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2013/5/23

高可用性傳輸優化 讓iSCSI設備媲美FC-SAN

實戰ESXi 5設置MPIO 打造IP-SAN負載平衡容錯

王偉任
本文將示範如何讓VMware vSphere ESXi 5.1來擔任iSCSI Initiator角色,並透過MPIO機制讓多片實體網路卡同時連接iSCSI Target儲存設備,完成這些設定後,平時就會把傳輸流量「負載平衡」到多片網路卡,若發生如網路卡損壞等意外時,也將提供「容錯移轉」功能。
目前企業運作環境中對於共用儲存設備的存取約略可以區分為三種方式:直接連接儲存(Direct Attached Storage,DAS)、網路連接儲存(Network Attached Storage,NAS)、儲存區域網路(Storage Area Network,SAN),如圖1所示。


▲圖1 DAS、NAS、SAN技術混合解決方案。


其中儲存區域網路SAN又因為所使用的傳輸媒體介質不同,可再區分為使用光纖作為傳輸媒介的(Fiber Channel SAN,FC-SAN)以及使用一般乙太網路的(iSCSI SAN,IP-SAN)。

網際網路工程任務小組(Internet Engineering Task Force,IETF)在2003年2月正式通過由Cisco與IBM一同發起網際網路小型計算機系統介面(Internet SCSI,iSCSI)的標準。

iSCSI SAN簡稱為IP-SAN,此項技術簡單來說是讓傳統上僅能用於本機傳輸的SCSI協定可以透過TCP/IP乙太網路承載,以達到資料高速傳輸的需求,如圖2所示。


▲ 圖2 iSCSI網路架構示意圖。圖片來源:VMware文件—iSCSI SAN Configuration Guide(http://0rz.tw/iUPcA)


iSCSI傳輸協定透過TCP/IP的Port 860及3260作為溝通管道,使得兩台主機之間(iSCSI Target、iSCSI Initiator)可以利用iSCSI協定來交換資料傳輸的SCSI指令集,讓主機間可以透過高速的區域乙太網路將位於遠端的儲存設備模擬為本地端的儲存設備。

此項技術最大的優點在於其使用的傳輸線材、網路交換器、網路卡皆可沿用企業原有的網路架構,這也是近幾年來iSCSI技術迅速竄紅的原因之一。

本次實作內容將設定VMware vSphere ESXi 5.1擔任iSCSI Initiator角色,透過設定MPIO(MultiPath Input/Output)機制,讓多片實體網路卡能夠同時連接iSCSI Target儲存設備,達成平時將傳輸流量「負載平衡」到多片網路卡之間,當發生災難如網路卡損壞、網路交換器損壞時,將具備「容錯移轉」之目的,如表1、圖3所示。

表1 實作環境

▲圖3 iSCSI MPIO實作網路架構圖。


iSCSI運作原理說明

iSCSI技術可以區分為iSCSI目標端(iSCSI Target)和iSCSI發起端(iSCSI Initiator),其中iSCSI Target可以區分為硬體式和軟體式兩種技術進行建置:

.硬體式iSCSI Target:儲存設備中的硬體控制器通常內含有可以同時處理TCP/IP封包進行I/O加速的TCP卸載引擎(TCP Offload Engine,TOE)以及專門用於處理iSCSI PDU封包晶片的磁碟陣列控制器所組合而成,因此不管是一般網路的TCP/IP封包或是傳送資料的iSCSI封包,其處理效能非常優異,但相對來說其設備費用較為昂貴。

.軟體式iSCSI Target:通常為基於成本因素考量,使用一般的伺服器配合作業系統及相關軟體套件來建置稱之,利用軟體式接收和處理iSCSI Initiator所傳輸過來的iSCSI指令集,以取代費用高昂的IP-SAN儲存設備,因此在TCP/IP封包和iSCSI封包處理效能上,與專用的儲存設備相比之下較為普通。

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