1 Speicher im Netzwerk: SAN und iscsi (Autor: G. Schneider / TBZ-IT)

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1 1 Speicher im Netzwerk: SAN und iscsi (Autor: G. Schneider / TBZ-IT) 1.1 SAN Aufbau Der Datenverkehr in einem SAN besteht hauptsächlich in der Übertragung blockbasierter Daten. Blockbasierte Datenzugriffe werden in der Kommunikation zwischen Rechnern und deren Festplatten verwendet. Dabei fordert der Rechner einzelne Datenblöcke von einer Festplatte an. Im Gegensatz dazu werden bei einem dateibasierten Datenaustausch über CIFS oder NFS (NAS) ganze Dateien angefordert oder Ausschnitte aus Dateien. In den meisten SANs wird das SCSI- Kommunikationsprotokoll verwendet, das auf FC oder iscsi als Transport-Protokoll aufsetzt. Das FC-SAN-Protokoll basiert auf Glasfaser oder Kupfer und ermöglicht derzeit Übertragungsgeschwindigkeiten von zwei, vier und acht Gbit/s. Ähnlich wie im Netzwerkbereich werden die Storage-Netzwerk-Nodes über Hubs oder Switches verknüpft. Heute kommen hauptsächlich Switches im Fabric-Mode («switched fabric») zum Einsatz. Arbitrated-Loop- Topologien (FC-AL) oder Point-to-Point-Verbindungen sind in Rechenzentren kaum noch zu finden. Switched-Fabric gestattet das Versenden der Informationen von jedem beliebigen Punkt im Netzwerk an jeden beliebigen Punkt. HBAs, Storage-Controller, FC-Laufwerke, FC- Platten sind weitere Elemente des SAN. a) Vorteile eines Storage-Area-Networks Durch SANs lassen sich sämtliche Speichergeräte innerhalb eines Netzwerks zentralisieren und gemeinsam nutzen. Dadurch reduziert sich zugleich der Administrationsaufwand. Selbst Aussenstellen oder Filialen lassen sich mit entsprechender SAN-Architektur einbinden. Darüber hinaus entlastet das SAN das übrige Netzwerk (LAN) vom Datenverkehr. IT- Verantwortliche können so die Sicherungszeiten einhalten bzw. minimieren. Zudem lassen sich dadurch LAN-free- und Serveless-Backups realisieren. Grösster Vorteil eines SAN ist die Funktionsvielfalt. Mit den verschiedenen Funktionalitäten kann der Administrator seine Speicherprozesse flexibel gestalten oder dynamisch anpassen. Snapshots, Replikationen, Spiegelung oder inkrementelle Sicherungen sind nur einige dieser Leistungsmerkmale. Hardware-Redundanzen, Load-Balancing, Clusterfähigkeit, Trunking oder dynamische Pfadnutzung kommen hinzu. Einen besonderen Vorteil bietet die Virtualisierung des SAN. Zum einen lassen sich entfernte Standorte ins SAN integrieren, um Datensicherungen durchzuführen. Zum anderen sind auch entfernte Rechenzentren als Ausweichstandort zu nutzen. b) Virtualisierung, Tiered-Storage und Thin-Provisoining Optimale Ressourcen-Nutzung ist eines der wichtigsten Kriterien bei der Wahl einzelner Technologien. Innerhalb eines SAN bieten sich verschiedene Verfahren an, den vorhandenen Speicherplatz so gut wie möglich zu verwenden. Die Speichervirtualisierung ermöglicht es, den Speicherplatz für den Nutzer anforderungsgerecht zur Verfügung zu stellen, unabhängig von der Art und Anzahl der eingesetzten Systeme. Technische Berufsschule Zürich Seite 1 von 12 J. Füglistaler

