存储协议简介ppt课件

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 SmallComputerSystemInterface 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 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 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 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 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 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 ArbitratedLoop 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 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 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 FCSAN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 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 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 InternetFC FCIP 隧道 iFCP 多个SANFabric 单个SANFabric FCIP和iFCP比较 Ethernet头 IP头 TCP FCIP头 SOF FC帧头 Payload SCSICommandinIU CRC EOF FCS FCIP SOF FC帧头 Payload SCSICommandinIU CRC EOF SCSI FCP Ethernet头 IP头 TCP iFCP头 SOF FC帧头 Payload SCSICommandinIU CRC EOF FCS iFCP Ethernet头 IP头 TCP iSCSI头 FC帧头 Payload SCSICommandinIU FCS 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 InfiniBand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IPoverInfiniBand的协议转换 InfiniBand又开始得到欢迎 InfiniBand体系架构 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InfiniBandTradeAssociation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 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