Les différences entre les protocoles iSCSI, SAS et FC

FC vs SAS vs iSCSI : comparaison des technologies

La technique couramment utilisée pour augmenter la redondance, la haute disponibilité et l’efficacité de la charge dans un environnement vSphere consiste à configurer des hôtes ESXi dans un cluster vSphere. La création d’un stockage partagé VMware est l’une des conditions à remplir les plus importantes pour les clusters. Il existe plusieurs façons de créer un stockage partagé :

• Interfaces SAS sur les serveurs de stockage et un hôte VMware ESXi
• Fibre Channel (FC)
• iSCSI
• Virtual SAN (vSAN)

Dans VMware, vSAN est inclus et peut être configuré via VMware vSphere, tandis que les trois autres nécessitent des conditions à remplir pour être configurés. Examinons la différence entre iSCSI et SAS et comparons FC aux autres approches afin de comprendre les différents aspects de ces technologies.

• Fibre Channel est la solution ultime pour les systèmes de stockage utilisés pour les applications critiques qui exigent des performances, une disponibilité et une fiabilité élevées dans les grandes organisations. Notez le prix élevé d’une telle solution.
• SAS est la technologie la plus abordable, et les solutions basées sur SAS sont largement utilisées dans les entreprises lorsque la fiabilité, la haute disponibilité et les performances sont une priorité.
• iSCSI est la solution la plus abordable des trois et peut être utilisée avec une infrastructure existante lorsque le budget est limité.

FC vs SAS

Ces deux technologies matures offrent un niveau élevé de performances, de fiabilité et de disponibilité. Cependant, Fibre Channel offre des performances légèrement supérieures pour les transferts de données. 

• Le SAS offre un meilleur rapport performances/prix et est idéal pour le stockage d’entreprise.
• Les réseaux de stockage FC sont largement utilisés dans les SAN pour les très grandes quantités de données dans les environnements d’entreprise.
• Les disques SAS peuvent être utilisés dans les réseaux FC à l’aide d’un pontage de protocole pour gérer la traduction SAS vers les disques durs.
• Le stockage SAS est le choix optimal si le stockage est situé dans un rack ou une pièce avec un serveur (stockage directement connecté).

Lorsque l’infrastructure se développe et que les capacités de stockage SAS sont insuffisantes, vous pouvez envisager d’utiliser un stockage SAN Fibre Channel, car il offre un niveau de scalabilité supérieur.

SAS vs iSCSI

SAS est l’interface permettant de connecter des périphériques de disque à l’aide de commandes SCSI, tandis que iSCSI est un protocole permettant d’encapsuler des commandes SCSI à l’aide de réseaux TCP/IP sous-jacents. L’utilisation de disques SAS dans les serveurs offre des performances et une fiabilité supérieures à un prix raisonnable. L’iSCSI vous permet d’utiliser même des disques durs SATA sur des serveurs utilisés pour le stockage partagé.

FC vs iSCSI

Le Fibre Channel est la solution haut de gamme qui utilise ses propres normes de mise en réseau pour acheminer les commandes SCSI vers les disques durs d’un réseau de stockage (SAN). L’iSCSI peut être utilisé pour connecter des SAN (LUN) comme alternative lorsque les facteurs décisifs sont un faible coût, des performances modérées et une évolutivité suffisante. Le réseau Ethernet utilisé pour l’iSCSI est universel et courant, mais il n’est pas principalement axé sur le transfert du trafic de stockage. Ainsi, le Fibre Channel est le gagnant dans la catégorie des performances.

Résumons les principaux paramètres de toutes les technologies dans ce tableau FC vs SAS vs iSCSI.




