构建企业iSCSI廉价存储

夏卫虎

摘要企业的数据离不开存储，存储的方式多种多样，传统的FC-SAN存储网络成本昂贵，随着数据的不断产生，企业需要根据数据的重要程度对数据进行分类存放，对于一些非关键性数据或实时性要求不高的数据可以采用相对廉价的存储方案。对此，文章介绍了如何利用iSCSI技术来构建企业廉价存储网络。

关键词存储区域网络；iSCSI协议；存储管理软件

中图分类号：TP333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0123-01

一直以来，存储区域网络采用的协议都是光纤通道（Fibre Channel，FC）协议，FC-SAN有传输效率高、安全性好、延迟小、占用主机资源少、技术成熟等优点，然而光纤通道网络的实现需要专属网络，在硬件上依赖价格昂贵的光纤交换机与光纤模块，每台需要连接FC-SAN的服务器都必须安装FC HBA卡，部署一套FC-SAN的费用非常高昂，使用者还必须具备FC协议相关知识才能进行有效管理。基于TCP/IP协议的iSCSI存储则可以充分利用企业现有资源如以太网交换机、闲置服务器来构建廉价存储。如今，iSCSI协议逐渐成为新的网络化存储标准，企业可以利用现有技术和网络基础架构创建基于IP的SAN，享有相当于光纤通道技术的高性能，成本却要低很多。

1iSCSI协议的工作机制

iSCSI技术由IBM公司研究开发，可以在IP协议的上层运行SCSI指令集，这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议，只要网络可达，则两个节点之间就可以通过iSCSI通信。在TCP/IP网络上实现iSCSI协议通信就是在发送端把SCSI命令和SCSI数据封装在iSCSI协议数据单元中，然后再将iSCSI PDU依次经过TCP封装、IP封装和数据链路层封装，最后发送到IP网络上进行传输，在接收端执行相反的操作。

图1iSCSI协议结构

iSCSI网络的成员主要分为发起端（Initiator）和目标端（Target）两类，使用iSCSI通信的双方需要先建立TCP连接，iSCSI将发起通信的一方称为发起端，将被连接端称为目标端。随着技术与计算机性能的发展．现在iSCSI的发起端与目标端都可以用软件来实现。一般来说，在虚拟化环境中，主机上安装的虚拟化软件为发起端，在物理环境中，发起端均为需要连接存储的服务器。目标端为提供存储空间的设备，如磁盘阵列，本文涉及的目标端主要为安装了iSCSI Target端与存储管理软件的服务器。

2存储管理软件

为了数据安全性与完整性，目标服务器必须硬件上支持RAID，在硬件环境足够的情况下， 可以配置成RAID0、RAID5或者RAID0+1。接下来在服务器上安装存储管理软件并进行硬盘空间分配、创建卷、建立映射等配置，即可将服务器的硬盘作为网络存储并通过图形化界面方便地进行系统配置与管理。

目前使用较为广泛的存储管理软件有Starwind、Openfiler等。Openfiler是一个基于Linux系统的免费开源网络存储服务软件，它将Apache、Aamba、LVM2、ext3、Linux NFS和iSCSI Enterprise Target等技术组合到一起，并通过一个基于Web且功能强大的管理界面实现。该软件可以在单一框架中提供基于文件的网络连接存储（NAS）和基于块的存储区域网，与昂贵的FC-SAN相比功能上毫不逊色，另外具有系统小巧、自耗资源少、基本配置要求低等特点，能满足中小企业稳定高效的要求，有效降低存储构建成本。

3主机与iSCSI存储的连接方式

为访问iSCSI存储，主机需要有iSCSI发起方和网络连接即可。各种不同的发起方在价格、性能及灵活性等方面差别很大，在构建廉价存储目前主要采用软件和硬件两种方式。

3.1 软件方式

把服务器网卡作为网络连接设备，由主机CPU和软件完成网卡上接收到的数据链路层数据帧，从帧中提取SCSI数据和命令的操作，相反的过程也由主机CPU和软件实现。

3.2 硬件方式

硬件方式iSCSI分为TOE和iSCSI HBA两种。

1）TCP卸载引擎（TOE）方式。TOE方式使用集成TCP/IP卸载引擎处理逻辑芯片的网卡，网卡本身承担了协议工作中的大部分，从而使CPU摆脱了繁重的网络协议处理工作，大大提高了处理的效率。采用这种方式，CPU和软件部分只需要完成iSCSI协议数据单元的封装，解封。

