iSCSI與FC重拳出擊

iSCSI最後能否進入SAN這塊重量級的領域,挑戰光纖通道的寶座?本文將為你詳細揭露。

各位先生、各位女士,我們正身處於一場傳統互毆的激戰之中,傳統SAN廠商包括EMC正打算將iSCSI界面放在他們自家中型陣列中,其他iSCSI廠商也紛紛推出更高效能等級的系統,像是EqualLogic PS3000,就使用SAS(serial-at-tached SCSI)背板。這些和其他的創新是否足以撼動光纖通道(Fibre Channel, FC)在大型企業SAN市場的地位呢?

我們並不認為iSCSI可以在未來數年內將光纖通道K.O.出局,如果沒有其他特殊理由可以勝過在FC設備和訓練上有效的投資考量,企業不會只是因為iSCSI目前可以運行在10GbE(Gigabit Ethernet)上,就幡然易轍。Gartner同樣也估計iSCSI本身主機界面的磁碟陣列(disk array)將在2009年佔有SAN市場總營收的10%。

iSCSI的確具有這股氣勢,讓我們真像是快被擊倒的一方。所以,我們決定重新檢視在iSCSI障礙上傳統認知的最新進展,有多少知識是仍建構在事實的基礎上,又有多少隻是FC廠商為了保護既得利潤所散佈的流言?

啟動新的行動

一些居於領導地位的iSCSI陣列廠商,像是EqualLogic、Intransa和Lefthand Networks,都具備經得起市場考驗的創新陣列成長模型。我們將這項技術稱之為「陣列群組(array grouping)」,目的在於當你增加儲存設備時將可促進效能表現。

在傳統的模組陣列,像是EMC Clariion CX3 Model 40這樣一個控制器模組,就具備一對冗餘的控制器,來管理一些擱置在架上的磁碟機。這些控制器具有4個可以連結到主機的前端FC連接埠,以及4個可以連結到架上磁碟機的後端FC連接埠,主機和磁碟機連結都能使用這些連接埠和控制器的快取記憶體。當你在SAN底下新增更多的伺服器和磁碟機時,相對地,每一臺伺服器可使用的頻寬和效能便會減少。

相較之下,當你在一個支援陣列群組的iSCSI系統中增加容量時,則能夠加入另一個全新的磁碟陣列,配有一組新的控制器、快取和主機連接埠。如同單一群組來管理多組陣列的方式,讓你的邏輯單元號(Logical Unit Number, LUN)可以在一個群組中針對全部有效的磁碟機來進行散佈,增加串聯能力上的效率。這些iSCSI廠商以整個群組回應單一個虛擬IP位址,是採用iSCSI在IP頂層運行這項事實的優勢。因為FC是個第二層(Layer 2)的協定,這項技術並無法在FC陣列上使用。

重點提要
自從IETF在2003年釋出最後版本以來,iSCSI已經成為顛覆傳統的技術,但不要被它目前穩定的市場佔有率唬住,正如Clayton Christensen在他典型企業的書「The Innovator’s Dilemma(Collins, 2003)」中所提到顛覆性跟銷售無關,跟通路才有相關。

在「儲存重拳出擊(Storage Smackdown)」中,我們調查了一些關於流傳iSCSI的謠言。從這裡可以看到一幅很大的景像是:保守派(Old-guard)的技術廠商已經習於聽從那些想要容量更大和速度更快需求的顧客意見,而新技術則不然,在大量採購案中反倒是將產品設計成更小、功能尚可的表現。這裡所展現出來的全新模式,表明顧客們已經無法再忍受傳統的舊技術了。這些技術新貴們目前使用新技術並應用在新應用程式上,再過不久,當新技術變得更好,便開始也能執行那些舊技術的應用程式,到時期盼價格可別太高就是。

在iSCSI之前,大部分的中型企業大概都具備介於50到200臺Windows伺服器,或許還會有1到2臺用來跑ERP的Solaris或AIX伺服器,但事實上並沒有真的在網路儲存上獲得什麼特別的好處。雖然,很少人能夠真的證明從每臺伺服器連結到每個FC SAN就要花將近2,000至3,000美元不等,但踏入第一世代的iSCSI磁碟陣列時代後,廠商改用低成本的SATA硬碟來降低成本,突然之間,中型企業有了一個可以轉圜發揮的空間。雖然這麼一來,在價格和標準規範方面,原本頑強(die-hard)的FC採購效益會受到iSCSI成本下降的壓力,卻不失為是個好現象。

如果在去年,你購買了iSCSI陣列,這同時意謂著必須跟SATA磁碟共處,並且一併承受那些在交易應用處理上的效能限制。然而現在,10Gbps介面的iSCSI/SAS陣列就近在眼前,在這些小機器上,就算是要求高效能的應用程式也可以在iSCSI上順利運行。當然,大型企業的移轉腳步通常都比較緩慢,更不會將王冠上的寶石全部壓注在這項突然冒出、還算創新的磁碟陣列身上,他們通常會先用腳趾試一下水溫,先採用較便宜的iSCSI到FC橋接(bridge)方式,將Windows伺服器放進SAN環境中,但是即使如此,我們卻已經可以在中型及快速轉變的企業中,看見一片前途光明的未來。

