iSCSI原理及儲存虛擬化的整合應用

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Coventive 銘威國際黃智宏

AgendaAgenda

什麼是 iSCSI ?LVM結合 iSCSI NAS DAS LVM 的完美架構iSCSI 的應用Coventive Storage Server 特點DEMO結語

Market Overview什麼是什麼是 iSCSI ?iSCSI ?什麼是什麼是 iSCSI ?iSCSI ?

Storage (RAID)

(Target)

Storage (TAPE)

NAS

FC Switch Ethernet Switch

Unix/Linux Clients Windows/UNIX

Servers

DAS

Windows Clients

SCSI

FC/iSCSI

FC/iSCSI

FC

SANGbE

10/100/1000

FC/iSCSI

GbE NIC

Storage HBA

DAS 、 SAN 、 NASDAS 、 SAN 、 NAS

From: IP Based SAN, 工研院

IP Network

NAS

iSCSIStorage Farm

FC Switch

Storage

Server

Storage Router

EthernetSwitch

ClientServerwith iSCSI Interface

Network StorageNetwork Storage

From: IP Based SAN, 工研院

Major DifferencesMajor Differences

LVM 名詞 使用者電腦連接到 Storage 的媒介

File/BlockLevel

使用者電腦看到的可能現象

DASDirect Access

Storage

SCSI Cable Block Level1. 一個本機硬碟2. 兩個本機硬碟

NASNetwork Attached

Storage

網路線 File Level

1. 網路芳鄰的一個 folder2. 一個連接磁碟機 Z:3. UNIX 電腦 nfs mount

的一個目錄

SANLogical Volume

Fibre Channel Block Level1. 一個本機硬碟2. 兩個本機硬碟

iSCSIInternet SCSI

網路線 Block Level

1. 一個本機硬碟2. 兩個本機硬碟 , 其中一

個為 D:, 一個割成 E: F:

iSCSI Initiator & TargetiSCSI Initiator & Target

User space

Kernel space

iSCSI TargetiSCSI Initiator

User Application

File System

SCSI Driver

iSCSI

Initiator Driver

Disk

Transport Network

Network Stack

Network Stack

SCSI Driver

iSCSI

Target Driver

SCSI HBA Driver/

RAID Controller

What SAN Provide?What SAN Provide?Improve to application availability

Storage independent of application and accessible through alternate data paths

High application performance

Storage processing off-loaded from server and moved onto a separate network

Centralized and consolidated storage

Simpler management, scalability, flexibility, and availability

Data transfer and vaulting to remote sites

Remote copy of data enabled for disaster protection

Simplified centralized management

Single image of storage media simplifies management

From: SAN Introduction, IBM Redbooks

Why IP-Based Storage NetworkingWhy IP-Based Storage Networking

Ubiquitous nature of IP

access storage from LAN, MAN, WAN, Internet

economy of scale

Scalability

distance, node count, performance (GE/10GE), expertise

Single access technology

for enterprise networks and storage networks

servers already have IP/Ethernet

Manageable, secure and interoperable

SNMP, MIBs, DNS, LDAP

IPSEC, VLANs, Firewalls

R&D investment in Ethernet/IP

Use existing GigE Infrastructure

From: IP Based SAN, 工研院

Market OverviewLVMLVM (Logical Volume Management)(Logical Volume Management)

LVMLVM (Logical Volume Management)(Logical Volume Management)

提供整合儲存系統中磁碟空間不受限於儲存系統的格式，也提高了其應用範圍。此邏輯磁碟如同一般的磁碟機，因此可以執行許多應

用於磁碟機上的程式，包括 fdisk 、 format 等等，也正因如此其可以設定成許多不同的資料儲存格式或檔案系統，如 NTFS 、 FAT16/32 、 EXT2 等等 提供使用者可以隨時依其需求，動態調整邏輯磁碟的

容量，以提高儲存系統的利用率。當儲存系統的磁碟空間不敷使用時，使用者也可以線

上增加實體磁碟機，以擴充儲存系統的實際容量。儲存設備的虛擬化提供高彈性及高利用率的儲存功能

LVM: 儲存系統核心技術 (儲存的虛擬化 )LVM: 儲存系統核心技術 (儲存的虛擬化 )

LVM Functional Architecture LVM Functional Architecture

SATA/IDEDisk

Drivers

SAS/SCSIDisk

Drivers

FCStorageDrivers

Logical Volume Manager (LVM)

System Level

Physical Device

VG

PV PV PV

LV LV LV LV

LVM 原理LVM 原理

•VGDA 儲存的資訊包含： •這個 PV 所屬的 VG 為何。 •這個 PV 於 VG 中的序號為何。 •這個 PV 的 PE 單位大小為何。 •這個 PV 的 PE 分配給哪些 LV。

