iSCSI Target的設計與實(shí)現

第26卷第4期小型微型計算機系統Vol. 26 No.42005年4月MINI- MICRO SYSTEMSApr. 2005iSCSI Target的設計與實(shí)現曾東,周敬利，余勝生，朱建峰(華中科技大學(xué)計算機學(xué)院，武漢430074)E -mail ;zdeast@ sina. com摘要:iSCSI技術(shù)正被越來(lái)越多的系統、存儲設備和網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商所采用.在Linux環(huán)境下，設計并實(shí)現了一種iSCSI Target，從設備發(fā)現、基于WEB的配置與管理、用戶(hù)身份認證以及功能實(shí)現與性能測試等方面做了較詳細探討.關(guān)鍵詞: iSCSI Initiator; iSCSI Target中圈分類(lèi)號: TP333文獻標識碼:A文章編號:1000-1220(2005)04-0582-03Design and Implementation of iSCSI TargetZENG Dong ,ZHOU Jing-li.YU Sheng sheng ,ZHU Jjan-feng(School of Computer Science, Huazhomg University of Science & Technology, Wuhan 430074,China)Abstract;An iSCSI Target discovery strategy and a WEB-based configuration and management method are explained, in addi-tion, both a kind of end user access authentication skill and the iSCSI Target throughput testing results ore introduced in orderto give a clear presentation of the iSCSI Target design and implementation in Linux OS environment.Key words :iSCSI initiator; iSCSI target簡(jiǎn)介T(mén)arget.具體環(huán)境配置如下;iSCSI Target 采用PC架構服務(wù)器.CPU為Intel XEON 2. 0GHz,內存1GB,SCSI卡為雙通2003年在iSCSI技術(shù)領(lǐng)域有兩個(gè)事件特別值得關(guān)注,一道Adaptec AIC-7889 Ultra160,4 位SCSI磁盤(pán)模組,單盤(pán)為是在2003年2月,經(jīng)過(guò)20個(gè)草案版本的測試后,IETF正式Seagate ST336607LC 36. 2GB,總容量4* 36. 2GB,并配置一認可了iSCSI 協(xié)議;另一件是2003年3月Microsoft 正式宣布對iSCSI驅動(dòng)的支持,并與6月25日推出了免費的iSCSI .ServerInitiator Driver 1. 0.一般地,在基于iSCSI的存儲解決方案中應包含以下功能部件:.①iSCSI Iniriator ,在主機(包括服務(wù)器、工作站或客戶(hù)InitiatqrBlock 1/0 Protocol端)中以驅動(dòng)程序的形式存在,用于對網(wǎng)絡(luò )Target設備發(fā)起IP NetworkSCSI請求，與主機操作系統中的SCSI驅動(dòng)并存.實(shí)現上,既Workstation可采用軟件方式,比如Windows iSCSI Intiator 1. 0以及Lin-IManagerTargotux下的各種iSCSI Initiator 驅動(dòng)等,也可以按主機總線(xiàn)適配器HBA(Host Bus Adapter)的方式實(shí)現,許多著(zhù)名廠(chǎng)商比如InitiatorIntel、Adaptec、Alacritech等都提供該類(lèi)產(chǎn)品.圖1 iSCSI 解決方案中的各組件②iSCSI Target,是Target端管理SCSI Over IP請求實(shí)現的功能軟件.目前市場(chǎng)上可見(jiàn)的主要產(chǎn)品有IBM Total-塊10/100Mbps Ethernet NIC 作管理端口，一塊1000MbpsStorage IP Storage 200i OKAPI ipXpress'" iSCSI Disk Appli-Ethernet NIC作數據端口.操作系統是RedHat8.0帶A-ance以及EqualLogic PeerStorage Array 100E 等;pache ;iSCSI Initiator在Windows2K PRO環(huán)境下,采用Win-③管理軟件iManager,主要用于iSCSI Target的配置、dows iSCSI Initiator 1.0,Linux 下采用我們自行開(kāi)發(fā)的帶身存儲策略的制定以及其它附加功能的實(shí)現等.