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iSCSI 综合指南:了解它的工作原理及其优点

2023 年 9 月 12 日

iSCSI 和存储网络简介

随着技术的进步,现代计算对更高效存储系统的需求显着增加。 这就是互联网小型计算机系统接口 (iSCSI) 和存储网络派上用场的地方。 在本文中,我们将深入探讨 iSCSI 的定义、其功能以及它与传统存储系统的区别。 此外,我们还将简要概述存储网络,包括其在现代计算中的优势和用途。

互联网小型计算机系统接口(iSCSI)的定义

iSCSI架构模型
iSCSI架构模型
图片来源:https://www.researchgate.net/figure/iSCSI-Architectural-Model_fig1_358660260

Internet 小型计算机系统接口 (iSCSI) 是一种用于通过 Internet 协议 (IP) 网络传输数据的存储网络协议。 简单来说,iSCSI 是一种通过互联网发送和接收基于存储的数据的方法。 iSCSI 的关键优势之一是它允许组织在现有的以太网基础设施上运行存储网络,从而降低成本并简化管理。

互联网小型计算机系统接口 (iSCSI) 的功能

在传统的存储设置中,数据通过物理电缆从服务器发送和接收到存储设备。 使用 iSCSI,物理线路被替换为 网络连接进行存储传输。 此连接可以通过广域网 (WAN)、局域网 (LAN) 或互联网进行,从而允许跨多个位置进行远程存储。 通过 iSCSI,计算机可以访问共享存储池并访问数据,就好像它是本地存储设备一样。

iSCSI与传统存储系统的区别

iSCSI 与传统存储的一大区别在于数据的传输方式。 对于传统的存储系统,数据是通过物理电缆发送和接收的。 然而,使用 iSCSI, 数据通过网络传输 联系。 这意味着多台服务器可以访问共享数据池,使企业更轻松地管理其存储系统。 此外,iSCSI 提供了比光纤通道等传统存储解决方案更低的成本选项,从而在网络拓扑方面提供了更大的灵活性。

存储网络简介

存储网络涉及将存储设备连接到网络以在多个服务器之间共享访问。 这些网络使用 iSCSI、网络附加存储 (NAS) 和光纤通道 (FC) 等协议将数据从存储设备传输到服务器。 存储网络的一个关键优势是它提供了可以从多个位置访问和管理的集中存储资源。 此外,它还允许跨多个服务器进行更有效的存储分配和管理。

了解 iSCSI 的工作原理

了解 iSCSI 的工作原理
了解iSCSI如何工作图片来源:https://www.fiberopticshare.com/whats-iscsi-san-and-how-it-works.html

iSCSI 启动器的作用

iSCSI 启动器是在服务器或其他需要通过网络访问存储的设备上运行的软件组件。 其主要功能是启动与 iSCSI 目标的通信、建立连接并通过 Web 发送 SCSI 命令。 启动器包含封装 SCSI 命令和数据的 iSCSI 协议,使它们能够通过 TCP/IP 网络发送。

当服务器通过网络发送访问存储的请求时,iSCSI 启动器会处理该请求并将必要的 SCSI 命令发送到 iSCSI 目标。 发起者充当iSCSI连接中的客户端,负责处理服务器和目标之间的所有通信。

iSCSI 目标的作用

iSCSI 目标是一种存储设备或逻辑单元,它使用 iSCSI 协议通过网络提供对存储的块级访问。 它从启动器接收SCSI命令和数据,并根据命令类型对其进行处理。 iSCSI 目标可以是独立的存储设备或存储阵列中的逻辑单元。

