Sự khác biệt giữa các giao thức iSCSI, SAS và FC

Có ba công nghệ mạng lưu trữ chính được sử dụng trong các doanh nghiệp, mỗi công nghệ đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ so sánh các giao thức lưu trữ FC, SAS và iSCSI để tìm hiểu cách sử dụng tối ưu nhất cho từng loại trong môi trường VMware vSphere. Tuy nhiên, bạn cũng có thể áp dụng những thông tin này để triển khai hệ thống lưu trữ trong các hạ tầng CNTT khác.

NAKIVO cho sao lưu VMware vSphere

Bảo vệ dữ liệu toàn diện cho các máy ảo VMware vSphere cùng các tùy chọn khôi phục tức thì. Các điểm sao lưu an toàn tại chỗ, ngoài cơ sở và trên đám mây. Các tính năng chống ransomware.

KHÁM PHÁ GIẢI PHÁP

FC so với SAS so với iSCSI: So sánh công nghệ

Phương pháp phổ biến để tăng cường tính dự phòng, khả năng sẵn sàng cao và hiệu quả phân bổ tải cho môi trường vSphere là Cấu hình các máy chủ ESXi trong một cụm vSphere. Việc tạo bộ lưu trữ chia sẻ VMware là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với các cụm máy chủ. Có một số cách để tạo lưu trữ chia sẻ:

• Giao diện SAS trên máy chủ lưu trữ và máy chủ ESXi
• Fibre Channel (FC)
• iSCSI
• Virtual SAN (vSAN)

Trong VMware, vSAN được tích hợp sẵn và có thể được thiết lập qua vSphere Client, trong khi ba công nghệ còn lại yêu cầu phần mềm/phần cứng bổ sung để thiết lập. Hãy cùng xem xét sự khác biệt giữa iSCSI và SAS cũng như so sánh FC với các phương pháp khác để hiểu rõ các khía cạnh khác nhau của các công nghệ này.

• Fibre Channel là giải pháp tối ưu cho các hệ thống lưu trữ được sử dụng cho các ứng dụng quan trọng đòi hỏi hiệu suất cao, tính sẵn sàng và độ tin cậy trong các tổ chức quy mô lớn. Lưu ý rằng giải pháp này có giá thành cao.
• SAS là công nghệ có chi phí thấp hơn, và các giải pháp dựa trên SAS được sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp khi độ tin cậy, tính sẵn sàng cao và hiệu suất là ưu tiên hàng đầu.
• iSCSI là giải pháp có chi phí thấp nhất trong ba công nghệ này và có thể được sử dụng với hạ tầng hiện có khi ngân sách hạn chế.

FC so với SAS

Cả hai công nghệ đã trưởng thành này đều cung cấp mức độ cao về hiệu suất, độ tin cậy và tính sẵn sàng. Tuy nhiên, Fibre Channel cung cấp hiệu suất cao hơn một chút trong việc truyền dữ liệu. 

• SAS có tỷ lệ hiệu suất trên giá thành tốt hơn và là lựa chọn tối ưu cho lưu trữ doanh nghiệp.
• Mạng lưu trữ FC được sử dụng rộng rãi trong SAN để xử lý lượng dữ liệu rất lớn trong môi trường doanh nghiệp.
• Ổ đĩa SAS có thể được sử dụng trong mạng FC thông qua cầu nối giao thức để xử lý việc chuyển đổi SAS sang ổ đĩa.
• Lưu trữ SAS là lựa chọn tối ưu nếu hệ thống lưu trữ được đặt trong một tủ rack hoặc một phòng cùng với máy chủ (lưu trữ kết nối trực tiếp).

Khi cơ sở hạ tầng mở rộng và dung lượng lưu trữ SAS không còn đủ, bạn có thể xem xét sử dụng lưu trữ SAN Fibre Channel, vì nó cung cấp mức độ mở rộng cao hơn.

SAS so với iSCSI

SAS là giao diện để kết nối các thiết bị đĩa bằng các lệnh SCSI, trong khi iSCSI là giao thức để đóng gói các lệnh SCSI thông qua mạng TCP/IP cơ sở. Sử dụng ổ đĩa SAS trong máy chủ mang lại hiệu suất và độ tin cậy cao hơn với mức giá hợp lý. iSCSI cho phép bạn sử dụng cả ổ đĩa SATA trên các máy chủ dùng cho lưu trữ chia sẻ.

