Инициатор iscsi windows 10 что это

Перейти к содержанию

• Главная

• Инструкции

• Серверы

• iSCSI-протокол: как работает, для чего используется и как подключить

iSCSI, Internet Small Computer System Interface — протокол для организации хранения данных, предназначенный для запуска SCSI при помощи сетевого соединения (чаще всего Ethernet). В статье рассмотрим принцип его работы, особенности, преимущества, а также подскажем, как настроить iSCSI-протокол.

Для понимания принципа работы iSCSI нужно более подробно изучить его структуру. Основными компонентами здесь являются инициаторы и цели. Эта терминология достаточно проста. Инициаторами называются хосты, которые устанавливают соединение по iSCSI. А цели (также используется понятие «таргеты» от англ. target) — это те хосты, которые принимают такое соединение. Таким образом, в качестве целей служат хранилища данных, с которыми выполняют связь хосты-инициаторы.

Связь устанавливается через TCP/IP, а iSCSI занимается обработкой команд SCSI и сбором данных, формируя пакеты. Далее происходит передача этих пакетов при помощи двухточечного соединения между локальным и удаленным хостом. iSCSI разбирает полученные пакеты и разделяет команды SCSI. Такая работа протокола и приводит к тому, что ОС видит хранилище не как удаленное, а как локальное устройство с возможностью его стандартного форматирования.

Аутентификация и передача данных

Инициаторы и цели в iSCSI идентифицируются при помощи специальных имен IQN (расширенные имена iSCSI) и EUI (расширенные 64-битные идентификаторы, используемые при работе по протоколу IPv6).

• Пример IQN: iqn.2003-02.com.site.iscsi:name23. Цифры 2003-02, стоящие после iqn, обозначают год и месяц регистрации доменного имени site.com. Сами доменные имена в IQN, как видим, указываются в обратном порядке. Наконец, name23 — имя, присвоенное iSCSI конкретному хосту.
• Пример EUI: eui.fe9947fff075cee0. Видно, что перед нами шестнадцатеричное значение в формате IEEE. Причем верхние 24 бита идентифицируют определенную сеть или компанию (например, провайдера). Остальные же 40 бит служат для идентификации конкретного хоста в этой сети и являются уникальными.

Каждая сессия выполняется в два этапа. Первый представляет собой аутентификацию по TCP. При успешной аутентификации выполняется второй этап — обмен данными между хостом-инициатором и хранилищем, который происходит через единое соединение, что исключает необходимость параллельного отслеживания запросов. После завершения приема-передачи данных соединение закрывается, что делается инструкцией iSCSI logout.

Обработка ошибок, безопасность

При утрате блоков данных iSCSI предусматривает возможность их восстановления. Для этого в протоколе предусмотрены такие механизмы, как повтор передачи пакетов PDU, восстановление соединения, а также перезапуск сессии с одновременной отменой всех инструкций, которые не были выполнены. Безопасность пакетного обмена обеспечивается за счет использования протокола CHAP, который основан на передаче не самих конфиденциальных данных (например, пароля), а косвенной информации о них, что делается путем сопоставления хеша. Кроме того, все пакеты шифруются и проверяются на целостность, что обеспечивают протоколы IPsec, которые также являются частью iSCSI.

Типы реализации iSCSI

Различают три типа реализации iSCSI:

1. С обработкой при помощи CPU хоста-инициатора.
2. С разделенной нагрузкой TCP/IP, когда большинство пакетов, кроме исключений, обрабатываются на стороне хранилища. Исключения же обрабатываются хостом-инициатором.
3. С полной выгрузкой TCP/IP, когда силами хранилища обрабатываются все пакеты данных.

Добавим, что iSCSI также может использоваться в качестве расширения для организации RDMA, то есть удаленного прямого доступа к памяти. Преимуществом RDMA является передача данных без использования ресурсов операционных систем узлами сети, что обеспечивает высокую скорость обмена данными. В случае с iSCSI для соединения с хранилищем используется буферная память SCSI, что позволяет избежать создания промежуточных копий данных и исключить нагрузку на процессорные мощности. Такой вариант iSCSI сокращенно называют iSER, то есть расширение (Extension — E в аббревиатуре) iSCSI (iS) для обеспечения RDMA (последняя буква R).

