iSCSI设备的主机接口一般默认都是IP接口，可以直接与以太网络交换机和iSCSI交换机连接，形成一个存储区域网络。根据主机端HBA卡、网络交换机的不同，iSCSI设备与主机之间有三种连接方式。

 第一种：以太网卡+initiator软件方式。

服务器、工作站等主机使用标准的以太网卡，通过以太网线直接与以太网交换机连接，iSCSI存储也通过以太网线连接到以太网交换机上，或直接连接到主机的以太网卡上。在主机上安装Initiator软件。

安装Initiator软件后，Initiator软件可以将以太网卡虚拟为iSCSI卡，接受和发送iSCSI数据报文，从而实现主机和iSCSI设备之间的iSCSI协议和TCP/IP协议传输功能。

这种方式由于采用普通的标准以太网卡和以太网交换机，无需额外配置适配器，因此硬件成本最低。缺点是进行ISCSI包文和TCP/IP包文转换要点主机端的一部分资源。不过在低I/O和低带宽性能要求的应用环境中和完全满足数据访问要求。

目前很多最新版本的常用操作系统都提供免费的Initiator软件，建立一个存储系统除了存储设备本身外，基本上不需要投入更多的资金来，因此在三种系统连接方式中其建设成本是最低的。

第二种：硬件TOE网卡+initiator软件方式。

第一种方式由于采用普通以太网卡和以太网交换机，无需额外配置适配器，或专用的网络设备，因此硬件成本最低。但由于进行ISCSI包文和TCP/IP包文的打包和解包全部需要主机主处理器CPU来进行运算，数据传输率直接受到主机当前运行状态和可用资源的影响和限制，因此一般无法提供高带宽和高IOPS性能。

具有TOE（TCP Offload Engine）功能的智能以太网卡可以将网络数据流量的处理工作全部转到网卡上的集成硬件中进行，把系统主处理器CPU从忙于协议处理的繁重的内核中断服务中解脱出来，主机只承担TCP/IP控制信息的处理任务。

与第一种方式相比，采用TOE卡可以大幅度提高数据的传输速率。TCP/IP协议栈功能由TOE卡完成，而iSCSI层的功能仍旧由主机来完成。

由于TOE卡也采用TCP/IP协议，相当于一块高性能的以太网卡，所以第二种方式也可以看做是第一种连接方式的特殊情况。

第三种是iSCSI HBA卡+iSCSI交换机方式。

在主机上安装专业的iSCSI HBA适配卡，从而实现主机与交换机之间、主机与存储之间的高效数据交换。

与前两种方式相比，第三种连接方式中采用了iSCSI HBA卡，因此数据传输性能最好，价格也最高。

后两种方式都需要在主机上安装专门的硬件板卡，由于目前TOE网卡和iSCSI HBA的市场价格都比较贵。如果网络中主机数量比较多，那么网络总资金投入不见得会比FC-SAN存储系统低很多，网络的带宽和性能却相比FC-SAN存储系统差了很多。

有的读者可能会问，为什么这三种方式中都没有采用iSCSI交换机？

实际上，我们能在市场上看到的iSCSI交换机都不是真正意义上交换机，所谓的iSCSI交换机应该称之为iSCSI协议转换器、或者iSCSI桥接器。一部分端口用来连接主机的iSCSI HBA卡，另一部分端口用来连接FC存储或SCSI存储，只能实现存储设备与主机之间的FC-iSCSI（或SCSI-iSCSI）协议连接，不能实现iSCSI-iSCSI协议连接，其工作方式完全不同于以太网交换机或FC交换机那样，实现某一个协议内的互联互通。

因此iSCSI交换机一般都用作iSCSI存储内的控制器，而不是iSCSI存储与主机之间网络连接设备。

实际上当我们对iSCSI设备的结构进行深入的研究时就会发现iSCSI从架构上可以分为4种类型的架构。

一、控制器系统架构

iSCSI的核心处理单元采用与FC光纤存储设备相同的结构。即采用专用的数据传输芯片、专用的RAID数据校验芯片、专用的高性能cache缓存和专用的嵌入式系统平台。打开设备机箱时可以看到iSCSI设备内部采用无线缆的背板结构，所有部件与背板之间通过标准或非标准的插槽链接在一起，而不是普通PC中的多种不同型号和规格的线缆链接。

