iSCSI，即Internet SCSI，是IETF制訂的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，用于將SCSI數(shù)據(jù)塊映射為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。從根本上說，它是一種基于IP Storage理論的新型存儲(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)將存儲(chǔ)行業(yè)廣泛應(yīng)用的SCSI接口技術(shù)與IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，可以在IP網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建SAN。簡(jiǎn)單地說，iSCSI就是在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行SCSI協(xié)議的一種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)。iSCSI技術(shù)最初由Cisco和IBM兩家開發(fā)，并且得到了廣大IP存儲(chǔ)技術(shù)愛好者的大力支持，這幾年得到迅速的發(fā)展壯大。

對(duì)于中小企業(yè)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)來說，iSCSI是個(gè)非常好的選擇。首先，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上來講，iSCSI是基于IP協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它允許網(wǎng)絡(luò)在TCP/IP協(xié)議上傳輸SCSI命令，實(shí)現(xiàn)SCSI和TCP/IP協(xié)議的連接，這樣用戶就可以通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建SAN，只需要不多的投資，就可以方便、快捷地對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式傳輸和管理。但是，在iSCSI出現(xiàn)之前，構(gòu)建SAN的唯一技術(shù)是利用光纖通道，這要花費(fèi)很大的建設(shè)成本，一般中小企業(yè)無法承擔(dān)。其次，iSCSI技術(shù)解決了傳輸效率、存儲(chǔ)容量、兼容性、開放性、安全性等方面的諸多問題，在使用性能上絕對(duì)不輸給商業(yè)的存儲(chǔ)系統(tǒng)或光纖存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

iSCSI的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：首先，iSCSI沿用TCP/IP協(xié)議，而TCP/IP是在網(wǎng)絡(luò)方面最通用、最成熟的協(xié)議，且IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)建設(shè)非常完善，同時(shí)，SCSI技術(shù)是被磁盤和磁帶等設(shè)備廣泛采用的存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，這兩點(diǎn)使iSCSI的建設(shè)費(fèi)用和維護(hù)成本非常低廉；其次，iSCSI支持一般的以太網(wǎng)交換機(jī)而不是特殊的光纖通道交換機(jī)，從而減少了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)帶來的麻煩；還有，iSCSI是通過IP封包傳輸存儲(chǔ)命令，因此可以在整個(gè)Internet上傳輸數(shù)據(jù)，沒有距離的限制。

FC SAN與IP SAN

在iSCSI技術(shù)出現(xiàn)后，通過IP技術(shù)搭建的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)運(yùn)而生，SAN技術(shù)也就出現(xiàn)了兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式，即FC SAN與IP SAN。簡(jiǎn)單來說，以光纖搭建的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)就是FC SAN．以iSCSI技術(shù)搭建的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)叫做IP SAN。

作為SAN的兩種實(shí)現(xiàn)方式，F(xiàn)C SAN與IP SAN各有優(yōu)劣，下面從幾個(gè)方面分別闡述。

在數(shù)據(jù)傳輸方式上，F(xiàn)C SAN與IP SAN都采用塊協(xié)議方式來完成。這是它們的相同點(diǎn)。

在傳輸速度上，就目前的傳輸速率而言，F(xiàn)C SAN（2Gbit/s）最快，iSCSI（lGbit/s）次之

在傳輸距離上，F(xiàn)C SAN理論上可以達(dá)到100公里，而事實(shí)上，傳輸超過50公里后，就會(huì)出現(xiàn)瓶頸。而通過IP網(wǎng)絡(luò)的iSCSI技術(shù)在理論上沒有距離的限制，即iSCSI可以進(jìn)行沒有距離限制的數(shù)據(jù)傳輸。

管理及維護(hù)成本上，架設(shè)FC SAN網(wǎng)絡(luò)需要投入很多硬件成本，并且需要特定的工具軟件進(jìn)行操作管理，而IP SAN構(gòu)建成本低廉，由于iSCSI是通過IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)和分配存儲(chǔ)資源的，因此只要在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行管理和使用即可，這樣就可以省下大筆的管理費(fèi)用及培訓(xùn)成本。