Плюсы iSCSI

Экономичность и повышенная производительность — не единственные плюсы протокола iSCSI. Отметим также:

• Упрощение сетевого хранения за счет того, что протокол работает через устройства Gigabit Ethernet.
• Удобство в поддержке сетевого хранилища, так как работа с iSCSI основана на тех же принципах, что и с TCP/IP. А значит, специалистам не придется переучиваться.
• Совместимость сетевого оборудования. Поскольку основу хранилищ iSCSI составляет сетевая модель TCP/IP, практически любое сетевое оборудование, предназначенное для хранения, совместимо между собой и в рамках iSCSI.

Как подключить iSCSI

Оптимальным устройством для работы протокола является неблокирующий коммутатор Gigabit Ethernet корпоративного уровня, который обеспечит достаточную скорость соединения. Само же подключение протокола iSCSI не представляет особых сложностей, однако эта процедура в Windows и Linux-подобных системах различается кардинально. И у нас уже есть готовые инструкции для обеих ОС:

• в этом руководстве вы найдете детальные инструкции по подключению iSCSI-диска с описанием различий между ОС Ubuntu / Debian и CentOS;
• а здесь подробно рассказывается, как это делать в Windows (на примере Windows Server 2016).

У нас вы всегда можете заказать сетевой iSCSI-диск объемом от 0,25 до 30 Тб. Подробнее об услуге читайте на этой странице.

Добавим, что для обеспечения мультисерверного соединения с хранилищем лучше использовать технологию MPIO (многопутевой ввод-вывод). Она позволяет создавать избыточные пути, повышая отказоустойчивость соединения пользователей с хранилищем.

Различия между iSCSI SAN и FC SAN

В статьях, посвященных сравнению этих двух протоколов, они нередко позиционируются, как конкурентные. Поэтому рассмотрим наиболее значимые различия между ними.

Хранилище iSCSI SAN (SAN расшифровывается, как Storage Area Network) — это более экономичное решение в сравнении с FC SAN. iSCSI предлагает лучшую производительность при передаче данных, к тому же для него не нужно использовать отдельное оборудование — работа iSCSI SAN строится на имеющемся сетевом оборудовании. Правда, есть одно исключение — для обеспечения максимальной производительности всё же потребуются адаптеры. А вот FC всегда требуется дополнительное оборудование — это коммутатор и адаптер шины.

Для наглядности свели ключевые различия между протоколами в таблицу:

	iSCSI SAN	Fibre Channel SAN
Использование в действующей сети	Возможно	Невозможно
Скорость передачи данных	от 1 до 100 Гбит/сек	от 2 до 32 Гбит/сек
Можно ли построить на имеющемся оборудовании	Да	Нет
Управление потоком передачи данных	Нет защиты от повторной передачи пакетов	Надежное
Сетевая изоляция	Нет	Есть

Заключение

Как видно из сравнительной таблицы, у каждого протокола свои особенности, поэтому стоит подходить к выбору исходя из задач вашего хранилища. А если кратко, то выбор iSCSI как основного способа организации хранилища полностью оправдывает себя в тех случаях, когда нужно оптимизировать затраты и обеспечить простоту настройки и использования протокола. С другой стороны, FC может предложить низкую задержку, удобное масштабирование, а также этот протокол лучше подходит для организации разветвленного хранилища.

Рассказываем про работу с сетевым хранилищем с помощью протокола iSCSI. Разбираемся, как устроен интерфейс, какие существуют аналоги и как построить iSCSI SAN.

