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在不同的儲存區域網路傳輸協定中, iSCSI 一向是以低價位、導入門檻低為最大訴求。但以過去來說,國產iSCSI磁碟陣列的價格經常是在20萬甚至30萬元,而外商大廠的所謂低價入門級iSCSI產品,價格甚至還要50 萬元以上。雖然這樣的價位確實明顯低於光纖通道(FC)產品,但對許多本地中小企業而言,這仍然遠遠超出他們能承擔的範圍,以致阻礙了iSCSI在中小企業環境的應用。

幸運的是,近年來隨著iSCSI Target軟體的發展與普及,讓市場上增加一類以iSCSI Target 軟體為基礎的解決方案,能以相當低的成本滿足使用者建置iSCSI儲存環境的需求。此外,磁碟陣列廠商也推出了價格比過去便宜1/3到一半的入門級產品,從而大幅降低了iSCSI的導入門檻。

4種低價位iSCSI解決方案

按我們的區分,目前市場上的低價位iSCSI解決方案有3種類型:

(1)純iSCSI Target軟體:購買單獨出售的iSCSI Target套裝軟體,並由使用者自行在既有的伺服器主機上安裝,成為iSCSI儲存伺服器。

(2)低階NAS整合iSCSI Target功能:作業系統內含iSCSI Target功能的NAS,又分為4∼5Bay的桌上型,與2U以下機架型兩大類。

(3)入門級iSCSI磁碟陣列:2U以下、採單控制器設計、功能較為精簡的低價位iSCSI磁碟陣列。

其中(1)、(2)都是基於i S C S ITarget軟體的產品,(3)則是傳統以硬體晶片為基礎的產品。

iSCSI Target軟體的發展與應用已有多年歷史,但近來可選擇的產品類型較以往有了相當的增加,讓使用者有更多選擇;低階NAS+iSCSI Target這類產品,則是過去一年多來,各NAS 廠商為其產品增加iSCSI Target功能後,在市場上新出現的一種應用;最後一類入門級iSCSI磁碟陣列,則是原有iSCSI磁碟陣列精簡規格後的新發展。

雖然前述幾類產品都同樣能提供iSCSI儲存服務,但由於架構組態的不同,為幾類產品帶來了不同的性能特性、價格區間與適用範圍。

組態自由的iSCSI Target軟體

目前包括Windows、Linux、Solaris、Mac OS X等等幾乎所有主流作業平臺,都有開源或商用的iSCSITarget軟體產品可用。

iSCSI Target軟體產品的最大優勢,在於搭配的硬體組態非常彈性,只要符合最低安裝需求,使用者可以自身的預算、效能、容量需求以及品牌偏好,自由選購伺服器硬體,然後安裝iSCSITarget軟體,就能讓原來普通規格的伺服器搖身一變,成為可提供iSCSI儲存服務的儲存伺服器。

由於iSCSI Target軟體能搭配的硬體組態彈性非常大,因此這類解決方案適用的範圍非常廣——如果對效能要求較高,建置硬體時可選擇較高等級的處理器,甚至是搭配硬體RAID 卡來提升I/O效能;如果對容量需求較高,則可選擇擁有8∼12個硬碟槽的機架式伺服器來安裝iSCSI Target軟體;如果預算有限,那也可以選擇低階的PC伺服器作為安裝硬體。

iSCSI Target 軟體的費用依不同版本、容量授權價格約在上百到上千美元之間,軟體本身的成本有限,因此整套解決方案的總成本高低,端視選擇搭配的硬體層級而定。

但從另一方面來看,這類產品最大特點——自由的硬體搭配,卻也成為最大的缺點。使用者必須自行應付硬體安裝建置,與相容性等煩人的問題,而且在維護方面,iSCSI Target軟體廠商並不承擔硬體部分,而伺服器硬體廠商卻又不負責軟體部分。如果要避開這樣的問題,就必須尋找同時包含iSCSI Target軟體與伺服器硬體的套餐式產品。

方便操作建置的桌上型NAS+iSCSI Target組合

過去1 、2 年來,所有主要的入門級NAS廠商陸續推出擁有5Bay以上磁碟槽容量的高階桌上型NAS ,最大可達8Bay之譜,已直追2U機架式機型的容量。搭配當前的1 . 5 T B 或2 T B 容量SATA 硬碟,這類機型可提供高達10∼16TB的原生容量。

