Thiết bị lưu trữ nên chọn giao diện kết nối chuẩn FC, iSCSI hay SAS?

Nếu hệ thống lưu trữ được kết nối với một hoặc hai máy chủ trong cùng một giá đỡ, thường thì nên bắt đầu với SAS: đây là một thiết lập đơn giản và rõ ràng mà không cần cơ sở hạ tầng SAN riêng biệt. Đối với cụm máy chủ nhỏ hoặc trung bình, iSCSI thường là lựa chọn hợp lý hơn, nhưng chỉ khi có mạng lưu trữ chuyên dụng và kết nối đa đường dẫn. Đối với các cơ sở dữ liệu quan trọng, môi trường ảo hóa quy mô lớn, VDI và các hệ thống mà độ trễ có thể dự đoán được và khả năng chịu lỗi là quan trọng, FC thường là lựa chọn tốt hơn.

Việc lựa chọn giao diện kết nối lưu trữ chỉ dựa trên tốc độ cổng là một sai lầm. Trên thực tế, các yếu tố khác quan trọng hơn:

• Hiện tại và trong một năm tới sẽ có bao nhiêu máy chủ được kết nối?
• Liệu hoạt động theo cụm có cần thiết hay không;
• Độ trễ quan trọng đến mức nào;
• Liệu có mạng lưu trữ riêng biệt hay không;
• Hệ thống lưu trữ hiện đã có những cổng nào;
• Liệu các thiết bị HBA, card mạng, mô-đun SFP, cáp và bộ chuyển mạch có sẵn hay không;
• Ai sẽ quản trị hệ thống này sau khi triển khai?

Đó là lý do tại sao FC, iSCSI và SAS không nên được so sánh đơn giản là “nhanh hơn hay chậm hơn”, mà là ba kiến ​​trúc kết nối khác nhau.

Điểm khác biệt giữa chuẩn FC, iSCSI và SAS?

FC, iSCSI và SAS có thể giải quyết một nhiệm vụ tương tự: cung cấp cho máy chủ quyền truy cập cấp khối vào bộ nhớ lưu trữ. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, chúng là những phương pháp khác nhau.

FC: mạng lưu trữ chuyên dụng

FC, hay Fibre Channel, là một mạng riêng biệt thường được sử dụng để lưu trữ dữ liệu. Một cấu hình điển hình bao gồm:

• Bộ điều hợp FC trong máy chủ;
• Công tắc FC;
• Mô-đun SFP;
• cáp quang hoặc cáp DAC;
• phân vùng tiếp cận;
• Kết nối đa đường.

Giao diện FC thường được lựa chọn cho các hệ thống quan trọng, nơi độ trễ ổn định và hành vi có thể dự đoán được dưới tải trọng là điều cần thiết. Giao diện này rất phù hợp cho các cụm ảo hóa lớn, cơ sở dữ liệu, hệ thống ERP, VDI và các cơ sở hạ tầng khác mà thời gian ngừng hoạt động gây ra chi phí cao.

Tuy nhiên, FC có ngưỡng gia nhập cao hơn. Bạn không chỉ cần mua hệ thống lưu trữ mà còn cả bộ điều hợp, bộ chuyển mạch, mô-đun, cáp và giấy phép cổng. Ngoài ra, người quản trị phải hiểu cách thức hoạt động của SAN: vùng, định danh WWPN, hai mạng độc lập và chính sách đường dẫn trên máy chủ.

iSCSI: lưu trữ khối trên mạng IP

iSCSI truyền các lệnh SCSI qua TCP/IP. Điều này được mô tả trong tiêu chuẩn IETF RFC 7143. Nói một cách đơn giản, máy chủ truy cập bộ nhớ khối thông qua mạng Ethernet.

Ưu điểm chính của iSCSI là tính khả dụng. Cơ sở hạ tầng thường đã có sẵn các thiết bị chuyển mạch Ethernet, card mạng, mô-đun SFP hoặc cáp DAC, và việc định tuyến lưu lượng cũng khả thi. Đó là lý do tại sao iSCSI có thể rẻ hơn FC khi bắt đầu sử dụng.

