iSCSI远程块存储配置实验：从理论到实践的完整指南

引言

随着云计算与分布式存储技术的快速发展，iSCSI（Internet Small Computer System Interface）作为一种基于IP网络的块级存储协议，因其低成本、高扩展性和易管理性，成为企业存储架构中的重要组成部分。本文通过iSCSI远程块存储配置实验，深入探讨其技术原理、配置流程及优化策略，为开发者及系统管理员提供可落地的实践指南。

iSCSI技术基础

1.1 iSCSI协议概述

iSCSI通过TCP/IP网络传输SCSI命令，将物理存储设备（如磁盘阵列）虚拟化为网络可访问的块设备。其核心优势在于：

• 兼容性：与现有SCSI协议无缝兼容，无需修改上层应用。
• 成本效益：利用标准以太网基础设施，降低硬件投入。
• 灵活性：支持跨地域存储共享，适用于分布式系统。

1.2 iSCSI架构组成

• Initiator（发起端）：客户端设备（如服务器），通过iSCSI驱动访问远程存储。
• Target（目标端）：存储设备或服务端，提供块存储资源。
• 网络传输层：基于TCP/IP协议，确保数据可靠传输。

实验环境准备

2.1 硬件与软件要求

• 硬件：两台物理/虚拟机（一台作为Target，一台作为Initiator），千兆以太网连接。
• 软件：
  • Target端：Linux系统（如Ubuntu 22.04）+ tgt或LIO软件包。
  • Initiator端：Linux/Windows系统 + open-iscsi或原生iSCSI驱动。

2.2 网络拓扑设计

• 采用独立VLAN或专用存储网络，避免与业务流量冲突。
• 配置静态IP地址，确保Target与Initiator网络互通。

iSCSI Target端配置

3.1 安装与配置Target服务

以Ubuntu系统为例，安装tgt服务：

sudo apt update
sudo apt install tgt

3.2 创建iSCSI Target

编辑/etc/tgt/conf.d/example.conf文件，定义Target参数：

<target iqn.2024-01.com.example:storage.target1>
    backing-store /dev/sdb1  # 指定后端存储设备
    initiator-address 192.168.1.100  # 允许访问的Initiator IP
    lun 0  # 逻辑单元号
</target>

3.3 启动Target服务

sudo systemctl start tgt
sudo systemctl enable tgt

3.4 验证Target状态

sudo tgtadm --lld iscsi --op show --mode target

输出应显示已创建的Target及其LUN信息。

iSCSI Initiator端配置

4.1 安装Initiator软件

• Linux：

  sudo apt install open-iscsi

• Windows：通过“iSCSI发起程序”控制面板安装。

4.2 发现Target

sudo iscsiadm -m discovery -t st -p <Target_IP>
# 示例：sudo iscsiadm -m discovery -t st -p 192.168.1.200

4.3 登录Target

sudo iscsiadm -m node --targetname "iqn.2024-01.com.example:storage.target1" --login

4.4 持久化配置

编辑/etc/iscsi/iscsid.conf，设置自动重连等参数：

node.startup = automatic

存储设备挂载与测试

5.1 识别新设备

登录后，通过lsblk或fdisk -l查看新增的块设备（如/dev/sdb）。

5.2 格式化与挂载

sudo mkfs.ext4 /dev/sdb  # 格式化为ext4文件系统
sudo mkdir /mnt/iscsi
sudo mount /dev/sdb /mnt/iscsi  # 挂载到目录

5.3 性能测试

使用fio工具测试I/O性能：

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

高级配置与优化

6.1 多路径配置

通过device-mapper-multipath实现故障转移：

sudo apt install multipath-tools
sudo mpathconf --enable

6.2 CHAP认证

在Target端配置CHAP用户名与密码：

<target iqn.2024-01.com.example:storage.target1>
    incominguser <username> <password>
    outgoinguser <username> <password>
</target>

在Initiator端同步配置：

sudo iscsiadm -m node --targetname "iqn.2024-01.com.example:storage.target1" --op update --name node.session.auth.authmethod --value=CHAP
sudo iscsiadm -m node --targetname "iqn.2024-01.com.example:storage.target1" --op update --name node.session.auth.username --value=<username>
sudo iscsiadm -m node --targetname "iqn.2024-01.com.example:storage.target1" --op update --name node.session.auth.password --value=<password>

6.3 性能调优

• TCP参数优化：调整/etc/sysctl.conf中的net.ipv4.tcp_window_scaling和net.core.rmem_max。
• iSCSI队列深度：通过/sys/block/sdX/queue/nr_requests调整I/O队列长度。

故障排查与日志分析

7.1 常见问题

• 连接失败：检查防火墙规则（sudo ufw status），确保开放3260端口。
• 性能瓶颈：使用iostat -x 1监控磁盘I/O延迟。

7.2 日志收集

• Target端日志：/var/log/tgt/tgt.log
• Initiator端日志：/var/log/syslog或journalctl -u iscsid

结论

通过本实验，读者可掌握iSCSI远程块存储的核心配置流程，包括Target/Initiator部署、网络优化及安全认证。实际生产环境中，需结合业务需求进一步调整参数（如队列深度、多路径策略），以实现高可用与高性能的存储架构。

扩展建议：

• 探索iSCSI与Kubernetes的集成（如CSI驱动）。
• 研究基于iSCSI的超融合基础设施（HCI）解决方案。

本文提供的配置步骤与优化策略，可直接应用于企业存储升级或开发测试环境，助力技术团队高效落地iSCSI技术。