Um Estudo Comparativo Do Desempenho Dos Protocolos iSCSI e Fibre Channel (1)

Resumo -- O presente trabalho analisa o desempenho dos

protocolos iSCSI e Fibre Channel em Redes de Armazenamento de Dados. Os resultados obtidos indicam que o protocolo iSCSI produz resultados expressivos com desempenho similar ao desempenho do protocolo Fibre Channel. A adoção e implementação do protocolo iSCSI oferecem também vantagens em relação a custo, utilização de uma infra-estrutura TCP/IP e possibilidade de interoperabilidade com dispositivos conectados à Internet.

Palavras chave -- iSCSI, Fibre Channel, Storage Area Network.

I. INTRODUÇÃO o ano de 2002, cerca de cinco exabytes de novas informações [1] foram produzidos. Isso equivale

aproximadamente a 800 MBytes de novas informações por habitante da Terra. Noventa e dois por cento (92%) desses cinco exabytes foram armazenados em algum meio magnético, geralmente discos rígidos, o que evidencia um aumento da demanda de capacidade de armazenamento dos sistemas de Entrada e Saída (E/S), bem como uma maior necessidade de métodos eficientes para a recuperação da informação.

Assim sendo, a maioria das corporações está enfrentando, nos dias de hoje, uma crescente demanda por métodos eficientes de manipulação da informação, na qual cada vez mais as aplicações de sistema, tais como sistemas de Correio Eletrônico e Banco de Dados, estão se tornando mais sofisticadas e com conteúdo mais rico e amplo. Houve uma mudança na forma de apresentação dessa informação: por exemplo, no passado, um relatório era apresentado em um formato texto simples, e, atualmente, o mesmo relatório é apresentando utilizando gráficos demonstrativos, tabelas comparativas e simulações. Com isso, a necessidade de mais espaço para armazenamento de dados e de um acesso mais rápido à informação aumenta cada vez mais.

Portanto, surgem as Redes de Armazenamento de Dados chamadas de Storage Area Networks (SAN), que são modelos de armazenamento em rede com a principal finalidade de proporcionar uma infra-estrutura lógica e física para a transferência dos dados entre aplicações de sistema e os

Antônio J. R. Neto é afiliado à NetApp (email: [email protected]) e Nelson L. S. da Fonseca ao Instituto de Computação, Universidade Estadual de Campinas (email: [email protected]). Trabalho parcialmente financiado pelo CNPq.

dispositivos de armazenamento [2]. A arquitetura SAN (Figura 1) é uma infra-estrutura de rede

dedicada ao compartilhamento de dispositivos de armazenamento para servidores de aplicação, proporcionando flexibilidade, alta disponibilidade e escalabilidade para os sistemas corporativos, bem como o armazenamento de todas as informações dos servidores de aplicação em um único ponto de armazenamento de dados [3].

Fig. 1 Arquitetura Redes de Armazenamento (SAN)

As principais vantagens da implementação de uma

arquitetura SAN são [2] [3]:

Possibilitar a implementação de um modelo de rede entre os componentes do sistema de armazenamento;

Possibilitar alta velocidade de transferência de dados entre os servidores de aplicação e o dispositivo de armazenamento;

Permitir a implementação de uma solução de transporte e de infra-estrutura com suporte a ambientes heterogêneos;

Possibilitar o aumento da distância entre os componentes do sistema de armazenamento;

Permitir a possibilidade de reusabilidade de protocolos e infra-estruturas existentes;

Reduzir custos de administração no gerenciamento do armazenamento de dados;

Manter alta disponibilidade.

Um Estudo Comparativo do Desempenho dos Protocolos iSCSI e Fibre Channel

Antônio J. R. Neto, Nelson L. S. da Fonseca, Senior Member, IEEE

N

IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 5, NO. 3, JUNE 2007 151

Authorized licensed use limited to: UNIVERSIDADE METODISTA DE PIRACICABA. Downloaded on May 07,2010 at 13:05:43 UTC from IEEE Xplore. Restrictions apply.

