企業中使用的三種主要存儲網絡技術各有其優點和缺點。在這篇文章中，我們將比較 FC、SAS 和 iSCSI 存儲協議，以了解它們在 VMware vSphere 環境中的最佳用途。但是，您也可以使用這些信息在其他 IT 基礎設施中安裝存儲。
FC vs SAS vs iSCSI：技術比較
增加 vSphere 環境的冗餘性、高可用性和負載效率的常用技術是將 ESXi 主機配置在 vSphere 集群中。為集群創建 VMware 共享存儲是其中最重要的要求之一。有幾種方法可以創建共享存儲：
- 存儲服務器上的 SAS 接口和一個 ESXi 主機
- 光纖通道（FC）
- iSCSI
- 虛擬 SAN（vSAN）
在 VMware 中，vSAN 包括在內，可以通過 vSphere Client 設置，而其他三種需要額外的軟件/硬件來設置。讓我們來看看 iSCSI 和 SAS 之間的區別，以及比較 FC 和其他方法，以了解這些技術的不同方面。
- 光纖通道 是用於需要在大型組織中具有高性能、可用性和可靠性的關鍵應用程序的存儲系統的最終解決方案。請注意，這種解決方案的價格較高。
SAS 是更經濟實惠的技術，基於 SAS 的解決方案在企業中被廣泛使用，當可靠性、高可用性和性能是優先考慮的時候。 - SAS是更經濟實惠的技術，當可靠性、高可用性和性能是首要考量時，企業普遍使用基於SAS的解決方案。
- iSCSI是三者中最經濟實惠的解決方案，當預算有限時可以與現有基礎設施一起使用。
FC vs SAS
這兩種成熟技術都提供高水準的性能、可靠性和可用性。然而，光纖通道在數據傳輸方面提供稍微更高的性能。
- SAS具有更好的性價比，是企業存儲的最佳選擇。
- FC存儲網絡在企業環境中的SAN中被廣泛使用，用於處理大量數據。
- 可以使用協議橋接將SAS磁盤用於FC網絡，以處理SAS轉換到磁盤驅動器的問題。
- 如果存儲位於一個機架或一個房間與伺服器（直接附加存儲）相連，則SAS存儲是最佳選擇。
當基礎設施擴展並且SAS存儲量不足時，可以考慮使用光纖通道SAN存儲，因為它提供更高水平的可擴展性。
SAS vs iSCSI
SAS是用於連接磁盤設備的接口，使用SCSI命令，而iSCSI是一種封裝SCSI命令的協議，使用底層TCP/IP網絡。在伺服器中使用SAS驅動器可以為合理價格提供更高性能和可靠性。iSCSI允許您在用於共享存儲的伺服器上使用甚至SATA磁盤驅動器。
FC vs iSCSI
讓我們總結一下在這個 FC 對 SAS 對 iSCSI 表中所有技術的主要參數。
| SAS | FC | iSCSI | |
| 描述 | 使用SCSI命令的磁盘设备串行接口 | 一组标准（包括网络）以传输内置的SCSI命令 | 一种网络协议，用于在现有TCP/IP网络中封装SCSI命令 |
| 架构 | 串行，点对点 | 切换，支持多个并发事务 | 使用标准的以太网网络OSI模型。 |
| 性能 | 高 | 非常高 | 中等 |
| 使用便捷性 | 容易 | 困难 | 中等 |
| 灵活性/可扩展性 | 中等 | 高 | 高 |
| 设备最大数量 | 不同（256或65535） | 256个设备，在交换结构中可达1600万 | 无限 |
| 设备之间的最大距离 | 10米 | 30米（铜）
50公里（光学） |
取决于基础架构 |
| 成本 | 中等 | 高 | 低 |
