構建企業iSCSI廉價存儲

夏衛虎

摘要企業的數據離不開存儲，存儲的方式多種多樣，傳統的FC-SAN存儲網絡成本昂貴，隨著數據的不斷產生，企業需要根據數據的重要程度對數據進行分類存放，對于一些非關鍵性數據或實時性要求不高的數據可以采用相對廉價的存儲方案。對此，文章介紹了如何利用iSCSI技術來構建企業廉價存儲網絡。

關鍵詞存儲區域網絡；iSCSI協議；存儲管理軟件

中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0123-01

一直以來，存儲區域網絡采用的協議都是光纖通道（Fibre Channel，FC）協議，FC-SAN有傳輸效率高、安全性好、延遲小、占用主機資源少、技術成熟等優點，然而光纖通道網絡的實現需要專屬網絡，在硬件上依賴價格昂貴的光纖交換機與光纖模塊，每臺需要連接FC-SAN的服務器都必須安裝FC HBA卡，部署一套FC-SAN的費用非常高昂，使用者還必須具備FC協議相關知識才能進行有效管理。基于TCP/IP協議的iSCSI存儲則可以充分利用企業現有資源如以太網交換機、閑置服務器來構建廉價存儲。如今，iSCSI協議逐漸成為新的網絡化存儲標準，企業可以利用現有技術和網絡基礎架構創建基于IP的SAN，享有相當于光纖通道技術的高性能，成本卻要低很多。

1iSCSI協議的工作機制

iSCSI技術由IBM公司研究開發，可以在IP協議的上層運行SCSI指令集，這種指令集合可以實現在IP網絡上運行SCSI協議，只要網絡可達，則兩個節點之間就可以通過iSCSI通信。在TCP/IP網絡上實現iSCSI協議通信就是在發送端把SCSI命令和SCSI數據封裝在iSCSI協議數據單元中，然后再將iSCSI PDU依次經過TCP封裝、IP封裝和數據鏈路層封裝，最后發送到IP網絡上進行傳輸，在接收端執行相反的操作。

圖1iSCSI協議結構

iSCSI網絡的成員主要分為發起端（Initiator）和目標端（Target）兩類，使用iSCSI通信的雙方需要先建立TCP連接，iSCSI將發起通信的一方稱為發起端，將被連接端稱為目標端。隨著技術與計算機性能的發展．現在iSCSI的發起端與目標端都可以用軟件來實現。一般來說，在虛擬化環境中，主機上安裝的虛擬化軟件為發起端，在物理環境中，發起端均為需要連接存儲的服務器。目標端為提供存儲空間的設備，如磁盤陣列，本文涉及的目標端主要為安裝了iSCSI Target端與存儲管理軟件的服務器。

2存儲管理軟件

為了數據安全性與完整性，目標服務器必須硬件上支持RAID，在硬件環境足夠的情況下， 可以配置成RAID0、RAID5或者RAID0+1。接下來在服務器上安裝存儲管理軟件并進行硬盤空間分配、創建卷、建立映射等配置，即可將服務器的硬盤作為網絡存儲并通過圖形化界面方便地進行系統配置與管理。

目前使用較為廣泛的存儲管理軟件有Starwind、Openfiler等。Openfiler是一個基于Linux系統的免費開源網絡存儲服務軟件，它將Apache、Aamba、LVM2、ext3、Linux NFS和iSCSI Enterprise Target等技術組合到一起，并通過一個基于Web且功能強大的管理界面實現。該軟件可以在單一框架中提供基于文件的網絡連接存儲（NAS）和基于塊的存儲區域網，與昂貴的FC-SAN相比功能上毫不遜色，另外具有系統小巧、自耗資源少、基本配置要求低等特點，能滿足中小企業穩定高效的要求，有效降低存儲構建成本。