相比於以消費端應用為主的2∼3Bay桌上型NAS,5Bay以上的機型由於磁碟數量更多,因而有實作RAID 6 、RAID 10等更安全磁碟陣列組態的可能。此外由於這些高階桌上型NAS 價位區間相對較高,也讓廠商有餘裕導入一些進階功能,如熱抽換硬碟模組、可提供負載平衡、失效故障切換等頻寬聚合功能的雙GbE傳輸埠等,使這些產品具備滿足企業應用所需的基本可用性。

而從今年起,幾乎所有廠商又在新發表的NAS韌體中整合了iSCSI Target功能,這也讓上述NAS 跨出了原有的共享檔案存取服務領域,可兼作iSCSI區塊儲存應用。

以5Bay 以上高階桌上型NAS 的容量、尚可接受的系統可用性,再結合上iSCSI Target功能,已足以應付小型環境的iSCSI應用需求。而且不含硬碟的空機價格,通常也能壓低到3 ∼ 6 萬元以內,絕大多數中小企業都負擔得起。

就技術面來說,NAS+iSCSI Target產品也未必比較落後。舉例來說,目前NAS 廠商為他們產品所引進的iSCSITarget功能,普遍都擁有可提高儲存空間利用效率的Thin Provisioning 技術,反觀許多正規硬體式的iSCSI磁碟陣列產品,都還沒有整合這個技術。

而在管理上,由於這類NAS 產品的操作介面特別講究親和、簡易,因而在iSCSI的設定上,也比傳統的iSCSI磁碟陣列簡單許多,無須MIS介入,一般人都能自行安裝設定,這點也特別適合沒有專門IT人員的小型企業。

當然這類產品也有許多局限,首先由於價格低,這類產品大都是採用軟體RAID,I/O效能有限;其次這些產品所內建的iSCSI Target功能,多數都只能允許建立最多5∼10個iSCSI磁碟,只能供3 、5 臺個位數前端主機的存取連線,適合的應用規模很小。

當然前述限制也有例外,某些廠商NAS內建的iSCSI Target允許建立上百個iSCSI 磁碟機,甚至還擁有硬體RAID晶片,適用的應用範圍更廣。

而從另一方面來看,預算只有3 、5萬的用戶,一般也不會有太高的效能與存取連線數量需求,因而這類產品的局限對他們來說並不是太大的問題。

兼顧可用性與便利性的低階機架式NAS+iSCSI Target組合

隨著5Bay以上高階桌上型NAS的出現,2U以下的低階NAS與高階桌上型NAS間的區別已經越來越模糊。

目前高階桌上型NAS 已能提供7 ∼8Bay的磁碟空間,相對於1U機架式容量只有4Bay,2U機架式則為8Bay或12Bay,容量都是落在同一個等級。大部份機型也都採用近似的Intel-based處理器架構,區別亦有限。

而在軟體服務上,多數廠商都是全線產品採用相同的作業系統韌體,功能並不因機架式或桌上型機箱而有不同,啟用iSCSI Target功能後,都同樣能用於提供iSCSI存取服務,差別只剩下機箱設計。

對於企業應用來說,機架式NAS 有幾個先天優勢。首先,熱抽換硬碟模組、雙GbE 埠等高可用性設計,都早已是基本規格,不像桌上型NAS 是近來才引進。而且多數機架式NAS 都還能選購熱備源雙電源供應器。而對已建置了機架的企業來說,機架式機箱設備顯然更容易部署到既有的環境中。

價位方面,2U以下的低階NAS與高階桌上型NAS 價差並不大,具備雙電源供應器、或是12Bay 機型的價位較高,至於1U/4Bay 或2U/8Bay 的產品,價格多半落在4∼7萬元之間。

超低價位的入門級iSCSI磁碟陣列

前面介紹的都是基於iSCSI Target軟體的產品,目前在傳統硬體式iSCSI磁碟陣列中,也有價格低廉媲美前述產品的機型。

這類價格只有10 ∼ 15 萬甚至更低的產品,可分為兩條發展路線。第一條路線是既有企業級iSCSI磁碟陣列的低成本化發展,改用更便宜的單控制器架構,以及等級較低也更便宜的I/O 處理晶片,加上在機構設計與產品用料上的精簡,將iSCSI磁碟陣列的價格降到以往的2/3甚至1/2。