Uma SAN pode ser baseada em uma infra-estrutura de componentes Fibre Channel e utilizar o protocolo de transporte Fibre Channel (FCP). Outra alternativa existente é uma SAN utilizando uma infra-estrutura de componentes IP e do protocolo de transporte iSCSI e da pilha TCP/IP.

O principal objetivo dos protocolos iSCSI e Fibre Channel é prover uma camada de transporte para a camada SCSI, que permite a comunicação entre os dispositivos de E/S nos sistemas de armazenamento (Figura 2). A tecnologia Fibre Channel [3] [4] foi originalmente concebida para dar suporte a sistemas de E/S operando a 1 e 2 Gbit/s. Apesar da sua grande disseminação, essa tecnologia não permite a transferência de dados de forma transparente entre os dispositivos conectados à Internet ou a redes TCP/IP. O protocolo iSCSI [5] [6] [7] vem, portanto, tentar superar essa deficiência adotando a pilha de protocolos TCP/IP para a comunicação com sistemas de E/S.

Fig. 2. Protocolos de Transporte

Redes de Armazenamento

O objetivo do presente trabalho é comparar o desempenho dos protocolos iSCSI e Fibre Channel (FCP). A motivação da comparação é avaliar se as Redes de Armazenamento baseadas no protocolo iSCSI são capazes de prover o mesmo desempenho que as Redes de Armazenamento baseadas em Fibre Channel. Em outras palavras, deseja-se ter uma avaliação se a nova tecnologia iSCSI, que é mais barata que a tecnologia Fibre Channel e baseada na pilha TCP/IP, constitui-se em uma alternativa concreta para as custosas redes baseadas no protocolo Fibre Channel.

Experimentos em plataformas submetidas a uma carga de dados foram realizados. Além disso, comparou-se o desempenho do protocolo iSCSI que pode ser implementado em nível de software e hardware. Resultados dos experimentos indicam que o desempenho do protocolo iSCSI não difere significativamente do desempenho obtido pelo uso do protocolo Fibre Channel, sendo uma excelente perspectiva para a adoção e utilização desse protocolo pelas corporações.

Este artigo está organizado da seguinte maneira. A seção II descreve brevemente os protocolos iSCSI e Fibre Channel. A seção III detalha os experimentos realizados e a seção IV apresenta os resultados obtidos e os discute. A seção V apresenta as conclusões finais.

II. PROTOCOLOS DE REDES DE ARMAZENAMENTO Atualmente, a maioria das implementações de Redes de

Armazenamento utilizou uma infra-estrutura baseada no

protocolo Fibre Channel (FCP). A difusão dessa tecnologia deu-se em um cenário no qual as taxas de transmissão das redes Ethernet eram de 10/100 Mbits/s. No entanto, com o surgimento da tecnologia Gigabit Ethernet [8] [9], tornaram-se mais evidentes as vantagens do uso da pilha TCP/IP para Redes de Armazenamento.

O IETF padronizou, em 2004, o protocolo iSCSI [10], que foi desenvolvido para proporcionar acesso a dispositivos SCSI conectados em redes baseadas na pilha TCP/IP. Uma grande vantagem do protocolo iSCSI em relação ao protocolo Fibre Channel é a possibilidade da utilização de redes existentes, sem a necessidade da implementação de um rede dedicada baseada em componentes Fibre Channel.

Um dos principais motivadores para o desenvolvimento do protocolo iSCSI foi a possibilidade de redução significativa dos custos de aquisição de seus componentes para as corporações, pois o protocolo iSCSI baseia-se na utilização de componentes TCP/IP. Os custos desses componentes em comparação aos componentes Fibre Channel representam uma expressiva redução [11]. Em uma rede de acesso baseada no protocolo iSCSI, utiliza-se usualmente a tecnologia Gigabit Ethernet na camada de enlace de dados. Por outro lado, Redes de Armazenamento baseadas no protocolo Fibre Channel requerem uma infra-estrutura especial, baseada em equipamentos Fibre Channel, o que é muito mais custoso quando comparado a uma infra-estrutura Gigabit Ethernet.

