Le differenze tra i protocolli iSCSI, SAS e FC

Esistono tre principali tecnologie di rete di storage utilizzate nelle aziende, ciascuna con i propri vantaggi e svantaggi. In questo post confronteremo i protocolli di storage FC, SAS e iSCSI per capire quali sono gli usi migliori di ciascuno in un ambiente VMware vSphere. Tuttavia, è possibile utilizzare queste informazioni anche per installare lo storage in altre infrastrutture IT.

NAKIVO for VMware vSphere Backup

Complete data protection for VMware vSphere VMs and instant recovery options. Secure backup targets onsite, offsite and in the cloud. Anti-ransomware features.

DISCOVER SOLUTION

FC vs SAS vs iSCSI: confronto tra tecnologie

La tecnica più comune per aumentare la ridondanza, l’alta disponibilità e l’efficienza di carico in un ambiente vSphere consiste nel configurare gli host ESXi in un cluster vSphere. La creazione di uno storage condiviso VMware è uno dei requisiti più importanti per i cluster. Esistono diversi modi per creare uno storage condiviso:

• Interfacce SAS su server di storage e un Host VMware ESXi
• Fibre Channel (FC)
• iSCSI
• Virtual SAN (vSAN)

In VMware, vSAN è incluso e può essere configurato tramite VMware vSphere Client, mentre gli altri tre hanno requisiti obbligatori per l’installazione/hardware aggiuntivo. Diamo un’occhiata alla differenza tra iSCSI e SAS e confrontiamo FC con gli altri approcci per comprendere i diversi aspetti di queste tecnologie.

• Fibre Channel è la soluzione definitiva per i sistemi di storage utilizzati per applicazioni mission-critical che richiedono prestazioni elevate, disponibilità e affidabilità in grandi organizzazioni. Da notare il prezzo elevato di tale soluzione.
• SAS è la tecnologia più conveniente e le soluzioni basate su SAS sono ampiamente utilizzate nelle aziende quando l’affidabilità, l’alta disponibilità e le prestazioni sono una priorità.
• iSCSI è la soluzione più conveniente delle tre e può essere utilizzata con un’infrastruttura esistente quando il budget è limitato.

FC vs SAS

Entrambe queste tecnologie mature offrono prestazioni, affidabilità e disponibilità di alto livello. Tuttavia, Fibre Channel offre prestazioni leggermente superiori per il trasferimento dei dati.

• SAS ha un rapporto prestazioni/prezzo migliore ed è ottimale per lo storage aziendale.
• Le reti di storage FC sono ampiamente utilizzate nelle SAN per grandi quantità di dati in ambienti aziendali.
• I dischi SAS possono essere utilizzati nelle reti FC utilizzando il bridging di protocollo per gestire la conversione SAS in unità disco.
• L’archiviazione SAS è la scelta ottimale se l’archiviazione ha una ubicazione in un rack o in una stanza con un server (archiviazione collegata direttamente).

Quando l’infrastruttura cresce e la quantità di storage SAS non è sufficiente, è possibile prendere in considerazione l’utilizzo dello storage SAN Fibre Channel, che offre un livello di scalabilità più elevato.

SAS vs iSCSI

SAS è l’interfaccia per collegare dispositivi disco utilizzando comandi SCSI, mentre iSCSI è un protocollo per incapsulare comandi SCSI utilizzando reti TCP/IP sottostanti. L’utilizzo di unità SAS nei server offre prestazioni e affidabilità superiori a un prezzo ragionevole. iSCSI consente di utilizzare anche unità disco SATA su server utilizzati per lo storage condiviso.

FC vs iSCSI

Fibre Channel è la soluzione migliore che utilizza i propri standard di rete per trasmettere comandi SCSI alle unità disco in una rete di storage (SAN). iSCSI può essere utilizzato per collegare SAN (LUN) come alternativa nei casi in cui i fattori decisivi sono il basso costo, le prestazioni moderate e una scalabilità sufficiente. La rete Ethernet utilizzata per iSCSI è universale e comune, ma non è principalmente focalizzata sul trasferimento del traffico di storage. Pertanto, Fibre Channel è il vincitore nella categoria delle prestazioni.