这种类型的iSCSI存储设备核心处理单元采用高性能的硬件处理芯片，每个芯片功能单一，因此处理效率较高。操作系统是嵌入式设计，与其他类型的操作系统相比，嵌入式操作系统具有体积小、高稳定性、强实时性、固化代码以及操作方便简单等特点。因此控制器架构的iSCSI存储设备具有较高的安全性和和稳定性。

控制器架构iSCSI存储内部基于无线缆的背板链接方式，完全消除了链接上的单点故障，因此系统更安全，性能更稳定。一般可用于对性能的稳定性和高可用性具有较高要求的在线存储系统，比如：中小型数据库系统，大型数据的库备份系统，远程容灾系统，网站、电力或非线性编辑制作网等。

控制器架构的iSCSI设备由于核心处理器全部采用硬件，制造成本较高，因此一般销售价格较高。

目前市场还可以见到一种特殊的基于控制器架构的ISCSI存储设备。该类存储设备是在现有FC存储设备的基础上扩充或者增加ISCSI协议转换模块，使得FC存储设备可以支持FC数据传输协议和ISCSI传输协议，如EMC 150i/300i/500i 等。

常见控制器架构ISCSI产品：

1、Equlogic PS300E系列产品图片：

2、Infortrend EonStor A16E产品图片：

3、UIT BS2000e/3000e产品图片：

   区分一个设备是否是控制器架构，可从以下几个方面去考虑：

1、是否双控：除了一些早期型号或低端型号外，高性能的iSCSI存储一般都会采用active-active的双控制器工作方式。控制器为模块化设计，并安装在同一个机箱内，非两个独立机箱的控制器。

2、缓存：有双控制器缓存镜像、缓存断电保护功能。

3、数据校验：采用专用硬件校验和数据传输芯片，非依靠普通CPU的软件校验，或普通RAID卡。

4、内部结构：打开控制器架构的设备，内部全部为无线缆的背板式连接方式，各硬件模块连接在背板的各个插槽上。

二、iSCSI连接桥系统架构

整个iSCSI存储分为两个部分，一个部分是前端协议转换设备，另一部分是后端存储。结构上类似NAS网关及其后端存储设备。

前端协议转换部分一般为硬件设备，主机接口为千兆以太网接口，磁盘接口一般为SCSI接口或FC接口，可连接SCSI磁盘阵列和FC存储设备。通过千兆以太网主机接口对外提供ISCSI数据传输协议。

后端存储一般采用SCSI磁盘阵列和FC存储设备，将SCSI磁盘阵列和FC存储设备的主机接口直接连接到iSCSI桥的磁盘接口上。

iSCSI连接桥设备本身只有协议转换功能，没有RAID校验和快照、卷复制等功能。创建RAID组、创建LUN等操作必须在存储设备上完成，存储设备有什么功能，整个iSCSI设备就具有什么样的功能。

SANRAD的V-Switch系列，ATTO Technology的iPBridge系列的iSCSI桥接器，提供iSCSI-to-SCSI与iSCSI-to-FC 的桥接，可将直连的磁盘阵列柜(Disk Array，JBOD、DAS)或磁带设备(Autoloader、Tape Library)转变成iSCSI存储设备。

不过随着iSCSI技术的逐渐成熟，连接桥架构的iSCSI设备越来越少，目前的市场上基本已看不到这样的产品了。

三、PC系统架构

那么何谓PC架构？按字面的意思可以理解为存储设备建立在PC服务器的基础上。即就是选择一个普通的、性能优良的、可支持多块磁盘的PC（一般为PC服务器和工控服务器），选择一款相对成熟稳定的iSCSI target软件，将iSCSI Target软件安装在PC服务器上，使普通的PC服务器转变成一台iSCSI存储设备，并通过PC服务器的以太网卡对外提供iSCSI数据传输协议。

目前常见的iSCSI Target软件多半由商业软件厂商提供，如DataCore Software的SANmelody，FalconStor Software的iSCSI Server for Windows，和String Bean Software的WinTarget等。这软件都只能运行在Windows操作系统平台上。