Что такое протокол iSCSI, интерфейс малых компьютерных систем интернета

iSCSI расшифровывается как Internet Small Computer System Interface, или интерфейс малых компьютерных систем интернета. Это транспортный протокол, обеспечивающий передачу протокола хранения данных SCSI по TCP/IP через сетевое соединение, которым обычно является Ethernet. iSCSI работает как метод организации распределенных хранилищ.

Наиболее распространенным способом использования iSCSI является TCP/IP через Ethernet. Также используется как расширение для удаленного прямого доступа к памяти (RDMA). В таком случае протокол называется iSER — iSCSI Extensions for RDMA. В его задачах — управление передачи данными непосредственно в буферы памяти компьютера SCSI, соединяющие компьютеры с устройствами хранения данных, и обратно без промежуточных копий данных и значительного вмешательства процессора.

Как устроено сетевое хранилище iSCSI

Инициатор iSCSI

Сеть хранения данных (SAN) iSCSI использует коммутацию Ethernet TCP/IP третьего уровня. Она отображает протокол SCSI для хранения данных в TCP/IP и превращает его в пакеты Ethernet. По сути, iSCSI позволяет инициатору и целевой системе договариваться и обмениваться командами SCSI, используя сети TCP/IP. Сеть хранения данных iSCSI эмулирует прямое подключение SCSI-целей через локальную сеть.

Существует три основных аппаратных компонента iSCSI SAN: 

• инициаторы или сетевые карты хранения iSCSI — специализированные сетевые интерфейсные карты для связи iSCSI, 
• стандартные сетевые коммутаторы Ethernet, 
• целевые сетевые карты хранения на внешних массивах.

Настройка цели iSCSI 

Порты инициатора и цели iSCSI бывают трех видов. Первый, наиболее распространенный вариант реализации, использует программный инициатор, где вся обработка протокола осуществляется центральным процессором хоста.

Второй вариант — разделенная стековая нагрузка TCP/IP, при которой около 80% стандартной обработки пакетов TCP/IP выполняется в сетевой карте хранилища, обработка исключений выполняется стеком TCP/IP-хоста.

Третий вид — полная выгрузка стека TCP/IP, при которой вся обработка протоколов TCP/IP выполняется сетевой картой. С ростом числа процессорных ядер потребность в механизме разгрузки TCP/IP (TOE) на базе сетевой карты резко снизилась.

В среде iSCSI LUN — это пронумерованные накопители на дисках, секции жесткого диска. Инициатор обменивается с исполнителем запросами и ответами для установления связи с LUN.

Работа c iSCSI

Управление именами и адресами

Адреса хостов и портов целевого хранилища основаны на TCP/IP. Для идентификации инициаторов и целей используют специальные форматы имен iSCSI: квалифицированное имя iSCSI (IQN) или расширенный уникальный идентификатор (EUI).

Поддержка сессий и управление ими

iSCSI-сессия состоит из двух фаз: аутентификации (Login Phase) и обмена (Full Feature Phase).

Login Phase нужна для подтверждения права доступа и согласования параметров между инициатором и получателем. При успешной аутентификации получатель подтверждает доступ инициатору, иначе TCP-соединение прерывается.

После аутентификации сессия iSCSI переходит ко второй фазе. При установлении нескольких TCP-линков iSCSI требует, чтобы каждая пара «команда/ответ» проходила через одно и то же TCP-соединение. За счет чего каждая команда записи или считывания осуществляется без необходимости дополнительно отслеживать прохождение запросов по разным потокам.

В конце фазы обмена сессия закрывается командой iSCSI logout. Эта команда передает информацию о причинах завершения сессии и о том, какой ТСР-линк следует закрыть в случае возникновения ошибки.

Обработка ошибок

Инициатор и получатель iSCSI должны иметь буфер команд для подтверждения их выполнения. Также у них есть возможность восстановить утраченный блок данных IP-пакета (PDU) для восстановления сеанса передачи данных.

