هناك ثلاث تقنيات رئيسية لتخزين البيانات تُستخدم في الشركات، كل منها له مزاياه وعيوبه. في هذه المقالة، سنقارن بروتوكولات التخزين FC و SAS و iSCSI لفهم أفضل استخدامات كل منها في بيئة VMware vSphere. ومع ذلك، يمكنك استخدام هذه المعلومات لتثبيت التخزين في بنى تحتية تكنولوجيا المعلومات الأخرى أيضًا.
مقارنة التقنيات: FC مقابل SAS مقابل iSCSI
الطريقة الشائعة لزيادة التكرار والتوفر العالي وكفاءة الحمل لبيئة vSphere هي تكوين مضيفي ESXi في عنقود vSphere. إن إنشاء تخزين مشترك لـ VMware هو واحد من أهم متطلبات العناقيد. هناك عدة طرق لإنشاء تخزين مشترك:
- واجهات SAS على خوادم التخزين ومضيف ESXi
- Fibre Channel (FC)
- iSCSI
- Virtual SAN (vSAN)
في VMware، يتم تضمين vSAN ويمكن إعداده عبر عميل vSphere، بينما تتطلب الثلاثة الأخرى برمجيات / أجهزة إضافية للإعداد. لنلق نظرة على الفارق بين iSCSI و SAS، بالإضافة إلى مقارنة FC بالنهج الأخرى لفهم الجوانب المختلفة لهذه التقنيات.
- Fibre Channel هو الحل النهائي لأنظمة التخزين المستخدمة لتطبيقات البيانات ذات الأهمية الحرجة التي تتطلب أداءً عاليًا وتوافرًا وموثوقية في المنظمات الكبيرة. لاحظ السعر المرتفع لمثل هذا الحل.
SAS هي التكنولوجيا الأكثر تكلفة، وتستخدم الحلول المعتمدة على SAS على نطاق واسع في الشركات عندما تكون الموثوقية والتوفر العالي والأداء أولوية. - ساس هي التكنولوجيا الأكثر تكلفة منخفضة، وتستخدم حلول قائمة على ساس على نطاق واسع في الشركات عندما تكون الموثوقية والتوفر العالي والأداء أمورًا ذات أولوية.
- آي إس سي آي هو الحل الأكثر تكلفة بين الثلاثة ويمكن استخدامه مع البنية التحتية الحالية عندما يكون الميزانية محدودة.
التخزين بواسطة الألياف البصرية مقابل ساس
كلا هذه التقنيات الناضجة توفر مستوى عالٍ من الأداء والموثوقية والتوفر. ومع ذلك، توفر الألياف البصرية أداءً أعلى قليلاً لنقل البيانات.
- ساس لديه أفضل نسبة أداء إلى السعر وهو مثالي لتخزين المؤسسات.
- شبكات تخزين الألياف البصرية تستخدم على نطاق واسع في شبكات التخزين المجمع لكميات كبيرة جدًا من البيانات في بيئات المؤسسات.
- يمكن استخدام أقراص ساس في شبكات الألياف البصرية باستخدام تحويل البروتوكول للتعامل مع ترجمة ساس إلى أقراص الأقراص.
- تعتبر تخزين ساس الخيار الأمثل إذا كان التخزين موجودًا في رف واحد أو غرفة واحدة مع خادم (تخزين مرفق مباشر).
عندما تنمو البنية التحتية وتكون كميات تخزين ساس غير كافية، يمكنك النظر في استخدام تخزين شبكة الألياف البصرية المجمعة، حيث يوفر مستوى أعلى من التوسع.
ساس مقابل آي إس سي آي
ساس هو الواجهة لربط أجهزة الأقراص باستخدام أوامر SCSI، بينما آي إس سي آي هو بروتوكول لتغليف أوامر SCSI باستخدام شبكات TCP/IP الأساسية. استخدام أقراص ساس في الخوادم يوفر أداءً وموثوقية أعلى بسعر معقول. يسمح آي إس سي آي باستخدام حتى أقراص الأقراص SATA على الخوادم المستخدمة للتخزين المشترك.
