十二款iSCSI阵列横评之二：性能比拼

磁盘的发展一天一个变化，10G、100G、1000G这都将不再是神话，磁盘阵列设备的更新、升级更是瞬息万变，各种功能更是让人眼花缭乱。而对于一个磁盘阵列设备，我想没有什么事情比评测、衡量一个磁盘I/O性能基准更让人感觉头疼、复杂的了。因为几乎没有什么工具软件值得我们信赖，同时，性能也非常难以演示，因为每一个应用都可能使用不同的文件系统（即便是一个应用的不同版本也不一定相同）。还可能由于测试工具或iSCSI磁盘阵列的一个小小的改动，都将导致性能测试结果有着天壤之别。

验证和测试系统性能

为了更好的测试和验证iSCSI存储系统的最快性能，我们将主要关注以下和性能有关系的4个方面：

第一，iSCSI是如何连接本地附加磁盘存储的？iSCSI的传输性能是否足够快，以替代内部磁盘，或者说网络已经成为系统的瓶颈？

第二，iSCSI协议是如何通过千兆以太网执行的？对于每一个iSCSI指令的发起是否需要多线程连接？千兆以太网会是否会成为瓶颈？iSCSI是否需要构建在万兆网或者更高的带宽基础上？

第三，与使用SATA（串行ATA）磁盘相比，使用SAS（串行SCSI）磁盘是否需要额外的付费？

第四，是否有一些全面的报告是我们能够相信iSCSI的处理能力确实比其他方式快？

为了获得一个公平的测试结果，我们使用的服务器都都使用本地的两块SCSI盘。也就是说在我们测试的环境里，每一个网络应用服务器或者其他应用服务器都使用2块内部的10k转速的SCSI硬盘，并且在这一基准之上，以下的测试都是带有2块本地磁盘的4台服务器通过网线连接到iSCSI磁盘阵列上。

本地启动VS.Boot from SAN

结果显示，通过本地磁盘作为存储的单台服务器通常要比在相同条件下连接一个iSCSI的SAN设备的性能要慢一个级别。如果你把本地磁盘完全替代掉，服务器只连接到iSCSI的SAN设备上，即使是最慢的SAN设备也都将比本地磁盘方式要快。

当然，这些iSCSI磁盘阵列都是可以同时支持多台服务器的，所以你不需要为你的每一个应用购买单独的iSCSI磁盘阵列。我们的测试环境里有四台服务器，因此我们可以把四台服务器同时连接到一台iSCSI磁盘阵列上作相同的测试项目。如果是这样的话，在四台服务器上的八块磁盘的性能表现比通过千兆以太网传输的iSCSI稳定的多，因为本地磁盘的性能更加稳定。而当这四台服务器的本地磁盘与我们测试的iSCSI磁盘阵列相比时，他们只能位于我们测试结果的第三档：所以在SAN中有9台服务器表现出的性能非常高，但也有5个表现不尽人意。

如果不经过多台服务器多次的测试，很难准确的猜想出iSCSI SAN架构的局限之处，但是我们也在测试中使用了一个简单的线性推断，在我们测试位列前三名iSCSI磁盘阵列（Dell, LeftHand Networks, 和 NetApp）之前，你需要准备大约15台服务器，并且所有的服务器都运行在高负荷的磁盘I/O下，直到他们的性能低于本地连接磁盘的方式，这样，你将不得不改善磁盘阵列的性能。

但改善性能有多种方式，如果你为每个服务器添加RAID控制卡可能需要花费45，000美元，而如果购买我们测试过的一台iSCSI磁盘阵列需要55，000美元到96，000美元。表面看购买一个iSCSI磁盘阵列似乎并不是十分必要，但是这种iSCSI架构的价值是深远的。尤其是如果你比较在意这种虚拟化存储系统所带来的长期价值投入。

我们可以断言的是iSCSI在与本地连接存储的竞争中是占优势的。如果你过去已经购买了比较廉价的SATA磁盘，那么你可以将它放入一个基于SAS的iSCSI磁盘阵列连接到你的网络，你或许会看到一个很大的性能提升。如果你在每一台服务器上搭建的是单独的基于iSCSI的磁盘阵列，并且你把一堆繁重的应用搭建在一个基于SATA磁盘的iSCSI磁盘阵列上，那么即使你采用了这种架构，你也将很可能面对令人失望的性能。

比光纤通道廉价？

我们的第二个发现是标准的千兆以太网并没有成为SAN架构中的性能瓶颈。而代替它成为瓶颈的是iSCSI的服务器，很可能是由于内部磁盘性能比较低引起的。在我们的测试中，每一个iSCSI服务器最少都拥有2个千兆以太网端口，绝大部分都有4个端口。然而，在一个服务器上绑定四个应用客户端，仅有第48项测试（LeftHand Networks在做Web服务器仿真时）超出了2Gb所能提供的最大带宽，可见2Gb的带宽是充裕的。

但是我们也不建议使用单一的千兆以太网作为SAN的连接，因为在第8项测试时，有四台服务器的性能超过了1Gb所能提供的带宽。在这个测试中，我们主要测试了LeftHand Networks 和 NetApp两款设备的文件和Web服务能力，以及Compellent、Dell 和StoneFly产品在Web服务的能力。

这些结果建议我们，对于绝大多数使用普通传输方式的iSCSI存储系统，要通过4条千兆以太网来连接才能最大化的使用iSCSI的提供的传输系能。最主要的原因是iSCSI在初始化的时候运行在双通道连接的方式下，更多的端口可以带来更带的并发量。iSCSI磁盘阵列的这些特点对于网络管理员来说是个不错的消息，因为这意味着在一个可测量性能要求的环境里，他们不需要为搭建光纤存储所带来的额外的开支买单和所带来的复杂性而头疼。