Средства обработки ошибок и восстановление в iSCSI включают:

• выявление ошибок и восстановление данных на сеансовом уровне —  например, повторение передачи утраченного PDU,
• при повреждении TCP-линка оба узла iSCSI пытаются восстановить соединение,
• при повреждении сессии iSCSI протокол закрывает все TCP-линки, прерывает выполнение задач, отменяет невыполненные SCSI команд и перезапускает сессию.

Обеспечение безопасности

Главные меры безопасности iSCSI: 

• протокол аутентификации Challenge-Handshake Authentication Protocol (CHAP) — алгоритм проверки подлинности, предусматривающий передачу не самого пароля пользователя, а косвенных сведений о нем,
• Internet Protocol Security (IPsec) — набор протоколов, обеспечивающий защиту данных, которые передаются по межсетевому протоколу IP; проводит аутентификацию, проверку целостности и шифрование IP-пакетов.

И используйте протокол iSCSI для подключения к ней

Преимущества и недостатки хранилища iSCSI

iSCSI обеспечивает хорошую производительность блочного хранилища наряду с низкой стоимостью — это основное преимущество iSCSI. Он также широко поддерживается всеми основными операционными системами и гипервизорами и может работать на стандартных сетевых картах или специализированных адаптерах шины хоста (iSCSI HBA).

Почти все корпоративные массивы хранения данных осуществляют поддержку iSCSI. По этим причинам она пользуется популярностью в Tier-2 приложениях, которым требуется хорошая, но не лучшая производительность блочного хранилища, а также в системах хранения данных (СХД), совместно используемых многими хостами. Также iSCSI популярен среди гиперскейлеров и крупных поставщиков облачных услуг, когда им требуется решение для блочного хранения данных, работающее через Ethernet.

Еще одна «особенность» iSCSI — протокол немного выше конкурентов по задержке. Главный конкурент — Fibre Channel — опережает iSCSI по надежности и производительности. В то же время FC — более дорогое решение.

iSCSI vs Fibre Channel (FC)

Сети iSCSI SAN функционально похожи на Fibre Channel. Главное отличие — протокол FC использует интенсивный ручной детерминированный протокол второго уровня — все соединения должны быть определены и отображены вручную заранее. iSCSI опирается на недетерминированный автоматизированный протокол TCP/IP для обнаружения, маршрутизации и коммутации.

iSCSI vs Network-attached storage (NAS)

Трафик iSCSI может передаваться через общую сеть или выделенную сеть хранения данных. Однако iSCSI не поддерживает файловый доступ Network Attached Storage (NAS) или доступ к объектному хранилищу, поскольку они используют разные транспортные протоколы.

Как построить iSCSI SAN?

Хранилище iSCSI — экономичная альтернатива традиционной FC SAN, которой требуется выделенное оборудование, такое как специальные хост-адаптер шины и коммутатор. iSCSI SAN может быть построено на уже существующей сетевой инфраструктуре и не потребует покупки дополнительного оборудования.

СХД iSCSI основана на универсальной TCP/IP, поэтому разные фирменные сетевые устройства хранения данных в iSCSI SAN могут быть совместимы. Лучше всего использовать неблокирующий коммутатор Gigabit Ethernet корпоративного класса, поскольку устройство ниже уровнем не поддерживает соединения между несколькими портами на скорости проводной сети. Из-за этого коммутатор может отбрасывать пакеты без уведомления. 

1GbE подключения к коммутатору Ethernet для доступа к дисковым массивам уязвимы для сбоя на этом канале. Для создания нескольких подключений от инициатора iSCSI каждого сервера к дисковому массиву больше всего подойдет техника многопутевого ввода-вывода (MPIO). 

В заключение о технологии

Сравнивая две самые популярные технологии для сетей хранения — Fibre Channel и iSCSI, стоит отталкиваться от ваших задач. Если вам нужна очень низкая задержка, высокая масштабируемость и много узлов в сети, вы можете выбрать FC. Если крайне низкая задержка вам не нужна и нужно более простое и дешевое решение, подойдет iSCSI.

