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iSCSI: SCSI im Ethernet
iSCSI spielt eine zunehmende Rolle als kostengünstige Alternative zu Fibre Channel, vor allem wenn es um die Überbrückung größerer Distanzen geht. Es nutzt die vertraute und durch ihre Verbreitung preiswerte 1 Gbit Ethernet Technologie, über die SCSI Pakete ebenso wie über Fibre Channel oder paralleles SCSI Kabel verschickt werden können. Wie funktioniert iSCSI? iSCSI verpackt SCSI Datenblöcke in ein besonderes Protokoll (iSCSI Pakete). Diese werden ihrerseits in TCP/IP-Pakete verpackt und lassen sich so über das normale Ethernet verschicken. Die Voraussetzungen dafür sind: 1) Auf der Serverseite muss ein Treiber vorhanden sein, der genau diese Tätigkeit übernimmt. (Microsoft Windows beispielsweise liefert diesen Treiber mit den heutigen Server-Betriebssystemen mit). Noch besser ist es, wenn eine dedizierte iSCSI Karte die Umwandlung auf Ethernet übernimmt, denn der IP-Stack verbraucht sonst einen hohen Anteil der Prozessorleistung. 2) Auf der Speicherseite muss ein geeigneter Controller vorhanden sein, wie dies z.B. Bei den ES-6000 iSCSI/SATA RAID Systemen angeboten wird. iSCSI darf nicht mit NAS verwechselt werden. Während NAS (Network Attached Storage) wie ein Server Dateien über ein Netzwerk-Filesystem anbietet, arbeitet iSCSI auf Blocklevel: die Festplatte wird vom Rechner wie eine lokale Platte gesehen und verwaltet. Dass sie in Wirklichkeit viele Kilometer entfernt sein kann, spielt dabei keine Rolle. |
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Kleine Storagenetzwerke über das Ethernet realisieren iSCSI ist eine Alternative zu Fibre Channel, die auf Ethernet aufbaut Der Vorteil: Bestehende und vertraute Netzwerkstrukturen werden verwendet um Speichernetzwerke (SANs) aufzubauen oder einfach ein RAID an ein oder zwei Server direkt anzuschließen. Dieser Vorteil macht iSCSI insbesondere für mittelständische Unternehmen interessant, da die Mitarbeiter nicht zusätzlich auf FC-Tech-nologie geschult werden müssen, sondern in der ihnen bestens vertrauten TCP/IP-Struktur weiter arbeiten können. Dabei werden die SCSI Pakete in das iSCSI Protokoll verpackt und dann weiter in TCP. So kann das Ethernet als "SCSI-Bus" verwendet werden. Vorzugsweise sollte es natürlich Gigabit Ethernet sein, damit eine sinnvolle Performance von 50-70 MB/s realisierbar werden kann. In kleinen Speichernetzen, in denen es nicht auf maximale Performance ankommt, sondern auf einfache Strukturen, oder beim Backup to Disk zu entfernten Standorten, ist iSCSI ebenso hilfreich wie als Erweiterung von Fibre Channel basierten SAN-Lösungen, um große Distanzen preiswert zu überbrücken. Da die Umsetzung in TCP eine hohe Prozessorleistung verlangt, empfiehlt es sich unter Umständen, den Host mit einem iSCSI Hostbusadapter auszurüsten, der die Verpackung der Daten auf Chip-Level selbst erledigt und so den Prozessor des Servers entlastet, bzw. für seine eigenen Aufgaben freihält. Da es bisher nur wenige Speichersysteme mit eigenem iSCSI Anschluss gibt, wird diese Lösung nicht immer möglich sein. Aber auch Speichersysteme mit SCSI Anschluss können mithilfe einer iSCSI Bridge, wie sie ATTO herstellt, über iSCSI angebunden werden. Das gibt hohe Flexibilität beim Aufbau eines Speichernetzes und ermöglicht auch die Einbindung bestehender Ressourcen. Ein weiterer Vorteil dieser iSCSI Bridges: Verfügt ein RAID über 2 SCSI Ports (wie die EUROstor ES-6000 oder ES-7000 Systeme), so kann über den einen Port ein Host direkt angeschlossen werden, an den anderen Port aber wird eine iSCSI Bridge angeschlossen.  