Er zijn drie belangrijke opslag-netwerktechnologieën die in bedrijven worden gebruikt, elk met zijn voor- en nadelen. In deze post zullen we de FC-, SAS- en iSCSI-opslagprotocollen vergelijken om te begrijpen wat de beste toepassingen zijn voor elk in een VMware vSphere-omgeving. U kunt deze informatie echter ook gebruiken om opslag te installeren in andere IT-infrastructuur.
FC vs SAS vs iSCSI: Technologieën Vergelijking
De gebruikelijke techniek voor het vergroten van redundantie, hoge beschikbaarheid en belastingsefficiëntie voor een vSphere-omgeving is het configureren van ESXi-hosts in een vSphere-cluster. Het creëren van gedeelde VMware-opslag is een van de belangrijkste vereisten voor clusters. Er zijn verschillende manieren om gedeelde opslag te creëren:
- SAS-interfaces op opslagservers en een ESXi-host
- Fibre Channel (FC)
- iSCSI
- Virtual SAN (vSAN)
In VMware is vSAN inbegrepen en kan worden ingesteld via vSphere Client, terwijl de andere drie extra software/hardware vereisen om in te stellen. Laten we eens kijken naar het verschil tussen iSCSI en SAS, en FC vergelijken met de andere benaderingen om de verschillende aspecten van deze technologieën te begrijpen.
- Fibre Channel is de ultieme oplossing voor opslagsystemen die worden gebruikt voor mission-critical toepassingen die hoge prestaties, beschikbaarheid en betrouwbaarheid vereisen in grote organisaties. Merk op de hoge prijs voor een dergelijke oplossing.
SAS is de meer betaalbare technologie, en oplossingen op basis van SAS worden veel gebruikt in bedrijven wanneer betrouwbaarheid, hoge beschikbaarheid en prestaties een prioriteit zijn. - SAS is de meer betaalbare technologie, en op SAS gebaseerde oplossingen worden veel gebruikt in bedrijven wanneer betrouwbaarheid, hoge beschikbaarheid en prestaties een prioriteit zijn.
- iSCSI is de meest betaalbare oplossing van de drie en kan worden gebruikt met een bestaande infrastructuur wanneer het budget beperkt is.
FC vs SAS
Beide van deze volwassen technologieën bieden een hoog niveau van prestaties, betrouwbaarheid en beschikbaarheid. Echter, Fibre Channel biedt iets hogere prestaties voor gegevensoverdrachten.
- SAS heeft een betere prestatie-prijsverhouding en is optimaal voor bedrijfsopslag.
- FC-opslagnetwerken worden veel gebruikt in SAN voor zeer grote hoeveelheden gegevens in bedrijfsomgevingen.
- SAS-schijven kunnen worden gebruikt in FC-netwerken met behulp van protocolomzetting om SAS-vertaling naar schijfstations te verwerken.
- SAS-opslag is de optimale keuze als opslag zich bevindt in één rack of één ruimte met een server (direct aangesloten opslag).
Wanneer de infrastructuur groeit en de hoeveelheden SAS-opslag ontoereikend zijn, kunt u overwegen om Fibre Channel SAN-opslag te gebruiken, aangezien dit een hoger schaalbaarheidsniveau biedt.
SAS vs iSCSI
SAS is de interface om schijfapparaten aan te sluiten met behulp van SCSI-commando’s, terwijl iSCSI een protocol is om SCSI-commando’s te encapsuleren met behulp van onderliggende TCP/IP-netwerken. Het gebruik van SAS-schijven in servers biedt hogere prestaties en betrouwbaarheid voor een redelijke prijs. iSCSI stelt u in staat om zelfs SATA-schijfstations te gebruiken op servers die worden gebruikt voor gedeelde opslag.
FC vs iSCSI
Laten we de belangrijkste parameters van alle technologieën samenvatten in deze FC vs SAS vs iSCSI-tabel.
