“iSCSI”是什么？

iSCSI技术是一种由IBM公司研究开发的，是一个供 硬件设备使用的能够在IP协议的上层运行的SCSI指令集，这种指令集合能够实如今IP 网络上运行SCSI协议，使其可以在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。iSCSI技术是一种新储存技术，该技术是将现有SCSI接口与以太网络(Ethernet)技术结合，使 服务器可与使用IP网络的储存装置互相交换资料。

　　iSCSI：Internet 小型计算机系统接口 (iSCSI：Internet Small Computer System Interface) Internet 小型计算机系统接口(iSCSI)是一种基于 TCP/IP 的协议，用来创建和管理 IP 存储设备、主机和客户机等之间的相互链接，并建立存储区域网络(SAN)。SAN 使得 SCSI 协议应用于高速数据传输网络成为可能，这种传输以数据块级别(block-level)在多个数据存储网络间进行。 SCSI 结构基于客户/服务器模式，其一般应用环境是：设备互相靠近，而且这些设备由 SCSI 总线链接。iSCSI 的主要功能是在 TCP/IP 网络上的主机系统(启动器 initiator)和存储设备(目标器 target)之间进行大量数据的封装和可靠传输过程。此外，iSCSI 提供了在 IP 网络封装 SCSI 命令，且运行在 TCP 上。 现在咱们所涉及的 SAN (Storage Area Network)，其实现数据通讯的主要要求是：1. 数据存储系统的合并;2. 数据备份;3. 服务器群集;4. 复制;5. 紧急状况下的数据恢复。另外，SAN 可能分布在不一样地理位置的多个 LANs 和 WANs 中。必须确保全部 SAN 操做安全进行并符合服务质量(QoS)要求，而 iSCSI 则被设计来在 TCP/IP 网络上实现以上这些要求。

　　ISCSI(Internet SCSI)是2003年IETF(InternetEngineering Task Force，互联网工程任务组)制订的一项标准，用于将SCSI数据块映射成以太网数据包。SCSI(Small Computer System Interface)是块数据传输协议，在存储行业普遍应用，是存储设备最基本的标准协议。从根本上说，I SCS I协议是一种利用IP网络来传输潜伏时间短的SCSI数据块的方法，ISCSI使用以太网协议传送SCSI命令、响应和数据。ISCSI能够用咱们已经熟悉和天天都在使用的以太网来构建IP存储局域网。经过这种方法，ISCSI克服了直接链接存储的局限性，使咱们能够跨不一样服务器共享存储资源，并能够在不停机状态下扩充存储容量。

　　ISCSI的工做过程：当ISCSI主机应用程序发出数据读写请求后， 操做系统会生成一个相应的SCSI命令，该SCSI命令在ISCSI initiator层被封装成ISCSI消息包并经过TCP/IP传送到设备侧，设备侧的ISCSI target层会解开ISCSI消息包，获得SCSI命令的内容，而后传送给SCSI设备执行;设备执行SCSI命令后的响应，在通过设备侧ISCSItarget层时被封装成ISCSI响应PDU，经过TCP/IP网络传送给主机的ISCSI initiator层，ISCSIinitiator会从ISCSI响应PDU里解析出SCSI响应并传送给操做系统，操做系统再响应给应用程序。

　　这几年来，I SCS I存储技术获得了快速发展。ISCSI的最大好处是能提供快速的网络环境，虽然目前其性能和带宽跟光纤网络还有一些差距，但能节省企业约30-40%的成本。ISCSI技术优势和成本优点的主要体现包括如下几个方面：

　　硬件成本低：构建ISCSI存储网络，除了存储设备外， 交换机、线缆、接口卡都是标准的以太网配件，价格相对来讲比较低廉。同时，ISCSI还能够在现有的网络上直接安装，并不须要更改企业的网络体系，这样能够最大程度地节约投入。

　　操做简单，维护方便：对I SCS I存储网络的管理，实际上就是对以太网设备的管理，只需花费少许的资金去培训ISCSI存储 网络管理员。当ISCSI存储网络出现故障时，问题定位及解决也会由于以太网的普及而变得容易。

　　扩充性强：对于已经构建的I SCS I存储网络来讲，增长ISCSI存储设备和服务器都将变得简单且无需改变网络的体系结构。

　　带宽和性能：ISCSI存储网络的访问带宽依赖以太网带宽。随着千兆以太网的普及和万兆以太网的应用，ISCSI存储网络会达到甚至超过FC(FiberChannel，光连通道)存储网络的带宽和性能。突破距离限制：I SCS I存储网络使用的是以太网，于是在服务器和存储设备的空间布局上的限制就会少了不少，甚至能够跨越地区和国家。