Nhưng điều này không có nghĩa là iSCSI có thể được kết nối “với bất kỳ cổng trống nào trên bộ chuyển mạch văn phòng”. Tất nhiên, iSCSI vẫn hoạt động được ngay cả trên mạng gigabit thông thường, nhưng thiết lập đó sẽ không ổn định hoặc hiệu quả. Để đảm bảo tính ổn định, bạn cần một mạng lưu trữ riêng biệt:

• các VLAN riêng biệt, hoặc tốt hơn là các thiết bị chuyển mạch vật lý riêng biệt;
• ít nhất hai con đường độc lập;
• các cổng chuyên dụng trên máy chủ;
• các mạng con IP riêng biệt;
• Giám sát tình trạng mất gói dữ liệu, lỗi cổng và độ trễ;
• MTU nhất quán trên toàn bộ đường dẫn nếu khung dữ liệu lớn được bật.

iSCSI rất phù hợp cho các cụm VMware/Hyper-V quy mô nhỏ và trung bình, sao lưu dữ liệu, dịch vụ tập tin, môi trường thử nghiệm và cơ sở hạ tầng đa năng. Tuy nhiên, chất lượng của nó phụ thuộc trực tiếp vào thiết kế mạng.

SAS: kết nối trực tiếp không cần SAN

SAS, hay Serial Attached SCSI, thường được sử dụng để kết nối trực tiếp máy chủ với hệ thống lưu trữ hoặc giá đỡ đĩa. IBM mô tả SAS là một giao diện nối tiếp và một tập hợp các giao thức để trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị lưu trữ.

Một cấu hình điển hình bao gồm:

• một bộ điều khiển SAS HBA hoặc RAID trong máy chủ;
• Cáp mini-SAS hoặc mini-SAS HD bên ngoài;
• một hệ thống lưu trữ với các cổng SAS máy chủ;
• Một sơ đồ kết nối chính xác với một hoặc hai bộ điều khiển.

Giao thức SAS rất tiện lợi khi hệ thống lưu trữ được đặt cạnh máy chủ và bạn cần kết nối một máy chủ hoặc một cặp máy chủ nhỏ. Cấu hình này không yêu cầu bộ chuyển mạch FC hoặc mạng lưu trữ Ethernet riêng biệt. Tuy nhiên, những hạn chế cũng rất rõ ràng: tính linh hoạt thấp hơn, giới hạn về khoảng cách và số lượng máy chủ được kết nối. Cần lưu ý rằng mạng lưu trữ cũng có thể được xây dựng trên nền tảng SAS, và các bộ chuyển mạch SAS chuyên dụng cũng tồn tại, nhưng thiết bị này hiếm và đặc thù, và trong hầu hết các trường hợp, việc lựa chọn giải pháp này là không đáng.

Khi nào nên chọn FC

Nên chọn FC khi cơ sở hạ tầng quan trọng và việc giảm thiểu các yếu tố ngẫu nhiên trong mạng lưu trữ là điều cần thiết.

Các trường hợp phù hợp:

• một cụm VMware hoặc Hyper-V dùng trong sản xuất;
• cơ sở dữ liệu có tải trọng cao;
• Hệ thống ERP, kế toán và tài chính;
• VDI;
• Dịch vụ tập tin tải cao;
• Cơ sở hạ tầng với số lượng lớn máy chủ;
• một môi trường mà FC đã được sử dụng và hỗ trợ bởi đội ngũ.

FC rất hữu ích vì lưu lượng truy cập lưu trữ đã được tách biệt về mặt vật lý khỏi mạng Ethernet thông thường. Nó không cạnh tranh với lưu lượng truy cập của người dùng, các dịch vụ văn phòng, sao lưu qua mạng LAN hoặc các ứng dụng khác.

Đồng thời, điều này cũng phát sinh thêm chi phí:

• FC HBA trong mỗi máy chủ;
• ít nhất hai công tắc FC;
• Mô-đun SFP;
• cáp quang;
• giấy phép cảng;
• Các mô-đun và cáp dự phòng;
• Thời gian dành cho việc phân vùng và cấu hình đường dẫn.

FC được chứng minh là phù hợp không phải vì nó “đắt hơn”, mà vì nó cung cấp một mô hình SAN hoàn thiện và dễ dự đoán cho các hệ thống mà thời gian ngừng hoạt động và độ trễ không ổn định gây thiệt hại nhiều hơn chi phí thiết bị.

Những thứ cần có cho FC

Ngân sách cần bao gồm:

• Mỗi máy chủ đều có bộ điều khiển HBA FC;
• hai công tắc FC;
• Mô-đun SFP;
• cáp quang;
• giấy phép cảng;
• Mô-đun SFP dự phòng;
• dây cáp dự phòng;
• Công tác quy hoạch khu vực;
• Kiểm tra tính tương thích;
• Cấu hình đa đường dẫn.