| SAS | FC | iSCSI | |
| Beschrijving | Een seriële interface voor schijfapparaten met behulp van SCSI-opdrachten | Een reeks normen (inclusief netwerken) om opgenomen SCSI-opdrachten over te brengen | Een netwerkprotocol om SCSI-opdrachten in te kapselen met behulp van bestaande TCP/IP-netwerken |
| Architectuur | Serieel, punt-naar-punt | Geschakeld, ondersteuning voor meerdere gelijktijdige transacties | Met behulp van het standaard OSI-model voor Ethernet-netwerken. |
| Prestaties | Hoog | Zeer hoog | Gemiddeld |
| Gebruiksgemak | Gemakkelijk | Moeilijk | Gemiddeld |
| Flexibiliteit/schaalbaarheid | Midden | Hoog | Hoog |
| Maximaal aantal apparaten | Verschillend (256 of 65535) | 256 apparaten, 16 miljoen in een switch fabric | Ongelimiteerd |
| Maximale afstand tussen apparaten | 10 meter | 30 meter (koper)
50 km (optisch) |
Afhankelijk van de onderliggende infrastructuur |
| Kosten | Gemiddeld | Hoog | Laag |
| Doelmarkt | Kleine, middelgrote, grote bedrijven | Middelgrote en grote ondernemingen | Kleine en middelgrote bedrijven |
| Ondersteuning in vSphere | Ja | Ja | Ja |
VMware Shared Storage-benaderingsvergelijking
Hier is een beknopte vergelijkingstabel van de benaderingen voor het maken van gedeelde opslag voor VMware vSphere, inclusief vSAN.
| Aanpak | Extra Hardware | Extra Software | Toegewijde Server | Complexiteit van Beheer |
| SAS | SAS-adapters | Ja | Ja | Gemiddeld |
| Optische vezelkanaal | FC-controller, HBA, FC-switches | Ja | Ja | Toegewijde beheerder vereist |
| iSCSI | Nee | Ja | Ja | Specifieke serverconfiguratie vereist |
| vSAN | Nee | Nee | Nee | Geconfigureerd via vSphere Client |
Overzicht van Opslagtechnologieën
Laten we eens wat gedetailleerder kijken naar elk van de benaderingen voor het maken van een gedeelde VMware-opslag.
Wat is SAS?
SAS, of Serial Attached SCSI, is een interfacestandaard die veel wordt gebruikt in servers om schijfdrives, dvd-drives en tape-drives aan te sluiten. SAS wordt veel gebruikt voor direct aangesloten opslag (DAS) in servers zoals ESXi-hosts en in servers geconfigureerd als gedeelde opslag om toegankelijk te zijn via het netwerk (opslagservers).
SAS, een opvolger van SCSI (parallelle SCSI), werkt met SCSI (Small Computer System Interface) commando’s, die geoptimaliseerd zijn voor hogere efficiëntie. Een SAS-controller ondersteunt het aansluiten van SAS- en SATA-schijfdrives. Dit is een betrouwbare opslaginterfacestandaard die al jaren wordt gebruikt en in die tijd aanzienlijk is verbeterd.
- Componenten. Een SAS-systeem omvat 3 hoofdcomponenten:
- Initiator – onderdeel van de hostcomputer waaraan SAS-schijven zijn aangesloten
- Doel – een schijfapparaat, dat de logische eenheden bevat, verbonden met een hostcomputer, die in dit geval initiator wordt genoemd
- Dienstlevering subsysteem – omvat apparatuur zoals kabels om een initiator met een doel te verbinden
- Prestatie. SAS stelt u in staat om meerdere hoge-snelheids fysieke links te combineren tot een enkele snellere poort om de bandbreedte tussen deze links en de controller te vergroten. SAS 3 biedt een interface-snelheid van 12 Gbit/s, SAS 4 – 22,5 Gbit/s en SAS 5, dat in ontwikkeling is, wordt verwacht 45 Gbit/s te bieden. In de praktijk is de snelheid afhankelijk van het type SAS-schijf dat is aangesloten, dit kan een HDD of SSD zijn.
- Flexibiliteit. SAS-opslagcontrollers, ook wel SAS host-busadapters genoemd, moeten op servers worden geïnstalleerd. Een SAS-controller is een bord (circuit) dat is geïnstalleerd in de PCI-E-sleuf (PCI-slots werden eerder gebruikt). Een computer-moederbord heeft een eindig aantal PCI-E-sleuven, en een SAS-controller heeft een eindig aantal SAS-poorten. U kunt expanders (rand- en uitbreidings-expanders) installeren om het aantal SAS-apparaten dat aan de SAS-controller wordt toegewezen te vergroten. De maximale kabellengte is tot 10 meter. U moet deze mogelijkheden en beperkingen in overweging nemen bij het plannen van een schaalbaar opslagsysteem.
- Gebruiksgemak. Het installeren van een SAS-opslagsubsysteem is eenvoudig voor direct aangesloten opslag. U moet SAS-opslagcontrollers installeren, die SAS RAID-controllers kunnen zijn, en schijven aansluiten. SAS-expanders kunnen worden gebruikt om een SAN te configureren met SAS-schijven. Fibre Channel kan vervolgens worden gebruikt om gegevens over te dragen naar een extern netwerk zoals SAN.
