网络存储（二）之ISCSI原理

组成

一个简单ISCSI系统大致由以下部分构成

• ISCSI Initiator 或者 ISCSI HBA
• ISCSI Target
• 以太网交换机
• 一台或者多台服务器

结构图如下:

1. iscsi服务器用来安装ISCSI驱动程序，即安装ISCSI Initiator。
2. IP网络就是以太网。
3. Storage Route可以是以太网交换机或者路由器。
4. ISCSI存储设备可以是ISCSI磁盘阵列，可以是具有存储功能的PC或者服务器。

iscsi Initiator

这是安装在计算机上的软件或者硬件设备，它负责与ISCSI存储设备进行通信。这里有2种通信方式：

1. 软件形式
   
   即ISCSI initiator软件。在iscsi服务器上安装initiator后，Initiator软件可以将以太网虚拟成ISCSI卡，进而接受和发送ISCSI服务器上，从而实现主机和ISCSI存储设备之间的ISCSI协议和TCP/IP协议传输功能。这种方式只需要以太网卡和以太网交换机，无需其他的设备，因此成本最低。但是ISCSI报文和TCP/IP报文转换需要消耗服务器的CPU资源，只有在低I/O和低带宽性能要求的应用环境中才能使用这种方式。
2. 硬件形式
   
   使用ISCSI HBA（Host Bus Adapter），即iSCSI Initiator硬件。这种方式需要先购买ISCSI HBA卡。然后将其安装在ISCSI服务器上，从而实现ISCSI服务器与交换机之间、iSCSI服务器与存储设备之间的高效数据传输。与第一种方式比较，硬件ISCSI HBA卡方式不需要消耗ISCSI服务器的CPU资源，同时硬件设备专用的。所以基于硬件的ISCSI Initiator可以提供更好的数据传输和存储性能，但是ISCSI HBA卡毕竟昂贵，需要使用者自己在性能和成本之间权衡。

so far,iSCSI Initiator软件一般都是免费的，CentOs和Rhel都能够很好的支持。现在发行的linux系统都默认自带了iscsi initiator

ISCSI Target

一个可以用于存储数据的ISCSI磁盘阵列或者具有ISCSI功能的设备都可以被成为“ISCSI Target”，因为大多数操作系统都可以利用一些软件将系统转为一个ISCSI Target。linux下的开源ISCSI Target软件---ISCSI Enterprise Target。

    利用ISCSI Target软件，可以将服务器存储空间分配给客户机使用，客户机可以像使用本地硬盘一样使用ISCSI磁盘。包括对齐分区，格式化以及读写等。而且每个客户端可以向ISCSI磁盘写数据，互不干扰，并且不会破坏存储到服务器中的数据。同时，ISCSI target软件对用户的权限控制非常灵活，支持配置文件。

   我们知道，ISCSI是使用TCP/IP协议进行通信的，因此ISCSI两端连接起来，仅仅需要一个以太网络就行了，所以，以太网络的速度很大程度上绝对了ISCSI的性能，所以我们需要配置一个最好是万兆交换机，再差劲也不能低于千兆交换机，且要做好交换机冗余，避免交换机宕机造成存储无法使用。

ISCSI原理

在先了解ISCSI的工作原理之前，就必须知道ISCSI的层次结构，根据OSI模型，ISCSI的协议从上往下一共可以分为三层。如下所示：

• SCSI层 根据客户端发出的请求建立SCSI CDB（命令描述块），并且传给ISCSI层。同事接收来自ISCSI层的CDB，并向应用返回数据。
• ISCSI 对SCSI CDB进行封装，以便能够在基于TCP/IP协议的网络上进行传输，完成SCSI到TCP/IP的协议映射。这一层是ISCSI协议的核心层。
• TCP/IP层 对IP报文进行路由和转发，并且提供端到端的透明可靠传输。

传输过程详解

iSCSI协议定义了在TCP/IP网络发送，接受数据块存储数据的规则和方式。发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中，然后通过IP网络转发，接收端收到TCP/IP包之后，将其还原为SCSI命令和数据并执行，执行完成之后，将返回SCSI命令和数据再封装到TCP/IP包中，之后再传回发送端。这样完成这个传输过程。

   ISCSI的整个数据传输过程在用户来看都是透明的，用户使用远端的存储设备就像使用本地的硬盘设备一样。实际上，ISCSI的数据传输速率并不能完全达到本地硬盘的数据传输率，但这差别并不明显，而这中网络存储模式还有一个有点就是安全性高，这对于数据集中存储的ISCSI来说非常重要。