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2024年3月19日发(作者:入门网页制作)
光纤通道和 iSCSI SAN 架构对比
综述
存储区域网络(SAN)技术在重新定义存储管理
基础架构方面取得了辉煌成功,帮助全球各地的
IT部门显著提高了效率,增加了投资回报
(ROI)。当前的SAN实施要求围绕光纤通道
(FC)网络技术构建新的架构,因此,许多IT部
门开始考虑,在他们的整个存储基础架构中,
iSCSI SAN技术到底能扮演什么角色。iSCSI看似
是一种可代替FC SAN的有效方法,因为从原理
上来看,企业有望利用现有的以太网技术和人员
来构建存储基础架构。然而,抛开性能上的巨大
差异不谈,单就从综合成本上考量,以iSCSI/以
太网为基础的SAN架构最终是否低于基于FC的
SAN还是一个未知数。
一种网络技术能否提供高效的存储管理模式,来
同时满足服务器和存储设备的存储通信需求。这
是任何一个用户都需要认真思考的问题,更为重
要的是,这种网络架构必须提供从服务器到存储
设备的足够高的可用性,而且其所提供的网络管
理模式必须使管理员能够有效地进行扩展,管理
不断增长的存储容量而不增加管理开销。
如果我们看看整个SAN网络中物理成本所占的比
例,就不难发现,与光纤通道交换机及HBA相
比,当前的以太网交换机和网络接口卡的每端口
成本的确较低。然而,光纤通道交换机的成本亦
是在不断降低,FC HBA成本降低的时机业已来
临。同时,基于FC SAN架构的应用功能变得日
益丰富。而另一方面,业界为了缓解iSCSI SAN
性能不足的问题,不得不采取一些特定技术来对
其进行定性增强,目前广泛采用的包括iSCSI
HBA等技术,这无疑使得iSCSI SAN在取得接近
FC SAN性能的同时几乎丧失的成本的优势。
在SAN中的存储端,情况不同于服务器端的是,
因为尽管许多IT部门一开始部署了很多低成本的
服务器,但他们同样希望能将存储设备整合到更
全面、性能更优秀的企业存储框架体系内。这意
味着,性能不尽如人意的iSCSI尽管对低成本服
务器访问企业存储资源显得很有吸引力,但高性
能存储设备还是需要更高性能的FC SAN连接来
体现其性能的优势与真正的价值。
从管理角度讲,iSCSI SAN诞生的另一个主要目
的就是简化管理,因为它可以使用现有的以太网
络体系。然而有一点很清楚,那就是FC和以太网
虽然都可以做数据连接使用,但他们的通信负载
能力却有着天壤之别。这意味着基于iSCSI的
SAN若要想实现接近FCSAN能力的通信水准就必
须部署许多以太网通用设备之外的设备,这就可
能需要同时实现更强大的管理功能,甚至超出了
当前的LAN网络管理模式的能力范围。而与此同
时,借助旨在将管理工作统一到一个整合架构下
的行业计划,基于FC的SAN的管理模式却变得
日益高效。
在整理必要的信息,以确定应部署正确SAN架构
的过程中,一个很具挑战性的事实是,我们所在
的行业永远都不是一成不变的。在引入iSCSI
SAN技术的同时,FC SAN技术也在飞速发展,
FC技术不断的创新的同时降低了成本并带来了更
强大的功能。在业界刚刚着手开发iSCSI SAN管
理模型的同时,FC SAN管理模式也在日益精进,
变得更加符合标准,同时带来了更为广泛的互操
作性、更高的效率和更广泛的覆盖范围。
目前,在从服务器到存储设备的整个网络中,FC
SAN可提供必要的高性能、可用性和可管理性来
满足各种需求。此外,随着技术创新成果的不断
增加,市场发展趋势的日益变化,FC SAN可继续
提供这些强大功能的同时,有效的降低了原始投
资和管理成本。
iSCSI SAN技术虽然基于成熟的以太网络体系,
但在主流SAN架构当中尚未经过广泛的实践验
证。在性能、可用性、可互操作性,甚至iSCSI
SAN可能采用的管理模式方面,还存在诸多不确
定性。
今天,许多的IT部门都采取了一种非常合理的战
略思路——他们可以同时利用这两种架构。这包
括开发一种“分层”模式来部署服务器,在数据中
心FC SAN内保持以存储为中心的关键业务服务
器和存储设备的连接,同时使用iSCSI技术来测
试如何集成对存储需求较低的小型服务器等。这
种测试的内容包括利用特定类型的iSCSI网关将
iSCSI服务器集成到FC SAN中。这样,IT部门就
可以在一个始终受到主动管理的环境中对照FC
SAN功能来正确地检验iSCSI SAN功能。
简介
通过网络架构的综合运用将服务器和存储资源连
接在一起后,许多IT部门得以制定战略性计划来
构建整个企业范围内的存储区域网络(SAN)。
实施这种新的存储基础设施模式后,IT部门可以
大大提高服务器和存储资源的利用率、优化存储
iSCSI vs FC White Paper_cn 7/31/09 1:16 PM 1
管理,而且可以在全企业范围内实现高可用性存
储基础设施。所有这些成功都是根植于一种成熟
