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Was ist iSCSI-Speicher und wie baut man ein iSCSI-SAN auf?

Aktualisierung: 08. Jul 2022 by
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Lernen Sie die Grundlagen von iSCSI SAN und iSCSI vs. Fibre Channel und iSCSI vs. NAS kennen.

FS Rechenzentrum-Switches

Heutzutage werden jeden Tag riesige Datenmengen generiert, die sicher gespeichert und wirtschaftlich verwaltet werden müssen, damit sie den Benutzern bei Bedarf zur Verfügung stehen. Daher gibt es verschiedene Netzwerkspeichersysteme wie Network Attached Storage (NAS), Internet Small Computer System Interface (iSCSI), etc. Unter ihnen ist iSCSI-Speicher eine bevorzugte neue Technologie, die Hochgeschwindigkeits-, Niedrigkosten- und Langstreckenspeicherlösungen bietet. In diesem Artikel wird erläutert, was iSCSI-Speicher ist, und es werden Tipps zum Aufbau eines iSCSI-SANs gegeben.

Was ist iSCSI-Speicher?

iSCSI ist ein Storage Area Networking-Protokoll, das definiert, wie Daten zwischen Hostsystemen und Speichergeräten übertragen werden. Es ermöglicht den SCSI-Datentransport auf Blockebene zwischen dem iSCSI-Initiator und dem Speicherziel über TCP/IP-Netzwerke (auch bekannt als iSCSI-SAN-Speicher). Es stellt eine kostengünstige Alternative zum herkömmlichen Fibre Channel (FC)-SAN dar. Im Gegensatz zum FC-SAN, für das dedizierte Hardware (FC-HBA, FC-Switch usw.) erforderlich ist, kann iSCSI-SAN-Speicher auf der vorhandenen Netzwerkinfrastruktur (Glasfaser-Switch, Router usw.) aufgebaut werden, so dass keine zusätzliche Hardware gekauft werden muss. Außerdem basiert iSCSI auf dem Blockübertragungsstandard, der schneller und effizienter ist.

iSCSI-SAN-Speicher

Wie funktioniert iSCSI-Speicher?

Um besser zu verstehen, wie iSCSI funktioniert, sollte man sich zuerst mit einigen wichtigen iSCSI-Komponenten wie iSCSI-Initiator und iSCSI-Target vertraut machen. Der iSCSI-Initiator ist ein Stück Software oder Hardware, das in einem Server installiert ist, um Anfragen an ein iSCSI-Target zu senden und Antworten von diesem zu empfangen. Ein iSCSI-Target befindet sich auf Speichergeräten, die den Speicher bereitstellen, der auf Befehle von iSCSI-Initiatoren hört und darauf antwortet.

Wie unten dargestellt, funktioniert die iSCSI-Speicherung durch den Transport von Daten auf Blockebene zwischen dem iSCSI-Initiator auf einem Server und dem iSCSI-Target auf einem Speichergerät über das TCP/IP-Netzwerk. Das iSCSI-Protokoll kapselt SCSI-Befehle ein und stellt die Daten in Paketen für die TCP/IP-Schicht zusammen. Die Pakete werden mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung über das Netzwerk gesendet. Bei der Ankunft zerlegt das iSCSI-Protokoll die Pakete und trennt die SCSI-Befehle, so dass das Betriebssystem den Speicher wie ein lokal angeschlossenes SCSI-Gerät sieht, das wie üblich formatiert werden kann.

Funktionsweise der iSCSI-Speicherung

Warum iSCSI-Speicher verwenden?

Abgesehen von den oben genannten iSCSI-Vorteilen wie Kostenersparnis und hoher Leistung gibt es noch einige andere iSCSI-Vor- und Nachteile:

  • Da iSCSI auf Gigabit-Ethernet-Netzwerkkomponenten (Gigabit-Ethernet-Switch, Router usw.) ausgeführt wird, ist es nicht nur kostengünstiger in der Einführung, sondern vereinfacht auch die Netzwerkspeicherumgebung.

  • Das IT-Personal benötigt keine zusätzliche Ausbildung für den Umgang mit einem iSCSI-Speicher. Jeder, der mit der TCP/IP-Technologie vertraut ist, kann ein iSCSI-SAN problemlos installieren und verwalten.

  • Der iSCSI-Speicher basiert auf TCP/IP, einer universellen und nicht-proprietären Technologie, so dass Netzwerkspeichergeräte verschiedener Hersteller in einem iSCSI-SAN nahtlos zusammenarbeiten können.

  • Die Hauptbeschränkung von iSCSI-Speichernetzwerken ist jedoch die Leistung im Vergleich zu FC-basierten Speicherumgebungen, aber die Verfügbarkeit von 10-GbE-iSCSI und anderen technischen Implementierungen wie Multipathing und Data Center Bridging haben dazu beigetragen, die Leistungslücke zu schließen.

iSCSI vs. Fibre Channel

Fibre Channel (FC) und iSCSI sind zwei wichtige SAN-Technologien, die das gleiche technische Problem der Vernetzung von Blockspeichern lösen und gleichzeitig als harte Konkurrenten gelten. Oft wird die Frage Fibre Channel SAN vs. iSCSI SAN gestellt: Was ist besser für SAN? Dieser Vergleich zwischen Fibre Channel und iSCSI wird Ihnen bei der Entscheidungsfindung helfen:

