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凡科网做的网站保存后就上传了吗,天津河北做网站的公司,西安庆典公司,学校网站建设作用目录 第12章 异军突起——存储网络的新军IP SAN 开篇#xff1a;平民的逆袭 12.1 横眉冷对——TCP/IP与FC的哲学之争 12.2 自叹不如——为何最初的以太网TCP/IP不行#xff1f; 12.3 天生我才必有用——攻陷Disk SAN阵地 12.4 iSCSI交互过程详析 12.4.1 iSCSI协议栈与核…目录第12章 异军突起——存储网络的新军IP SAN开篇平民的逆袭12.1 横眉冷对——TCP/IP与FC的哲学之争12.2 自叹不如——为何最初的以太网TCP/IP不行12.3 天生我才必有用——攻陷Disk SAN阵地12.4 iSCSI交互过程详析12.4.1 iSCSI协议栈与核心概念12.4.2 三个阶段深入解析第一阶段发现与登录——建立信任通道第二阶段SCSI命令执行——封装的智慧第三阶段连接与会话管理12.5 iSCSI性能进化论从软到硬的飞跃12.6 实战配置一个高性能iSCSI SAN场景步骤1存储端配置Target 使用targetcli步骤2启动器端配置Initiator Linux步骤3验证与测试12.7 增强以太网和TCP/IP的性能iSCSI的基石革命12.8 FC SAN节节败退真实的竞争格局本章结语开放的力量第12章 异军突起——存储网络的新军IP SAN开篇平民的逆袭在存储网络的贵族世界里光纤通道如同精心建造的专用高速公路性能卓越、规则严格、通行可靠但造价高昂且自成一体与普通的“国道省道”数据网络互不相通。然而数据中心里还有一个更庞大、更通用的网络帝国——以太网和TCP/IP。能否在这张无处不在的“公共路网”上开辟出一条同样可靠、足够快速的“货运专线”以极低的成本承载存储流量iSCSI协议给出了响亮的回答。本章我们将深入剖析这位存储网络的“平民英雄”看它如何巧妙利用通用网络基础设施掀起一场席卷全球的存储民主化革命并持续进化为挑战传统王座的强大新军。12.1 横眉冷对——TCP/IP与FC的哲学之争在iSCSI诞生之初FC SAN阵营对其嗤之以鼻。两者的核心差异源于底层网络哲学的截然不同特性维度光纤通道网络TCP/IP网络 (传统认知)设计初衷为存储而生追求确定性、无损、低延迟。为通用数据通信而生追求灵活性、可扩展性、鲁棒性。流量控制基于信用的链路级缓冲硬件实现确保帧级不丢包。基于窗口的端到端拥塞控制软件实现允许丢包并通过重传恢复。延迟微秒级稳定可预测。协议栈精简处理在专用硬件中进行。毫秒级存在波动。协议栈复杂经过操作系统多次上下文切换和拷贝。网络视图静态、封闭。设备登录后拓扑相对固定安全性基于物理隔离和分区。动态、开放。路由可变设备可自由加入离开安全性需额外配置。生态与成本专用硬件封闭生态成本极高。通用硬件开放生态成本极低。核心矛盾点存储I/O尤其是写入对丢包和延迟抖动极度敏感。FC从底层硬件保证了这一点而传统TCP/IP网络“尽力而为”的特性和复杂的协议栈似乎天生不适合存储。12.2 自叹不如——为何最初的以太网TCP/IP不行早期的1GbE网络和通用CPU运行软件iSCSI启动器确实无法与FC抗衡原因有三协议栈开销一个SCSI命令需要经过操作系统内核的SCSI层、TCP/IP栈再封装成以太网帧。这个过程涉及多次内存拷贝和上下文切换CPU占用率高延迟大。TCP卸载难题TCP的校验和、分段、重传等复杂计算都由主机CPU完成成为巨大负担。网络不确定性共享的、拥塞的IP网络无法提供FC那样的无损和确定性延迟一次丢包触发的TCP重传会导致存储命令超时用户体验为“卡顿”。因此iSCSI最初只能在次要应用或中小环境中寻找立足之地。12.3 天生我才必有用——攻陷Disk SAN阵地然而iSCSI拥有FC无法比拟的先天优势这些优势随着时间推移和技术发展逐渐转化为胜势成本优势这是最致命的武器。iSCSI使用标准以太网交换机、网卡和线缆价格远低于FC专用的HBA卡、交换机和光模块。CAPEX资本性支出大幅下降。技能普及TCP/IP和以太网的管理知识几乎是IT工程师的标配而FC则需要专门技能。这降低了OPEX运营性支出和部署门槛。无距离限制借助IP路由iSCSI可以轻松跨越局域网、城域网甚至互联网实现远程复制和容灾而FC的距离扩展即使通过FCIP要复杂得多。网络融合潜力iSCSI使得存储网络和数据网络最终融合在统一的以太网基础设施上成为可能简化了数据中心架构。当10GbE、25GbE甚至更高速率的以太网普及并且数据中心交换机在吞吐、延迟上逼近甚至超越FC交换机时iSCSI的性能瓶颈就主要集中在协议处理开销上了。而这项瓶颈正在被持续攻克。12.4 iSCSI交互过程详析理解iSCSI核心是理解它如何将SCSI的“命令-数据-状态”模型映射到TCP/IP的“连接-会话”模型上。