2 Diese Virtualisierung kann auf Filesystemebene (NAS), Blocklevelebene (SAN) oder für Magnetbänder erfolgen. Virtualisierung hebt die physikalischen Beschränkungen wie Kapazität, Geschwindigkeit und Anfälligkeit auf. Der Anwender erhält eine variable Kapazität, variable Geschwindigkeiten, Skalierbarkeit und hohe Zuverlässigkeit. Verteilt vorhandener Massenspeicher lässt sich virtuell wie eine einzige Festplatte behandeln. Den einzelnen Server-Systemen werden dann auf dieser virtuellen Festplatte Partitionen zugewiesen, die diese Server über die Host-Bus-Adapter wie eine eigene Festplatte einbinden können. Der vorhandene Speicherplatz kann so viel effektiver genutzt und zentral verwaltet werden, da es jederzeit im laufenden Betrieb möglich ist, die Grösse des zugewiesenen Speicherbereichs für die Server im SAN zu ändern. Das A und O für ein optimiertes Datenmanagement ist eine Tiered-Storage-Architektur. In einer solchen Architektur ist Tier 1 für Daten reserviert, die oftmals schnell wieder zurückgespeichert werden müssen: zum Beispiel s des Managements. Diese Daten sollten sich auf Disks in hochperformanten SAS-Arrays befinden. Tier 2 dient der Datenspeicherung für den mittelbaren Zugriff. Dafür geeignet sind billigere und nur durchschnittlich schnelle Disks in SATA-Arrays mit hoher Kapazität. Tier 3 ist für die Sicherung und Archivierung von Informationen gedacht, bei denen die Zeitvorgaben für die Wiederherstellung der Daten nicht kritisch sind. Es kann auf Tapes basieren, die nach wie vor die kosteneffizienteste Lösung für ein längerfristiges Backup in diesem Bereich darstellen. c) Speichervirtualisierung auf unterschiedlichen Ebenen Durch die heutige Nutzung unterschiedlicher Speicher, SATA-Festplatten, SCSI-, SSD- oder FC-Laufwerke sowie Bänder lässt sich eine Speicherhierarchie aufbauen. Tiered-Storage und Information-Lifecycle-Management beschreiben diesen Vorgang. Der Administrator legt die Daten ihrem Wert entsprechend auf den dafür geeigneten Medien ab oder verschiebt sie im Laufe der Zeit: I/O-intensive Operationen auf FC-HDDs, Informationen für die Langzeitarchivierung auf Band. Mittels Virtualisierung erzielt er zudem ein besseres Management und kann Speicherprozesse besser überschauen und prüfbar machen. Konsolidierung, Kosteneffizienz und regelkonforme Ablage sind im SAN kein Wunschdenken mehr. Technische Berufsschule Zürich Seite 2 von 12 J. Füglistaler

3 Das Provisioning, egal ob «Thin» oder normal, sorgt für die optimale Zuweisung des virtualisierten Speicherplatzes. Mittels Thin-Provisioning stellt der EDV-Manager dem Server mehr Kapazität zur Verfügung, als im Speichersystem dafür vorgehalten wird. Sobald die vom Server genutzte Kapazität einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird aus einem Speicherpool freie Kapazität zusätzlich bereitgestellt. Konsolidierung und optimierte Ausnutzung existierender Ressourcen lassen sich durch die Funktionsmöglichkeiten des SAN umsetzen. d) Das SAN wächst Die Nachteile der SAN-Infrastruktur waren bislang eine eingeschränkte Reichweite sowie ein autarkes Inseldasein, losgelöst von anderen IT-Komponenten im Unternehmen. Die Reichweite eines herkömmlichen FC-SAN liegt bei 500 Metern. Sie lässt sich durch teures Zusatzequipment wie Extender, DWDM- und WAN-Geräte oder die Nutzung von Dark-Fibre auf mehrere 100 Kilometer erweitern. Beim herkömmlichen FC-SAN müssen Firmen meist hohe Investitionen in das Speichersystem und die dazu gehörenden Komponenten stecken. In einer solchen Umgebung lassen sich keine bereits existierenden Systeme anschliessen, beispielsweise Server, die zuvor im LAN operierten. Die Verwaltung eines SAN ist nach wie vor diffizil und erfordert ausgebildetes Personal. Schulungen für das IT-Personal, das ein SAN administrieren soll, sind teuer und kosten Zeit. All diese Nachteile scheinen allmählich zu verschwinden. Dafür sorgen nicht zuletzt