「iSCSI」是什麼？

iSCSI技術是一種由IBM公司研究開發的，是一個供 硬件設備使用的能夠在IP協議的上層運行的SCSI指令集，這種指令集合能夠實如今IP 網絡上運行SCSI協議，使其可以在諸如高速千兆以太網上進行路由選擇。iSCSI技術是一種新儲存技術，該技術是將現有SCSI接口與以太網絡(Ethernet)技術結合，使 服務器可與使用IP網絡的儲存裝置互相交換資料。

　　iSCSI：Internet 小型計算機系統接口 (iSCSI：Internet Small Computer System Interface) Internet 小型計算機系統接口(iSCSI)是一種基於 TCP/IP 的協議，用來創建和管理 IP 存儲設備、主機和客戶機等之間的相互鏈接，並建立存儲區域網絡(SAN)。SAN 使得 SCSI 協議應用於高速數據傳輸網絡成爲可能，這種傳輸以數據塊級別(block-level)在多個數據存儲網絡間進行。 SCSI 結構基於客戶/服務器模式，其一般應用環境是：設備互相靠近，而且這些設備由 SCSI 總線鏈接。iSCSI 的主要功能是在 TCP/IP 網絡上的主機系統(啓動器 initiator)和存儲設備(目標器 target)之間進行大量數據的封裝和可靠傳輸過程。此外，iSCSI 提供了在 IP 網絡封裝 SCSI 命令，且運行在 TCP 上。 現在咱們所涉及的 SAN (Storage Area Network)，其實現數據通訊的主要要求是：1. 數據存儲系統的合併;2. 數據備份;3. 服務器羣集;4. 複製;5. 緊急狀況下的數據恢復。另外，SAN 可能分佈在不一樣地理位置的多個 LANs 和 WANs 中。必須確保全部 SAN 操做安全進行並符合服務質量(QoS)要求，而 iSCSI 則被設計來在 TCP/IP 網絡上實現以上這些要求。

　　ISCSI(Internet SCSI)是2003年IETF(InternetEngineering Task Force，互聯網工程任務組)制訂的一項標準，用於將SCSI數據塊映射成以太網數據包。SCSI(Small Computer System Interface)是塊數據傳輸協議，在存儲行業普遍應用，是存儲設備最基本的標準協議。從根本上說，I SCS I協議是一種利用IP網絡來傳輸潛伏時間短的SCSI數據塊的方法，ISCSI使用以太網協議傳送SCSI命令、響應和數據。ISCSI能夠用咱們已經熟悉和天天都在使用的以太網來構建IP存儲局域網。經過這種方法，ISCSI克服了直接鏈接存儲的侷限性，使咱們能夠跨不一樣服務器共享存儲資源，並能夠在不停機狀態下擴充存儲容量。

　　ISCSI的工做過程：當ISCSI主機應用程序發出數據讀寫請求後， 操做系統會生成一個相應的SCSI命令，該SCSI命令在ISCSI initiator層被封裝成ISCSI消息包並經過TCP/IP傳送到設備側，設備側的ISCSI target層會解開ISCSI消息包，獲得SCSI命令的內容，而後傳送給SCSI設備執行;設備執行SCSI命令後的響應，在通過設備側ISCSItarget層時被封裝成ISCSI響應PDU，經過TCP/IP網絡傳送給主機的ISCSI initiator層，ISCSIinitiator會從ISCSI響應PDU裏解析出SCSI響應並傳送給操做系統，操做系統再響應給應用程序。

　　這幾年來，I SCS I存儲技術獲得了快速發展。ISCSI的最大好處是能提供快速的網絡環境，雖然目前其性能和帶寬跟光纖網絡還有一些差距，但能節省企業約30-40%的成本。ISCSI技術優勢和成本優點的主要體現包括如下幾個方面：

　　硬件成本低：構建ISCSI存儲網絡，除了存儲設備外， 交換機、線纜、接口卡都是標準的以太網配件，價格相對來講比較低廉。同時，ISCSI還能夠在現有的網絡上直接安裝，並不須要更改企業的網絡體系，這樣能夠最大程度地節約投入。

　　操做簡單，維護方便：對I SCS I存儲網絡的管理，實際上就是對以太網設備的管理，只需花費少許的資金去培訓ISCSI存儲 網絡管理員。當ISCSI存儲網絡出現故障時，問題定位及解決也會由於以太網的普及而變得容易。

