iSCSI存储技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,网络存储技术,存储协议,学习目标,了解各种存储协议,了解各种存储协议的主要区别,iSCSI,协议是存储未来的发展之路,1,2,3,各种存储协议简介,主机,适配器,SCSI ID 7,SCSI,总线,SCSI,阵列,ID 0,SCSI,阵列,ID 5,LUN 0,LUN 1,LUN 2,LUN 0,LUN 1,数据,/,地址总线,控制信号,常见,SCSI,接口有,50,、,68,、,80,针,SCSI,（,Small Computer System Interface,，小型计算机系统接口）是一种为小型机研制的接口技术，用于主机与外部设备之间的连接。,SCSI,的定义,SCSI-3,是所有存储协议的基础，其它存储协议都用到,SCSI,的指令集,SCSI-1,1986,年,ANSI,标准，采纳了,SASI,接口（,1979,）；,定义了硬盘、磁带和其它存储设备的物理接口、传输协议和标准指令集；,SCSI-2,1994,年,ANSI,标准，,SCSI-1,的后续接口；,提高了速度和总线带宽，支持多线程指令，增加了更多存储设备类型指令集；,SCSI-3,更高的速度类型：,Ultra-2/Ultra-160/Ultra-320,；,物理接口、传输协议和,SCSI,指令集分层。,SCSI,历史,SCSI,架构模型,特定设备指令集：包括磁盘设备的,“,SCSI,块指令,(SCSI Block Commands),”,等,基础指令集：所有,SCSI,设备都必须实现的,“,基础指令,(SCSI Primary Commands),”,SCSI,传输协议：譬如,iSCSI,，,FCP,物理连接：譬如光纤通道，,internet,架构模型：定义了,SCSI,系统模型和各单元的功能分工,特定设备指令集,基础指令集,SCSI,传输协议,物理连接,架构模型,SCSI,标准框架,Block Commands(e.g.,disk drive)(SBC,SBC-2),Reduced Block Commands(e.g.,disk drive)(RBC),Stream Commands(e.g.,tape drive)(SSC,SSC-2,SSC-3),Media Changer Commands(e.g.,jukebox)(SMC,SMC-2),Multi-Media Commands(e.g.,DVD)(MMC,MMC-2,MMC-3,MMC-4),Controller Commands(e.g.,RAID)(SCC-2),Object-Based Storage Device(OSD),ManagementServer Commands(MSC),Primary Commands(for all devices)(SPC,SPC-2,SPC-3),Architecture Model(SAM,SAM-2,SAM-3),SCSI Parallel Interface(SPI-2,SPI-3,SPI-4,SPI-5,Related standards and technical reports(SDV,PIP,SSM,SSM-2,EPI),Serial Bus Protocol(SBP-2,SBP-3),IEEE 1394,Fibre Channel Protocol(FCP,FCP-2,FCP-3),Fibre Channel(FC),SSA SCSI-3 Protocol(SSA-S3P),SSA-TL2,SSA-PH1 or SSA-PH2,SCSI RDMA Protocol(SRP,SRP-2),InfiniBand(tm),iSCSI,Internet,Serial Attached SCSI(SAS,SAS-1.1),Enclosure Services(SES,SES-2),特定设备指令集,共享指令集,架构模型,传输协议,物理接口,SCSI-3,物理接口,SCSI-3Class Driver(Tape Device Driver),SCSI-3Class Driver(Disk Device Driver),Interface-Independent Software Programming Interface(Miniport Interface,CAM,ASPI,IO),SCSI-3 FCPPort Driver,SCSI-3 ParallelPort Driver,iSCSI IPPort Driver,SASPort Driver,SCSI Serial Bus Protocol(SBP-2)Port Driver,Fibre ChannelPort,SCSI ParallelPort,EthernetPort,SAS SerialPort,IEEE-1394(Firewire),Port,Fibre ChannelPhysical I/F,SCSI BUSFast/Wide/Ultra/etc.,Ethernet,Serial Attached SCSIPhysical I/F,FireWirePhysical I/F,Initiator I/O System,物理接口,SCSI,应用,SCSI,传输协议,SCSI,物理连接,SCSI,应用,SCSI,传输协议,SCSI,物理连接,Initiator,设备,Target,设备,互连协议,应用协议,传输协议,传输服务接口,互连服务接口,应用层,传输协议层,互连层,SCSI,发起端,-,目标器模型,特 点,描 述,优,点,与主机无关,工作在逻辑层而不是在设备层：,支持数据块类型的逻辑地址；,数据以字节为单位进行传送；,采用通用指令集取代了专用的控制线,多设备并行,具有总线仲裁、设备选择功能，设备与设备、设备与主机之间是一种双向对等关系，不是主从关系；,对多任务操作系统如,Unix,、,Linux,、,Windows NT,，可以获得更高性能,高带宽,目前最快可以提供,320MB/s,的带宽,低系统开销,具有独立处理芯片，占用,CPU,资源的比例相当小,缺,点,单,I/O,控制器,两个和多个,I/O,控制器无法共享一条,SCSI,总线，不能实现多链路聚合，存在单一故障点,地址短缺,SCSI,总线地址只有,8,或,16,个，无法接入更多的设备,传输距离短,单端,SCSI,传输距离,6,米，差分,SCSI,传输距离,25,米。