ההבדלים בין פרוטוקולי iSCSI, SAS ו-FC

יש שלוש טכנולוגיות רשת אחסון ראשיות המשמשות בארגונים, כל אחת עם יתרונותיה וחסרונותיה. בפוסט הזה נשווה בין פרוטוקולי האחסון FC, SAS ו-iSCSI כדי להבין את השימושים הטובים ביותר של כל אחד מהם בסביבת VMware vSphere. עם זאת, תוכלו להשתמש במידע זה גם בהתקנת אחסון בתשתיות טכנולוגיות מידע אחרות.

FC נגד SAS נגד iSCSI: השוואת טכנולוגיות

השיטה הנפוצה להגברת האדיקות, הזמינות הגבוהה ויעילות העומסים לסביבת vSphere היא להגדיר מארחי ESXi בקבוצת vSphere. יצירת אחסון משותף של VMware היא אחד הדרישות החשובות ביותר לקבוצות. ישנם מספר דרכים ליצירת אחסון משותף:

• ממשקי SAS על שרתי אחסון ומארח ESXi
• פייבר צ'נל (FC)
• iSCSI
• Virtual SAN (vSAN)

ב-VMware, vSAN כלול וניתן להגדיר אותו דרך קליינט של vSphere, בעוד שהשלושה האחרים דורשים תוכנה/חומרה נוספת להגדרה. בואו נסתכל על ההבדל בין iSCSI ל-SAS ונשווה את FC לגישות האחרות כדי להבין את ההיבטים השונים של טכנולוגיות אלו.

• פייבר צ'נלהיא הפתרון האולטימטיבי למערכות אחסון המשמשות ליישומים עיקריים הדורשים ביצועים גבוהים, זמינות ואמינות בארגונים גדולים. שימו לב למחיר הגבוה של פתרון כזה.
• SAS היא הטכנולוגיה הזולה יותר, ופתרונות המבוססים על SAS נמצאים בשימוש רחב בעסקים כאשר אמינות, זמינות גבוהה, וביצועים הם עדיפויות.
• iSCSI הוא הפתרון הכי זול מבין שלושת האפשרויות וניתן לשימוש עם תשתיות קיימות כאשר התקציב מוגבל.

FC נגד SAS

שני הטכנולוגיות הבוגרות הללו מספקות רמה גבוהה של ביצועים, אמינות, וזמינות. אולם, פייבר צ'נל מספקת ביצועים קצת יותר גבוהים להעברת נתונים.

• SAS מציעה יחס ביצועים למחיר טוב יותר והיא אופטימלית לאחסון בעסקים.
• רשתות אחסון FC משמשות באופן נרחב ב- SAN לכמויות גדולות מאוד של נתונים בסביבות עסקיות.
• דיסקי SAS ניתן לשימוש ברשתות FC באמצעות גשר פרוטוקולים לטיפול בתרגום של SAS לדיסקים.
• אחסון SAS הוא הבחירה האופטימלית אם האחסון ממוקם בארון אחד או בחדר אחד עם שרת (אחסון מחובר ישירות).

כאשר התשתית גדלה וכמויות האחסון של SAS אינן מספקות, ניתן לשקול שימוש באחסון SAN של פייבר צ'נל, מאחר שהוא מספק רמה גבוהה יותר של הרחבה.

SAS נגד iSCSI

SAS היא הממשק לחיבור מכשירי דיסק באמצעות פקודות SCSI, בעוד ש- iSCSI הוא פרוטוקול לאחסון פקודות SCSI באמצעות רשתות TCP/IP התומכות. השימוש בדיסקים SAS בשרתים מספק ביצועים ואמינות גבוהים במחיר סביר. iSCSI מאפשר לך להשתמש גם בדיסקים SATA אפילו בשרתים המשמשים לאחסון משותף.

FC נגד iSCSI

הוא הפתרון המוביל שמשתמש בתקנים משלו לרשתות כדי להעביר פקודות SCSI אל דיסקים ברשת אזור אחסון (SAN). iSCSI ניתן לשימוש כדי לחבר SAN (LUNs) כאלטרנטיבה במקרים בהם הגורמים המכריעים הם עלות נמוכה, ביצועים בינוניים וקבועיות מספיקה. הרשת האיתרנט המשמשת ל-iSCSI היא אוניברסלית ונפוצה, אך היא לא מתמקדת בעיקר בהעברת תעבורת אחסון. לכן, הוא הזוכה בקטגוריית הביצועים.