neue Technologien, die das SAN wachsen lassen und die bislang gekannten Grenzen sprengen. Dazu gehören vor allem die Verbindungstechnologien iscsi, FCIP («Fibre-Channel over IP»), Internet-Fibre-Channel-Protocol (IFCP) und der 10 Gbit/s schnelle Ethernet-Standard. Seit 2008 auch FCoE. FCIP, FCoE, IFCP, FCoE und iscsi beschreiben unterschiedliche Ansätze, das FC-Protokoll in IP- bzw. Ethernet-Pakete zu verpacken und über Ethernet zu versenden. Damit lassen sich mehrere der oben angeführten Probleme lösen. Zum einen ist die Reichweite des Technische Berufsschule Zürich Seite 3 von 12 J. Füglistaler

4 Netzwerks nicht mehr limitiert und muss nicht mehr durch teure Hardware ausgebaut werden. Zum anderen kann der IT-Verantwortliche nun auch Komponenten ins SAN integrieren, die vorher nicht dafür vorgesehen waren. Auch sind die Schulungen für IP/Ethernet nicht so aufwendig. Am wichtigsten ist aber der Kostenvorteil, der durch die Nutzung dieser Technologien entsteht. Das SAN lässt sich erweitern und schafft erneut Konsolidierung. Die Technik selbst ist nicht so kostenintensiv wie FC-Equipment. SAN-Funktionalität kommt so auf Systeme, die vorher schlecht verwaltbar und nicht zu integrieren waren. Konvergenzen zwischen SAN und NAS sind bereits bekannt. Dabei ist das NAS-System meist die Basis für eine Speichervernetzung und wird bei Vergrösserung der Infrastruktur als Gateway genutzt, das auch blockbasierten Zugriff gestattet. e) iscsi und FCoE Als interessanteste und vielversprechendste Alternativen zum einst dominierenden FC-SAN zeigen sich iscsi und FCoE. Im iscsi-san wird das SCSI-Protokoll über eine normale TCP/IP-Verbindung übertragen. Das SCSI-Kabel ist hierbei durch eine Ethernet-Verbindung ersetzt, über die Daten mittels des TCP/IP-Protokolls versendet werden. Ein Vorteil davon ist die mögliche Weiternutzung vorhandener Hardware, beispielsweise von Switches. Fibre-Channel over Ethernet (FCoE) ist ein Ansatz, die FC-Frames über IEEE Netzwerke zu leiten. Der neue, noch nicht endgültig definierte Standard eröffnet die Möglichkeit, die Vernetzung in Rechenzentren zu vereinfachen und Kosten zu sparen. Gleichzeitig bietet dies Investitionsschutz, da sich die Geräte mit FC-Anschluss weiternutzen lassen. Ausserdem sind kaum Anpassungen an die Soft- und Hardware notwendig. 10-Gbit/s-FC (10 GFC) und -Ethernet (10 GE) setzen ohnehin einen nahezu identischen Hardware-Layer ein. Daher eignet sich der Physical-Link theoretisch sowohl für FC- als auch für Ethernet-Frames. Die beiden Netzwerkprotokolle erweitern das SAN und sind damit mehr als ein reiner Ersatz. Sie ermöglichen die Nutzung moderner Speicherkonfigurationen besonders den Anwendern, die zuvor nie über den Einsatz eines solchen Speichernetzwerkes nachgedacht haben. f) Preiswertes SAN mit Highend-Eigenschaften Bislang schreckten KMU-Betriebe oft vor der Installation eines SAN zurück, weil es zu teuer und zu aufwendig erschien. Mit den erwähnten Technologien und weiterhin sinkenden Preisen werden SAN-Installationen auch in diesem Geschäftsbereich realistisch und bereits umgesetzt. Das geschieht vor allem, weil diese Firmen vor den gleichen Problemen der Datensicherung stehen wie Grosskonzerne. Einige davon sind: ein vorgegebenes Backupfenster ist nicht mehr einzuhalten Recovery entspricht nicht dem gewünschten Service-Level Server- und Speicherkonsolidierung sind umzusetzen höhere Verfügbarkeit ist nötig Vereinfachung der Speicheradministration räumliche Trennung von Server, Storage und Backup rechtliche Vorgaben Technische Berufsschule Zürich Seite 4 von 12 J. Füglistaler