它既可采用專(zhuān)份認證功能的WTWH iSCSI Initiator 0. 95,硬件配置無(wú)特殊門(mén)的設備在帶內(位于數據通路內)或帶外(位于數據通路外)要求;iManager是基于iSCSI Target實(shí)現的.實(shí)現，也可附加在iSCSITarget的功能實(shí)現中.接下來(lái),首先介紹iSCSITarget的設備發(fā)現功能和基于各部分組成如圖1所示. .WEB的iSCSI Target 的配置與管理實(shí)現,然后討論Linux環(huán)本文在Linux環(huán)境下，設計并實(shí)現了一種上述iSCSI境下iS中國煤化工訪(fǎng)同控制實(shí)現機制，.收稿日期:2003-10-25基金項 目:國家“八六三”項目(2001A111011)資助.THC N M H G博士研究生，主要從事存儲區城網(wǎng)絡(luò )及網(wǎng)絡(luò )管理研究:周敬利,女,教授.博士生導師,從事高性能網(wǎng)絡(luò )存儲技術(shù)及多媒體通信技術(shù)等方面的研究;余勝生.男.教授、博士生導師.從事計算機系統結構與網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)等方面的研究;朱建鋒,男,碩士生,主要從事IP網(wǎng)絡(luò )存儲研究.4期曾東等;iSCSI Target的設計與實(shí)現583在給出Windows和Linux環(huán)境下iSCSITarget的數據吞吐3基于WEB的配置與管理率測試結果后,提出了一種可用于數據中心的采用iSCSI技管理端口正確配置后,待iSCSI Target引導完畢.即可通術(shù)的解決方案,最后對全文做了小結.過(guò)任意瀏覽器登錄到所配IP地址指示的Apache服務(wù)器,輸2設備發(fā)現人管理員的用戶(hù)名和口令后即可進(jìn)行如下步驟的iSCSI Tar-iSCSI Target是一種可接人現有IP網(wǎng)絡(luò )的存儲設備,它get配置與管理:與網(wǎng)絡(luò )交換機的連接就如同普通的PC機一樣，只需將網(wǎng)線(xiàn)(RJ45接口)連入即可.本文的iSCSI Target有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口,百兆口用于管理,千兆口用作數據傳輸.在iSCSI Target數明口網(wǎng)絡(luò )長(cháng)置開(kāi)機之前,須將兩者正確接入網(wǎng)絡(luò )交換機.iSCSI Target的設備發(fā)現功能就是在用戶(hù)將具備缺省IP配置的設備連人本單位的LAN后,自動(dòng)實(shí)現LAN環(huán)境IP配置的功能軟件.我們采用Windows的專(zhuān)用客戶(hù)端實(shí)現,界面如圖2.國保西設備1比e屬!圖3 iSCSI Target 的數據口配置①配置iSCSI Target的數據端口,包括IP地址、服務(wù)端口號(缺省為3260)、Netmask以及Gateway等信息;圖2設備 發(fā)現客戶(hù)端設備發(fā)現采用IP層的3次有限廣播(IP目的地址為255. 255. 255. 255)實(shí)現.具體工作流程是:①iSCSI Target開(kāi)機后啟動(dòng)端口號為999的守護進(jìn)程,準備接收有限廣播包數據.②Windows專(zhuān)用客戶(hù)端發(fā)第一次有限廣播包數據.標識圖4 iSCSI Target盤(pán)Initiator設置自己為Request;為保證有效性,可發(fā)多次.該過(guò)程用于我們②插人iSCSITarget模塊,查找并發(fā)現系統當中的iSC-所稱(chēng)的探測設備的目的.SI Target盤(pán)(共4塊);③iSCSITarget守護進(jìn)程判讀收到的Request數據包⑧對每塊iSCSI Target盤(pán)進(jìn)行iSCSI Initiator 設置,包后,將自己的缺省IP地址、Netmask以及Gateway等信息采括iSCSI Intiator的IP地址、用戶(hù)名、口令等信息設置,建立用有限廣播包發(fā)出,標識成Response.多個(gè)iSCSI Initiator和單個(gè)iSCSI Target盤(pán)之間的對應關(guān)系.④Windows專(zhuān)用客戶(hù)端判讀收到的Response數據包，單個(gè)iSCSI Target盤(pán)的Initiator 設置界面如圖4所示.根據缺省IP定位各個(gè)iSCSI Target(若存在多個(gè)isCSI Tar-4用戶(hù)身 份認證get),依次發(fā)第3次有限廣播包,其中包括LAN中正確的IP地址.Netmask以及Gateway等信息,對iSCSI Target 進(jìn)行iSCSI協(xié)議的帶內安全機制建議采用CHAP(Challenge我們所定義的IP設置.Handshake Authentication Protocol)和SRP (Secure Remote⑤iSCSITarget守護進(jìn)程判讀收到的標識為ResponsePassword). 