Riassumiamo i parametri principali di tutte le tecnologie in questa tabella FC vs SAS vs iSCSI.

Confronto tra approcci di storage condiviso VMware

Ecco una breve tabella comparativa degli approcci per la creazione di uno storage condiviso VMware vSphere, incluso vSAN.

Panoramica delle tecnologie di storage

Esaminiamo più dettagliatamente ciascuno degli approcci per la creazione di uno storage condiviso VMware.

Che cos’è SAS?

SAS, o Serial Attached SCSI, è uno standard di interfaccia ampiamente utilizzato nei server per collegare unità disco, unità DVD e unità nastro. SAS è ampiamente utilizzato per lo storage collegato direttamente (DAS) in server come host ESXi e in server configurati come storage condiviso accessibile tramite la rete (server di storage).

SAS, successore di SCSI (SCSI parallelo), funziona con comandi SCSI (Small Computer System Interface), ottimizzati per una maggiore efficienza. Un controller SAS supporta il collegamento di unità disco SAS e SATA. Si tratta di uno standard di interfaccia di storage affidabile, utilizzato durante años y notevolmente migliorato nel corso del tempo.

• Componenti. Un sistema SAS comprende 3 componenti principali:
  • Iniziatore – parte del computer host a cui sono collegate le unità disco SAS
  • Destinazione – un dispositivo disco, che contiene le unità logiche, collegato a un computer host, che in questo caso è chiamato iniziatore
  • Sottosistema di erogazione del servizio – include attrezzature quali cavi per collegare un iniziatore a una destinazione
• Prestazioni. SAS consente di combinare più collegamenti fisici ad alta velocità in un’unica porta più veloce per aumentare la larghezza di banda tra questi collegamenti e il controller. SAS 3 fornisce una velocità di interfaccia di 12 Gbit/s, SAS 4 di 22,5 Gbit/s e SAS 5, attualmente in fase di sviluppo, dovrebbe fornire 45 Gbit/s. In pratica, la velocità dipende dal tipo di unità disco SAS collegata, che può essere HDD o SSD.
• Flessibilità. I controller di storage SAS, chiamati anche adattatori bus host SAS, devono essere installati sui server. Un controller SAS è una scheda (circuito) installata nello slot PCI-E (in precedenza venivano utilizzati slot PCI). Una scheda madre di computer ha un numero limitato di slot PCI-E e un controller SAS ha un numero limitato di porte SAS. È possibile installare espansori (espansori edge e fanout) per aumentare il numero di dispositivi SAS indirizzati al controller SAS. La lunghezza massima del cavo è di 10 metri. È necessario tenere conto di queste possibilità e limitazioni quando si pianifica un sistema di storage scalabile.
• Facilità d’uso. L’installazione di un sottosistema di storage SAS è semplice per l’archiviazione collegata direttamente. È necessario installare controller di storage SAS, che possono essere controller RAID SAS, e collegare i dischi. Gli espansori SAS possono essere utilizzati per configurare SAN con dischi SAS. È quindi possibile utilizzare Fibre Channel per trasferire i dati a una rete esterna come SAN.
• Costi. L’installazione di un sistema di storage SAS è conveniente per le aziende e questo è uno dei vantaggi del SAS.

Lo standard SAS è un approccio che richiede interfacce hardware SAS sia sul lato server che sul lato client. Questa tecnologia offre velocità fino a 22,5 Gbit/s con SAS 4 (come menzionato sopra, SAS 5 è in fase di sviluppo), ma presenta diverse limitazioni.

• Un’infrastruttura SAS non è scalabile a causa del numero limitato di porte SAS sul server di storage. Tuttavia, se è necessario più spazio di storage, è possibile sostituire i dischi con altri più grandi o installare un server di storage aggiuntivo.
• Il server di storage e i dischi devono essere montati nello stesso rack a causa delle limitazioni sulla lunghezza dei cavi. Pertanto, questo approccio può funzionare bene per ambienti di piccole e medie dimensioni con elevate esigenze di velocità di trasferimento dati, ma non per quelli molto grandi.