Funktion FC iSCSI
Ermöglicht den Einsatz im bestehenden Netzwerk NEIN JA
Zugang auf Blockebene JA JA
Starkes Datenflussmanagement (CRC-Prüfung, Vermeidung von Übertragungswiederholungen) JA NEIN
Eingebettete Dienstinfrastruktur JA NEIN
Netzwerkisolierung durch Design JA NEIN
Bedarf an spezieller Hardware (Adapter, Switches usw.) JA JA/NEIN (gute Leistung ohne Spezialadapter unmöglich)
Verfügbare Übertragungsgeschwindigkeiten

2/4/8/16/32 Gbit/s

Unterstützung für Link-Aggregation

1/10/40/100Gbps

Unterstützung für Link-Aggregation

iSCSI vs. NAS

Dieser Teil soll Systemadministratoren bei der Entscheidung zwischen den beiden Speichertechnologien NAS und iSCSI helfen. Sowohl NAS als auch iSCSI wurden entwickelt, um den exponentiell steigenden Bedarf an Speicherkapazität durch externe, skalierbare Speichergeräte zu decken, die bei Bedarf vernetzt werden können. Der Hauptunterschied zwischen iSCSI und NAS besteht darin, dass es sich bei iSCSI um ein Datentransportprotokoll handelt, während NAS eine gängige Methode ist, um Speicher in ein gemeinsames Benutzernetzwerk einzubinden.

Funktion iSCSI NAS über SMB
Ebene des Datenzugriffs Blockebene (SCSI-Befehle, Datenblöcke) Objektebene (Dateien und Ordner)
Direkter Zugang für Kunden Konfiguration der iSCSI-Software und Zuordnung zu einem Gerät erforderlich. Geben Sie einfach den Pfad zum gemeinsamen Ordner ein, wie Sie es bei einer Website tun.
Verfügbar über integrierte OS-Tools Normalerweise ist ein iSCSI-Initiator für den Client-Zugriff installiert, aber Sie müssen ein iSCSI-Ziel auf dem Speicherserver installieren, um ein Datenvolumen zu erstellen. Ja. Sie können fast jeden Dateibrowser verwenden, auch den von Windows/Linux/Mac.
Gesamtleistung Abhängig von der LAN-Infrastruktur. Es ist möglich, ein 10-GbE-basiertes SAN oder sogar höher zu implementieren. Das hängt von der verwendeten SMB-Version ab. Bei einer Basisversion v1 ist es schwierig, eine 1GpE-Verbindung vollständig zu nutzen, aber SMBv3 ermöglicht den Multichannel-Modus, der die Gesamtleistung vervielfachen kann.
Verwendung als Backend für Serveranwendungen Ja, dank des Zugriffs auf Blockebene mit generischen SCSI-Befehlen. Nur für bestimmte Serveranwendungen (z. B. VMware vCenter HA), die SMB v2/3 verwenden.
Komplexität der Umsetzung Für die Implementierung auf Produktionsebene müssen Sie eine spezielle Netzwerkkarte installieren, Netzwerkgeräte konfigurieren und eine spezielle Serversoftware installieren. Eine sorgfältige Konfiguration der eingebauten Serverfunktionen reicht aus, um einen mühelosen Zugang für die Kunden zu ermöglichen.
Bereit für HA-Cluster Ja. Unterstützung durch fast jede Clustering-Technologie, da sie auf dem SCSI-Protokoll basiert. Nur für bestimmte Server-Cluster-Technologien, die SMB/NFS-Speicher als freigegebenes Volume unterstützen.

Wie wird ein iSCSI-SAN aufgebaut?

iSCSI SAN ist für kleine/mittlere Unternehmen geeignet, die große Datenmengen speichern und über das Netzwerk übertragen müssen. Hier finden Sie einige Tipps zur Einrichtung und Konfiguration von iSCSI SAN für Unternehmensnetzwerke:

Erstens: Obwohl das iSCSI-Speichernetzwerk auf der bestehenden Netzwerkinfrastruktur laufen kann, ist es besser, den iSCSI-Datenverkehr in einem eigenen VLAN zu platzieren, vorzugsweise in einem komplett separaten Netzwerk mit Gigabit-Geschwindigkeit. Dies hilft, eine Redundanzverbindung für Speicherdaten im Falle eines Netzwerkausfalls herzustellen.

Zweitens: Sie sollten besser einen nicht blockierenden Gigabit-Ethernet-Switch der Enterprise-Klasse für das iSCSI-SAN verwenden. Ein Switch der Consumer-Klasse unterstützt oft keine Wire-Speed-Verbindungen zwischen mehreren Ports und kann daher Pakete ohne Vorwarnung verwerfen. Für Rechenzentrumsanwendungen ist ein 10GbE-iSCSI-SAN zukunftssicherer, daher wird ein 10GbE-Switch bevorzugt.

Wenn Ihre Server schließlich Single-Gigabit-Verbindungen zu einem Ethernet-Switch für den Zugriff auf Festplatten-Arrays haben, sind sie anfällig für Ausfälle auf dieser Verbindung. Am besten verwenden Sie die Multipath-I/O-Technik (MPIO), um mehrere Verbindungen vom iSCSI-Initiator jedes Servers zu Ihrem Festplatten-Array herzustellen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass iSCSI-Speicher die Investitionen des Unternehmens in die Netzwerkinfrastruktur nutzen können, indem Standard-Ethernet-Switches und Router für die Übertragung der Daten vom Server zum Speicher verwendet werden. Außerdem kann die IP-Infrastruktur zur Erweiterung des Zugriffs auf SAN-Speicher und zur Ausdehnung der SAN-Konnektivität über beliebige Entfernungen genutzt werden. Unternehmen, die Sicherheit bei der Datenspeicherung oder Disaster Recovery benötigen, werden also sehr von iSCSI SAN profitieren.

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