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。