ISCSI là gì? Thành phần và cách thức hoạt động của ISCSI

1518
27-07-2021
ISCSI là gì? Thành phần và cách thức hoạt động của ISCSI

ISCSI có lẽ là khái niệm tương đối lạ lẫm với nhiều người, nhưng lại có vai trò quan trọng với các hệ thống IT yêu cầu lưu trữ tập trung và lưu trữ từ xa. Trong bài viết này Bizfly Cloud sẽ giải thích kỹ hơn cho các bạn về giao thức iSCSI.

ISCSI là gì?

ISCSI là viết tắt của Internet Small Computer System Interface (giao thức hệ thống máy tính Internet nhỏ). ISCSI là giao thức tầng vận chuyển hoạt động trên giao thức TCP/IP, hỗ trợ truy cập máy chủ lưu trữ bằng cách thực hiện các lệnh SCSI qua mạng IP. Tiêu chuẩn iSCSI được xác định bởi RFC 3720.

SCSI là một tập hợp các lệnh block-based kết nối các thiết bị máy tính với bộ lưu trữ được kết nối mạng. Giao thức iSCSI sử dụng trình khởi tạo (initiator) để gửi các lệnh SCSI đến các thiết bị lưu trữ mục tiêu (target) trên các máy chủ từ xa. Mục tiêu lưu trữ có thể là SAN, NAS, băng từ SSD, HDD hoặc các máy chủ khác. 

Giao thức iSCSI giúp quản trị viên sử dụng tốt hơn bộ nhớ dùng chung bằng cách cho phép các máy chủ lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ được nối mạng từ xa và ảo hóa bộ nhớ từ xa cho các ứng dụng yêu cầu bộ nhớ được đính kèm trực tiếp.

ISCSI là gì

ISCSI là giao thức tầng vận chuyển hoạt động trên giao thức TCP/IP

Các thành phần trong iSCSI

ISCSI Initiator (bộ khởi tạo iSCSI), HBA và iSOE

Những công nghệ này đóng gói các lệnh SCSI vào các packets và gửi trực tiếp đến thiết bị lưu trữ mục tiêu. Bộ khởi tạo iSCSI dựa trên phần mềm là lựa chọn ít đắt đỏ nhất, đồng thời cũng thường có sẵn như một thành phần của hệ điều hành.

HBA hay Host-based adapters là một giải pháp phần cứng, do đó nó đắt đỏ hơn so với bộ khởi tạo iSCSI tuy nhiên có hiệu năng cao hơn cũng như cung cấp nhiều tính năng hơn. Một loại phần cứng tương đương là iSOE card với động cơ giảm tải iSCSI, giúp đảm nhiệm công việc của bộ khởi tạo iSCSI và giải phóng tài nguyên CPU trên máy chủ.

ISCSI Target

SCSI vận chuyển các packet qua mạng TCP/IP như LAN, WAN và Internet. Mục tiêu iSCSI (iSCSI target) là hệ thống lưu trữ từ xa, đóng vai trò như một ổ đĩa cục bộ của các máy chủ. Khi các gói tin đến iSCSI target, giao thức sẽ tách các gói tin để trình bày các lệnh SCSI cho hệ điều hành. Nếu iSCSI đã mã hóa gói mạng, nó sẽ giải mã gói ở giai đoạn này.

ISCSI Target

SCSI giúp vận chuyển các packet qua mạng TCP/IP như LAN, WAN và Internet

Cách thức hoạt động của ISCSI

SCSI hoạt động bằng cách vận chuyển dữ liệu mức khối (block) giữa trình khởi tạo iSCSI trên máy chủ và iSCSI target trên thiết bị lưu trữ. Giao thức iSCSI đóng gói các lệnh SCSI và tập hợp dữ liệu trong các gói (packet) cho lớp TCP/IP. 

Các gói được gửi qua mạng bằng kết nối điểm-điểm (point-to-point). Khi đến nơi, giao thức iSCSI sẽ tháo rời các gói, tách các lệnh SCSI để hệ điều hành (OS) nhận diện bộ lưu trữ như thể nó là một thiết bị SCSI kết nối cục bộ có thể được định dạng như bình thường. 

Ngày nay, iSCSI phổ biến trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMB) để tạo các vùng lưu trữ (storage pool) sử dụng trong ảo hóa máy chủ. Trong môi trường ảo hóa, vùng lưu trữ có thể truy cập được đối với tất cả các máy chủ trong cụm và các nút cụm giao tiếp với vùng lưu trữ qua mạng thông qua việc sử dụng giao thức iSCSI. Có một số thiết bị iSCSI hỗ trợ loại giao tiếp này giữa máy chủ khách và hệ thống lưu trữ.

Cách thức hoạt động của ISCSI

Giao thức iSCSI đóng gói các lệnh SCSI và tập hợp (packet) cho lớp TCP/IP

ISCSI vs Fibre Channel

iSCSI và Fibre Channel là hai giao thức truyền dẫn dữ liệu phổ biến hàng đầu dành cho lưu trữ từ xa. Nhìn chung, Fibre Channel là một mạng lưu trữ hiệu năng cao nhưng đắt đỏ và yêu cầu kỹ năng cao đến từ quản trị hệ thống. Mặt khác, iSCSI ít đắt đỏ hơn và dễ triển khai cũng như quản lý, nhưng lại có độ trễ cao hơn.