Outro grande motivador da utilização e do desenvolvimento do protocolo iSCSI deve-se ao fato da utilização do conhecimento adquirido pela abrangência do protocolo TCP/IP, que possui uma grande difusão e utilização em universidades e corporações. Esse conhecimento adquirido é essencial para um melhor entendimento, utilização e implementação do protocolo iSCSI na arquitetura SAN, e o conhecimento adquirido em relação ao protocolo Fibre Channel é limitado quando comparado ao conhecimento adquirido em relação ao protocolo TCP/IP devido à sua difusão e utilização na Internet.

Dado que o protocolo iSCSI utiliza o protocolo IP, todas as características de gerência, operação e ferramentas de monitoramento já desenvolvidas para redes IP podem ser utilizadas para a gerência e monitoramento de Redes de Armazenamentos baseadas no protocolo iSCSI, sem a necessidade de ferramentas especiais, como nas redes baseadas no protocolo Fibre Channel. [11].

Apesar de todas as vantagens apresentadas sobre a adoção e implementação do protocolo iSCSI em relação ao protocolo Fibre Channel (FCP), a utilização do protocolo iSCSI em uma infra-estrutura de Redes de Armazenamento de Dados ainda não foi totalmente difundida nas corporações.

Antes do desenvolvimento e da padronização do protocolo iSCSI, toda implementação de uma arquitetura SAN era baseada na infra-estrutura e no protocolo Fibre Channel, tornando-o um “padrão de fato” nas implementações de uma infra-estrutura SAN. O surgimento do protocolo iSCSI representou uma nova alternativa de transporte para o protocolo SCSI, pois possibilitou a implementação de uma

152 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 5, NO. 3, JUNE 2007


arquitetura SAN, agora baseada em uma infra-estrutura TCP/IP e no protocolo iSCSI.

Como mencionado anteriormente, o protocolo iSCSI pode ser implementado em nível de software e hardware (Figura 3). A principal diferença entre a utilização do protocolo iSCSI baseado em software e em hardware é que o protocolo iSCSI (software) utiliza adaptadores de rede tradicionais, ao passo que o protocolo iSCSI (hardware) utiliza adaptadores de rede específicos (iSCSI HBA) para o funcionamento do protocolo iSCSI [5] [13] [14].

A principal vantagem da utilização do protocolo iSCSI (HBA) é que todo o processamento da pilha TCP/IP é executado pela própria CPU do adaptador especial de rede (iSCSI HBA). Já com a utilização do protocolo iSCSI (Software), todo o processamento é executado pela CPU do próprio servidor de aplicação (Figura 3).

Fig. 3. Protocolo iSCSI – Software e Hardware

O principal questionamento pelas corporações referente à

adoção e à utilização desse protocolo está relacionado quanto ao seu desempenho em relação ao obtido pelo protocolo Fibre Channel, pois como o protocolo iSCSI baseia-se em uma infra-estrutura IP, ele é também dependente do protocolo TCP para prover uma camada confiável para a entrega das mensagens SCSI no Dispositivo de Armazenamento. Adicionalmente, como o protocolo iSCSI baseia-se em um modelo de rede TCP/IP, ele está sujeito ao processamento e aos overheads introduzidos pela pilha TCP/IP, bem como ao enquadramento Ethernet.

Como pode ser ilustrado na Figura 4, para a transmissão dos comandos SCSI pelo protocolo iSCSI, torna-se necessário a adição de overheads a cada camada da pilha de protocolos TCP/IP para gerenciamento e controle de informações entre as camadas respectivas do modelo TCP/IP.

Fig. 4. Overheads protocolo iSCSI e pilha TCP/IP

Como pode ser visto também na Figura 5, o protocolo Fibre Channel (FCP) utilizado na implementação de uma arquitetura SAN adota um quadro que não possui overheads adicionais ao seu enquadramento padrão, responsável pelo transporte do protocolo SCSI. O protocolo Fibre Channel não possui nenhuma herança relacionada a camadas de transporte, camada de rede e camada de enlace como no modelo TCP/IP.

