用开源软件建立一个经济型SAN

【51CTO.com独家特稿】Simon Brock和Ian Wrigley使用现成的开源软件建立了一个使用iSCSI设备的SAN。

近年来，存储区域网络或SAN受到许多人关注，但只有极少数人知道它究竟是什么，为什么想要建立一个SAN，一个最主要的原因是当你坐下来仔细看一看它的造价时，事情就明白了，本文会一一为你解答什么是SAN，你为什么想要建立一个，以及如何使用开源软件建立一个经济型的SAN。

根据你的IT背景不同，你可能会认为SAN是一个伟大的重新也可能会认为是一个很老的想法，但我们跳过历史因素认为SAN是一个新的创意，在普通PC中，任何东西都是安装在一个盒子（机箱）中的：如CPU，内存，硬盘。当你向其中添加硬盘时，可能会很困难，因此有人想出了在盒子（机箱）外面再放一个盒子来安放新添加的设备，硬盘盒子可能有它自身的一些功能，如通过某种类型的RAID控制器基于条带，镜像（或二者同时）实现弹性存储，如何将这个硬盘盒子附加到包括处理器的盒子就显得非常重要了。

SCSI就是一种可以实现这个任务的技术，它在短距离环境下工作得很好，但在长距离（长线缆）环境下就不行了，就是在这种情况下，光纤通道出现了，正好弥补SCSI技术的不足，说简单点就是：光纤通道使用的是光纤维发送SCSI命令而不是传统的电信号电缆，光纤通道也实现了类似以太网交换的交换技术，它允许多台PC同时与同一个硬盘盒子进行会话，或一台PC同时与多个硬盘盒子会话，此外，这些机器有多种途径从硬盘盒子获取数据（访问路径冗余），这就是SAN最基本的功能，SAN是通过光纤网络连接到硬盘盒子的机器集合，它的速度非常快，最初的第一代光纤通道就达到了1Gb/sec，目前已经出现了10Gb/sec的光纤通道产品。

咋一看，SAN并不是如传说中那么优秀，如果你的数据非常多，并且需要从多个不同的地方访问（实现冗余），搭建一个SAN拓扑是解决你的需求的一种办法，你必须要为此进行存储投资预算，而不是简单地分布式部署多台机器。

最近，部分厂家指出1Gb/sec产品会大幅降价，不过这种产品不是采用的的光纤通道技术，而是利用了1000Base T以太网技术，使用传统的铜缆作为传输介质，但为了让SCSI命令能在以太网上传输，需要寻找一种新的方法，以便SAN能在1000Base T上正常运转，于是iSCSI诞生了，它将所有SCSI命令都封装在ip包中进行传输，也就是说，如果你手上有一台机器并有一个支持iSCSI的硬盘盒子，那你现在就可以利用现有的以太网获得一个SAN，它允许你利用以太网和ip提供的所有特性对路线进行排序，并输出可选的路径，不用考虑光纤通道是如何完成转换的，这样iSCSI SAN就诞生了，目前大量厂家都开始支持iSCSI SAN，本文剩下的部分，我将向你介绍如何使用开源软件（大部分开源）搭建一个可靠的，有弹性的iSCSI SAN。

Initiator和target

在继续之前，我们先了解几个iSCSI术语，在iSCSI下，分两部分：initiator（需要数据的机器）和target（提供数据的机器），在基于光纤通道的SAN下，initiator是一台计算机，target是一个RAID阵列，但在我们的例子中，我们将要建立一个由两台PC组成的主--被动服务器对的iSCSI target，其中一台机器担任target处理来自initiator的iSCSI请求，然后将其磁盘镜像到另一台作为后备主机的机器是，如果活动主机失效，后备主机将接管并提供iSCSI服务，当主服务器修好后，重新同步后备机器的磁盘，并重新取回iSCSI服务权，这个任务非常艰巨，写本文时我都没有信心它是否能正常工作，可能会正常运转，我们试目以待吧！

为了实现这个计划，我们将使用两台一样的Dell 1U机架式服务器，用两个千兆以太网端口交叉连接，在这两台服务器上我们将安装一组开源软件，首先，我们需要安装一个操作系统，我们选择使用Linux，千万不要觉得惊奇，在各种发行版中我们选择了CentOS 4，它是基于Red Hat Enterprise Linux（RHEL）的社区企业级Linux发行版，如果你不想支付Red Hat的年度升级服务费用，但又想使用优秀的RHEL，那么CentOS就是你的首选，CentOS只是获取RHEL的源码，重新编译，重新进行打包并发布，因此你可以免费获取来自RHEL的优秀软件包，即使你不能获取Red Hat的升级服务，你也能进行升级。

