iSCSI性能
在测试iSCSI性能时,本次参测的Snap Server 4500和HP ProLiant DL380 G4 Storage Server及测试平台浪潮英信NL230全部支持千兆以太网,测试的网络环境也是千兆以太网的,因此整个测试运行在1000Mbps级别的速度上。我们检验iSCSI性能的软件是Iometer 2004.07.30,主要进行三个项目的测试: 512字节随机读,队列深度从1开始,倍增至256,取IOPS(每秒I/O数)和CPU占用率的结果;顺序读,I/O块尺寸从512字节倍增至4MB及 10MB,取MB/s和CPU占用率的结果; 顺序写,I/O块尺寸从512字节倍增至4MB及10MB,取MB/s和CPU占用率的结果。
考虑写Cache的影响(为接近真实应用,没有关闭该功能),没有进行随机写的测试。
在干净的Windows Server 2003操作系统上安装每一种iSCSI Initiator和Iometer,发现待测NAS设备上的iSCSI Target之后,重新启动NAS设备和服务器,之后才进行测试,以避免缓存数据的影响。
功能测试 各有千秋
存储服务器由于定位不尽相同,或者由于平台的某些限制,为用户提供了不同的功能。在功能考量方面我们主要是从下面几个方面进行的。
物理功能
在考察存储服务器的功能时最先需要考虑的就是物理功能,它不仅体现了设备的物理联接、扩展能力,还在某些方面解释性能的表现。
Snap Server 4500的前面板后并排有4个3.5英寸硬盘槽位,这也是1U机架空间所能容纳的极限。Snap Server 4500采用并行ATA(PATA,俗称IDE)接口的硬盘驱动器,通过托架上的转换电路而支持热插拔(以后可能会支持SATA)。送测的这台机器配置了 4个Ultra ATA/133接口的250GB MaXLine Plus Ⅱ 7200RPM硬盘,总容量1TB。Snap Server 4500支持400GB容量的硬盘,总容量1.6TB,接上两个容量1TB的Snap Disk 10(SD 10)扩展单元后可达3.6TB(或3.0TB)。当然,上面这些都是没有考虑RAID的“裸”容量。
ProLiant DL380 G4 Storage Server配备的硬盘数量不多,质量却很高:两个36.4 GB Ultra320 SCSI 15000RPM硬盘组成镜像(RAID 1),主要保存操作系统;4个300GB Ultra320 SCSI 10000RPM硬盘提供数据空间,“裸”容量达1.2TB。集成在主板上的Smart Array 6i Plus带有128MB电池支持写高速缓存(BBWC),支持RAID 0, 1, 10, 5,具有很强的处理能力。把操作系统存放在速度最快的15000RPM硬盘上,而用大容量的10000RPM硬盘保存数据,HP的精心设计可见一斑。
操作系统
操作系统对NAS产品来讲至关重要,采用不同的操作系统能够实现不同的功能。由于NAS不需要执行一般的计算任务,它的操作系统只需具有支持处理文件服务和存储管理的必需功能。通过产品的操作系统我们可以看出它们的流派,各有优劣:有一些NAS产品使用了全部自行研发的嵌入式操作系统,从文件系统和TCP/IP堆栈设计上都为文件存储和传输进行优化;另外一些产品则采用微软的WSS 2003。
Snap Server 4500采用基于Linux的GuardianOS v4.0,是Adaptec刚刚发布的最新操作系统,该操作系统同时提供NAS文件访问和iSCSI块级数据访问。ProLiant DL380 G4 Storage Server则采用WSS 2003。
服务器功能
正如前文提到的那样,有些中小用户希望存储服务器能够在某些方面当作服务器使用。尽管存储服务器的“主业”是提供文件服务,但是这些服务器功能在许多时候都为用户提供了更多的选择,在部署某些应用服务时获得更大的灵活性。
从操作系统层面上讲,微软推出WSS 2003之后,仍然意识到自己还是更擅长做服务器,开始强调WSS 2003的存储服务器身份,采用WSS 2003的存储系统不仅可以向主机提供文件服务,还能够通过iSCSI和光纤通道连接外部存储,强化自身的能力。
ProLiant DL380 G4 Storage Server本身的硬件平台就是HP ProLiant服务器,安装WSS 2003之后,仍然保留了大部分的服务器功能,比如Web服务器、视频流服务器等,当然还可以安装数据库。因此,那些完全使用微软平台的中小用户,某些应用服务器可以通过其他单独的服务器提供,也可以由ProLiant Storage Server提供。Snap Server 4500主要定位于为中小用户提供文件服务,因此在服务器方面提供的功能较少,它可以当作DHCP服务器和FTP服务器。
管理功能
有种观点认为存储服务器的管理功能要求要比SAN磁盘阵列的高很多,原因在于,从服务器对象方面考虑,前者的服务器对象主要是数量巨大的客户端,在大型用户那里有可能达到数百或者上千个客户端,而后者的服务对象主要是服务器,数量一般不超过数十个。因此,存储服务器在管理方面需要做更多工作,从而满足数量众多的客户端需求。