Fig. 5. Quadro Fibre Channel (sem overheads adicionais)

III. DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS REALIZADOS PARA AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO

Os experimentos utilizados para a Análise de Desempenho

do protocolo iSCSI foram divididos em três cenários:

Cenário 1 – Comparação dos protocolos iSCSI (Software) e Fibre Channel sob carga homogênea;

Cenário 2 – O Impacto da utilização de adaptadores iSCSI HBA;

FONSECA AND NETO : A COMPARATIVE STUDY OF THE PERFORMANCE 153


Cenário 3 – Comparação entre o protocolo iSCSI em conjunto com adaptadores iSCSI HBA e o protocolo Fibre Channel sob carga heterogênea.

O propósito dos experimentos realizados foi analisar o comportamento geral de desempenho dos protocolos iSCSI e Fibre Channel (FCP), submetendo-os a uma carga de solicitações de operações de E/S, com observação das seguintes métricas de interesse:

Vazão – taxa de transferência efetiva expressa em MBytes/s em cada protocolo;

Utilização da CPU – porcentagem do tempo em que CPU esteve ocupada com o processamento de pacotes em cada protocolo.

Os componentes de hardware e software utilizados nos experimentos foram:

Hardware

1 servidor Power Edge 2550 – Pentium III – 1 CPU (1266 MHz) – 1GB RAM

1 adaptador Intel Gigabit Ethernet 1000/MX Server Adapter (64 bits) – 1Gbit/s

1 adaptador Intel Pro IP Storage 1000 (iSCSI HBA) (64 bits) – 1Gbit/s

1 adaptador Fibre Channel LightPulse LP9002L-F2 (64 bits) – 1Gbit/s

1 equipamento Network Appliance Filer – Modelo F840

Software

Windows 2000 Server – Service Pack 4 Microsoft Initiator iSCSI – version 1.05a Emulex Driver 5-4.82a4 – Fibre Channel IOMETER – version 2003.05.10

O software IOMETER [12] foi utilizado nos experimentos

para geração de carga, simulação de tráfego, captura e análise dos dados na avaliação dos protocolos iSCSI e Fibre Channel. Foi adotada essa ferramenta devido ao fato de ser muito utilizada em vários experimentos executados por diversos fabricantes para geração de carga sintética e para medições de desempenho de dispositivos de armazenamento [14].

A configuração do software IOMETER é realizada por meio da definição da quantidade de processos a serem utilizados, bem como mediante a definição do perfil da aplicação a ser simulado. Durante os experimentos de todos os cenários, a aplicação IOMETER variou o tamanho do bloco a ser transferido e a cada experimento utilizou-se um tamanho de bloco específico com uma duração de tempo de 5 minutos, duração suficiente para se coletar valores das métricas de interesse em regime estacionário.

As principais características do perfil de uma aplicação são:

Porcentagem de operações READ e WRITE: porcentagem de operações de leitura e/ou escrita utilizadas pela aplicação ao dispositivo de

armazenamento; Tamanho do bloco requisitado: tamanho do bloco de

dados utilizado pela aplicação; Porcentagem de acesso Sequencial e Randômico:

específica à porcentagem do perfil de acesso pela aplicação às informações armazenadas no dispositivo de armazenamento. As aplicações podem possuir um perfil de acesso Seqüencial ou Randômico aos dados.

IV. RESULTADOS NUMÉRICOS

Nesta seção, os resultados obtidos em três grupos de experimentos realizados são descritos. No primeiro grupo, trabalha-se com os protocolos iSCSI e Fibre Channel sob carga homogênea, ou seja, composta por um único tipo de operação (100% READ com acesso randômico ou 100% WRITE com acesso randômico). No segundo grupo de experimento, compara-se o desempenho do protocolo iSCSI com e sem o uso de adaptadores iSCSI HBA sob carga homogênea (100% READ com acesso randômico ou 100% WRITE com acesso randômico). No terceiro grupo, compara-se o protocolo iSCSI em conjunto com adaptadores iSCSI HBA com o desempenho do protocolo Fibre Channel sob carga heterogênea (67% READ com acesso randômico e 33% WRITE com acesso randômico ou 67% WRITE com acesso randômico e 33% READ com acesso randômico).

