用iSCSI目標端軟體建置儲存環境

為有效運用儲存資源並便於統一管理，儲存區域網路（SAN）早已成為企業儲存架構的主流。而鑒於早先的光纖通道儲存區域網路存在的成本高昂、且須專門管理技術的問題，藉由既有的IP乙太網路為基礎來建置SAN環境，以求降低SAN的導入成本、擴展SAN應用範圍，便成為這幾年來儲存界的熱門技術話題之一。

在種種以IP及乙太網路為底層的SAN技術中，iSCSI挾著發展成熟，以及支援廠商眾多的優勢，已迅速成為當前IP/乙太網路SAN技術的主流。

iSCSI SAN中的成員包括發起端（Initiator）與目標端（Target）兩類，前者是發出存取要求的用戶端設備，通常是網路上的用戶端電腦主機與伺服器；後者則是提供存取服務的設備，也就是儲存設備。

iSCSI協定的底層是IP乙太網路，相關設備只需要另外處理乙太網路訊框與TCP/IP封包中的iSCSI表頭與其中的SCSI指令，其餘都與原來的IP乙太網路相同，而這些iSCSI相關處理工作，既可由專用晶片的硬體來執行，亦可透過軟體，利用既有的伺服器處理資源來執行。

軟體與硬體式iSCSI架構差異
自從微軟於2003年底釋出用於Windows平臺的iSCSI Initiator軟體以來，目前包括Windwos、Linux、Solaris等在內的主要作業平臺，都已有免費的iSCSI Initiator軟體可用。藉著成本低、建置設定方便的優點，在當前的iSCSI應用中，iSCSI Initiator端目前幾乎都是以軟體為主。

雖然軟體式Initiator會耗用主機資源，但目前較好一些的網路晶片，幾乎都提供了TCP卸載引擎（TCP Offload Engine，TOE）功能，可幫助卸載TCP封包的工作，減輕iSCSI Initiator軟體對主機的負擔。相較下，目前只有少數特別講求效能、或需要使用SAN boot等特殊功能的用戶，才會使用iSCSI HBA這類昂貴的硬體式Initiator解決方案。

而在提供存取服務的Target端方面，常見的架構有兩大類：一是同時整合了核心處理晶片、RAID磁碟控制器、快取記憶體、網路控制器與嵌入式作業系統等在內的硬體控制器架構，以及由儲存伺服器搭配iSCSI Target軟體在內的軟體式架構。

就效能來看，硬體式架構自然較佳，可確保Target端儲存系統即時的反應前端Initiator的存取要求，但價格亦相對昂貴。對於無需承擔重要運算任務的環境來說，iSCSI Target軟體搭配儲存伺服器的架構，便能以相對低廉許多的成本來滿足應用需求。

多樣化的軟體iSCSI目標設備組合
軟體式iSCSI Target設備中，除了iSCSI Target功能是由軟體提供外，其餘元件可有多種組成方式。

最簡單的是將iSCSI Target安裝在普通的x86伺服器上，包括RAID校驗運算、邏輯磁碟管理與控制、iSCSI封包處理、TCP/IP封包處理等作業，都透過軟體利用PC伺服器的處理資源來執行。這種架構的成本最低，但系統處理負荷最大，因此效能較不理想。

進一步的作法，便是搭配某些專屬處理晶片，來分攤伺服器處理器的負擔，如採用內含TOE功能的網路卡來承擔TCP封包處理，或採用RAID控制卡來負責RAID運算、磁碟與邏輯磁碟區管理等。這種架構可大幅改善效能，讓軟體式iSCSI目標設備具備接近硬體式架構的效能。

而從另一方面來看，可視用戶成本與效能需求搭配不同硬體組成，也是軟體式Target的最大特色。雖然硬體式設備的廠商，也能提供多種不同等級的設備讓用戶選擇，但選擇的彈性遠不如軟體式架構大。

適用軟體式iSCSI目標設備的環境
對於正規的企業SAN應用來說，軟體式iSCSI目標設備可說是一種高風險的做法——允許使用者自行尋找硬體，然後安裝iSCSI Target軟體組成SAN儲存設備，既無法確保效能，更無法保證系統穩定性。唯有經過專業廠商認證、組裝與驗證過的系統，才能提供企業環境所需的穩定性、可靠性，且具有符合需求的存取效能。