FC so với iSCSI

Fibre Channel là giải pháp hàng đầu sử dụng các tiêu chuẩn mạng riêng để truyền các lệnh SCSI đến các ổ đĩa trong mạng lưu trữ (SAN). iSCSI có thể được sử dụng để kết nối SAN (LUN) như một giải pháp thay thế trong những trường hợp mà các yếu tố quyết định là chi phí thấp, hiệu suất vừa phải và khả năng mở rộng đủ. Mạng Ethernet được sử dụng cho iSCSI là phổ biến và thông dụng, nhưng nó không tập trung chủ yếu vào việc truyền tải lưu lượng lưu trữ. Do đó, Fibre Channel là giải pháp vượt trội về hiệu suất.

Hãy tổng hợp các thông số chính của tất cả các công nghệ trong bảng so sánh FC vs SAS vs iSCSI này.

So sánh các phương pháp lưu trữ chia sẻ của VMware

Dưới đây là bảng so sánh ngắn gọn về các phương pháp để tạo bộ lưu trữ chia sẻ VMware vSphere, bao gồm vSAN.

Tổng quan về công nghệ lưu trữ

Hãy xem xét chi tiết hơn từng phương pháp để tạo lưu trữ chia sẻ VMware.

SAS là gì?

SAS (Serial Attached SCSI) là tiêu chuẩn giao diện được sử dụng rộng rãi trong máy chủ để kết nối các ổ đĩa cứng, ổ đĩa DVD và ổ băng. SAS được sử dụng phổ biến cho lưu trữ kết nối trực tiếp (DAS) trong các máy chủ như máy chủ ESXi và trong các máy chủ được cấu hình làm lưu trữ chia sẻ để truy cập qua mạng (máy chủ lưu trữ).

SAS, là phiên bản kế thừa của SCSI (SCSI song song), hoạt động dựa trên các lệnh SCSI (Small Computer System Interface), được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao hơn. Bộ điều khiển SAS hỗ trợ kết nối các ổ đĩa SAS và SATA. Đây là tiêu chuẩn giao diện lưu trữ đáng tin cậy, đã được sử dụng trong nhiều năm và được cải tiến đáng kể trong thời gian đó.

• Thành phần . Hệ thống SAS bao gồm 3 thành phần chính:
  • Initiator – phần của máy chủ mà các ổ đĩa SAS được kết nối
  • Target – thiết bị ổ đĩa chứa các đơn vị logic, được kết nối với máy chủ, được gọi là initiator trong trường hợp này
  • Hệ thống con cung cấp dịch vụ – bao gồm thiết bị như cáp để kết nối initiator với target
• Hiệu suất . SAS cho phép bạn kết hợp nhiều liên kết vật lý tốc độ cao thành một cổng duy nhất nhanh hơn để tăng băng thông giữa các liên kết này và bộ điều khiển. SAS 3 cung cấp tốc độ giao diện 12 Gbit/s, SAS 4 – 22,5 Gbit/s và SAS 5, hiện đang được phát triển, dự kiến sẽ cung cấp 45 Gbit/s. Trên thực tế, tốc độ phụ thuộc vào loại ổ đĩa SAS được kết nối, có thể là HDD hoặc SSD.
• Tính linh hoạt . Bộ điều khiển lưu trữ SAS, còn được gọi là bộ điều hợp bus chủ SAS, phải được cài đặt trên máy chủ. Bộ điều khiển SAS là một bo mạch (mạch điện tử) được lắp vào khe cắm PCI-E (trước đây sử dụng khe cắm PCI). Bo mạch chủ máy tính có số lượng khe cắm PCI-E giới hạn, và bộ điều khiển SAS cũng có số lượng cổng SAS giới hạn. Bạn có thể cài đặt bộ mở rộng (bộ mở rộng cạnh và bộ mở rộng phân nhánh) để tăng số lượng thiết bị SAS được kết nối với bộ điều khiển SAS. Chiều dài cáp tối đa là 10 mét. Bạn nên xem xét các khả năng và giới hạn này khi lập kế hoạch cho hệ thống lưu trữ có khả năng mở rộng.
• Dễ sử dụng . Việc cài đặt hệ thống lưu trữ SAS là đơn giản đối với lưu trữ kết nối trực tiếp. Bạn cần cài đặt bộ điều khiển lưu trữ SAS, có thể là bộ điều khiển RAID SAS, và kết nối các đĩa. Bộ mở rộng SAS có thể được sử dụng để cấu hình SAN với các đĩa SAS. Fibre Channel có thể được sử dụng để truyền dữ liệu sang mạng bên ngoài như SAN.
• Chi phí . Việc cài đặt hệ thống lưu trữ SAS có chi phí hợp lý cho các doanh nghiệp, và đây là một lợi thế của SAS.