Che cos’è Fibre Channel?

Fibre Channel (FC) è una tecnologia di interconnessione per sistemi di storage ad alte prestazioni che includono dischi e dispositivi di rete. FC supporta il trasferimento di dati SCSI tra dispositivi senza tradurre tali dati.

• Architettura. L’architettura standard Fibre Channel ha 5 livelli e differisce dal modello OSI utilizzato per le reti Ethernet:
  • FC-0 è il livello fisico e include cavi dati, connettori e passaggio di segnali in questo ambiente per il controllo dei dati.
  • FC-1 è il livello di protocollo di trasmissione responsabile della codifica e della decodifica dei dati, della sincronizzazione dei dati, della manutenzione dei collegamenti e del rilevamento degli errori.
  • FC-2 è il livello di protocollo di framing e segnalazione. Definisce la struttura e l’organizzazione dei dati trasferiti ed è responsabile della sequenzializzazione dei dati e del controllo del flusso. La segmentazione e il riassemblaggio delle unità di dati di protocollo ricevute e inviate dai dispositivi vengono eseguiti a questo livello.
  • FC-3 è il livello dei servizi comuni utilizzato per le funzioni FC per fornire servizi quali RAID, crittografia, striping dei dati e multicasting, nonché per altre funzioni FC che potrebbero essere sviluppate in futuro.
  • FC-4 è il protocollo di livello superiore o il livello di mappatura utilizzato per descrivere i protocolli che possono utilizzare FC come trasporto e la loro sequenza di utilizzo. Consente di mappare questi protocolli ai livelli FC 0-3 e fornisce un punto di comunicazione tra i protocolli di livello superiore (come SCSI) e i livelli FC inferiori.

  Il modello FC e l’hardware sono progettati per i motori di offload del protocollo (POE). Ciò si traduce in un basso overhead di trasmissione e migliora l’efficienza complessiva. La maggior parte dei sistemi SAN di fascia alta utilizza il protocollo Fibre Channel per impacchettare i comandi SCSI in frame FC e trasferire il traffico da host (server) allo storage condiviso.

• Prestazioni. Il vantaggio principale di Fibre Channel è la velocità e può essere utilizzato per creare una rete ad alta velocità completamente funzionale. Le reti FC Gen 7 supportano 64GFC e 256GFC con una velocità di trasmissione rispettivamente di 12.800 MB/s e 51.200 MB/s per direzione. Il Fibre Channel 128G offre una velocità di trasmissione fino a 24.850 MB/s. La compatibilità dual-channel è un altro motivo per cui il Fibre Channel è ampiamente utilizzato per l’interconnessione di storage nelle reti di area storage (SAN).
• Flessibilità e scalabilità. L’accesso multiplo simultaneo ai dati e la connessione su lunghe distanze sono vantaggi del Fibre Channel. Per FC sono obbligatori hardware e apparecchiature speciali: adattatori host bus installati nei server (come gli host ESXi), controller FC sui server di storage (che sono membri della SAN), switch FC, cavi, ecc. È necessario installare switch se il numero di host ESXi è superiore al numero di porte FC nell’storage. Tale layout è comune per le grandi infrastrutture server. È possibile utilizzare unità disco SAS nei sistemi SAN FC.
  

  Il supporto a lunga distanza consente di posizionare diversi dischi dell’array ridondante (mirroring) in ubicazioni diverse. I dati del disco possono essere replicati in un sito remoto situato a pochi chilometri di distanza dal sito primario. Questo approccio può aiutare a evitare la perdita di dati causata da un disastro locale.