12.4.1 iSCSI协议栈与核心概念--------------------------------- | SCSI 应用 (数据库 文件系统) | --------------------------------- | SCSI 命令集 | --------------------------------- | iSCSI 协议层 | - **核心封装/解封装SCSI CDB** | (会话管理 PDU构建/解析) | --------------------------------- | TCP | --------------------------------- | IP | --------------------------------- | 以太网 | ---------------------------------iSCSI节点一个iSCSI设备可以是启动器或目标器。iSCSI限定名全球唯一的标识符格式为iqn.日期.域名反写:自定义标识(如iqn.2024-08.com.example:server01)。会话一个TCP连接或多个连接捆绑之上建立的逻辑通信上下文用于承载一个或多个SCSI任务。PDU协议数据单元iSCSI协议层的“包”。SCSI命令、数据、状态都被封装在特定的PDU中传输。12.4.2 三个阶段深入解析第一阶段发现与登录——建立信任通道发现启动器如何找到目标器静态配置手动输入目标器的IP地址和端口默认3260。动态发现向指定的发现服务器发送请求获取可用目标器列表。登录这是关键的协商过程。启动器发起TCP连接到目标器的3260端口。双方交换登录PDU协商关键参数会话类型普通/发现、认证方式、数据段长度、是否支持即时数据/相位转移等高级功能。登录成功后进入全功能相可以开始SCSI命令传输。第二阶段SCSI命令执行——封装的智慧以一个读取请求为例流程如下关键点即时数据小型数据如SCSI命令的写数据可以直接嵌入Command PDU中发送减少交互次数。相位转移在一次会话内无缝地在命令、数据输入、数据输出等不同“相位”间切换高效利用连接。第三阶段连接与会话管理多重连接一个iSCSI会话可以绑定多个TCP连接用于负载均衡和故障转移。心跳与超时通过定时发送NOP-Out/NOP-InPDU作为心跳检测连接健康并在故障时触发恢复流程。12.5 iSCSI性能进化论从软到硬的飞跃iSCSI性能的提升是一部典型的“硬件卸载”进化史。进化阶段实现方式CPU占用延迟适用场景软件启动器操作系统驱动实现全部iSCSI/TCP/IP栈极高高且波动测试、轻负载TOE网卡网卡硬件卸载TCP/IP校验和、分段等高中早期优化尝试iSCSI HBA专用卡硬件处理全部iSCSI及TCP/IP协议极低低高性能生产环境融合网络适配器单卡同时支持iSCSI、FCoE和普通以太网硬件卸载极低低融合数据中心现代优化技术集合巨型帧将以太网帧从1500字节提升至9000字节减少协议封装开销和中断次数显著提升大块顺序传输吞吐量。多路径I/O与FC SAN一样iSCSI启动器通过多个网络端口连接到目标器实现负载均衡和路径故障切换。MPIO与MC/SMPIO是操作系统层面的多路径管理MC/S是iSCSI协议层面的多连接会话两者结合提供更强大的冗余与性能。12.6 实战配置一个高性能iSCSI SAN我们以Linux环境为例配置一个支持多路径的高可用iSCSI存储。场景存储服务器目标器IP:192.168.1.10,192.168.2.10双网卡不同子网应用服务器启动器IP:192.168.1.20,192.168.2.20要求为应用服务器提供一个1TB的iSCSI LUN并通过多路径实现高可用。步骤1存储端配置Target 使用targetcli# 安装target框架 sudo apt-get install targetcli-fb # Ubuntu/Debian sudo yum install targetcli # RHEL/CentOS # 进入交互式配置界面 sudo targetcli # 在targetcli中执行 / backstores/block create disk01 /dev/sdb1 # 创建块后端存储指向物理分区或LVM卷 / iscsi/ create iqn.2024-08.com.example.storage:target01 # 创建iSCSI目标 / iscsi/iqn.2024-08.../tpg1/luns/ create /backstores/block/disk01 # 创建LUN / iscsi/iqn.2024-08.../tpg1/acls/ create iqn.2024-08.com.example.host:initiator01 # 设置ACL只允许指定启动器访问 / iscsi/iqn.2024-08.../tpg1/portals/ create 192.168.1.10 # 创建第一个监听门户 / iscsi/iqn.2024-08.../tpg1/portals/ create 192.168.2.10 # 创建第二个监听门户关键 / saveconfig # 保存配置 / exit步骤2启动器端配置Initiator Linux# 1. 