נסכם את הפרמטרים העיקריים של כל הטכנולוגיות בטבלת FC נגד SAS נגד iSCSI זו.

	SAS	FC	iSCSI
Description	ממשק סיריאלי להתקני דיסק באמצעות פקודות SCSI	סט תקנים (כולל רשתות) להעברת פקודות SCSI מוטבעות	פרוטוקול רשת להכללת פקודות SCSI באמצעות רשתות TCP/IP קיימות
Architecture	סיריאלי, נקודה-אל-נקודה	מעבר, תמיכה בעסקאות רבות סותמות	שימוש במודל OSI התקני לרשתות איתרנט.
Performance	גבוהה	גבוהה מאוד	בינונית
קלות השימוש	קלה	קשה	בינונית
גמישות/קידמה	אמצעית	גבוהה	גבוהה
מספר מקסימלי של התקנים	משתנה (256 או 65535)	256 התקנים, 16 מיליון בבד קידומת מעבר	ללא הגבלה
מרחק מקסימלי בין התקנים	10 מטר	30 מטר (נחושת)	תלוי בתשתית התחתית
עלויות	בינוניות	גבוהות	נמוכות
שוק יעד	עסקים קטנים, בינוניים, גדולים	עסקים בינוניים וגדולים	עסקים קטנים ובינוניים
תמיכה ב-vSphere	כן	כן	כן

השוואת גישות אחסון משותפות של VMware

כאן טבלת השוואה קצרה של הגישות ליצירת אחסון משותף ב- VMware vSphere, כולל vSAN.

גישה	חומרה נוספת	תוכנה נוספת	שרת מיועד	פיקוח מורכב
SAS	מתאמי SAS	כן	כן	בינוני
פייבר צ'נל	בקר FC, HBA, מתגי FC	כן	כן	נדרש מנהל מיועד
iSCSI	לא	כן	כן	נדרש תצורת שרת מסוימת
vSAN	לא	לא	לא	מוגדר דרך תוכנת vSphere Client

סקירת טכנולוגיות אחסון

בואו נביט באופן מעמיק בכל אחת מהגישות ליצירת אחסון משותף של VMware.

מהו SAS?

SAS, או SCSI מצורף סדרתי, הוא סטנדרט ממשק המשמש ברוב המערכות השרת שמטרתן לחבר דיסקים קשיחים, דיסקים DVD ו־דיסקים של קסטים. SAS משמש במידת רבה לאחסון המחובר ישירות (DAS) בשרתים כגון מארחי ESXi ובשרתים המוגדרים כאחסון משותף שנגיש דרך הרשת (שרתי אחסון).

SAS, יורש של SCSI (SCSI מקבילי), פועל עם פקודות SCSI (ממשק מערכת המחשב הקטן), שפותחו באופן מתוחזק ליעילות גבוהה יותר. בקר SAS תומך בחיבור של דיסקים SAS ו־SATA. זהו סטנדרט ממשק אחסון אמין, שנעשה בו שימוש שנים רבות ושודרש באופן רחב לאורך הזמן.