  Per quanto riguarda i cavi utilizzati, sono supportati sia i cavi in rame che quelli ottici, ma è consigliabile utilizzare cavi ottici per sfruttare tutti i vantaggi della tecnologia Fibre Channel. La distanza/lunghezza massima di un cavo in rame è di 30 metri, a seconda della qualità del cavo. Cavo in fibra ottica: da 100 metri fino a 50 chilometri, a seconda della qualità del cavo. I cavi in fibra ottica possono essere monomodali o multimodali. Una fibra monomodale offre una velocità di trasmissione, una larghezza di banda e una distanza maggiori e distanza. Utilizzare un ricetrasmettitore SFP (small form factor pluggable) di alta qualità per evitare il degrado delle prestazioni.

  Per quanto riguarda la scalabilità, è possibile utilizzare i sistemi di storage Fibre Channel in ambienti di tutte le dimensioni, da piccoli a grandi. Come tecnologia di interconnessione, Fibre Channel supporta connessioni punto-punto, topologia commutata e un loop arbitrato.

• Facilità d’uso. Fibre Channel differisce dalle ben note reti Ethernet per la connessione dei dispositivi. L’apprendimento dei principi tecnologici e l’installazione di hardware specifico richiedono uno sforzo aggiuntivo. Il livello di difficoltà nella configurazione dello storage SAN Fibre Channel è elevato. È necessario installare hardware e apparecchiature specializzate.
• Costo. L’hardware e le apparecchiature utilizzati per i sistemi di storage Fibre Channel sono costosi. Tale infrastruttura funziona al meglio per grandi banche e società, dove la velocità di trasferimento dei dati e la sicurezza sono priorità assolute.

Fibre Channel over Ethernet (FCoE)

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) è una tecnologia che consente di utilizzare reti Ethernet fisiche ad alta velocità sottostanti (come le reti 10Gbit) con l’architettura Fibre Channel a livello di overlay. L’incapsulamento dei frame FC viene utilizzato mappandoli su Ethernet.

FCoE è stato sviluppato per una migliore compatibilità con l’hardware utilizzato per le reti Ethernet, ma è importante tenere presente che il sovraccarico è maggiore rispetto a una rete di storage Fibre Channel nativa. L’idea principale di FCoE è quella di ridurre i costi utilizzando la tecnologia Fibre Channel sulle reti Ethernet senza acquistare apparecchiature FC speciali. Si noti che FCoE può essere considerato un’estensione di FC ma non un sostituto.

Per ulteriori informazioni, consultare il nostro post su le topologie di rete e il modello OSI.

Che cos’è iSCSI?

iSCSI (Internet Small Computer Interface) è un protocollo che trasporta comandi SCSI su reti TCP/IP. Il protocollo iSCSI condivide i dati a livello di blocco, a differenza di SMB e NFS, che condividono i dati a livello di file. Questo protocollo consente di utilizzare apparecchiature di rete Ethernet, tra cui schede di rete, switch e cavi, nonché dispositivi NAS o server di storage con dischi SAS o SATA installati.

• Prestazioni. Le prestazioni dipendono dalla larghezza di banda della rete sottostante, ma non sono pari a quelle di SAS e Fibre Channel. iSCSI supporta multipath, frame Jumbo e altre tecnologie per migliorare le prestazioni nelle reti Ethernet. È possibile utilizzare reti Ethernet ad alta velocità da 10 Gbit, 40 Gbit o anche 100 Gbit/s per la connettività di storage. L’utilizzo di reti TCP/IP per trasportare comandi SCSI con il protocollo iSCSI comporta un overhead che influisce sulle prestazioni complessive rispetto ai sistemi di storage SAS e FC. La latenza che può verificarsi quando si utilizza iSCSI può ridurre i vantaggi dei dispositivi di storage SSD su un server di storage remoto. Il processo di incapsulamento consuma alcune risorse aggiuntive del processore e richiede tempo.
• Flessibilità. Non vi è alcun limite al numero massimo di destinazioni iSCSI collegate utilizzando il protocollo iSCSI. La quantità massima di spazio di archiviazione che è possibile collegare utilizzando iSCSI dipende dalla quantità di spazio di archiviazione sui dischi installati nel server di archiviazione, NAS o SAN. È tecnicamente possibile utilizzare un server o un NAS (Network Attached Storage) con dischi SAS e persino SATA per configurare destinazioni iSCSI.
• Facilità d’uso. Media: è obbligatoria una conoscenza delle reti IP e dello storage.
• Costo. L’utilizzo del protocollo iSCSI per accedere allo storage di rete consente di risparmiare sui costi ed è utilizzato principalmente dalle piccole e medie imprese. È tecnicamente possibile utilizzare hardware economico, ma occorre tenere presente i limiti in termini di affidabilità e prestazioni che si possono ottenere con tale hardware.