| 目标市场 | 中小型企业 | 中大型企业 | 中小型企业 |
| vSphere中的支持 | 是 | 是 | 是 |
VMware共享存储方法比较
以下是创建VMware vSphere共享存储（包括vSAN）的方法的简要比较表。
| 方法 | 附加硬體 | 附加軟體 | 專用伺服器 | 管理複雜度 |
| SAS | SAS 適配器 | 是 | 是 | 中等 |
| 光纖通道 | FC 控制器、HBA、FC 切換器 | 是 | 是 | 需要專用管理員 |
| iSCSI | 否 | 是 | 是 | 需要特定伺服器配置 |
| vSAN | 否 | 否 | 否 | 透過 vSphere Client 配置 |
儲存技術概述
讓我們更詳細地看看創建 VMware 共享儲存的各種方法。
什麼是 SAS？
SAS，或串行附加式 SCSI，是一種廣泛用於伺服器的介面標準，用於連接磁盤驅動器、DVD 驅動器和磁帶驅動器。SAS 在伺服器中被廣泛用於直接附加式儲存（DAS），例如 ESXi 主機以及配置為共享儲存以通過網絡訪問的伺服器（儲存伺服器）。
SAS，作為 SCSI（並行 SCSI）的後繼者，與 SCSI（小型電腦系統介面）命令一起運作，這些命令已經經過優化以提高效率。SAS 控制器支持附加 SAS 和 SATA 磁盤驅動器。這是一個可靠的儲存介面標準，多年來一直在使用並在此期間得到了大大的增強。
- 組件。 SAS 系統包括 3 個主要組件：
- 發起者 – 連接 SAS 磁碟驅動器的主機計算機的一部分
- 目標 – 一個包含邏輯單元的磁碟設備，連接到主機計算機，本例中稱為發起者
- 服務交付子系統 – 包括連接發起者與目標的電纜等設備
- 性能。 SAS 允許將多個高速物理連接結合成一個更快的端口，以增加這些連接和控制器之間的帶寬。 SAS 3 提供 12 Gbit/s 的接口速度，SAS 4 提供 22.5 Gbit/s，而正在開發的 SAS 5 預計提供 45 Gbit/s。實際上，速度取決於所連接的 SAS 磁碟驅動器的類型，可以是 HDD 或 SSD。
- 靈活性。SAS 儲存控制器，也稱為 SAS 主機匯流排適配器，必須安裝在伺服器上。SAS 控制器是安裝在 PCI-E 插槽（之前使用的是 PCI 插槽）上的板（電路）。電腦主機板具有有限數量的 PCI-E 插槽，而 SAS 控制器具有有限數量的 SAS 端口。您可以安裝擴展器（邊緣擴展器和分支擴展器）來增加指向 SAS 控制器的 SAS 設備的數量。最大電纜長度可達 10 米。在計劃可擴展的儲存系統時，應考慮這些可能性和限制。
- 易用性。對於直接連接的儲存，安裝 SAS 儲存子系統很簡單。您需要安裝 SAS 儲存控制器，它可以是 SAS RAID 控制器，並連接磁盤。 SAS 擴展器可用於配置具有 SAS 磁盤的 SAN。然後可以使用光纖通道將數據傳輸到外部網絡，如 SAN。
- 成本。對於企業來說，安裝 SAS 儲存系統是負擔得起的，這是 SAS 的一個優勢。
SAS 標準是一種方法，要求伺服器和客戶端兩側都具有硬體 SAS 介面。該技術提供了高達 22.5 Gbit/s 的速度，SAS 4（如上所述，SAS 5 正在開發中），但它有一些限制。
- 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.
