淺談 Synology NAS 新的 iSCSI Manager 管理工具

Synology在DSM 6.2後將 iSCSI 從儲存空間管理員移出,變成一個專為管理 iSCSI LUN 及目標所設計 iSCSI Manager,可以協助 IT 管理員快速監控異常事件,在 Btrfs 儲存空間上的進階 LUN 提供即時的 LUN 快照及複製功能。 iSCSI Manager 協助您輕鬆管理與監控 iSCSI 服務,可為外部伺服器提供整顆硬碟般的環境,只要將 iSCSI LUN 連結至 iSCSI Target,用戶端便可以透過 iSCSI 啟動器存取儲存空間,如同存取本機磁碟一般。

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iSCSI Manager

文章大綱


1. iSCSI 和網路芳鄰的糾纏
2. 建立Synology  iSCSI Target
3. PC連線 Synology iSCSI
4. VMware ESXI 使用 Synology iSCSI Target
5. 建立VMware虛擬機器在Synology iSCSI Target上
6. Synology iSCSI LUN 快照
7. 心得與感想


iSCSI 和網路芳鄰的糾纏

SCSI 為 Small Computer System Interface 之縮寫,而是一種可同時連接多台不同類型的SCSI週邊設備的系統階層介面(如 CD-ROM、磁帶機、掃描器等) ,早期的伺服器都是SCSI的天下,自從SATA流行後,引領風騷的SCSI慢慢地敗陣下來,但當時有個技術,就是利用網路線取代排線來連接SCSI的硬碟,這樣硬碟就不一定要擺在主機內,只要有網路經過的地方都可以擺放硬碟,iSCSI(Internet Small Computer System Interface)的魅力可說是風華一時。

網路連接儲存裝置(Network Attached Storage,NAS)顧名思義也是利用網路來進行儲存的一種設備,一般電腦腦是以DAS的方式直接存取檔案系統,NAS通常是以檔案為單位的通訊協定,像是NFS(在UNIX系統上很常見)或是SMB(常用於Windows系統),NAS實質上近似一台檔案伺服器,可提供網路上的多台伺服器與多個使用者存取檔案,最簡單的說就是然後透過網路芳鄰的方式分享,相信大部分的人都很清楚其運作模式。

 

至於以區塊為單位的通訊協定的就較陌生(如SAN),區塊式儲存系統有著高效率、容量大與擴充容易的優點,但缺點就是昂貴複雜與不易維護,不過近幾年的發展,兼有檔案式與區塊式儲存系統越來越受到歡迎,應該是未來趨勢。不過大企業都採用快速的光纖來配置,但建置的高成本不是一般中小企業所能負荷,因此採用比較便宜的方iSCSI的確是首選。

 

NAS就是利用本身上的儲存槽建立一個空間,透過網路芳鄰的方式(SAMBA、NFS ),即可連線成網路碟機來使用,就是把NAS上的空間當成桌機上的一個磁碟對應,只是這個磁碟不是一般的DAS直連式儲存連接方式(Direct Attached Storage),而是利用網路來存取。既然如此,為何又要提供iSCSI呢?因為使用區塊為單位的通訊協定不只給你空間,而是給你整顆硬碟般的環境,讓你可以格式化與安裝系統,尤其有使用Vmware虛擬伺服器的人都知道它的好處。

 

建立Synology  iSCSI Target

在DSM 6.1前,iSCSI 的服務是附屬在儲存空間管理員上,到了DSM 6.2 移出變成一個獨立的 iSCSI Manager ,打造的全新管理介面外,也全面提升 iSCSI 的管理與監控體驗,進階 LUN 將循序寫入效能提升高達 46%,帶來更好的儲存效率,具備閃電般的秒級快照、還原和複製技術,且透過 VAAI / ODX 的整合加速虛擬機器 (VM) 的整體效能。

 

iSCSI Manager 的「系統總覽」頁面上提供儀表板的方式呈現資訊,協助您快速監控 iSCSI 服務中的Target、LUN與事件等資訊。左邊的功能服務選項也將快照直接納進來。

 