LVM 名詞整理LVM 名詞整理

LVM 名詞 英文名詞 中文名詞 表現出來的可能實際設備

PVPhysical Volume

Physical Disk 實體磁碟1. 一個外接 Disk

Array2. 一顆外接 HD3. 一個內建 RAID

VGVolume Group

Storage 儲存櫃1. 一個內建的 RA

ID2. 兩個內建 RAID

合成

LVLogical Volume

Logical Disk 邏輯磁碟1. iSCSI Target

邏輯磁碟2. 本機硬碟 E:3. 一個 Folder

Market Overview結合結合 iSCSI NAS DAS LVM iSCSI NAS DAS LVM 的的完美架構完美架構

結合結合 iSCSI NAS DAS LVM iSCSI NAS DAS LVM 的的完美架構完美架構

Storage ComponentStorage Component

RAID ControllerLVMiSCSI TargetNASIntegration

Example of Coventive Storage ComponentExample of Coventive Storage Component

HD1 HD2 HDn

VG1 VG2 VGm

LV11 LV12 LV1xLVm1 LVm2 LVmz

Layer below is hidden from layer above

resizable

resizable

extendable

VV11 VV12

resizable

resizablePhysicalHD

PhysicalHD

Ext3File system

PartitionWith ext3

Storage

Server

File System orVirtual Volume

LogicalVolume

VolumeGroup

Physical Volume

RAIDController

iSCSI Target NAS

iSCSI Initiator

Market OverviewiSCSIiSCSI 的應用的應用iSCSIiSCSI 的應用的應用

使用 iSCSI 的基本觀念使用 iSCSI 的基本觀念

否則可能會造成該磁碟損毀。

多台電腦不得同時存取同一個 iSCSI 磁碟

iSCSI 基本應用iSCSI 基本應用

Windows XPMicrosoft iSCSI Initiator

Linux

E:\(iSCSI1) /dev/sdb (iSCSI2)

GbE LANTCP/IP網路

E:\(iSCSI1)/dev/sdb (iSCSI2)

iSCSI Client

Windows + MS iSCSI Initiator

Linux + iSCSI Initiator 程式

iSCSI Target

切割不同的邏輯硬碟分別提供給對應的 Initiator 端一對一使用

iSCSI Target + NAS 基本應用iSCSI Target + NAS 基本應用

iSCSI Client

同前頁NAS Client

Windows 以網芳連結 NAS 上的 share folder

Linux/UNIX 以 cifs 協定 mount NAS 上的 share folder

Storage

切割不同的邏輯硬碟分別提供給對應的 Initiator 端一對一使用切割邏輯硬碟後建立目錄檔案共享分享給網路芳鄰

Windows XPMicrosoft iSCSI Initiator

LinuxE:\(iSCSI1) /dev/sdb (iSCSI2)

GbE LANTCP/IP網路

E:\(iSCSI1)

/dev/sdb (iSCSI2)/NAS Share

網路芳鄰目錄 /NAS Share

網路芳鄰目錄 /NAS Share

iSCSI Target + NAS 基本應用iSCSI Target + NAS 基本應用

iSCSI Client

同前頁NAS Client

Windows 以網芳連結 NAS 上的 share folder

Linux/UNIX 以 cifs 協定 mount NAS 上的 share folder

Storage

切割不同的邏輯硬碟分別提供給對應的 Initiator 端一對一使用切割邏輯硬碟後建立目錄檔案共享分享給網路芳鄰

Windows Server動態磁碟鏡射

F:\

F:\F:\

GbE LANTCP/IP網路

Windows Server動態磁碟鏡射

F:\

iSCSI Target 基本應用iSCSI Target 基本應用

iSCSI Client

同前頁Storage

切割邏輯硬碟提供給對應的 Initiator 使用

將 iSCSI Target 遠端硬碟作為本機實體硬碟的 Mirror

F:\

F:\

本機硬碟動態磁碟鏡射

GbE LANTCP/IP網路

iSCSI磁碟動態磁碟鏡射

F:\

Market OverviewCoventive Storage ServerCoventive Storage Server 特點特點Coventive Storage ServerCoventive Storage Server 特點特點

Specific FeaturesSpecific Features

iSCSI TargetLVMiSCSI Target & NAS IntegrationBoth Block Level & File Level SharingEmbeded Linux (using DOM)Hardware RAID (3ware RAID Controller)

Hotswap / Hotspare

High PerformanceReplicationNAS Central Monitoring SystemMass Amount CreatingJava-based Web UISAOSWeb HDOver 2T Support

High PerformanceHigh Performance

0

10

20

30

40

50

60

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Engines

Thro

ughput

NAS 500 1.2.2 Synology v1.1.4

Under the same hardware and the same testing environment, running in Coventive NAS software is nearly 3 times faster than in Synology NAS software. (Netbench 7.01)

High PerformanceHigh Performance

Model SPEC CIFS1 Client NAS

CIFS 1 Client NAS

NAS 7500 SATA

M/B:Supermicro P4SCI, RAM 512M, NAS OS 2.3.2

289M bit/sec

325M bit/sec

Note: This is NOT the maximum performance.

In multi-clients environment, the performance will over these.

Testing Environment:Testing method: Copy 2G file from 1 Windows Client to NAS and vice versa. Client computer: M/B:Tyan 5350, CPU: Xeon 3.0 *1, RAM 2GB

SITE A

SITE B

Internet

Data

Encryption

Data sync between

Two NAS machines

in different locations

Data Replication

ReplicationReplication

NAS Central Monitoring SystemNAS Central Monitoring System

Java-based web UI Java-based web UI

SAOSSAOSCommand Line Interface

Web HDWeb HD

Over 2T SupportOver 2T Support

The file systems, LVM and RAID controller provide over 2 tera bytes support. A single RAID volume size can over 2 tera bytes.A single logical disk size can over 2 tera bytes.A single file size can over 2 tera bytes.

Market OverviewDEMODEMODEMODEMO

Market Overview結語結語結語結語

結語結語

儲存虛擬化是未來的趨勢 .

iSCSI 已經標準化 , 也得到微軟的支持 ,是Block Level 的經濟化解決方案 .

整合 iSCSI NAS LVM 的 Appliance 產品為技術創新的一大突破 .

Coventive 為國內 Storage Server 廠商 ,具備自主研發能量的技術領先者 .

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