從現有的實(shí)現角度看,一般采用CHAP的居多，IP的數據包,無(wú)誤后將信息寫(xiě)人/etc/sysconfig/network-但多數并不具備單個(gè)iSCSITarget盤(pán)的身份認證功能,而該scripts/ifcfg-ethX中,然后重新啟動(dòng).功能對中觀(guān)如圖5所示.由于iSCSI Target 中存在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備(百兆口和千兆中國煤化工WTWH isCSt litor口),因此iSCSITarget守護進(jìn)程的端口綁定設置必須正確.驅動(dòng)|YHCN M H GcsI Target上輸出的各至此,設備發(fā)現過(guò)程結束,幾分鐘之內即可完成全部工個(gè)iSCSITarget盤(pán)的名字列表(共4個(gè)，名字由我們指定,點(diǎn)作，擊Detect后出現)，選中任一設備后，點(diǎn)擊連接按鈕584小型微型計算機系統2005年(Connect),彈出輸人用戶(hù)名及口令的對話(huà)框,對每個(gè)iSCSI6解決方案示例從應用角度來(lái)看,由于iSCSI協(xié)議采用基于“塊”的實(shí)現方式,相對于NAS的“文件級”服務(wù)而言,利用iSCSI協(xié)議的21920725應用除了能支持文件服務(wù)外,對于數據庫應用、視頻流服務(wù)以及企業(yè)關(guān)鍵事物應用等都可提供有力支持.圖6所示是采用Denct 」iSCSI協(xié)議做數據中心解決方案的- -種典型配置.End User口.Btoat Head IP TCP Data PRfP數據包IP NetworkWWw mail/DataBasg/Videol FTP圖5 iSCSI Target用戶(hù)認證iSCSI InitiaBA屈A甲品少品曲AEtlenat Head P TOP HEcss Deta CRSCS]數據包Target盤(pán)實(shí)施身份認證.該實(shí)現是基于CHAP的.--百兆連接出園千兆交換機5功能實(shí)現與性能測試一千兆連接iscsI Target采用UNH iSCSI Reference 0. 18 v10作為我們的實(shí)現藍本,擴充了對單個(gè)iSCSITarget盤(pán)的CHAP認證功能,重新圖6 iSCSI 應用實(shí)例表1 iSCSI Target測試數據在數據中心的各個(gè)服務(wù)器端配置iSCSIInitiator功能，1/0數據塊并發(fā)數據CPU既可采用軟件驅動(dòng),也可配備硬件HBA(能減低CPU占用方式 大小1/O數|傳輸率|利用率率),通過(guò)普通千兆交換機與iSCSI Target連接,若沒(méi)有廣域100%64KB 16 |61MB/s| 18%網(wǎng)應用(遠程數據復制等),數據中心的LAN環(huán)境對iSCSI可Windows順序寫(xiě)提供足夠的性能支持.其它用戶(hù)(圖中的End User)采用各種客戶(hù)端「100%64KB16 60MB/s| 19%IP的應用層協(xié)議或專(zhuān)用客戶(hù)端軟件訪(fǎng)問(wèn)數據中心的各類(lèi)服順序讀I6 32 MB/s| 32%Linux順序寫(xiě)7小結客戶(hù)端100%16 29 MB/s 33%順序讀正如任何一項新技術(shù)一樣,iSCSI真正成熟也許尚待時(shí)日,但它所帶來(lái)的諸多新義卻值得我們去進(jìn)一-步探究. 本文圍設計了1/0模塊,能形成支持IDE磁盤(pán)和SCSI磁盤(pán)的iSCSI.繞 iSCSI Target所做的工作有待完善和提高,iSCSI協(xié)議本Target ,還提供軟件iSCSI RAID10/5實(shí)現.另外,為有效地處身所涉及的穩定性問(wèn)題以及Session當中多連接等問(wèn)題都需理小數據量的1/0命令,我們還關(guān)閉了TCP的Nagle Algo-要我們做更多深入思考. .rithm.References:采用Intel IOMeter作測試工具,分別利用Windows iSC-[1] Rowell Hernandez.et al. Using iSCSI Solutions' Planning andSIInitiator1.0和Linux下我們自行開(kāi)發(fā)的帶身份認證功能Implementation.的WTWH iSCSI Initiator 0. 95做iSCSI Initiator ,連接本文[2] iSCSI protocol ratified by IETF [EB/OL]. htp:/www.w ietf.所設計實(shí)現的iSCSI Target做測試，兩者之間采用千兆交叉org/iternet-drafts/draft it-ips-iscsi-20. pdf線(xiàn)互連,網(wǎng)卡MTU不做Jumbo Frame設置.結果見(jiàn)表1.[3] UNH iSCSI 0. 18 v10 reference implementation [EB/OL].http://www. iol. unh. edu/consortiums /iscsi/downloads. html中國煤化工MYHCNMHG