Windows Storage Server 2003提供了时间点数据拷贝、复制、服务器集群以及实施软、硬件配额的管理功能。在HP ProLiant Storage Server的Web管理界面中,有许多管理项目,里面包括快照、镜像、复制、备份、集群和多路径等多种功能,不过都需要相应的许可才能够访问――如果没有这个试用许可,我们连最基本的iSCSI功能都无法享受。另外,HP ProLiant Storage Server还免费自带了一系列服务器管理软件。HP 全新的HP Systems Insight Manager可帮助实现最大的系统正常运行时间和最高性能,在问题可能导致意外停机或工作效率降低之前,提供前瞻性的问题通知,从而降低系统的维护成本。SmartStart是一款用于简化服务器设置的工具,它可提供快速的方法,来部署稳定可靠的服务器配置。管理代理(Management Agents)进行直接、基于浏览器的深入访问,在子系统或环境出现故障时,向HP Systems Insight Manager和其他企业管理应用发出告警。ProLiant Storage Server还可以通过iLO技术进行远程管理。
Snap Server 4500可以通过简便易用的Web界面进行配置,分为服务器、网络、存储、安全、监测和维护等几大功能,“存储”下辖磁盘/单元、RAID组、卷、(容量)限额、快照和iSCSI等子功能。iSCSI的配置通常在3步之内即可完成(系统默认分配20%的容量用于快照),使用起来非常方便。
我们为什么这样测试
文件性能―简单的事情简单办
测试存储服务器时最重要的是考察它的文件读写性能。在测试高端设备时需要模拟大量客户端同时对设备进行读、写操作。而本次测试邀请的产品定位在中低端,因此我们采用了一种简单易行的方法。
当然,这种方法存在很大局限性。许多用户认为NAS的管理要比SAN架构设备简单得多,其实在很多方面并不是这样,SAN磁盘阵列多数情况下只为少数服务器提供服务,而NAS则为数量众多的客户端提供服务,因此,最能够反映NAS性能的情况是这样的: 数量众多的客户端同时对NAS进行操作,有读文件的,有写文件的,还有对文件进行删除操作的。模拟这种情况十分复杂,目前还没有一种业界比较认可的性能测试工具。我们的方法虽然只有一台较高性能的服务器作为客户端,但是已经基本上可以反映出NAS的读、写文件性能。对于高端的存储服务器产品而言,这种方法可能还无法测试出极限性能,而对于我们此次组织的中低端存储服务器来说完全可以胜任。
iSCSI―构建SAN的起点
记得大约5年前,存储市场在国内开始受到媒体关注的时候,关于NAS和SAN的争论吸引了很多人的关注,虽然得出的结论不尽相同,但最后基本上达成了两者“互补大于竞争”的共识。 iSCSI就是能让NAS增强战斗力的援军――它在目前分布最为广泛的以太网环境中,以TCP/IP封包SCSI指令及数据进行传输,可以构成IP SAN。因此,为NAS设备加入iSCSI支持简直是举手之劳,而所得到的是同时提供文件和块级数据服务的全面能力。
于是,2003年2月IETF宣布正式通过iSCSI标准之后,NAS市场的领导厂商NetApp立即发布了其第一个本机iSCSI存储解决方案。微软也敏锐地抓住了这个难得的机会,2003年5月在其上市近1个月的 Windows Server 2003 中,正式开始支持iSCSI,并提供iSCSI Initiator驱动程序的下载,极大地促进了iSCSI市场的发展。
iSCSI HBA是采用内置SCSI指令编解及TOE(TCP/IP Offload Engine,TCP/IP卸载引擎)功能的ASIC芯片的适配卡,其作用是把协议处理全部从主机的CPU上“卸载”下来,Adaptec 7211C/F(铜缆/光纤接口)就是这样的产品。因此,在本次iSCSI测试中,我们分别使用微软Windows iSCSI Initiator v1.06/v2.0和Adaptec 7211C iSCSI HBA(1.2版驱动程序)进行了测试,供大家作为选择的参考。
结合实际,各取所需
在整个网络存储市场上,NAS的收入还不到SAN(包括iSCSI)的四分之一,与其只能提供文件服务有相当大的关系。随着中小型企业(SMB)IT应用水平的提高,他们已经不满足于单一的NAS功能,希望获得能够支持数据库等应用的网络存储解决方案。这样一来,在FC SAN成本仍然偏高的情况下,以iSCSI组建IP SAN就成为他们的首选。
Windows系统在SMB用户中占据统治地位,而微软免费提供的iSCSI Initiator为iSCSI的普及铺平了道路。测试表明,当前主流的PC和服务器完全可以通过微软iSCSI Initiator访问iSCSI存储,接下来就要看iSCSI存储设备的表现了。
NAS和iSCSI所存在的共同点使得一台存储设备(NAS或iSCSI阵列)无需添加任何硬件便可同时提供文件和块级数据服务,这意味着将会有越来越多的NAS设备具备iSCSI能力,而不这样做的厂商将逐渐被市场所淘汰。随着iSCSI的发展,将来iSCSI+NAS的市场规模超过FC SAN也未可知。
此次参测的两款产品是不同风格存储服务器产品的代表,一个是大而全,一个是小而精。
HP ProLiant Storage Server是采用微软WSS 2003的代表,在IBM放弃自己研发NAS产品之后,HP ProLiant Storage Server成了微软WSS最重要的合作伙伴。数月以前,微软对WSS 2003进行了升级,升级版包含了许多新的存储资源和存储区域网管理特性。因此,HP ProLiant Storage Server可以担负更多的功能。同时,它本身就是一台服务器,对于资金投入甚少的小型存储用户来说,它还可以作为一台普通服务器使用。