最近，CentOS已经开始吸收额外的软件进入它自己的发行版，我们将使用到其中的两个，第一个是Heartbeat，它来自Linux高可用项目（http://www.linux-ha.org/），使用它我们可以实现主--被动服务器故障转移，正如它的名字暗示的那样，Heartbeat允许一组PC相互监视对方的活动（通过心跳信号），检测到‘死亡’信号就接管该节点的服务，第二个软件包是DRBD，它允许在两台机器之间共享一个块设备（通常是一个磁盘分区），使用该设备的机器就是主服务器，它对设备产生的任何更新都会传输给后备服务器，如果主服务器失效，后备服务器就成为主服务器，当失效的服务器修好后，重新同步当前的主服务器，然后接管资源提供服务，后备服务器重新成为后备。

在CentOS上安装这两个软件非常简单，输入命令‘yum groupinstall drbd-heartbeat’，然后将drbd安装为内核模块，用‘uname -r’获取操作系统的版本，在我们的系统上输出内容是‘2.6.9-22.0.1.ELsmp’，因此要将drbd安装为内核模块，只需要输入‘yum install kernel-module-drbd-2.6.9-22.0.1.ELsmp’。

剩下的就是安装iSCSI target软件本身了，在互联网上一搜会搜到一大把，但很多都是不能用的，我们选择了最近才创建的项目，叫做iSCSI Enterprise Target（http://iscsitarget.sourceforge.net/），但从其网站上的消息指出它不能在我们的CentOS 4上运行，因为至少需要2.6.13或更高的内核支持（我们的内核是2.6.9），然而，这是由Red Hat提供的内核，多少都经过特殊修改，Red Hat所有的软件包都倾向于从基层开始（这里是2.6.9），然后不停地打补丁，因此在2.6.9和以后的内核之间有差别，但已经被集成到Red Hat的内核中去了，在基于Wiki的文档上已经有如何在Red Hat上安装的记录了，按照这些命令在这两台机器上安装好target软件。

配置iSCSI

让我们从一个简单的情景开始，我们在一台只有一块硬盘的机器，通过iSCSI将其发布出去，所有配置都放在一个文件中，/etc/ietd.conf，编辑这个文件，包括下面三行内容：

IncomingUser joe secretsecret

这一行设置只允许一个用户访问（我们使用了12个字母的密码secretsecret，它在Windows下也能工作），下一行是：

Target iqn.2005-11.uk.co.widearea:storage2.diskc

这一行安装常规iSCSI规范命名了一个target，它由年-月，后面跟一个反向的域名和主机标识符组成，最后一行必须缩进：

Lun 0 Path=/dev/sdb,Type=fileio

这一行指出我们将要使用SCSI磁盘/dev/sdb作为iSCSI设备，然后我们在另一台机器上做类似的事情。

现在我们需要一个initiator，为了证明能跨平台运行，我们选择了Microsoft iSCSI initiator，boxout显示了它如何与iSCSI Enterprise Target一起工作，在我们的例子中，我们从每个机器上加载了在Windows机器上的iSCSI磁盘，我们将它们设为动态磁盘并加入镜像，在格式化和同步后，这样我们就在Windows机器上具有一个弹性的镜像，它是通过在Linux盒子上建立IP SAN实现的，如果其中一台机器消失了，镜像会中断，但Windows会继续向其他机器更新，当其他机器返回时，镜像可能已经修复，Windows将会进行磁盘同步，然而，最大的问题是Microsoft还不支持使用iSCSI作为动态磁盘，因此我们必须另觅它法。

首先我们要做的是要让DRBD运行起来，如果你参阅了预安装的/etc/drbd.conf文件，这会非常简单，需要做的是从这个文件中找到第一个有两个“on”标志的资源小节，它定义了如何将磁盘块设备整合到一起，需要提供机器名，ip地址和磁盘分区，然后将这个文件拷贝到两台机器上，运行/etc/init.d/drbd start，所有都会工作起来，文件/proc/drbd显示了探测到的东西和两台机器上的辅助、辅助状态的磁盘，当它正常工作起来后，其中一台机器就成为主服务器，另一台就成为后备机器，然而，最初会显示状态不一致，不允许你将某一台机器设为主服务器，第一次设备DRBD设备时，你需要告诉哪一台是主服务器，然后你才能在其上运行‘drbdadm’命令完成主服务器的设置，然后再看/proc/drbd时就会发现正在做同步操作。