　　在过去的一年，存储界最热门的技术就是ISCSI技术，各存储设备厂商都纷纷推出ISCSI设备(企业级别或家用级别)，ISCSI存储设备的销量也在快速增加。

　　OceanStor S5000应运而生

　　OceanStor S5000(如下简称S5000)是 华为自主开发的大容量、高性能ISCSI存储设备，融合了华为在存储行业多年积累的技术成果和技术经验。

　　S5000的硬件系统采用双平面设计，除了用户能够看到的双控制器、双 电源外，内部交换网络也采用双平面，保证了系统在其中一个模块出现故障时还可以正常工做;S5000能够支持多种 硬盘(FC/SATA/ SAS)，因此结合不一样的RAID级别，能够知足客户不一样应用、不一样成本的组网需求;S5000能够同时支持ISCSI主机接口和FC主机接口，以知足ISCSI和FC的混合组网需求。

　　S5000的业务 软件系统基于64位计算平台开发，64位计算平台带来了性能的提高，同时让用户使用较大的CACHE 内存(超过32位计算平台的限制)。业务路径上的各软件子系统的算法都基于双控制器开发，单控制器的失效会获得及时的保护，保证了系统的高可靠性。在ISCSI目标器的设计开发过程当中，采用了比较先进的多线程软件技术，大大提高了ISCSI的性能和并发处理能力;当S5000只为少数几个高性能服务器提供存储服务时，也可以全速运行，快速响应主机的读写请求。

　　S5000的 管理软件系统基于Web技术开发，直接使用通用浏览器便可以进行S5000设备的管理维护，省去了安装管理软件客户端的麻烦。以流媒体业务应用为例，利用S5000的组网方式，全部媒体服务器经过千兆以太网共享S5000的存储空间。当S5000的两个控制器都正常时，两个控制器会分别处理不一样媒体服务器的访问请求;而当其中一个控制器发生故障时，正常的控制器会自动接受全部媒体服务器的访问请求并进行处理。每一个媒体服务器主机使用两个网口，在提升了服务器对S5000的访问速度的同时，还保证了单个网口的异常不会影响服务器对存储设备的访问。设备网管使用的是Web方式，能够和其它用途的主机共用且无需安装。存储网络最好能和其它网络分开，以提升速度，并保障存储设备的安全。

　　展望存储市场的新局面

　　I S C S I是I P技术和网络快速发展的必然产物，是FC(FiberC h a n n e l，光连通道)最有力的竞争对手。ISCSI结合了业内S C S I和TCP/IP两个最通用的协议，这给实施和使用带来了极大的便利，也大大增长了存储设备的资源利用，因此必将会获得快速的普及。目前，各存储设备厂商都纷纷推出ISCSI存储设备和各类操做系统的ISCSI启动器软件。随着ISCSI技术的应用，存储业界必然会发生一些变化。

　　对文件服务器方式(NAS)的替换：随着I SCS I技术的完善，数据块级的存储应用将变得更为广泛，存储资源的通用性、数据共享能力都将大大加强，而且更加易于管理。这样一来，以往使用NAS的地方，会更多地被替换为ISCSI块级存储设备。备份镜像中大量使用ISCSI设备：由于ISCSI自己的无地理限制的特性和完善的互联网，必将致使在数据备份镜像中大量使用ISCSI设备。

　　改变企业存储设施的布局：IP网自己的特色，企业在进行存储设备布局时，会把不一样的ISCSI存储设备分散放置到不一样的地方，而不是目前FC-SAN(Storage AreaNetwork，存储区域网络)所使用的比较集中的布局方式。

　　IP-SAN和FC-SAN的融合：经过IP-SAN和FC-SAN 路由器，把IP-SAN和FC-SAN融合起来，让IP-SAN和FC-SAN各自完成不一样功能的同时，又可以相互进行数据共享、备份镜像。

　　随着千兆以太网的成熟以及万兆以太网络的开发，ISCSI必然凭借其性价比、通用性、无地理限制等优点而获飞速发展，ISCSI技术将联合SCSI、TCP/IP，共同开创网络存储的新局面。

iSCSI存储系统架构

　　如今市场有不少不一样型号的iSCSI存储设备，设备的型号和参数有不少不一样，厂商在作市场宣传时候也常常采用不一样的口号或噱头，标榜本身的产品有各类各样不一样的功能和优点。

