iSCSI Target的设计与实现

第26卷第4期小型微型计算机系统Vol. 26 No.42005年4月MINI- MICRO SYSTEMSApr. 2005iSCSI Target的设计与实现曾东,周敬利，余胜生，朱建峰(华中科技大学计算机学院，武汉430074)E -mail ;zdeast@ sina. com摘要:iSCSI技术正被越来越多的系统、存储设备和网络厂商所采用.在Linux环境下，设计并实现了一种iSCSI Target，从设备发现、基于WEB的配置与管理、用户身份认证以及功能实现与性能测试等方面做了较详细探讨.关键词: iSCSI Initiator; iSCSI Target中圈分类号: TP333文献标识码:A文章编号: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简介Target.具体环境配置如下;iSCSI Target 采用PC架构服务器.CPU为Intel XEON 2. 0GHz,内存1GB,SCSI卡为双通2003年在iSCSI技术领域有两个事件特别值得关注,一道Adaptec AIC-7889 Ultra160,4 位SCSI磁盘模组,单盘为是在2003年2月,经过20个草案版本的测试后,IETF正式Seagate ST336607LC 36. 2GB,总容量4* 36. 2GB,并配置一认可了iSCSI 协议;另一件是2003年3月Microsoft 正式宣布对iSCSI驱动的支持,并与6月25日推出了免费的iSCSI .ServerInitiator Driver 1. 0.一般地,在基于iSCSI的存储解决方案中应包含以下功能部件:.①iSCSI Iniriator ,在主机(包括服务器、工作站或客户InitiatqrBlock 1/0 Protocol端)中以驱动程序的形式存在,用于对网络Target设备发起IP NetworkSCSI请求，与主机操作系统中的SCSI驱动并存.实现上,既Workstation可采用软件方式,比如Windows iSCSI Intiator 1. 0以及Lin-IManagerTargotux下的各种iSCSI Initiator 驱动等,也可以按主机总线适配器HBA(Host Bus Adapter)的方式实现,许多著名厂商比如InitiatorIntel、Adaptec、Alacritech等都提供该类产品.图1 iSCSI 解决方案中的各组件②iSCSI Target,是Target端管理SCSI Over IP请求实现的功能软件.目前市场上可见的主要产品有IBM Total-块10/100Mbps Ethernet NIC 作管理端口，一块1000MbpsStorage IP Storage 200i OKAPI ipXpress'" iSCSI Disk Appli-Ethernet NIC作数据端口.操作系统是RedHat8.0带A-ance以及EqualLogic PeerStorage Array 100E 等;pache ;iSCSI Initiator在Windows2K PRO环境下,采用Win-③管理软件iManager,主要用于iSCSI Target的配置、dows iSCSI Initiator 1.0,Linux 下采用我们自行开发的带身存储策略的制定以及其它附加功能的实现等.它既可采用专份认证功能的WTWH iSCSI Initiator 0. 95,硬件配置无特殊门的设备在带内(位于数据通路内)或带外(位于数据通路外)要求;iManager是基于iSCSI Target实现的.实现，也可附加在iSCSITarget的功能实现中.接下来,首先介绍iSCSITarget的设备发现功能和基于各部分组成如图1所示. .WEB的iSCSI Target 的配置与管理实现,然后讨论Linux环本文在Linux环境下，设计并实现了一种上述iSCSI境下iS中国煤化工访同控制实现机制，.收稿日期:2003-10-25基金项 目:国家“八六三”项目(2001A111011)资助.THC N M H G博士研究生，主要从事存储区城网络及网络管理研究:周敬利,女,教授.博士生导师,从事高性能网络存储技术及多媒体通信技术等方面的研究;余胜生.男.教授、博士生导师.从事计算机系统结构与网络通信技术等方面的研究;朱建锋,男,硕士生,主要从事IP网络存储研究.4期曾东等;iSCSI Target的设计与实现583在给出Windows和Linux环境下iSCSITarget的数据吞吐3基于WEB的配置与管理率测试结果后,提出了一种可用于数据中心的采用iSCSI技管理端口正确配置后,待iSCSI Target引导完毕.即可通术的解决方案,最后对全文做了小结.过任意浏览器登录到所配IP地址指示的Apache服务器,输2设备发现人管理员的用户名和口令后即可进行如下步骤的iSCSI Tar-iSCSI Target是一种可接人现有IP网络的存储设备,它get配置与管理:与网络交换机的连接就如同普通的PC机一样，只需将网线(RJ45接口)连入即可.本文的iSCSI Target有两个网络接口,百兆口用于管理,千兆口用作数据传输.在iSCSI Target数明口网络长置开机之前,须将两者正确接入网络交换机.iSCSI Target的设备发现功能就是在用户将具备缺省IP配置的设备连人本单位的LAN后,自动实现LAN环境IP配置的功能软件.我们采用Windows的专用客户端实现,界面如图2.国保西设备1比e属!图3 iSCSI Target 的数据口配置①配置iSCSI Target的数据端口,包括IP地址、服务端口号(缺省为3260)、Netmask以及Gateway等信息;图2设备 发现客户端设备发现采用IP层的3次有限广播(IP目的地址为255. 255. 255. 255)实现.具体工作流程是:①iSCSI Target开机后启动端口号为999的守护进程,准备接收有限广播包数据.②Windows专用客户端发第一次有限广播包数据.