5 Aussenstellen sind schlecht zu sichern und zu verwalten Service-Level-Agreements An dieser Stelle lässt sich beispielsweise mittels iscsi ein kostengünstiges SAN installieren, in dem die gleichen Funktionalitäten gegeben sind wie in einem FC-Netzwerk. Für KMUs lohnt es sich nun, SANs aufzubauen, da sie nicht die hohen Kosten der FC-Technik befürchten müssen. Getätigte Investitionen können durch diese Technologien geschützt und noch über weitere Jahre im SAN genutzt werden. g) Entwicklung und Ausblicke Das SAN ist nach wie vor ein flexibles und häufig genutztes Speichernetzwerk, das nicht aus der Mode kommt. Mit Technologien wie iscsi oder FCoE kommt grösseres Konvergenzpotenzial hinzu, was zu einer Entwicklung zum übergreifenden Speichernetz beitragen wird. Dabei spielen die darunter liegenden Technologien oder Speicherverfahren keine Rolle. Flexibilität und hohe Funktionalität sowie gute Speicherverwaltung wird verstärkt in kleinen und mittelständischen Firmen Verbreitung finden, da die Investitions- und Administrationsangst schwindet. Das grösste und immer weiter wachsende Problem bleibt allerdings das Datenmanagement. Bei den stets steigenden Datenmengen ist hier in periodischen Abständen eine Optimierung erforderlich. War es vor Jahren noch die Hardware, die bewältigt werden musste, so konzentriert sich nun alles auf die Informationen und deren Verwaltbarkeit. Management, Wiederherstellbarkeit bzw. Verfügbarkeit sowie das Wiederauffinden werden zu Kernkriterien neben der grundlegenden Netzwerktechnik. Hardware ist nur noch die Basis, die von der sich rapide entwickelnden Software unterstützt und ergänzt wird. Quellenangabe: 2009, Technische Berufsschule Zürich Seite 5 von 12 J. Füglistaler

6 1.2 iscsi a) Grundlagen «iscsi» oder «internet SCSI» ist ein über LAN (Ethernet, TCP/IP) zu übertragendes SCSI- Protokoll (SCSI over IP). Dieses Protokoll ist standardisiert und die Schnittstellen werden von den einzelnen Herstellern eingehalten, so dass in kurzer Zeit eine sehr gute Kompatibilität entstanden ist. Mit seiner Hilfe können Storage-Systeme über TCP/IP an Server angeschlossen werden. Wie beim NAS werden die Rechner über das LAN mit dem Storage- System (NAS-Server) verbunden. Die Protokolle beim NAS sind NFS (Network File System) und CIFS (Common Internet File System). Die Verwandtschaft mit dem SAN ergibt sich mit dem Übertragungsmedium. Beim SAN wird das SCSI-Protokoll in Fibre Channel verpackt, bei iscsi in TCP/IP. In beiden Fällen werden Blöcke übertragen. Das Betriebssystem behandelt die iscsi-festplatten wie interne Festplatten. iscsi ist also nicht wie bei einem NAS eine dateibasierende Übertragung, sondern eine blockbasierende. Das Bild zeigt eine Anwendung der iscsi-technologie. Die Server sind über ein Gigabit- Ethernet-LAN angebunden. Der iscsi-fc-router übernimmt die Umwandlung von iscsi in SCSI bzw. Fibre Channel. Das Storagesystem ist in diesem Fall per Fibre Channel bzw. iscsi angebunden. Disk Tape LAN SAN FC iscsi SCSI Disk Tape Router: iscsi/fc Die Lösung muss nicht zwangsläufig so aussehen. Viele NAS-Systeme bieten auch das iscsi-protokoll mit an. Ein NAS kann also in diesem Falle die filebasierenden Dienste wie SMB/CIFS und NFS anbieten, wie auch das blockbasierende iscsi. b) Einsatzbereiche von iscsi Blockbasierend ist die Spezialität von iscsi. Das übertragende Device wird vom Betriebssystem des Servers wie eine interne Platte behandelt. Die ideale Lösung für Datenbanken und alle anderen Anwendungen die blockdevices benötigen. Da sich der Storage einfach und kostengünstig zentralisieren lässt, können vorhandene DAS-Systeme zusammengefasst werden. Dadurch kann der Administrationsaufwand reduziert werden; und es wird Energie gespart, da mit einem Storage-System viele einzelne DAS-Systeme abgelöst werden können. Technische Berufsschule Zürich Seite 6 von 12 J. Füglistaler

