专家博客 英特尔与微软针对企业改进iSCSI

本文作者Frank Berry是IT Brand Pulse的首席执行官。IT Brand Pulse是一家调查企业IT管理员对厂商和产品观感的公司。Berry是一位拥有30年IT业经验的资深人士,曾经在QLogic和Quantum担任过高级管理职务。 

我最近参加了一个网络直播。英特尔的Jordan Plawner和微软的Suzanne Morgan表示，将英特尔以太网服务器适配器、微软Windows Server 2008 R2和采用英特尔Xeon处理器5500系列的服务器结合在一起，整合后可以优化iSCSI（互联网小型计算机系统接口）的性能和可扩展性。Jordan和Suzanne表示他们认为这种做法对大型数据中心来说有很大的潜在好处，同时英特尔和微软产品之间可以有很广泛的整合空间。Jordan和Suzanne还提醒了听众Wintel（微软与英特尔）联盟的力量。英特尔和微软实际上已经针对企业改进了iSCSI。

 "Wintel"这个词通常是指采用微软Windows系统和兼容的英特尔x86的计算机。自从上世纪80年代末以来，两家公司之间的这种关系开始蓬勃发展。两家公司维持了计算机系统的低成本，从而使终端用户受益。Wintel的关键点在于英特尔与微软的紧密合作。例如，Windows 7将部分工作交给Xeon处理器来最小化能耗和最大化性能。如果一个处理器核处于闲置状态，Windows将会把更多的任务交给这个闲置的处理器核。如果没有额外作业，系统将减少电力供应，从而减少能耗。

许多人不知道的是，自从iSCSI诞生以来，融合网络就已经开始运作。在FCoE（以太网光纤通道）协议发明很久以前，iSCSI就已经可以轻易地在以太网上融合LAN（局域网）和SAN（存储局域网）。在IETF（互联网工程任务组）批准iSCSI协议后，微软马上就在2003年6月发布iSCSI发起端软件，从那以后就已经出现强大的、低成本的Wintel存储局域网。微软支持iSCSI是为了给更广大的客户提供高端的SAN功能，从而提高潜在的配置Windows的SAN安装基数。在短短六年内，iSCSI阵列现在已经占有SAN阵列和主机适配器市场30%的市场份额。2009年，用户一共安装了9万个iSCSI存储阵列和90万个主机端口。正是因为iSCSI和Wintel模式，主流的融合网络技术才成为现实。

iSCSI SAN的易用性和低成本已经闻名遐迩，但是在大型数据中心中还有一个妨碍iSCSI SAN部署的障碍，那就是iSCSI的1Gb带宽和光纤通道的8Gb带宽相比还显得太小。10Gb iSCSI的出现可以消除这个障碍。我认为，随着数据中心管理员将网络升级到10Gb以太网，10Gb iSCSI阵列将持续推动iSCSI存储的快速发展。展望未来，40/100Gb以太网的出现将使iSCSI在面对下一代16Gb光纤通道的时候能够扩大优势。

在几乎所有大型数据中心中，一个主要动向是通过合并架构来提高运行效率。在架构合并背后，三个主要的技术趋势就是：通过服务器虚拟化提高服务器利用率；在SAN间共享存储；在10Gb以太网上融合LAN和SAN。英特尔和微软在这三大技术潮流中都有涉足，并共同改进大型企业中iSCSI的使用。

对于刚开始的使用者来说，比起前几代的处理器，英特尔Xeon 5500处理器可以处理的I/O（输入/输出）要高出一个数量级。在增加更多的处理器核后，iSCSI工作负荷可以分布化，从而利用好所有的处理器核。为了利用好这个处理能力，Windows 2008 R2中的微软iSCSI发起端软件是"多核"的，也就是说它可以将I/O分布到至多256个处理器核。对于针对扩展的数据完整性检验而使用iSCSI解析的客户，通过新的行业标准的CRC（循环冗余校验）–英特尔处理器也支持这个功能–Server 2008 R2/Windows 7现在可以将解析负荷直接卸载到处理器，从而让使用解析功能的处理器效率提高30%。它的工作方式是透明的，并且是自动设置的，因此不受限于任何特定的NIC（网络接口卡）部署。