Время на прочтение
5 мин

Количество просмотров 44K

Начну из далека. Как часто вы встречаете организации использующие «Подключение к удаленному рабочему столу» как основной способ работы в офисе? Я стал встречать такие все чаще и мое личное мнение — это удобно! Удобно для сотрудников, удобно для системных администраторов, а самой компании это позволяет сократить IT расходы. А нередко это даже необходимость для комфортной многопользовательской работы в некоторых программах (пример — ПО 1С).

А как часто вы видите что в качестве клиентов используются обычные себе полноценные ПК, иногда даже вполне производительные и для локальной работы.

Разговор будет о замечательной технологии iSCSI, и как мы её можем использовать чтобы уменьшить совокупную стоимость владения, и поможет тем кто хочет познакомиться с технологией поближе.

Вики гласит:
iSCSI (англ. Internet Small Computer System Interface) — протокол, который базируется на TCP/IP и разработан для установления взаимодействия и управления системами хранения данных, серверами и клиентами.

Для понимания происходящего определимся с терминологией:

iSCSI Target: (Цель iSCSI) — программа или аппаратный контроллер (HBA), осуществляющие эмуляцию диска и выполняющие запросы iSCSI. подробнее

iSCSI Initiator: (Инициатор iSCSI) — Клиентская программа или аппаратный контроллер, который взаимодействует с iSCSI Target.

IQN: (iSCSI Qualified Name) — Уникальный идентификатор (имя) iSCSI Target’a или iSCSI Initiator’а.

LUN: (Logical Unit Number) — Адрес блочного устройства в диапазоне 0-127. подробнее

Инициатор iSCSI

Прелесть в том, что Windows 7, Windows Server 2008 и всё что старше умеют устанавливаться напрямую на iSCSI target. Проблема только в том, как инициализировать удаленное блочное устройство при включении ПК.
Все современные сетевые карты умеют работать по технологии PXE, а вот с iSCSI дружат только дорогущие серверные сетевые карты например intel

Однако есть как минимум два знакомых мне open source проекта gPXE и iPXE, последний, к слову, форк первого, с немного доработанной системой вывода ошибок и несколькими дополнительными опциями.

Лично я использую gPXE, я его нашел первым, к тому-же у них на сайте есть очень удобный генератор rom-o-matic

Есть много способов как загрузиться через gPXE. Для рабочего варианта я вшивал её ROM вместо PXE загрузчика в BIOS метеринки. Рисковый вариант, можно остаться без материнки, забегая вперед это позволит уменьшить время загрузки на ~ 10 сек.

Расскажу лучше о простом и безопасном для оборудования способе под названием PXE chainloading подробно (англ.) . Суть такова — с помощью PXE загрузчика загружаем gPXE, который в свою очередь выступает iSCSI инициатором и передает управление диску. Для этого нам нужен TFTP сервер (я не стал прибегать к стороннему софту, сделал как тут) и правильная настройка DHCP сервера.
Вот так выглядит DHCP параметры у меня:

Обратите внимание на параметр «175 gPXE_Options», инкапсулированное значение «08 01 01 ff» означает опцию keep_san = 1, которая заставляет gPXE не удалять регистрацию диска в случае неудачной загрузки с него (это необходимо для установки операционной системы).

В параметре «017 Корневой путь» самый просто синтаксис будет iscsi:<Айпи iSCSI target>:::::<IQN цели>

Настройки iSCSI инициатора на этом закончены.

Цель iSCSI

В качестве цели я использовал Microsoft iSCSI Software Target 3.3

Настройки цели крайне простые и интуитивные.

Создаём новое или импортируем существующий VHD диск:

Далее создаём цель:

Добавляем созданный или импортированный ране диск:

На этом настройка цели почти закончена. Осталось только добавить IQN(или любой другой тип индификатора: MAC, IP) инициатора(ов) который имеет доступ к этой цели.

Если после этого при загрузке клиентского ПК в gPXE промелькнут надписи:
Registered as BIOS drive 0x80
Booting from BIOS drive 0x80
Значит у нас получилось. И можно приступать к установке ОС.