Tiêu chuẩn SAS là một phương pháp yêu cầu các giao diện phần cứng SAS ở cả phía máy chủ và phía máy khách. Công nghệ này cung cấp tốc độ lên đến 22,5 Gbit/s với SAS 4 (như đã đề cập ở trên, SAS 5 đang được phát triển), nhưng nó có một số hạn chế. 

• Hạ tầng SAS không thể mở rộng do số lượng cổng SAS trên máy chủ lưu trữ là hữu hạn. Tuy nhiên, nếu cần thêm dung lượng lưu trữ, bạn có thể thay thế các đĩa cứng bằng những đĩa có dung lượng lớn hơn hoặc cài đặt thêm một máy chủ lưu trữ.
• Máy chủ lưu trữ và các đĩa cứng phải được lắp đặt trong cùng một tủ rack do giới hạn về độ dài cáp. Do đó, phương pháp này có thể hoạt động tốt cho các môi trường quy mô nhỏ đến trung bình có yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao nhưng không phù hợp với các môi trường quy mô rất lớn.

Fibre Channel là gì?

Fibre Channel (FC) là công nghệ kết nối cho các hệ thống lưu trữ hiệu suất cao bao gồm đĩa và thiết bị mạng. FC hỗ trợ truyền dữ liệu SCSI giữa các thiết bị mà không cần chuyển đổi dữ liệu này.

• Kiến trúc. Kiến trúc tiêu chuẩn Fibre Channel có 5 lớp và khác với mô hình OSI được sử dụng cho mạng Ethernet:
  • FC-0 là lớp vật lý và bao gồm các cáp dữ liệu, đầu nối và việc truyền tín hiệu trong môi trường này để điều khiển dữ liệu.
  • FC-1 là lớp giao thức truyền tải chịu trách nhiệm mã hóa và giải mã dữ liệu, đồng bộ hóa dữ liệu, duy trì kết nối và phát hiện lỗi.
  • FC-2 là lớp giao thức định khung và tín hiệu . Lớp này xác định cấu trúc và tổ chức của dữ liệu được truyền tải, đồng thời chịu trách nhiệm sắp xếp thứ tự dữ liệu và kiểm soát luồng dữ liệu. Việc phân đoạn và ghép lại các đơn vị dữ liệu giao thức được thiết bị nhận và gửi được thực hiện tại lớp này.
  • FC-3 là lớp dịch vụ chung được sử dụng cho các tính năng FC để cung cấp các dịch vụ như RAID, mã hóa, phân chia dữ liệu và phát đa hướng, cũng như cho các tính năng FC khác có thể được phát triển trong tương lai.
  • FC-4 là giao thức lớp trên hoặc lớp ánh xạ được sử dụng để mô tả các giao thức có thể sử dụng FC làm phương tiện truyền tải và trình tự sử dụng của chúng. Nó cho phép ánh xạ các giao thức này sang các cấp độ FC 0–3 và cung cấp điểm giao tiếp giữa các giao thức lớp trên (như SCSI) và các lớp FC dưới.

  Mô hình FC và phần cứng được thiết kế cho các bộ xử lý offload giao thức (POE). Điều này dẫn đến chi phí truyền tải thấp và cải thiện hiệu suất tổng thể. Hầu hết các hệ thống SAN hàng đầu sử dụng giao thức Fibre Channel để đóng gói các lệnh SCSI vào các khung FC và truyền tải lưu lượng từ các máy chủ (server) đến bộ lưu trữ chung.

