時間:2022-09-05來源:本站
IP-SAN歷史發展
網絡存儲設備已經成為一種非常重要的IT系統組件,不僅僅應用于生產、辦公等重要的IT系統,而且隨著家庭數據業務的發展,家庭網絡存儲設備也得到迅猛發展。
IP SAN是標準的TCP/IP協議和SCSI指令集相結合的產物,以其協議標準化、整體成本低廉和維護簡便等優勢成為網絡存儲領域的重要產品形態。
IP-SAN存儲基礎
IP SAN是基于IP網絡來實現數據塊傳輸的網絡存儲形態,與傳統FC SAN的最大區別在于傳輸協議和傳輸介質的不同。目前常見的IP SAN協議有iSCSI、FCIP、iFCP等,其中iSCSI是發展最快的協議標準,大多時候人們所說的IP SAN就是指基于iSCSI實現的SAN。
無論是FC SAN還是IP SAN,最終都是要將硬盤的存儲空間給服務器使用,通常服務器端為Initiator,存儲設備端為Target。與很多人的想法不同的是,服務器和SAN存儲控制器之間的最終交互是通過SCSI指令集實現的,FC SAN是把SCSI指令集封裝在了FCP上,而IP SAN是把SCSI指令集封裝在了TCP/IP上。這就好比,不管我們是郵政快遞還是順豐速遞,最終都是把我們想要發送的東西發送至異地,都是由我們發起寄送請求郵遞公司相應,差別只在于郵遞公司不同而已。當然,在IP SAN這個郵遞公司中,因為打包方式的差異,就會有所謂的FCIP、iFCP和iSCSI。每種打包方式都有其優勢和劣勢,FCIP和iFCP更多的時候是在已有FC SAN環境下進行FC的IP化,而iSCSI則是全新建立在TCP/IP和SCSI指令集的基礎上的標準協議,所以其開放性和擴展性更好。這也是其大行其道的原因。
IP-SAN存儲的優勢
需要說明的是,以下所要介紹的IP SAN的優勢主要是指基于iSCSI實現的IP SAN的優勢。為什么要首先說明這一個前提呢?因為一項技術的優勢最根本的往往是其協議標準。前面已經多次提到,iSCSI協議是建立在TCP/IP協議和SCSI指令集的基礎之上的標準化協議。正是其優良的基因決定了其巨大的優勢。
那么,TCP/IP和SCSI有什么優勢呢?第一,它們都是標準化協議,所以有大量的標準化設備可供采用;第二,它們都是已經發展多年的成熟性協議,幾乎是每本計算機教科書都需要講的,所以具有廣泛的群眾基礎;第三,作為標準在各類軟件硬件開發中已經廣泛采用。
IP SAN全盤繼承了父母的優良基因,從而具備了以下優勢:
接入標準化。不需要專用的HBA卡和光纖交換機,只需要普通的以太網卡和以太網交換機就可以存儲和服務器的連接。
傳輸距離遠。理論上只要是IP網絡可達的地方我們就可以使用IP SAN,而IP網絡是目前地球上應用最為廣泛的網絡。
可維護性好。這并不是因為IP SAN技術簡單,而是因為大部分網絡維護人員都有IP網絡基礎,IP SAN自然比FC SAN更容易被人接受。另一方面,IP網絡維護工具已經非常發達,IP SAN充分發揚了拿來主義。
后續帶寬擴展方便。因為iSCSI是承載于以太網的,隨著10Gb以太網的迅速發展,IP SAN單端口帶寬擴展到10Gb已經是發展的必然。
通過這些優勢,給客戶帶來了哪些好處呢?最常見的說法是,IP SAN成本低。請注意,成本低是指哪些部分低。通常意義上的“成本”,是指單次購買設備的價格,而實際上,總體擁有成本(TCO)是包含很多內容的,比如建設一個存儲系統,則需要購買磁盤陣列、接入設備(HBA和交換機)、需要人員培訓、日常維護、后續擴容、容災擴展等。IP SAN因為IP網絡的廣泛應用優勢,可以大幅降低單次采購的接入設備采購成本、減少維護成本,而且后續擴容和網絡擴展成本也大幅降低。
IP-SAN存儲面臨的挑戰
盡管IP存儲標準早已建立且應用,但是將其真正廣泛應用到存儲環境中還需要解決幾個關鍵問題:
1、數據安全性:企業網絡中最重要的還是數據,所以,SAN中保存的數據的安全性和可靠性應當受到格外的重視。傳統的FC-SAN由于FC網絡的異構性,和傳統的業務IP網絡從物理上隔離,從而保證了在SAN中傳輸和存儲的數據安全性。然而,當存儲設備通過IP架構進行遠程連接時,數據的安全性是管理員不得不考慮的一個問題。盡管IP協議可以應用IPSec以保障數據的安全性,但IPSec也只能提供數據在網絡傳輸過程的動態安全性,并不能保證數據被保存在存儲設備上的靜態安全性。并且由于IP網絡是開放式網絡,通過IP網絡傳輸數據仍然存在眾多安全漏洞,并且,使用IP網絡構建的IP-SAN和傳統的業務IP-SAN很難從物理上完全隔離所以,提高數據在傳輸過程的安全性和在存儲設備中的安全性,也是IP存儲面臨的嚴峻問題。
2、TCP負載空閑引擎:由于IP協議是無連接不可靠的傳輸協議,數據的可靠性和完整性是由TCP協議來提供的。而TCP為了完成數據的排序工作需要占用較多的主機CPU資源導致用戶業務處理延遲的增加。所以,iSCSI可以采用一種被稱為TCP卸載引擎(TCP Off-loading Engine,TOE)的設備,將原本需要由CPU處理完成的TCP封裝和解封裝過程下移至TOE網卡完成,使CPU更專注于用戶事務請求處理和數據包本身的處理,可以有效的降低主機CPU的負載,從而提升CPU的處理性能。
3、塊數據傳輸問題:FC存儲協議具有速率高、延遲低的特點,計算機在這個網絡中是所有外部設備的控制者,因而計算機和存儲設備是主從關系,適合傳輸大塊的數據(Block Data);而從網絡協議上來看,IP協議具有速率相對較低、延遲較高的特點,比較適合傳輸大量的小塊消息(Message)。并且,FC在傳輸數據時將數據封裝為2K左右的數據幀進行傳輸,而以太網則將數據封裝為1.5K的MTU(Maximum Transmission Unit,最大傳輸單元)在IP網絡中進行傳遞,所以IP協議對大塊數據的傳輸的效率還有待提高。