7 Trotz eines geringeren Durchsatzes als bei Fibre Channel ist iscsi für viele Anwendungen vollkommen ausreichend. Damit können Kosten gegenüber Fibre Channel eingespart werden. c) Hardware-Anforderungen für iscsi iscsi ist ein transparentes Protokoll. Der Server benötigt entweder eine spezielle iscsi- Karte (iscsi HBA [Host Bus Adapter]), oder einen zusätzlichen Treiber für eine herkömmliche Netzwerkkarte (Software Initiator). Die Serverbelastung lässt sich auch durch TCP Offload Engines und iscsi Offload Engines auf Netzwerkkarten verbessern. Um die CPU zu entlasten und einen höheren Durchsatz zu erreichen, gibt es die Möglichkeit den TCP/IP Overhead, den der TCP/IP Stack des OS verarbeitet, auf die NIC zu verlagern. Dieses Verfahren nennt sich TCP Offload Engine (TOE) und schafft neben einer Entlastung der CPU eine effizientere Verarbeitung der Nutzdaten. Viele Hersteller bieten diese Funktionen an, zum Teil als Zusatzlizenzen. Bei einer «normalen» Netzwerkkarte übernimmt dann ein Software-Initiator (Treiber) die Umwandlung. Der iscsi-hba bzw. der Software-Initiator wird als SCSI-3 Adapter vom Betriebssystem erkannt und kann normale SCSI-Kommandos weiterleiten. Von aussen erscheint diese Karte als ein Netzwerkadapter (NIC). Sie bekommt eine IP-Adresse und nutzt die TCP/IP- Kommunikation. Damit ist dieses Protokoll routing-fähig und wird über normale Ethernet- Hardware, transportiert. Eine Entfernungsbeschränkung existiert also nicht, der Server steht in Europa und der Storage in den USA und es fallen nur die Internet-Kosten an... Der Haken beim Betrieb über das WAN ist aber die Performance. Sie setzt sich aus der Übertragungsrate des Mediums und der Zeitverzögerung bei Transaktionen zusammen. Selbst Gigabit-Ethernet ist bei grossen Datenbankanwendungen überfordert, daher wird die iscsi-hardware ihren Durchbruch mit der Einführung des 10 Gigabit-Ethernet erreichen. d) iscsi-storage-hardware An einem Punkt im Netzwerk muss iscsi wieder in SCSI, SATA oder Fibre Channel umgesetzt werden. Dies übernimmt entweder ein «iscsi-server» oder eine Netzhardware (iscsi-router, iscsi-bridge). Beide Varianten sind von kostengünstiger Einsteiger-Version bis zur Enterprise-Lösung erhältlich. Der Server ist wie ein NAS-System aufgebaut, er stellt seine internen Festplatten (oder Teile davon) über iscsi den anderen Nutzern zur Verfügung. Ein iscsi-router wandelt zum Beispiel iscsi in Fibre Channel um. Es wird ein spezielles Betriebssystem zur Steigerung der Performance eingesetzt. Fast jedes bessere NAS-System bietet zusätzlich iscsi-services an. Eine kostengünstige Alternative, wenn beide Dienste benötigt werden. Damit lassen sich dann filebasierende und blockbasierende Storage-Dienste konsolidieren. e) 1 Gigabit-FC = 1 Gigabit-Ethernet? Fibre Channel ist ein optimiertes Protokoll für den Transport grosser Datenmengen, Ethernet jedoch ein Protokoll für Transaktionen mit meist sehr kleinem Inhalt. Beide basieren auf einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1'065 Bit/s, jedoch ist der Nutzdateninhalt sehr unterschiedlich, wie auch die Ansteuerung durch den Prozessor. Im Gigabit-Ethernet kann eine Übertragungsrate von etwa 400 bis 700 Mb/s erreicht werden. Dies variiert je nach Anzahl der Teilnehmer und der Datenstruktur. Bei Fibre Channel können auch bei Technische Berufsschule Zürich Seite 7 von 12 J. Füglistaler