另一條路線則是傳統低價磁碟陣列的延伸。從以前SCSI介面直接連接架構的時代開始,就有某些廠商專門針對小型環境應用需求,研發採用桌上型機箱、或1U、2U小型機架式機箱的低價位磁碟陣列。當SCSI介面與直接連接架構退出市場後,這些廠商把原有產品傳輸介面更新、升級為可執行iSCSI傳輸的GbE埠,便成了iSCSI磁碟陣列。就效能來說,這種低價位iSCSI磁碟陣列, 未必一定超過前面幾種基於iSCSI Target軟體的產品,但iSCSI協定相關支援通常更完整,而且支援的應用規模也更大,至少能在單一系統內建立250個以上的磁碟區,可允許將磁碟空間掛載給更多前端主機使用。

 

4種低價iSCSI解決方案的特性

(看大圖)

 

低價iSCSI解決方案的主要供應商資訊

(看大圖)

 

不同類型低價iSCSI解決方案的效能區間

對於低價位iSCSI產品針對的用戶群來說,效能通常不是需求的重點,但了解不同類型產品的效能區隔,對於採購評估仍有正面幫助。在這次介紹的4類低價位iSCSI產品中,iSCSI Target軟體解決方案由於沒有固定的硬體組態,所以效能是隨用戶搭配的硬體而定,因此我們討論範圍只限於其他三種類型產品。

針對桌上型NAS、機架式NAS與2U以下iSCSI磁碟陣列,我們挑出6款產品的實測結果做為說明範例:

軟體式與硬體式的區別

在我們針對的三類產品中,桌上型或機架式NAS+iSCSI Target產品屬軟體式產品,也就是由NAS本身的通用處理器,在作業系統與iSCSI Target軟體驅動下包辦一切運算工作。iSCSI磁碟陣列則屬硬體式架構,所有運算工作分別由I/O處理器、磁碟控制器等專屬硬體晶片負責。

就架構來看,NAS提供的iSCSI磁碟機儲存空間,是iSCSI Target以NAS檔案系統空間模擬而來,比起iSCSI磁碟陣列,NAS+iSCSI Target架構多了幾層轉換程序,效能理應會受影響。此外,iSCSI磁碟陣列的I/O處理器通常內建有RAID與其它加速功能,比起NAS純粹依靠通用處理器進行所有運算,效能上也占不少便宜。

一般來說,磁碟儲存系統內組成陣列的磁碟機數量越多、磁碟機速度越快,或系統處理器效能越高、可用傳輸通道頻寬越大,表現出來的存取效能也越高。這次測試中所有產品都採用相同的7200轉WD SATA硬碟,並同樣以1個GbE埠作為iSCSI傳輸通道,影響效能的變數只剩磁碟機數量與儲存系統處理器效能兩者。

從測試結果可以發現,在循序存取中,iSCSI磁碟陣列並不比NAS+iSCSI Target占有太多優勢。在循序的最大I/O處理效能方面,採用Intel Celeron、Core 2 Duo之類通用處理器的NAS,表現與採用Intel IOP處理器的iSCSI磁碟陣列相去不遠,某些情況下NAS甚至更快。

在循序傳輸速率方面,系統所含磁碟機數量多寡,對效能影響更大。不過採用Intel IOP晶片的iSCSI磁碟陣列,可維持較平衡的讀/寫表現,而NAS則有寫入明顯慢於讀取的現象。Intel IOP處理器的突出之處,在於可藉由內建的RAID 5加速功能,讓磁碟機的讀/寫都能維持在一定的效能上。不像NAS的軟體式RAID,有寫入速度明顯低於讀取速度的問題。

但換到隨機存取的場合,iSCSI磁碟陣列與NAS+iSCSI Target之間,便出現相當大的效能差距。但從另一方面來看,購置這類低價產品的用戶,通常不需要這些系統承擔大量隨機存取工作,因此隨機存取的效能表現並不重要,只需考慮循序處理即可。

 

低價iSCSI儲存設備的測試結果

(看大圖)

 


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