• רכיבים. מערכת SAS כוללת 3 רכיבים עיקריים:
  • מבצע – חלק ממחשב המארח לו מחברים את כונני הדיסק של SAS
  • מטרה – מכשיר דיסק, המכיל את היחידות הלוגיות, מחובר למחשב מארח, שהוא נקרא מבצע במקרה זה
  • מערכת מסירת שירות – כוללת ציוד כגון כבלים לחיבור מבצע למטרה
• ביצועים. SAS מאפשר לך לשלב מספר קישורי פיזיים במהירות גבוהה לפתח יחיד יותר מהיר להגביר את רוחב הפס בין קישורים אלו והבקר. SAS 3 מספק מהירות ממשק של 12 ג'יגה-ביט לשניה, SAS 4 – 22.5 ג'יגה-ביט לשניה ו-SAS 5, שנמצאת בפיתוח, מצפה לספק 45 ג'יגה-ביט לשניה. בפועל, המהירות תלויה בסוג הכונן הדיסק שמחובר ל-SAS, שיכול להיות HDD או SSD.
• גמישות. בקרי אחסון SAS, הנקראים גם מתאמי רכב של SAS, חייבים להיות מותקנים על שרתים. בקר SAS הוא לוח (מעגל) המותקן בחריצי PCI-E (חריצי PCI היו בשימוש קודם). ללוח האם של מחשב יש מספר סופי של חריצי PCI-E, ולבקר SAS יש מספר סופי של יציאות SAS. ניתן להתקין מרחיבים (מרחיבי שוליים ומרחיבי פנים) כדי להגדיל את מספר המכשירים ה-SAS שנגישים לבקר SAS. אורך הכבל המרבי הוא עד 10 מטרים. עליך לקחת בחשבון את אפשרויות והגבלות אלו בתכנון של מערכת אחסון נמדדת.
• קלות השימוש. התקנת מערכת אחסון SAS היא פשוטה לאחסון שמחובר ישירות. עליך להתקין בקרי אחסון SAS, שיכולים להיות בקרי RAID SAS, ולחבר דיסקים. מרחיבי SAS יכולים לשמש להגדרת SAN עם דיסקים SAS. ניתן להשתמש אז בפייבר צ'אנל כדי להעביר נתונים לרשת חיצונית כמו SAN.
• עלויות. התקנת מערכת אחסון SAS היא זולה לעסקים, וזו יתרון של SAS.

התקן ה-SAS הוא גישה שדורשת ממשקי SAS חומרה בשני הצדדים, שרת ולקוח. טכנולוגיה זו מספקת מהירויות של עד 22.5 ג'יגה-ביט לשניה עם SAS 4 (כפי שצוין לעיל, SAS 5 בפיתוח), אך יש לה מספר הגבלות.

• 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. 
• השרת האחסון והדיסקים חייבים להיות מותקנים באותו מסגרת בשל ההגבלות באורך הכבל. לכן, גישה זו עשויה לעבוד טוב לסביבות בינוניות וקטנות עם דרישות למהירות העברת נתונים גבוהות אך לא עבור סביבות גדולות מאוד.

מהו פייבר צ'אנל?

פייבר צ'אנל (FC) הוא טכנולוגיית חיבור למערכות אחסון ביצועים גבוהים הכוללות דיסקים והתקני רשת. FC תומך בהעברת נתוני SCSI בין ההתקנים בלי לתרגם את הנתונים.

• ארכיטקטורה. הארכיטקטורה התקנית של Fibre Channel כוללת 5 שכבות ושונה מהמודל OSI שמשמש לרשתות Ethernet:
  • FC-0 היא השכבה הפיזית וכוללת כבלים נתונים, מחברים, ועברת האות בסביבה זו לשליטה בנתונים.
  • FC-1 היא השכבת פרוטוקול ההעברה האחראית לקידוד ופענוח נתונים, סנכרון נתונים, שמירה על קישורים, וזיהוי שגיאות.
  • FC-2 היא שכבת פרוטוקולי מסגור ואותות. היא מגדירה את מבנה וארגון הנתונים המועברים ואחראית לסידור נתונים ובקרת זרימה. פיצול ואיחוד של יחידות נתונים בפרוטוקול שמתקבלות ושמתקשרות על ידי התקנים מבוצעים בשכבה זו.
  • FC-3 היא השכבת שירותים נפוצים המשמשת לתכונות FC לספק שירותים כגון RAID, הצפנה, פיצול נתונים, ומולטיקסטינג, ולתכונות נוספות של FC שעשויות להיות מפותחות בעתיד.
  • FC-4 היא הפרוטוקול שכבת העל או שכבת המיפוי המשמשת לתיאור של פרוטוקולים שיכולים להשתמש ב-FC כתחבורה ובשימושם. היא מאפשרת למפתח את הפרוטוקולים הללו לשכבות FC 0–3 ומספקת נקודת תקשורת בין פרוטוקולים שכבתיים עליונים (כגון SCSI) והשכבות התחתונות של FC.