FC hiếm khi là lựa chọn rẻ nhất ngay từ đầu, nhưng nó có thể tiết kiệm chi phí hơn trong môi trường quan trọng, nơi chi phí do thời gian ngừng hoạt động cao hơn chi phí cơ sở hạ tầng.

Khi nào nên chọn iSCSI?

Nên chọn iSCSI khi bạn cần một phương thức kết nối lưu trữ linh hoạt và tương đối tiết kiệm chi phí, đồng thời cơ sở hạ tầng đã có nền tảng Ethernet mạnh mẽ.

Sản phẩm này phù hợp với:

• Các cụm ảo hóa quy mô nhỏ và trung bình;
• cơ sở hạ tầng sao lưu;
• dịch vụ tệp;
• Môi trường thử nghiệm và phát triển;
• cơ sở dữ liệu nhỏ;
• Khối lượng công việc máy chủ đa năng;
• các công ty không có chuyên môn về FC.

Trước khi triển khai, bạn cần đảm bảo rằng iSCSI sẽ hoạt động trong một môi trường lưu trữ riêng biệt, chứ không phải trên mạng văn phòng dùng chung.

Điều kiện tối thiểu là:

• 10 GbE là mức tối thiểu hợp lý cho các khối lượng công việc hiện đại;
• Kết nối 25 GbE trở lên dành cho các khối lượng công việc dày đặc hơn;
• hai con đường độc lập;
• các VLAN riêng biệt hoặc các bộ chuyển mạch riêng biệt;
• các cổng NIC chuyên dụng;
• cho phép kết nối đa đường;
• Giám sát độ trễ và lỗi;
• một sơ đồ địa chỉ IP rõ ràng.

Rủi ro chính của iSCSI không nằm ở bản thân giao thức, mà là ở thiết kế mạng kém. Nếu lưu lượng truy cập lưu trữ đi qua một bộ chuyển mạch dùng chung với người dùng, camera, điện thoại, Wi-Fi và sao chép tập tin, độ trễ sẽ không ổn định. Ở cấp độ máy ảo, điều này có thể gây ra hiện tượng “treo máy”, ngay cả khi ổ đĩa và hệ thống lưu trữ vẫn hoạt động tốt.

Những gì cần có cho iSCSI

Đối với iSCSI, bạn cần lưu ý các yếu tố sau:

• Card mạng 10/25 GbE;
• các bộ chuyển mạch có thông lượng đủ lớn;
• SFP+, SFP28, hoặc DAC;
• các VLAN riêng biệt hoặc các thiết bị chuyển mạch vật lý;
• Sự dư thừa đường dẫn;
• Thời gian cấu hình MPIO;
• Giám sát mạng lưu trữ;
• Các nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng có thể xảy ra.

Nếu iSCSI được xây dựng trên các thiết bị chuyển mạch văn phòng yếu, thì lợi ích tiết kiệm sẽ nhanh chóng biến thành sự không ổn định.

Khi nào nên chọn SAS?

Nên chọn SAS cho các thiết lập nhỏ gọn, nơi hệ thống lưu trữ được kết nối trực tiếp với một máy chủ hoặc một nhóm nhỏ các máy chủ.

Các kịch bản tốt:

• một máy chủ vật lý;
• Ảo hóa quy mô nhỏ;
• một máy chủ tập tin;
• một máy chủ sao lưu;
• Kết nối trực tiếp với giá đỡ đĩa;
• Cơ sở hạ tầng trong một giá đỡ;
• Ngân sách hạn chế mà không có mục tiêu xây dựng một hệ thống SAN.

Ưu điểm của SAS rất rõ ràng:

• ít linh kiện hơn;
• không có SAN riêng biệt;
• Độ trễ thấp;
• một sơ đồ kết nối đơn giản hơn;
• Chẩn đoán đường dẫn vật lý đơn giản hơn.

Nhưng trước khi mua, bạn cần kiểm tra một số điều:

• Liệu hệ thống lưu trữ có cổng SAS máy chủ hay không;
• Có thể kết nối tối đa bao nhiêu máy chủ?
• Liệu việc kết nối với hai bộ điều khiển có được hỗ trợ hay không;
• Cần những loại cáp nào cụ thể?
• Loại đầu nối nào được sử dụng?
• Chiều dài cáp tối đa cho phép là bao nhiêu?
• Cho dù cần bộ điều khiển HBA hay RAID;
• Liệu hệ điều hành hay trình ảo hóa có hỗ trợ cấu hình đã chọn hay không;
• Liệu cấu hình đó có thể được mở rộng sau này hay không.