2）iSCSI HBA方式。使用这种方式，iSCSI的通信过程中，网络层、链路层以及物理层的处理任务都由iSCSI主机适配器完成，CPU和软件只需要承担少量的管理任务。

软件方式由于采用标准网卡，无需额外配置适配器，因此硬件成本最低，缺点是进行iSCSI包文和TCP/IP包文转换要点主机端的一部分资源，然而事实上随着硬件升级换代，数据中心服务器硬件性能越来越强大，iSCSI协议处理开销并不会导致明显的性能下降。TCP卸载引擎（TOE）和iSCSI HBA方式可以有效节省CPU周期，尤其是对速度较慢但注重性能的应用程序服务器，适用于对可靠性实时性要求较高的业务，但是需要在主机上安装专门的硬件板卡。

4小结

基于iSCSI的廉价存储是充分利用了TCP/IP提供的易用、有效和安全的发送机制，提供了从1GbE到10GbE以及更高领域的无缝通道。目前TCP/IP卸载技术已经在硬件和软件方面取得长足的进步，随着iSCSI技术的完善，iSCSI存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强，存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强。企业到底是采用软件iSCSI还是硬件iSCSI方式需要根据自己单位实际情况进行测试，并根据测试效果和应用情况而定。

参考文献

[1]Tom Clark.IP SAN权威指南：存储区域网络中的iSCSI、iFCP和FCIP协议[M].中国电力出版社，2003.

[2]彭亮，涂晓东，牛长喜，张艇.存储区域网络iSCSI协议的通信机制研究[J].电子科技大学学报，2005，34（6）：988-991.

endprint

摘要企业的数据离不开存储，存储的方式多种多样，传统的FC-SAN存储网络成本昂贵，随着数据的不断产生，企业需要根据数据的重要程度对数据进行分类存放，对于一些非关键性数据或实时性要求不高的数据可以采用相对廉价的存储方案。对此，文章介绍了如何利用iSCSI技术来构建企业廉价存储网络。

关键词存储区域网络；iSCSI协议；存储管理软件

中图分类号：TP333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0123-01

一直以来，存储区域网络采用的协议都是光纤通道（Fibre Channel，FC）协议，FC-SAN有传输效率高、安全性好、延迟小、占用主机资源少、技术成熟等优点，然而光纤通道网络的实现需要专属网络，在硬件上依赖价格昂贵的光纤交换机与光纤模块，每台需要连接FC-SAN的服务器都必须安装FC HBA卡，部署一套FC-SAN的费用非常高昂，使用者还必须具备FC协议相关知识才能进行有效管理。基于TCP/IP协议的iSCSI存储则可以充分利用企业现有资源如以太网交换机、闲置服务器来构建廉价存储。如今，iSCSI协议逐渐成为新的网络化存储标准，企业可以利用现有技术和网络基础架构创建基于IP的SAN，享有相当于光纤通道技术的高性能，成本却要低很多。

1iSCSI协议的工作机制

iSCSI技术由IBM公司研究开发，可以在IP协议的上层运行SCSI指令集，这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议，只要网络可达，则两个节点之间就可以通过iSCSI通信。在TCP/IP网络上实现iSCSI协议通信就是在发送端把SCSI命令和SCSI数据封装在iSCSI协议数据单元中，然后再将iSCSI PDU依次经过TCP封装、IP封装和数据链路层封装，最后发送到IP网络上进行传输，在接收端执行相反的操作。

图1iSCSI协议结构

iSCSI网络的成员主要分为发起端（Initiator）和目标端（Target）两类，使用iSCSI通信的双方需要先建立TCP连接，iSCSI将发起通信的一方称为发起端，将被连接端称为目标端。随着技术与计算机性能的发展．现在iSCSI的发起端与目标端都可以用软件来实现。一般来说，在虚拟化环境中，主机上安装的虚拟化软件为发起端，在物理环境中，发起端均为需要连接存储的服务器。目标端为提供存储空间的设备，如磁盘阵列，本文涉及的目标端主要为安装了iSCSI Target端与存储管理软件的服务器。

2存储管理软件

为了数据安全性与完整性，目标服务器必须硬件上支持RAID，在硬件环境足够的情况下， 可以配置成RAID0、RAID5或者RAID0+1。接下来在服务器上安装存储管理软件并进行硬盘空间分配、创建卷、建立映射等配置，即可将服务器的硬盘作为网络存储并通过图形化界面方便地进行系统配置与管理。