So greifen zwei Rechner aus verschiedenen Rechnerräumen auf das gleiche RAID zu. Beispielsweise lässt sich so eine hochausfallsichere Speicherlösung realisieren: in beiden Rechnerräumen (brandschutzgesichert) steht je ein Server. Diese Server sind unter-einander geclustert. Ebenso steht in beiden Räumen je ein RAID, deren Volumes lokal auf den Servern gespiegelt sind. In dieser Lösung sind alle Pfade und alle Hardware redundant ausgelegt. iSCSI: Auf beiden Seiten gibt es einiges zu beachten. Initiator: Die Serverseite eines SCSI-Busses wird als Initiator bezeichnet. Aufgabe des Initiators ist es, die SCSI-Pakete zuerst in das iSCSI Protokoll zu verpacken und dieses dann weiter in TCP/IP Pakete. Das kann durch einen Treiber auf Betriebssystemseite geschehen, doch ist vor allem der TCP/IP-Part eine hohe Belastung für den Prozessor, der sich normalerweise mit anderen Dingen beschäftigen sollte. Der TCP/IP Stack kann aber auch von der Ethernet Karte selbst übernommen werden (mit Hilfe eines eigenen Prozessors). Diese Karten nennt man TOE (TCP Offload Engine). Wenn dann auch noch die Umsetzung in das iSCSI Protokoll von der Karte übernommen wird, spricht man von einem iSCSI Hostbus-Adapter, der gegenüber dem Betriebssystem als SCSI-Karte und nicht mehr als Netzwerkkarte in Erscheinung tritt. So z.B. der iSCSI HBA von Adaptec. Target: Auf der Target-Seite - das ist das Speichersystem - müssen die TCP/IP Daten wieder ausgepackt und dann die iSCSI Protokollstrukturen entfernt werden. Das geschieht entweder auf dem Controller oder auf einer entsprechenden I/O-Karte im Speichersystem. Ebenso wie es Bridges für den Fibre Channel gibt, die klassisches paralleles SCSI in FC umsetzen, so gibt es sie auch für iSCSI - wie zum Beispiel ATTO 1500. iSCSI ist nicht mit NAS zu verwechseln: Während im NAS (Network Attached Storage) das System Dateien über ein Netzwerk-Filesystem anbietet - also nichts anders tut als ein "normaler" Fileserver, stellt iSCSI die Speicherkapazität dem Server wie eine lokale Festplatte zur Verfügung, auch wenn beide räumlich möglicherweise weit voneinander entfernt sind. Das ist ein wesentlicher Unterschied: Greifen nämlich zwei Rechner auf dasselbe Filesystem zu, weiß der eine Rechner nichts vom anderen, was sofort zu Konflikten und Fehlern im Filesystem führt. (Ausnahme bilden Clustersysteme, die alle Zugriffe untereinander koordinieren.) Dafür ist iSCSI aber wesentlich schneller als NAS, denn es müssen keine Filesysteminformationen geliefert werden, sondern nur Datenblöcke. iSCSI bietet gegenüber Fibre Channel den Vorteil, dass keine Neuverkabelung notwendig ist und bestehende Netzwerkstrukturen verwendet werden - auch wenn diese natürlich wegen der höheren Performance Gigabit Ethernet unterstützen sollten. Aber obwohl iSCSI die bestehende Ethernet Infrastruktur nutzt, sollte es immer auf dedizierten Sub-Netzen laufen, die vom Rest des Netzwerks klar abgeschottet sind. Dafür sprechen vor allem zwei Gründe: Erstens würden bei gemeinsamer Nutzung andere Netzwerkdienste ausgebremst sobald iSCSI größere Datenmengen verschickt (z.B. während eines Backups). Man kennt dieses Phänomen zur Genüge von Backupsystemen die über das Ethernet laufen statt über das SAN. Zweitens kann nur so eine Trennung des Speichernetzes die Datentransfers "abhörsicher" machen. Denn iSCSI kennt wie Fibre Channel keine Verschlüsselung der Daten. Schützen Sie sich durch die völlige Trennung der Netze vor Hackern. Komplette SANs mit intelligenten iSCSI Switches Die oben vorgestellten iSCSI Lösungen dienen jeweils der Anbindung eines oder zweier Server an ein RAID System. Um mehr als zwei Server mit Speicherkapazität zu versorgen sind eine ganze Reihe weiterer Bedingungen zu erfüllen: 
1) Volumes dürfen jeweils nur für einen Server sichtbar sein (Ausnahme: Cluster). Denn SAN Volumes - gleichgültig ob über Fibre Channel oder iSCSI - werden vom Server wie lokale SCSI Devices behandelt, egal wie weit sie räumlich entfernt sind. Dazu muss sichergestellt sein, dass nur dieser Server das Volume sehen darf - andernfalls treten inner-halb von Sekundenbruchteilen Filesystemfehler auf. 2) Je größer das Speichernetzwerk, desto wichtiger wird die Ausfallsicherheit. Dazu gehören: redundante Pfade für das Netzwerk, Spiegelung oder Replikation von Datenspeichern und Snapshots zur beschleunigten Wiederherstellung der Daten nach einem Softwarefehler, Datenverlust, Virenbefall etc. 3) Diese Funktionen müssen zentral - am besten über das Netzwerk - gemanagt werden können. All diese Bedingungen erfüllen SANRAD's iSCSI VSwitches, auf deren Basis EUROstor iSCSI-Netzwerklösungen anbietet. |
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© 2008 European IT Storage Ltd. |
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