且不断创新网络架构——光纤通道(FC)网络架
构实现的。这种架构从一开始就是为了满足服务
器和存储设备之间的高性能通信品质及持续高负
荷传输的需求而设计的。
随着基于FC的SAN不断取得更辉煌成功,传统
数据通信公司开始试图重新制定行业规划,以试
图改进传统的LAN架构来支持SAN通信。促使人
们这样做的理论根据是,如果企业已经部署了
LAN架构,那么他们可以利用现有的网络来存储
信息,避免构建和管理新的存储网络的成本,减
轻工作量。iSCSI标准和以后开发出的iSCSI产品
都是这些计划的一部分。
一旦IT部门决定在他们的环境中通过网络连接建
立从服务器到存储设备的连接后,他们就需要作
出一个选择。目前的选择是,服务器和存储设备
之间的这些连接应该采用FC还是iSCSI技术。数
量众多的技术创新、产品和行业的进步正在推动
着这两种网络技术的迅速发展。在所有情况下,
最终的决定性因素都是这两种架构的性价比,以
及能否给客户带来可扩展性优势。
绝大多数行业专家目前认为,FC在数据中心存储
基础设施的核心最有用;而对于部署在数据中心
环境“边缘”附近的更小型服务器来说,iSCSI最终
将成为最具吸引力的选择。然而,有一点很重
要,那就是我们应该明白,这只是根据这两种技
术目前的定位,以及将来预计会应用在网络中什
么位置上作出的最理想预测。或许,作出应部署
哪种存储网络架构以及何时部署的正确决策时,
最重要的因素是要了解这两种网络架构的优势、
挑战及未来的发展方向。
技术对比
iSCSI(互联网小型计算机系统接口)标准带来了
通过IP网络传输SCSI数据流的功能。它的目标
是使用现有的IP网络架构来提供一种可替代基于
FC的SAN的解决方案。虽然该标准规定iSCSI允
许SCSI在IP网络上运行,而且人们在日常讨论
中也是这么认为的。然而更准确来说最终的对比
应在以下二者之间进行:在FC网络上运行SCSI
作为协议,还是在现有的以太网中运行SCSI作为
协议。
在以太网和FC之间直接进行对比可能有助于我们
了解FC带来了什么样的网络技术进步,以及以太
网架构在试图跟上这一发展步伐的过程中有了什
么改进。这两种网络架构之间的主要不同方面包
括:
数据传输:在FC标准中,最小的数据传输单位是
帧(其最大载荷可达2112个字节)。然而,该
标准中对相关的硬件体系作了有效的定义,从而
使得最多65536个帧合能够并到一个序列中。由
于每个序列传输会生成一次CPU占用中断调用,
所以这个序列就相当于网络中的一个数据包。这
意味着有效的FC数据包大小可以达到128
Mbyte。以太网允许的最大数据包大小为1518字
节,每传输一个数据包就会生成一次CPU占用中
断调用。在需要传输大量数据(典型的服务器
I/O操作)的情况下,以太网就需要发送数量惊
人的数据包,因此会相应大大增加处理器开销。
虽然有人建议将以太网帧的大小增加到8K
(Jumbo Package,巨型包),但仍无法与FC的
效率相提并论。
错误检测和恢复:在FC中,错误检测和恢复过程
由更底层的协议在固件微码或硬件中完成。这
样,错误检测和重新发送流程的启动都会有非常
快的响应时间,进而将传输开销降低到最低水
平。链路级错误检测/恢复可确保所接收信号的质
量,而序列级的错误检测/恢复可确保所接收或发
送的每个数据块的完整性。为确保有效性,序列
中的每个帧都会在硬件的帮助下被跟踪、验证。
FC体系中所支持的信号序列重传机制,可以确保
在极短的响应时间内将数据从帧错误中恢复过
来。相反在以太网中,由于错误检测和恢复功能
通过基于软件的更高层协议(如TCP)完成,所
以可靠性更低的处理机制、更高的开销和更慢的
响应时间会大大降低吞吐量。
流控制:FC采用基于流控制机制的两级信用,即
链路级信用和端到端信用。二者都使用基于源端
口信用管理的信用系统。传输信息时,发送方需
遵守登录过程中协商获得的信用限制。这种自动
控制流程可有效的防止接收段缓冲器溢出,进而
避免整个架构中拥塞导致的帧丢失。以太网使用
基于“暂停”的流控制。这与X-ON/X-OFF类型的
流控制非常相似。这种类型的流控制非常适合低
速网络而不适合存储和SAN应用,因为错误是事
后才检测到的。以太网流控制只在发生导致重传
的拥塞出现和数据丢失后才开始生效。
请求– 响应连接:FC采用了双向交换(与TCP中
的Socket非常相似)机制,支持在I/O交易当中
对请求和响应之间的紧密连接,而且这种连接可
以在硬件层面被持续的追踪并监控。在基于SCSI
的存储应用中,这种连接体系对于实现以下目的
非常关键:降低开销、保证请求的顺序传递以及
合并多个请求来提高效率和数据吞吐量。而在以
太网中,没有聚合传输或顺序传递的概念,所以
iSCSI vs FC White Paper_cn 7/31/09 1:16 PM 2
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