什麼是Target?就是指被連的iSCSI裝置或目標,而連接儲存裝置之程式將統稱為啟動器(initiator),一般啟動器就是指前端的PC, 先來建立一個Target,流程如下圖,輸入自己想要的 iSCSI Target 的名稱,IQN則使用預設帶出的值就可以,假如你不想讓別人輕易連結,啟用CHAP來使用名稱與密碼確認是保險的措施,預設值是不勾選,先不理會,之後再設定也不遲。

Target可說是一個裝置目標,主要是讓前端可以去搜尋連結,而 LUN 一個空間的邏輯參照,LUN可以包括磁碟、磁碟的磁區、整個磁碟陣列,在Synology DSM 6.2上﹐你可以想像LUN就是去儲存空間配置一塊邏輯的磁碟空間,因此一個可被搜索的Target建立後,緊接會隨著連結iSCSI LUN,有新增一個iSCSI LUN、連結以存在的iSCSI LUN或無(稍後連結)。

 

筆者選擇新增iSCSI LUN後出現如下圖,DSM系統支援以下進階與標準 LUN 類,DSM 6.2針對Btrfs檔案系統的儲存空間提供進階的服務,如提供儲存加速指令集,包括 Microsoft Windows ODX、VMware VAAI 整合、LUN 快照和 LUN 複製功能,以及 Thin Provisioning,比採用ext4檔案系統的儲存空間更強,所以筆者都會建議使用Btrfs來建立儲存空間。

 

一樣在名稱上輸入異自己想方便辨識的LUN名稱,而位置就是選擇NAS上的儲存空間,由於筆者的儲存空間使用Btrfs,所以在儲存加速指令集是啟動的,Thin Provisioning選項可讓 iSCSI Target 儲存容量動態化並可依需求進行分配,簡單說就是下圖筆者指定配置300G空間,假如僅使用100MB,有 Thin Provisioning 就是使用 100MB 的空間,也就是動態配置最小可用空間,假如沒有 Thin Provisioning 功能,那一開始配置就直接佔用了 300GB 的空間。

 

最後出現Target與LUN連結的設定清單,檢視後無誤即可按下〔套用〕。

 

套用成功後,來看看自動連結建立的iSCSI LUN內容(紅色框),在藍色框內看到使用Btrfs的儲存空間的進階模式。

 

在Target內容服務狀態已就緒與所連結的iSCSI LUN。

 

DSM系統支援建立多個 Target 來連結 LUN,還記得剛剛建立Target會自動啟動建立連結iSCSI LUN嗎?那是因為在新增一個iSCSI LUN、連結以存在的iSCSI LUN或無(稍後連結)中選擇新增一個iSCSI LUN,如果你選擇「無(稍後連結)」,那就可以指定多個Target連結一個LUN。

 

雖然一個iSCSI Target可以連結一個至多個LUN,同樣一個iSCSI LUN也可以連結多個iSCSI Target。

 

當您移除 LUN 時,所有 LUN 上的資料都將被刪除,此時 LUN 和 Target 的連結也會遺失。

iSCSI LUN的複製也容易,選擇一個LUN後按下〔複製〕即可。

 

就這樣輕鬆地將LUN-1複製成LUN-4囉!

PC連線 Synology iSCSI

目前中小企業或每個家庭,擁有一台NAS並不是一件奢望的事情,想想目前SSD日漸便宜,隨然容量不大但速度比傳統硬碟快太多了,然而SSD有其先天的寫入壽命詬病,不適合資料保存用,不過是系統開機碟的最佳主角,因此將資料直接通過iSCSI服務放在NAS是另類的虛擬碟方案。

在 iSCSI運用中,常常會涉及到iSCSI Targer、iSCSI LUN與iSCSI initiator三個專有名詞,前兩個已經描述過了,iSCSI initiator就是前端要連結的啟動器,下圖中是使用Synology DS3018xs NAS來說明,你可以很清楚看到之間的關聯,雖然一個iSCSI Target可以連結多個LUN,同樣一個LUN也可以關聯多個Target,不過請不要將多個iSCSI啟動器連結至相同的Target,試想一下,使用區塊為單位的通訊協定的iSCSI不只給你空間,而是給你整顆硬碟般的環境,要是就這樣格式化這個虛擬磁碟會怎樣呢?