8 ungünstigen Verhältnissen Übertragungsraten von 700 Mb/s erreicht werden. Ein weiterer Faktor ist die Anzahl der Prozessor-Interrupts bei der Übertragung von Daten. Sie liegt bei Ethernet um Faktoren höher als beim Fibre Channel. Eine sehr starke Belastung für den Server. Dies lässt sich durch die speziellen iscsi-karten verhindern. Sie übernehmen die gesamte Umwandlung. Beim Software-Initiator (also der Nutzung einer «normalen» Netzwerkkarte) wird zusätzlich der Prozessor mit dem Verpacken der SCSI- Pakete belastet. Diese zusätzliche Nutzung der CPU ist die eigentlich Begrenzung der iscsi- Performance. Durch das Trunken von mehreren Gigabit-Karten lassen sich auch Übertragungsgeschwindigkeiten wie beim 4 Gbit/s Fibre Channel erreichen, jedoch zwingt dies auch aktuelle Prozessoren in die Knie. f) Vor- und Nachteile von iscsi Ein häufig vorgebrachter Vorteil von iscsi ist die Nutzung der vorhandenen Hardware im Netzwerk. Um eine gute Performance zu erreichen, muss ein abgetrenntes Netz eingesetzt werden, also eigene Netzwerkkarten/iSCSI-Karten, ein getrennter Switch und eigene Verkabelung. Der Vorteil liegt trotzdem in den günstigeren Preisen der Hardware. Die Kosten für die Storage-Hardware halten sich in etwa die Waage. Ein ganz klarer Vorteil ist die Entfernungsunabhängigkeit dieser Lösung und die verbreitete Technologie des Ethernet (TCP/IP). Ein Nachteil ist die geringere Performance bei Gigabit-Ethernet, die jedoch bei vielen Anwendungen absolut ausreichend ist. Bei kleineren Datenmengen hingegen ist iscsi genauso schnell wie Fibre Channel. Bleibt man in den Grenzen, so gibt es in Bezug auf die Geschwindigkeit keine Nachteile. Dies verdeutlicht der Vergleich mit einer Autobahn. Bei wenig Verkehr können die Fahrzeuge auch auf einer einspurigen Strasse (= 1 Gbit/s iscsi) mit der maximalen Geschwindigkeit fahren. Wird der Verkehr aber dichter, so kommt es auf einspurigen Strassen schnell zu einem Stau. Ist die Autobahn aber vierspurig (= 4 Gbit/s Fibre Channel), so können wesentlich mehr Fahrzeuge bei maximaler Geschwindigkeit ohne Stau fahren. g) Sonstige Anforderungen SCSI-Daten (und damit auch iscsi) werden im Klartext übertragen. Für die Punkt zu Punkt Verbindung war dies auch nie ein Problem, keiner konnte «mithören». Aber mit iscsi werden die Daten jetzt über ein Netz transportiert. Deswegen sollte diese Verbindungen eigentlich verschlüsselt werden. iscsi bietet hierfür geeignete Verfahren an, um eine Punkt-zu-Punkt- Verschlüsselung aufzubauen. Die Verschlüsselung benötigt aber zusätzlich Ressourcen, ein geschütztes Netz ist die bessere Alternative. Ein Transport der iscsi Daten zum Beispiel über ein VPN wird in den meisten Fällen an der benötigten Übertragungsrate scheitern. h) Weiterentwicklung von iscsi iscsi ist eine neue Technologie, die aber auf altbekanntem basiert. Dies sind SCSI, TCP/IP und Ethernet. Jeder Server, jedes Betriebssystem beherrscht diese Medien, Ethernet-Netze sind vorhanden, vorhandene Hardware und Know How können genutzt werden. Dies alles sind gute Vorzeichen für die Weiterentwicklung von iscsi. Viele Hersteller bieten heute schon Hardware in diesem Bereich an, der grosse Schub im Wachstum wird mit der Verbreitung von 10 Gigabit-Ethernet kommen. Technische Berufsschule Zürich Seite 8 von 12 J. Füglistaler

