Trong kỷ nguyên số, nhu cầu lưu trữ dữ liệu ngày càng tăng cao. Đối với những người dùng máy tính cá nhân, đặc biệt là những người làm việc chuyên nghiệp hoặc game thủ, việc hết các cổng kết nối vật lý như SATA hay NVMe trên bo mạch chủ là một vấn đề phổ biến. Ngay cả khi bổ sung thêm các giải pháp truyền thống như ổ cứng ngoài qua USB, đôi khi số lượng cổng USB cũng không đủ hoặc tốc độ không đáp ứng yêu cầu. Các giải pháp lưu trữ mạng như chia sẻ qua SMB hoặc NFS tiện lợi cho việc truy cập từ nhiều thiết bị, nhưng lại không phù hợp cho các tác vụ đòi hỏi hiệu suất cao như chơi game do độ trễ và khả năng gây lỗi đột ngột. Vậy làm thế nào để vượt qua giới hạn vật lý của PC và tận dụng nguồn lưu trữ sẵn có trên mạng, chẳng hạn như NAS? Câu trả lời nằm ở iSCSI, một giao thức có thể biến thiết bị lưu trữ mạng thành ổ đĩa cục bộ trên máy tính của bạn.
iSCSI là gì và cách nó hoạt động?
Trong thế giới mạng máy tính, iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface) là một giao thức truyền tải cho phép gửi các lệnh SCSI (giao diện hệ thống máy tính nhỏ) qua mạng IP. Điểm khác biệt cốt lõi của iSCSI so với các giao thức chia sẻ tệp truyền thống như SMB hay NFS là cách nó cung cấp quyền truy cập dữ liệu. Thay vì truy cập cấp tệp (file-level), iSCSI cung cấp quyền truy cập cấp khối (block-level). Điều này có nghĩa là hệ điều hành của bạn sẽ nhìn thấy thiết bị lưu trữ iSCSI như một ổ đĩa vật lý được kết nối trực tiếp vào máy tính, chứ không phải một thư mục chia sẻ qua mạng.
Giao diện Trình khởi tạo iSCSI (iSCSI Initiator) trên Windows 11, cho thấy cách kết nối đến mục tiêu iSCSI
Do xuất hiện như một ổ đĩa cục bộ, bạn có toàn quyền định dạng, tạo và quản lý các phân vùng trên ổ đĩa iSCSI đó, giống như cách bạn làm với ổ cứng SATA hay NVMe cắm trong máy. Điều này là bất khả thi với các ổ đĩa mạng sử dụng giao thức file-level, nơi việc quản lý cấu trúc đĩa thường chỉ thực hiện được trên máy chủ (NAS). Tuy nhiên, hạn chế của cách tiếp cận block-level này là tại một thời điểm, chỉ có duy nhất một thiết bị (initiator) có thể kết nối và truy cập vào mục tiêu iSCSI (target). Điều này làm cho iSCSI không phù hợp cho mục đích chia sẻ tệp đồng thời cho nhiều người dùng hay thiết bị.
Trải nghiệm chơi game trên iSCSI: Liệu có khả thi?
Vấn đề ban đầu là PC hết cổng lưu trữ vật lý, trong khi NAS lại có nhiều khay ổ đĩa trống và được sử dụng cho các tác vụ ít đòi hỏi hiệu suất như lưu trữ ảnh, dự án code. Chia sẻ dữ liệu qua SMB để chơi game là ý tưởng ban đầu, nhưng thực tế cho thấy nó gây ra hiện tượng micro-stutter (giật hình nhỏ) và thậm chí là crash game một cách đột ngột, khiến giải pháp này không thể sử dụng.
Bất ngờ thay, việc thử nghiệm chơi các tựa game đòi hỏi phản hồi nhanh và chính xác trên ổ đĩa được kết nối qua iSCSI lại mang lại kết quả khả quan. Ngay cả khi sử dụng ổ cứng cơ (HDD) làm mục tiêu iSCSI trên mạng 2.5GbE, vấn đề độ trễ dường như không còn là trở ngại lớn trong gameplay. Thời gian tải game có thể lâu hơn so với ổ cứng truyền thống, nhưng với ổ SSD, tốc độ đạt được trên mạng 2.5GbE là hoàn toàn chấp nhận được cho hầu hết các tựa game, với giới hạn băng thông khoảng 250 MB/s.
