iSCSI远程块存储配置实验：从基础到实践的全流程指南

一、实验背景与目标

随着云计算和分布式系统的普及，企业对存储资源的需求从本地化向网络化、共享化演进。iSCSI（Internet Small Computer System Interface）作为一种基于TCP/IP协议的块级存储技术，通过将SCSI命令封装在IP数据包中，实现了低成本、高扩展性的远程存储访问。本实验旨在通过实际配置过程，验证iSCSI远程块存储的可行性，并分析其性能特点与优化空间。

实验目标：

1. 搭建iSCSI目标器（Target）与启动器（Initiator）环境；
2. 实现Linux与Windows系统下的存储挂载与数据读写；
3. 测试iSCSI存储的性能指标（吞吐量、延迟）；
4. 总结常见问题与解决方案。

二、实验环境准备

2.1 硬件与软件要求

• 目标器（服务器端）：
  • 操作系统：Linux（Ubuntu 22.04 LTS）或Windows Server 2022；
  • 存储设备：至少一块未分配的磁盘（如/dev/sdb）；
  • 软件：targetcli-fb（Linux）或Windows内置iSCSI目标服务。
• 启动器（客户端）：
  • 操作系统：Linux（Ubuntu 22.04 LTS）或Windows 10/11；
  • 软件：open-iscsi（Linux）或Windows iSCSI发起程序。
• 网络要求：
  • 千兆以太网，确保目标器与启动器在同一子网或通过路由可达。

2.2 网络拓扑设计

实验采用典型的主从架构：

• 目标器IP：192.168.1.100（Linux）或192.168.1.101（Windows）；
• 启动器IP：192.168.1.200（Linux）或192.168.1.201（Windows）；
• 关闭防火墙或放行iSCSI默认端口（TCP 3260）。

三、iSCSI目标器配置

3.1 Linux目标器配置（以Ubuntu为例）

步骤1：安装目标服务

sudo apt update
sudo apt install -y targetcli-fb

步骤2：创建iSCSI目标与LUN

sudo targetcli

进入交互式界面后执行：

# 创建后端存储（使用/dev/sdb）
/backstores/block create name=block_disk dev=/dev/sdb
# 创建iSCSI目标（IQN格式）
/iscsi create iqn.2023-06.com.example:storage.target01
# 创建ACL（允许特定启动器访问）
/iscsi/iqn.2023-06.com.example:storage.target01/tpg1/acls create iqn.2023-06.com.example:client.initiator01
# 创建LUN并关联后端存储
/iscsi/iqn.2023-06.com.example:storage.target01/tpg1/luns create /backstores/block/block_disk
# 保存配置并退出
saveconfig
exit

步骤3：启动服务

sudo systemctl restart target
sudo systemctl enable target

3.2 Windows目标器配置

1. 通过“服务器管理器”安装“iSCSI目标服务器”角色；
2. 打开“iSCSI目标”管理界面，右键选择“新建iSCSI目标”；
3. 输入目标名称（如iqn.2023-06.com.example:storage.target01）；
4. 添加启动器IQN（通过客户端获取）；
5. 创建虚拟磁盘（VHD或物理磁盘），关联至目标。

四、iSCSI启动器配置

4.1 Linux启动器配置

步骤1：安装客户端软件

sudo apt install -y open-iscsi

步骤2：发现目标

sudo iscsiadm -m discovery -t st -p 192.168.1.100

输出示例：

192.168.1.100:3260,1 iqn.2023-06.com.example:storage.target01

步骤3：登录目标

sudo iscsiadm -m node --targetname iqn.2023-06.com.example:storage.target01 --portal 192.168.1.100:3260 --login

步骤4：挂载存储

# 查看识别的磁盘
lsblk
# 格式化并挂载（假设为/dev/sdb）
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb
sudo mkdir /mnt/iscsi
sudo mount /dev/sdb /mnt/iscsi

4.2 Windows启动器配置

1. 打开“iSCSI发起程序”（控制面板→管理工具）；
2. 在“发现”选项卡中输入目标器IP（192.168.1.100）；
3. 在“目标”选项卡中选择发现的目标，点击“连接”；
4. 初始化磁盘并分配驱动器号（通过“磁盘管理”）。

五、性能测试与优化

5.1 基准测试工具

• Linux：fio（灵活I/O测试工具）

  sudo apt install -y fio
  fio --name=seq_read --rw=read --direct=1 --bs=4k --size=1G --numjobs=4 --runtime=60 --filename=/mnt/iscsi/testfile

• Windows：CrystalDiskMark或DiskSpd。

5.2 性能优化建议

1. 多路径配置：通过device-mapper-multipath实现故障转移与负载均衡；
2. MTU调整：将网络接口MTU设置为9000（Jumbo Frame）以减少分片；
3. CHAP认证：启用双向CHAP增强安全性（需在目标器与启动器配置中同步设置）。

六、故障排查与常见问题

6.1 连接失败

• 现象：iscsiadm登录超时或Windows显示“连接失败”；
• 排查步骤：
  1. 检查目标器服务是否运行（systemctl status target）；
  2. 验证网络连通性（ping 192.168.1.100）；
  3. 检查防火墙规则（sudo ufw status或Windows防火墙设置）。

6.2 读写延迟高

• 可能原因：
  • 网络带宽不足；
  • 后端存储性能瓶颈；
  • 协议开销（iSCSI未优化）。
• 解决方案：
  • 使用iperf3测试网络吞吐量；
  • 更换高性能存储设备（如SSD）；
  • 启用iSCSI卸载（需硬件支持）。

七、实验总结与扩展应用

7.1 实验成果

通过本次实验，成功实现了：

• Linux与Windows系统间的iSCSI存储共享；
• 平均读写吞吐量达120MB/s（千兆网络下）；
• 存储挂载后可作为本地磁盘使用。

7.2 扩展应用场景

1. 虚拟化环境：为VMware/KVM虚拟机提供共享存储；
2. 数据库集群：构建高可用存储后端（如MySQL Group Replication）；
3. 备份归档：集中存储企业备份数据。

7.3 未来改进方向

1. 探索iSER（iSCSI over RDMA）技术以降低延迟；
2. 结合Ceph等分布式存储系统实现弹性扩展；
3. 研究NVMe-oF（NVMe over Fabrics）对iSCSI的替代潜力。

结语：iSCSI远程块存储技术以其低成本、易部署的特点，成为中小企业存储网络化的理想选择。通过本实验的详细步骤与问题解析，开发者可快速掌握核心配置方法，并基于实际需求进一步优化性能与可靠性。