ネットワーク・ストレージを加速させる最新技術を紹介
特集:最新IPストレージ技術「iSCSI」

青木直孝
日本アイ・ビー・エム
SNIA-Japan Forum正会員
2002/10/5

Part.3 iSCSIの将来と今後の課題

iSCSIの実装要件

●セキュリティ
 SCSIプロトコルは、ローカル・ストレージへのアクセスを前提としているため、IPネットワークを介したリモート・ストレージへのアクセスを実現するためには、セキュリティ面の対策が必要となる。iSCSIでは、IPSecを使用することにより、セキュリティ面での対応を行っている。IPSecの使用は、必須ではなく、物理的な環境が許すのであれば、省略することもできる。

●iSCSIの実装形態
 iSCSIイニシエータの実装形態としては、2つの方式がある。1つは、通常のネットワーク・インターフェイス・カード(NIC)を使用して、TCP/IPプロトコル処理やiSCSIプロトコル処理をSCSIデバイス・ドライバで行う方式で、コスト的なメリットがある。しかし、プロトコル処理にイニシエータのCPUパワーを消費するため、パフォーマンス面が問題となる。もう1つの方式としては、TCP/IPやiSCSIのプロトコル処理をアダプタ側にオフロードするものがある。イニシエータのCPU処理としては、SCSIの場合と同程度となり、パフォーマンス面でのメリットがあるが、NICを使用する場合と比べてコスト的に問題がある。

 また、iSCSIターゲットの実装形態としては、ターゲットがディスクなどのストレージ・デバイスを持つものと、ファイバ・チャネルといったほかのストレージ・プロトコルへの変換を行うゲートウェイがある。

iSCSIの技術的課題

 iSCSIをアプリケーションのストレージI/O処理の観点から見ると、従来のプロセスを変更する必要がないこと、既存のIPインフラを利用できることなど、大きなメリットが挙げられるが、反面、TCP/IPを利用する事による課題も大きい。そもそもTCP/IPは、ネットワークにアナログ網かつ低速/中速の通信インフラを想定していた時代のプロトコルであり、極めて古典的な処理が依然として残っている。一方、ストレージ機器へのデータ・トラフィックは、大量のデータがバースト的に発生する特徴を備えている。通信インフラが高速になってくる段階で(例えば、ギガビット・イーサネット)、この冗長的なプロトコル処理が機器本体のCPU処理負荷に大きな影響を及ぼすことが分かってきた。特に、イニシエータ側のCPU負荷は、顕著である。主な原因として、

1. Memory Copy処理の繰り返し
2. インタラプション処理の繰り返し
3. ヘッダ処理の繰り返し
4. チェクサムの計算処理

などが挙げられる。

InitiatorからTargetへのMemory Copy/DMAの転送回数
Initiator:
2 Copies + 1
DMA Target:
2 Copies + 2 DMA
図5 TCP/IP通信のメモリ・コピー動作におけるオーバヘッドの概念図(出典:SNIA Japan Forum

 対策として、前述の「iSCSIの実装形態」にあるように、イニシエータ側のiSCSI処理をソフトウェアに依らず、TOE(TCP Offload Engine)などのハードウェア処理で対応する手法がいくつかのメーカーから提案されている。このTOEは、自らCPU及びマイクロコードを持ち、iSCSI処理はもとより、TCP/IPなどの処理も自分のロジック基板上で行う。

他技術との比較

●Direct Attached Storage(DAS)
 サーバにストレージ・デバイスを1対1接続する従来の方法である。ストレージの管理や拡張性などに問題がある。

●FC-SAN(Fibre Channel - Storage Area Network)
 SCSIプロトコルをカプセル化することにより、ストレージ・ネットワークを構成し、ブロック・データの送受信を行う点ではiSCSIと同様である。iSCSIとの違いは、トランスポートとして、ファイバ・チャネルを使用する点である。

 iSCSIに比べて、データ伝送効率やSCSIとの親和性などのメリットがあるが、コスト面やスキルド・エンジニアの不足などの問題点がある。

●Network Attached Storage(NAS)
 IPネットワークを介して、ストレージへのアクセスを行う点ではiSCSIと同様である。違いは、iSCSIがSCSIレベルでブロック・データのアクセスをIPネットワークで行うのに対して、ファイル・レベルでのアクセスを行うことである。ストレージ・デバイス側にファイル・システムを持つことから、マルチ・プラットフォーム間でのファイルの共有などのメリットがあるが、パフォーマンスやコスト面での問題点がある。


 iSCSIを主に技術的な側面で解説してきたが、今後の発展はその課題がどのように解決され、かつ市場にその利便性がどのように受け入れられるかによって、iSCSIの将来が決まると考える。現時点では、各社から発表されている関連製品も限定された範囲にとどまっており、関連市場も立ち上がったばかりといった観がある。とはいえ、iSCSIには下記に示すように明確な利点が数多くあり、その将来性は十分期待できるといえる。

  • 利用者からみた豊富なメリットと利便性
  • IPネットワークと統合させるという明確なニーズがある
  • 標準活動への多数のインダスト・リーダーの参加とサポート
  • 高速通信網(ブロード・バンド)との共生が期待できる

 

Index
特集:最新IPストレージ技術「iSCSI」
  Part.1 「iSCSI」とは、どのような技術か?
・iSCSIとは?
・iSCSIの標準化動向
  Part.2 iSCSI技術仕様
・iSCSIの仕組み
・iSCSIプロトコル概要
・iSCSIネームとその解決
Part.3 iSCSIの将来と今後の課題
・iSCSIの実装要件
・iSCSIの技術的課題
・他技術とiSCSIとの比較
 


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