3主機與iSCSI存儲的連接方式

為訪問iSCSI存儲，主機需要有iSCSI發起方和網絡連接即可。各種不同的發起方在價格、性能及靈活性等方面差別很大，在構建廉價存儲目前主要采用軟件和硬件兩種方式。

3.1 軟件方式

把服務器網卡作為網絡連接設備，由主機CPU和軟件完成網卡上接收到的數據鏈路層數據幀，從幀中提取SCSI數據和命令的操作，相反的過程也由主機CPU和軟件實現。

3.2 硬件方式

硬件方式iSCSI分為TOE和iSCSI HBA兩種。

1）TCP卸載引擎（TOE）方式。TOE方式使用集成TCP/IP卸載引擎處理邏輯芯片的網卡，網卡本身承擔了協議工作中的大部分，從而使CPU擺脫了繁重的網絡協議處理工作，大大提高了處理的效率。采用這種方式，CPU和軟件部分只需要完成iSCSI協議數據單元的封裝，解封。

2）iSCSI HBA方式。使用這種方式，iSCSI的通信過程中，網絡層、鏈路層以及物理層的處理任務都由iSCSI主機適配器完成，CPU和軟件只需要承擔少量的管理任務。

軟件方式由于采用標準網卡，無需額外配置適配器，因此硬件成本最低，缺點是進行iSCSI包文和TCP/IP包文轉換要點主機端的一部分資源，然而事實上隨著硬件升級換代，數據中心服務器硬件性能越來越強大，iSCSI協議處理開銷并不會導致明顯的性能下降。TCP卸載引擎（TOE）和iSCSI HBA方式可以有效節省CPU周期，尤其是對速度較慢但注重性能的應用程序服務器，適用于對可靠性實時性要求較高的業務，但是需要在主機上安裝專門的硬件板卡。

4小結

基于iSCSI的廉價存儲是充分利用了TCP/IP提供的易用、有效和安全的發送機制，提供了從1GbE到10GbE以及更高領域的無縫通道。目前TCP/IP卸載技術已經在硬件和軟件方面取得長足的進步，隨著iSCSI技術的完善，iSCSI存儲資源的通用性、數據共享能力都將大大增強，存儲資源的通用性、數據共享能力都將大大增強。企業到底是采用軟件iSCSI還是硬件iSCSI方式需要根據自己單位實際情況進行測試，并根據測試效果和應用情況而定。

參考文獻

[1]Tom Clark.IP SAN權威指南：存儲區域網絡中的iSCSI、iFCP和FCIP協議[M].中國電力出版社，2003.

[2]彭亮，涂曉東，牛長喜，張艇.存儲區域網絡iSCSI協議的通信機制研究[J].電子科技大學學報，2005，34（6）：988-991.

endprint

摘要企業的數據離不開存儲，存儲的方式多種多樣，傳統的FC-SAN存儲網絡成本昂貴，隨著數據的不斷產生，企業需要根據數據的重要程度對數據進行分類存放，對于一些非關鍵性數據或實時性要求不高的數據可以采用相對廉價的存儲方案。對此，文章介紹了如何利用iSCSI技術來構建企業廉價存儲網絡。

關鍵詞存儲區域網絡；iSCSI協議；存儲管理軟件

中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0123-01

一直以來，存儲區域網絡采用的協議都是光纖通道（Fibre Channel，FC）協議，FC-SAN有傳輸效率高、安全性好、延遲小、占用主機資源少、技術成熟等優點，然而光纖通道網絡的實現需要專屬網絡，在硬件上依賴價格昂貴的光纖交換機與光纖模塊，每臺需要連接FC-SAN的服務器都必須安裝FC HBA卡，部署一套FC-SAN的費用非常高昂，使用者還必須具備FC協議相關知識才能進行有效管理。基于TCP/IP協議的iSCSI存儲則可以充分利用企業現有資源如以太網交換機、閑置服務器來構建廉價存儲。如今，iSCSI協議逐漸成為新的網絡化存儲標準，企業可以利用現有技術和網絡基礎架構創建基于IP的SAN，享有相當于光纖通道技術的高性能，成本卻要低很多。