  המודל והחומרה של FC מיועדים למנועי פרוטוקול (POE). זה מביא להפחתת הוצאות ההעברה ושיפור היעילות הכוללת. רוב מערכות SAN המובילות משתמשות בפרוטוקול Fibre Channel לאריזת פקודות SCSI למסגרות FC ולהעברת תעבורה ממארחים (שרתים) לאחסון משותף.

• ביצועים. היתרון הגדול ביותר של פייבר צ'נל הוא המהירות, וניתן להשתמש בו לבניית רשת במהירות גבוהה תפקודית. רשתות FC מדור 7 תומכות ב-64GFC ו-256GFC עם כ-12,800 MB/s ו-51,200 MB/s תפוקה לכיוון בהתאמה. פייבר צ'נל בגודל 128G מספק תפוקה של עד 24,850 MB/s. תאימות דו-ערוצית היא סיבה נוספת למה פייבר צ'נל משמשת נרחבות באזורי האחסון ברשתות אזור אחסון (SAN).
• גמישות וקיומיות. גישה רב-תחומית סימולטנית של נתונים וחיבור על מרחקים ארוכים הם יתרונות של פייבר צ'נל. ציוד חומרה מיוחד נדרש עבור פייבר צ'נל: מתאמי רכב של מערכת במחשבים שהותקנו בשרתים (כגון מארחי ESXi), בקרי פייבר צ'נל על שרתי אחסון (שהם חברים ברשת SAN), מתגי פייבר צ'נל, כבלים, וכו'. יש להתקין מתגים אם מספר מארחי ESXi גדול יותר ממספר יציאות ה-FC באחסון. תצביע זו היא נפוצה בתשתיות שרת גדולות. ניתן להשתמש בכונני דיסק SAS במערכות SAN של פייבר צ'נל.
  

  תמיכה במרחקים ארוכים מאפשרת לך למקם דיסקים שונים של מערך המשובץ (מראה) במיקומים שונים. ניתן למראות נתוני דיסק אל אתר רחוק הנמצא מרחק של מספר קילומטרים מהאתר הראשי. גישה זו יכולה לעזור לך למנוע אובדן נתונים שנגרם על ידי אסון מקומי.

  בנוגע לכבלים שמכונתיים, נתמך בשני סוגי כבלים: נחושת ואופטיים, אך עליך להשתמש בכבלים אופטיים כדי לקבל את כל היתרונות של טכנולוגיית פייבר צ'נל. המרחק/אורך המרבי של כבל נחושת הוא 30 מטרים, תלוי באיכות הכבל. כבל אופטי – בין 100 מטרים ל-50 קילומטרים, תלוי באיכות הכבל. כבלים אופטיים יכולים להיות מצב יחיד או רב-מצב. סיב יחיד מספק שיעור העברת תקשורת, רוחב פס, ומרחק גבוהים יותר. עליך להשתמש בטרנסייבר SFP (small form factor pluggable) איכותי כדי למנוע דegradeד בביצועים.

  בנוגע לקיומיות, ניתן להשתמש במערכות אחסון של פייבר צ'נל בסביבות של כל הגדלים, מקטנות ועד גדולות. כטכנולוגיית ביניים, פייבר צ'נל תומך בחיבורי נקודה-לנקודה, טופולוגיית מתגים, ולולאת מקרה.

• נוחות השימוש. פייבר צ'אנל שונה מרשתות האיתרנט המוכרות לחיבור מכשירים. למידת עקרונות הטכנולוגיה והתקנת חומרה ספציפית מחייבת מאמץ נוסף. רמת הקושי בהגדרת אחסון SAN של פייבר צ'אנל היא גבוהה. עליך להתקין חומרה מתוחזקת וציוד מיוחד.
• עלויות. החומרה והציוד שמשמשים במערכות אחסון פייבר צ'אנל הם יקרים. תשתית כזו עובדת בצורה מיטבית בבנקים ובתאגידים גדולים, שבהם מהירות העברת הנתונים והאבטחה הן עדיפויות גבוהות מאוד.