التخزين بواسطة الألياف البصرية مقابل آي إس سي آي
لنلخص المعلمات الرئيسية لجميع التقنيات في هذا الجدول لـ FC مقابل SAS مقابل iSCSI.
| SAS | FC | iSCSI | |
| الوصف | واجهة تسلسلية لأجهزة القرص باستخدام أوامر SCSI | مجموعة من المعايير (بما في ذلك الشبكات) لنقل أوامر SCSI المدمجة | بروتوكول الشبكة لتغليف أوامر SCSI باستخدام شبكات TCP/IP الحالية |
| الهندسة المعمارية | نقطة لنقطة، تسلسلية | متبادل، دعم لعمليات متعددة متزامنة | استخدام نموذج OSI القياسي لشبكات الإيثرنت. |
| الأداء | عالي | عالي جداً | متوسط |
| سهولة الاستخدام | سهلة | صعبة | متوسطة |
| المرونة/التوسعة | متوسطة | عالية | عالية |
| أقصى عدد من الأجهزة | متفاوت (256 أو 65535) | 256 أجهزة، 16 مليون في نسيج التبديل | غير محدود |
| المسافة القصوى بين الأجهزة | 10 أمتار | 30 أمتار (نحاس) | تعتمد على البنية التحتية الأساسية |
| التكاليف | متوسطة | عالية | منخفضة |
| السوق المستهدفة | الشركات الصغيرة، المتوسطة، الكبيرة | الشركات الكبيرة والمتوسطة | الشركات الصغيرة والمتوسطة |
| الدعم في vSphere | نعم | نعم | نعم |
مقارنة نهج التخزين المشترك في VMware
هنا جدول مقارنة موجز للنهج لإنشاء تخزين مشترك لـ VMware vSphere، بما في ذلك vSAN.
| النهج | أجهزة إضافية | برامج إضافية | خادم مخصص | تعقيد الإدارة |
| SAS | محولات SAS | نعم | نعم | متوسط |
| فايبر تشانيل | متحكم FC، HBA، مفاتيح FC | نعم | نعم | يتطلب مسؤول مخصص |
| iSCSI | لا | نعم | نعم | يتطلب تكوين خادم محدد |
| vSAN | لا | لا | لا | تكوين عبر عميل vSphere |
نظرة عامة على تقنيات التخزين
لنلقِ نظرة أكثر تفصيلًا على كل النهج لإنشاء تخزين VMware المشترك.
ما هو SAS؟
SAS، أو SCSI المُتصل تسلسليًا، هو معيار واجهة يُستخدم على نطاق واسع في الخوادم لربط محركات الأقراص الصلبة ومحركات DVD ومحركات الأشرطة. يُستخدم SAS على نطاق واسع للتخزين المتصل مباشرة (DAS) في الخوادم مثل مضيفي ESXi وفي الخوادم المُكوَّنة كتخزين مشترك لتكون قابلة للوصول عبر الشبكة (خوادم التخزين).
SAS، خليفة SCSI (SCSI المتوازي)، يعمل بأوامر SCSI (واجهة النظام الصغير للحاسوب)، والتي تم تحسينها لتحقيق كفاءة أعلى. يدعم متحكم SAS ربط محركات أقراص SAS وSATA. هذا هو معيار واجهة تخزين موثوق به، تم استخدامه لسنوات وتحسينه بشكل كبير خلال هذا الوقت.
- المكونات. يتضمن نظام SAS 3 مكونات رئيسية:
- المبادر – جزء من الكمبيوتر المضيف الذي يتصل به محركات أقراص SAS
- الهدف – جهاز قرص، يحتوي على الوحدات المنطقية، متصل بجهاز كمبيوتر مضيف، والذي يُسمى مبادرًا في هذه الحالة
- نظام تقديم الخدمة – يتضمن معدات مثل الكابلات لربط مبادر بالهدف
- الأداء. يتيح SAS لك دمج عدة روابط فيزيائية عالية السرعة في منفذ واحد أسرع لزيادة النطاق الترددي بين هذه الروابط والتحكم. يوفر SAS 3 سرعة واجهة تبلغ 12 جيجابت في الثانية، SAS 4 – 22.5 جيجابت في الثانية، ومن المتوقع أن يوفر SAS 5، الذي يتم تطويره حاليًا، 45 جيجابت في الثانية. في التطبيق العملي، تعتمد السرعة على نوع محرك الأقراص SAS المتصل، والذي يمكن أن يكون HDD أو SSD.