其實(shí)IP SAN也面臨著一些不可回避的困擾：首先，基于IP SAN的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)還沒有得到用戶的充分肯定：其次，IP SAN存儲(chǔ)需要專門的驅(qū)動(dòng)和設(shè)備，幸運(yùn)的是，一些傳統(tǒng)的光纖適配器廠商都發(fā)布了iSCSI HBA設(shè)備，同時(shí)Inter也推出了專用的IP存儲(chǔ)適配器，而Microsoft、HP、Novell、SUN、AIX、Linux也具有iSCSI Initiator軟件，并且免費(fèi)供用戶使

用：還有，在安全方面，IP SAN雖然有一套規(guī)范的安全機(jī)制，但是尚未得到用戶的認(rèn)可。

這些問題和困擾雖然會(huì)妨礙iSCSI的發(fā)展，但是相信在未來的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)世界里，IP SAN絕對(duì)金擁有一席之地。

iSCSI的組成

一個(gè)簡(jiǎn)單的iSCSI系統(tǒng)大致由以下部分組成：

iSCSI Initiator或者iSCSI HBA iSCSI Target 以太網(wǎng)交換機(jī) 一臺(tái)或者多臺(tái)服務(wù)器

一個(gè)完整的iSCSI系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7-1所示。

圖7-1 完整的iSCSI系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在圖7-1中，iSCSI服務(wù)器用來安裝iSCSI驅(qū)動(dòng)程序，即安裝iSCSI Initiator；Storage Router可以是以太網(wǎng)交換機(jī)或者路由器；iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備可以是iSCSI磁盤陣列，也可以是具有存儲(chǔ)功能的PC服務(wù)器。下面詳細(xì)介紹一下iSCSI Initiator與iSCSI Target的含義。

1、iSCSI Initiator

iSCSI Initiator是一個(gè)安裝在計(jì)算機(jī)上的軟件或硬件設(shè)備，它負(fù)責(zé)與iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行通信。

iSCSI服務(wù)器與iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備之間的連接方式有兩種：

第一種是基于軟件的方式，即iSCSI Initiator軟件。在iSCSI服務(wù)器上安裝Initiator后，Initiator軟件可以將以太網(wǎng)卡虛擬為iSCSI卡，進(jìn)而接受和發(fā)送iSCSI數(shù)據(jù)報(bào)文，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)和iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備之間的iSCSI協(xié)議和TCP/IP協(xié)議傳輸功能。這種方式只需以太網(wǎng)卡和以太網(wǎng)交換機(jī)，無需其他設(shè)備，因此成本是最低的。但是iSCSI報(bào)文和TCP/IP報(bào)文轉(zhuǎn)換需要消耗iSCSI服務(wù)器的一部分CPU資源，只有在低I/O和低帶寬性能要求的應(yīng)用環(huán)境中才能使用這種方式。

第二種是硬件iSCSI HBA （Host Bus Adapter）卡方式，即iSCSI Initiator硬件。這種方式需要先購買iSCSI HBA卡，然后將其安裝在iSCSI服務(wù)器上，從而實(shí)現(xiàn)iSCSI服務(wù)器與交換機(jī)之間、iSCSI服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備之間的高效數(shù)據(jù)傳輸。與第一種方式相比，硬件iSCSIHBA卡方式不需要消耗iSCSI服務(wù)器的CPU資源，同時(shí)硬件設(shè)備是專用的，所以基于硬件的iSCSI Initiator可以提供更好的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)性能。但是，iSCSI HBA卡的價(jià)格比較昂貴，因此用戶要在性能和成本之間進(jìn)行權(quán)衡。

iSCSI Initiator軟件一般都是免費(fèi)的，Centos和RHEL對(duì)iSCSI Initiator的支持都非常不錯(cuò)，現(xiàn)在的Linux發(fā)行版本都默認(rèn)自帶了iSCSI Initiator。

2、iSCSI Target

一個(gè)可以用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的iSCSI磁盤陣列或者具有iSCSI功能的設(shè)備都可以被稱為“iSCSI Target”，因?yàn)榇蠖鄶?shù)操作系統(tǒng)都可以利用一些軟件將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)“iSCSI Target”。本章重點(diǎn)講述如何構(gòu)建一個(gè)PC構(gòu)架的iSCSI存儲(chǔ)系統(tǒng)。所謂PC構(gòu)架就是選擇一個(gè)普通的、性能優(yōu)良的、可支持多塊磁盤的PC（一般為PC服務(wù)器），再選擇一款相對(duì)成熟穩(wěn)定的iSCSI Target軟件，將iSCSI Target軟件安裝在PC服務(wù)器上，使普通的PC服務(wù)器轉(zhuǎn)變成一臺(tái)iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備，并通過PC服務(wù)器的以太網(wǎng)卡對(duì)外提供iSCSI數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