 

目前Windows 7 和 Windows 8 / 10 都有內建 iSCSI 的連線啟動器服務,筆者以Windows 10為實例說明如下。假如你升級Windows 10 Creators Update後,發現控制台不易找到,可以看筆者的「控制台不見了該怎麼找出來」這篇文章。進入「控制台」→「系統及安全」上找到「系統管理工具」。

 

在系統管理工具上已經看到有一個「iSCSI啟動器」,點選來開啟。

 

iSCSI主要在IP網絡上執行SCSI指令,供數據在網絡上進行傳輸,所以開啟後在【目標】分頁畫面上輸入你有設定Target的NAS IP位址,並按下〔快速連線〕。

 

此時馬上抓到NAS上所有的Target,列出的名稱就是NAS上的IQN,雖然IQN勒勒長文字,仔細看會找到當時建立Target建立時的名稱,確定想要連結的Target後按下〔連線〕。

 

由於筆者並沒有啟動CHAP的密碼認證,所以看到選擇的IQN狀態已呈現「已經連線」表示成功。如果沒有要檢查一下你的系統中,iSCSI 的服務名稱是否沒有啟動。







進入PC端的磁碟管理工具,馬上套出一個初始化磁碟的訊息,接動作如同一新顆硬碟建立MBR分割與格式化,就不再贅述。。

 

看到這顆虛擬硬碟就是Target對應的LUN的空間,果然是筆者建立的300G空間,只要格式化硬碟後就可以使用 iSCSI 的空間

 

不管是網路芳鄰掛載應NAS硬碟,或是使用iSCSI的區塊單位的傳輸協定,其性能都是完全取決於網絡的速度,目前基本的網路配置都是1Gbps的乙太網路,理論上有125MB/s速度。格式化後筆者使用CrystalDiskMak來測試一下速度循序的讀寫速度來到110.9 / 107.8 ( MB/s),個人覺得相當不錯,當然若有10GbE 網路介面卡更是如虎添翼,問題是速度影響的因素也很多,如線材、網路集線器、兩端設備的網路卡與硬碟的速度都是要對應的,想要10GbE 的環境所費不貲啊!其實另類的Link Aggregation合併頻寬是個便宜的方案喔!

 

挨踢路人甲也列出同台機器上使用OCZ TRION 480GB TLC SSD固態硬碟的測試速度供參考。其實一個良好的網絡環境中,iSCSI虛擬磁碟的性能足以滿足日常需求,除非你有特別的速度需求,不然可以當作一個本地硬碟沒問題。

 

VMware ESXI 使用 Synology iSCSI Target

虛擬化技術領域中,目前較多人使用微軟Hyper-V或是VMWare,目前四核心或六核心的機器價位也相當親民,VMware ESXi 可說是目前市面上簡單快速且免費的虛擬化方案之一,只要一部電腦就可運行多台虛擬機,也就是執行多個作業系統。挨踢路人甲已使用VMware ESXi 也有一陣子,之前從ESXi 3.5 至 ESXi 4.1 一路到ESXi 6.0走來算相當順利,為了測試連結Synology iSCSI Target,使用VMware WorkStation架設VMware ESXi  6.5,之後再連接到Synology DS3018xs上的iSCSI Target。

 

接下來利用VMware viclient工具連到VMware ESXI 6.5虛擬主機上,在【組態】頁面上選擇儲存裝置介面卡,並新增軟體的iSCSI介面,如下流程圖。

 

在新增的SCSI SWare Adapter 下的裝置按滑鼠右鍵,並選擇「內容」。

 

首先確定啟動器的內容是否啟動。

 

確定有啟動再到【動態探索】頁面上按下〔新增〕,輸入Synology NAS的IP位址按下〔確定〕,假如Synology  Target有設CHAP帳號與密碼認證,記得要設定。

 

此時會詢問你是否要掃描主機匯流排介面卡,點選〔是〕來繼續。

 

重新掃描後來看看連上的iSCSI LUN的資訊,下方會掃描Synology NAS上可用的Target,有看到硬體加速的支援嗎?