目标通过在网络上公开虚拟卷或逻辑单元来向发起者提供存储资源。 启动器可以将这些资源作为连接到服务器的本地存储设备进行访问。 目标还管理存储资源并根据授权策略控制访问。

iSCSI 启动器和目标之间的通信

使用 iSCSI 协议通过 TCP/IP 网络在 iSCSI 启动器和目标之间进行通信。 该协议能够将 SCSI 命令和数据封装到通过网络传输的 TCP/IP 数据包中。

iSCSI 连接是使用三向握手机制建立的。 在连接建立期间,发起方和目标协商会话参数,例如身份验证、数据传输大小和错误恢复。 连接建立后,发起方可以向目标方发送 SCSI 命令,目标方可以通过状态信息或数据传输请求来响应它们。

比较 iSCSI 和光纤通道网络

参数iSCSIFibre Channel
数据传输速率1 Gbps 至 10 Gbps11 Gbps 至 16 Gbps2
错误率受到 IP 网络中常见的网络拥塞和错误的影响3由于先进的错误检测和恢复机制而降低3
潜伏由于 TCP/IP2 的开销而较高更低,因为它是专为存储网络设计的2
最大电缆长度取决于底层以太网基础设施4支持长达10公里4
可连接设备数量取决于网络配置和设备取决于网络配置和设备
最大存储容量支持可支持 PB 级存储5可支持 PB 级存储5
配置要求更简单且更具成本效益,使用常规 NIC6需要 HBA 和专用布线等专用硬件6
与不同操作系统的兼容性与大多数主要操作系统兼容7与大多数主要操作系统兼容7
网络拓扑使用标准以太网网络拓扑4可配置为多种拓扑4
安全特性支持CHAP认证和IPSec8具有强大的安全功能,包括分区和 LUN 屏蔽8

iSCSI 和光纤通道之间的关键区别

iSCSI 和光纤通道之间的一个主要区别在于 传输技术。 iSCSI 通过以太网(广泛采用的网络标准)传输数据,而光纤通道则在专用网络上使用光纤架构。 因此,光纤通道凭借其高速带宽和卓越的缓冲能力提供了更高的性能,而iSCSI则可以提供更灵活的连接支持以及与现有以太网基础设施更广泛的兼容性。

iSCSI 和光纤通道之间的另一个显着区别是它们的成本效益。 iSCSI 比光纤通道更便宜,因为它使用标准以太网网络硬件。 相比之下,光纤通道需要专门的硬件和专用网络基础设施,导致部署和管理成本更高。 然而,光纤通道提供了更好的性能、可靠性和安全功能,使其更适合高需求和关键应用。

通过光纤通道使用 iSCSI 的优点和挑战

与光纤通道相比,iSCSI 具有多项优势,使其成为灵活且更高效的 SAN 选项。 首先,iSCSI 可以轻松集成到现有的以太网基础设施中,系统管理员在管理其 iSCSI SAN 时可以利用熟悉的网络工具和技术。 其次,iSCSI兼容各种操作系统,支持几乎所有的企业平台,包括Linux、Unix和Windows。 第三,iSCSI 通过标准、经济高效的以太网提供高速数据传输,为光纤通道提供经济高效的替代方案。

尽管有这些好处,iSCSI 也带来了一些挑战。 iSCSI 的一项重大挑战是其安全性。 iSCSI 使用 TCP/IP 协议,该协议容易受到嗅探、欺骗和数据盗窃等攻击。 因此,iSCSI SAN 管理员需要采用高级安全措施(例如身份验证、加密和访问控制)来保护其网络。 iSCSI 的另一个挑战是其性能,可能会受到拥塞和网络延迟的影响,尤其是在处理高工作负载应用程序或数据密集型工作负载时。

在您的网络中实施 iSCSI SAN

在网络中实施 iSCSI SAN 的步骤

在网络中设置 iSCSI SAN 需要一些基本的硬件和软件组件。 您首先需要一台支持 iSCSI 的主机,例如服务器或网络附加存储 (NAS) 设备。 您还需要 iSCSI 块存储系统,它可以是存储阵列或磁盘柜。 这些系统将存储您的数据并提供与 iSCSI 主机的连接。

