iSCSI

Jako przyszłościowa i względnie tania metoda organizacji sieci pamięci masowych z wykorzystaniem protokołu TCP/IP, iSCSI stanowi bezpośrednią konkurencję dla specjalnie do tego celu zoptymalizowanego Fibre Channel. Obie techniki mają zalety i wady.

Jako przyszłościowa i względnie tania metoda organizacji sieci pamięci masowych z wykorzystaniem protokołu TCP/IP, iSCSI stanowi bezpośrednią konkurencję dla specjalnie do tego celu zoptymalizowanego Fibre Channel. Obie techniki mają zalety i wady.

Jeżeli chodzi o zapis danych, SCSI jest praktycznie jedynym protokołem w segmencie profesjonalnym. Rodzina protokołów internetowych IP jest ustabilizowanym standardem w sieciach bliskiego i dalekiego zasięgu, LAN i WAN. iSCSI ma tylko połączyć oba protokoły i umożliwić w ten sposób budowę niedrogich sieci pamięci masowych na bazie popularnych komponentów ethernetowych.

Mariaż dwudziestoletniej technologii SCSI i czterdziestoletniej rodziny IP stanowi bezpośrednie wyzwanie dla technologii Fibre Channel, która jest na rynku od około sześciu lat. Fibre Channel Protocol (FCP) również opiera się na szeregowym SCSI, jednak został specjalnie dostosowany do zastosowań w sieciach SAN. Budowane za jego pomocą sieci pamięci masowych Fibre Channel mają już ugruntowaną pozycję i są bardzo popularne. iSCSI musi dopiero znaleźć swoje miejsce w krajobrazie IT, gdyż poziom akceptacji jest, jak dotąd, najwyżej umiarkowany.

W dalszym ciągu opiszemy podstawy funkcjonowania iSCSI oraz powiemy o jego zaletach i wadach.

Dlaczego iSCSI?

Karta iSCSI - Adaptec ASA 7211, 1-gigabitowa karta iSCSI z funkcją TCP offload na układzie ASIC (źródło - Adaptec).

Karta iSCSI - Adaptec ASA 7211, 1-gigabitowa karta iSCSI z funkcją TCP offload na układzie ASIC (źródło - Adaptec).

W skali globalnej liczba portów obsługujących protokół TCP/IP wielokrotnie przewyższa liczbę portów z obsługą protokołu Fibre Channel. Każdy administrator może dzisiaj bez trudu utworzyć sieć LAN na bazie IP. Ma przy tym ogromny wybór tanich i kompatybilnych komponentów infrastruktury. Ethernet gigabitowy, a szczególnie 10-gigabitowy zapewnia ponadto całkowicie wystarczającą przepustowość dla ewentualnej sieci pamięci masowych. Dlaczego by więc nie powierzyć transportu danych między urządzeniami pamięci masowych a komputerami/serwerami właśnie Ethernetowi z protokołem TCP/IP?

Zamiast całkowicie nowej, bardzo złożonej i wciąż obciążonej problemami z kompatybilnością technologii, jaką jest Fibre Channel, mielibyśmy do czynienia w iSCSI/SAN z dobrze znaną infrastrukturą i sprawdzoną topologią. Dodatkowy zysk to wykorzystanie popularnych (a w przyszłości, gdy będą produkowane w większych ilościach, również znacznie tańszych) przełączników gigabitowych lub 10-gigabitowych, zamiast drogich elementów infrastruktury FC.

Sieć iSCSI/SAN może obsłużyć każdy z dotychczasowych administratorów LAN, odpada więc potrzeba dodatkowego szkolenia personelu. Podsumowując, koszty budowy i eksploatacji sieci iSCSI/SAN powinny być znacznie niższe od kosztów sieci FC/SAN.

Status quo

Na początku roku 2003 IETF ( http://www.ietf.org ) ratyfikowała protokół iSCSI jako standard. SNIA ( http://www.snia.org/home ) opracowała ostatecznie standard już na jesieni 2002; wkrótce potem nastąpiło jego zatwierdzenie. Krótko po ratyfikacji Microsoft poinformował, że od czerwca 2003 dostępne będą sterowniki iSCSI do systemów operacyjnych Windows 2000 (Desktop i Server), Windows XP oraz Windows 2003 Server.

Ratyfikacja pociągnęła za sobą wzrost zaangażowania w nową technologię. Bardzo szybko zareagował Adaptec, zapowiadając kontrolery do iSCSI. W marcu LSI Logic poinformował o rozwiązaniu RAID z obsługą iSCSI. Network Appliance już oferuje rozwiązania sieci pamięci masowych iSCSI - przynajmniej do systemów Windows. Obsługa innych systemów operacyjnych jest w trakcie przygotowania. Cisco ma od pewnego czasu w ofercie routery z obsługą iSCSI.

W kawałkach lub w całości - porównanie przesyłania i konwersji danych w SCSI, Fibre Channel i iSCSI.

W kawałkach lub w całości - porównanie przesyłania i konwersji danych w SCSI, Fibre Channel i iSCSI.