 

接著到儲存區來新增剛剛連結的Target儲存區。

 

出現建立儲存區的精靈畫面步驟,首先是儲存區類型,直接點選〔下一步〕來繼續。







假如你在NAS上有建立多個Target,此精靈畫面會出現可選擇Target,筆者只建立一個,所以選擇畫面中的Target按〔下一步〕。

 

看到所選取的Target的容量狀況,了解後按〔下一步〕繼續。

 

輸入易記的儲存區名稱。

 

調整儲存區的空間大小與容量上限,筆者選擇預設的使用全部的空間。

 

最後按下完成來產生VMware可以認識並運作的儲存區。

 

完成新增儲存區後,果然在資料存放區看到新增的DS3018 iSCSI Target名稱,你可以在「硬體加速」欄位下看到原先與新增的支援狀況。

 

建立VMware虛擬機器在Synology iSCSI Target 上

挨踢路人甲習慣使用VMware viclient工具來操作,不過畫面字體過小,截圖後不方便解說,改採vSphere Web Client連接VMware ESXi主機方式,發現介面清爽多了,不過一時之下,操作上有些不適應。

 

建立虛擬機器不難,只要依照精靈一步一步畫面,很快就完成一個虛擬機器設定。

 

第二的步驟是指定虛擬機器名稱與要安裝的作業系統。

 

第三步驟要注意一下,這個精靈畫面上要選擇連結NAS上的Target儲存區。

 

接著就是要模擬的機器設定參數指定,如CPU、記憶體、USB控制器、光碟機、顯示卡等,至於硬碟空間指定32GB大小。

 

最後列出設定的清單供你檢閱,再次強調資料存放區是在Synology NAS上的Target。

 

虛擬機器上安裝系統步驟就略過,這部分如同一般硬碟的安裝系統一樣,下圖是安裝後執行的畫面。

 

回到Synology NAS上查看iSCSI LUN的空間使用狀況,由於虛擬機器的硬碟空間是指定32GB,下圖發現只使用了13.9GB,可見並沒有直接配置32GB空間,果然Thin Provisioning發揮了用多少配多少的動態功能。

 

使用iSCSI LUN除了高效率外,擴充容易是最大的優點,例如上圖例中,挨踢路人甲是建立200GB空間給LUN 2使用,事後發現不足想要擴充空間是相當容易的,下圖是進入iSCSI LUN終將容量從200GB變更成300GB,結果發現要先中斷VMware ESXI的啟動器,就是要中斷與Target間的連線。







進入VMware的iSCSI啟動器畫面上,將已啟用的勾選取消來停止連結,之後再依上圖重新擴充至300GB大小,完成後在進入將狀態勾選來啟用。

 

當NAS上的iSCSI啟動器重新連結Synology iSCSI LUN後,進入儲存區來擴充成,下圖中很明顯已看到,除了原先規劃的200GB外,也看到增加出來的100GB可用空間。

 

經過擴充後即可將可用的100GB整合納入,此時VMware的iSCSI儲存區已變成300GB,真的很方便。

 

Synology iSCSI LUN 快照

DSM 6.0採用「Btrfs」檔案系統以支援資料快照技術,提升企業資料保護的層級-更安全、彈性與高效率,可以回復任一時間點的檔案,比傳統備份佔更少的儲存空間。其快照的可針對公用資料夾與iSCSI LUN,DSM 6.2將儲存空間的iSCSI移出變成iSCSI Manager,也將iSCSI LUN快照功能崁入,這樣iSCSI的運作完全在iSCSI Manager的介面上,讓工作更順暢。

 

快照的操作很簡單,老實說,比備份容易多了。首先在快照功能畫面上選擇想要快照的iSCSI LUN,之後再進行快照,如下流程圖畫面。

 

快照時會出現下圖說明,描述欄位輸入此次快照的簡略說明,比較重要的是快照類型,就是指一致性狀態,目前有分應用程式一致損毀一致類型,看到下方預設值是勾選「鎖定」,主要是避免排程快照時將此快照點刪除。。

  • 應用程式一致:主要是要保持資料的一致性問題,當在進行快照,若發生連結的iSCSI LUN被使用中,很容有產生資料不一致的狀況(尤其是,Windows Server/VMware ESXI Server使用中時),因此可安裝Synology Snapshot Manager外掛工具,當快照時觸發應用程式通知,讓正在運行的記憶體資料排清到要拍攝快照的 LUN 上,來避免資料不一致的情形,否則您必須停止所有相關的應用程式並從啟動器中登出。
  • 損毀一致:若您的用戶端尚未安裝 Synology Snapshot Manager,您將只能拍攝此類型的 LUN 快照。此時快照並不會通知應用程式將記憶體的資料排清至 LUN,所以無法確保資料一致。