　　擴充性強：對於已經構建的I SCS I存儲網絡來講，增長ISCSI存儲設備和服務器都將變得簡單且無需改變網絡的體系結構。

　　帶寬和性能：ISCSI存儲網絡的訪問帶寬依賴以太網帶寬。隨着千兆以太網的普及和萬兆以太網的應用，ISCSI存儲網絡會達到甚至超過FC(FiberChannel，光連通道)存儲網絡的帶寬和性能。突破距離限制：I SCS I存儲網絡使用的是以太網，於是在服務器和存儲設備的空間佈局上的限制就會少了不少，甚至能夠跨越地區和國家。

　　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(企業級別或家用級別)，ISCSI存儲設備的銷量也在快速增加。

　　OceanStor S5000應運而生

　　OceanStor S5000(如下簡稱S5000)是 華爲自主開發的大容量、高性能ISCSI存儲設備，融合了華爲在存儲行業多年積累的技術成果和技術經驗。

　　S5000的硬件系統採用雙平面設計，除了用戶能夠看到的雙控制器、雙 電源外，內部交換網絡也採用雙平面，保證了系統在其中一個模塊出現故障時還可以正常工做;S5000能夠支持多種 硬盤(FC/SATA/ SAS)，因此結合不一樣的RAID級別，能夠知足客戶不一樣應用、不一樣成本的組網需求;S5000能夠同時支持ISCSI主機接口和FC主機接口，以知足ISCSI和FC的混合組網需求。

　　S5000的業務 軟件系統基於64位計算平臺開發，64位計算平臺帶來了性能的提高，同時讓用戶使用較大的CACHE 內存(超過32位計算平臺的限制)。業務路徑上的各軟件子系統的算法都基於雙控制器開發，單控制器的失效會獲得及時的保護，保證了系統的高可靠性。在ISCSI目標器的設計開發過程當中，採用了比較先進的多線程軟件技術，大大提高了ISCSI的性能和併發處理能力;當S5000只爲少數幾個高性能服務器提供存儲服務時，也可以全速運行，快速響應主機的讀寫請求。

　　S5000的 管理軟件系統基於Web技術開發，直接使用通用瀏覽器便可以進行S5000設備的管理維護，省去了安裝管理軟件客戶端的麻煩。以流媒體業務應用爲例，利用S5000的組網方式，全部媒體服務器經過千兆以太網共享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一樣媒體服務器的訪問請求;而當其中一個控制器發生故障時，正常的控制器會自動接受全部媒體服務器的訪問請求並進行處理。每一個媒體服務器主機使用兩個網口，在提升了服務器對S5000的訪問速度的同時，還保證了單個網口的異常不會影響服務器對存儲設備的訪問。設備網管使用的是Web方式，能夠和其它用途的主機共用且無需安裝。存儲網絡最好能和其它網絡分開，以提升速度，並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技術和網絡快速發展的必然產物，是FC(FiberC h a n n e l，光連通道)最有力的競爭對手。ISCSI結合了業內S C S I和TCP/IP兩個最通用的協議，這給實施和使用帶來了極大的便利，也大大增長了存儲設備的資源利用，因此必將會獲得快速的普及。目前，各存儲設備廠商都紛紛推出ISCSI存儲設備和各類操做系統的ISCSI啓動器軟件。隨着ISCSI技術的應用，存儲業界必然會發生一些變化。

　　對文件服務器方式(NAS)的替換：隨着I SCS I技術的完善，數據塊級的存儲應用將變得更爲廣泛，存儲資源的通用性、數據共享能力都將大大加強，而且更加易於管理。這樣一來，以往使用NAS的地方，會更多地被替換爲ISCSI塊級存儲設備。備份鏡像中大量使用ISCSI設備：由於ISCSI自己的無地理限制的特性和完善的互聯網，必將致使在數據備份鏡像中大量使用ISCSI設備。

　　改變企業存儲設施的佈局：IP網自己的特色，企業在進行存儲設備佈局時，會把不一樣的ISCSI存儲設備分散放置到不一樣的地方，而不是目前FC-SAN(Storage AreaNetwork，存儲區域網絡)所使用的比較集中的佈局方式。

　　IP-SAN和FC-SAN的融合：經過IP-SAN和FC-SAN 路由器，把IP-SAN和FC-SAN融合起來，讓IP-SAN和FC-SAN各自完成不一樣功能的同時，又可以相互進行數據共享、備份鏡像。

　　隨着千兆以太網的成熟以及萬兆以太網絡的開發，ISCSI必然憑藉其性價比、通用性、無地理限制等優點而獲飛速發展，ISCSI技術將聯合SCSI、TCP/IP，共同開創網絡存儲的新局面。

iSCSI存儲系統架構

　　如今市場有不少不一樣型號的iSCSI存儲設備，設備的型號和參數有不少不一樣，廠商在作市場宣傳時候也常常採用不一樣的口號或噱頭，標榜本身的產品有各類各樣不一樣的功能和優點。