Có những giao thức hợp nhất iSCSI và Fibre Channel nhằm đạt hiệu năng cao và chi phí hợp lý. Nổi tiếng nhất bao gồm Fibre Channel over IP (FCIP), một giao thức đường hầm để sao chép SAN-to-SAN (mạng lưu trữ đến mạng lưu trữ) bao bọc khung Fibre Channel vào luồng TCP; và Fibre Channel qua Ethernet (FCoE) cho phép Fibre Channel SAN vận chuyển các gói dữ liệu qua mạng Ethernet.

Lợi ích của iSCSI so với Fibre Channel

  • Chi phí rẻ hơn: Fibre Channel có thể có giá đến 1200 dollar cho mỗi port, do yêu cầu hạ tầng phần cứng đặc biệt trong khi iSCSI có thể tận dụng hạ tầng Internet LAN/WAN sẵn có, giúp giảm chi phí một cách đáng kể.
  • Khoảng cách xa hơn, hỗ trợ mọi thiết bị: ISCSI được biết đến là không có giới hạn về khoảng cách kết nối mạng cũng như loại thiết bị, từ desktop đến các máy chủ. Fibre Channel thì bị giới hạn khá nhiều bởi cơ sở hạ tầng.
  • Khả năng kết nối nhiều host đến một thiết bị lưu trữ đích: Tỉ lệ host/storage target của Fibre Channel từ 4:1 đến 20:1 trong khi iSCSI hỗ trợ số lượng host lớn hơn nhiều.
  • ISCSI cấu hình dễ hơn do đó không yêu cầu cao về trình độ của đội ngũ IT.
ISCSI là gì - Ảnh 4.

Hiệu suất ISCSI

1Gbps là tốc độ phổ biến của iSCSI với những hạ tầng nhỏ vốn có số lượng chiếm tỉ lệ lớn nhất, tuy nhiên iSCSI cũng hỗ trợ các mạng lên đến 10Gbps để cạnh tranh trực tiếp với Fibre Channel. Bên cạnh thông số tốc độ cơ bản thì iSCSI cũng có một số kỹ thuật nâng cao để tăng hiệu quả truyền dữ liệu:

  • Multipathing: Là một kỹ thuật cho phép quản trị viên lưu trữ thiết lập một số đường dẫn giữa máy chủ khách hàng và tài nguyên lưu trữ. Hiệu suất được nâng cao vì băng thông có thể được điều chỉnh giữa các đường dẫn để cân bằng tải, do đó làm cho việc truy cập vào bộ nhớ hiệu quả hơn. Multipathing cũng cung cấp khả năng chịu lỗi (fault tolerance) để cải thiện độ tin cậy của hệ thống lưu trữ iSCSI.
  • Jumbo Frame: Là một cải tiến khác của giao thức Ethernet cho phép hệ thống lưu trữ iSCSI gửi lượng dữ liệu lớn hơn mức cho phép với kích thước khung Ethernet tiêu chuẩn. Việc di chuyển các khối dữ liệu lớn hơn tại một thời điểm cũng mang lại những cải thiện về hiệu suất.

Các lựa chọn thay thế Ethernet cho ISCSI

Mặc dù là lựa chọn phổ biến nhất để truyền dữ liệu qua mạng Internet IP, iSCSI không phải duy nhất và có một vài lựa chọn thay thế với tính năng tương đồng:

  • Fibre Channel over IP (FCIP): Di chuyển dữ liệu giữa các SAN qua mạng IP giúp chia sẻ truy cập chung đến thiết bị lưu trữ trong doanh nghiệp phân tán về vị trí địa lý.
  • Internet Fibre Channel Protocol (iFCP): Giải pháp hợp nhất SCSI với mạng Fibre Channel vào Internet.
  • Fibre Channel over Ethernet (FCoE): Một tiêu chuẩn được công nhận từ năm 2009 với sự thúc đẩy của Cisco System Inc. và các nhà cung cấp hệ thống mạng, với mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào Fibre Channel.
  • ATA over Ethernet (AoE): Một giao thức SAN đã được thương mại hóa, chuyển đổi trực tiếp giao thức mã hóa ATA để hoạt động được với mạng Ethernet.
Các lựa chọn thay thế Ethernet cho ISCSI

Bảo mật trong ISCSI

Làm việc với hạ tầng mạng IP cơ bản gây ra những nguy cơ bảo mật hiện hữu với iSCSI. Nguy cơ lớn nhất là dữ liệu truyền qua mạng có thể bị nghe lén bởi hacker, do đó cần có những phương thức để bảo vệ iSCSI SAN. 

Đầu tiên là sử dụng danh sách kiểm soát truy cập (ACL – Access Control List) để giới hạn quyền truy cập của từng người dùng với những dữ liệu nhất định. Bên cạnh đó là các giao thức xác minh như Challenge-Handshake để mã hóa và bảo mật dữ liệu nói chung và dữ liệu đang trong quá trình truyền dẫn nói riêng.

Hi vọng bài viết này đã giúp bạn có thêm những thông tin hữu ích về giao thức truyền dẫn iSCSI và các đặc tính, ứng dụng của nó trong hệ thống lưu trữ dữ liệu từ xa. Hãy luôn theo dõi Bizfly Cloud để cập nhật những công nghệ mới nhất cùng chúng tôi.

TAGS: ISCSI
SHARE
Hỗ trợ kỹ thuật
Kinh doanh, CSKH