- المرونة. يجب تثبيت متحكمات تخزين SAS، المعروفة أيضًا باسم محولات حافلة الاستضافة SAS، على الخوادم. يعتبر متحكم SAS لوحة (دائرة) مثبتة في فتحة PCI-E (كانت تُستخدم فتحات PCI من قبل). تحتوي لوحة الأم للكمبيوتر على عدد محدود من فتحات PCI-E، ويحتوي متحكم SAS على عدد محدود من منافذ SAS. يمكنك تثبيت موسعات (موسعات الحافة والتوسيع) لزيادة عدد أجهزة SAS المُوجَّهة إلى متحكم SAS. الحد الأقصى لطول الكابل يصل إلى 10 أمتار. يجب أن تأخذ هذه الاحتمالات والقيود في الاعتبار عند التخطيط لنظام تخزين قابل للتوسعة.
- سهولة الاستخدام. تثبيت نظام تخزين SAS مباشرةً للتخزين يتم بسهولة. تحتاج إلى تثبيت متحكمات تخزين SAS، والتي يمكن أن تكون متحكمات RAID SAS، وربط الأقراص. يمكن استخدام موسعات SAS لتكوين SAN مع أقراص SAS. يمكن استخدام Fibre Channel بعد ذلك لنقل البيانات إلى شبكة خارجية مثل SAN.
- التكاليف. تثبيت نظام تخزين SAS ميسر للشركات، وهذه ميزة لتقنية SAS.
المعيار SAS هو نهج يتطلب وجود واجهات SAS على مستوى الأجهزة على كل من الخادم والعميل. توفر هذه التقنية سرعات تصل إلى 22.5 جيجابت/ثانية مع SAS 4 (كما ذكر أعلاه، SAS 5 قيد التطوير)، لكنها تعاني من عدة قيود.
- A SAS infrastructure is not scalable because of the finite number of SAS ports on the storage server. However, if you need more storage, you can replace disks with larger ones or install an additional storage server.
- يجب تركيب خادم التخزين والأقراص في نفس الرف بسبب القيود على طول الكابل. وبالتالي، يمكن أن يعمل هذا النهج بشكل جيد لبيئات الحجم الصغير إلى المتوسط التي تتطلب سرعة عالية في نقل البيانات ولكن ليس للبيئات الكبيرة جدًا.
ما هو Fibre Channel؟
القناة البصرية (FC) هي تكنولوجيا اتصال لأنظمة التخزين عالية الأداء التي تشمل الأقراص وأجهزة الشبكة. تدعم FC نقل بيانات SCSI بين الأجهزة دون ترجمة هذه البيانات.
- الهندسة المعمارية.تتألف الهندسة المعمارية القياسية لقناة الألياف من 5 طبقات وتختلف عن نموذج OSI المستخدم لشبكات الإيثرنت:
- FC-0 هو الطبقة الفيزيائية وتشمل كوابل البيانات والموصلات ومرور الإشارات في هذا البيئة للتحكم في البيانات.
- FC-1 هو الطبقة بروتوكول النقل المسؤولة عن ترميز وفك ترميز البيانات ومزامنة البيانات وصيانة الروابط وكشف الأخطاء.
- FC-2 هو الطبقة بروتوكول التأطير والإشارات. يحدد هيكل وتنظيم البيانات المنقولة ومسؤول عن تسلسل البيانات وضبط تدفق البيانات. يتم تقسيم وإعادة تجميع وحدات البيانات البروتوكولية التي يتم استلامها وإرسالها بواسطة الأجهزة في هذه الطبقة.
- FC-3 هو الطبقة الخدمات المشتركة المستخدمة لميزات FC لتوفير خدمات مثل RAID والتشفير وتقسيم البيانات والبث المتعدد، ولميزات FC الأخرى التي قد تطور في المستقبل.
