iSCSI是什么？iSCSI存储原理_性能_优缺点解析

Internet小型计算机系统接口，简称iSCSI，是一种存储区域网络（SAN）协议。它是一种基于Internet协议的网络标准，用于通过TCP/IP网络传输携带SCSI命令数据。iSCSI连接数据存储设施并提供对存储设备的块级访问。

据了解，iSCSI是IBM和Cisco于1998年作为概念验证而首创的，它是2000年提交给互联网工程任务组（IETF）的标准草案，并于2003年获得批准。

iSCSI工作原理

iSCSI允许两台主机通过使用采用高性能本地存储总线的IP网络插入和交换SCSI命令，通过网络对其进行模拟，并创建存储区域网络（SAN）。该协议封装SCSI命令，将数据组装在TCP/IP层数据包中，并使用点对点连接发送它们。

iSCSI通过在iSCSI启动器和iSCSI目标之间传输块级数据来执行，iSCSI启动器位于服务器上，iSCSI目标位于存储设备上。数据包到达iSCSI目标后，协议会分解数据包并分离SCSI命令，以便操作系统可以看到存储。

iSCSI可以在现有的IP基础设施上运行，不需要任何专用布线。因此，iSCSI通常被认为比光纤通道等替代方案成本低。iSCSI协议可以与任意类型的SCSI设备进行通信，系统管理员广泛使用该协议来允许服务器访问存储阵列上的磁盘卷。但如果iSCSI不在专用网络或子网上运行，性能可能会下降。

iSCSI组件

iSCSI SAN由两个基本组件组成：iSCSI启动器和iSCSI目标节点。还使用其它组件，例如基于主机的采用器（HBA）和iSCSI卸载引擎 (iSOE)。

iSCSI启动器

启动器是安装在服务器中的基于主机的软件或硬件，可以向存储阵列发送数据或从存储阵列发送数据。源阵列还可以充当存储阵列之间数据迁移的发起者。标准以太网组件可用于为软件启动器创建存储网络，iSCSI 启动器管理到多个目标的多个并行通信链路。

iSCSI目标节点

目标是放置在存储设备上的系统，本质上是用于托管存储资源并允许访问存储的服务器。iSCSI目标是位于iSCSI服务器上的存储资源，通常代表硬盘存储，并且通常通过基于以太网的网络访问。目标是数据提供者，例如磁盘阵列或磁带库。iSCSI目标向特定iSCSI启动器公开一个或多个SCSI LUN，但对于企业存储而言，iSCSI目标是逻辑实体。iSCSI目标管理到多个启动器的多个并行通信链路。

iSCSI主机总线适配器（HBA）类似于光纤通道，它可以减轻系统处理器的更多处理负担。HBA有助于提高存储和服务器网络的性能，但其成本通常比标准以太网NIC高出三到四倍。然而，iSCSI卸载引擎 与之类似且成本较低，可能是一个不错的替代方案。

iSCSI性能

对于快速、海量的数据传输，iSCSI性能使其广泛为企业所接受。在具有多个服务器和客户端的共享存储网络中，iSCSI允许作为本地连接设备访问中央存储资源。一些重要因素可能会影响iSCSI性能，例如TCP延迟ACK、iSCSI会话登录平衡、以太网巨型帧、网络瓶颈或超额订阅、PFC（优先级流量控制）设置以及网络上的带宽分配。

数据传输速度

iSCSI实施应被视为10GB/秒以太网（GbE）基础设施作为性能的基本配置，但许多iSCSI实施都是基于1GbE基础设施。iSCSI速度性能取决于网络速度、存储以太网控制器速度、控制器配置、控制器端口数、SAN内的物理驱动器和RAID级别、主机服务器上使用的端口数、物理网络配置以及其它因素。

海量数据传输

海量数据传输性能使iSCSI成为光纤通道处理以太网存储的有效替代方案。iSCSI协议可以通过无损形式的以太网运行，提供可靠的连接，这有助于提高iSCSI的性能。你应该确保网络上的iSCSI专用有适当的带宽，这对于获得良好的性能非常重要。

多路径传输

在多路径中，主机可以有多个物理路径来在主机服务器和存储之间传输数据。主机的iSCSI路径由iSCSI适配器、交换机端口、连接电缆和存储控制器端口组成。在多路径中，当任何组件出现故障时，主机可以选择另一个可用路径。多路径可提高iSCSI网络数据包的输入/输出速度并加速数据传输。

巨型帧

以太网巨型帧协议允许iSCSI存储系统传输大量数据，同时传输更大的数据块可以提高性能。9000字节帧缓解了速度较慢的以太网网络的拥塞，并有助于将性能提高约10-20%。启用巨型帧并禁用iSCSI的TCP延迟确认功能可能会立即提高iSCSI性能。

iSCSI与光纤通道：存储数据传输方法

iSCSI和光纤通道对于传输大量数据来说都是有效且流行的。下面给出了iSCSI和光纤通道之间的一些主要区别，具体如下：

何时通过光纤通道实施iSCSI

光纤通道SAN非常适合拥有足够预算和专业知识来实施和管理专用光纤通道网络的企业。iSCSI SAN在以太网上运行，并不总是需要专用的网络硬件。iSCSI SAN非常适合需要高性能工作负载而无需部署专用网络硬件的企业。

iSCSI的5个好处

作为传输层协议，iSCSI建立在TCP协议之上，确保在块级别通过TCP/IP网络传输数据，并支持高级数据包加密。下面给出了iSCSI协议的一些主要优点。

性价比高

与光纤通道相比，iSCSI具有成本效益，并且在块级别提供廉价的网络。该系统有助于减少额外的网络设备。iSCSI并不总是需要使用HBA、单独的布线或其它特定的存储网络设备。