Jednak wielu poważnych producentów nie przejawia jeszcze żadnej aktywności w dzie-dzinie iSCSI względnie aktywność ta jest bardzo ograniczona. Sun, twórca hasła "Dopiero sieć to komputer", zdecydowanie odcina się od iSCSI. IBM wyszedł przed orkiestrę i już na początku 2001 roku wprowadził na rynek system iSCSI (IP Storage 200i). Przed kilkoma miesiącami zaprzestał jednak aktywnego promowania tego produktu. Jedno z amerykańskich czasopism fachowych twierdzi, że zna przyczynę. Firma nie znalazła w Stanach Zjednoczonych do sierpnia 2002 roku żadnego liczącego się nabywcy tego rozwiązania.

Czy to znaczy, że iSCSI nie ma przyszłości? Przedstawione powyżej zalety są bezsporne. To, czy iSCSI może być przydatne w sieciach pamięci masowych, zależy w dużej mierze od określonego zastosowania. Poniżej omówimy znane z dzisiejszego punktu widzenia argumenty techniczne za i przeciw stosowaniu iSCSI.

TCP/IP

TCP/IP to pakietowa transmisja danych, a sam mechanizm przesyłu jest mocno niepewny. Pakiety danych są wysyłane w drogę bez ciągłego połączenia z punktem docelowym, z założeniem, że kiedyś do niego dotrą, może bardzo okrężną drogą. Poszczególne pakiety są łączone w całość dopiero w punkcie docelowym. W razie przeciążenia łączy lub wystąpienia błędów w przekazie TCP może po prostu porzucić część pakietów, nie dostarczając ich w ogóle do punktu docelowego. W takiej sytuacji muszą być przesłane ponownie.

Pełna swoboda - sieć pamięci masowych uwalnia urządzenia pamięci od serwera. Do tej pory sieci SAN realizowane są wyłącznie w technologii Fibre Channel. W przyszłości będą też budowane - w tej samej topologii - na podstawie łączy ethernetowych z protokołem iSCSI.

Pełna swoboda - sieć pamięci masowych uwalnia urządzenia pamięci od serwera. Do tej pory sieci SAN realizowane są wyłącznie w technologii Fibre Channel. W przyszłości będą też budowane - w tej samej topologii - na podstawie łączy ethernetowych z protokołem iSCSI.

Jeszcze przed kilku laty większość LAN miała postać sieci sprzężonych za pomocą koncentratorów, z podziałem szerokości pasma. W takiej topologii typowa dla Ethernetu, niedeterministyczna procedura dostępu (CSMA/CD) powoduje liczne kolizje pakietów danych i w związku z tym opóźnienia transmisji danych. Ten rodzaj przesyłania danych z natury nie jest odpowiedni do transmisji między komputerem a urządzeniem pamięci masowej. Nowoczesne sieci, korzystające z przełączników, udostępniają wszystkim uczestnikom pełną szerokość pasma i w dużej części eliminują kolizje. Najnowsze techniki LAN, jak VLAN (IEEE 802.1q) i QoS (IEEE 802.1p) zapewniają również logiczny podział sieci i umożliwiają stosowanie priorytetów. Pozwala to teoretycznie zbudować ethernetową sieć SAN na podstawie dotychczasowego okablowania LAN. Wiadomo jednak, że typowe sieci lokalne mają tendencję do zapychania się w wyniku przesyłania multimediów, rozsyłania grupowego itd. Z tej przyczyny ruch danych sieci pamięci masowych powinien zawsze odbywać się w oddzielnej sieci fizycznej.

LAN czy SAN?

LAN i SAN wywodzą się z zupełnie innych założeń, a każda z sieci jest zoptymalizowana pod kątem zasadniczego przeznaczenia. Sieci LAN TCP/IP przesyłają małe pakiety danych wolnym w danej chwili łączem. Czas i kolejność nie mają znaczenia. W razie przeciążenia fragmentu drogi przesyłu pakiety są po prostu porzucane. Reasemblacja i korekcja błędów dokonuje się dopiero u celu, przez TCP. Pliki przesyłane są w postaci strumienia bajtów, a całym ruchem kieruje oprogramowanie. W sieci SAN dane przesyłane są najkrótszą drogą i we właściwej kolejności. Ewentualnie niezbędne korekty błędów dokonują się tam, gdzie występują, czyli po drodze. Pakiety danych są wysyłane tylko wtedy, gdy odbiornik może je odebrać. Transmisja ma na ogół postać bloków danych lub serii plików pogrupowanych w bloki. Ruchem danych steruje sprzęt. Ta metoda doskonale nadaje się do przesyłu dużej ilości danych; świetnie sprawdza się w wydajnych bazach danych i ruchu strumieniowym. Tak duże różnice sprawiają, że obie technologie z trudem dostosowują się do wymagań, które są sprzeczne z ich założeniami. Podobna trudność powstaje, gdy chcemy zastosować iSCSI jako technikę LAN do budowy sieci SAN.

Transmisja blokowa czy plikowa?

Wszystkie dane zapisywane są jako bloki. Odpowiedni podział następuje zwykle już w systemie operacyjnym lub systemie plików komputera. Również wysoko wydajne bazy danych operują w ten sam sposób. W sieciach pamięci masowych przesyłanie bloków danych przynosi wyraźne korzyści. Przy tradycyjnym zapisie w systemach DAS lub NAS podział na bloki następuje krótko przed miejscem przeznaczenia na specjalnym serwerze, w którym znajduje się urządzenie pamięci masowej.

Tak więc pliki przesyłane są w całości. Orientacja plikowa ułatwia manipulację danymi, a także dostęp wielu komputerów do tych samych plików.


Zobacz również