SAS
FC iSCSI Description Interface série pour périphériques de disque utilisant des commandes SCSI Ensemble de normes (y compris pour la mise en réseau) permettant de transférer des commandes SCSI intégrées Protocole réseau permettant d’encapsuler des commandes SCSI à l’aide des réseaux TCP/IP existants Architecture Série, point à point Commuté, prise en charge de plusieurs transactions simultanées Utilisation du modèle OSI standard pour les réseaux Ethernet.  Performances Élevée Très élevée Moyenne Facilité d’utilisation Facile Difficile Moyen Flexibilité/évolutivité Moyen Haut Haut Nombre maximal d’appliances Variable (256 ou 65535) 256 appliances, 16 millions dans une matrice de commutation Illimité Distance maximale entre les appliances 10 mètres 30 mètres (cuivre)

50 km (optique) Dépend de l’infrastructure sous-jacente Coûts Moyen Élevé Faible Marché cible Petites, moyennes et grandes entreprises Moyennes et grandes entreprises Petites et moyennes entreprises Prise en charge dans vSphere Oui Oui Oui

Comparaison des approches de stockage partagé VMware

Voici un tableau comparatif succinct des approches permettant de créer un stockage partagé VMware vSphere, y compris vSAN.

Présentation des technologies de stockage

Examinons plus en détail chacune des approches permettant de créer un stockage partagé VMware.

Qu’est-ce que le SAS ?

Le SAS, ou Serial Attached SCSI, est une norme d’interface largement utilisée dans les serveurs pour connecter des disques durs, des lecteurs DVD et des lecteurs de bandes magnétiques. Le SAS est largement utilisé pour le stockage à connexion directe (DAS) dans les serveurs tels que les hôtes ESXi et dans les serveurs configurés comme stockage partagé accessible via le réseau (serveurs de stockage).

Le SAS, successeur du SCSI (SCSI parallèle), fonctionne avec des commandes SCSI (Small Computer System Interface), qui ont été optimisées pour une plus grande efficacité. Un contrôleur SAS prend en charge la connexion de disques durs SAS et SATA. Il s’agit d’une norme d’interface de stockage fiable, utilisée depuis des années et considérablement améliorée au fil du temps.

• Composants. Un système SAS comprend 3 composants principaux :
  • Initiateur – partie de l’ordinateur hôte auquel les lecteurs de disque SAS sont connectés
  • Cible – appliance de disque qui contient les unités logiques, connectée à un ordinateur hôte, appelé initiateur dans ce cas
  • Sous-système de prestation de services – comprend des équipements tels que des câbles pour connecter un initiateur à une cible
• Performances. Le SAS vous permet de combiner plusieurs liaisons physiques à haut débit en un seul port plus rapide afin d’augmenter la bande passante entre ces liaisons et le contrôleur. Le SAS 3 offre une vitesse d’interface de 12 Gbit/s, le SAS 4 de 22,5 Gbit/s et le SAS 5, actuellement en cours de développement, devrait offrir 45 Gbit/s. En pratique, la vitesse dépend du type de disque dur SAS connecté, qui peut être un disque dur classique (HDD) ou un disque SSD.
• Flexibilité. Les contrôleurs de stockage SAS, également appelés adaptateurs de bus hôte SAS, doivent être installés sur les serveurs. Un contrôleur SAS est une carte (circuit) installée dans le slot PCI-E (les slots PCI étaient utilisés auparavant). Une carte mère d’ordinateur dispose d’un nombre limité d’emplacements PCI-E, et un contrôleur SAS dispose d’un nombre limité de ports SAS. Vous pouvez installer des expandeurs (expandeurs de bord et fanout) pour augmenter le nombre d’appliances SAS adressées au contrôleur SAS. La longueur maximale du câble est de 10 mètres. Vous devez tenir compte de ces possibilités et limitations lorsque vous planifiez un système de stockage évolutif.
• Facilité d’utilisation. L’installation d’un sous-système de stockage SAS est simple pour le stockage directement connecté. Vous devez installer des contrôleurs de stockage SAS, qui peuvent être des contrôleurs RAID SAS, et connecter des disques. Les expandeurs SAS peuvent être utilisés pour configurer un SAN avec des disques SAS. Le Fibre Channel peut alors être utilisé pour transférer des données vers un réseau externe tel qu’un SAN.
• Coûts. L’installation d’un système de stockage SAS est abordable pour les entreprises, ce qui constitue un avantage du SAS.

La norme SAS est une approche qui nécessite des interfaces SAS matérielles à la fois côté serveur et côté client. Cette technologie offre des vitesses pouvant atteindre 22,5 Gbit/s avec SAS 4 (comme mentionné ci-dessus, SAS 5 est en cours de développement), mais elle présente plusieurs limitations.

