《ATA-over-Ethernet(AoE)介绍：一种 iSCSI 与 Fibre Channel 之替代方案,TeraByte 等级磁盘储存系统.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ATA-over-Ethernet(AoE)介绍：一种 iSCSI 与 Fibre Channel 之替代方案,TeraByte 等级磁盘储存系统.doc（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、ATA-over-Ethernet（AoE）介紹：一種 iSCSI 與 Fibre Channel 之替代方案，TeraByte 等級磁碟儲存系統作者：徐秉義（Albert Hsu）本文主要介紹 ATA-over-Ethernet（AoE）：一種使用在儲存設備之通訊協定，並且實做在 Linux 上實際運用，並簡介儲存設備與儲存架構與其相關名詞解釋。AoE 介紹AoE 實際上是通訊協定（Protocol），由 Coraid 公司所主導開發，AoE 就像她名稱一樣（ATA-over-Ethernet），主要應用就是使 Ethernet 上面運作 ATA 通訊方式，來傳輸儲存設備的資料。AoE 有其
2、優缺點，但必須先使讀者了解一些磁碟相關技術，才更能體會 AoE 在實務應用方面強大功能。Note： http:/ 可看到 Coraid 公司與 AoE 的一些相關消息。Tips：Linux 在 Kernel 2.6.11 以後，就內建支援 AoE 囉！（舊版 Kernel 只好手動掛上 AoE 驅動程式，才能使用 AoE 設備）磁碟演進簡介在討論 AoE 優點前，先說明一般磁碟配置方式、儲存設備與儲存架構相關之基本觀念。內接式磁碟機與外接式磁碟機在一般 PC 通常我們會將磁碟放置在電腦機殼裡，也就是內接式磁碟機，早期通常使用 IDE 或 SCSI 介面硬碟機，近年來 SATA （Serial-
3、ATA）介面當道，漸漸取代 ATA（Parallel-ATA）介面市場。在商業用途上，我們會因為較特殊需求，像是磁碟機數量較多、磁碟總空間需求大、I/O 要求效能高或RAID（能夠容錯與增加 I/O 速度）與等等因素，使得我們會把磁碟從電腦肚子裡（電腦機殼），外接到其他機箱中統一放置，並採用比較高規格設備，以取得更高效能。Tips：此種外接硬碟方式一般稱之為 DAS（Direct-Attached Storage）直接附加儲存裝置，在底下名詞解釋時會有較詳細資料。網路磁碟機與磁碟分享一般價格較低廉 DAS 優點通常為磁碟空間大、效能好與配合 RAID 作容錯，缺點中以無法分享儲存空間給多台主機
4、是最為淺顯易見，若是 DAS 遇到這個磁碟共享需求，經常會被 NAS（Network-Attached Storage）網路附加儲存裝置取而代之。Tips：接上 DAS 的控制主機若使用 NFS/CIFS 來分享磁區，其實與 NAS 就非常類似。Note：但 NAS、DAS 在存取（Access）資料方面有著很大的不同，就是存取磁碟資料方式與等級： DAS：使用起來像是本機磁碟，會被當作區塊裝置（Block）存取，若是初次使用（尚未格式化），還必須先行做格式化的動作，才可以掛載存取檔案。 NAS：像是網路上已經格式化好的檔案系統（File System），我們只要掛載即可使用（權限要設定正確即
5、可），NAS 的重點在於可將磁碟給予多台主機同時存取，但需注意到她只做到 File-Level Access 並沒有做到 Block-Level I/O 存取。 DASNAS存取等級（Access Level）Block-Level（區塊）I/OFile-Level（檔案）Access可否格式化（format）可以不行（NAS Server 已經做過格式化）儲存空間可否共享（Shared）通常不行可以進階學習：中、高階的 DAS 可提供區塊等級磁碟共享功能，但通常最多給 2 到 4 台主機共享。HA Cluster 與 SAN當磁碟可以共享後，HA（High-Availability）高可用度
6、需求隨之而來，HA Cluster（高可用度叢集）她存取後端儲存設備通常使用 Block-Level I/O 方式，極少使用 File-Level Access，這主要考量應用程式支援程度（例如：資料庫程式）及效能（Block-Level I/O 效能較佳）倘若要做到 Block-Level I/O（區塊存取）又要 Shared Disk（磁碟共享）的話，需使用 SAN（Storage Area Network）這個儲存網路架構才行，這是個專門傳輸磁碟資料網路，並不是我們一般常見 TCP/IP 網路。高階專業 SAN 是使用 Fibre Channel（光纖通道）配合 Fibre Channe
7、l Switch（光纖交換機）架構，採用 SCSI 方式來傳輸資料，所有 Fibre SAN 成員主機需要有 Fibre 介面卡（HBA 全名為 Host Bus Adapter），才能存取 Fibre Channel SAN Storage（儲存設備），Fibre Channel SAN 效能卓越伴隨著價格不菲。進階學習：較廉價 SAN 還有 iSCSI，她使用 Gigabit Ethernet 來取代昂貴高效能的光纖（Fibre Channel），iSCSI 亦有其優缺點，將在本文後段名詞解釋中有更詳細介紹及比較。Note：AoE 亦可用在 SAN 架構，她當然更便宜、溝通簡單（使用 AT