Snap Server 4500则是专有的NAS产品,它的功能虽然比较单一,但是在文件性能方面拥有很强的优势,采用ATA硬盘能够达到如此高的性能,使我们的测试工程师很感以外。
与HP ProLiant Storage Server主要依靠WSS 2003提供存储功能以外,Snap Server 4500自身集成各类丰富存储功能。它集成快照技术;可选S2S 和 Snap EDR复制软件;本地备份集成BakBone NetVault Workgroup Edition;带网络管理卡的APC UPS,支持系统软停机。
在成本比较上,HP DL380-3.4G Storage Server Base的价格为64000元人民币(包括4块300GB SCSI硬盘价格),有效容量成本为71.1元/GB;Snap Server 4500的价格为3995美元(约32240元人民币),有效容量成本为43.0元/GB。Snap Server 4500较低的整体价格以及每GB成本都是它极具吸引力的地方。(本文作者为《存储时代》网站共同创办人)
Adaptec Snap Server 4500
2004年7月,Adaptec斥资1亿美元收购了NAS市场出货量全球第一的供应商Snap Appliance,Snap Server 4500是后者最新的产品,定位在部门级应用。与同为1U机架规格的Adaptec iSA1500 iSCSI存储阵列相比,Snap Server首先是台NAS设备,组成IP SAN只是其众多功能之一。
Snap Server采用Intel Pentium 4处理器(512KB L2 Cache/533MHz FSB),1TB型号对应2.4GHz。具有3个DIMM插槽,标配512MB DDR-266 ECC内存,最高可扩充至3GB。主板集成一颗Silicon Image的双通道Ultra ATA/133控制芯片SiI 0680A,系统支持RAID 5。
Snap Server 4500的前面板非常简洁,除了“Snap Appliance Snap Server 4500”的标志外就是电源按钮和一些指示灯。后端有双千兆以太网接口和两个PS/2、两个USB、串口与VGA接口各一。系统有两个扩展槽,其中64位 /33MHz插槽上有一块U2W SCSI(80MBps)卡用于外接磁带设备进行本地备份,另一个64位/133MHz PCI-X插槽留待以后的扩展。电源模块只有一个,无法实现冗余。
Snap Server 4500采用基于Linux的GuardianOS,该操作系统同时提供NAS文件访问和iSCSI块级数据访问,能够即时扩展,集成BakBone NetVault工作组版备份软件,支持跨平台文件共享、RAID、全局热备援(hot spare)磁盘、快照和DHCP等高级功能。
作为一款NAS设备,Snap Server 4500支持SMB/CIFS(微软网络)、NFS v2/3(UNIX)、AFP 2.0(Apple)、HTTP 1.1和FTP等网络文件协议。而在iSCSI方面,其所运行的GuardianOS v4.0提供了iSCSI Target支持。
HP ProLiant DL380 G4 Storage Server
2003年下半年Windows Storage Server 2003(WSS 2003)刚推出的时候,微软仍将其定位于NAS设备的操作系统。大约半年之后,微软好像突然意识到自己还是更擅长做服务器,开始强调WSS 2003的“Storage Server”(存储服务器)身份,采用WSS 2003的存储系统不仅可以向主机提供文件服务,还能够通过iSCSI和FC连接外部存储,强化自身的能力。
不仅如此,ProLiant DL380 G4 Storage Server还可以通过外接多达13个磁盘柜提供大得多的存储容量:MSA30 SCSI磁盘柜(300GB硬盘)为50TB;MSA20 SATA磁盘柜(250GB)为40TB。可见扩展能力是相当强的。
ProLiant DL380 G4 Storage Server采用Windows Storage Server 2003标准版操作系统,单IntelXeon 3.4GHz(800MHz FSB/2MB L2 Cache)处理器,1GB DDR2-400 SDRAM,可扩充至4GB。
ProLiant Storage Server iSCSI Feature Pack包括FalconStor(飞康)iSCSI Server for Windows,这是一个iSCSI Target软件,能够将ProLiant DL380 G4 Storage Server这样的NAS设备变成一个iSCSI Target Portal(门户),供安装了iSCSI Initiator的服务器访问。
该iSCSI Feature Pack支持的iSCSI Initiator包括微软iSCSI initiators(v1/v2,32位服务器)、Cisco Open Source Linux initiator、HP-UX(仅ProLiant DL380)、HP NC370T多功能千兆位服务器适配器和Adaptec 7211C iSCSI HBA。不同于iSCSI Initiator软件全部免费的做法,iSCSI Target软件基本都是要收费的,为了让我们的测试能够进行,HP提供了一个30天试用期的许可(License)。