Ускорьте работу хранилища NAS с помощью iSCSI

Marco Chiappetta. Speed Up Your NAS Device With iSCSI. PC World, September 2012, c. 86.

Хотите обращаться к сетевой системе хранения чуть быстрее? Испытайте способ, основанный на использовании встроенного инструмента Windows. Протокол iSCSI позволяет подключаться к удаленному тому хранения по Сети так, словно тот является локальным диском.

Аббревиатура iSCSI расшифровывается как Internet Small Computer System Interface. Технология SCSI (без i) уже очень давно используется для подключения различных периферийных устройств к компьютерным системам, но чаще всего с ее помощью осуществляется обмен данными с устройствами хранения — жесткими дисками или ленточными накопителями. Протокол iSCSI позволяет подсоединяться к удаленному тому хранения по Сети так, словно тот является локальным диском. Проще говоря, iSCSI транслирует команды SCSI по сетям IP (Internet Protocol). Данная технология напоминает виртуальный кабель SATA (или SCSI), причем для организации связи между системой и томом хранения используется сетевое соединение.

Чем же отличается iSCSI от любого другого подсоединенного по Сети накопителя с присвоенной ему буквой? Во многом конечные результаты будут аналогичны. Но, благодаря iSCSI, подключаемый том для операционной системы выглядит, как локальное блочное устройство хранения, которое можно отформатировать в стандарте любой файловой системы по своему выбору.

Интерфейсу iSCSI нужны два основных компонента: подсоединяемое к Сети устройство хранения (network-attached storage, NAS) или сервер с томом, сконфигурированным в качестве целевого объекта iSCSI, и инициатор iSCSI, позволяющий подключать систему к целевому объекту.

Если у вас имеется устройство NAS, подсоединенное к ПК, работающему в среде Windows, скорее всего, этого окажется вполне достаточно. Фактически все серверы NAS предлагают возможность настройки конфигурации целевых объектов iSCSI. А у Microsoft в каждой версии Windows, начиная с Vista, имеется инструмент для создания инициатора iSCSI. Инициатор можно запускать на компьютере с версией операционной системы не ниже Windows 2000.

Чтобы продемонстрировать принципы работы технологии iSCSI, возьмем сервер NAS с двумя накопителями Thecus N2200XXX, на котором запущена адаптированная версия ОС Linux с поддержкой iSCSI, и настольную систему под управлением Windows 7 Максимальная. Любая система, работающая в среде Windows, при взаимодействии с системой NAS создает устройство, поддерживающее iSCSI.

iSCSI — достоинства и недостатки

Как уже отмечалось выше, сетевой целевой объект iSCSI представлен в системе в виде локального диска. Поэтому можно не только отформатировать его в стандарте файловой системы ОС своего компьютера, но и обеспечить с тома iSCSI запуск приложений, которым требуется локальный диск. Такая гибкость очень важна для малого бизнеса, потому что многие программы не умеют работать в сетях. Технология iSCSI помогает разрешить данную проблему.

В некоторых случаях iSCSI позволяет повысить производительность путем подключения к клиентским системам больших дисковых массивов без применения специального оборудования и кабелей (что может помочь добиться существенной экономии). Впрочем, в этой статье мы ограничимся лишь рассмотрением потребительских систем среднего уровня.

Следует отметить, что технологии iSCSI присущи определенные недостатки. Установка системы не слишком сложна, однако для настройки целевого объекта и инициатора iSCSI одного лишь поиска сетевых ресурсов будет недостаточно. Чтобы избежать повреждения или потери данных, к целевому объекту одновременно следует подключать только один инициатор. Если вы используете высокопроизводительные серверы и дисковые накопители, производительность окажется ограничена скоростью сетевого соединения. Поэтому оптимальным выбором представляется подключение на гигабитных скоростях и выше — медленные сетевые соединения могут нивелировать все преимущества iSCSI.

Установка

Далее перечислены шаги, которые необходимо сделать, для того чтобы использовать технологию iSCSI с сервером Thecus N2200XXX NAS. Для других устройств и серверов последовательность действий будет аналогичной.

1. Войдите в меню конфигурации сервера NAS, выберите режим RAID и зарезервируйте пространство для тома iSCSI. Я использовал зеркалирование RAID 1 с двумя накопителями емкостью по 2 Тбайт. Одна половина имеющейся емкости была выделена под файловую систему EXT4, а другая осталась неиспользованной. (На третьем этапе неиспользуемая емкость была отведена для iSCSI.)

2. После выделения пространства для RAID его нужно отформатировать. Когда процесс форматирования завершится (в зависимости от конфигурации накопителя продолжительность этой процедуры может занимать несколько часов), можно приступать к выделению неиспользуемого пространства для целевого объекта iSCSI. (Если же все доступное пространство будет зарезервировано для iSCSI, не нужно форматировать дисковый массив на данном этапе.)