A. Comparação dos protocolos iSCSI (Software) e Fibre Channel sob carga homogênea;

Neste experimento, a carga à qual o sistema de armazenamento foi submetido é composta de um único tipo de operação, que pode ser leitura randômica ou escrita randômica (100% READ Randômico ou 100% WRITE Randômico). O propósito do uso de tal carga é avaliar a diferença do desempenho por tipo de operação.

Os cenários utilizados nesse experimento foram: (100% READ com acesso randômico ou 100%

WRITE com acesso randômico) com variações de tamanho de bloco de 512 bytes, 1024 bytes, 2048 bytes, 4096 bytes, 8192 bytes, 16384 bytes, 32768 bytes e 65536 bytes;

Fig. 6. Vazão – iSCSI (Software) e Fibre Channel



A Figura 6 ilustra que há pouca diferença nas vazões

produzidas pelo protocolo iSCSI e pelo protocolo Fibre Channel (FCP).

O protocolo iSCSI (Software) obteve um perfil geral de desempenho de 46MBytes/s em operações de READ com acesso randômico e 9.9MBytes/s em operações de 100% WRITE com acesso randômico.

O protocolo Fibre Channel obteve um perfil geral de desempenho de 51MBytes/s em operações de READ com acesso randômico e 9.8MBytes/s em operações de WRITE com acesso randômico.

A diferença é pouco expressiva em relação ao desempenho geral obtido pelo protocolo Fibre Channel (FCP), sendo de aproximadamente 5 MBytes (aproximadamente 10% superior em relação ao protocolo iSCSI) em operações de 100% READ com acesso randômico e 0,1MBytes (aproximadamente 1% superior em relação ao protocolo iSCSI) em operações de 100% WRITE com acesso randômico.

Como pode ser visto na Figura 7, a utilização da CPU pelo protocolo iSCSI (Software) é bem maior que a utilização da CPU resultante do uso do protocolo Fibre Channel. A diferença na utilização da CPU é de aproximadamente 40% em operações de 100% READ com acesso randômico e 39% em operações de 100% WRITE com acesso randômico na utilização do protocolo iSCSI.

Fig 7. Utilização da CPU – iSCSI (Software) e Fibre

Channel

A diferença significativa entre as utilizações da CPU deve-se ao fato de o protocolo Fibre Channel possuir um quadro compacto e de não possuir nenhum overhead adicional ao seu enquadramento padrão (Figura 4). Todo o processamento dos quadros Fibre Channel é executado pelo adaptador Fibre Channel instalado no servidor de aplicação, ficando, portanto, somente sob a responsabilidade da CPU do servidor de aplicação o processamento da mensagem SCSI (Figura 3).

B. O Impacto da utilização de adaptadores iSCSI HBA O principal objetivo do segundo grupo de experimento foi

comparar o desempenho do protocolo iSCSI em conjunto com adaptadores especiais Gigabit Ethernet, que executam a função

de offload de processamento de pacotes iSCSI e TCP/IP; com o uso tradicional do protocolo iSCSI em conjunto com adaptadores tradicionais Gigabit Ethernet, em que todo o processamento dos protocolos iSCSI e TCP/IP é executado pela CPU do servidor de aplicação.