- Kosten. Het installeren van een SAS-opslagsysteem is betaalbaar voor bedrijven, en dit is een voordeel van SAS.
De SAS-standaard is een benadering die hardware SAS-interfaces vereist aan zowel de server- als de clientzijde. Deze technologie biedt snelheden tot 22,5 Gbit/s met SAS 4 (zoals hierboven vermeld, is SAS 5 in ontwikkeling), maar het heeft verschillende beperkingen.
- 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.
- De opslagserver en schijven moeten in hetzelfde rack worden gemonteerd vanwege beperkingen op de kabellengte. Daarom kan deze benadering goed werken voor kleine tot middelgrote omgevingen met hoge eisen aan de gegevensoverdrachtsnelheid, maar niet voor zeer grote omgevingen.
Wat is Fibre Channel?
- Architectuur. Het Fibre Channel-standaardarchitectuur heeft 5 lagen en verschilt van het OSI-model dat wordt gebruikt voor Ethernet-netwerken:
- FC-0 is de fysieke laag en omvat datakabels, connectoren en signaaloverdracht in deze omgeving voor dataverkeersbeheer.
- FC-1 is de transmissieprotocol laag die verantwoordelijk is voor gegevenscodering en -decodering, gegevenssynchronisatie, onderhoud van verbindingen en foutdetectie.
- FC-2 is de framing- en signaleringsprotocol laag. Het definieert de structuur en organisatie van de overgedragen gegevens en is verantwoordelijk voor gegevenssequentie en stroombeheer. Segmentatie en herassemblage van de protocolgegevenseenheden die worden ontvangen en verzonden door apparaten worden uitgevoerd op deze laag.
- FC-3 is de algemene services laag gebruikt voor FC-functies om diensten te bieden zoals RAID, encryptie, gegevensstriping en multicasting, en voor andere FC-functies die in de toekomst ontwikkeld kunnen worden.
- FC-4 is de bovenliggende protocol laag of de mapping laag gebruikt om protocollen te beschrijven die FC kunnen gebruiken als transport en hun gebruikreeks. Het maakt het mogelijk om deze protocollen te mappen naar FC 0–3 niveaus en biedt een communicatiepunt tussen bovenliggende protocollen (zoals SCSI) en de lagere FC-lagen.
Het FC-model en de hardware zijn ontworpen voor protocol offload-engines (POE). Dit resulteert in lage transmissie-overhead en verbetert de algehele efficiëntie. De meeste top SAN-systemen gebruiken het Fibre Channel-protocol voor het verpakken van SCSI-commando’s in FC-frames en het overbrengen van verkeer van hosts (servers) naar gedeelde opslag.
- Prestatie. Het grootste voordeel van Fibre Channel is snelheid, en het kan worden gebruikt om een volledig functioneel hoog-snelheidsnetwerk op te bouwen. Gen 7 FC-netwerken ondersteunen 64GFC en 256GFC met respectievelijk 12.800 MB/s en 51.200 MB/s doorvoer per richting. De 128G Fibre Channel biedt een doorvoer tot 24.850 MB/s. Dubbelkanaalscompatibiliteit is een andere reden waarom Fibre Channel veel wordt gebruikt voor opslaginterconnecties in storage area networks (SAN).
- Flexibiliteit en schaalbaarheid. Gelijktijdige multi-toegang tot gegevens en verbindingen over lange afstanden zijn voordelen van Fibre Channel. Speciale hardware en apparatuur zijn vereist voor FC: host bus adapters geïnstalleerd in servers (zoals ESXi-hosts), FC-controllers op opslagservers (die lid zijn van SAN), FC-switches, kabels, enz. U moet switches installeren als het aantal ESXi-hosts groter is dan het aantal FC-poorten in de opslag. Een dergelijke configuratie is gebruikelijk voor grote serverinfrastructuur. Het is mogelijk om SAS-schijfstations te gebruiken in FC SAN-systemen.
Ondersteuning voor lange afstanden maakt het mogelijk om verschillende schijven van de redundante array (spiegelen) op verschillende locaties te plaatsen. Schijfgegevens kunnen worden gespiegeld naar een externe locatie die zich enkele kilometers verwijderd bevindt van de primaire locatie. Deze aanpak kan u helpen gegevensverlies te voorkomen als gevolg van een lokale ramp.