- FC-4 هو البروتوكول طبقة أعلى أو طبقة الرسم البياني المستخدم لوصف البروتوكولات التي يمكنها استخدام FC كوسيلة نقل وتسلسل استخدامها. يتيح تعيين هذه البروتوكولات إلى مستويات FC 0-3 ويوفر نقطة اتصال بين البروتوكولات طبقة أعلى (مثل SCSI) والطبقات الدنيا لـ FC.
تم تصميم نموذج FC والأجهزة لمحركات إفراغ البروتوكول (POE). يؤدي ذلك إلى تقليل التكلفة الإضافية للنقل وتحسين الكفاءة العامة. تستخدم معظم أنظمة SAN الأعلى بروتوكول Fibre Channel لتعبئة أوامر SCSI في إطارات FC ونقل حركة المرور من المضيفين (الخوادم) إلى التخزين المشترك.
- الأداء. أكبر ميزة لـ Fibre Channel هي السرعة، ويمكن استخدامها لبناء شبكة عالية السرعة ومتكاملة بالكامل. تدعم شبكات Gen 7 FC 64GFC و 256GFC بسرعة 12,800 ميغابايت/ثانية و 51,200 ميغابايت/ثانية لكل اتجاه على التوالي. يوفر Fibre Channel بسرعة 128G معدل نقل يصل إلى 24,850 ميغابايت/ثانية. توافق القناة المزدوجة هو سبب آخر يجعل Fibre Channel مستخدمة على نطاق واسع لتوصيل التخزين في شبكات منطقة التخزين (SAN).
- المرونة والتوسعة. الوصول المتعدد المتزامن للبيانات والاتصال عبر مسافات طويلة هي مزايا لـ Fibre Channel. يتطلب FC تجهيزات ومعدات خاصة: محولات حافلة المضيف المثبتة في الخوادم (مثل مضيفات ESXi)، ومتحكمات FC على خوادم التخزين (التي تكون أعضاء في SAN)، ومفاتيح FC، وكابلات، وما إلى ذلك. يجب تثبيت المفاتيح إذا كان عدد مضيفي ESXi أكبر من عدد موانئ FC في التخزين. تعتبر هذه الطريقة شائعة في البنية التحتية الخادمة الكبيرة. يمكن استخدام أقراص القرص SAS في أنظمة FC SAN.
يتيح الدعم عن بُعد لك توضيب أقراص مختلفة للمصفوفة الزائدة (التكرار) في مواقع مختلفة. يمكن توضيب بيانات القرص إلى موقع بعيد يبعد بضعة كيلومترات عن الموقع الأساسي. يمكن أن يساعد هذا النهج على تجنب فقدان البيانات الناجم عن كارثة محلية.
فيما يتعلق بالكابلات المستخدمة، يتم دعم كل من الكابلات النحاسية والبصرية، ولكن يجب استخدام الكابلات البصرية للحصول على جميع مزايا تقنية Fibre Channel. الحد الأقصى لمسافة/طول الكابل النحاسي هو 30 مترًا اعتمادًا على جودة الكابل. الكابل البصري – من 100 متر إلى 50 كيلومترًا، اعتمادًا على جودة الكابل. يمكن أن تكون الكابلات البصرية أحادية الوضع أو متعددة الأوضاع. يوفر الألياف أحادية الوضع معدل نقل وعرض نطاق ترددي ومسافة أعلى. استخدم محول SFP عالي الجودة لتجنب تدهور الأداء.
فيما يتعلق بالتوسعة، يمكنك استخدام أنظمة تخزين Fibre Channel في بيئات جميع الأحجام، من الصغيرة إلى الكبيرة. كتقنية اتصال متصلة، تدعم Fibre Channel الاتصالات نقطة لنقطة، وتوبولوجيا مفرقة، وحلقة متعارضة.
- سهولة الاستخدام. تختلف القناة الليفية عن شبكات الإيثرنت المعروفة جيدًا لربط الأجهزة. يتطلب فهم مبدأ التقنية وتثبيت الأجهزة المحددة جهدًا إضافيًا. مستوى صعوبة تكوين تخزين القناة الليفية SAN عالي. تحتاج إلى تثبيت أجهزة ومعدات متخصصة.