拥有所有必要的硬件组件后,您需要遵循几个关键步骤来配置 iSCSI 主机和块存储系统。 首先,您需要配置 iSCSI 主机的网络设置并确保其能够访问 iSCSI 块存储系统。 其次,您必须配置块存储系统,包括创建 iSCSI 目标并指定每个启动器的访问权限。 最后,您必须通过执行快速连接测试来确保 iSCSI 主机可以与块存储系统进行通信。

了解 iSCSI 主机和块存储系统

iSCSI 主机是通过 IP 网络向 iSCSI 目标发送 SCSI(小型计算机系统接口)命令的设备。 主机可以是任何支持 iSCSI 启动器或允许服务器连接到 iSCSI 目标的软件组件的设备。 一旦连接到 iSCSI 目标,主机就可以访问其后面的存储设备。

另一方面,块存储系统是将数据存储在块中并将其作为硬盘呈现给 iSCSI 主机的数据存储系统。 通过 iSCSI,您可以使用各种块存储系统,例如 iSCSI 存储阵列或磁盘柜。 存储阵列是一个具有多个磁盘驱动器的集中式系统,可以提供各种形式的冗余,确保即使单个磁盘发生故障,您的数据也始终可用。

在服务器网络中使用 iSCSI 存储系统的好处

在服务器网络中使用 iSCSI 存储系统的好处

提高服务器效率

在服务器网络中实施 iSCSI 存储系统可提高服务器效率。 首先,iSCSI存储允许集中管理,使管理员能够从一个位置管理所有磁盘,从而简化管理流程。 其次,iSCSI 存储系统通过减少数据访问时间提供更好的性能,从而实现更快的数据传输速率。 第三,iSCSI 存储解决方案通过允许应用程序共享物理磁盘空间来提高服务器速度。

iSCSI 存储系统的成本优势

iSCSI 存储系统的优势不仅限于提高服务器效率,还提供显着的成本优势。 iSCSI 存储解决方案可以通过降低总拥有成本 (TCO) 来节省组织资金。 iSCSI 存储系统使用标准以太网布线,比专有硬件便宜。 这显着降低了部署成本。 此外,iSCSI 存储系统比传统存储系统需要更少的空间和电力,从而降低了运营成本。

iSCSI 存储系统的局限性和潜在挑战

实施 iSCSI 存储系统时可能会出现潜在的挑战。 主要问题之一是安全性。 由于 iSCSI 存储系统通过 TCP/IP 网络传输数据,因此很容易受到恶意软件和黑客攻击。 因此,组织必须确保其 iSCSI 存储系统安全并实施适当的安全措施以防止数据丢失或被盗。 另一个问题是性能优化。 虽然 iSCSI 存储系统提供比传统存储系统更好的性能,但组织可能需要优化应用程序才能利用这种改进的性能。

结论:为什么选择 iSCSI 作为您的存储系统?

总之,iSCSI 是一种高效且经济实惠的技术,与其他存储系统相比具有许多优势。 其可扩展性、灵活性和易于部署使其成为初创企业、小型企业和大型企业的理想选择。 通过利用 iSCSI 技术,公司可以节省成本、提高安全性以及更易于维护存储和备份解决方案。

iSCSI 的主要特性

iSCSI 代表互联网小型计算机系统接口,它是一种存储网络协议,支持通过 IP 网络传输 SCSI 命令。 iSCSI 是一种块级协议,允许直接访问存储设备数据块。 其主要优点是允许企业使用现有的以太网基础设施将服务器连接到存储设备,从而使部署和维护存储系统变得更容易且更具成本效益。

iSCSI 的优点

与其他存储系统技术相比,iSCSI 具有许多优势,包括可扩展性、经济性和灵活性。 它具有可扩展性,因为它使企业能够根据需要添加更多存储容量,而无需更换硬件或重新配置网络。 此外,它比其他存储系统技术更实惠,因为它使用现有的以太网基础设施,无需昂贵的光纤通道交换机和适配器。 iSCSI 还很灵活,这意味着它可以与多个供应商的各种存储设备配合使用,从而减少供应商锁定。