Os cenários utilizados nesse experimento foram: (100% READ com acesso randômico ou 100% WRITE

com acesso randômico) com variações de tamanho de bloco de 512 bytes, 1024 bytes, 2048 bytes, 4096 bytes, 8192 bytes, 16384 bytes, 32768 bytes e 65536 bytes;

Fig. 8. Vazão – iSCSI (Software) e iSCSI HBA

A Figura 8 mostra as vazões produzidas pelo protocolo iSCSI (Software) e pelo protocolo iSCSI HBA para diferentes tamanhos de bloco. Pode-se notar que o protocolo iSCSI HBA produz vazão inferior à vazão obtida pelo protocolo iSCSI (Software). A diferença de vazão é de aproximadamente 9 MBytes (aproximadamente 19% superior em relação ao protocolo iSCSI HBA) em operações de 100% READ com acesso randômico e 0,8 MBytes (aproximadamente 9% superior em relação ao protocolo iSCSI HBA) em operações de 100% WRITE com acesso randômico Como pode ser visto na Figura 8, o adaptador iSCSI HBA durante todos os experimentos alcançou a vazão máxima de aproximadamente 70 MBytes/s em relação ao protocolo iSCSI (Software), que alcançou a vazão máxima de aproximadamente 100MBytes/s. A maior vazão obtida pelo protocolo iSCSI (Software) deve-se especificamente ao fato de esse modelo de adaptador iSCSI HBA possuir somente uma CPU com velocidade de 600MHz, que é quase a metade da CPU do servidor de aplicação, que é de 1266MHz. Um cálculo aproximado da utilização de CPU para o processamento de um link Gigabit Ethernet estima que para cada 1 bit por segundo de dados da rede Gigabit Ethernet necessita-se de 1 hertz de processamento da CPU [13]. Portanto, com base nesses valores, pode-se concluir que, teoricamente, a vazão máxima a ser obtida pelo adaptador iSCSI HBA seria de 600.000.000 bits ou aproximandamente 75MBytes/s. Do mesmo modo, pode-se concluir que a vazão máxima obtida pelo adaptador iSCSI HBA durante os experimentos está diretamente relacionada com a velocidade da CPU desse adaptador iSCSI HBA. Atualmente, existem diversos modelos de adaptadores iSCSI HBA que possuem um poder computacional similar aos processadores dos servidores de aplicação, produzindo assim uma vazão superior à vazão obtida nesse cenário.



Fig. 9. Utilização da CPU – iSCSI (Software) e iSCSI

HBA

A Figura 9 ilustra a utilização da CPU para o protocolo iSCSI com e sem processamento offload. Pode-se observar que o protocolo iSCSI HBA obteve menor utilização de CPU do que a obtida pelo protocolo iSCSI (Software). Essa diferença de utilização da CPU é de aproximadamente 40% em operações de 100% READ com acesso randômico e 30% em operações de 100% WRITE com acesso randômico.

A utilização do protocolo iSCSI HBA demonstrou resultados gerais expressivos quanto à redução de processamento na CPU do Servidor de Aplicação em relação à utilização do protocolo iSCSI (Software).

Como foi mencionado anteriormente, o protocolo iSCSI HBA utiliza um adaptador de rede composto de um processador especial, com a principal finalidade de executar o processamento de todos os pacotes iSCSI e TCP/IP, executando um offload de processamento para a CPU do servidor de aplicação. Entretanto, a utilização do protocolo iSCSI (Software) torna necessária a execução de todo o processamento dos pacotes iSCSI e TCP/IP pela CPU do servidor de aplicação, gerando, assim, um acréscimo da utilização da CPU. (Figura 3).

C. Comparação entre o protocolo iSCSI em conjunto com adaptadores iSCSI HBA e o protocolo Fibre Channel sob carga heterogênea

As aplicações em ambientes corporativos possuem uma

maior heterogeneidade quanto às características de acesso. O cenário mais comum é uma aplicação ter um perfil de acesso de 67% e 33% variando em operações de READ e WRITE randômicos [14].

Os cenários utilizados nesse experimento foram: (67% READ com acesso randômico e 33% WRITE com

acesso randômico ou 67% WRITE com acesso randômico e 33% READ com acesso randômico) com variações de tamanho de bloco de 512 bytes, 1024 bytes, 2048 bytes, 4096 bytes, 8192 bytes, 16384 bytes, 32768 bytes e 65536 bytes.

Fig. 10. Vazão – iSCSI (HBA) e Fibre Channel

Observando os dados obtidos na Figura 10 dos protocolos

iSCSI (HBA) e Fibre Channel, pode-se concluir que a vazão obtida pelo protocolo iSCSI (HBA) é praticamente semelhante àquela obtida pelo protocolo Fibre Channel.