1iSCSI協議的工作機制

iSCSI技術由IBM公司研究開發，可以在IP協議的上層運行SCSI指令集，這種指令集合可以實現在IP網絡上運行SCSI協議，只要網絡可達，則兩個節點之間就可以通過iSCSI通信。在TCP/IP網絡上實現iSCSI協議通信就是在發送端把SCSI命令和SCSI數據封裝在iSCSI協議數據單元中，然后再將iSCSI PDU依次經過TCP封裝、IP封裝和數據鏈路層封裝，最后發送到IP網絡上進行傳輸，在接收端執行相反的操作。

圖1iSCSI協議結構

iSCSI網絡的成員主要分為發起端（Initiator）和目標端（Target）兩類，使用iSCSI通信的雙方需要先建立TCP連接，iSCSI將發起通信的一方稱為發起端，將被連接端稱為目標端。隨著技術與計算機性能的發展．現在iSCSI的發起端與目標端都可以用軟件來實現。一般來說，在虛擬化環境中，主機上安裝的虛擬化軟件為發起端，在物理環境中，發起端均為需要連接存儲的服務器。目標端為提供存儲空間的設備，如磁盤陣列，本文涉及的目標端主要為安裝了iSCSI Target端與存儲管理軟件的服務器。

2存儲管理軟件

為了數據安全性與完整性，目標服務器必須硬件上支持RAID，在硬件環境足夠的情況下， 可以配置成RAID0、RAID5或者RAID0+1。接下來在服務器上安裝存儲管理軟件并進行硬盤空間分配、創建卷、建立映射等配置，即可將服務器的硬盤作為網絡存儲并通過圖形化界面方便地進行系統配置與管理。

目前使用較為廣泛的存儲管理軟件有Starwind、Openfiler等。Openfiler是一個基于Linux系統的免費開源網絡存儲服務軟件，它將Apache、Aamba、LVM2、ext3、Linux NFS和iSCSI Enterprise Target等技術組合到一起，并通過一個基于Web且功能強大的管理界面實現。該軟件可以在單一框架中提供基于文件的網絡連接存儲（NAS）和基于塊的存儲區域網，與昂貴的FC-SAN相比功能上毫不遜色，另外具有系統小巧、自耗資源少、基本配置要求低等特點，能滿足中小企業穩定高效的要求，有效降低存儲構建成本。

3主機與iSCSI存儲的連接方式

為訪問iSCSI存儲，主機需要有iSCSI發起方和網絡連接即可。各種不同的發起方在價格、性能及靈活性等方面差別很大，在構建廉價存儲目前主要采用軟件和硬件兩種方式。

3.1 軟件方式

把服務器網卡作為網絡連接設備，由主機CPU和軟件完成網卡上接收到的數據鏈路層數據幀，從幀中提取SCSI數據和命令的操作，相反的過程也由主機CPU和軟件實現。

3.2 硬件方式

硬件方式iSCSI分為TOE和iSCSI HBA兩種。

1）TCP卸載引擎（TOE）方式。TOE方式使用集成TCP/IP卸載引擎處理邏輯芯片的網卡，網卡本身承擔了協議工作中的大部分，從而使CPU擺脫了繁重的網絡協議處理工作，大大提高了處理的效率。采用這種方式，CPU和軟件部分只需要完成iSCSI協議數據單元的封裝，解封。

2）iSCSI HBA方式。使用這種方式，iSCSI的通信過程中，網絡層、鏈路層以及物理層的處理任務都由iSCSI主機適配器完成，CPU和軟件只需要承擔少量的管理任務。