9 i) Einsatzmöglichkeiten von iscsi iscsi ist jetzt schon eine gute Alternative der Storage-Konsolidierung und Zentralisierung bei vielen Anwendungen mit wenig I/O-Last. Kleine Datenbankserver, Mailserver, Webserver und gerade Fileserver mit viel Kapazität sind ideal für iscsi. Auch die Archivierung und die Datensicherung auf Festplatte sind Anwendungen für iscsi, schnell lässt sich das Speichersystem einige hundert Meter entfernt aufstellen, Sie benötigen nur eine Ethernet- Leitung. Aber auch in der Servervirtualisierung gibt es viele Einsatzmöglichkeiten. Häufig wird die Servervirtualisierung zur Erhöhung der Verfügbarkeit eingesetzt, es sind aber nicht sonderlich hohe I/O Belastungen zu erwarten. Auch dort kann ein iscsi System eingesetzt werden, da es um die Verfügbarkeit geht sollte es dann ein iscsi-cluster sein. j) Beispiel einer iscsi Konfiguration In den folgenden Videos sehen Sie die Konfiguration eines iscsi Targets für den Zugriff eines Windows Server. Dabei sind iscsi Target, in diesem Beispiel ein Open-E DSS Server, und der Windows Server (Software Initiator) über zwei unterschiedliche Netze miteinander verbunden. Darum wird die Konfiguration mit dem Multipathing auf dem Windows Server ergänzt iscsi Komponenten Bei einer iscsi Kommunikation sprechen folgende Komponenten miteinander: iscsi Initiator iscsi Target a) iscsi Initiator Ein Client in einem iscsi Speichernetz wird als iscsi Initiator Node (oder kurz «iscsi Initator») bezeichnet. Dieser iscsi Initiator kann sich mit einem Server (dem iscsi Target) verbinden. Der iscsi Initiator schickt dabei SCSI Kommandos an das iscsi Target. Diese SCSI Kommandos sind dazu in IP Pakete verpackt. iscsi Initatoren gibt es in folgenden Formen: iscsi Hardware Initiator: eine PCI-X oder PCIe Karte, auf der die iscsi Initator Funktionalität implementiert ist. Eine solche Karte wird auch iscsi HBA genannt. Im Betriebssystem eines Servers erscheint ein solcher iscsi HBA wie ein RAID- Controller oder ein FC HBA. Mit einem iscsi HBA ist möglich, einen Server über iscsi zu booten. iscsi Software Initiator: ein in Software implementierter iscsi Initiator. Die Rechenoperationen des iscsi Initiators werden bei dieser Lösung von der CPU des Servers durchgeführt (und nicht von Hardware-Komponenten auf einer eigenen PCI- X/PCIe Karte). Durch die gestiegene Performance aktueller Server-CPUs ist das heute kein Problem mehr. Hardwareseitig werden hier zur Kommunikation mit dem iscsi Target gewöhnliche Netzwerkkarten verwendet. Technische Berufsschule Zürich Seite 9 von 12 J. Füglistaler

10 Solange Booten von iscsi kein Kriterium ist, spricht nichts gegen den Einsatz von iscsi Software Initiatoren. Mit etwas zusätzlichem Konfigurationsaufwand ist ein Netz- Boot mit dem iscsi Software Initiator durchaus möglich. iscsi Software Initiatoren sind billiger, sehr weit verbreitet und stabil. Auch iscsi über 10 GBit Ethernet wird sich künftig damit sehr einfach mit normalen 10 GBit Ethernet Netzwerkkarten implementieren lassen. b) iscsi Target Ein Server in einem iscsi Speichernetz wird als iscsi Target Node (oder kurz «iscsi Target») bezeichnet. Ein solches iscsi Target kann ein oder mehrere sogenannte logical units (LU) bereitstellen. Oft wird für den Begriff logical unit die Abkürzung LUN verwendet (obwohl diese Abkürzung eigentlich für