skysan培训教材-存储协议.ppt

1、,蓝鲸SkySan 存储培训教材存储协议,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,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

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

3、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,SCSI-3物理接口,Interface-Independent Software Programming Interface (Miniport Interface, CAM, ASPI, IO),Fibre ChannelPort,IEEE-1394(Firewire) Port,Serial Attached SCSIPhysical 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

4、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,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,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

5、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,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

6、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),i

7、SCSI（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,FC

8、IP,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,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,映射,FC地址映射到IP地址,iFCP (Internet

9、 FC),FCIP,隧道,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,S O F,FC帧头,Payload: SCSI Command in IU,C R C,E O F,F C S,iFCP,Ethernet

10、头,IP头,TCP,iSCSI头,FC帧头,Payload: SCSI Command in IU,F C S,iSCSI,几种存储协议报文结构比较,iSNS，即Internet存储名称服务，将光纤通道的即插即用功能引入到IP存储网络中，可以容易地在TCP/IP网络上实现iSCSI和光纤通道设备的自动发现、管理和配置。,存储资源发现,发现域和登录控制服务,状态变化通知服务,光纤通道和 iSCSI 设备开放映射,iSNS主要功能,iSNS协议,iSNS客户机,iSNS服务器,iSNS数据库,iSNS组成结构,iSNS,其它存储协议,？,InfiniBand,AoE, ,其它存储协议,Infini

11、Band诞生背景,传统的集群系统以计算节点为核心，性能差，结构复杂，扩展能力差,需要一种开放、高带宽、低延迟、高可靠以及满足集群无限扩展能力的以交换为核心的体系架构,InfiniBand 应运而生,InfiniBand发展历程：两次浪潮,1999首次提出,2004年调整定位,得到主流服务器生产链上厂商的一致追捧 ，但由于协议、软件支持、最初定位问题等，导致应用受到限制，包括Intel等厂商一度撤出投资,调整定位于存储网络、计算网络的应用，软件方面成立开源的OpenIB组织，甚至推出了IP over InfiniBand的协议转换，InfiniBand又开始得到欢迎,InfiniBand体系架构

12、,InfiniBand标准定义了一套用于系统通信的多种设备，包括信道适配器、交换机和路由器 信道适配器用于同其它设备的连接，包括主机信道适配器（HCA）和目标信道适配器（TCA） 交换机是 InfiniBand结构中的基本组件 点到点的交换结构：解决了共享总线、容错性和可扩展性问题 具有物理层低功耗特点和箱外带宽连接能力,InfiniBand协议分层结构,物理层：定义了多种速率的连接，目前已有产品信号传输速率最高达60Gb/ s 链路层：链路层与传输层处在 IBA的核心位置。提供了局部子系统中的信息包设计、点到点连接操作以及包交换等功能 网络层：提供了信息包从一个子结构到另外一个子结构的路由机

13、制 传输层：传输层主要负责信息包的按序分发、分割、通道多路技术以及传输服务等；也负责处理数据包分段的发送、接收和重组,物理层,链路层,网络层,传输层,应用层,5层结构,基于标准的协议 由InfiniBand Trade Association共同设计了该开放标准 高速度 目前Infiniband主流技术为DDR技术，所支持的吞吐量为5、20或60Gbps。下一代采用QDR，带宽最高可达120Gbps 远程直接内存存取功能 该功能对于集群来说很适合，因为它可以通过一个虚拟的寻址方案，让服务器知道和使用其他服务器的部分内存，无需涉及操作系统的内核。 传输卸载 远程直接内存存取能够帮助传输卸载，后者把数据包路由从OS转到芯片级，节省了处理器的处理负担,InfiniBand的特点,AoE,ATA-Over-Ethernet：利用标准的以太网传输ATA磁盘命令。目前主要处于实验应用阶段，未商业化。 只需要三层协议栈 优势： 存储费用低廉 传输效率比较高 不足： 安全性差 只能在LAN环境内使用，没有路由能力,PHY,Ethernet,AoE,IP,TCP,从FC到FCoE,MAC,FCoE Mapping,FC-2,FC-3,FC-4,FC