- التكلفة. الأجهزة والمعدات المستخدمة في أنظمة تخزين القناة الليفية مكلفة. هذه البنية التحتية تعمل بشكل أفضل للبنوك الكبيرة والشركات، حيث تكون سرعة نقل البيانات والأمان أولويات مرتفعة جدًا.
القناة الليفية عبر الإيثرنت (FCoE)
تقنية “Fibre Channel over Ethernet (FCoE)” هي تقنية تسمح لك باستخدام شبكات الإيثرنت ذات السرعة العالية الفعلية (مثل شبكات 10 جيجابت) مع بنية تحتية من الفايبر تشانيل على مستوى التراكب. يتم استخدام التجميع للإطارات FC عن طريق تعيينها فوق الإيثرنت.
تم تطوير FCoE لتحسين التوافق مع الأجهزة المستخدمة في شبكات الإيثرنت، ولكن يجب مراعاة أن التكلفة الإضافية أكبر من تلك المتعلقة بشبكة تخزين الفايبر تشانيل الأصلية. الفكرة الرئيسية لـ FCoE هي تقليل التكلفة عن طريق استخدام تقنية الفايبر تشانيل على شبكات الإيثرنت دون شراء معدات خاصة بـ FC. يرجى ملاحظة أنه يمكن اعتبار FCoE تمديدًا لـ FC وليس بديلًا.اقرأ المزيد في مقالتنا حول توبولوجيا الشبكات ونموذج OSI.
ما هو iSCSI؟
iSCSI (واجهة الكمبيوتر الصغيرة عبر الإنترنت) هو بروتوكول ينقل أوامر SCSI عبر شبكات TCP/IP. يشارك بروتوكول iSCSI البيانات على مستوى الكتلة، على عكس SMB و NFS، التي تشارك البيانات على مستوى الملفات. يتيح لك هذا البروتوكول استخدام معدات الشبكات الإيثرنت، بما في ذلك بطاقات الشبكة والمفاتيح والكابلات، وأجهزة NAS أو خوادم التخزين مع أقراص SAS أو SATA مثبتة.
- الأداء. يعتمد الأداء على عرض النطاق الترددي للشبكة الأساسية ولكنه ليس بنفس جودة أداء SAS و Fibre Channel. يدعم iSCSI التعدد المسارات، وإطارات الجامبو، وتقنيات أخرى لتحسين الأداء في شبكات الإيثرنت. يمكنك استخدام شبكات إيثرنت عالية السرعة بسرعة 10 جيجابت، 40 جيجابت، أو حتى 100 جيجابت/ثانية للتوصيل بالتخزين. يوجد تكلفة إضافية، تؤثر على الأداء الشامل، عند استخدام شبكات TCP/IP لنقل أوامر SCSI ببروتوكول iSCSI، مقارنة بأنظمة التخزين SAS و FC. يمكن أن يقلل التأخير، الذي قد يحدث عند استخدام iSCSI، من مزايا أجهزة التخزين SSD على خادم تخزين بعيد. يستهلك عملية التغليف بعض الموارد الإضافية للمعالج وهذا يستغرق وقتًا.
- المرونة. لا يوجد حد للعدد الأقصى لأهداف iSCSI المتصلة باستخدام بروتوكول iSCSI. يعتمد الحد الأقصى لكمية التخزين التي يمكنك توصيلها باستخدام iSCSI على كمية التخزين على الأقراص المثبتة في خادم التخزين، أو NAS، أو SAN. من الناحية التقنية، يمكن استخدام خادم أو NAS (تخزين متصل بالشبكة) مع أقراص SAS وحتى SATA لتكوين أهداف iSCSI.
- سهولة الاستخدام. متوسطة – معرفة التخزين والشبكات الآي بي مطلوبة.
- التكلفة. استخدام بروتوكول iSCSI للوصول إلى تخزين الشبكة يسمح لك بتوفير التكاليف ويُستخدم بشكل رئيسي من قبل الشركات الصغيرة والمتوسطة. من الناحية التقنية، يمكن استخدام أجهزة متواضعة الثمن، ولكن لاحظ القيود على مستوى الموثوقية والأداء التي يمكن تحقيقها مع مثل هذه الأجهزة.