安装启动器软件 sudo apt-get install open-iscsi # 2. 编辑启动器名称与存储端ACL匹配 sudo vim /etc/iscsi/initiatorname.iscsi InitiatorNameiqn.2024-08.com.example.host:initiator01 # 3. 发现目标器从两个网络路径 sudo iscsiadm -m discovery -t st -p 192.168.1.10 sudo iscsiadm -m discovery -t st -p 192.168.2.10 # 应看到同一个目标IQN出现两次但地址不同 # 4. 登录目标 sudo iscsiadm -m node -T iqn.2024-08...:target01 -l # 5. 此时应看到新磁盘例如 /dev/sdb lsblk # 6. 安装多路径软件 sudo apt-get install multipath-tools sudo systemctl enable multipathd sudo systemctl start multipathd # 7. 配置多路径/etc/multipath.conf # 通常默认配置即可系统会自动将来自两个IP路径的同一LUN聚合 # 查看多路径设备 sudo multipath -ll # 你会看到一个mpath设备如 /dev/mapper/mpatha聚合了两个路径 # 8. 现在可以对 /dev/mapper/mpatha 进行分区、创建文件系统并挂载 sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/mpatha sudo mount /dev/mapper/mpatha /mnt/iscsi_data步骤3验证与测试# 1. 查看多路径状态 sudo multipath -ll # 应显示两条路径均为“active/ready” # 2. 模拟故障测试 # 在应用服务器上拔掉192.168.1.x网口的网线 sudo multipath -ll # 应显示一条路径失效但I/O通过另一条路径持续进行 # 3. 性能测试使用fio sudo apt-get install fio fio --namerandwrite --ioenginelibaio --rwrandwrite --bs4k --size1G --numjobs4 --time_based --runtime60 --group_reporting --filename/mnt/iscsi_data/test12.7 增强以太网和TCP/IP的性能iSCSI的基石革命iSCSI的终极潜力依赖于其底层网络——以太网和TCP/IP本身的进化。这正是第11章所铺垫的数据中心桥接PFC和ETS使以太网具备无损传输能力从根本上解决了丢包问题。更快的以太网25GbE、100GbE、400GbE提供了远超传统FC的带宽。RDMA over Converged EthernetRoCE v2允许iSCSI的继承者——NVMe-oF绕过TCP/IP协议栈实现接近本地PCIe的延迟这是对FC的降维打击。12.8 FC SAN节节败退真实的竞争格局iSCSI并未、也未必能完全取代FC SAN。当前的格局是分层与融合核心层对延迟和确定性要求极度严苛的核心OLTP数据库、高频交易系统等FC SAN和新兴的NVMe/FC仍占据统治地位。主流与企业级虚拟化、企业级数据库、ERP/CRM应用、私有云平台iSCSI特别是基于10/25GbE已经成为绝对主流因其在性能足够的前提下提供了最佳的成本效益和灵活性。边缘与中小型iSCSI是毫无疑问的王者其简易性和低成本无可匹敌。未来基于NVMe-oF over TCP的解决方案正在兴起它继承了iSCSI的IP网络优势同时引入了更高效的NVMe协议有望在性能上进一步逼近FC并最终推动存储网络在IP协议上实现全面统一。本章结语开放的力量iSCSI的成功是开放架构战胜封闭专有系统的经典案例。它证明了通过持续的技术创新和生态协作基于通用、标准的组件完全可以构建出满足企业级关键业务需求的存储基础设施。它的意义远不止于提供了一种廉价的SAN选择。它真正推动了数据中心网络的融合降低了存储技术的门槛并为云计算时代的软件定义存储和超融合基础设施铺平了道路。iSCSI这位存储网络的新军以其顽强的生命力和持续的进化能力深刻地改变了存储世界的版图并仍在继续书写着未来。