• Une infrastructure SAS n’est pas évolutive en raison du nombre limité de ports SAS sur le serveur de stockage. Cependant, si vous avez besoin de plus d’espace de stockage, vous pouvez remplacer les disques par des disques plus grands ou installer un serveur de stockage supplémentaire.
• Le serveur de stockage et les disques doivent être montés dans le même rack en raison des limitations de longueur des câbles. Cette approche peut donc bien fonctionner pour les environnements de petite à moyenne taille qui exigent des vitesses de transfert de données élevées, mais pas pour les très grands environnements.

Qu’est-ce que le Fibre Channel ?

Le Fibre Channel (FC) est une technologie d’interconnexion pour les systèmes de stockage hautes performances qui comprennent des disques et des périphériques réseau. Le FC prend en charge le transfert de données SCSI entre les périphériques sans traduire ces données.

• Architecture. L’architecture standard Fibre Channel comporte 5 couches et diffère du modèle OSI utilisé pour les réseaux Ethernet :
  • FC-0 est la couche physique et comprend les câbles de données, les connecteurs et le passage des signaux dans cet environnement pour le contrôle des données.
  • FC-1 est la couche de protocole de transmission qui est responsable du codage et du décodage des données, de la synchronisation des données, de la maintenance des liaisons et de la détection des erreurs.
  • FC-2 est la couche de protocole de trame et de signalisation. Elle définit la structure et l’organisation des données transférées et est responsable du séquencement des données et du contrôle de flux. La segmentation et le réassemblage des unités de données de protocole qui sont reçues et envoyées par les appliances sont effectués à ce niveau.
  • FC-3 est la couche de services communs utilisée pour les fonctionnalités FC afin de fournir des services tels que RAID, chiffrement, répartition des données et multidiffusion, ainsi que pour d’autres fonctionnalités FC qui pourraient être développées à l’avenir.
  • FC-4 est le protocole de couche supérieure ou l’ couche de mappage utilisé pour décrire les protocoles pouvant utiliser FC comme transport et leur séquence d’utilisation. Il permet de mapper ces protocoles aux niveaux FC 0-3 et fournit un point de communication entre les protocoles de couche supérieure (tels que SCSI) et les couches FC inférieures.

  Le modèle FC et le matériel sont conçus pour les moteurs de déchargement de protocole (POE). Cela se traduit par une faible surcharge de transmission et améliore l’efficacité globale. La plupart des systèmes SAN haut de gamme utilisent le protocole Fibre Channel pour regrouper les commandes SCSI dans des trames FC et transférer le trafic des hôtes (serveurs) vers le stockage partagé.

• Performances. Le principal avantage du Fibre Channel réside dans sa vitesse, qui permet de construire un réseau haut débit entièrement doté d’une fonctionnalité élevée. Les réseaux FC Gen 7 prennent en charge les normes 64GFC et 256GFC avec respectivement 12 800 Mo/et 51 200 Mo/s de débit par direction respectivement. Le Fibre Channel 128G offre un débit pouvant atteindre 24 850 Mo/s. La compatibilité double canal est une autre raison pour laquelle le Fibre Channel est largement utilisé pour l’interconnexion de stockage dans les réseaux de stockage (SAN).
• Flexibilité et évolutivité. L’accès simultané à plusieurs données et la connexion sur de longues distances sont les avantages du Fibre Channel. Le FC nécessite du matériel et des équipements spéciaux : adaptateurs de bus hôte installés dans les serveurs (tels que les hôtes ESXi), contrôleurs FC sur les serveurs de stockage (qui sont membres du SAN), commutateurs FC, câbles, etc. Vous devez installer des commutateurs si le nombre d’hôtes ESXi est supérieur au nombre de ports FC dans le stockage. Une telle configuration est courante pour les grandes infrastructures de serveurs. Il est possible d’utiliser des disques SAS dans les systèmes SAN FC.
  

  La prise en charge longue distance vous permet de placer différents disques de la matrice redondante (mise en miroir) à différents emplacements. Les données du disque peuvent être mises en miroir vers un site distant situé à quelques kilomètres du site principal. Cette approche peut vous aider à éviter la perte de données causée par une catastrophe locale.