8、A 方式），相同的是 AoE、iSCSI 與 Fibre Channel 皆為 Block-Level I/O 方式。另外 IEEE 1394（Firewire） 亦有可能架構 SAN 。動態配置磁碟空間完成 SAN 架構之後，事實上只做到儲存設備集中管理，主機與磁碟之間依然採用 1 對 1 方式，這樣集中管理好處是，若能配合磁碟管理程式（例如：LVM）動態配置磁碟空間，可減少磁碟空間浪費（DAS 最容易造成磁碟空間浪費）。Cluster File System若要作到 HA Cluster ，只有 SAN 是不夠的，還必須配合 Cluster File System（叢集檔案系統），若只是使
9、用一般檔案系統（例如：Ext3, ReiserFS 或 NTFS），SAN Storage 只能算是一個個獨立磁區，同時間只能給一台主機存取，Cluster File System 在 Linux 以 GFS（Global File System）較具知名度，也比較有機會實做。進階學習：其他較知名 Cluster File System 還有 Lustre ，不然就是大廠如 IBM、HP、Sun 提供。應用程式支援在使用 Cluster File System 後，多台主機即可以 Block-Level I/O 方式來同時存取相同磁區。大多數應用程式（像是 E-mail Server、Web
10、Server、Ftp Server、File Server 等等 程式）理論上都沒甚麼問題，頂多是發生一些 File Lock 狀況，不見得會影響整體運作，但是資料庫程式（像是 Oracle、MySQL、PostgreSQL 等等），就不一定能夠很正常運行，完善解決之道還需應用程式配合，例如 Oracle RAC（Real Application Clusters）就是一個很具知名度的資料庫叢集軟體。AoE 優點在此探討 AoE 優點，主要是相對於 iSCSI 與 Fibre Channel 來比較，這三種共同功能即是可建立 Block-Level I/O 之 Shared Storage（共
11、享磁碟）。便宜因為 Fibre Channel（光纖）設備一般來說都不便宜，相對的 AoE 使用 Ethernet （通常是 Gigabit Ethernet）作傳輸線，這點與 iSCSI 也使用 Ethernet 來傳輸資料相當類似，這可節省不少成本。簡單AoE 使用 ATA 通訊方式來傳輸資料，這與 iSCSI 使用 SCSI 通訊還必須經過 TCP/IP 封包處理，兩者相較之下 AoE 著實簡單多了。進階學習：AoE 使用 Layer 2 Frame 方式傳輸 ATA 通訊資料，而 iSCSI 使用 Layer 3 TCP/IP 封包來傳輸 SCSI 通訊資料。AoE 缺點成熟度以發展成
12、熟度來看，Fibre Channel 可說是成熟度最高之商品，接著才是 iSCSI 第二，而 AoE 算是敬陪末座，若以中高階運用來看 AoE 還很有努力空間。傳輸距離Fibre Channel 在遠距傳輸有著優勢存在，而 iSCSI 雖以 Ethernet 傳輸，但因 Base 在 TCP/IP 所以可以通過 router 而傳輸到遠方，AoE 的傳輸距離就侷限在 Ethernet 能傳輸的距離。Note：這裡遠距是指跨越不同地點，而且若是使用 Ethernet 會無法傳遞或是訊號不足的距離。Tips：遠距傳輸需求經常是由異地備援促成。效能理論上效能會是 Fibre Channel 第一，i
13、SCSI 與 AoE 第二且差別不大，主因是 Fibre Channel 以每秒 4Gb / 2Gb / 1Gb 速度傳輸，而 iSCSI 與 AoE 以每秒 1Gb / 100Mb （0.1Gb）傳輸速度所造成差異。Note：單位為 bit / sec，例 4 Gb/s 為每秒傳輸 4 Gigabit。進階學習：這裡說的效能比較是相對於高階設備，若是與一般低階設備（ATA / SATA）比較那可是快多了。AoE 實做開始AoE 實做所需設備如下： 兩台 Linux PC，並使用 Ethernet 串接起來（兩台對接也可以） 如果有 GbE Switch 最好，若沒有也可以使用一般交換機 Ti
14、ps：GbE Switch 即千兆交換機Initiator 與 Target對於 SAN 架構來說：Initiator 是使用磁碟主機端、Target 是提供磁碟主機端Linux kernel 在 2.6.11 即內建 AoE 驅動程式（Initiator 端），所以建議讀者使用較新版本 Linux 來當 Initiator 主機（筆者使用 Fedora core 5），你可使用指令uname -r來檢視 Linux kernel 版本編號。若想要測試比較舊版 kernel （例如 2.4 版或 2.6.11 之前版本）來當 Initiator 的話，請自行至http:/ 端主機需下載vbla
15、de軟體來編譯使用 ，下載網址http:/ PC，若搭配 GbE 網路卡及 GbE 交換機更能顯示出效能。角色InitiatorTargetLinux 版本Fedora core 5SuSE 10 professionalAoE 相關軟體內建 AoE 驅動程式下載 vblade 軟體架構原本 SAN 架構需獨立網路，以區隔一般 TCP/IP 網路，筆者為測試方便，遂使用相同網路介面（兩台主機都只有一張網路卡 eth0）。設定 Target 主機以下步驟是在 Target 主機上實做的，內容與先前下載 vblade 包裹內的 README 類似第一步：解開並編譯 vblade 軟體使用指令tar -zxvf vblade-10.tar.gz解開包裹使用指令cd vblade-10進入解開的目錄 vblade-10使用指令make編譯產生 vblade 二進位執行檔案Note：記得要先安裝 gcc、make 等等