灵活且可重复使用

它运行在互联网协议上，这使得它更加灵活，并且不限制发起者和目标之间的距离。iSCSI利用TCP/IP和以太网的互操作性优势。它是可重复使用的，可以多次使用现有服务器来配置iSCSI实施。

快速大数据传输

iSCSI更快、更高效；可用于海量数据传输系统。iSCSI通常配置为每秒10G的以太网基础设施，并且可以传输大量数据。它可以通过无损形式的以太网运行。

轻松部署和管理

iSCSI易于理解和配置，用户不需要太多的知识来维护系统。它非常适合支持开发和灾难恢复。与光纤通道相比，iSCSI组件仅存在一些互操作性挑战。

安全

iSCSI协议通过启用身份验证、逻辑和物理网络隔离、完整性和机密性来确保网络安全。网络隔离可确保有效的启动器连接到存储阵列，并且完整性和机密性可保护数据免遭未经授权的访问。

iSCSI局限性是什么？

iSCSI协议有助于提高性能。然而，它也有一些局限性。iSCSI 的一些局限性包括：

仅导入普通LUN

Isilon iSCSI模块不支持导入快照LUN和克隆LUN，它仅支持导入普通LUN。用户无法恢复快照或克隆LUN，并且不支持复制到其它集群。

需要重新启动系统

iSCSI VLAN不允许编辑、添加或删除iSCSI引导的设备。NCU需要重新引导系统以进行L2ND或iSCSI引导适配器的设备配置，甚至对iSCSI引导设备的分组配置进行任何更改也需要系统重新引导。

有限的组件支持

大多数HP NC系列10GbE适配器不支持iSCSI，尽管支持FlexNIC的适配器支持iSCSI。iSCSI HBA有助于提高性能，但价格昂贵，通常比标准以太网NIC高三到四倍。

iSCSI和存储目标

尽管 iSCSI 对于数据传输非常有效，但许多物理设备尚未在组件级别上提供本机 iSCSI 接口。一些制造商使用 iSCSI RAID 作为目标。大多数 iSCSI 目标涉及磁盘，iSCSI 磁带和介质更换器目标也很流行。

存储区域网络

存储区域网络（SAN）是一个独立的专用网络，提供对块级格式的整合数据存储的访问。主机服务器使用iSCSI将块级数据传输到SAN，主要用于使服务器可以访问存储设备。存储设备显示为操作系统的本地连接设备。实施iSCSI SAN的推荐硬件是SAN存储池和服务器之间的TCP/IP连接。实施专用的高速网络可确保最佳性能，该网络可以根据设计是物理的或虚拟的。iSCSI SAN连接需要特定的软件才能利用共享存储池中的资源。

网络附加存储

网络附加存储（NAS）支持iSCSI目标。NAS通常由运行特定操作系统的特定设备提供。这些设备通常包含一个或多个硬盘驱动器，并且通常分为逻辑冗余存储阵列。NAS设备是专用存储服务器，通过具有指定IP地址的以太网连接直接连接到公共网络。可以根据需要将多个设备添加到LAN，但更多设备可能会对超额订阅的以太网LAN造成额外压力。与SAN设备相比，NAS设备可以提供海量数据存储，并且其高端性能在企业级变得越来越普遍。

LUN存储目标

对于iSCSI，存储系统是目标，在SAN环境中具有存储目标设备，这些设备被称为逻辑单元。逻辑单元号（LUN）标识由SCSI协议或封装SCSI的SAN协议寻址的逻辑单元。用户可以通过为iSCSI创建LUN来配置存储，然后由使用iSCSI协议的主机访问这些LUN。为了连接iSCSI网络，主机可以使用专用iSCSI HBA、标准以太网网络适配器、聚合网络适配器或带有软件启动器的TCP卸载引擎卡。LUN可与支持读/写操作的设备（例如磁带驱动器）一起使用。

虚拟存储目标

虚拟磁带库（VTL）使用磁盘存储来存储写入虚拟磁带的数据，并且可以使用iSCSI目标软件、内部控制器或外部桥来呈现虚拟目标。许多物理设备通常不具备组件级别的本机iSCSI接口，并且虚拟化磁盘和磁带目标比表示实际物理设备更容易。

总结

在过去的几十年里，数据传输已经成为一个重要的组成部分。如今，海量数据传输变得必要。为企业选择合适的SAN可能会关注性能要求、管理专业知识、资源可用性和预算。由于iSCSI SAN在以太网上运行，因此对于需要高性能工作负载且无需花费专用网络硬件的企业来说，这是一个完美的选择。