LU number = logical unit number steht). LUNs können Partitionen auf einer Festplatte, einzelne Festplatten in einem Verbund (RAID) oder andere logische Teileinheiten sein. iscsi Targets gibt es in folgenden Formen: in Hardware als iscsi Storage Array (z.b. EMC AX4-5i oder IBM DS3300). in Software als iscsi Target Software zur Installation auf einem normalen Server. Für Linux gibt es z.b. das iscsi Enterprise Target. iscsi Server implementieren die iscsi Target Funktionalität auf unterschiedliche Weise: manche iscsi Storage Arrays haben genau ein iscsi Target (das Storage Array selbst) andere iscsi Storage Arrays haben mehrere iscsi Targets, z.b. ein iscsi Target pro phys. Interface: NetApp EMC CLARiiON ein iscsi Target pro LUN: Dell/EqualLogic HP/LeftHand beliebige Konfiguration von iscsi Targets: bei EMC Celerra Arrays können bis zu 1000 iscsi Targets konfiguriert und einem beliebigen virtuellen oder physischen Netzwerkinterface zugeordnet werden. c) SCSI Quellen iscsi hat seine Ursprünge im normalen SCSI (Small Computer Systems Interface). Genaugenommen ist iscsi die Abbildung des SCSI remote procedure invocation model über das TCP Protokoll: «SCSI commands» werden dabei als «iscsi requests» übertragen «SCSI responses» und «SCSI status» werden als «iscsi responses» übertragen Der iscsi Initiator und das iscsi Target teilen die Kommunikation in einzelne Nachrichten. Eine solche iscsi Nachricht wird als «iscsi protocol data unit» bezeichnet. Technische Berufsschule Zürich Seite 10 von 12 J. Füglistaler

11 d) iscsi Kommunikation Bei einer iscsi Kommunikation sprechen ein iscsi Initator und ein iscsi Target miteinander. Das Gespräch wird immer vom iscsi Initator begonnen. Für ein Gespräch können eine oder mehrere iscsi Connections (eine iscsi Connection entspricht einer TCP Connection) genutzt werden. Ein solches Gespräch wird als iscsi Session bezeichnet. Die folgende Darstellung zeigt den schematischen Aufbau eines iscsi Setups: iscsi Initiator Server Ethernet-Switch Tape iscsi Target iscsi Connection iscsi Session iscsi Connection iscsi Session Disk iscsi Target e) iscsi Session Typen In iscsi gibt es zwei Session Typen: Normal operational session: dabei handelt es sich um eine unlimitierte Session. Discovery-session: diese Session dient nur der Target Discovery. Das iscsi Target darf in einer solchen Session nur SendTargets Text-Requests erlauben. Der Typ einer iscsi Session wird während des iscsi Logins definiert. f) iscsi Multipathing Für Multipathing unter iscsi kann auf folgende Arten umgesetzt werden: durch allgemeine Storage Multipathing Technologien, die unabhängig von der Übertragungstechnologie oberhalb des iscsi Protokolles angesiedelt sind durch iscsi Multiple Connections per Session (MC/S) g) Allgemeine Storage Multipathing Technologien Für Storage Multipathing, welches unabhängig von der Übertragungstechnologie funktionieren soll, gibt es zwei Bereiche: Storage Multipathing vom Betriebssystem (z.b. Linux Device Mapper MPIO) Storage Multipathing durch Softwarelösungen von Storageherstellern (z.b. EMC Powerpath) h) iscsi Multiple Connections per Session (MC/S) iscsi bietet darüber hinaus direkt im Protokoll auch Möglichkeiten für Multipathing über MC/S (Multiple Connections per Session). Damit MC/S verwendet werden kann, müssen sowohl der iscsi Initiator als auch das iscsi Target MC/S unterstützen. Technische Berufsschule Zürich Seite 11 von 12 J. Füglistaler

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