目前使用较为广泛的存储管理软件有Starwind、Openfiler等。Openfiler是一个基于Linux系统的免费开源网络存储服务软件，它将Apache、Aamba、LVM2、ext3、Linux NFS和iSCSI Enterprise Target等技术组合到一起，并通过一个基于Web且功能强大的管理界面实现。该软件可以在单一框架中提供基于文件的网络连接存储（NAS）和基于块的存储区域网，与昂贵的FC-SAN相比功能上毫不逊色，另外具有系统小巧、自耗资源少、基本配置要求低等特点，能满足中小企业稳定高效的要求，有效降低存储构建成本。

3主机与iSCSI存储的连接方式

为访问iSCSI存储，主机需要有iSCSI发起方和网络连接即可。各种不同的发起方在价格、性能及灵活性等方面差别很大，在构建廉价存储目前主要采用软件和硬件两种方式。

3.1 软件方式

把服务器网卡作为网络连接设备，由主机CPU和软件完成网卡上接收到的数据链路层数据帧，从帧中提取SCSI数据和命令的操作，相反的过程也由主机CPU和软件实现。

3.2 硬件方式

硬件方式iSCSI分为TOE和iSCSI HBA两种。

1）TCP卸载引擎（TOE）方式。TOE方式使用集成TCP/IP卸载引擎处理逻辑芯片的网卡，网卡本身承担了协议工作中的大部分，从而使CPU摆脱了繁重的网络协议处理工作，大大提高了处理的效率。采用这种方式，CPU和软件部分只需要完成iSCSI协议数据单元的封装，解封。

2）iSCSI HBA方式。使用这种方式，iSCSI的通信过程中，网络层、链路层以及物理层的处理任务都由iSCSI主机适配器完成，CPU和软件只需要承担少量的管理任务。

软件方式由于采用标准网卡，无需额外配置适配器，因此硬件成本最低，缺点是进行iSCSI包文和TCP/IP包文转换要点主机端的一部分资源，然而事实上随着硬件升级换代，数据中心服务器硬件性能越来越强大，iSCSI协议处理开销并不会导致明显的性能下降。TCP卸载引擎（TOE）和iSCSI HBA方式可以有效节省CPU周期，尤其是对速度较慢但注重性能的应用程序服务器，适用于对可靠性实时性要求较高的业务，但是需要在主机上安装专门的硬件板卡。

4小结

基于iSCSI的廉价存储是充分利用了TCP/IP提供的易用、有效和安全的发送机制，提供了从1GbE到10GbE以及更高领域的无缝通道。目前TCP/IP卸载技术已经在硬件和软件方面取得长足的进步，随着iSCSI技术的完善，iSCSI存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强，存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强。企业到底是采用软件iSCSI还是硬件iSCSI方式需要根据自己单位实际情况进行测试，并根据测试效果和应用情况而定。

参考文献

[1]Tom Clark.IP SAN权威指南：存储区域网络中的iSCSI、iFCP和FCIP协议[M].中国电力出版社，2003.

[2]彭亮，涂晓东，牛长喜，张艇.存储区域网络iSCSI协议的通信机制研究[J].电子科技大学学报，2005，34（6）：988-991.

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摘要企业的数据离不开存储，存储的方式多种多样，传统的FC-SAN存储网络成本昂贵，随着数据的不断产生，企业需要根据数据的重要程度对数据进行分类存放，对于一些非关键性数据或实时性要求不高的数据可以采用相对廉价的存储方案。对此，文章介绍了如何利用iSCSI技术来构建企业廉价存储网络。

关键词存储区域网络；iSCSI协议；存储管理软件

中图分类号：TP333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0123-01

一直以来，存储区域网络采用的协议都是光纤通道（Fibre Channel，FC）协议，FC-SAN有传输效率高、安全性好、延迟小、占用主机资源少、技术成熟等优点，然而光纤通道网络的实现需要专属网络，在硬件上依赖价格昂贵的光纤交换机与光纤模块，每台需要连接FC-SAN的服务器都必须安装FC HBA卡，部署一套FC-SAN的费用非常高昂，使用者还必须具备FC协议相关知识才能进行有效管理。基于TCP/IP协议的iSCSI存储则可以充分利用企业现有资源如以太网交换机、闲置服务器来构建廉价存储。如今，iSCSI协议逐渐成为新的网络化存储标准，企业可以利用现有技术和网络基础架构创建基于IP的SAN，享有相当于光纤通道技术的高性能，成本却要低很多。