所有连接设备只能放在统一地点,SCSI,的特点,SCSI,允许连接设备数量较少,SCSI,连接设备距离非常有限,基于网络的,SCSI,FC SAN,IP SAN,FCP,iSCSI,如何解决,基于网络的,SCSI,公共服务,传输协议（编,/,解码）,信号协议和连接服务,介质和接口,FC-1,代码层,FC-0,物理层,FC-2,协议层,FC-3,服务层,FC-4,映射层,IPI3,SCSI,HIPPI,IP,SBCCS,802.2,ATM,通道,网络,光纤通道是构建,FC SAN,的基础，是,FC SAN,系统的硬件接口和通信接口。,FC,可以通过构建帧来传输,SCSI,的指令、数据和状态信息单元。,FC,（光纤通道）,FC,的三种拓扑结构,点对点,只能连接 2个设备,(直接连接),交换式,Fabric,最多支持1千6百万个设备,(光纤通道交换机),Arbitrated Loop,(,仲裁环),最多支持,126,个设备,(光纤集线器),普及,!,Fabric,节点,N_Port,F_Port,F_Port,E_Port,E_Port,FL_Port,节点,N_Port,交换机,2,交换机,1,节点,NL_Port,节点,NL_Port,G_Port,FC,端口类型,服务器或存储设备：,N,端口,NL,端口,FC,交换机：,F,端口,FL,端口,E,端口,G,端口,FC,特点,不足,构建维护成本高，时间长,互操作性不强，,FC,协议具,体实现上各个厂商有所不同,FC SAN,缺少统一管理标准,FC,理论上最长传输距离,10,公里左右，在互联网存储应,用中会形成信息孤岛,优势,连接设备比SCSI多,高带宽，低时延,实现光纤和铜缆的无缝连接,连接距离远远超出并行SCSI,存储设备,SCSI,应用（文件系统、数据库）,SCSI,块指令,SCSI,流指令,其他,SCSI,指令,SCSI,指令、数据和状态,iSCSI,TCP,IP,以太网等,iSCSI,协议栈,iSCSI,（,Internet SCSI,）把,SCSI,命令和块状数据封装在,TCP,中在,IP,网络中传输,iSCSI,作为,SCSI,的传输层协议，基本出发点是利用成熟的,IP,网络技术来实现和延伸,SAN,iSCSI,iSCSI,发起端,-,目标器模型,发起端（,Initiator,）,SCSI,层负责生成,CDB,（命令描述符块），将,CDB,传给,iSCSI,iSCSI,层负责生成,iSCSI PDU,（协议数据单元），并通过,IP,网络将,PDU,发给,target,目标器（,Target,）,iSCSI,层收到,PDU,，将,CDB,传给,SCSI,层,SCSI,层负责解释,CDB,的意义。必要时发送响应,iSCSI,TCP,SCSI,IP,Link,iSCSI,TCP,SCSI,IP,Link,Initiator,Target,iSCSI,的报文格式,以太网头,(14),IP,头,(20),TCP,头,(20),iSCSI,（,TCP,数据）,FCS,源端口,目的端口,序列号,确认号,首部,长度,保留,A,P,R,S,F,窗口大小,校验和,紧急指针,基本报头段,(BHS,，,48,字节,),附加报头段（若有）,头部校验（若有）,数据段（若有）,数据校验（若有）,U,iSCSI,优点,高可靠,高扩展,良好的标准化,易管理，,IP,技术成熟，具备,IP,知识的专业技术人员多,很低的安装成本和维护费用：建立在,TCP/IP,上,减少了异构网络和电缆：不需要特殊的,FC,交换机,无距离限制，远程存储：异地数据交换、备份及容灾,灵活的安全性和,QoS,保证,FC SAN,孤岛如何连接，,并跨越,WAN,通过,IP,网络,隧道方案,FCP,路由方案,FCIP,iFCP,FC SAN,的连接,应用场合,两个,FC SAN,孤岛,通过,IP,连接成一个大的,FC SAN,特点,基于,IP,的,FC,隧道协议，将,FC,帧封装在,TCP/IP,上,FCIP,连接对,IP,网络是透明的，整个传输中只有,FCIP,网关需要知道,FCIP,的封装,FCIP,报文,IP,头,TCP,头,TCP,数据,FCS,SOF,FC,帧头,SCSI,数据,CRC,EOF,FCIP,头,封装,FCIP,（,FC over IP,）,应用场合,光纤通道设备（无,FC,交换机）,将该设备直接连接到,IP,网络上,特点,FC,消息和路由服务在,iFCP,网关处终结。网关将每个,FC,地址映射到一个,IP,地址,具有故障隔离功能,部署时需要,iSNS,服务器（通常集成在,iFCP,网关上）,iFCP,报文,IP,头,TCP,头,FCS,SOF,FC,帧头,SCSI,数据,CRC,EOF,iFCP,头,映射,FC,地址映射到,IP,地址,iFCP(Internet FC),FCIP,FCIP,隧道,iFCP,iFCP,多个,SAN Fabric,单个,SAN Fabric,FCIP,和,iFCP,比较,Ethernet,头,IP,头,TCP,FCIP,头,S,O,F,FC,帧头,Payload:SCSI Command in IU,C,R,C,E,O,F,F,C,S,FCIP,S,O,F,FC,帧头,Payload:SCSI Command in IU,C,R,C,E,O,F,SCSI-FCP,Ethernet,头,IP,头,TCP,iFCP,头