Wat betreft de gebruikte kabels, worden zowel koperen als optische kabels ondersteund, maar u moet optische kabels gebruiken om alle voordelen van de Fibre Channel-technologie te benutten. De maximale afstand/kabellengte van een koperen kabel is 30 meter, afhankelijk van de kwaliteit van de kabel. Optische kabel – 100 meter tot 50 kilometer, afhankelijk van de kwaliteit van de kabel. Optische kabels kunnen single-mode of multi-mode zijn. Een single-mode vezel biedt een hogere transmissiesnelheid, bandbreedte en afstand. Gebruik een hoogwaardige SFP (small form factor pluggable) transceiver om prestatieverlies te voorkomen.
Wat betreft schaalbaarheid kunt u Fibre Channel-opslagsystemen gebruiken in omgevingen van alle groottes, van klein tot groot. Als interconnectietechnologie ondersteunt Fibre Channel punt-naar-punt verbindingen, een geschakelde topologie en een gecontroleerde loop.
- Gebruiksgemak. Fibre Channel verschilt van bekende Ethernet-netwerken om apparaten te verbinden. Het leren van het technologieprincipe en het installeren van specifieke hardware vereist extra inspanning. Het moeilijkheidsniveau van het configureren van Fibre Channel SAN-opslag is hoog. U moet gespecialiseerde hardware en apparatuur installeren.
- Kosten. Hardware en apparatuur die worden gebruikt voor Fibre Channel-opslagsystemen zijn duur. Zo’n infrastructuur werkt het beste voor grote banken en bedrijven, waar de overdrachtssnelheid van gegevens en beveiliging zeer hoge prioriteiten zijn.
Fibre Channel over Ethernet (FCoE)
Fibre Channel over Ethernet (FCoE) is een technologie die het mogelijk maakt om onderliggende fysieke high-speed Ethernet-netwerken (zoals 10Gbit-netwerken) te gebruiken met de Fibre Channel-architectuur op het overlay-niveau. Encapsulatie van FC-frames wordt gebruikt door ze over Ethernet te mappen.
FCoE is ontwikkeld voor een betere compatibiliteit met hardware die wordt gebruikt voor Ethernet-netwerken, maar houd er rekening mee dat de overhead hoger is dan voor een native Fibre Channel-opslagnetwerk. Het belangrijkste idee van FCoE is om kosten te verlagen door de Fibre Channel-technologie te gebruiken op Ethernet-netwerken zonder speciale FC-apparatuur aan te schaffen. Let op: FCoE kan worden beschouwd als een uitbreiding van FC, maar niet als een vervanging.
Lees meer in onze post over netwerktopologieën en het OSI-model.
Wat is iSCSI?
iSCSI (Internet Small Computer Interface) is een protocol dat SCSI-commando’s over TCP/IP-netwerken transporteert. Het iSCSI-protocol deelt gegevens op blokniveau, in tegenstelling tot SMB en NFS, die gegevens op het bestandsniveau delen. Dit protocol maakt gebruik van Ethernet-netwerkapparatuur, inclusief netwerkkaarten, switches en kabels, en NAS-apparaten of opslagservers met SAS- of SATA-schijven geïnstalleerd.
- Prestatie. De prestatie is afhankelijk van de onderliggende netwerkbandbreedte maar is niet zo goed als SAS en Fibre Channel prestaties. iSCSI ondersteunt multipad, Jumbo-frames en andere technologieën voor betere prestaties in Ethernet-netwerken. U kunt 10-Gbit, 40-Gbit, of zelfs 100-Gbit/s high-speed Ethernet-netwerken gebruiken voor opslagconnectiviteit. Er is overhead, wat de algehele prestaties beïnvloedt, bij het gebruik van TCP/IP-netwerken om SCSI-commando’s te dragen met het iSCSI-protocol, vergeleken met SAS en FC opslagsystemen. Latentie, die kan optreden bij het gebruik van iSCSI, kan de voordelen van SSD-opslagapparaten op een externe opslagserver verminderen. Het encapsulatieproces verbruikt enkele extra processormiddelen en dit kost tijd.
- Flexibiliteit. Er is geen limiet aan het maximale aantal verbonden iSCSI-doelen met behulp van het iSCSI-protocol. De maximale hoeveelheid opslag die u kunt verbinden met iSCSI, is afhankelijk van de hoeveelheid opslag op schijven die zijn geïnstalleerd in de opslagserver, NAS, of SAN. Het is technisch mogelijk om een server of NAS (Netwerkverbonden Opslag) te gebruiken met SAS en zelfs SATA-schijven om iSCSI-doelen te configureren.
- Gebruiksgemak. Gemiddeld – kennis van opslag en IP-netwerken is vereist.