פייבר צ'אנל מעל איתרנט (FCoE)

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) היא טכנולוגיה שמאפשרת לך להשתמש ברשתות Ethernet פיזיות מהירות (כגון רשתות במהירות 10 ג'יגה-ביט) עם ארכיטקטורת Fibre Channel ברמת ה-overlay. הצפיפות של מסגרות ה-FC משמשת על ידי מיפוי שלהן על Ethernet.

FCoE פותחה עבור תאימות טובה יותר עם חומרה המשמשת לרשתות Ethernet, אך יש לזכור שהעומס הוא גבוה יותר מאשר ברשת אחסון טבעית של Fibre Channel. הרעיון העיקרי של FCoE הוא להפחית עלויות על ידי שימוש בטכנולוגיית Fibre Channel על רשתות Ethernet בלי לרכוש ציוד FC מיוחד. שימו לב ש-FCoE יכולה להיחשב כהרחבה של FC אך לא כהחלפה.

למידע נוסף ראו את פוסט שלנו על טופולוגיות רשת ועל דגם OSI.

מהו iSCSI?

iSCSI (Internet Small Computer Interface) הוא פרוטוקול שמעביר פקודות SCSI דרך רשתות TCP/IP. פרוטוקול ה-iSCSI משתף נתונים ברמת הבלוק, להפרדתו מ-SMB ו-NFS, שמשתפים נתונים ברמת הקובץ. פרוטוקול זה מאפשר לך להשתמש בציוד רשת Ethernet, כולל כרטיסי רשת, מתגים וכבלים, ובתקני NAS או שרתי אחסון עם דיסקים SAS או SATA מותקנים.

• ביצועים. הביצועים תלויים ברוחב הפס של הרשת התת סומכת, אך אינם כמו בביצועי SAS ו-Fibre Channel. iSCSI תומך ב-multipath, מסגרות Jumbo, וטכנולוגיות נוספות לביצועים טובים יותר ברשתות Ethernet. ניתן להשתמש ברשתות Ethernet מהירות במהירויות של 10-Gbit, 40-Gbit, או אפילו 100-Gbit/s לקישוריות אחסון. קיימת עליות, שמשפיעה על הביצועים הכוללים, בשימוש ברשתות TCP/IP להעברת פקודות SCSI עם פרוטוקול iSCSI, לעומת מערכות אחסון SAS ו-FC. האיחסון, שעשוי להתרחש בשימוש ב-iSCSI, עשוי להפחית מהיתרונות המכשירי אחסון SSD על שרת אחסון מרוחק. תהליך האינקפסולציה צורך מקורות מעבד נוספים וזה דורש זמן.
• גמישות. אין גבול למספר היעדים המחוברים המרביים באמצעות פרוטוקול iSCSI. הכמות המרבית של אחסון שניתן להתחבר אליו באמצעות iSCSI תלויה בכמות האחסון על דיסקים המותקנים בשרת אחסון, NAS או SAN. זה אפשרי מבחינה טכנית להשתמש בשרת או NAS (אחסון משותף ברשת) עם דיסקים SAS ואף SATA לתצורת יעדי iSCSI.
• נוחות בשימוש. בינונית – נדרשת ידע בתחום האחסון והרשתות ה-IP.
• עלויות. שימוש בפרוטוקול iSCSI לגישה לאחסון ברשת מאפשר חיסכון בעלויות ונמצא בשימוש ראשיתי על ידי עסקים קטנים ובינוניים. זה אפשרי מבחינה טכנית להשתמש בחומרה זולה, אך שימו לב להגבלות ברמת האמינות והביצועים שניתן להשיג עם חומרה כזו.

בניגוד לטכנולוגיות SAS ו-FC, טכנולוגיית iSCSI אינה דורשת חומרה מסוימת. היא פועלת בתשתיות הרשת הקיימות של Ethernet ומשתמשת במתאמי iSCSI באמצעות תוכנה. זה הופך את הטכנולוגיה לקלה יותר להתרחב מאשר השניים הקודמים וזולה יותר עבור סביבות קטנות עם תקציבי טכנולוגיית מידע מוגבלים, מאחר ואין צורך בציוד נוסף. מצד שני, iSCSI דורש שרת מוקדש עם מערכת הפעלה מסוימת ותצורת תוכנה כדי שיעבוד.