最后，Intel 82599 10Gb以太网适配器将部分或全部的CRC解析、TCP/IP和IPsec（IP层协议安全架构）处理任务卸载出去，从而使服务器可以集中资源处理与商业应用程序相关的工作任务。这种iSCSI和英特尔以太网服务器适配器有着新的性能和可扩展性。在Windows Server 2008 R2系统上，iSCSI自身就可以获得100万次每秒输入输出（IOPS）以上的性能。如果我们比较一下的话，这种iSCSI性能是迄今为止最快的8Gb光纤通道主机总线适配器IOPS性能的两倍。此外，在实际使用中，用户很少碰到iSCSI性能问题。使用1Gb以太网的客户通常不会碰到iSCSI性能瓶颈。如果他们遇到瓶颈，那通常也是因为磁盘或支持LUN的实际磁盘数限制了整体的I/O性能。此外，大部分人通常遵循最佳实践指导，部署多通道和负载均衡功能。这使得系统管理员或存储管理员可以将iSCSI的传输量扩展到至少2Gb整体带宽，并使每个LUN至多可以得到32个路径。

在Hyer-V VM（虚拟机）中运行iSCSI有一定的开销。通过减少这种开销，微软提升了Windows Server 2008对iSCSI的支持。需要高级SAN功能和灵活性（比如可传输的快照、LUN克隆、应用程序层次同步和子系统集群）的客户倾向于在VM中使用iSCSI发起端软件，因为这种软件可以让许多应用程序（比如控制数据磁盘的SQL）轻松地增加/移除LUN而无需Hyeper-V管理员的干预。当进行从物理到虚拟的迁移的时候，iSCSI数据LUN可以透明地迁移到子系统，无需在母系统重新设置磁盘。这种模式也支持在VM环境下进行磁盘层次的数据加密。

此外，英特尔82599以太网适配器现在支持微软虚拟机队列（VMQ），可以将网络传输处理负荷分布到多个处理器上的多个VM，从而提升网络吞吐量。英特尔82599以太网适配器同时还有一个名为虚拟机设备队列（VMDq）的功能，可以和Windows协同工作，将虚拟机映射卸载到英特尔适配器。在微软Hyper-V环境下，iSCSI本身的性能可以达到71.5万次IOPS，同时处理器使用负荷大幅下降。

System Center Virtual Machine Manager（系统中心虚拟机管理器）也进行了改进，整合了iSCSI的管理经验，并支持更大范围的iSCSI目标端。对于使用Hyper-V的数据中心来说，这种改进提高了iSCSI部署的可扩展性。

现在发售的英特尔82599以太网适配器拥有10Gb融合增强型以太网（CEE）功能。该网络是未来统一LAN、iSCSI SAN和光纤通道SAN的基石。作为2007年就已经推出的在市场上身经百战的10Gb以太网型适配器和LOM（板载局域网）产品，英特尔82599已经针对Windows 2008 R2下的iSCSI发起端软件进行了优化。微软正在帮助大型数据中心管理员融合LAN和iSCSI SAN。通过增加冗余以使每个目标端可以启动至多32个同时路径，微软增强了对iSCSI远程启动的支持。这对Server 2008的启动支持功能是一个很好的补充。Server 2008可以允许对iSCSI磁盘的直接远程安装。

新的Wintel iSCSI解决方案让人印象深刻，但是iSCSI所带来的好处远远不止新的性能水平。iSCSI拥有很多功能，比如相互CHAP（挑战握手认证协议）的安全保护、IPsec、OS（操作系统）整合的远程启动和通过解析所带来的高级数据完整性功能。卸载为更大范围的客户带来了更好的安全保护和管理方便性。

新的iSCSI既有易用性，又可以利用在以太网上的现有投资，因此对于那些需要物理环境和虚拟环境下SAN灵活性的数据中心管理员来说，这种iSCSI将极具吸引力。Wintel模式仍然有效。英特尔和微软已经在处理器、操作系统和网络适配器的整合上展示了卓越的能力，提供企业级的创新的iSCSI存储网络解决方案。这种解决方案将很难被超越。

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