3. Теперь настроим конфигурацию целевого объекта iSCSI. Сначала я щелкнул мышью на ссылке Space Allocation в меню Storage, находящемся на левой панели, а затем нажал кнопку Add на вкладке iSCSI target. На экране появилось новое окно, в котором нужно выбрать желаемый размер целевого объекта iSCSI, активизировать его и присвоить ему имя.

А если вы желаете добавить еще один уровень безопасности, на этом же этапе можно настроить параметры протокола CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol).

4. Если все имеющееся пространство решено не выделять одному целевому объекту iSCSI, можно присвоить нескольким целевым объектам логические идентификаторы LUN (Logical Unit Number). Это позволит подключать несколько систем к одному устройству NAS или серверу, а каждая клиентская система получит свой собственный целевой объект iSCSI.

Настройка целевого объекта

После того как целевой объект iSCSI создан, необходимо подключиться к нему через инициатор iSCSI на клиентском ПК с операционной системой Windows. Щелкните мышью на кнопке «Пуск», наберите в поисковой строке iSCSI и нажмите клавишу (или перейдите в меню «Пуск» к Панели управления и в разделе «Система и безопасность» выберите пункт «Администрирование», а затем — «Инициатор iSCSI»). Если на экране появится сообщение о том, что служба iSCSI не работает, разрешите ее запуск, после чего на экране отобразится окно свойств инициатора iSCSI.

Тест CrystalDiskMark показал, что целевой объект iSCSI выполняет операции чтения на 40% быстрее подключенного сетевого диска

Перейдите на вкладку «Обнаружение» и нажмите кнопку «Обнаружить портал». В открывшемся окне введите IP-адрес устройства NAS или сервера, на котором размещается целевой объект iSCSI. Номер порта изменять не нужно (если ранее номер порта iSCSI не определялся). По умолчанию система предлагает порт 3260. Если ранее вы разрешили проведение аутентификации CHAP, следует нажать кнопку «Дополнительно» и ввести учетную информацию CHAP. В противном случае нажмите кнопку OK, и IP-адрес вашего устройства NAS или сервера появится в списке конечных порталов.

Если целевого объекта в этом списке нет, убедитесь в том, что IP-адрес введен правильно, а нужный порт на межсетевом экране открыт.

После того как сервер появится в списке конечных объектов, перейдите на вкладку «Конечные объекты». Созданный ранее целевой объект iSCSI должен появиться в группе конечных объектов в средней части окна. Щелкните мышью на объекте и нажмите кнопку «Подключить». В появившемся на экране окне подключения к целевому объекту установите опцию «Добавить это соединение в список избранных конечных объектов» и нажмите OK. Потом еще раз нажмите OK в окне свойств инициатора iSCSI.

В клиентской системе, подключенной к целевому объекту iSCSI, нужно отформатировать целевой объект с использованием той же процедуры, которую вы проделываете с любым локальным диском. Нажмите кнопку «Пуск», щелкните правой кнопкой мыши на пункте «Компьютер» и выберите из контекстного меню пункт «Управление». В разделе «Запоминающие устройства» окна утилиты «Управление компьютером» щелкните на ссылке «Управление дисками». На экране появится диалоговое окно «Инициализация диска». Убедитесь в том, что опция «Выбор диска» установлена и укажите нужный тип раздела (я использовал MBR — Master Boot Record). Нажмите OK.

Следуя подсказкам, отображаемым на экране, укажите размер тома, присвойте диску букву и укажите файловую систему и метку тома. Нажмите кнопку «Завершить». По завершении форматирования появится новая буква накопителя. Теперь можно переносить файлы и запускать программы с накопителя NAS независимо от того, где он находится.

Сравнение производительности

Чтобы оценить производительность используемого удаленного накопителя NAS, подключенного через интерфейс iSCSI, я сравнил целевой объект iSCSI со стандартным подключенным сетевым накопителем с помощью двух тестовых программ.

Тест ATTO Disk Benchmark особой разницы между подключенным сетевым диском и устройством iSCSI не выявил, хотя диск и продемонстрировал чуть более высокую пропускную способность. Впрочем, это относительно легкий тест, оценивающий только последовательную запись данных.

В тесте ATTO целевой объект iSCSI (его результаты представлены на графике) и сетевой диск продемонстрировали примерно одинаковую производительность

А вот тест CrystalDiskMark анализирует работу устройств в режиме как последовательного, так и произвольного доступа, оперируя двумя файлами разного объема. По его результатам, целевой объект iSCSI продемонстрировал существенно более высокое быстродействие. Скорость записи у устройства iSCSI и стандартного подключенного сетевого диска оказалась одинаковой, зато операции чтения через интерфейс iSCSI выполнялись на 30--40% быстрее.

Как показало тестирование, доступ к устройству NAS и форматирование его по образу и подобию локального диска, а также возможность запуска программ — не единственные преимущества, предоставляемые технологией iSCSI. Она обеспечивает еще и ускорение выполнения операций чтения. Таким образом, если вы имеете дело с устройствами NAS дома или в офисе, iSCSI позволит существенно (и совершенно бесплатно) повысить их производительность.