iSCSI技术基础知识汇总

iSCSI基础技术知识
目录
前言  1 第一章iSCSI技术背景介绍  2 第二章iSCSI技术的应用  3 第三章iSCSI产品的组成8第四章iSCSI技术及其安全性9 第五章iSCSI与各类型存储方案的综合评比14第六章iSCSI与IP存储技术16 第七章问与答22
前言 iSCSI技术发展及未来展望
企业存储技术发展日新月异,早期大型服务器的DAS技术(Direct Attached Storage,直接附加存储,又称直连存储),后来为了提高存储空间的利用及管理安装上的效率,因而有了SAN(Storage Area Network,存储局域网络)技术的诞生,SAN可说是DAS网络化发展趋势下的产物。早先的SAN采用的是光纤通道(FC,Fiber Channel)技术,所以在iSCSI 出现以前,SAN多半单指FC而言。一直到iSCSI问世,为了方便区别,业界才分别以FC-SAN 及iSCSI-SAN的称呼加以分辨。
紧接着,为了能在多用户网络环境中,做好档案集中化分享管理的工作,采用全然不同于以往的文件协议(File Protocol)数据存取方式的NAS(Network Attached Storage;网络附加存储)方案也应运而生。它的出现,为以太网络的成熟及重要,做了最佳脚注。
日益发展及成熟的因特网,更进一步成为了IP存储方案成长壮大的最佳腹地及平台,现成的架构、协议、标准、基础设施及管理工具,莫不吸引着寻求最佳存储方案者的目光。此背景,加上FC-SAN高不可攀的成本及管理门坎的障碍,另一存储成员iSCSI(Internet SCSI)也来报到了。iSCSI的出现,标志着低价化SAN方案的问世。
从IP SAN到iSCSI SAN
所谓iSCSI亦即通过IP网络,将SCSI区块数据转换成网络封包的一种传输标准,它和NAS一样通过IP网络来传输数据,但在数据存取方式上,则采用与NAS不同的,而与FC-SAN相同的Block Protocol协议。iSCSI最早是由IBM和Cisco于2001年制定的。
事实上,为了解决FC-SAN在价格及管理上的诸多门坎,各家早有不同协议的IP SAN 的研究开发。这些IP SAN的架构,其实与iSCSI大同小异,只不过并非走标准化的协议(事实上,在iSCSI标准化之前,也没有什么标准不标准的问题),而是各家自行研发的协议,所以基本上各家IP SAN是不兼容的。
两大推波助澜的关键促因
腾飞电开水器在iSCSI尚未标准化之前,只有少数厂商投入IP SAN的开发,因为每一家厂商皆开发专属封闭协议的
解决方案,所以这些方案之间无法完全兼容。在当时的市场上,由于发展iSCSI的厂商很少,所以支持的平台及软硬件等基础设施相当贫乏,这可说是iSCSI发展之初的最大阻碍及瓶颈。
但接下来的两大事件,却被视为促进iSCSI发展与成熟的关键因素,那就是iSCSI标准的正式通过,以及微软的正式支持。
SNIA(存储网络产业协会;The Storage Networking Industry Associate)于2003年2月正式制定通过了iSCSI标准。业界莫将此标准化视为iSCSI发展历程中的最关键因素,自此开始,有愈来愈多的厂商开始进一步开发合乎业界标准的相关产品。
在iSCSI的发展过程中,除了正式标准化具有重大意义外,微软紧接着在2003年5月宣布在WinServer 2003 中,正式支持iSCSI技术,并提供iSCSI Initiator驱动程序的下载。微软这项作法,带动了整个iSCSI业界的发展。
iSCSI之所以被看好,首先它根植于IP网络上,所以可以采用现有已经非常成熟的管理工具及基础建设,可为企业节省大笔建设、管理的成本。更重要的是,IP的人才资源非常充沛。此外,iSCSI在数据传输距离上,几乎没有限制的优点,更吸引无数企业的目光。
10G以太网会是iSCSI技术成长的基石
对于iSCSI的未来发展,诸多厂商都认为SAN与NAS的整合会是一大趋势。此外随着10G Ethernet的到来,iSCSI的理论带宽将会攀升到10Gb的极速,那么即使未来FC提升到4Gb,速度上也仍然不是iSCSI的对手。
2003年2月11日,IETF(Internet Engineering Task Force,互联网工程任务组)通过了iSCSI(Internet SCSI)标准,这项由IBM、Cisco共同发起的技术标准,经过三年20个版本的不断完善,终于得到了IETF认可。这吸引了很多的厂商参与到相关产品的开发中来,也推动了更多的用户采用iSCSI的解决方案。作为早已被广泛传播的网络存储技术,很多读者都对这项技术耳熟能详。而iSCSI技术最重要的贡献在于其对传统技术的继承和发展上:其一,SCSI(Small Computer Systems Interface,小型计算机系统接口)技术是被磁盘、磁带等设备广泛采用的存储标准,从1986年诞生起到现在仍然保持着良好的发展势头;其二,沿用TCP/IP协议,TCP/IP在网络方面是最通用、最成熟的协议,且IP网络的基础建设非常完善。这两点为iSCSI的无限扩展提供了夯实的基础。