軟件方式由于采用標準網卡，無需額外配置適配器，因此硬件成本最低，缺點是進行iSCSI包文和TCP/IP包文轉換要點主機端的一部分資源，然而事實上隨著硬件升級換代，數據中心服務器硬件性能越來越強大，iSCSI協議處理開銷并不會導致明顯的性能下降。TCP卸載引擎（TOE）和iSCSI HBA方式可以有效節省CPU周期，尤其是對速度較慢但注重性能的應用程序服務器，適用于對可靠性實時性要求較高的業務，但是需要在主機上安裝專門的硬件板卡。

4小結

基于iSCSI的廉價存儲是充分利用了TCP/IP提供的易用、有效和安全的發送機制，提供了從1GbE到10GbE以及更高領域的無縫通道。目前TCP/IP卸載技術已經在硬件和軟件方面取得長足的進步，隨著iSCSI技術的完善，iSCSI存儲資源的通用性、數據共享能力都將大大增強，存儲資源的通用性、數據共享能力都將大大增強。企業到底是采用軟件iSCSI還是硬件iSCSI方式需要根據自己單位實際情況進行測試，并根據測試效果和應用情況而定。

參考文獻

[1]Tom Clark.IP SAN權威指南：存儲區域網絡中的iSCSI、iFCP和FCIP協議[M].中國電力出版社，2003.

[2]彭亮，涂曉東，牛長喜，張艇.存儲區域網絡iSCSI協議的通信機制研究[J].電子科技大學學報，2005，34（6）：988-991.

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摘要企業的數據離不開存儲，存儲的方式多種多樣，傳統的FC-SAN存儲網絡成本昂貴，隨著數據的不斷產生，企業需要根據數據的重要程度對數據進行分類存放，對于一些非關鍵性數據或實時性要求不高的數據可以采用相對廉價的存儲方案。對此，文章介紹了如何利用iSCSI技術來構建企業廉價存儲網絡。

關鍵詞存儲區域網絡；iSCSI協議；存儲管理軟件

中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0123-01

一直以來，存儲區域網絡采用的協議都是光纖通道（Fibre Channel，FC）協議，FC-SAN有傳輸效率高、安全性好、延遲小、占用主機資源少、技術成熟等優點，然而光纖通道網絡的實現需要專屬網絡，在硬件上依賴價格昂貴的光纖交換機與光纖模塊，每臺需要連接FC-SAN的服務器都必須安裝FC HBA卡，部署一套FC-SAN的費用非常高昂，使用者還必須具備FC協議相關知識才能進行有效管理。基于TCP/IP協議的iSCSI存儲則可以充分利用企業現有資源如以太網交換機、閑置服務器來構建廉價存儲。如今，iSCSI協議逐漸成為新的網絡化存儲標準，企業可以利用現有技術和網絡基礎架構創建基于IP的SAN，享有相當于光纖通道技術的高性能，成本卻要低很多。

1iSCSI協議的工作機制

iSCSI技術由IBM公司研究開發，可以在IP協議的上層運行SCSI指令集，這種指令集合可以實現在IP網絡上運行SCSI協議，只要網絡可達，則兩個節點之間就可以通過iSCSI通信。在TCP/IP網絡上實現iSCSI協議通信就是在發送端把SCSI命令和SCSI數據封裝在iSCSI協議數據單元中，然后再將iSCSI PDU依次經過TCP封裝、IP封裝和數據鏈路層封裝，最后發送到IP網絡上進行傳輸，在接收端執行相反的操作。

圖1iSCSI協議結構

iSCSI網絡的成員主要分為發起端（Initiator）和目標端（Target）兩類，使用iSCSI通信的雙方需要先建立TCP連接，iSCSI將發起通信的一方稱為發起端，將被連接端稱為目標端。隨著技術與計算機性能的發展．現在iSCSI的發起端與目標端都可以用軟件來實現。一般來說，在虛擬化環境中，主機上安裝的虛擬化軟件為發起端，在物理環境中，發起端均為需要連接存儲的服務器。目標端為提供存儲空間的設備，如磁盤陣列，本文涉及的目標端主要為安裝了iSCSI Target端與存儲管理軟件的服務器。