Thiết bị NAS Aiffro K100 cùng tay cầm chơi game, ổ cứng HDD và SSD, minh họa việc sử dụng NAS cho mục đích lưu trữ game
Tốc độ 10GbE: Khai thác tối đa tiềm năng SSD/NVMe
Nâng cấp kết nối mạng lên 10GbE (Ethernet 10 Gigabit) mang lại sự khác biệt đáng kể cho các thiết lập iSCSI sử dụng ổ SSD hoặc NVMe. Mặc dù một ổ NVMe PCIe Gen 3 có thể đạt tốc độ lên tới 3000 MB/s, vượt xa khả năng của mạng 10GbE (lý thuyết khoảng 1250 MB/s), tốc độ thực tế đạt được khoảng 1200 MB/s trên iSCSI 10GbE vẫn là một bước nhảy vọt so với giới hạn 250 MB/s của mạng 2.5GbE.
Tốc độ 10GbE giúp các ổ SSD iSCSI “phát huy hết sức mạnh” trong giới hạn băng thông mạng. Điều này cải thiện rõ rệt thời gian khởi động game và thời gian “fast travel” trong các game thế giới mở hỗ trợ tính năng này, đặc biệt khi sử dụng ổ NVMe tốc độ cao làm mục tiêu iSCSI. Mặc dù vẫn chưa thể sánh kịp với hiệu năng của ổ NVMe cắm trực tiếp vào khe PCIe, việc sử dụng iSCSI qua mạng 10GbE là một giải pháp thay thế hiệu quả khi các khe cắm vật lý đã đầy.
Người dùng cầm thiết bị NAS TerraMaster F4-424 Max, minh họa cho việc sử dụng NAS làm mục tiêu iSCSI
Những hạn chế cần cân nhắc
Mặc dù iSCSI mang lại giải pháp hữu ích cho việc mở rộng lưu trữ khi PC hết cổng vật lý, nó không phải là lựa chọn tối ưu cho mọi trường hợp. Hạn chế lớn nhất đã đề cập là khả năng truy cập độc quyền: chỉ một thiết bị có thể kết nối và sử dụng mục tiêu iSCSI tại một thời điểm. Nếu bạn cần chia sẻ dữ liệu trên NAS cho nhiều máy tính hoặc người dùng cùng lúc, các giao thức file-level như SMB vẫn là lựa chọn tốt hơn.
Thêm vào đó, ngay cả với mạng 10GbE, tốc độ truy cập từ ổ NVMe qua iSCSI vẫn bị giới hạn bởi băng thông mạng, không thể đạt hiệu năng tối đa như khi cắm trực tiếp vào khe NVMe trên bo mạch chủ hoặc qua card PCIe. Nếu PC của bạn còn khe cắm NVMe hoặc PCIe trống, việc lắp thêm ổ SSD/NVMe vật lý luôn là lựa chọn mang lại hiệu suất cao nhất. Cuối cùng, việc sử dụng iSCSI đòi hỏi thiết bị NAS (hoặc máy chủ khác) phải luôn hoạt động khi bạn cần truy cập dữ liệu trên đó. Điều này có thể làm tăng hóa đơn tiền điện nếu NAS của bạn tiêu thụ nhiều năng lượng, mặc dù đối với nhiều người, NAS vốn đã chạy 24/7 cho các mục đích khác.
Kết luận
iSCSI là một công cụ mạnh mẽ và linh hoạt, cung cấp giải pháp sáng tạo cho vấn đề thiếu cổng lưu trữ vật lý trên PC. Nó cho phép tận dụng tối đa nguồn lưu trữ sẵn có trên NAS bằng cách biến chúng thành các ổ đĩa cục bộ hiệu suất cao, đặc biệt phù hợp cho các tác vụ yêu cầu I/O mạnh như chơi game khi kết hợp với mạng tốc độ cao (10GbE). Mặc dù có những hạn chế về khả năng chia sẻ đồng thời và giới hạn tốc độ so với kết nối vật lý trực tiếp, iSCSI vẫn là một lựa chọn đáng cân nhắc cho những người dùng đang tìm kiếm cách mở rộng dung lượng lưu trữ hiệu quả mà không cần nâng cấp phần cứng PC nội bộ.
Tài liệu tham khảo
- iSCSI explained
- Storing Steam games on a NAS
