漱?iSCSI是Internet Small Computer System Interface的缩写，为网际网路工程工作特别小组 (Internet Engineer Task Force，IETF）制定的储存网路通讯标准，用以连结网路中的各项资料储存设备。

iSCSI基本概念

iSCSI可以在区域网路、广域网路或网际网路中，进行远距离的资料储存作业。简单来说，iS​​CSI使用IP封包传送SCSI指令，如(图一)所示，伺服器之类的需求发起者（iSCSI Intiator）透过IP协定，将SCSI指令传送给硬碟柜、磁带机等储存设备（iSCSI Target）。

《图一 行动宽带通讯技术所能够应用的范围》

当使用者或应用程式需要储存设备中的资料时，用户端的作业系统会产生适当的SCSI命令和资料要求（Request）指令，经过编码加密的程序后，于资料封包的前端加上一段表头（ Header）讯息，将资料封装成为标准的IP资料封包，再透过标准的TCP／IP网路传送至储存设备。

《图二 iSCSI协议模型》

当网路储存设备收到iSCSI的资料封包时，会先将封包进行编码解密的动作，然后根据表头资料的标示，将封包拆散成为SCSI命令与资料的要求指令，再将SCSI命令传送给SCSI控制器，以控制SCSI的储存设备。

iSCSI与其它区域储存网路协定的比较

目前透过IP网路传送储存设备资料的通讯协定主要有三种，除了本文主旨的iSCSI协定外，还有被称为Fibre Channel Over IP（FCIP）的IP光纤通道的通讯协定。 FCIP与iSCSI的原理相似，也是将光纤通道的控制码，与储存资料包裹在IP封包中，透过以「光纤通道」为主的储存区域网路SAN，沟通用户端与储存设备。另一种被称为iFCP的通讯协定，也是将Fibre Channel Protocol（FCP）包装在IP封包中，提供在光纤通道网路环境中的IP路由能力。

相较于FCIP与iFCP只能适用于光纤通道的环境中，iSCSI的基本理念就可运作于现有的乙太网路（Ethernet）的环境里。它是以延伸储存区域网路范围，来降低储存网路的建置成本。传统的储存区域网路需要使用特定的光纤网路架构来连结主机与储存设备，这样一来，大部分的建置成本都将花费在光纤通道网路上。若系统需提供IP网路程式方面的应用，则必须额外架构另一个IP网路来符合应用层次的需求，更提高了网路建置成本与维护的困难度。

虽然光纤通道产品，已经出现在市场上许久，但iSCSI在部署上的便利性与价格上的优势，逐渐蚕食掉光纤通道储存网路的市场，目前已有包括Cisco、IBM等厂商，推出支援iSCSI协定的乙太网路交换器和路由器等相关产品。

iSCSI技术的优点

iSCSI使用IP网路连结伺服器与储存设备，由于是使用目前的网路架构，所以能提供高度的安全性、扩充性、相容性，及管理上的便利性。以下列举出一些iSCSI储存网路的优点：

藉由iSCSI的协定，许多中、低阶的伺服器易于整合到储存区域网路之中，并能有效的分享与管理储存区域网路的资源。目前大部分的中低阶伺服器多采用直接连结的储存设备（Direct Attach Storage，DAS），虽然DAS的价位较低，但却有容量扩充上的先天限制，也无法有效的利用各伺服器的储存资源。

举例来说，伺服器A与伺服器B同样具有100 GB的DAS储存装置，但伺服器A只使用了储存容量的30%，而伺服器B却使用了90%；以目前DAS的架构，当伺服器B要使用伺服器A的剩余容量时，是非常的困难，但SAN架构可以有效的解决上述的问题。因为透过储存资源的分享，能够更加有效的利用网路中的储存资源。

对于中、低阶伺服器而言，储存资料的吞吐量要求不高，大多介于5 MBps – 30MBps之间，若采用高性能2 GBps的光纤通道来架构SAN，每个点的成本将会非常的高，并不符合中、低阶伺服器的需求。此时若采iSCSI协定，使用现有的Ethernet网路架构储存区域网路，藉由伺服器中的10／100 MBps或1 GBps网路介面卡，再加上iSCSI驱动程式来连接SAN，就能够使伺服器降低储存区域网路的成本了。

iSCSI的效能

iSCSI因其在IP堆叠中加入了一些表头资讯与加密的动作，使客户端系统的CPU在传送、接收iSCSI封包与维持iSCSI通讯阶段的时候，需要消耗额外的运算能力来处理封包的资讯，因此iSCSI会增加系统中CPU的整体使用率。许多厂商为此开发出TCP卸载引擎卡（TCP Offload Engine，TOE），负起TCP/IP堆叠运算处理的工作，以减低系统CPU的负担，使CPU专注于系统资料运算的工作上。

大部分的TOE厂商会针对自己生产的TOE卡和不同的作业系统，提供专属的iSCSI驱动程式。而就TOE设计上的差异而言，有些厂商会提供从主机CPU到完整的iSCSI堆叠卸载能力，有些则只提供简单的TCP堆叠卸载功能。

