iSCSI 协议解析：架构原理、性能优势与并发写入限制

iSCSI (Internet Small Computer System Interface) 是现代存储区域网络 (SAN) 的核心协议之一。它通过将 SCSI 指令封装于 TCP/IP 数据包中，实现了基于标准以太网的块级存储传输。

本文将从架构层面分析 iSCSI 与传统文件共享协议的区别，探讨其性能优势，并重点解析其在多机并发写入场景下的数据一致性问题。

1. 架构核心：块级存储 (Block) vs 文件存储 (File)#

理解 iSCSI 的关键在于界定“文件系统”的管理权归属。

文件存储 (NAS - SMB/NFS)：
- 管理方：服务端 (Storage Server)。
- 机制：客户端请求特定文件（File Level），服务端处理磁盘 I/O 和元数据，返回文件流。
- 特征：抽象层级高，客户端只能看到文件夹。
iSCSI (SAN - Block Storage)：
- 管理方：客户端 (Initiator)。
- 机制：服务端仅提供裸逻辑单元 (LUN)。客户端操作系统将其识别为本地物理硬盘，并自行负责分区和格式化（如 NTFS/EXT4）。
- 特征：抽象层级低，传输的是扇区（Sector）数据。

相比文件级协议，iSCSI 在特定场景下具有不可替代的优势：

操作系统级兼容性 由于被识别为本地块设备，iSCSI 能够支持不支持网络驱动器的应用（如 Oracle 数据库、Exchange Server、底层反作弊驱动）。
高性能传输
- 低开销：直接封装 SCSI 指令，无应用层协议（如 SMB 头部）的复杂封装。
- 链路优化：原生支持 MPIO (多路径 I/O) 实现负载均衡与故障切换；支持 Jumbo Frames (巨型帧) 提升有效载荷效率。
支持无盘引导 (Boot from SAN) 支持通过 PXE/iPXE 直接挂载远程 LUN 作为系统启动盘，是网吧无盘系统、云计算节点和 VDI 架构的基础。

iSCSI 最显著的风险在于多 Initiator 同时读写同一个 LUN。在非集群文件系统下，此操作将直接导致数据永久损坏。

常规文件系统（NTFS, EXT4, XFS）设计时假定拥有磁盘的独占控制权。

若需实现 iSCSI 的多机共享写入，必须采用以下方案之一：

集群文件系统 (Cluster File System)：使用 VMFS (VMware), GFS2 (RedHat), OCFS2 (Oracle)。这些系统引入了分布式锁管理器 (DLM)，强制主机在写入前同步元数据状态。
读写分离架构 (COW)：如网吧无盘模式。多机只读挂载同一镜像，写入操作通过 Copy-on-Write 重定向至服务器端的独立临时区域。

结论：iSCSI 适用于对性能、底层兼容性有极高要求的场景，但在多机协同环境中，必须严格规避并发写入风险。