2存儲管理軟件

為了數據安全性與完整性，目標服務器必須硬件上支持RAID，在硬件環境足夠的情況下， 可以配置成RAID0、RAID5或者RAID0+1。接下來在服務器上安裝存儲管理軟件并進行硬盤空間分配、創建卷、建立映射等配置，即可將服務器的硬盤作為網絡存儲并通過圖形化界面方便地進行系統配置與管理。

目前使用較為廣泛的存儲管理軟件有Starwind、Openfiler等。Openfiler是一個基于Linux系統的免費開源網絡存儲服務軟件，它將Apache、Aamba、LVM2、ext3、Linux NFS和iSCSI Enterprise Target等技術組合到一起，并通過一個基于Web且功能強大的管理界面實現。該軟件可以在單一框架中提供基于文件的網絡連接存儲（NAS）和基于塊的存儲區域網，與昂貴的FC-SAN相比功能上毫不遜色，另外具有系統小巧、自耗資源少、基本配置要求低等特點，能滿足中小企業穩定高效的要求，有效降低存儲構建成本。

3主機與iSCSI存儲的連接方式

為訪問iSCSI存儲，主機需要有iSCSI發起方和網絡連接即可。各種不同的發起方在價格、性能及靈活性等方面差別很大，在構建廉價存儲目前主要采用軟件和硬件兩種方式。

3.1 軟件方式

把服務器網卡作為網絡連接設備，由主機CPU和軟件完成網卡上接收到的數據鏈路層數據幀，從幀中提取SCSI數據和命令的操作，相反的過程也由主機CPU和軟件實現。

3.2 硬件方式

硬件方式iSCSI分為TOE和iSCSI HBA兩種。

1）TCP卸載引擎（TOE）方式。TOE方式使用集成TCP/IP卸載引擎處理邏輯芯片的網卡，網卡本身承擔了協議工作中的大部分，從而使CPU擺脫了繁重的網絡協議處理工作，大大提高了處理的效率。采用這種方式，CPU和軟件部分只需要完成iSCSI協議數據單元的封裝，解封。

2）iSCSI HBA方式。使用這種方式，iSCSI的通信過程中，網絡層、鏈路層以及物理層的處理任務都由iSCSI主機適配器完成，CPU和軟件只需要承擔少量的管理任務。

軟件方式由于采用標準網卡，無需額外配置適配器，因此硬件成本最低，缺點是進行iSCSI包文和TCP/IP包文轉換要點主機端的一部分資源，然而事實上隨著硬件升級換代，數據中心服務器硬件性能越來越強大，iSCSI協議處理開銷并不會導致明顯的性能下降。TCP卸載引擎（TOE）和iSCSI HBA方式可以有效節省CPU周期，尤其是對速度較慢但注重性能的應用程序服務器，適用于對可靠性實時性要求較高的業務，但是需要在主機上安裝專門的硬件板卡。

4小結

基于iSCSI的廉價存儲是充分利用了TCP/IP提供的易用、有效和安全的發送機制，提供了從1GbE到10GbE以及更高領域的無縫通道。目前TCP/IP卸載技術已經在硬件和軟件方面取得長足的進步，隨著iSCSI技術的完善，iSCSI存儲資源的通用性、數據共享能力都將大大增強，存儲資源的通用性、數據共享能力都將大大增強。企業到底是采用軟件iSCSI還是硬件iSCSI方式需要根據自己單位實際情況進行測試，并根據測試效果和應用情況而定。

參考文獻

[1]Tom Clark.IP SAN權威指南：存儲區域網絡中的iSCSI、iFCP和FCIP協議[M].中國電力出版社，2003.

[2]彭亮，涂曉東，牛長喜，張艇.存儲區域網絡iSCSI協議的通信機制研究[J].電子科技大學學報，2005，34（6）：988-991.

endprint