1iSCSI协议的工作机制

iSCSI技术由IBM公司研究开发，可以在IP协议的上层运行SCSI指令集，这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议，只要网络可达，则两个节点之间就可以通过iSCSI通信。在TCP/IP网络上实现iSCSI协议通信就是在发送端把SCSI命令和SCSI数据封装在iSCSI协议数据单元中，然后再将iSCSI PDU依次经过TCP封装、IP封装和数据链路层封装，最后发送到IP网络上进行传输，在接收端执行相反的操作。

图1iSCSI协议结构

iSCSI网络的成员主要分为发起端（Initiator）和目标端（Target）两类，使用iSCSI通信的双方需要先建立TCP连接，iSCSI将发起通信的一方称为发起端，将被连接端称为目标端。随着技术与计算机性能的发展．现在iSCSI的发起端与目标端都可以用软件来实现。一般来说，在虚拟化环境中，主机上安装的虚拟化软件为发起端，在物理环境中，发起端均为需要连接存储的服务器。目标端为提供存储空间的设备，如磁盘阵列，本文涉及的目标端主要为安装了iSCSI Target端与存储管理软件的服务器。

2存储管理软件

为了数据安全性与完整性，目标服务器必须硬件上支持RAID，在硬件环境足够的情况下， 可以配置成RAID0、RAID5或者RAID0+1。接下来在服务器上安装存储管理软件并进行硬盘空间分配、创建卷、建立映射等配置，即可将服务器的硬盘作为网络存储并通过图形化界面方便地进行系统配置与管理。

目前使用较为广泛的存储管理软件有Starwind、Openfiler等。Openfiler是一个基于Linux系统的免费开源网络存储服务软件，它将Apache、Aamba、LVM2、ext3、Linux NFS和iSCSI Enterprise Target等技术组合到一起，并通过一个基于Web且功能强大的管理界面实现。该软件可以在单一框架中提供基于文件的网络连接存储（NAS）和基于块的存储区域网，与昂贵的FC-SAN相比功能上毫不逊色，另外具有系统小巧、自耗资源少、基本配置要求低等特点，能满足中小企业稳定高效的要求，有效降低存储构建成本。

3主机与iSCSI存储的连接方式

为访问iSCSI存储，主机需要有iSCSI发起方和网络连接即可。各种不同的发起方在价格、性能及灵活性等方面差别很大，在构建廉价存储目前主要采用软件和硬件两种方式。

3.1 软件方式

把服务器网卡作为网络连接设备，由主机CPU和软件完成网卡上接收到的数据链路层数据帧，从帧中提取SCSI数据和命令的操作，相反的过程也由主机CPU和软件实现。

3.2 硬件方式

硬件方式iSCSI分为TOE和iSCSI HBA两种。

1）TCP卸载引擎（TOE）方式。TOE方式使用集成TCP/IP卸载引擎处理逻辑芯片的网卡，网卡本身承担了协议工作中的大部分，从而使CPU摆脱了繁重的网络协议处理工作，大大提高了处理的效率。采用这种方式，CPU和软件部分只需要完成iSCSI协议数据单元的封装，解封。

2）iSCSI HBA方式。使用这种方式，iSCSI的通信过程中，网络层、链路层以及物理层的处理任务都由iSCSI主机适配器完成，CPU和软件只需要承担少量的管理任务。

软件方式由于采用标准网卡，无需额外配置适配器，因此硬件成本最低，缺点是进行iSCSI包文和TCP/IP包文转换要点主机端的一部分资源，然而事实上随着硬件升级换代，数据中心服务器硬件性能越来越强大，iSCSI协议处理开销并不会导致明显的性能下降。TCP卸载引擎（TOE）和iSCSI HBA方式可以有效节省CPU周期，尤其是对速度较慢但注重性能的应用程序服务器，适用于对可靠性实时性要求较高的业务，但是需要在主机上安装专门的硬件板卡。

4小结

基于iSCSI的廉价存储是充分利用了TCP/IP提供的易用、有效和安全的发送机制，提供了从1GbE到10GbE以及更高领域的无缝通道。目前TCP/IP卸载技术已经在硬件和软件方面取得长足的进步，随着iSCSI技术的完善，iSCSI存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强，存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强。企业到底是采用软件iSCSI还是硬件iSCSI方式需要根据自己单位实际情况进行测试，并根据测试效果和应用情况而定。

参考文献

[1]Tom Clark.IP SAN权威指南：存储区域网络中的iSCSI、iFCP和FCIP协议[M].中国电力出版社，2003.

[2]彭亮，涂晓东，牛长喜，张艇.存储区域网络iSCSI协议的通信机制研究[J].电子科技大学学报，2005，34（6）：988-991.

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