• Hiệu suất . Ưu điểm lớn nhất của Fibre Channel là tốc độ, và nó có thể được sử dụng để xây dựng một mạng tốc độ cao đầy đủ chức năng. Mạng Fibre Channel thế hệ 7 hỗ trợ 64GFC và 256GFC với băng thông lần lượt là 12.800 MB/s và 51.200 MB/s mỗi hướng. Fibre Channel 128G cung cấp băng thông lên đến 24.850 MB/s. Khả năng tương thích kênh đôi là lý do khác khiến Fibre Channel được sử dụng rộng rãi cho kết nối lưu trữ trong mạng lưu trữ (SAN). 
• Tính linh hoạt và khả năng mở rộng . Truy cập dữ liệu đồng thời và kết nối trên khoảng cách xa là những ưu điểm của Fibre Channel. FC yêu cầu phần cứng và thiết bị chuyên dụng: bộ điều hợp bus máy chủ được cài đặt trong máy chủ (chẳng hạn như máy chủ ESXi), bộ điều khiển FC trên máy chủ lưu trữ (là thành viên của SAN), bộ chuyển mạch FC, cáp, v.v. Bạn cần lắp đặt các bộ chuyển mạch (switch) nếu số lượng máy chủ ESXi nhiều hơn số cổng FC trong hệ thống lưu trữ. Cấu trúc này thường thấy trong các hạ tầng máy chủ quy mô lớn. Có thể sử dụng ổ đĩa SAS trong các hệ thống FC SAN.
  

  Tính năng hỗ trợ khoảng cách xa cho phép bạn đặt các ổ đĩa khác nhau của mảng dự phòng (mirroring) tại các vị trí khác nhau. Dữ liệu trên ổ đĩa có thể được sao chép dự phòng sang một địa điểm từ xa cách địa điểm chính vài kilômét. Cách tiếp cận này có thể giúp bạn tránh mất dữ liệu do thảm họa cục bộ gây ra.

  Về loại cáp sử dụng, cả cáp đồng và cáp quang đều được hỗ trợ, nhưng bạn nên sử dụng cáp quang để tận dụng hết các ưu điểm của công nghệ Fibre Channel. Khoảng cách tối đa/chiều dài cáp của cáp đồng là 30 mét tùy thuộc vào chất lượng cáp. Cáp quang – từ 100 mét đến 50 kilômét, tùy thuộc vào chất lượng cáp. Cáp quang có thể là loại đơn mode hoặc đa mode. Cáp quang đơn mode cung cấp tốc độ truyền tải, băng thông và khoảng cách cao hơn. Nên sử dụng bộ thu phát SFP (Small Form Factor Pluggable) chất lượng cao để tránh suy giảm hiệu suất.

  Về khả năng mở rộng, bạn có thể sử dụng hệ thống lưu trữ Fibre Channel trong các môi trường có quy mô từ nhỏ đến lớn. Với tư cách là công nghệ kết nối, Fibre Channel hỗ trợ kết nối điểm-điểm, cấu trúc chuyển mạch và vòng lặp được điều phối.

• Dễ sử dụng . Fibre Channel khác biệt so với các mạng Ethernet phổ biến trong việc kết nối thiết bị. Việc nắm vững nguyên lý công nghệ và cài đặt phần cứng chuyên dụng đòi hỏi nỗ lực thêm. Mức độ phức tạp khi cấu hình hệ thống lưu trữ SAN Fibre Channel là cao. Bạn cần cài đặt phần cứng và thiết bị chuyên dụng.
• Chi phí . Phần cứng và thiết bị dùng cho hệ thống lưu trữ Fibre Channel có giá thành cao. Cơ sở hạ tầng như vậy hoạt động tốt nhất cho các ngân hàng và tập đoàn lớn, nơi tốc độ truyền dữ liệu và bảo mật là những ưu tiên hàng đầu.