然而對某些環境來說，卻可以使用這樣專業的系統。如實驗室或教學單位，只需有SAN的架構存在即可實現他們的測試或教學目的，但無須特別講求可靠性或效能，就十分適合採用這種軟體式iSCSI Target解決方案。

以當前最熱門的伺服器虛擬化應用為例，某些進階功能如虛擬機器線上遷移、動態資源調配等，都須依靠底層的SAN環境支援才能實現。

承擔線上服務重任的虛擬平臺，固然需要專業SAN硬體的支援，才能確保穩定可靠。但如果是導入虛擬平臺前的測試或教育訓練，這類操作並不特別需要講求效能或穩定，只要底層有SAN存在，讓使用者能執行相關操作的實作即可，此時便是軟體式iSCSI Target設備派上用場的時候，而無須為了這樣的應用導入更高檔的儲存設備。

從另一方面來看，只要慎選搭配的硬體，軟體式iSCSI Target設備也能提供可接受的效能與穩定性。事實上，某些儲存廠商的入門級iSCSI磁碟系統，也都是採用軟體iSCSI Target，而近來許多NAS系統，也紛紛透過整合iSCSI Target軟體，以便提供iSCSI通道的區塊存取功能，成為一種跨多協定的儲存伺服器。


看大圖Windows平臺iSCSI Target概覽
目前Windows、NetWare、Solaris、Linux、NetBSD/ FreeBSD、Mac OS X等主流作業系統，都已有iSCSI Target軟體可用，只要找一臺I/O效能較好的伺服器，再用前述作業系統中的任一種為基礎，然後依作業系統類型安裝適用的iSCSI Target軟體，就能把伺服器的磁碟空間模擬為iSCSI Target磁碟裝置。

我們這裡以最廣泛使用的Windows平臺為例，來介紹iSCSI Target軟體的架構與應用。

在Windows平臺下第一個要提起的iSCSI Target軟體，自然便是微軟內建於Windows Storage Server R2/2008的Microsoft Software Target，另外較常見的還有DataCore的SANmelody、Rocket Division的StarWind、Nimbus的MySAN、KernSafe的iStorage Server等。

Microsoft iSCSI Software Target
微軟這套iSCSI Target實際上是2006年併購String Bean的WinTarget後，在Windows Storage Server R2/2008中內建的衍生版本。只要是Windows Unified Data Storage Server （WUDSS），或安裝了Application Pack 的Windows Storage Server R2，就能從附屬應用程式中找到iSCSI Target選項，點選後便能執行相關設定。

目前在WUDSS中內建的Microsoft iSCSI Software Target，最新版本是3.1.x版。與其它iSCSI Target軟體不同，微軟這套iSCSI Target採用虛擬磁碟（Virtual Disk）的架構，設定分為兩個部份，先利用Target精靈建立一個Target，然後再建立分配給這個Target的VHD格式虛擬磁碟。

在存取授權控管方面，這套軟體提供了前端IP/IQN位址指定及CHAP兩種基本控管方式，也可搭配其他工具實施IPSec加密的存取控制。另外的一個特色是內建以Volume Shadow Copy（VSS）為基礎的快照功能，可為Target的虛擬磁碟建立快照複本。

DataCore SANmelody
DataCore有SANsymphony與SANmelody兩種軟體產品可提供iSCSI Target功能，其中前者屬於高階應用類型，可支援更多進階功能，後者則適於入門應用，也是這裡所要介紹的產品。

iSCSI Target只是SANmelody其中一個功能，SANmelody實際上是一款儲存虛擬化軟體，可將伺服器介接的磁碟區，構成一個統合的儲存池，然後再以虛擬磁碟機（Virtual Volume）的形式，透過iSCSI或FC通道掛載給前端主機使用。如果選擇iSCSI通道，那SANmelody就等同於iSCSI Target。

SANmelody設定程序可分為NMV虛擬磁碟的建置，以及iSCSI連接設定兩部份。除了磁碟區管理與掛載外，SANmelody還提供快照、遠端鏡像與多路徑傳輸等進階功能，不過包括FC的支援與這些進階功能，都必須另外購買授權。


Rocket Division StarWind
嚴格上說，Rocket Division的StarWind是一套「多功能磁碟模擬軟體」，除了可將碟區模擬為iSCSI磁碟區，提供給網路上的Initiator端存取外，還能將磁碟空間模擬為iSCSI通道介面的虛擬磁帶櫃（VTL），以及將既有的ISO映像檔掛載成虛擬的DVD光碟機，或是將記憶體模擬成RAM Disk等，可模擬的裝置類型相當豐富。另外還提供VSS磁碟快照機制、非同步遠端複製、RAID 1鏡像磁碟等進階功能。