  En termes de câbles utilisés, les câbles en cuivre et les câbles optiques sont tous deux pris en charge, mais vous devez utiliser des câbles optiques pour bénéficier de tous les avantages de la technologie Fibre Channel. La distance/longueur maximale d’un câble en cuivre est de 30 mètres, selon la qualité du câble. Câble optique : 100 mètres à 50 kilomètres, selon la qualité du câble. Les câbles optiques peuvent être monomodes ou multimodes. Une fibre monomode offre un débit de transmission, une bande passante et une distance supérieurs. Utilisez un émetteur-récepteur SFP (small form factor pluggable) de haute qualité pour éviter toute dégradation des performances.

  En termes d’évolutivité, vous pouvez utiliser les systèmes de stockage Fibre Channel dans des environnements de toutes tailles, from les plus petits aux plus grands. En tant que technologie d’interconnexion, Fibre Channel prend en charge les connexions point à point, la topologie commutée et la boucle arbitrée.

• Facilité d’utilisation. Le Fibre Channel diffère des réseaux Ethernet bien connus pour connecter des appliances. L’apprentissage du principe technologique et l’installation de matériel spécifique nécessitent des efforts supplémentaires. Le niveau de difficulté de configuration du stockage SAN Fibre Channel est élevé. Vous devez installer du matériel et des équipements spécialisés.
• Coût. Le matériel et les équipements utilisés pour les systèmes de stockage Fibre Channel sont coûteux. Une telle infrastructure convient mieux aux grandes banques et aux grandes entreprises, où la vitesse de transfert des données et la sécurité sont des priorités absolues.

Fibre Channel over Ethernet (FCoE)

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) est une technologie qui permet d’utiliser des réseaux Ethernet physiques haut débit sous-jacents (tels que les réseaux 10 Gbit) avec l’architecture Fibre Channel au niveau de la superposition. L’encapsulation des trames FC est utilisée en les mappant sur Ethernet.

Le FCoE a été développé pour une meilleure compatibilité avec le matériel utilisé pour les réseaux Ethernet, mais gardez à l’esprit que la surcharge est plus importante que pour un réseau de stockage Fibre Channel natif. L’idée principale du FCoE est de réduire les coûts en utilisant la technologie Fibre Channel sur les réseaux Ethernet sans acheter d’équipement FC spécial. Notez que le FCoE peut être considéré comme une extension du FC, mais pas comme un remplacement.

Pour en savoir plus, consultez notre article à propos de les topologies de réseau et le modèle OSI.

Qu’est-ce que l’iSCSI ?

L’iSCSI (Internet Small Computer Interface) est un protocole qui transporte des commandes SCSI sur des réseaux TCP/IP. Le protocole iSCSI partage les données au niveau des blocs, contrairement à SMB et NFS, qui partagent les données au niveau des fichiers. Ce protocole vous permet d’utiliser des équipements réseau Ethernet, notamment des cartes réseau, des commutateurs et des câbles, ainsi que des appliances NAS ou des serveurs de stockage équipés de disques SAS ou SATA.

• Performances. Les performances dépendent de la bande passante du réseau sous-jacent, mais ne sont pas aussi satisfaisantes que celles du SAS et du Fibre Channel. iSCSI prend en charge le multipath, les trames Jumbo et d’autres technologies pour de meilleures performances dans les réseaux Ethernet. Vous pouvez utiliser des réseaux Ethernet haut débit de 10 Gbit, 40 Gbit ou même 100 Gbit/s pour la connectivité de stockage. L’utilisation de réseaux TCP/IP pour transporter des commandes SCSI avec le protocole iSCSI entraîne une surcharge qui affecte les performances globales, par rapport aux systèmes de stockage SAS et FC. La latence, qui peut se produire lors de l’utilisation d’iSCSI, peut réduire les avantages des périphériques de stockage SSD sur un serveur de stockage distant. Le processus d’encapsulation consomme des ressources supplémentaires du processeur, ce qui prend du temps.
• Flexibilité. Il n’y a pas de limite au nombre maximal de cibles iSCSI connectées à l’aide du protocole iSCSI. La quantité maximale de stockage que vous pouvez connecter à l’aide d’iSCSI dépend de la quantité de stockage disponible sur les disques installés dans le serveur de stockage, le NAS ou le SAN. Il est techniquement possible d’utiliser un serveur ou un NAS (Network Attached Storage) avec des disques SAS et même SATA pour configurer des cibles iSCSI.
• Facilité d’utilisation. Moyenne – des connaissances en matière de stockage et de réseaux IP sont requises.
• Coût. L’utilisation du protocole iSCSI pour accéder au stockage réseau permet de réduire les coûts et est principalement utilisée par les petites et moyennes entreprises. Il est techniquement possible d’utiliser du matériel peu coûteux, mais il convient de noter les limites en termes de fiabilité et de performances que l’on peut atteindre avec un tel matériel.