لا تحتاج تقنية iSCSI إلى أي عتاد محدد مثل SAS و FC. إنها تعمل داخل البنية التحتية لشبكات الإيثرنت الحالية وتستخدم محولات iSCSI محاكاة بالبرمجيات. وهذا يجعل التقنية أسهل في التوسع من الأخرين السابقين وأكثر تكلفة بأسعار معقولة للبيئات الصغيرة ذات الميزانيات التكنولوجية المحدودة، حيث لا تحتاج إلى أي معدات إضافية. من ناحية أخرى، تتطلب iSCSI خادمًا مخصصًا مع نظام تشغيل (OS) محدد وتكوين برمجي لجعلها تعمل.
الجدول أدناه يوضح طبقات OSI المستخدمة بواسطة iSCSI وطبقات OSI المتماثلة المستخدمة لعمل Fibre Channel.
| طبقات OSI | iSCSI | Fibre Channel |
| 7 تطبيقات | – | – |
| 6 عرض | مجموعة أوامر SCSI | مجموعة أوامر SCSI |
| 5 جلسة | iSCSI | FC-4/FC-3 |
| 4 نقل | TCP | FC-2 |
| 3 شبكة | IP | FC-2 |
| 2 رابط بيانات | MAC للإيثرنت | FC-1 |
| 1 مادي | إيثرنت (مادي) | FC-0 |
نصيحة مهنية: إذا كنت تستخدم شبكات الإيثرنت وبروتوكولات FCoE أو iSCSI للوصول إلى تخزين الشبكة، فاستخدم شبكات مخصصة كشبكات تخزين وليس شبكات الإنتاج الخاصة بك، شبكات VM، إلخ. يسمح لك ذلك بتجنب تدهور الأداء، وتحسين الأمان، وتبسيط تشخيص المشكلات.
ما هو vSAN؟
يبدو هذا الخيار جذابًا لأنه لا يحتاج إلى أجهزة محددة ويمكن تكوينه عبر واجهة المستخدم الرسومية في عميل VMware vSphere. علاوة على ذلك، فإنه لا يعتمد على الموقع الفعلي لمضيفيك وأقراص التخزين.
العيب هو أن إنشاء مجموعة VMware vSAN يتطلب رخصة إضافية لـ vSphere، والتي يمكن أن تكون مكلفة مع عدد كبير من المضيفين. تعتمد أداء vSAN على سرعة الشبكة والأقراص المثبتة في مضيفي ESXi.
vSAN هو خيار جيد للبنى التحتية بأي حجم وخاصة إذا لم تكن قادرًا على تثبيت خادم تخزين مخصص. ومع ذلك، قد يصبح حلاً مكلفًا لمراكز البيانات الكبيرة. استخدام VMware vSAN في VMware vSphere معروف أيضًا باسم البنية التحتية المتكاملة بشكل فائق (HCI).
الاستنتاج
الفائز في هذه المقارنة يعتمد على متطلباتك. يمكنك اختيار حل التخزين اعتمادًا على الأداء والسعر والموثوقية وسهولة الاستخدام.
يدعم VMware vSphere تخزين FC و SAS و iSCSI. بالإضافة إلى ذلك، توفر VMware vSAN لاستخدام تخزين الاتصال المباشر على مضيفي ESXi لإنشاء تخزين مثل SAN لتخزين الآليات الظاهرية.
قبل بدء مشروع تحويل المادي إلى الظاهري، من الأفضل إجراء بحث الجدوى لتحديد عدد IOPs للخوادم الظاهرية. استنادًا إلى نتائجه، ستقرر أي نهج ترتيب تخزين يعمل بشكل أفضل بالنسبة لك. كما لا تنسى نسخ بيئة vSphere الخاصة بك باستخدام حلاً موثوقًا للنسخ الاحتياطي مثل NAKIVO Backup & Replication.
Source:
https://www.nakivo.com/blog/fc-vs-sas-vs-iscsi-comparison/