NAS與iSCSI方面的事情統(tǒng)統(tǒng)交給NetApp。

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