- 由於電纜長度的限制，儲存伺服器和磁盤必須安裝在同一個機架上。因此，這種方法可以很好地適用於具有高數據傳輸速度需求的中小型環境，但不適用於非常大型的環境。
什麼是光纖通道？
Fibre Channel（FC）是一种用于高性能存储系统的互连技术，包括磁盘和网络设备。FC支持在设备之间传输SCSI数据，而无需对这些数据进行翻译。
- 架構。光纖通道標準架構有5層，與用於乙太網絡的OSI模型不同：
- FC-0是物理層，包括數據電纜、連接器以及在這個環境中進行數據控制的信號傳遞。
- FC-1是傳輸協議層，負責數據編碼和解碼、數據同步、連接的維護以及錯誤檢測。
- FC-2是帧和信令协议层。它定義了轉移數據的結構和組織，負責數據排序和流量控制。在這一層上執行接收和發送的協議數據單元的分段和重組。
- FC-3是通用服務層，用於提供FC功能，例如RAID、加密、數據分割和多播，以及未來可能開發的其他FC功能。
- FC-4是上層協議層或映射層，用於描述可以使用FC作為傳輸的協議及其使用序列。它允許將這些協議映射到FC 0–3層級，並提供上層協議（如SCSI）和較低FC層之間的通信點。
FC模型和硬件設計用於協議卸載引擎（POE）。這導致低傳輸開銷，並提高整體效率。大多數頂級SAN系統使用光纖通道協議將SCSI命令封裝成FC幀，並將流量從主機（服務器）傳輸到共享存儲。
- 性能。光纖通道的最大優勢是速度，它可以用來構建完全功能的高速網絡。第7代光纖通道網絡支持64GFC和256GFC，分別每個方向的吞吐量為12,800 MB/s和51,200 MB/s。128G光纖通道提供高達24,850 MB/s的吞吐量。雙通道兼容性是光纖通道被廣泛用於存儲區域網絡（SAN）存儲互連的另一個原因。
- 彈性和擴展性。光纖通道的同時多接入數據和長距離連接是其優勢。FC 需要特殊的硬件和設備: 安裝在伺服器上的主機總線適配器 (例如 ESXi 主機)、存儲伺服器上的 FC 控制器 (是 SAN 的成員)、FC 切換器、電纜等。如果 ESXi 主機的數量大於存儲中的 FC 端口數量，則需要安裝切換器。這種布局在大型伺服器基礎架構中很常見。在 FC SAN 系統中可以使用 SAS 硬碟驅動器。
長距離支援允許您將冗余數組 (鏡像) 的不同磁盤放置在不同位置。磁盤數據可以鏡像到距離主站幾公里遠的遠端站點。這種方法可以幫助您避免因本地災害而造成的數據損失。
在使用的電纜方面，支援銅纜和光纜，但應使用光纜以獲得光纖通道技術的所有優勢。銅電纜的最大距離/電纜長度取決於電纜質量，最多可達 30 米。光纜的最大距離/電纜長度則為 100 米至 50 公里，取決於電纜質量。光纜可以是單模或多模。單模光纖提供更高的傳輸速率、頻寬和距離。使用高質量的 SFP (小型可插拔式) 收發器以避免性能降低。
至於擴展性，您可以在各種大小的環境中使用光纖通道存儲系統。作為一種互連技術，光纖通道支持點對點連接、切換拓撲和仲裁循環。
- 易用性。Fibre Channel與眾所周知的以太網網路不同，用於連接設備。學習技術原理並安裝特定硬體需要額外的努力。配置Fibre Channel SAN存儲的難度很高。您需要安裝專門的硬體和設備。
- 成本。用於Fibre Channel存儲系統的硬體和設備昂貴。這樣的基礎設施最適合於大型銀行和公司，其中資料傳輸速度和安全性是非常重要的優先考慮因素。
以太網上的Fibre Channel（FCoE）
以太網上的光纖通道（FCoE）是一項技術，允許您在覆蓋層級上使用底層的物理高速以太網網絡（例如10Gbit網絡）與光纖通道架構。封裝FC框架的方法是通過將它們映射到以太網上來實現的。
FCoE已經發展出來以更好地與用於以太網網絡的硬件兼容，但請注意，開銷比本機光纖通道存儲網絡更高。 FCoE的主要思想是通過在以太網網絡上使用光纖通道技術而無需購買特殊的FC設備來降低成本。請注意，FCoE可以被認為是FC的擴展，但不是替代品。
在我們的文章中了解更多關於網絡拓撲和OSI模型。
什麼是iSCSI？
iSCSI（Internet Small Computer Interface）是一種協議，它在TCP/IP網絡上傳輸SCSI命令。 iSCSI協議在區塊級別共享數據，不像SMB和NFS，它們在文件級別共享數據。該協議允許您使用以太網網絡設備，包括網絡卡，交換機和電纜，以及安裝有SAS或SATA磁盤的NAS設備或存儲伺服器。