Fibre Channel over Ethernet (FCoE)

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) là công nghệ cho phép sử dụng các mạng Ethernet vật lý tốc độ cao (như mạng 10Gbit) ở lớp cơ sở với kiến trúc Fibre Channel ở lớp phủ. Việc đóng gói các khung FC được thực hiện bằng cách ánh xạ chúng qua Ethernet.

FCoE được phát triển để tương thích tốt hơn với phần cứng dùng cho mạng Ethernet, nhưng cần lưu ý rằng chi phí phụ trội cao hơn so với mạng lưu trữ Fibre Channel gốc. Ý tưởng chính của FCoE là giảm chi phí bằng cách sử dụng công nghệ Fibre Channel trên mạng Ethernet mà không cần mua thiết bị FC chuyên dụng. Lưu ý rằng FCoE có thể được coi là một phần mở rộng của FC chứ không phải là sự thay thế.

Đọc thêm trong bài viết của chúng tôi về cấu trúc mạng và mô hình OSI.

iSCSI là gì?

iSCSI (Internet Small Computer Interface) là một giao thức truyền các lệnh SCSI qua mạng TCP/IP. Giao thức iSCSI chia sẻ dữ liệu ở cấp độ khối, khác với SMB và NFS, vốn chia sẻ dữ liệu ở cấp độ tệp. Giao thức này cho phép bạn sử dụng thiết bị mạng Ethernet, bao gồm card mạng, bộ chuyển mạch và cáp, cũng như các thiết bị NAS hoặc máy chủ lưu trữ có cài đặt đĩa SAS hoặc SATA.

• Hiệu suất . Hiệu suất phụ thuộc vào băng thông mạng cơ sở nhưng không tốt bằng hiệu suất của SAS và Fibre Channel. iSCSI hỗ trợ đa đường dẫn (multipath), khung Jumbo và các công nghệ khác để cải thiện hiệu suất trên mạng Ethernet. Bạn có thể sử dụng mạng Ethernet tốc độ cao 10 Gbit, 40 Gbit hoặc thậm chí 100 Gbit/s cho kết nối lưu trữ. Khi sử dụng mạng TCP/IP để truyền các lệnh SCSI qua giao thức iSCSI, sẽ có độ trễ (overhead) ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể so với các hệ thống lưu trữ SAS và FC. Độ trễ có thể xảy ra khi sử dụng iSCSI có thể làm giảm lợi thế của các thiết bị lưu trữ SSD trên máy chủ lưu trữ từ xa. Quá trình đóng gói (encapsulation) tiêu tốn một số tài nguyên xử lý bổ sung và điều này mất thời gian.
• Tính linh hoạt . Không có giới hạn về số lượng mục tiêu iSCSI tối đa có thể kết nối thông qua giao thức iSCSI. Dung lượng lưu trữ tối đa bạn có thể kết nối bằng iSCSI phụ thuộc vào dung lượng lưu trữ trên các đĩa cứng được cài đặt trong máy chủ lưu trữ, NAS hoặc SAN. Về mặt kỹ thuật, có thể sử dụng máy chủ hoặc NAS (Thiết bị lưu trữ kết nối mạng) với đĩa SAS và thậm chí đĩa SATA để cấu hình các mục tiêu iSCSI.
• Dễ sử dụng . Trung bình – yêu cầu kiến thức về lưu trữ và mạng IP.
• Chi phí . Sử dụng giao thức iSCSI để truy cập lưu trữ mạng giúp tiết kiệm chi phí và chủ yếu được các doanh nghiệp vừa và nhỏ sử dụng. Về mặt kỹ thuật, có thể sử dụng phần cứng giá rẻ, nhưng cần lưu ý các hạn chế về mức độ tin cậy và hiệu suất có thể đạt được với phần cứng đó.

Không giống như SAS và FC, công nghệ iSCSI không yêu cầu bất kỳ phần cứng cụ thể nào. Công nghệ này hoạt động trong cơ sở hạ tầng mạng Ethernet hiện có và sử dụng các bộ điều hợp iSCSI được mô phỏng bằng phần mềm. Điều này giúp công nghệ này dễ dàng mở rộng quy mô hơn so với hai công nghệ trước đó và phù hợp hơn với các môi trường quy mô nhỏ có ngân sách CNTT hạn chế, vì bạn không cần bất kỳ thiết bị bổ sung nào. Mặt khác, iSCSI yêu cầu một máy chủ chuyên dụng với hệ điều hành (OS) cụ thể và cấu hình phần mềm nhất định để có thể hoạt động.