以下是使用IOmeter测试工具，来对IP储存交换器的iSCSI与光纤通道介面进行一系列的效能测试。本测试的主要目的，在于突显出iSCSI在各种不同的输出入资料格式下，对IP储存交换模组所造成的效能差异，以及系统CPU在各种情况下对资料读取与写入的整体使用率。本次测试环境如(图三)所示：

《图三 iSCSI效能测试环境》

伺服器可由三条不同的路径，来对磁碟阵列作资料存取；第一是光纤通道，第二为伺服器内建的乙太网路卡与iSCSI驱动程式，第三为TOE卡与专属iSCSI驱动程式。本次测试的目的是，找出这三种不同介面之间的效能差异。

首先做的测试为每秒钟资料输出入数量数据，输出入测试时所采用的资料区块大小分为：4KB、16KB、64KB、128KB与512KB。 (图三)中颜色较黑的线条标示为FC，是指光纤通道的数据，颜色最浅的线条为乙太网路。而颜色深浅介于中间并标示为TOE的线条，即为TCP卸载引擎的数据。

《图四 读取数据时，每秒的I／O数据》

(图四)为100%资料读取的测试。当资料区块增大时，光纤通道与iSCSI的效能差别就越不明显，因为iSCSI会占用系统处理器的运算能力。不过当资料区块越小的时候，其消耗的系统资源越大。特别是在资料区块为4KB时，光纤通道与iSCSI输出入的数据就会产生极大差异。

《图五 写入数据时，每秒的I／O数据》

(图五)为100%资料写入的测试。三种介面间的效能差异并不会很大，不过由于磁碟阵列中的磁碟数量不足，进而导致磁碟阵列的效能低于控制卡所能提供的效能。

《图六 读取数据时，数据吞吐量数据》

(图六)为100%资料读取的吞吐量测试。 iSCSI与光纤通道在资料区块大时，吞吐量的差异并不会很大。而在资料区块4KB时，则因iSCSI对CPU的高使用率，使效能明显降低许多。

《图七 读取数据时，数据吞吐量数据》

(图七)为100%资料写入的吞吐量测试。 iSCSI与光纤通道的效能几乎相同，但在资料区块4 KB时，则因磁碟阵列的资料吞吐量瓶颈，使得测试数据降低许多。若于磁碟阵列中增加硬碟的数量，将可提高其数据表现。

《图八 读取数据时，CPU的整体使用率》

《图九 写入数据时，CPU的整体使用率》

(图八)与(图九)显示出iSCSI在存取资料时，对CPU所造成的额外运算负担。因为在采用TOE卡时，将可大幅降低CPU的整体使用率，所以这次测试所采用的TOE卡，也只对TCP来做卸载的工作。若使用者采用更高阶具备完整iSCSI卸载功能的TOE卡，将可更进一步降低CPU的整体使用率，使其效能逼近于光纤通道。

由测试的结果来看，因为iSCSI网路受限于两个瓶颈：一是由于目前受到乙太网路1 Gbps的限制，在10 Gbps乙太网路普及之前，iSCSI在效能上是无法超越光纤通道网路2 Gbps的上限。

二是伺服器端的CPU在处理iSCSI协定会时会造成额外的负荷，中、低阶伺服器可采用TOE卡来降低CPU的负担，大幅提升iSCSI效能。不过从储存设备端来看，一般小型的磁碟阵列所能承受的资料传输速率，已低于iSCSI网路卡的传输速率，因此中、低阶伺服器采用iSCSI来架构储存网路，是降低成本的一个不错的选择。

结论

iSCSI与成本相近的NA S来作个比较，NAS所提供的是属于档案层次储存装置，而iSCSI则是提供以设备为主的资料区块层次存取能力。像是讲求资料存取效能的资料库与微软的Exchange系统，都偏向采用类似iSCSI的资料区块层次存取方式，因此iSCSI较能提供多方面的系统应用。

若伺服器对储存装置的存取性能没有非常高的要求时，iSCSI天生的网路适应能力，可以让企业于现有的IP网路架构中，建置部署SAN储存设备区域网路。而中、低阶的伺服器则可延用原有的网路介面卡或搭配TOE卡，即可存取SAN中的储存设备，使储存资源可有效的管理与运用。

＜作者为台湾思科系统企业事业群资深技术经理＞

延 伸 阅 读	iSCSI和SATA为当前流行的两种储存技术，这两种技术可能会在伺服器的选择和基础设施设计方面引发新一轮的模组化设计以及成本降低。从储存的角度来说，iS​​CSI和ATA（包括SATA）这两种技术已在企业应用中占有重要地位。相关介绍请见「SCSI和SATA越来越有企业架势」一文。 iSCSI让业者能建立各种IP型的SAN系统。传统的SCSI指令与资料的传输动作由TCP/IP通讯协定堆叠上方的一个功能层负责，而iSCSI的资料区块则可透过乙太网路通讯协定进行传输。你可在「乙太网路的转变趋势」一文中得到进一步的介绍。 SAN已经成为标准企业储存技术，所以越来越多企业把伺服器转移到SAN。让伺服器转移SAN的软体技术不断的增加，所以几乎每个伺服器转移SAN的需求可以透过不同的方法来解决。在「eRexi：企业、SAN技术和需求分析的重要性」一文为你做了相关的评析。

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