- Kosten. Het gebruik van het iSCSI-protocol voor toegang tot netwerkopslag stelt u in staat kosten te besparen en wordt voornamelijk gebruikt door kleine en middelgrote bedrijven. Het is technisch mogelijk om goedkope hardware te gebruiken, maar let op de beperkingen qua betrouwbaarheid en prestaties die met dergelijke hardware kunnen worden bereikt.
In tegenstelling tot SAS en FC vereist de iSCSI-technologie geen specifieke hardware. Het werkt binnen de bestaande Ethernet-netwerkinfrastructuur en maakt gebruik van software-geëmuleerde iSCSI-adapters. Dit maakt de technologie gemakkelijker schaalbaar dan de vorige twee en betaalbaarder voor kleine omgevingen met beperkte IT-budgetten, aangezien je geen extra apparatuur nodig hebt. Aan de andere kant vereist iSCSI een dedicated server met een specifiek besturingssysteem (OS) en softwareconfiguratie om het te laten werken.
De onderstaande tabel toont de OSI-lagen die worden gebruikt door iSCSI en de OSI-lagenanalogen die worden gebruikt voor de werking van Fibre Channel.
| OSI-lagen | iSCSI | Fibre Channel |
| 7 Toepassing | – | – |
| 6 Presentatie | SCSI-commandoset | SCSI-commandoset |
| 5 Sessie | iSCSI | FC-4/FC-3 |
| 4 Transport | TCP | FC-2 |
| 3 Netwerk | IP | FC-2 |
| 2 Datalink | Ethernet MAC | FC-1 |
| 1 Fysiek | Ethernet (fysiek) | FC-0 |
Pro Tip: Als u Ethernet-netwerken en FCoE- of iSCSI-protocollen gebruikt om toegang te krijgen tot netwerkopslag, gebruik dan toegewijde netwerken als opslagnetwerken en niet uw productienetwerken, VM-netwerken, enz. Hierdoor kunt u prestatiedegradatie vermijden, de beveiliging verbeteren en de diagnose van problemen vereenvoudigen.
Wat is vSAN?
vSAN is opslagvirtualisatiesoftware voor VMware-omgevingen en wordt geleverd als onderdeel van VMware’s ESXi-hypervisor voor het bouwen van een hypergeconvergeerde virtuele infrastructuur met meerdere ESXi-hosts. VMware introduceerde voor het eerst zijn eigen benadering voor het maken van gedeelde VMFS-opslag in vSphere v5.5. Sinds die tijd is vSAN aanzienlijk verbeterd in vSphere 7.0.3. VMware staat toe om lokale serverbronnen en bestaande Gigabit Ethernet-netwerken te gebruiken zonder extra opslagserverhardware.
Deze optie ziet er aantrekkelijk uit omdat er geen specifieke hardware nodig is en kan worden geconfigureerd via de GUI in VMware vSphere Client. Bovendien is het niet afhankelijk van de fysieke locatie van uw hosts en opslagschijven.
Het nadeel is dat het maken van een VMware vSAN-cluster een extra vSphere-licentie vereist, wat prijzig kan zijn met een groot aantal hosts. De prestaties van vSAN zijn afhankelijk van de snelheid van het netwerk en de schijven geïnstalleerd in ESXi-hosts.
vSAN is een goede keuze voor infrastructuren van elke omvang en is vooral handig als je geen speciale opslagserver kunt installeren. Het kan echter een kostbare oplossing worden voor grotere datacenters. Het gebruik van VMware vSAN in VMware vSphere staat ook bekend als een hyper-geconvergeerde infrastructuur (HCI).
Conclusie
De winnaar in deze vergelijking hangt af van uw vereisten. U kunt de opslagoplossing selecteren op basis van prestaties, prijs, betrouwbaarheid en gebruiksgemak.
VMware vSphere ondersteunt FC, SAS en iSCSI-opslag. Daarnaast biedt VMware vSAN om direct aangesloten opslag op ESXi-hosts te gebruiken om opslag zoals SAN te maken om VM’s op te slaan.
Voordat u aan een fysieke-naar-virtuele migratie project begint, is het beter om haalbaarheidsonderzoek uit te voeren om het aantal IOPs voor gevirtualiseerde servers te bepalen. Op basis van de resultaten zult u beslissen welke opslagregeling het beste voor u werkt. Vergeet ook niet om uw vSphere-omgeving te back-uppen met een betrouwbare back-upoplossing zoals NAKIVO Backup & Replication.
Source:
https://www.nakivo.com/blog/fc-vs-sas-vs-iscsi-comparison/