Bảng dưới đây trình bày các lớp OSI được iSCSI sử dụng và các lớp OSI tương ứng được áp dụng cho hoạt động của Fibre Channel.

Mẹo chuyên nghiệp: Nếu bạn sử dụng mạng Ethernet và các giao thức FCoE hoặc iSCSI để truy cập lưu trữ mạng, hãy sử dụng các mạng chuyên dụng làm mạng lưu trữ chứ không phải mạng sản xuất, mạng VM, v.v. Điều này giúp bạn tránh suy giảm hiệu suất, cải thiện bảo mật và đơn giản hóa việc chẩn đoán sự cố.

vSAN là gì?

vSAN là phần mềm ảo hóa lưu trữ dành cho môi trường VMware và được tích hợp sẵn trong hypervisor ESXi của VMware để xây dựng cơ sở hạ tầng ảo siêu hội tụ với nhiều máy chủ ESXi. VMware lần đầu tiên giới thiệu phương pháp riêng của mình để tạo lưu trữ chia sẻ Lưu trữ VMFS trong vSphere v5.5. Kể từ đó, vSAN đã được cải tiến đáng kể trong vSphere 7.0.3. VMware cho phép sử dụng tài nguyên máy chủ cục bộ và mạng Gigabit Ethernet hiện có mà không cần phần cứng máy chủ lưu trữ bổ sung.

Tùy chọn này rất hấp dẫn vì không cần bất kỳ phần cứng cụ thể nào và có thể được cấu hình thông qua giao diện người dùng đồ họa (GUI) trong VMware vSphere Client. Hơn nữa, nó không phụ thuộc vào vị trí vật lý của các máy chủ và đĩa lưu trữ của bạn.

Nhược điểm là Tạo cụm VMware vSAN yêu cầu một Giấy phép vSphere bổ sung, điều này có thể tốn kém khi có số lượng máy chủ lớn. Hiệu suất của vSAN phụ thuộc vào tốc độ mạng và các đĩa được cài đặt trên các máy chủ ESXi.

vSAN là lựa chọn tốt cho các hạ tầng có quy mô bất kỳ và đặc biệt hữu ích nếu bạn không thể cài đặt máy chủ lưu trữ chuyên dụng. Tuy nhiên, nó có thể trở thành giải pháp tốn kém cho các trung tâm dữ liệu quy mô lớn. Việc sử dụng VMware vSAN trong VMware vSphere còn được gọi là cơ sở hạ tầng siêu hội tụ (HCI).

Kết luận

Kết quả so sánh này phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của bạn. Bạn có thể lựa chọn giải pháp lưu trữ dựa trên hiệu năng, giá cả, độ tin cậy và tính dễ sử dụng.

VMware vSphere hỗ trợ các loại lưu trữ FC, SAS và iSCSI. Ngoài ra, VMware cung cấp vSAN để sử dụng lưu trữ kết nối trực tiếp trên các máy chủ ESXi nhằm tạo ra hệ thống lưu trữ tương tự SAN để lưu trữ các máy ảo (VM).

Trước khi bắt đầu một Chuyển đổi từ môi trường vật lý sang môi trường ảo dự án, tốt nhất nên tiến hành nghiên cứu khả thi để xác định số lượng IOPs cho các máy chủ ảo hóa. Dựa trên kết quả này, bạn sẽ quyết định phương án bố trí lưu trữ nào phù hợp nhất với bạn. Ngoài ra, đừng quên sao lưu môi trường vSphere của bạn bằng một giải pháp sao lưu đáng tin cậy như NAKIVO Backup & Replication.

Hãy thử NAKIVO Backup & Replication

Đăng ký dùng thử miễn phí để khám phá toàn bộ các tính năng bảo vệ dữ liệu của giải pháp. 15 ngày miễn phí. Không có giới hạn về tính năng hay dung lượng. Không cần thẻ tín dụng.

Dùng thử miễn phí