标识图4 iSCSI Target盘Initiator设置自己为Request;为保证有效性,可发多次.该过程用于我们②插人iSCSITarget模块,查找并发现系统当中的iSC-所称的探测设备的目的.SI Target盘(共4块);③iSCSITarget守护进程判读收到的Request数据包⑧对每块iSCSI Target盘进行iSCSI Initiator 设置,包后,将自己的缺省IP地址、Netmask以及Gateway等信息采括iSCSI Intiator的IP地址、用户名、口令等信息设置,建立用有限广播包发出,标识成Response.多个iSCSI Initiator和单个iSCSI Target盘之间的对应关系.④Windows专用客户端判读收到的Response数据包，单个iSCSI Target盘的Initiator 设置界面如图4所示.根据缺省IP定位各个iSCSI Target(若存在多个isCSI Tar-4用户身 份认证get),依次发第3次有限广播包,其中包括LAN中正确的IP地址.Netmask以及Gateway等信息,对iSCSI Target 进行iSCSI协议的带内安全机制建议采用CHAP(Challenge我们所定义的IP设置.Handshake Authentication Protocol)和SRP (Secure Remote⑤iSCSITarget守护进程判读收到的标识为ResponsePassword). 从现有的实现角度看,一般采用CHAP的居多，IP的数据包,无误后将信息写人/etc/sysconfig/network-但多数并不具备单个iSCSITarget盘的身份认证功能,而该scripts/ifcfg-ethX中,然后重新启动.功能对中观如图5所示.由于iSCSI Target 中存在两个网络设备(百兆口和千兆中国煤化工WTWH isCSt litor口),因此iSCSITarget守护进程的端口绑定设置必须正确.驱动|YHCN M H GcsI Target上输出的各至此,设备发现过程结束,几分钟之内即可完成全部工个iSCSITarget盘的名字列表(共4个，名字由我们指定,点作，击Detect后出现)，选中任一设备后，点击连接按钮584小型微型计算机系统2005年(Connect),弹出输人用户名及口令的对话框,对每个iSCSI6解决方案示例从应用角度来看,由于iSCSI协议采用基于“块”的实现方式,相对于NAS的“文件级”服务而言,利用iSCSI协议的21920725应用除了能支持文件服务外,对于数据库应用、视频流服务以及企业关键事物应用等都可提供有力支持.图6所示是采用Denct 」iSCSI协议做数据中心解决方案的- -种典型配置.End User口.Btoat Head IP TCP Data PRfP数据包IP NetworkWWw mail/DataBasg/Videol FTP图5 iSCSI Target用户认证iSCSI InitiaBA屈A甲品少品曲AEtlenat Head P TOP HEcss Deta CRSCS]数据包Target盘实施身份认证.该实现是基于CHAP的.--百兆连接出园千兆交换机5功能实现与性能测试一千兆连接iscsI Target采用UNH iSCSI Reference 0. 18 v10作为我们的实现蓝本,扩充了对单个iSCSITarget盘的CHAP认证功能,重新图6 iSCSI 应用实例表1 iSCSI Target测试数据在数据中心的各个服务器端配置iSCSIInitiator功能，1/0数据块并发数据CPU既可采用软件驱动,也可配备硬件HBA(能减低CPU占用方式 大小1/O數|传输率|利用率率),通过普通千兆交换机与iSCSI Target连接,若没有广域100%64KB 16 |61MB/s| 18%网应用(远程数据复制等),数据中心的LAN环境对iSCSI可Windows顺序写提供足够的性能支持.其它用户(图中的End User)采用各种客户端「100%64KB16 60MB/s| 19%IP的应用层协议或专用客户端软件访问数据中心的各类服顺序读I6 32 MB/s| 32%Linux顺序写7小结客户端100%16 29 MB/s 33%顺序读正如任何一项新技术一样,iSCSI真正成熟也许尚待时日,但它所带来的诸多新义却值得我们去进一-步探究. 本文围设计了1/0模块,能形成支持IDE磁盘和SCSI磁盘的iSCSI.绕 iSCSI Target所做的工作有待完善和提高,iSCSI协议本Target ,还提供软件iSCSI RAID10/5实现.另外,为有效地处身所涉及的稳定性问题以及Session当中多连接等问题都需理小数据量的1/0命令,我们还关闭了TCP的Nagle Algo-要我们做更多深入思考. .rithm.References:采用Intel IOMeter作测试工具,分别利用Windows iSC-[1] Rowell Hernandez.et al. Using iSCSI Solutions' Planning andSIInitiator1.0和Linux下我们自行开发的带身份认证功能Implementation.的WTWH iSCSI Initiator 0. 95做iSCSI Initiator ,连接本文[2] iSCSI protocol ratified by IETF [EB/OL]. htp:/www.w ietf.所设计实现的iSCSI Target做测试，两者之间采用千兆交叉org/iternet-drafts/draft it-ips-iscsi-20. pdf线互连,网卡MTU不做Jumbo Frame设置.结果见表1.[3] UNH iSCSI 0. 18 v10 reference implementation [EB/OL].http://www. iol. unh. edu/consortiums /iscsi/downloads. html中国煤化工MYHCNMHG