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冲出存储网桎梏――最新iSCSI技术及应用

众星捧月

本文首次刊登于《微电脑世界》
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    2003年2月11日,IETF(Internet Engineering Task Force,国际互联网工程任务组)终于通过了iSCSI协议标准,并发布了其RFC(Request For Comments)草案。由于此次新标准的出台势必会对传统光纤设备厂商产生相当的影响,为平衡各方利益的斗争,使得iSCSI姗姗来迟。

    幸好利益之争最终并没有影响技术的进步,iSCSI技术还是在众人的期盼中走来了。而且一经问世,马上引起了众多的支持和响应。

    IBM公司已经将iSCSI技术应用于现有的200i存储产品; EMC公司将在其CLARiiON产品系列中支持iSCSI技术,据报道,一台iSCSI接口的样机正在EMC的测试实验室中运行; HP公司、Dell公司宣称将在几个月内,向客户提供基于iSCSI技术的磁盘阵列产品;SpectraLogic公司提供了支持iSCSI接口的磁带库产品; Cisco公司已于3月6日发布了MDS 9000系列光纤交换产品,支持iSCSI到传统SCSI和FC协议的转换,更完善了原有IP存储路由SN 5420/5428的存储产品线; Nishan公司甚至可以提供专为存储系统优化的iSCSI交换设备; Emulex公司、Qlogic公司、JNI公司和Adaptec公司等传统光纤通道适配器的厂商,都争相发布专为iSCSI技术设计的新型主机通道适配器。而且Adaptec公司宣布其iSCSI ASICs和总线适配器全线产品将在4月份上市; Intel公司依仗自己在网络及芯片领域的霸主地位,推出了专用的IP存储适配器; Network Appliance(简称NetApp)公司在网上提供免费下载的软件包,以协助其客户测试自己的网络是否适合采用iSCSI技术。

能否一统天下

iSCSI技术缘何如此倍受青睐?这一技术到底有何独到之处?目前,业界对此一致的看法是??大幅度降低企业存储系统的总体成本。专家们普遍认为,采用iSCSI技术实现的SAN,比采用FC(光纤通道)技术实现的SAN,具有更高的投资收益比,一般高出5~10倍。这主要是因为iSCSI技术基于完全成熟的以太网标准,而且与传统以太网络可以共用管理平台和管理人员。

    尽管如此,iSCSI技术的产生并不意味着FC技术的灭亡。相反的,在可预见的相当长的一段时期之内,FC技术仍然具有相当强的发展潜力。事实上,目前绝大多数计划支持iSCSI技术的磁盘阵列厂商,都会提供内部采用FC磁盘通道,而外部采用iSCSI主机通道的总体架构。毕竟FC协议仍然是目前世界上效率最高的存储设备通讯协议。另外一个重要的因素是,作为存储系统的最末端,磁盘还没有提供iSCSI接口,甚至没有提供此类接口的计划。只要磁盘没有提供iSCSI接口,iSCSI技术就只能应用于主机与存储设备之间的连接,而无法进入存储设备的内部。

    虽然目前iSCSI技术只是在存储设备的主机连接方面进入了应用阶段,但是这一应用已经为存储系统的架构及应用模式带来了许多新气息。2003年2月20日在中国,NetApp公司率先推出支持最新iSCSI标准的2个系列产品: F800和FAS900。F800系列包含2类产品,一类是纯粹的NAS文件存储系统,另一类是既支持NAS、又支持SAN的存储系统;FAS900与F800系列的第二类产品类似,只不过,具有更大的数据吞吐量,可管理多达24TB的海量数据,具有更快的响应速度。其实,这2个系列的产品以前就有,只是现在才支持刚发布的新iSCSI标准。那么,它是怎么改良的呢?原来,所有的NetApp产品都运行在独有的操作平台上,它支持包括FC、TCP/IP等在内的一系列协议,当新协议产生时,只要对此操作系统进行部分修改,即可支持新协议。也因此,对于用户以前购买的不支持最新iSCSI协议标准的F800和FAS900,只要在网上(Http://www.netapp.com)下载相应的经过修改的操作系统,即可将其演变为支持iSCSI的产品。非常简单!