　　實際上當咱們對iSCSI設備的結構進行深刻的研究時就會發現iSCSI從架構上能夠分爲4種類型的架構。

　　1、控制器架構

　　iSCSI的核心處理單元採用與FC光纖存儲設備相同的結構。即採用專用的數據傳輸芯片、專用的RAID數據校驗芯片、專用的高性能cache緩存和專用的嵌入式系統平臺。打開設備 機箱時能夠看到iSCSI設備內部採用無線纜的背板結構，全部部件與背板之間經過標準或非標準的插槽連接在一塊兒，而不是普通PC中的多種不一樣型號和規格的線纜連接。

　　這種類型的iSCSI存儲設備核心處理單元採用高性能的 硬件處理芯片，每一個芯片功能單一，所以處理效率較高。 操做系統是嵌入式設計，與其餘類型的操做系統相比，嵌入式操做系統具備體積小、高穩定性、強實時性、固化代碼以及操做方便簡單等特色。所以控制器架構的iSCSI存儲設備具備較高的安全性和和穩定性。

　　控制器架構iSCSI存儲內部基於無線纜的背板連接方式，徹底消除了連接上的單點故障，所以系統更安全，性能更穩定。通常可用於對性能的穩定性和高可用性具備較高要求的在線存儲系統，好比：中小型 數據庫系統，大型數據的庫備份系統，遠程容災系統，網站、電力或非線性編輯製做網等。

　　控制器架構的iSCSI設備因爲核心 處理器所有采用硬件，制形成本較高，所以通常銷售價格較高。

　　區分一個設備是不是控制器架構，可從如下幾個方面去考慮：

　　一、是否雙控：除了一些早期型號或低端型號外，高性能的iSCSI存儲通常都會採用active-active的雙控制器工做方式。控制器爲模塊化設計，並安裝在同一個機箱內，非兩個獨立機箱的控制器。

　　二、緩存：有雙控制器緩存鏡像、緩存斷電保護功能。

　　三、數據校驗：採用專用硬件校驗和數據傳輸芯片，非依靠普通CPU的 軟件校驗，或普通RAID卡。

　　四、內部結構：打開控制器架構的設備，內部所有爲無線纜的背板式鏈接方式，各硬件模塊鏈接在背板的各個插槽上。

　　2、iSCSI鏈接橋架構

　　整個iSCSI存儲分爲兩個部分，一個部分是前端協議轉換設備，另外一部分是後端存儲。結構上相似NAS 網關及其後端存儲設備。

　　前端協議轉換部分通常爲硬件設備，主機接口爲千兆以太網接口，磁盤接口通常爲SCSI接口或FC接口，可鏈接SCSI 磁盤陣列和FC存儲設備。經過千兆以太網主機接口對外提供ISCSI數據傳輸協議。

　　後端存儲通常採用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鏈接到iSCSI橋的磁盤接口上。

　　iSCSI鏈接橋設備自己只有協議轉換功能，沒有RAID校驗和快照、卷複製等功能。建立RAID組、建立LUN等操做必須在存儲設備上完成，存儲設備有什麼功能，整個iSCSI設備就具備什麼樣的功能。

　　3、PC架構

　　那麼何謂PC架構?按字面的意思能夠理解爲存儲設備創建在PC 服務器的基礎上。即就是選擇一個普通的、性能優良的、可支持多塊磁盤的PC(通常爲 PC服務器和工控服務器)，選擇一款相對成熟穩定的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，並經過PC服務器的以太 網卡對外提供iSCSI數據傳輸協議。

　　目前常見的iSCSI Target軟件多半由商業軟件廠商提供，如DataCore Software的SANmelody，FalconStor Software的iSCSI Server for Windows，和String Bean Software的WinTarget等。這軟件都只能運行在Windows操做系統平臺上。

　　在PC架構的iSCSI存儲設備上，全部的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，所以對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服務器運行狀態的影響。

　　當因爲PC架構iSCSI存儲設備的研發、生產、安裝使用相對簡單，硬件和軟件成本相對較低，所以市場上常見的基於PC架構的iSCSI設備的價格都比較低，在一些對性能穩定性要求較低的系統中具備較大的價格優點。

　　4、PC+NIC架構

　　PC+iSCSI Target軟件方式是一種低價低效比的 解決方案，另外還有一種基於PC+NIC的高階高效性iSCSI 方案。

　　若是隻是將高速Ethernet用於存儲 網絡化過於惋惜，所以衆多廠商發起了iWARP，不只可實現存儲網絡化，也能實現I/O 的網絡化。經過RDMA(Remote Direct Memory Access)機制簡化網絡兩端的內存數據交換程序，從而加速數據傳輸效率。