IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 5, NO. 3, JUNE 2007
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Um Estudo Comparativo do Desempenho
dos Protocolos iSCSI e Fibre Channel
Antônio J. R. Neto, Nelson L. S. da Fonseca, Senior Member, IEEE
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.
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].
Palavras chave -- iSCSI, Fibre Channel, Storage Area
Network.
I. INTRODUÇÃO
N
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.
Fig. 1 Arquitetura Redes de Armazenamento (SAN)
As principais vantagens da implementação de uma
arquitetura SAN são [2] [3]:
9
9
9
9
9
9
9
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.
152
IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 5, NO. 3, JUNE 2007
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, constituise 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
FONSECA AND NETO : A COMPARATIVE STUDY OF THE PERFORMANCE
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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. 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. 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. 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:
9
9
Cenário 1 – Comparação dos protocolos iSCSI
(Software) e Fibre Channel sob carga homogênea;
Cenário 2 – O Impacto da utilização de adaptadores
iSCSI HBA;
154
9
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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:
9
Vazão – taxa de transferência efetiva expressa em
MBytes/s em cada protocolo;
9 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
9 1 servidor Power Edge 2550 – Pentium III – 1 CPU
(1266 MHz) – 1GB RAM
9 1 adaptador Intel Gigabit Ethernet 1000/MX Server
Adapter (64 bits) – 1Gbit/s
9 1 adaptador Intel Pro IP Storage 1000 (iSCSI HBA)
(64 bits) – 1Gbit/s
9 1 adaptador Fibre Channel LightPulse LP9002L-F2 (64
bits) – 1Gbit/s
9 1 equipamento Network Appliance Filer – Modelo
F840
Software
9
9
9
9
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.
9
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
9
9
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, comparase 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:
9 (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
FONSECA AND NETO : A COMPARATIVE STUDY OF THE PERFORMANCE
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 devese 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
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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:
9 (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.
156
IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 5, NO. 3, JUNE 2007
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:
9 (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.
FONSECA AND NETO : A COMPARATIVE STUDY OF THE PERFORMANCE
V. CONCLUSÕES
[4]
[5]
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.
[6]
VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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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.