目前大多數(shù)iSCSI Target軟件都是收費(fèi)的，例如DataCorc Software的SANmelody，F(xiàn)alconStor Software的iSCSI Server for Windows等，這些都是Windows平臺(tái)支持的。不過，也有一些Linux平臺(tái)的開源iSCSI Target軟件，例如iSCSI Enterprise Target，后面的內(nèi)容會(huì)重點(diǎn)介紹這個(gè)軟件。

利用iSCSI Target軟件，可以將服務(wù)器的存儲(chǔ)空間分配給客戶機(jī)使用，客戶機(jī)可以像使用本地硬盤一樣使用iSCSI磁盤，包括對(duì)其進(jìn)行分區(qū)、格式化及讀寫等。而且每個(gè)客戶端都可以向iSCSI磁盤寫數(shù)據(jù)，互不干擾，并且不會(huì)破壞存儲(chǔ)到服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，iSCSITarget軟件對(duì)用戶權(quán)限控制非常靈活，支持配置文件。

我們知道，iSCSI是使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信的，因此，將iSCSI兩端連接起來，僅僅需要一個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)就可以了。由此可知，iSCSI的存儲(chǔ)性能和這個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)有直接關(guān)系，所以最好在iSCSI網(wǎng)絡(luò)中使用千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，劣質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)嚴(yán)重影響存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，也就是說，要為每個(gè)服務(wù)器配備高質(zhì)量的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，并提供兩個(gè)連接。對(duì)于iSCSI Target，應(yīng)該為每個(gè)獨(dú)立陣列中的兩個(gè)獨(dú)立端口配備交換機(jī)，最后將交換機(jī)連接起來，采用這種配置方式，即使兩個(gè)交換機(jī)中的一個(gè)出現(xiàn)了故障，整個(gè)iSCSI存儲(chǔ)系統(tǒng)仍然能夠正常工作，這保證了存儲(chǔ)系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。

iSCSI的工作原理

要理解iSCSI的工作原理，就必須知道iSCSI的層次結(jié)構(gòu)。根據(jù)OSI模型，iSCSI的協(xié)議自頂向下一共可以分為三層，如圖7-2所示。

圖7-2 iSCSI的協(xié)議結(jié)構(gòu)

下面對(duì)每個(gè)分層進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

SCSI層：根據(jù)客戶端發(fā)出的請(qǐng)求建立SCSI CDB（命令描述塊），并傳給iSCSI層。同時(shí)接收來自iSCSI層的CDB，并向應(yīng)用返回?cái)?shù)據(jù)。

iSCSI層：對(duì)SCSI CDB進(jìn)行封裝，以便能夠在基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，完成SCSI到TCP/IP的協(xié)議映射。這一層是iSCSI協(xié)議的核心層。本章也主要針對(duì)這一層的配置和管理進(jìn)行介紹。

TCP/IP層：對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)，并且提供端到端的透明可靠的傳輸。

iSCSI協(xié)議定義了在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)則和方式。先發(fā)送端將SCSI命令和數(shù)據(jù)封裝到TCP/IP包中，然后通過IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，接收端收到TCP/IP包之后，將其還原為SCSI命令和數(shù)據(jù)并執(zhí)行，執(zhí)行完成后，將返回的SCSI命令和數(shù)據(jù)再封裝到TCP/IP包中，之后再傳回發(fā)送端。這樣就完成了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€(gè)過程。

iSCSI的整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程在用戶看來是完全透明的，用戶使用遠(yuǎn)端的存儲(chǔ)設(shè)備就像使用本地的硬盤設(shè)備一樣。不過，這只是理論狀態(tài)，實(shí)際上iSCSI的數(shù)據(jù)傳輸速率并不能完全達(dá)到本地硬盤的數(shù)據(jù)傳輸速率，但差別并不明顯。而且這種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)模式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是安全性高，這對(duì)于數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)的iSCSI來說顯然非常重要。