现在DRBD设备已经运行起来了，需要修改/etc/ietd.conf，要将新设备/dev/drbd0包括进来，也就是前面谈到的/dev/sdb，然后启动iSCSI target，并在另一台机器上挂载。

如果一切工作正常，开始下一步工作，下一阶段就是安装Heartbeat软件，我们需要修改三个文件，/etc/ha.d目录下的Readme文件会告诉你在哪里去找例子，首先需要安装ha.cf文件，每台机器上都应该不一样，在这个文件中，我们需要添加‘node’行指出这两个节点的名字，并且还要一行‘ucast’指出其他机器的地址，然后我们需要安装authkeys文件，在这两台机器上这个文件应该一样，最后我们需要在这两台机器上安装haresources文件，它的内容如下：

machine1 10.0.0.46 drbddisk::r0 iscsi-target

这里的machine1是在ha.cf中定义的主服务器名，ip地址是对外提供服务的地址，它与普通的ip地址有点不一样，最后两项告诉Heartbeat软件使用drbd磁盘r0，并启动iscsi-target服务。

启动好Heartbeat和iscsi-target服务后，从Windows机器挂载新的卷，并格式化，拷贝一些文件看是否能正常工作，接下来干一件龌龊的事情，拷贝一个非常大的文件，然后将主服务器上的Heartbeat关闭，这时拷贝过程肯定会暂停，但当Windows重新发现ip地址后，又会恢复继续拷贝。

然后我们干点更具破坏性的操作，拔下主服务器的电源线，看它是否还会继续工作，正如预料之中的，Heartbeat会从主服务器将资源转移到后备服务器，Windows initiator看上去好像暂停了一下，但马上接着又继续拷贝直至结束，我不太相信在这种破坏环境下它还能工作得很好，于是我用MD5校验工具校验了放在iSCSI驱动器上的文件，结果报告与源文件的校验值一致，意味着它的确工作得很好，所有的数据块都被正确地传输过去了。

最后关于iSCSI target软件要注意的是它在Linux上的可用性：它允许你导出块设备，前面我们已经看到，包括raw磁盘，磁盘上的分区，仿真块设备等。在这个例子中，我们使用DRBD仿真块设备，当我们曾经从系统中导出过软RAID设备，在写本文的时候，开源解决方案还不支持导出字符设备，意味着你还不能导出磁带驱动器，即使iSCSI协议支持，目前只有一些商业解决方案支持导出字符设备。

我们使用开源软件建立起一套经济的SAN，也只接触到最基础的知识，SAN是什么，iSCSI是什么，但这是一个伟大的开始。

Windows上的iSCSI

在文章的前面部分，我们使用Linux作为服务器，Windows作为客户端，但我们认为多写几行文字来描述如何Windows上实现iSCSI也是值得的，可以从微软公司的存储网站http://www.microsoft.com/windowsserversystem/storage下载到Microsoft iSCSI initiator软件，安装它非常简单，安装后会有一个控制面板，从它可以访问到iSCSI服务器，假设你已经按照我前面说的方法安装了一台Linux服务器，打开控制面板，然后点击Discovery标签，然后点击Add按钮，将会显示如下图所示的一个对话框。

1、输入服务器或集群的ip地址，端口保持不变，然后点击Advanced按钮，显示

2、如果你没有看到输出设备，点Refresh，选择你想要的设备，然后点击Log On，显示

3、在General标签页，你需要开启CHAP登陆，并输入与ietd.conf中一样的登录名和密码，然后点两次Ok按钮回到控制面板，如果你的密码少于16个字符，会提示你，但这样还是能工作的，选择Target标签，显示

4、如果你打算每次重启系统都使用iSCSI卷，请选中'Automatically restore'选项，至此，你就拥有一个附加的磁盘了，在磁盘管理器中也能看到它，并可以当正常磁盘使用了，值得注意的是目前在Windows上iSCSI还不支持动态磁盘，它可以用于诸如exchange，sql server等应用程序。

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