הטבלה למטה מציגה את שכבות ה-OSI המשמשות את iSCSI ואת האנלוגות של שכבות ה-OSI המשמשות לפעולה של Fibre Channel.

שכבות OSI	iSCSI	Fibre Channel
7 אפליקציה	–	–
6 הצגה	סט פקודות SCSI	סט פקודות SCSI
5 סשן	iSCSI	FC-4/FC-3
4 הובלה	TCP	FC-2
3 רשת	IP	FC-2
2 קישורי	MAC של Ethernet	FC-1
1 פיזי	Ethernet (פיזי)	FC-0

עצה מקצועית: אם אתה משתמש ברשתות Ethernet ובפרוטוקולי FCoE או iSCSI כדי לגשת לאחסון ברשת, השתמש ברשתות מוקדשות כרשתות אחסון ולא ברשתות הפקודה, רשתות ה-VM וכו '. זה מאפשר לך להימנע מפגיעה בביצועים, לשפר את האבטחה ולפשט ��ת אבחון הבעיות.

מהו vSAN?

vSAN הוא תוכנת וירטואליזציה של אחסון עבור סביבות VMware ונכנס כחלק מההיפרוויזור ESXi של VMware לבניית תשתית וירטואלית משולבת עם מארחי ESXi מרובים. VMware הציעה בראשותה גישה משלה ליצירת אחסון VMFS משותף ב- vSphere v5.5, מאז אז, vSAN הושפרה משמעותית ב- vSphere 7.0.3. VMware מאפשרת שימוש במשאבי שרת מקומיים ורשת Gigabit Ethernet קיימת בלי צורך בחומרת שרתי אחסון נוספים.

האפשרות הזו נראית מתוחכמת מאחר ואין צורך בחומרה ספציפית וניתן להגדרה דרך ממשק המשתמש הגרפי בלקוח VMware vSphere. בנוסף, היא אינה תלויה במיקום הפיזי של המארחים והדיסקים של האחסון.

החסרון הוא שיצירת אשכול VMware vSAN דורשת רישיון נוסף של vSphere, שעלול להיות יקר במקרה של מספר גדול של מארחים. ביצועי vSAN תלויים במהירות הרשת והדיסקים המותקנים במארחי ESXi. vSAN היא בחירה טובה לתשתיות בכל גודל ומאוד שימושית במיוחד אם אין אפשרות להתקין שרת אחסון מיוחד. עם זאת, זו עשויה להפוך לפתרון יקר למרכזי נתונים גדולים יותר. שימוש ב- VMware vSAN ב- VMware vSphere נקרא גם תשתית משולבת היפר-מכנית (HCI).Conclusion

vSAN היא בחירה טובה לתשתיות בכל גודל ומועילה במיוחד אם אין לך אפשרות להתקין שרת אחסון מוקדש. אולם, זו עשוייה להיות פתרון יקר עבור מרכזי נתונים גדולים יותר. שימוש ב-VMware vSAN ב-VMware vSphere ידוע גם כתשתית משולבת (HCI).

מסקנה

הזוכה בהשוואה זו תלויה בדרישות שלך. תוכל לבחור את הפתרון לאחסון בהתאם לביצועים, למחיר, לאמינות ולקלות השימוש.

VMware vSphere תומך באחסון FC, SAS ו-iSCSI. בנוסף לכך, VMware מספקת את vSAN המאפשר שימוש באחסון חיבור ישיר על מארחי ESXi ליצירת אחסון דומה ל-SAN לאחסון של מכונות וירטואליות.

לפני שתתחיל פרויקט העברת פיזית-וירטואלית, כדאי לבצע מחקר עשיר בתוקף כדי לקבוע את מספר ה-IOPs לשרתים משולבים. בהתבסס על תוצאותיו, תחליט איזה גישת עיבוד אחסון עובדת הטובה ביותר עבורך. כמו כן, אל תשכח לגבות את סביבת ה-vSphere שלך באמצעות פתרון גיבוי אמין כמו NAKIVO Backup & Replication.