StarWind的設定分為Target的連接與設定模擬設備兩部份，在iSCSI磁碟區模擬方面，可選擇使用整臺物理磁碟機，也可選擇磁碟分割區來模擬。

特別的是提供一種SPTI模式，可將主機上連接的磁碟機、DVD光碟機或磁帶機等任何儲存裝置，模擬為iSCSI目標端設備，掛載給Initiator端存取。透過這個模式，遠端的使用者將能利用這些掛載上來的DVD或磁帶機，來燒錄或備份他們的資料。

KernSafe iStorage Server
iStorage Server的產品型式、功能與管理介面，均與StarWind十分相似，同樣屬於多功能磁碟模擬軟體。

在模擬裝置的類型上，iStorage Server也與StarWind大同小異，同樣包括iSCSI磁碟區、RAM Disk、虛擬CD/DVD光碟機，以及可供遠端存取的iSCSI光碟裝置等。差別在於iStorage Server少了VTL模擬功能、不支援磁帶機的遠端存取，另外也沒有遠端複製或快照等進階功能。

在設定程序上，iStorage Server也是分為Target設定與模擬裝置設定等兩部份，但比Starwind多了使用者群組的管理設定，有助於大型應用環境的管理。

Nimbus的MySAN
MySAN是一套單純的iSCSI Target軟體，前身是Nimbus推出應用於Linux平臺的Halo，可視為該軟體的Windows陽春版。MySAN的唯一功能就是將伺服器的磁碟區（實體磁碟機或分割區）模擬為iSCSI磁碟區，由於這是一款免費軟體，因此不提供諸如快照、遠端複製等進階功能。在存取授權管理方面，除了指定可存取特定磁碟區的前端Initiator的IQN以外，也沒有其他功能。


看大圖5款iSCSI Target的比較
我們可從產品定位、支援平臺、磁碟區管理架構、介面、設定程序與進階功能等方面，來比較這5款iSCSI Target軟體。

產品功能與定位
Microsoft iSCSI Software Target與Nimbus的MySAN，都是單純的iSCSI Target軟體，只提供iSCSI磁碟模擬功能；Rocket Division StarWind與KernSafe iStorage Server則屬於多功能磁碟裝置模擬軟體，可模擬多種類型的磁碟設備；DataCore SANmelody則是儲存虛擬化軟體，可統一管理包括FC與iSCSI通道在內的SAN環境，並提供多種儲存管理功能。

而在銷售上，Microsoft iSCSI Software Target是綁在Windows Storage Server，而且也只提供給OEM廠商，用戶只能藉由購買內含Windows Storage Server的伺服器來取得這個iSCSI Target軟體，而無法從零售管道購得。因此成本亦內含在整個Windows Storage Server或整臺伺服器當中。

不過由於這套軟體在先前還是屬於String Bean獨立品牌的時代，是一款獨立銷售安裝的產品，因此當前的Microsoft iSCSI Software Target，理論上應該也是可以獨立安裝，只是微軟目前還不採取這種銷售模式。

Nimbus MySAN則是完全的免費，而且沒有處理器數量或管理容量上的任何限制，使用者在註冊下載後的60天內，還享有線上支援的服務。

Rocket Division StarWind則分為4種版本，從只含陽春功能的免費下載版，到內含多種進階功能的2995美元Enterprise版等。免費版會限制可使用的磁碟區大小（2GB），限定只能管理兩臺磁碟與1個網路埠，以及最多4個處理器核心。但具有光碟機模擬與RAM Disk功能。

KernSafe iStorage Server也有從免費到599.85美元提供所有功能的Ultimate版在內的4種版本，免費版限定只能建立1個Target，且每個Target只能供1個Initiator存取，也沒有其他付費版才有的光碟機模擬與RAM Disk功能，不過沒有磁碟容量限制。

DataCore SANmelody則沒有免費版本，使用者可依需管理的容量大小，以及欲使用的進階功能，購買不同銷售組合的SANmelody套件，

支援平臺
如前所述，由於Microsoft iSCSI Software Target是綁在Windows Storage Server中銷售，因此目前也只能在該平臺中使用。