Contrairement aux technologies SAS et FC, la technologie iSCSI ne nécessite aucun matériel spécifique. Elle fonctionne au sein de l’infrastructure réseau Ethernet existante et utilise des adaptateurs iSCSI émulés par logiciel. Cela rend cette technologie plus facile à mettre en œuvre que les deux précédentes et plus abordable pour les petits environnements disposant de budgets informatiques limités, car elle ne nécessite aucun équipement supplémentaire. En revanche, iSCSI nécessite un serveur dédié avec un système d’exploitation (OS) et une configuration logicielle spécifiques pour fonctionner.

Le tableau ci-dessous présente les couches OSI utilisées par iSCSI et les couches OSI analogues utilisées pour le fonctionnement de Fibre Channel.

Conseil de pro : Si vous utilisez des réseaux Ethernet et les protocoles FCoE ou iSCSI pour accéder au stockage réseau, utilisez des réseaux dédiés comme réseaux de stockage et non vos réseaux de production, réseaux VM, etc. Cela vous permettra d’éviter toute dégradation des performances, d’améliorer la sécurité et de simplifier le diagnostic des problèmes.

Qu’est-ce que vSAN ?

vSAN est un logiciel de virtualisation du stockage pour les environnements VMware. Il est fourni avec l’hyperviseur ESXi de VMware pour créer une infrastructure virtuelle hyperconvergée avec plusieurs hôtes VMware ESXi. VMware a d’abord présenté sa propre approche pour créer un stockage VMFS partagé dans VMware vSphere v5.5. Depuis lors, vSAN a été considérablement amélioré dans vSphere 7.0.3. VMware permet d’utiliser les ressources du serveur local et la mise en réseau Gigabit Ethernet existante sans matériel de stockage supplémentaire.

Cette option semble intéressante, car elle ne nécessite aucun matériel spécifique et peut être configurée via l’interface graphique dans VMware vSphere Client. De plus, elle ne dépend pas de l’emplacement physique de vos hôtes et disques de stockage.

L’inconvénient est que la création d’un cluster VMware vSAN nécessite une licence VMware vSphere supplémentaire, ce qui peut s’avérer coûteux avec un grand nombre d’hôtes. Les performances de vSAN dépendent de la vitesse du réseau et des disques installés dans les hôtes ESXi.

vSAN est un bon choix pour les infrastructures de toute taille et s’avère particulièrement pratique si vous ne pouvez pas installer de serveur de stockage dédié. Cependant, cette solution peut s’avérer coûteuse pour les centres de données de grande taille. L’utilisation de VMware vSAN dans VMware vSphere est également connue sous le nom d’infrastructure hyperconvergée (HCI).

Conclusion

Le gagnant de cette comparaison dépend des conditions à remplir. Vous pouvez choisir la solution de stockage en fonction des performances, du prix, de la fiabilité et de la facilité d’utilisation.

VMware vSphere prend en charge les stockages FC, SAS et iSCSI. En outre, VMware fournit vSAN pour utiliser le stockage à connexion directe sur les hôtes VMware ESXi afin de créer un stockage de type SAN pour stocker les VMs.

Avant de démarrer un projet de migration physique vers virtuel , il est préférable de mener une étude de faisabilité afin de déterminer le nombre d’IOP pour les serveurs virtualisés. En fonction des résultats, vous déciderez de l’approche de stockage la mieux adaptée à vos besoins. N’oubliez pas non plus de sauvegarder votre environnement vSphere à l’aide d’une solution de sauvegarde fiable telle que NAKIVO Backup & Replication & >