A diferença de vazão obtida pelo protocolo Fibre Channel (FCP) é de aproximadamente 0,36 MBytes (aproximadamente 2% superior em relação ao protocolo iSCSI HBA) em operações de 67% READ com acesso randômico e 33% WRITE com acesso randômico e de 0,30 MBytes (aproximadamente 2% superior em relação ao protocolo iSCSI HBA) em operações de 67% WRITE com acesso randômico e 33% READ com acesso randômico.

Fig. 11. Utilização da CPU – iSCSI (HBA) e Fibre

Channel Observando os dados obtidos na Figura 11 dos protocolos

iSCSI (HBA) e Fibre Channel, pode-se concluir que a utilização da CPU gerada pelo protocolo iSCSI (HBA) difere pouco da utilização obtida pelo protocolo Fibre Channel. A diferença de utilização da CPU é de aproximadamente 10% em operações de 67% READ com acesso randômico e 33% WRITE com acesso randômico e 10% em operações de 67% WRITE com acesso randômico e 33% READ com acesso randômico do protocolo iSCSI (HBA) em relação ao protocolo Fibre Channel.



V. CONCLUSÕES

O protocolo iSCSI baseia-se em uma infra-estrutura de rede IP, tornando-o dependente de protocolos das camadas superiores para prover uma camada confiável para a entrega das mensagens SCSI ao Dispositivo de Armazenamento. O protocolo iSCSI está sujeito ao processamento e aos overheads introduzidos pela pilha TCP/IP e enquadramento Ethernet.

Desde a sua padronização, em 2004, até hoje, as corporações ainda continuam inseguras quanto à adoção e utilização dessa arquitetura iSCSI (SAN IP) em relação a uma arquitetura mais consolidada e amplamente utilizada como a arquitetura Fibre Channel (SAN FCP) em redes de armazenamento de dados.

Portanto, com base nos experimentos realizados e na análise de comportamento de desempenho do protocolo iSCSI em relação ao protocolo Fibre Channel, esse “fator de escolha” adotado pelas corporações deve ser reavaliado, pois em todos os cenários o protocolo iSCSI demonstrou um fator de desempenho insignificativamente diferente ao desempenho do protocolo Fibre Channel. A decisão quanto à escolha de uma arquitetura utilizando o protocolo iSCSI ou o protocolo Fibre Channel deve estar relacionada diretamente com a necessidade das Aplicações de Sistema, bem como o desempenho desses protocolos. Levando-se em consideração a abrangência das redes TCP/IP, dos enlaces Gigabit Ethernet e a padronização do protocolo iSCSI, tem-se atualmente uma alternativa viável à adoção de uma arquitetura baseada no protocolo Fibre Channel, ou seja, uma implementação de uma rede de armazenamento de dados utilizando uma infra-estrutura IP (Gigabit Ehernet) e o protocolo iSCSI.

A escolha de uma arquitetura iSCSI (Software) ou iSCSI (Hardware) está diretamente relacionada com a utilização de CPU do Servidor de Aplicação. Se a utilização da CPU no Servidor de Aplicação for viável em termos de manutenção da Qualidade de Serviço (QoS), a adoção da arquitetura iSCSI (Software) é mais recomendada. Se o aumento da utilização da CPU não for viável para a manutenção da Qualidade de Serviço, a recomendação é a utilização de adaptadores iSCSI HBA para a execução de offload de processamento.

O protocolo iSCSI apresenta também inúmeras vantagens em relação a custos de aquisição e operação, utilização de uma infra-estrutura TCP/IP e a possibilidade de interoperabilidade com dispositivos conectados à Internet, podendo em um futuro próximo se tornar um padrão “de fato” para as redes de armazenamento de dados.

VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Lyman, Peter; Varian, Hal; Swearingen, Kirsten; Charles, Peter; Good,

Nathan; Jordan, Laheem Lamar, Pal, Jovojeet “How Much Information? 2003”, University of California at Berkeley, 2003.