SAS là lựa chọn tốt cho kết nối trực tiếp, nhưng nó không thể thay thế SAN nếu trong một năm bạn cần kết nối mười máy chủ, đặt chúng trong các giá đỡ khác nhau và phân phối dung lượng một cách linh hoạt giữa các máy chủ.

Những gì cần có cho SAS

Đối với SAS, điều quan trọng là không được quên:

• Bộ điều khiển SAS HBA hoặc RAID;
• Cáp mini-SAS bên ngoài thuộc loại cần thiết;
• Số lượng cổng đủ trên hệ thống lưu trữ;
• Khả năng kết nối với hai bộ điều khiển;
• giới hạn chiều dài cáp;
• tăng trưởng trong tương lai;
• Khả năng tương thích với máy chủ và hệ điều hành.

SAS có thể là lựa chọn hợp lý nhất cho môi trường nhỏ gọn, nhưng cần phải đánh giá nó dựa trên khả năng mở rộng trong tương lai.

So sánh FC, iSCSI và SAS

Tốc độ cổng không giống với tốc độ ứng dụng. Hiệu năng thực tế bị ảnh hưởng bởi bộ điều khiển lưu trữ, nhóm đĩa, bộ nhớ đệm, loại RAID, độ sâu hàng đợi, cài đặt hệ điều hành, chính sách đường dẫn và sự cạnh tranh với lưu lượng truy cập khác.

Ví dụ, iSCSI trên mạng 25 GbE có thể hoạt động tốt hơn mạng FC được thiết kế kém. Và SAS có thể hợp lý hơn FC nếu hệ thống bao gồm một máy chủ và một hệ thống lưu trữ trong cùng một giá đỡ.

Lựa chọn theo nhu cầu thực tế

Nếu mua cơ sở hạ tầng từ đầu, nên so sánh không chỉ giá của hệ thống lưu trữ mà còn cả bộ phụ kiện kết nối đầy đủ. Trong danh mục thiết bị lưu trữ nên xem xét không chỉ kích thước và dung lượng mà còn cả giao diện bộ điều khiển, cấu hình, khả năng tương thích cáp, loại cổng và các tùy chọn mở rộng.

Làm thế nào để đưa ra quyết định cuối cùng?

Đối với các hệ thống nhỏ, nơi hệ thống lưu trữ được đặt cạnh một máy chủ hoặc một cặp máy chủ, SAS thường là lựa chọn đơn giản và tiết kiệm nhất. Nó không yêu cầu mạng SAN riêng biệt, dễ hiểu và hoạt động tốt cho các giải pháp nhỏ gọn.

Đối với cụm máy chủ nhỏ hoặc trung bình, iSCSI thường là lựa chọn đáng cân nhắc đầu tiên. Nhưng chỉ khi lưu lượng truy cập lưu trữ được tách biệt khỏi mạng thông thường và kết nối được xây dựng với ít nhất hai đường dẫn. iSCSI không phải là “FC giá rẻ”, mà là một phương pháp riêng biệt hoạt động tốt với kiến ​​trúc mạng phù hợp.

Đối với các hệ thống quan trọng, cụm máy chủ lớn, cơ sở dữ liệu, VDI và cơ sở hạ tầng có yêu cầu độ trễ cao, FC thường là lựa chọn tốt hơn. Việc triển khai FC phức tạp và tốn kém hơn, nhưng nó cung cấp một mô hình mạng lưu trữ chuyên dụng hoàn thiện và hoạt động có thể dự đoán được trong môi trường sản xuất.

Giao diện kết nối lưu trữ phù hợp không phải là lựa chọn đắt nhất hay nhanh nhất trên lý thuyết. Đó là giao diện phù hợp với cấu trúc mạng, khối lượng công việc, ngân sách, chuyên môn của nhóm và kế hoạch phát triển. Sai lầm thường xảy ra không phải do bản thân FC, iSCSI hay SAS, mà do các cổng không được kiểm tra kỹ, chỉ có một đường dẫn đến hệ thống lưu trữ, mạng dùng chung cho iSCSI, quên cáp và giấy phép, và kỳ vọng về khả năng mở rộng không chính xác.