MySAN的支援範圍也很窄，只支援Windows Server 2003 SP1（不支援SP2）與XP SP2（不支援XP3），建置上的限制相當大。

StarWind的支援範圍則廣泛很多，可安裝在x86或x64架構的Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/Storage Server 2003 R2等平臺上。

iStorage Server的支援範圍亦相當廣泛，最新的1.28版可支援x86與x64架構的平臺，以及從Windows 2000到Windows Server 2008在內的各種Windows版本。

DataCore SANmelody目前則有兩種版本，舊的2.0.x版只能安裝在x86架構的Windows平臺，剛在4月底推出的3.0版則適用於x64架構的Windows Server 2008。

磁碟區管理架構
基本上可分虛擬磁碟與直接磁碟存取兩種類型。StarWind、iStorage Server與MySAN屬於直接磁碟存取，也就是把伺服器既有的實體磁碟區或磁碟分割區，直接模擬為iSCSI磁碟區，再掛載給Initiator端使用。

Microsoft iSCSI Software Target與SANmelody則屬於虛擬磁碟類型，是在實體磁碟區（或分割區）中，另行製作出虛擬磁碟，然後再把虛擬磁碟掛載給Initiator端使用。

由於少了一層虛擬層轉換，直接磁碟存取理論上會有較好的效能。但虛擬磁碟的形式更便於管理，可不用受限於既有實體磁碟的容量與數量，而可靈活的配置虛擬磁碟的數量與容量。

而Microsoft iSCSI Software Target採用VHD格式虛擬磁碟，還有額外的好處—使用者可將既有的虛擬環境VHD格式虛擬磁碟，匯給iSCSI Target，然後再掛載給前端主機使用。

介面與設定程序
除了SANmelody的控制臺則是嵌在Windows的MMC管理介面中以外，其餘4款軟體都有專屬的控制臺介面。

而在操作與設定上，除了SANmelody以外的其餘4款軟體，都是採用單一的整合控制臺，用戶無需切換介面就能管控與設定所有工作。其中最易於入手的應該是Microsoft iSCSI Software Target，透過Target精靈與虛擬磁碟精靈的引導，分別只需2個步驟就能完成Target與虛擬磁碟設定。

StarWind與iStorage Server雖沒有精靈引導，但設定程序也非常簡便，同樣只要2～3個步驟就能完成iSCSI磁碟區基本設定。MySAN則稍為麻煩些，使用者必須分別點選控制臺的網路設定、前端主機設定與Target磁碟區設定等3個頁面，才能完成建置程序。

至於SANmelody的設定就相當麻煩了，使用者必須在Windows MMC中SANmelody選項中，先進入Disk Manager項目的Physical Disk設定納入管理的實體磁碟，然後到NMV Pool項目建立NMV磁碟池，將實體磁碟匯入，然後依序完成NMV磁碟建立、將NMV磁碟轉為虛擬磁碟、到iSCSI Manager選項完成前端主機的iSCSI連接設定，最後再把虛擬磁碟指派給前端主機，需要10多個步驟才能完成設定。

進階功能
SANmelody的設定雖然麻煩，但就進階功能來說，卻是最完備的，可提供快照，遠端複製與多路徑傳輸。StarWind的進階功能也相當豐富，可提供軟體鏡像磁碟、遠端複製與快照等，Microsoft iSCSI Software Target亦提供磁碟快照與多路徑傳輸功能。相較下，iStorage Server與MySAN便缺乏這類進階應用功能。



功能與成本的權衡
雖然我們前面介紹了5款常見的iSCSI Target軟體，但Microsoft iSCSI Software Target不單獨出售，除非買進整臺Windows Storage Server設備，否則無從使用。而MySAN雖然免費，但支援平臺類型又太窄，會給用戶帶來許多麻煩，除了實驗室環境外，不太適合部署在實際企業環境中。因此多數使用者實際上只有StarWind、iStorage Server與SANmelody三種產品可選。

若使用者只有單純的iSCSI連接需求，且沒有太多用戶端設備需要存取iSCSI，也沒有進階功能需求，可考慮相對最便宜的iStorage Server Personal/Standard版或SANmelody Lite（精簡版），分別只要99.95/299.95與199美元。

若需要用到快照或複製等功能，則可考慮StarWind或SANmelody，前者的介面與操作更友善一些，而後者的支援性與進階功能則更突出，可透過Script搭配不同應用程式。文⊙張明德