[2] Farley, Marc “Building Storage Networks”, Osborne/McGraw Hill, 2002.

[3] Clark, Tom “Designing Storage Area Networks – A Practical Reference for Implementing Fibre Channel and IP SANs”, Second-Edition, Addison-Wesley, 2003.

[4] Gupta, Meeta “Storage Area Network Fundamentals”, Cisco Press, 2002 [5] Hufferd, John L. “iSCSI The Universal Storage Connection”, Addison-

Wesley, 2003. [6] Hernandez, Rowell; Carmichael, Keith; Malen, Diana; Moore, Barry;

Lane, George; Earhart, Joe “IBM RedBooks: Using iSCSI – Solutions Planning and Implementation”, IBM Corporation, 2002.

[7] Satran, Julian; Meth, Kalman Z. “Design iSCSI Protocol”, Proceedings of the 20th IEEE/ 11th NASA Goddard Conference on Mass Storage Systems and Technologies (MSS’03), 2003.

[8] Preston, W. Curtis “Using SANs and NAS”, O’Reilly & Associates, 2002.

[9] P. Sarkar and K. Voruganti “IP Storage: The Challenge Ahead”, Proceedings of the Nineteenth IEEE Symposium on Mass Storage Systems, April 2002.

[10] J. Satran; K. Meth; C. Sapuntzakis; M. Chadalapaka; E. Zeidner “iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface) – RFC 3720”, April 2004. [online] http://rfc.net/rfc3720.html

[11] Toigo, Jon William “The Holy Grail of Network Storage Management”, Prentice Hall PTR, 2003.

[12] IOMETER Team “IOMETER: I/O subsystem measurement and characterization tool”, 1997. [online] http://www.iometer.org e http://sourceforge.net/projects/iometer

[13] Yeh, Eric; Chao, Herman; Mannem, Venu; Gervais, Joe; Booth, Bradley “Introduction to TCP/IP Offload Engine (TOE)”, 10GEA – 10 Gigabit Ethernet Alliance, 2002.

[14] Simitci, Huseyin “Storage Network Performance Analysis”, John Wiley, 2003.

VII. BIOGRAFIAS Nelson Luís Saldanha da Fonseca – ([email protected]) – obteve os graus de Engenheiro Eletricista (1994) e Mestre em Informática pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1997) e os graus MSc (1993) e Ph.D. (1994) em Engenharia da Computação pela University of Southern Califórnia. Desde 1995, integra o corpo docente do Instituto de Computação da Universidade Estadual de Campinas, onde obteve o título de Livre Docente em Redes de Computadoresem 1999. Nelson Fonseca é bolsista de Produtividade do CNPq, nível 1C. Publicou mais de 150 artigos e capítulos de livros. Recebeu diversas distinções e premiações, entre elas Elsevier Editor of Year 2001. NelsonFonseca é membro ativo da IEEE Communications Society, foi Diretor para Serviços on-line (2002-2003). Participou de inúmeras comissões técnicas de conferências do IEEE e coordenou comissões técnicas em mais de 10 conferências internacionais. Nelson Fonseca é membro do corpo editorial dos seguintes periódicos: IEEE Communications Magazine, IEEE Communications Surveys and Tutorials, IEEE Transactions on Multimedia and the Computer NetworkJournal. Foi Editor-in-Chief da IEEE Communications Society Newsletter eda Global Communications Newsletter. Antônio José Rodrigues Neto – ([email protected]) – obteve o grau de Mestre em Computação (2004) - Área de Concentração: Redes de Computadores pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Desde 2001, tem trabalhado com foco em banco de dados, performance e grid computing como Engenheiro de Sistemas da empresa Network Appliance (NetApp), uma das líderes no segmento de armazenamento de dados.



Um Estudo Comparativo Do Desempenho Dos Protocolos iSCSI e Fibre Channel (1)

Documents

Transcript of Um Estudo Comparativo Do Desempenho Dos Protocolos iSCSI e Fibre Channel (1)