Установка ОС или Epic Fail

Уже с ностальгией вспоминаю тот момент, когда первый раз я дошел до этого этапа и… поначалу меня постигало кучу разочарований. Забегая вперед скажу, что причиной многому была неудачная материнская плата GYGABYTE GA-425TUD.

Что же я увидел когда дошел до пункта выбора диска? Верно. Ничего. Подумал, ага, надо подгрузить сетевые драйвера. Аномально долгий поиск ~ 30 — 40 минут на пустой флешке, куда были переписаны исключительно дрова для нужной сетевухи, заставлял меня думать что ОС виснет и раз 5-10 я так и не дожидался окончания поиска, выключал, перезагружал, менял опции gPXE. Так сложилось, что однажды я таки дождался пока драйвера были найдены, и радовался как ребенок обнаружив что в меню выбора появился так желанный мне диск.
Радость тут-же омрачилась тем что ОС сообщила мне о невозможности установиться на этот диск и любезно попросила меня проверить включен ли в моём BIOS контроллер этого диска.

Решение было найдено довольно быстро вот тут в самом низу. Если коротко то ребята советовали включать/выключать SATA контроллер, менять режим его работы IDE, ACHI и даже попробовать подключить реальный диск на время установки, но установку проводить на iSCSI диск. Для меня сработало подключение реального диска в режиме ACHI. Теперь установка пошла на iSCSI диск без проблем. Однако после перезагрузки ОС (один из этапов установки) я постоянно ловил BSOD на classpnp.sys.

Причина до сих пор мне не совсем понятна.
Большими усилиями была найдена зацепка

Решением стало отключение LWF фильтра в ОС на сетевухе.

Открываем HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\ Class\{4D36E972-E325-11CE-BFC1-08002BE10318}
Находим и открываем подпапку для NIC (eg. 0007)
Открывает подпапку Linkage
Редактируем FilterList. Удаляем линию которая ссылается на LWF driver UUID {B70D6460-3635-4D42-B866-B8AB1A24454C}. В моём случае это бала вторая линия.
До:
{158B0494-2576-4DE5-9E32-98DB9E177DD8}-{B5F4D659-7DAA-4565-8E41-BE220ED60542}-0000
{158B0494-2576-4DE5-9E32-98DB9E177DD8}-{B70D6460-3635-4D42-B866-B8AB1A24454C}-0000
После:
{158B0494-2576-4DE5-9E32-98DB9E177DD8}-{B5F4D659-7DAA-4565-8E41-BE220ED60542}-0000

В этом варианте у меня заработало даже на проблемной материнке.
После этого я пробовал еще 2 или 3 материнки, установка проходила гладко изначально (нужно было лишь подгрузить сетевые драйвера).

Тесты

Интересно на сколько будет заметно что мой HDD где-то там в 100 метрах от меня? На глаз вообще не отличить! Но я даже не надеялся что вы поверите моему глазу по этому приведу результаты тестов.

Наши герои:

Seagate ST500DM002 — будет работать локально, как у людей ;D
iSCSI SSD Patriot 128 PYROSE — на сервере, будет работать через iSCSI, сетевой канал 1ГБ.
iSCSI RAID 10 4xSeagate ST500DM002 — на сервере, будет работать через iSCSI, сетевой канал 1ГБ.

(Локальный)Seagate ST500DM002

iSCSI SSD Patriot 128 PYROSE

iSCSI RAID 10 4xSeagate ST500DM002

Свод и выводы

На мой взгляд вполне заслуживающая внимания технология, как видно из тестов даже на 1ГБ сети имеет хороший КПД. При текущих ценах на HDD позволит экономить как минимум 2500р с рабочей станции и облегчает задачу резервирования данных. У меня в организации все сотрудники работают в терминале, еще вот открыли учебный класс на 8 рабочих мест, именно там в качестве теста я и внедрял эту технологию.

С радостью отвечу на вопросы.