iSCSI协议定义了在TCP/IP网络发送、接收block(数据块)级的存储数据的规则和方法。发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中再通过网络转发,接收端收到TCP/IP包之后,将其还原为SCSI命令和数据并执行,完成之后将返回的SCSI命令和数据再封装到TCP/IP包中再传送回发送端。而整个过程在用户看来,使用远端的存储设备就象访问本地的SCSI设备一样简单。支持iSCSI技术的服务器和存储设备能够直接连接到现有的IP交换机和路由器上,因此iSCSI技术具有易于安装、成本低廉、不受
地理限制、良好的互操作性、管理方便等优势。早在2001年上半年,IBM就推出了IP Storage 200i,是市场上公认的第一款基于iSCSI协议的产品,这款产品的出现,对于身处信息爆炸时代却无法承担光纤通道SAN环境高成本的中小型用户来说,具有巨大的吸引力;2001年10月,Cisco也推出了SN5420存储路由器,基于IP标准和SAN(Storage Area Network,存储区域网络)标准,可以提供与现有LAN(Local Area Network,局域网)、WAN(Wide Area Network,广域网)、光纤和SAN设备之间的互操作,率先建立了IP网络与SAN之间的桥梁。现在,有更多的厂商参与到iSCSI产品的开发中,如Intel已经推出了存储网卡IP Storage iSCSI PRO/1000 T,将协议转化也就是封装、还原TCP/IP包的步骤转移到网卡上来执行,大大降低了服务器处理器的占用率。同时,还有芯片、板卡制造商加入到iSCSI产品的开发中,如Adaptec、Qlogic 等等。
ISCSI在IP SAN和FC领域的应用
很多用户对iSCSI的技术和优势比较了解,但是如何将iSCSI技术应用到实际中来,大多数还不是很清楚,因此本白皮书将在下面的文章中着重阐述iSCSI技术的应用,希望能够促进读者对iSCSI的理解,并能够帮助用户在面对IP与FC(Fibre Channel,光纤通道)的选择时,更多一份把握。
女子诞下18公斤巨婴在这里,我们先介绍一个概念,即IP Storage(IP存储)。在iSCSI技术不断完善的过程中,这个概念也早已被推向市场。简单的说,IP存储就是基于IP网络来实现数据块级存储的方式。由于iSCSI技术的固有优势,IP存储更是让很多用户翘首以待,希望能够出现一种大而统的方式,真正将存储规范化。什么是辩证法
A 基于iSCSI技术的IP SAN应用:朗文交互英语
图一 基于iSCSI技术的IP SAN
图一为比较简单的IP SAN结构图。例子中使用千兆以太网交换机搭建网络环境,由iSCSI initiator如文件服务器、iSCSI target如磁盘阵列及磁带库组成。在这里引入两个概念:initiator和target。Initiator即典型的主机系统,发出读、写数据请求;target即磁盘阵列之类的存储资源,响应客户端的请求。这两个概念也就是上文提到的发送端及接受端。图中使用iSCSI HBA(Host Bus Adapter,主机总线适配卡)连接服务器和交换机,iSCSI HBA 包括网卡的功能,还需要支持OSI网络协议堆栈以实现协议转换的功能。在IP SAN中还可以将基于iSCSI技术的磁带库直接连接到交换机上,通过存储管理软件实现简单、快速的数据备份。
曾凡亚
由图一可以看出,基于iSCSI技术,利用现有的IP网络搭建IP SAN是极其简单的,且无须对管理人员进行深入培训即可掌握存储网络的管理。基于1Gb的IP网络搭建IP SAN,单通道数据传输速率可以达到160MB/s左右,因此iSCSI技术为用户提供了更高的性价比。
B 基于iSCSI路由器整合FC和IP应用:
水龟虫科如图二,为基于iSCSI路由器整合光纤通道网络和IP网络的结构图,将光纤通道存储网络和iSCSI网络整合,提供现有局域网(LAN)、广域网(WAN)、FC SAN设备之间的互操作性,特点如下:
通过iSCSI、光纤两种方式都可以访问IP网络中通用的存储设备;
通过IP网络访问FC SAN中的存储设备;
改善存储资源的可管理性及可用性;

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