如果搭建光纤存储，那么你需要购买个两个光纤卡，每个光纤卡1，000美元（千兆以太网大约每个网卡需要100美元）；还需要两台光纤交换机，每台大约10，000美元（千兆以太网交换机每台大约1，000美元），构建以太网络和光纤通道网络之间的价格差异是显而易见的，如果有20台服务器想搭建光纤通道网络的话需要50，000美元多，这足够购买一批备用的存储服务器和大量存储空间。

SAS 和 SATA的比较

当我们着眼于SAS驱动器和SATA驱动器之间的性能比较的时候，很难完全的给出一个确定的结果，但有一点我们比较明确：SAS驱动器比起SATA驱动器可以给带来更小的延迟、每秒钟更大的I/O操作，和更高的吞吐量。尽管如此，他们的成本本应该有着很小的价格差异。

但是，同样容量的SAS磁盘可能要比SATA磁盘贵上10倍之多。例如一块450G 15000转速的SAS磁盘市场报价大约是1，000美元，如果你发现这样的磁盘，那么它也是刚刚上市。然而一块500G 7，200转速的SATA磁盘大约100美元，如果你发现这样的磁盘，那么它很可能是接近于被废弃，因为已经有更大的750G和1，000G的磁盘取代之。SAS磁盘成本较高的另一个原因是他们没有高容量的磁盘，所以如果你想获得相同的容量，你需要占用更多的iSCSI磁盘阵列的硬盘槽和扩展柜，可见其使用成本相差很大。

在这个测试中，有六个厂商给我们提供的是15，000转的SAS磁盘，有七个厂商提供的是7，200转速的SATA磁盘。Celeros的 EzSANFiler XD34S and HP的 StorageWorks 2012i可以混合接入SATA和SAS磁盘，所以我们分别对两种磁盘进行测试。还有一个厂商（Compellent）提供给我们一个10，000转速的光纤磁盘作为测试盘。不管我们从综合统计还是吞吐量，以及每秒钟的I/O操作或者系统延迟，性能表现较好的前三名都是：Dell、 LeftHand Networks 和NetApp，他们都使用SAS磁盘。

然而，在总共的3类磁盘里，性能排在第四位的确实使用1，000G 的7，200转速SATA磁盘的Nexsan SATABeast。在我们的测试中表明，基于SATA磁盘的iSCSI磁盘阵列划分着分类的区间，因为在每一个分类的最低分，往往都是基于SATA磁盘的阵列。

尽管如此，这些性能队列和分类的划分并不能显示出速度上的真正差异。为了比较SAS磁盘和SATA磁盘的速度差异，我们着重考察一下与前三名的SATA磁盘相比，前三名的SAS磁盘在吞吐量方面有多大提高。综合4个测试的结果，我们发现SAS磁盘比SATA磁盘平均快221%，但是个别结果也有不同，例如在文件仿真测试中高出157%，在Web服务测试中高出270%。这看起来似乎在正常的读写操作，尤其是在大数据量的随机访问环境下，如邮件访问，基于SAS磁盘的iSCSI磁盘阵列往往要比基于SATA的iSCSI磁盘阵列快两倍多。在一些大数据量的只读操作环境中，例如提供HTML访问的Web服务，其性能差异是微不足道的，我们要公正的看待。

那一个iSCSI SAN最快？

当然，最终我们需要着重考虑他们每一个的得分，需要看一看到底哪一个产品性能更快一些，哪一个产品性能比较差。在此有个通常需要注意的地方：我们得测试都在仿真数据流的情况下完成的，通过仿真工具和一个外置的iSCSI磁盘阵列，不需要调整每一个应用。因此现在测得的结果和未来测得的结果可能不同。

这也就是说，因为单独的比较基于SATA磁盘的iSCSI磁盘阵列和基于SAS磁盘的iSCSI磁盘阵列并不是公平的，所以我们拆开每个iSCSI磁盘阵列本身的磁盘技术然后进行比较。我们在对比Compellent StorageCenter时是通过基于SAS磁盘的iSCSI磁盘阵列，因为虽然他们出售的产品是使用光纤通道的磁盘，而光纤通道磁盘的性能要远高于SAS磁盘，也不能和SATA磁盘进行替换，因此为了公平起见，我们选择和其他同样的磁盘。
在以SAS盘为基准分类排名比较清晰，Dell、LeftHand Networks 和 NetApp的iSCSI磁盘阵列荣膺三甲，性能远远的超出其他产品。他们在合计的吞吐量方面、低延迟方面和每秒钟较高的I/O操作方面都大幅度超出其他我们测试的设备。然而性能往往伴随着成本的增加而增加：每GB的单价大体在LeftHand Networks的8.88美元到NetApp的24.29美元之间。基于SAS磁盘的下一档里面分别是HP 和 Reldata的iSCSI磁盘阵列。

然而我们也看到，某些因为预算有限、或者需要较大容量的用户想整合存储时，我们测试的一些基于SATA的iSCSI磁盘阵列就有了用武之地，在相同容量的条件下他只是使用基于SAS的iSCSI磁盘阵列费用的一小部分。我们测试的这些基于SATA的iSCSI磁盘阵列每GB的单价从D-Link的0.77美元到飞康的3.58美元。在这一类里面，有两个系统可以作为其他基于SATA磁盘存储的代表，Nexsan SATAbeast 和StoneFly Storage Concentrator系统，他们两个的得分在我们的性能评测中得分是相同的，都是比较好的选择。而基于SATA磁盘存储的下一档是飞康和Kano存储。

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