我們同時也觀察到,EMC針對在異地備援(Symmetrix Remote Data Facility, SRDF)軟體方面的進展,預計在明年或到2008年,許多企業將可以在廠外支援單位的連結環境使用FC和iSCSI SAN。

FUD怪獸來襲

我們曾經從某個業務人員那聽說一件很有趣的事,就是有人並不想透過乙太網路(Ethernet)來進行儲存,因為他認為訊號碰撞(collision)會導致資料封包的遺失。其實,這並沒什麼好訝異的,因為這人的公司身處商業圈外。

對於我們這些身處1980年代記號環(Token Ring)對上乙太網路(Ethernet)戰爭烽火邊緣的使用者,當FC和iSCSI的擁護者在理論上爭辨如何將緩衝區信用點(buffer credit)的優勢當作一種流程控制方法時,乍聽之下真的非常相似。我們從歷史經驗中所學到的是,實際部署遠比理論學說還來得重要。在理論上,Token Ring遠比Ethernet要來得好,但是Ethernet在解決方案和延展部分方面卻具有更開放的特性,好比說路由交換讓理論學說更有利於假設認定。

基礎訓練
有一些廠商,甚至一些有名的分析師,相信今日即使採用網路儲存名稱服務(Internet Storage Naming Service, iSNS)和精密的RAID控制器來進行iSCSI部署,都還是過於複雜。他們堅持應該在磁碟陣列外執行獨立專屬的應用程式,並且連結磁碟機到Ethernet,將有助於降低儲存成本並增進使用者組織建立更具創新的解決方案。 老實說,我們並沒有看到這樣的需求來證明持續保持儲存網路的分割確有價值,不管是從安全和其他目的。然而,有些針對儲存簡易性的新看法正在解答上述疑慮。

Zetera的SoIP(Storage over IP)協定看來可以降低磁碟平臺(enclosure)裡的複雜度,並使用IP網路來管理一些陣列功能。SoIP平臺擁有一個小型網路磁碟機(Ethernet-to-disk)而不像RAID那樣有著複雜的功能操作界面,目前在NetGear和Bell Micro的Hammer Storage部門已經可以實際應用。每個磁碟機和在SoIP平臺上的RAID 0、1、10的邏輯磁碟,是從一臺DHCP伺服器上取得一個IP位址,伺服器磁碟機再以多址傳播(multicast)的UDP方式與其他磁碟機互相溝通。

一臺伺服器要寫入到一個SoIP磁區可以透過多址傳播傳送到該磁區的IP位址。這訊息中包含有邏輯區塊定址(Logical block address, LBA)類別,並且會讓所有持有磁區任何一部分的平臺都聽到。平臺上包括那些被存取區域(block)的分割區,在寫入資料到磁碟機上時則會回傳確認通知。

SoIP的遞送效能(scalability)的確不可思議,因為許多分割區可以橫跨多個平臺。RAID管理在伺服器的SoIP磁碟機和多址傳播的既有運行中可以跨網進行分享。因為它是靠著UDP的多址傳播,通常不是以路由方式傳送,而是採用一個單獨子網域的建議。使用者如果需要透過廣域網路(Wide-area)進行複製,將會用到主機型(Host-based)的複製。

更基礎的是AoE(ATA over Ethernet),甚至可以消除IP層(Layer),在Ethernet封包中傳送ATA磁碟指令。AoE是由Coraid所開發,保留了主要AoE製造廠商的磁碟平臺。

Coraid已經釋出協定給開放原始碼社群(open-source community)。一個免費的初始器內建在大部分Linux的散佈套件中,並且也能下載至Windows伺服器。Coraid也在Sourceforge網站上針對Linux發表一個開放原始碼指標可以捲動你自己的聚集,其他廠商可以將其擴展。

Coraid在網路的每臺ATA磁碟上使用自家的GbE連接埠完成初始部署,主要就是依靠專為RAID功能而設計的主機邏輯磁區管理程式。它的新產品包括RAID控制器,可以讓一整個RAID的設定僅分享一個MAC位址。就像SoIP,AoE通常也不做路由,SoIP完全就像是個資料中心內的解決方案。

這些產品都是強調低成本,但是技術上卻不容小覷。例如麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的多媒體實驗室,就是個建立在Zetera的Z-SAN技術上一組高效能資料儲存陣列,主要工作在於收集並分析視訊和聲音資料,來協助研究人員瞭解早期兒童的認和發展情形。

像是在電話交換網路上,就是端賴FC在網路上的智慧,或者更精確的說法是,在交換器上用來處理像是命名(naming)和區域劃分(zoning)的服務。而iSCSI可說是建立在傳統最高層但愚蠢的Ethernet網路上,將那些服務移轉到網路上的伺服器。

iSCSI並非在交換光纖中進行區域劃分設定,來預防並不需要加速邏輯單元編號(logical unit number, LUN)的主機,而是依靠陣列來取得他們所需存取的LUN控制清單,透過IP位址或加密驗證(Challenge Handshake Authentication Protocol, CHAP)密碼來限制存取。如果你想要在一個iSCSI SAN環境中查詢可供使用的設備,你必須設定一臺專為網路儲存名稱服務(Internet Storage Naming Service, iSNS)使用的伺服器,而FC交換器天生就只提供這些服務。

FC廠商通常會在iSCSI的可靠性上勝出,讓我們來比較一下這些和你在為下個SAN進行採購時所顯現的其他主張有何差異。


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