数据存储新方向 ISCSI全面解析(图)

2019-11-04 20:33:31

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供稿：网友

　　ISCSI存储技术是一种基于网络的数据存储技术，它具有硬件成本低廉，操作简单，扩充性强，传输速度快等特点。
　　
　　前言
　　
　　数据存储是目前大多数企业非常关心的事情。据统计，目前大多数企业所使用的存储系统都不是非常理想，这主要表现在企业规模的不断扩大，加上远程分公司的成立，在原有的存储系统中增加新的存储产品不但在资金上投入比较大，而且操作起来也不方便，这一点在远程分公司在刚开业的时候表现得非常明显，当远程分公司成立时必需要重新建立新的数据存储系统，投入资金相当大，并且要对新的存储系统进行设置，操作非常麻烦。如何才能让企业在数据存储方面投入少量的资金而获得更大的存储空间，并且操作简单呢？这就要网络存储才能解决，目前最常见的网络存储方式就是采用FC SAN，但是这种存储技术由于采用的硬件成本比较高，而且需要专业的人员进行治理，因此在大中型企业中应用广泛，而小型企业由于受规模的限制只能望而却步。ISCSI存储技术是一种基于网络的数据存储技术，它具有硬件成本低廉，操作简单，扩充性强，数据传输速度快等特点，它的出现让小型企业也可以组建自己的数据存储系统，让大中型企业也能在投入少量的资金情况下，获得更大的存储空间。
　　
　　熟悉ISCSI
　　
　　ISCSI是IETF制定的一种基于互联网TCP/ip的网络存储协议。ISCSI存储技术则是目前应用最广，最成熟的SCSI和TCP/IP两种技术的结合与发展。因此，这两种技术让ISCSI存储系统成为一个开放式架构的存储平台，系统组成非常灵活。假如我们以局域网方式组建ISCSI存储系统，只需要投入少量资金，就可以方便、快捷地对数据和存储空间进行传输和治理。ISCSI实际上也属于SAN家族中的一名成员，它可用来构建基于IP的SAN，让远程用户也可共享ISCSI存储系统中的数据和存储空间。
　　
　　我们清楚，FC SAN是一种采用光纤进行数据传输的存储技术，该技术在硬件方面投入非常高，并且不易治理。ISCSI是一种基于IP网络的存储技术，它不需要改变现有网络的结构，只需要投入一部分资金购买ISCSI的硬件产品，就可以轻松实现ISCSI存储。
　　
　　那么ISCSI到底是如何进行工作呢？下面我们就来看看ISCSI的工作流程。当客户端发出一个数据、文件或应用程序的请求后，操作系统机会根据客户端请求的内容生成一个SCSI命令和数据请求，SCSI命令和数据请求通过封装后会加上一个信息包标题，并通过以太网传输到接收端；当接收端接收到这个信息包后，会对信息包进行解包，分离出的SCSI命令与数据，而分离出来的SCSI命令和数据将会传输给存储设备，当完成一次上述流程后，数据又会被返回到客户端，以响应客户端ISCSI的请求。下图是一个ISCSI系统的大体结构图。
　　　数据存储新方向 ISCSI全面解析(图)（图一）

　　通过上图了解，我们知道当客户端发出数据请求后，请求数据到达ISCSI存储服务器，通过ISCSI存储服务器进行数据处理后，由交换机或者路由器将数据请求传输到ISCSI存储设备中，ISCSI存储设备接收到请求信息后，根据请求信息调用存储空间返回到客户端，供客户端使用，这种方式同样适合于远程用户连接。而采用这种方式之后，相当于将ISCSI服务器上的存储资源整合到客户端，让客户端感觉似乎在使用本地硬盘一样，不过这只是理论上，实际上数据传输速度并不能完全达到本地硬盘的数据传输水平，但相差并不明显，并且这种网络存储模式还有一个优点就是其安全性高，这对于如今黑客猖獗的网络时代就显得非常重要。
　　
　　ISCSI的优势
　　
　　我们前面提到了FC SAN是目前采用最广泛的一种存储技术，而ISCSI存储技术实际上是针对FC SAN存储技术的缺点进行设计改进，它主要具有下面几个明显的特征。
　　
　　成本投入小。ISCSI所使用的适配卡、交换机和缆线这些产品的价格比FC SAN所选用的硬件产品价格要低，并且ISCSI可以在现有的网络上直接安装，并不需要更改企业的网络体系，这样就大量节约资金投入。
　　
　　治理方便，维护成本低。FC SAN由于需要专用的软件进行设置治理，因此需要对治理人员进行培训，并且培训的费用也比较高；而ISCSI主要是通过IP网络实现存储资源共享，我们只需要现有的网络功能就可以进行治理，并且ISCSI的设置非常简单，所以不需要对治理人员进行培训，因此ISCSI更能节约成本。
　　
　　无距离限制。由于ISCSI是一种基于IP网络的存储技术，它会随着IP网络的延生而将存储距离不断扩大，因此ISCSI是无距离限制的。
　　
　　数据传输速度快。ISCSI的数据传输速度是根据以太网络的速度而变化的，目前，1Gbps的以太网已经大量用于市场，而10Gbps的以太网也即将进入市场，当以太网的速度增加时，ISCSI的数据传输速度也将不断加快。
　　
　　组建方式灵活，可扩展性高。由于ISCSI存储系统可以直接在现有的网络系统中进行组建，并不需要改变网络体系，加上运用交换机来连接存储设备，对于需要增加存储空间的企业用户来说，只需要增加存储设备就可完全满足，因此，ISCSI存储系统的可扩展性高。
　　
　　ISCSI技术的应用
　　
　　利用ISCSI存储技术进行数据存储的最好方式就是集中存储治理方式，也就是在企业中直接建立一个统一的数据存储中心，把各个部门以及远程分公司的数据都集中在这个数据存储中心，这样做的好处就是便于治理，并且利于数据容灾备份。
　　　数据存储新方向 ISCSI全面解析(图)（图二）