- 效能。效能取決於底層網路頻寬，但不如 SAS 和光纖通道的效能好。iSCSI 支援多路徑、巨幀和其他技術，在乙太網路中提供更好的效能。您可以使用 10-Gbit、40-Gbit，甚至 100-Gbit/s 的高速乙太網路進行存儲連接。在使用 TCP/IP 網路攜帶 SCSI 命令時，與 SAS 和 FC 存儲系統相比，使用 iSCSI 協議會對整體效能產生影響。使用 iSCSI 時可能會出現延遲，這可能會降低遠程存儲服務器上 SSD 存儲設備的優勢。封裝過程會消耗一些額外的處理器資源，這需要時間。
- 靈活性。使用 iSCSI 協議，可連接的 iSCSI 目標數量沒有限制。您可以通過安裝在存儲服務器、NAS 或 SAN 上的磁盤的容量來決定使用 iSCSI 可連接的最大存儲量。從技術上講，可以使用具有 SAS 甚至 SATA 硬盤的伺服器或 NAS（網路附加儲存）來配置 iSCSI 目標。
- 易用性。中等 – 需要一定的存儲和 IP 網路知識。
- 成本。使用 iSCSI 協議訪問網路存儲可幫助您節省成本，主要用於中小型企業。從技術上講，可以使用廉價的硬體，但請注意使用此類硬體所能達到的可靠性和性能水平的限制。
與SAS和FC不同，iSCSI技術不需要任何特定的硬件。它在現有的乙太網路基礎設施中運作，並使用軟體模擬的iSCSI適配器。這使得該技術比前兩者更容易擴展，對於有限的IT預算的小型環境更經濟實惠，因為您不需要任何額外的設備。另一方面，iSCSI需要一台具有特定操作系統（OS）和軟體配置的專用伺服器才能使其正常運作。
下表顯示了iSCSI使用的OSI層和用於光纖通道操作的OSI層的類比。
| OSI層 | iSCSI | 光纖通道 |
| 7 應用 | – | – |
| 6 表示 | SCSI命令集 | SCSI命令集 |
| 5 會話 | iSCSI | FC-4/FC-3 |
| 4 傳輸 | TCP | FC-2 |
| 3 網絡 | IP | FC-2 |
| 2 資料鏈接 | 乙太網路MAC | FC-1 |
| 1 物理 | 乙太網路（物理） | FC-0 |
專業提示: 如果您使用乙太網路和FCoE或iSCSI協議訪問網絡存儲，請使用專用網絡作為存儲網絡，而不是生產網絡、VM網絡等。這樣可以避免性能降級，提高安全性，並簡化問題的診斷。
vSAN是什麼？
vSAN是針對VMware環境的儲存虛擬化軟體，並作為VMware的ESXi hypervisor的一部分，用於構建具有多個ESXi主機的超融合虛擬基礎設施。VMware首次在vSphere v5.5中推出了自己的創建共享VMFS存儲的方法，此後，vSAN在vSphere 7.0.3中得到了顯著改進。VMware允許使用本地伺服器資源和現有的千兆以太網網絡，而無需額外的儲存伺服器硬體。
這個選項看起來很吸引人，因為它不需要任何特定的硬體，並且可以通過VMware vSphere Client的GUI進行配置。此外，它不依賴於主機和儲存磁碟的物理位置。
缺點是創建VMware vSAN叢集需要額外的vSphere授權，對於大量主機來說可能價格昂貴。vSAN的性能取決於網絡速度和安裝在ESXi主機上的磁碟。
vSAN 是任何规模基础设施的不错选择，尤其是如果您无法安装专用存储服务器的情况下非常方便。然而，对于较大的数据中心来说，这可能成为一种昂贵的解决方案。在 VMware vSphere 中使用 VMware vSAN 也被称为超融合基础架构（HCI）。
结论
在这种比较中的胜出者取决于您的需求。您可以根据性能、价格、可靠性和易用性选择存储解决方案。
VMware vSphere 支持 FC、SAS 和 iSCSI 存储。此外，VMware 还提供 vSAN 以使用直连存储在 ESXi 主机上创建类似 SAN 的存储来存储虚拟机。
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Source:
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