 

快照可以排程,如下圖選擇一個iSCSI LUN後,按下〔設定〕後再選擇排程的相關設定,如執行的時間、重複間隔、開始與結束時間等。

 

設定太頻繁快照數量總是會影響空間,筆者強調過快照不等於備份,不過發現很多使用者喜歡使用快照來當備份,這樣快照的次數太多,經年累月下來的空間會很可怕,所以Synology也提供保留規則的一些設定。想要簡單選擇「保留最新的快照」並指定欲保留的快照數量,但有時最新的快照數量並不是你想要還原的時間點,因此利用保留的規則是較佳的選擇。Synology 使用祖父子 (Grandfather-Father-Son,GFS) 三代輪換保留規則。您可以分別為下列的時間範圍設定保留快照版本的數量上限:小時等,例如下圖保留最新7天、最近一週的快照。

 

應用程式頁面就是要指定一致性快照通知的Windows 與 VMware機器的IP,當然你要要安裝Synology Snapshot Manager外掛工具才行。

 

有排程的iSCSI LUN內容上,可以看到詳細的下次快照執行時間、最近一次快照、快照的還原點與快照的保留規則等。

 

無預期的硬體損毀、天災或無意的人為刪除可能導致資料遺失,快照可以產生歷史版本資料,但是想在頻繁的快照動作,只要機器掛了一樣無法挽回。幸好Synology很貼心,提供複寫的功能,其實就是異地的抄寫動作,就是可以有效率地從主要備份複寫到一個或多個地點的備援環境,一旦遇到災難復原,可輕鬆的轉移到備援環境。不過筆者目前沒有第二台可測試,所以細節就略過,可以參考「Synology NAS DSM 6.0系統的磁碟快照」文章的複寫章節。

 

在測試還原前,筆者的新磁碟區D就是連結到DS3018xs上的一個Target,第一次快照後新增一個「第一次快照後建立」的資料夾。

 

接著到快照的清單畫面上,選擇筆者建立第一次的快照來還原。

 

結果出現警告,因為要還原的iSCSI LUN目前正被連線中,請還原資料前中斷此連結。

 

所以到iSCSI管理員上將LUN的連結取消勾選暫時中斷。







接著再重來一次還原,果然沒有出現警告訊息,紅色的文字是提醒您還原後,在此快照的後的變更須會全部消失,按下〔是〕即可還原。

 

還原後再到iSCSI管理員上將LUN的連結勾選重新連結。

 

連結後在進入查看,果然已經看不到「第一次快照後建立」的資料夾,由此證明還原成功。

 

心得與感想

或許很多人都會問,直接將NAS掛上網路磁碟機不就了事,何必那麼費盡心思使用 iSCSI來連結呢?其實各有千秋,iSCSI的區塊式儲存有著高效率與擴充容易的優點,但缺點就是昂貴複雜與不易維護,剛好這就是像是NFS或是SMB檔案式的優點,沒有所謂的之爭,依功能各取所需。目前市面上的知名NAS幾乎都內建這兩種功能,買台NAS用哪種方式就看自己規劃方式與用途。

使用檔案式的方式可由NAS提供的使用者檔案權限來管理,甚至可使用NAS上的應用服務,你可以盡情地把玩NAS帶來的各項服務功能,若換成iSCSI區塊式的方式,那麼 NAS 的眾多服務套件就變成無用武之地了,但NAS的本質是提供儲存的空間,使用iSCSI可為外部伺服器提供區塊層級的資料儲存空間,這是對企業來說相當重視的一環,正所謂魚與熊掌不可兼得,但Synology NAS兩種通通給你,隨時想要iSCSI運用,iSCSI 管理員馬上給你滿意的答案。

itwalker

網路改變了眾人的生活模式,雖然離開電腦一陣子,對電腦的熱愛從未間斷過,或許技術與功力已遠遠不及時下年輕人,但試著去畫一個圓,圓不圓沒關係,盡力就好,如果覺得文章不錯的話,請大家按個「讚」或「+1」,感謝您的支持與鼓勵!歡迎加入我的粉絲團 : https://www.facebook.com/itwalker ,更多關於挨踢路人甲的文章: https://walker-a.com

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