在PC架构的iSCSI存储设备上，所有的RAID组校验、逻辑卷管理、iSCSI 运算、TCP/IP 运算等都是以纯软件方式实现，因此对PC的CPU和内存的性能要求较高。另外iSCSI存储设备的性能极容易收PC服务器运行状态的影响。

当由于PC架构iSCSI存储设备的研发、生产、安装使用相对简单，硬件和软件成本相对较低，因此市场上常见的基于PC架构的iSCSI设备的价格都比较低，在一些对性能稳定性要求较低的系统中具有较大的价格优势。

常见PC架构iSCSI存储设备：

1、INTEL SSR212CC iSCSI产品图片：

2、H3C EX1000 iSCSI产品图片：

3、HP MSA1510i iSCSI产品图片：

四、PC+NIC系统架构

PC+iSCSI Target软件方式是一种低价低效比的解决方案，另外还有一种基于PC+NIC的高阶高效性iSCSI方案。

该方案是指在PC服务器中安装高性能的TOE智能NIC卡，将CPU资源较大的iSCSI运算、TCP/IP运算等数据传输操作转移到智能卡的硬件芯片上，由智能卡的专用硬件芯片来完成iSCSI运算、TCP/IP运算等，简化网络两端的内存数据交换程序，从而加速数据传输效率，降低PC的CPU占用，提高存储的性能。

目前Broadcom提出所谓的C-NIC(Converged NIC)聚合型网卡理念，即是在一颗NetXtreme II 系列的GbE控制芯片内同时具备TOE运算、iSCSI运算、I/O具备RDMA(Remote Direct Memory Access)运算，大幅卸除CPU的辅助运算，使CPU占用率降至20%以下。

Broadcom的代表性芯片为BCM5706(PCI/PCI-X 接口)与BCM5708S(PCIe 接口)，其中BCM5706 为第一代，BCM5708S 为第二代，第二代传输率从1Gbps 提升至2.5Gbps。第三代传输率从2.5Gbps 提升至10Gbps。

原来，W主任是一家国企设计院的信息化主任，最近，单位的信息化系统要改造，决定上一套存储系统实现存储资源的集中。本来，W博士所在的设计院以前从来没部署过存储系统，这次W主任想当然认为存储应用的需求也应该较为简单，无非是单位外部网站建设、内部资料图库的整理还有一些OA系统和财物数据的存放。

占系统资源绝大部分的还是设计院的资料图库，要知道W主任所在的设计院是国家一级设计院，多年来积累了大量的设计图文件，这些文件的大小分别从几兆到几百兆，占用了大量的存储空间。而一些OA系统、财务数据还有图库的索引系统则涉及到数据库的应用。

根据几家集成商的建议，最后方案基本确定为双机热备方案了，基本大家一致觉得这种方案的可靠性较高。双机热备方案中服务器的选择W主任还是比较有经验的，无非是CPU、缓存等等硬件指标，但对于存储系统的选择，却让以前从未接触过存储系统的W主任犯了难。

存储采购，有一点苦恼

经过几家集成商的轮番忽悠，再对照存储系统的性能参数表一看，W主任发现存储系统的参数表还颇有些奇怪的地方。

就比如说存储系统的出口带宽，本来用光纤硬盘的存储系统毫无疑问比SCSI硬盘的存储系统要贵出很多，理论上性能应该更好带宽应该更大，几家集成商也都众口一词力劝W主任选择光纤存储系统，但W主任仔细一琢磨：光纤的主机接口，如果不是4Gb的接口卡，那么一个主机接口才提供2Gb的带宽，而SCSI目前都是Ultra 320 SCSI技术，一个主机接口的带宽就大约在3Gb左右，看起来便宜的反而带宽更大速度更快了。

W主任实在有点糊涂，除此之外，还有IOPS、LUN等等看起来高深复杂的参数也让W主任摸不着头脑。这不，W主任只好搬来了救兵，打电话给老同学O博士请教了。

IT168原文地址：http://storage.it168.com/g/2007-08-20/200708201200656.shtml
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