　　上图是一个比较简单的ISCSI存储系统结构图，这是一个采用统一数据存储中心的结构图，通过上面我们清楚的知道该系统虽然是一个新建的ISCSI存储系统，但它并没有改变原有的网络结构。
　　
　　首先我们需要了解的是客户端与数据存储中心的连接，它们之间的连接有两种方式。一种是在客户端上采用普通网卡加协议转换软件的形式，另外一种是直接在客户端采用ISCSI适配卡的连接方式。采用普通网卡加协议转换软件的形式虽然能节约资金投入，不过这种连接方式会造成CPU资源大量被占用，并且转换率也不高。而采用ISCSI适配卡连接的方式，会大大提高数据传输速度，并且占有CPU资源非常小，实际上ISCSI适配卡也相当于一块网卡，不过ISCSI适配卡价格比较昂贵。因此，用户在选择时一定要根据自己的实际情况决定。
　　
　　ISCSI服务器主要的作用在于将SCSI指令封包并置入到TCP/IP封包里，也就是当客户端发出请求后，ISCSI命令和数据达到ISCSI服务器进行处理，然后ISCSI服务器根据请求命令调用数据存储中心的数据反馈给客户端用户，它主要用来为客户端调用存储空间或者存储的数据。
　　
　　交换机在系统中的作用跟网络中普通的交换机一样，只是起一个连接ISCSI存储服务器和ISCSI存储设备的作用。
　　
　　ISCSI存储设备主要是用来保存大量的数据，也就是我们通常所说的磁盘阵列等。在交换机与ISCSI存储设备这里我们能看出，假如我们需要增加整个ISCSI系统的存储容量，只需要购买存储设备连接到ISCSI交换机上面就可以了，这样就大大增加了整个ISCSI系统的可扩展性，并且在增加存储设备的同时，我们并不需要关掉服务器等。
　　
　　当然了，在上图中我们还没有画出来的产品有ISCSI桥接器和ISCSI网关等。ISCSI桥接器是一种将SCSI转换为ISCSI的设备。而ISCSI网关则是用来连接光纤通道协议和ISCSI协议。
　　
　　ISCSI产品介绍
　　
　　Adaptec 7211C ISCSI适配卡
　　　数据存储新方向 ISCSI全面解析(图)（图三）

　　Adaptec 7211C是一款基于ASIC并且具有全协议卸载功能的1Gb ISCSI铜介质适配器，它能在ISCSI存储系统中能够高速处理各种数据，从而满足数据库、电子邮件和灾难恢复等应用的需要。该款适配器能够在千兆以太网中实现ISCSI服务器与交换机的连接，它使用了Adaptec公司的存储协议加速器（SPA）完成TCP/IP全卸载，并通过该款ISCSI适配卡所集成的处理器对ISCSI功能进行了支持，从而加快对ISCSI数据包的处理。在数据处理过程中，该款适配器能完全脱离计算机进行单独处理，从而将CPU占用率减小到最低，实现与IP SAN的高速连接。Adaptec 7211C的存储协议加速器（SPA）具有独特管状结构，让该款适配器对不同大小的数据块进行有效的处理，即使在网络数据流量比较拥塞的时候，也能让数据保持比较快速的传输。该款适配器支持802.3X协议，可支持流量控制，用户可通过这项功能为这款适配器所在的计算机上合理分配网络带宽，合理有效的利用网络资源。
　　
　　Adaptec公司为这款ISCSI适配卡提供了一套iConfig工具软件，通过这款软件用户可随时了解该款ISCSI适配卡的运行状态，当出现异常情况时，用户能够及时处理，将危害减少到最低限度。该款适配卡具有一个可连接普通交换机或者连接IP SAN的接口，支持1024个TCP连接，可对IP进行分段等。不过Adaptec 7211C的价格比较高，但对于一些对存储系统性能要求高的企业用户来说，该款ISCSI适配卡还是一个不错的选择。
　　
　　SANRAD ISCSI V-Switch 3000 交换机
　　　数据存储新方向 ISCSI全面解析(图)（图四）

　　SANRAD ISCSI V-Switch 3000是一款1U高度ISCSI交换机，该款交换机具有3个基于ISCSI技术的千兆以太网端口和4个Ultra 160 SCSI端口，并且还提供了1个RS-232接口和1个100M以太网接口，通过这些接口，该款交换机实现了与ISCSI存储服务器和ISCSI存储设备之间的连接，并且也能够实现交换机与交换机之间的连接，从而为ISCSI存储系统将来对存储空间的升级提供了很好的解决方案。该款交换机不但能够实现ISCSI连接，并且可以实现采用FC光纤通道的存储设备连接，让以前采用FC SAN存储

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