A differenza di SAS e FC, la tecnologia iSCSI non richiede alcun hardware specifico. Funziona all’interno dell’infrastruttura di rete Ethernet esistente e utilizza adattatori iSCSI emulati dal software. Ciò rende la tecnologia più facile da scalare rispetto alle due precedenti e più conveniente per gli ambienti di piccole dimensioni con budget IT limitati, poiché non sono necessarie apparecchiature aggiuntive. D’altra parte, iSCSI richiede un server dedicato con un sistema operativo (OS) specifico e una configurazione software per funzionare.

La tabella seguente mostra i livelli OSI utilizzati da iSCSI e i livelli OSI analoghi utilizzati per il funzionamento di Fibre Channel.

Suggerimento professionale: Se utilizzi reti Ethernet e protocolli FCoE o iSCSI per accedere allo storage di rete, utilizza reti dedicate come reti di storage e non le tue reti di produzione, reti VM, ecc. Ciò ti consentirà di evitare il degrado delle prestazioni, migliorare la sicurezza e semplificare la diagnostica dei problemi.

Che cos’è vSAN?

vSAN è un software di virtualizzazione dello storage per ambienti VMware e fa parte dell’hypervisor ESXi di VMware per la creazione di un’infrastruttura virtuale iperconvergente con più Host VMware ESXi. VMware ha introdotto per la prima volta il proprio approccio alla creazione di storage VMFS condiviso in VMware vSphere v5.5. Da allora, vSAN è stato notevolmente migliorato in vSphere 7.0.3. VMware consente di utilizzare le risorse del server locale e la rete Gigabit Ethernet esistente senza hardware aggiuntivo per il server di storage.

Questa opzione sembra interessante poiché non richiede alcun hardware specifico e può essere configurata tramite l’interfaccia grafica utente in VMware vSphere Client. Inoltre, non dipende dall’ubicazione degli host e dei dischi di storage.

Lo svantaggio è che la creazione di un cluster VMware vSAN richiede una licenza VMware vSphere aggiuntiva, che può essere costosa con un numero elevato di host. Le prestazioni di vSAN dipendono dalla velocità della rete e dai dischi installati negli host VMware ESXi.

vSAN è una buona scelta per infrastrutture di qualsiasi dimensione ed è particolarmente utile se non è possibile installare un server di storage dedicato. Tuttavia, può diventare una soluzione costosa per i data center di grandi dimensioni. L’utilizzo di VMware vSAN in VMware vSphere è noto anche come infrastruttura iperconvergente (HCI).

Conclusione

Il vincitore di questo confronto dipende dai vostri requisiti. Potete selezionare la soluzione di storage in base a prestazioni, prezzo, affidabilità e facilità d’uso.

VMware vSphere supporta l’archiviazione FC, SAS e iSCSI. Inoltre, VMware fornisce vSAN per utilizzare l’archiviazione con connessione diretta su Host VMware ESXi per creare archiviazione come SAN per memorizzare le VM.

Prima di avviare un progetto di migrazione da fisico a virtuale , è consigliabile condurre una ricerca di fattibilità per determinare il numero di IOP per i server virtualizzati. Sulla base dei risultati, potrete decidere quale approccio di configurazione dello storage è più adatto alle vostre esigenze. Inoltre, non dimenticate di eseguire il backup del vostro ambiente vSphere utilizzando una soluzione di backup affidabile come NAKIVO Backup & Replication &
<>