　　实际上当咱们对iSCSI设备的结构进行深刻的研究时就会发现iSCSI从架构上能够分为4种类型的架构。

　　1、控制器架构

　　iSCSI的核心处理单元采用与FC光纤存储设备相同的结构。即采用专用的数据传输芯片、专用的RAID数据校验芯片、专用的高性能cache缓存和专用的嵌入式系统平台。打开设备 机箱时能够看到iSCSI设备内部采用无线缆的背板结构，全部部件与背板之间经过标准或非标准的插槽连接在一块儿，而不是普通PC中的多种不一样型号和规格的线缆连接。

　　这种类型的iSCSI存储设备核心处理单元采用高性能的 硬件处理芯片，每一个芯片功能单一，所以处理效率较高。 操做系统是嵌入式设计，与其余类型的操做系统相比，嵌入式操做系统具备体积小、高稳定性、强实时性、固化代码以及操做方便简单等特色。所以控制器架构的iSCSI存储设备具备较高的安全性和和稳定性。

　　控制器架构iSCSI存储内部基于无线缆的背板连接方式，彻底消除了连接上的单点故障，所以系统更安全，性能更稳定。通常可用于对性能的稳定性和高可用性具备较高要求的在线存储系统，好比：中小型 数据库系统，大型数据的库备份系统，远程容灾系统，网站、电力或非线性编辑制做网等。

　　控制器架构的iSCSI设备因为核心 处理器所有采用硬件，制形成本较高，所以通常销售价格较高。

　　区分一个设备是不是控制器架构，可从如下几个方面去考虑：

　　一、是否双控：除了一些早期型号或低端型号外，高性能的iSCSI存储通常都会采用active-active的双控制器工做方式。控制器为模块化设计，并安装在同一个机箱内，非两个独立机箱的控制器。

　　二、缓存：有双控制器缓存镜像、缓存断电保护功能。

　　三、数据校验：采用专用硬件校验和数据传输芯片，非依靠普通CPU的 软件校验，或普通RAID卡。

　　四、内部结构：打开控制器架构的设备，内部所有为无线缆的背板式链接方式，各硬件模块链接在背板的各个插槽上。

　　2、iSCSI链接桥架构

　　整个iSCSI存储分为两个部分，一个部分是前端协议转换设备，另外一部分是后端存储。结构上相似NAS 网关及其后端存储设备。

　　前端协议转换部分通常为硬件设备，主机接口为千兆以太网接口，磁盘接口通常为SCSI接口或FC接口，可链接SCSI 磁盘阵列和FC存储设备。经过千兆以太网主机接口对外提供ISCSI数据传输协议。

　　后端存储通常采用SCSI磁盘阵列和FC存储设备，将SCSI磁盘阵列和FC存储设备的主机接口直接链接到iSCSI桥的磁盘接口上。

　　iSCSI链接桥设备自己只有协议转换功能，没有RAID校验和快照、卷复制等功能。建立RAID组、建立LUN等操做必须在存储设备上完成，存储设备有什么功能，整个iSCSI设备就具备什么样的功能。

　　3、PC架构

　　那么何谓PC架构?按字面的意思能够理解为存储设备创建在PC 服务器的基础上。即就是选择一个普通的、性能优良的、可支持多块磁盘的PC(通常为 PC服务器和工控服务器)，选择一款相对成熟稳定的iSCSI target软件，将iSCSI Target软件安装在PC服务器上，使普通的PC服务器转变成一台iSCSI存储设备，并经过PC服务器的以太 网卡对外提供iSCSI数据传输协议。

　　目前常见的iSCSI Target软件多半由商业软件厂商提供，如DataCore Software的SANmelody，FalconStor Software的iSCSI Server for Windows，和String Bean Software的WinTarget等。这软件都只能运行在Windows操做系统平台上。

　　在PC架构的iSCSI存储设备上，全部的RAID组校验、逻辑卷管理、iSCSI 运算、TCP/IP 运算等都是以纯软件方式实现，所以对PC的CPU和 内存的性能要求较高。另外iSCSI存储设备的性能极容易收PC服务器运行状态的影响。

　　当因为PC架构iSCSI存储设备的研发、生产、安装使用相对简单，硬件和软件成本相对较低，所以市场上常见的基于PC架构的iSCSI设备的价格都比较低，在一些对性能稳定性要求较低的系统中具备较大的价格优点。

　　4、PC+NIC架构

　　PC+iSCSI Target软件方式是一种低价低效比的 解决方案，另外还有一种基于PC+NIC的高阶高效性iSCSI 方案。

　　若是只是将高速Ethernet用于存储 网络化过于惋惜，所以众多厂商发起了iWARP，不只可实现存储网络化，也能实现I/O 的网络化。经过RDMA(Remote Direct Memory Access)机制简化网络两端的内存数据交换程序，从而加速数据传输效率。