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两种方法实现iSCSI Target(2)

2008年04月03日
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  Stor 的GigaATX 系统板是专为加速iSCSI Target 设计所提出,该系统板上使用iStor 自研的iSNP8008 处理器。

  另一种半成品作法是用LSI Logic 的iMegaRAID iSCSI 套件,这套件包含软硬两部分,硬件方面是一张LSI Logic 的MegaRAID SATA 300-8X 或300-8XLP的磁盘阵列控制卡,用来形成SATA 磁盘阵列,软件部分则是LSI Logic 的iMegaRAID RAS Software,将控制卡装入一部使用Linux 操作系统的计算机,且该计算机已具备GbE NIC 功能,再安装上iMeagaRAID 软件,即可完成一部iSCSI Disk Array。

  严格来说,LSI Logic 提供的方式不太能算是硬件作法,应是软件作法,只是该软件相依于该公司自有的磁盘阵列控制卡上,非配装该卡才能发挥,其余部分都是以纯软件方式实现,例如iSCSI 运算、TCP/IP 运算等,只要iMegaRAID 软件舍弃与自家控制卡的相依性,而能适用于任何数组控制卡,就是一个地道的软件iSCSI 方案。说穿了,此法只是让LSI Logic 用来增加既有RAID 控制卡的价值与运用范畴。

  不过,使用现成的iSCSI HBA 卡、现成的RAID 卡,甚至使用泛用的主机板等,确实是较快便的实现法,进而将研发心力更专注在韧体、驱动程序、嵌入式操作系统等层面,但相对的也必须牺牲硬件层面的最佳化设计。

  

  用一部x86 计算机,安装Linux 操作系统及一张GbE NIC,再安装上LSI Logic 的磁盘阵列控制卡:MegaRAID SATA 300-8x,以及LSI Logic 的iSCSI Target 软件:iMegaRAID RAS,即可让x86 计算机摇身变成iSCSI Disk Array。

  如果认为以半成品来进行设计还是过于麻烦,也还有更轻松行事的方式,甚至完全只要手工就能完成,无须任何电子工程设计,如ATTO Technology 的iPBridge 系列的iSCSI 桥接器,提供iSCSI-to-SCSI 与iSCSI-to-FC 的桥接,可让过去采直接附连(Direct Attached,如SCSI、FC 接口)的磁盘阵列柜(Disk Array,JBOS、DAS)或磁带设备(Autoloader、Tape Library)转变成iSCSI Target。

  又如SANRAD 的V-Switch 系列(iSCSI Gateway,也称iSCSI Bridge)也是直接取用既有DAS、JBOD 等直接附连式储存设备,重新转化成iSCSI,以保障企业用户在既有储存设备上的投资。也因为只要手动转接与相关调设,所以资管、网管者可自行完成转化程序。

iSCSI 外的更精进路线:10GbE、iWARP

  要不是GbE 的技术及价格成熟,否则iSCSI 也不会到临,因为以100Mbps的Ethernet 来执行iSCSI 在效率上可说是完全不可行。

  有了GbE 后,虽然1Gbps 的iSCSI 依旧逊于1Gbps FC(理由是TCP/IP 协定的频宽占量多过FC 的FCP 协议,且Ethernet 协议有较大的传输延迟),但也逐渐逼近,迫使FC 将入门级从1Gbps 调升为2Gbps,好与1Gbps iSCSI 有所区隔,并往上追加4Gbps FC,以维持其效能领先地位。

  不过,Ethernet 并非只及1Gbps,10Gbps 也已经实现,40Gbps 也已经列入规划进程,所以也有业者提出让iSCSI 使用10Gbps 而非拘限在1Gbps,一举超越现有2Gbps、4Gbps 的FC,例如iVivity 的iDiSX 2000 芯片(iDiSX 2000 是I-Disks2000 的谐音),即是以单纯的10GbE 芯片,并搭配iSCSI 软件来实现iSCSI。

属于高阶高效性iSCSI 方案

  另外,只将高速Ethernet 用于「储存网络化」也过于可惜,所以也有众多业者发起iWARP,不仅可实现储存的网络化,也能实现I/O 的网络化,这在过去多半要倚赖IB(InfiniBand)才能达成,但iWARP 就是希望用更共通的Ethernet标准来实现,进而取代。从许多迹象可看出iWARP 取代IB 的意图,例如两者都具有RDMA(Remote Direct Memory Access)机制,简化网络两端的内存数据交换程序,从而加速。

  同时,RDMA 也可搭配iSER(iSCSI Extension to RDMA)协议,达到与iSCSI一模一样的储存网化功效,等于是iSCSI 的超集,既能将「储存资源及运作」网络化,也能将「I/O 资源及运作」网络化。目前NetEffect 的NE01 系列芯片即是针对iWARP 运用所开发,并提出所谓的ECA(Ethernet Channel Adapter),从名称上即可知有与IB 较量的意味,因为IB 卡称为HCA(Host Channel Adapter)或TCA(Target Channel Adapter),严格而论具iWARP 硬件加速及分担卸载功效的10GbE 网卡,当称为RNIC(RDMA NIC)。

  Voltaire 为InfiniBand 的交换、路由设备大厂,但也支持RDMA 及iSER 协议,此也等于支持iWARP/iSCSI,图为iSCSI 与iSER 的协议架构。

  

  此外Broadcom 提出所谓的C-NIC(Converged NIC)聚合型网卡理念,即是在一颗NetXtreme II 系列的GbE 控制芯片内同时具备以太网络、储存网化、I/O网化等功效,传统以太网部分具有TOE 运算,储存网化则具备iSCSI 运算、I/O网化则具备RDMA 运算,大幅卸除CPU 的辅助运算,使CPU 占用率降至20%以下。

  关于C-NIC 理念,Broadcom 目前的代表性芯片为BCM5706(PCI/PCI-X 接口)与BCM5708S(PCIe 接口),其中BCM5706 为第一代,BCM5708S 为第二代,第二代还将传输率从1Gbps 提升至2.5Gbps,虽是专属超规作法,但却更贴近与符合C-NIC 的需要,毕竟一个网埠具备三种功效,若没有更高的频宽作为支持,反会造成三种网化功效互迁就或互干扰的影响。而且Broadcom 也于2005年7 月收并Siliquent Technologies,该公司专注于10GbE 芯片的技术,预计此一收并将有助于Broadcom 的C-NIC 方案从2.5Gbps 提升至10Gbps。

  不过,现在10GbE 的相关芯片仍偏贵,也必须使用光纤,铜线规格仅初步定案,仍待更完整,且据知铜线无法如过往GbE 般保持在100m,距离可能会缩短。所以,前言10GbE几乎必用光纤,如此将与FC愈来愈像,且目前FC芯片比10GbE芯片低廉,加上FC 未来也计划迈向10Gbps,所以10Gbps 的Ethernet 与FC 还有番价格效能比的争斗,甚至也要与10Gbps 的IB 争斗。

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