技术要求

为了高效、安全地工作,iSCSI 需要可靠的以太网、合适的存储设备和专门的 iSCSI 软件。 以太网必须快速且低延迟,以确保高质量的性能。 此外,存储设备必须兼容iSCSI,并具有足够的存储容量以满足业务需求。 最后,服务器和存储设备上都必须安装专门的iSCSI软件,以实现SCSI命令的传输。

现实生活中的例子

许多企业已成功实施 iSCSI 技术来改进其存储和备份解决方案。 例如,新加坡的一家互联网服务提供商使用 iSCSI 为其客户提供价格实惠且可扩展的存储解决方案。 借助 iSCSI,提供商可以快速、轻松地按需创建新的存储卷,从而更加灵活地响应客户需求。 此外,美国的一家大型医疗保健提供商使用 iSCSI 来创建更强大的灾难恢复计划。 借助 iSCSI,提供商可以在多个站点之间复制数据,确保在发生灾难时始终可以获取关键的患者信息。

常见问题解答(FAQ)

问:什么是 iSCSI?

答:iSCSI 代表互联网小型计算机系统接口。 它是一种存储网络标准,允许通过 TCP/IP 网络对存储设备进行块级访问。

问:iSCSI 是如何工作的?

答:iSCSI 的工作原理是将 SCSI 命令封装到 IP 数据包中,并通过 TCP/IP 网络进行传输。 然后数据包在接收端被分解,存储目标执行 SCSI 命令。

问:使用 iSCSI 有什么好处?

答:使用 iSCSI 有几个好处:

  • 经济高效:iSCSI 利用现有的 IP 基础设施,无需专用存储区域网络 (SAN)。
  • 灵活性:iSCSI 可以将多个服务器连接到共享存储目标,从而更轻松地进行存储管理。
  • 可扩展性:iSCSI可以支持大规模部署,适合企业存储环境。
  • 性能:借助 iSCSI 主机总线适配器 (HBA) 或 iSCSI 卸载引擎,iSCSI 可以提供高性能存储访问。

问:什么是 iSCSI 启动器?

答:iSCSI 启动器是启动和管理与存储目标的 iSCSI 会话的软件或硬件组件。 它允许服务器通过网络访问存储资源。

问:什么是 iSCSI 目标?

答:iSCSI目标是为iSCSI启动器提供存储资源的存储服务器或设备。 它接收并执行发起方发送的 SCSI 命令,并通过网络传回所请求的数据。

问:如何将 iSCSI 启动器连接到 iSCSI 目标?

答:要将 iSCSI 启动器连接到 iSCSI 目标,您需要在启动器上配置 iSCSI 启动器软件,提供目标的 IP 地址或 iSCSI 限定名称 (IQN),并在两者之间建立 iSCSI 会话。

问:我可以将现有的以太网基础设施用于 iSCSI 吗?

答:是的,iSCSI 可以利用现有的以太网基础设施进行存储网络。 它使用标准以太网端口和 TCP/IP 协议进行通信。

问:使用 iSCSI 有什么特定的硬件要求吗?

答:要使用 iSCSI,您需要在服务器和存储目标上安装 iSCSI 主机总线适配器 (HBA) 或 iSCSI 卸载引擎。 这些专用硬件组件减轻了 iSCSI 命令的处理负担 服务器的CPU,提高性能。

问:iSCSI 可以与其他存储技术一起使用吗?

答:ISCSI 可以与光纤通道或 NAS 等其他存储技术一起使用。 它提供了一种灵活、经济高效的解决方案,用于将服务器连接到异构环境中的存储资源。

问:iSCSI 和光纤通道有什么区别?

答:iSCSI 和光纤通道之间的主要区别在于底层技术和成本。 iSCSI 利用标准以太网基础设施和 TCP/IP 协议,使其更加经济实惠且更易于实施。 另一方面,光纤通道使用专用高速网络和专用 HBA,使其价格更高,但性能更高。

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