    另一个有趣的例子是Okapi公司去年推出的一款NAS产品?? 一个1U高的机架式服务器。正常情况下,它是一台NAS设备或者邮件服务器。此外,它还提供一种USB接口的iSCSI钥匙,当把这个钥匙插入服务器的USB接口后,它便摇身一变为iSCSI磁盘阵列。

    勿庸置疑,iSCSI技术的出现,必然给很多NAS厂商带来技术发展的新思路。这2个范例说明,无论iSCSI技术未来成功与否,都会启发NAS技术的改进与突变。NetApp似乎站得更高,看得更远。从最早的立足于IP存储的NAS,到融合SAN,再到推动iSCSI,它已经把数据的存储视为统一的存储,而统一的途径就是IP SAN。

    就像iSCSI技术不能完全代替FC技术一样,iSCSI技术也无法完全取代NAS技术。当然,再经过一段时间的技术发展,iSCSI技术非常有希望在将来把传统的NAS架构和SAN架构完全融合。然而就目前的技术而言,iSCSI技术还只是实现SAN架构的一种技术。与之相比,NAS技术的跨平台数据共享能力仍然没有受到任何挑战。而且实施和维护成本也极具优势。

攀亲结贵的本事

我们姑且把iSCSI技术看作这样一个结构:具有NAS一样的前端管理部分,但是能够提供像SAN一样的裸设备给主机使用。这样的结构使iSCSI技术比NAS技术具有更广泛的适用范围,而比SAN具有更丰富的管理功能。千万不要小看iSCSI的前端管理部分的作用,它使iSCSI技术比传统的NAS或者SAN技术都更具有吸收其他先进技术的能力,其中,对于虚拟存储技术的迅速吸收和整合就很好地说明了这一点。

    目前很多iSCSI产品的供应商,都在其产品中集成了或多或少的虚拟存储技术,尤以iSCSI磁盘阵列厂商和iSCSI交换设备厂商为甚。据悉,IBM公司和EuroLogic公司在已经推出的iSCSI磁盘阵列中,都可以提供“不同容量磁盘混用”和“跨阵列划分LUN”等几种典型的虚拟存储功能。其实现机制倒也并不复杂,只是将提供该项功能的软件写入iSCSI阵列的管理部分而已。无论是IBM公司或EuroLogic公司,还是其他计划提供iSCSI磁盘阵列的厂商,都没有将虚拟存储固化到磁盘阵列中的想法。但是一些iSCSI交换设备的厂商已经开始做此打算了,早在去年就有一些iSCSI交换设备厂商尝试着固化虚拟存储技术的解决方案,现在随着iSCSI标准的定型和推出,估计很快就会有一批整合虚拟存储功能的iSCSI交换设备面世。

我需买什么

iSCSI产品从功能上可以分为3个类别:起始端产品、连接件产品和目标端产品(如附图所示)。

    起始端产品就是指主机中的总线适配器和协议转换软件,这些产品的作用是提供主机端的iSCSI连接功能。一般情况下,iSCSI技术可以通过安装协议转换软件,在主机端实现。即在主机上安装普通的以太网适配器,安装驱动程序,然后再安装协议转换软件,这样,这片普通的以太网适配器就可以支持iSCSI协议了。目前比较流行的此类协议转换软件主要来自IBM公司和Cisco公司。当然,纯软件的iSCSI协议转换效率比较低,而且占用了主机的CPU资源,所以在一些性能要求比较高的环境中,可以选择带有iSCSI协处理功能的专用iSCSI适配器。几乎所有的传统FC适配器厂商都可以提供这种类型的iSCSI适配器。这也难怪,由于FC适配器厂商对存储技术的熟悉,对他们来说,研发这类产品的技术门槛应该是很低的。此外,一些传统以太网络适配器的厂商也在进入这个产品领域,Intel公司就已经推出自己的IP存储专用适配器,其性能与FC适配器厂商的产品已经不相上下。

    

    连接件产品是指连接主机到存储设备直连设备。这类产品又分为2种:提供iSCSI到iSCSI连接的设备和提供iSCSI到SCSI或者FC的连接设备。目前iSCSI到iSCSI的连接设备相对较少,这是因为,毕竟iSCSI技术刚刚正式问世,其产品的覆盖范围有限,而且就基本技术原理而言,在通常情况下,iSCSI产品间的连接可以通过普通的以太网交换机实现。真正需要专业化的iSCSI设备连接的用户,恐怕只有性能和安全性要求非常高的超大型数据中心了。iSCSI设备到SCSI或FC设备的连接设备其意义则完全不同,这种设备提供了新老技术的互通。一个已经购买了SCSI或FC存储设备的用户,如果希望能够搭建基于iSCSI的IP SAN,而又不浪费现有设备,那么iSCSI到SCSI或FC的连接设备就是其最好的选择。需要留意的是,连接类产品正处于更新换代的过程中,其更新的内容主要是内嵌的虚拟存储功能。所以用户在选择这类产品时,应该适当注意其中的虚拟存储功能的强弱,否则,采购的产品在几个月的时间里就迅速被淘汰,岂不尴尬!

