MSPE-基础类-5-存储协议 v1.3.ppt

MSPE培训教材 存储协议 目录 了解各种存储协议了解各种存储协议的主要区别 SCSI的定义 常见SCSI接口有50 68 80针 SCSI SmallComputerSystemInterface 小型计算机系统接口 是一种为小型计算机研制的接口技术 用于主机与外部设备之间的连接 SCSI历史 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 11986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 21994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架构模型 特定设备指令集 包括磁盘设备的 SCSI块指令 SCSIBlockCommands 等基础指令集 所有SCSI设备都必须实现的 基础指令 SCSIPrimaryCommands SCSI传输协议 譬如iSCSI FCP SCSI协议等物理连接 譬如光纤 以太网电口 SCSI线缆 SAS线缆等架构模型 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 BlockCommands e g diskdrive SBC SBC 2 ReducedBlockCommands e g diskdrive RBC StreamCommands e g tapedrive SSC SSC 2 SSC 3 MediaChangerCommands e g jukebox SMC SMC 2 Multi MediaCommands e g DVD MMC MMC 2 MMC 3 MMC 4 ControllerCommands e g RAID SCC 2 Object BasedStorageDevice OSD ManagementServerCommands MSC PrimaryCommands foralldevices SPC SPC 2 SPC 3 ArchitectureModel SAM SAM 2 SAM 3 SCSIParallelInterface SPI 2 SPI 3 SPI 4 SPI 5 Relatedstandardsandtechnicalreports SDV PIP SSM SSM 2 EPI SerialBusProtocol SBP 2 SBP 3 IEEE1394 FibreChannelProtocol FCP FCP 2 FCP 3 FibreChannel FC SSASCSI 3Protocol SSA S3P SSA TL2 SSA PH1orSSA PH2 SCSIRDMAProtocol SRP SRP 2 InfiniBand tm iSCSI RJ45 SFP SerialAttachedSCSI SAS SAS 1 1 EnclosureServices 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 Interface IndependentSoftwareProgrammingInterface MiniportInterface CAM ASPI IO FibreChannelPort IEEE 1394 Firewire Port SerialAttachedSCSIPhysicalI F InitiatorI OSystem 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 Initiator设备 Target设备 主机 磁盘阵列磁带库 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 FCSAN IPSAN FCP iSCSI 如何解决 基于网络的SCSI 光纤通道是构建FCSAN的基础 是FCSAN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 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 ArbitratedLoop 仲裁环 最多支持126个设备 光纤集线器 FC的三种拓扑结构 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 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端口类型 FC特点 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FCSAN缺少统一管理标准单模光纤理论上最长传输距离10公里左右 长距离传输时需借助于其他手段 协议转换 DWDM等 FCSAN孤岛如何连接 并跨越WAN 通过IP网络 隧道方案 路由方案 FCIP iFCP FCSAN的连接 应用场合两个FCSAN孤岛通过IP连接成一个大的FCSAN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 FCoverIP 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 InternetSCSI 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iSCSIiSCSI层负责生成iSCSIPDU 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 光纤通道只是二层协议 不具备广域路由能力 用于数据安全的第三层没有定义 协议本身不具备安全性 FCVSTCP IP协议 iSCSI优点 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 跨广域网传输效率不高 几种存储协议报文结构比较 FCIP SCSI FCP iFCP iSCSI Ethernet头 IP头 TCP FCIP头 SOF FC帧头 CRC EOF FCS SOF FC帧头 Payload SCSICommandinIU CRC EOF Ethernet头 IP头 TCP iFCP头 SOF FC帧头 CRC EOF FCS Ethernet头 IP头 TCP iSCSI头 FC帧头 FCS Payload SCSICommandinIU Payload SCSICommandinIU Payload SCSICommandinIU 其它存储协议 FCoE 其它存储协议 从FC到FCoE MAC FCoEMapping FC 2 FC 3 FC 4 FC 0 物理接口 FC 1 编码 FC 2 数据分发 FC 3 通用服务 FC 4 高层协议映射 PHY FC协议层 无改变 IEEE802 3 Ethernet 从FC到FCoE没有质变 FCoE报文结构 目的MAC地址 源MAC地址 以太网帧类型 FCoE有效载荷 帧校验序列 6字节 6字节 2字节 MAC帧头 分片FC数据 小于1500字节 4字节 目的MAC地址 源MAC地址 以太网帧类型 FCoE有效载荷 帧校验序列 6字节 6字节 2字节 MAC帧头 2112字节或大于2112字节 4字节 FCoE以太网普通帧 FCoE以太网巨型帧 巨型以太网帧能传送一个完整的FC帧 一个巨型以太网帧最多可传送4个FC帧 一个典型的光纤通道帧最大为大约2112字节 普通以太网帧只有1500字节 无法传送2112字节 因此需要在发起端分段打包 在接收端进行重组 协