    目标端产品是指磁盘阵列、磁带库等存储数据的设备,这部分是存储系统中的核心所在,通常也是整个存储系统的投资重点。虽然大多数的厂商都声称,将在半年内推出直接提供iSCSI主机接口的磁盘阵列或磁带库产品,但是,除了首当其冲的NetAPP公司的F800和FAS900,现在市面可以选择的此类产品并不多见。而且可以预见的是,第一批大举推出的带有iSCSI主机接口的磁盘阵列和磁带库产品,将定位于中低端应用环境。然而,这并不代表iSCSI技术就无法介入大型企业级应用的环境中。实际上,通过iSCSI到SCSI或FC的连接设备,目前绝大多数正在运行的企业级存储系统都可以接入由iSCSI技术搭建的IP SAN环境中。

“泼点儿冷水”

作为IP存储领域本身,还包括FCIP、iFCP和iSNS等几个技术方向,iSCSI技术只是其中较早成熟的一个罢了。iSCSI最大的特点在于其对成熟的以太网的借用,这种借用体现在低成本实施和易管理维护,然而在性能方面是否能够满足存储系统的需求,就很难讲了。虽然有测试表明,在无网络通讯干扰的情况下,iSCSI的性能已经接近甚至达到了1Gb光纤通道技术的性能指数,但是在用户的实际环境中,网络通讯的干扰肯定是不可避免的,那么iSCSI的性能究竟如何,需要进一步验证。

“七嘴八舌”

“几度风雨,几度春秋”,虽然iSCSI标准正式出台了,因为它太新,新得让用户不知所措,业内人士开始担心它将何时花落人家。也因此,引来对iSCSI技术应用前景的不同看法。

    乐观派

    合力共创网络技术有限公司

    技术总监段剑弓

    iSCSI是个好东西,好在它保护用户投资,不用改变原有网络结构,而且管理简单,就像使用家用电器一样。目前,支持IP Storage的存储技术有3种,iSCSI能否胜出,取决于产品价格、市场状况、综合性能和用户实际应用需求等多方面因素。我个人认为,它比较适合中低端用户环境,这些用户对投入与回报率非常看重,iSCSI的简约正合其意。加之伴随用户对存储技术认识的逐渐提高,以及万兆以太网的出笼,都为iSCSI淌开河、铺好路,它的发展前景应该是非常美好的。

    慎观派

    朗登科技有限公司

    技术副总裁颜军

    iSCSI从诞生至今已有3年的“历史”了,前几年就标准问题讨论不休,自新标准推出后,业内比较关注传输效率的问题。由于需要大量的打包、解包工作,对CPU开销很大,虽然出现了将部分繁杂操作移植到硬件的智能卡,在一定程度上提高了处理效率,但基础网络本身时断时续的不稳定特征,多少会减弱对在IP网络上“奔跑”的数据的存储能力。

    当我的一个用户想吃这只“蟹”时,我劝他慎重考虑,主要因为正式标准才出台,没有经过时间和应用的考验,还没有到大规模使用的时机。我感觉,未来它将逼近NAS市场,能否取代FC SAN,有待基础网络技术的完善,如果没有根除基础网络的不稳定弊端,取代将是一场梦。

    旁观派

    本溪市信息港管理中心

    技术负责人崔连吉

    据我了解,一般中小型网络数据流量的80%是基于Internet的,只有不到20%的数据量往来于内部网,因此,内部网带宽远没被充分利用。这就给iSCSI技术一块发挥的天地。现在,各企业,数据增长很快,最终要通过购买存储产品来解决,能够拓展IP网应用,有效集中管理、集中存储,又便宜好用的iSCSI产品给这些企业带来福音。我们管理中心比较青睐iSCSI技术,过不了多久,我们将在现有网络中部署iSCSI产品。

    《微电脑世界》寄语

    作为通用技术的iSCSI,凭借低成本投入的优势,目前主要生存于中低端市场。尽管标准颁布,然而各厂商(特别是存储设备厂商)提供的产品综合认证尚未启动,彼此兼容及互动的平滑性有待进一步测试,估计需要至少一年的验证时间。用户选用时,切勿操之过急。尤其是关键业务或大型系统,考虑到当前基础网络传输数据的不稳定性,还是慎用为好。

    花絮1: 缘何“冒出”iSCSI?

    存储网络是个大而复杂且昂贵的网络,使用传统的SCSI技术成本虽低,但传输数据时会受距离及路径的限制,先进的FC技术倒是消除了这2点弊端,而且大为提高传输速率,却增添了新的麻烦:结构复杂,投资大,管理难。用户期待更简单、成本低、能够充分利用已有以太网环境完成数据存储的工作,于是iSCSI技术应运而生。

    iSCSI技术可将现有SCSI接口与以太网技术结合,使存储设备中的数据可直接在以太网上传输,打破存储网络与以太网络间的围墙。

    花絮2: 存储技术的新延伸??近线保护

    NetApp公司发布iSCSI产品之时,还推出推动iSCSI应用的另一新技术产品??近线存储产品NearStore R150,它可利用磁盘技术的快速特性,完成远端或近端数据的高速备份。它内含多个可选模块,每个都有24 TB的容量,提供最高可达每小时430GB的数据备份吞吐量。与其配套的SnapVault用于支持在NearStore或者是非NearStore的存储系统中进行磁盘到磁盘的数据备份。

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