存儲協(xié)議分析課件

1、存儲協(xié)議分析存儲協(xié)議分析協(xié)議模式根據(jù)協(xié)議和協(xié)議之間的相互作用，有三種基本的思想。use，一種協(xié)議完全利用另一種協(xié)議tunnel，一種協(xié)議將另一種協(xié)議遂道封裝。map，一種協(xié)議對另一種協(xié)議進(jìn)行映射翻譯。 協(xié)議模式根據(jù)協(xié)議和協(xié)議之間的相互作用，有三種基本的思想。use模式use，就是一種協(xié)議自身沒有某些功能，需要使用另一種協(xié)議提供的功能。例如TCP使用IP，因?yàn)門CP沒有尋址功能，所以它利用IP來尋址。而IP又可以使用以太網(wǎng)，因?yàn)镮P只是一個(gè)尋址功能，它沒有鏈路傳輸?shù)墓δ?，所以它利用以太網(wǎng)交換提供的鏈路傳輸。IP使用PPP等等，也就是上層協(xié)議為了達(dá)到通信目的，使用另一種協(xié)議為他自己服務(wù)。 use模

2、式use，就是一種協(xié)議自身沒有某些功能，需要使用另一tunnel模式Tunnel，遂道封裝，就是將一種協(xié)議直接作為另一種協(xié)議的payload來進(jìn)行封裝，打包傳輸?shù)侥康牡?，然后解開外層協(xié)議，露出內(nèi)存被封裝承載的協(xié)議，再提交給內(nèi)層協(xié)議處理邏輯模塊進(jìn)行處理。也就是說進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換的設(shè)備根本就不需要去理解內(nèi)層協(xié)議到底是什么東西，到底想要干什么，只要你給了我，就統(tǒng)統(tǒng)打包發(fā)出去Tunnel的出現(xiàn)，往往是由于被tunnel的協(xié)議雖然和外層協(xié)議都在某一方面有所實(shí)現(xiàn)，但是在這一方面被tunnel協(xié)議不如外層協(xié)議做的優(yōu)秀，不適合某種特定的環(huán)境，而這種環(huán)境，恰恰被外層協(xié)議所適合 tunnel模式Tunnel，遂道封裝

3、，就是將一種協(xié)議直接作map模式map，比tunnel更復(fù)雜的，也更有擴(kuò)展性的一種方式。所謂map，也就是映射，就是說將內(nèi)層協(xié)議的部分或者全部邏輯，映射翻譯到外層協(xié)議對應(yīng)的功能相似的邏輯上，而不僅僅是簡單的封裝。map相對于tunnel，是內(nèi)外層協(xié)議的一種最徹底的融合，它將兩種協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，融合的天衣無縫 map模式map，比tunnel更復(fù)雜的，也更有擴(kuò)展性的一種FCIP和iFCP針對FC進(jìn)行擴(kuò)展的協(xié)議:以tunnel為主的模式，稱作FCIP以map為主的模式，稱作iFCP 以map為主的模式，稱作FCoE FCIP和iFCP針對FC進(jìn)行擴(kuò)展的協(xié)議:SCSISCSI(Small Compute

4、r System Interface)單純的從英文直譯過來叫做小型電腦系統(tǒng)接口，這是一種專門為小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的存儲單元接口模式，它是在1979年由美國的施加特(Shugart)公司(希捷的前身)研發(fā)并制訂，并于1986年獲得ANSI(美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))承認(rèn)。 SCSI 實(shí)現(xiàn)了一種客戶機(jī)/服務(wù)器風(fēng)格的通信架構(gòu)。發(fā)起者向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送命令請求。該目標(biāo)處理此請求并向發(fā)起者返回響應(yīng)。發(fā)起者可以是托管計(jì)算機(jī)中的一個(gè) SCSI 設(shè)備，而 SCSI 目標(biāo)則可以是一個(gè)磁盤、光盤和磁帶設(shè)備或特殊設(shè)備（比如箱體設(shè)備）。 SCSISCSI(Small Computer SystemSCSI家族SCSI家族SCSI速率

5、表SCSI速率表FC協(xié)議結(jié)構(gòu) 光纖通道按協(xié)議層進(jìn)行分層，分層結(jié)構(gòu)共分5層 FC協(xié)議結(jié)構(gòu) 光纖通道按協(xié)議層進(jìn)行分層，分層結(jié)構(gòu)共分5層 FC協(xié)議結(jié)構(gòu) C-0(物理層底層):FC-0層定義了連接的物理端口特性，包括介質(zhì)和連接器(驅(qū)動(dòng)器、接收機(jī)、發(fā)送機(jī)等)的物理特性、電氣特性和光特性、傳輸速率以及其它的一些連接端口特性。 FC-1(傳輸協(xié)議)：規(guī)定了8B10B編碼方式和傳輸協(xié)議包括串行編碼、解碼規(guī)則、特殊字符和錯(cuò)誤控制。 C-2（幀協(xié)議）：規(guī)定了具體的傳輸機(jī)制，包括幀格式，節(jié)點(diǎn)間的信息交換。C-3（公共服務(wù)）：提供高級特性的公共服務(wù)，即端口間的結(jié)構(gòu)協(xié)議和流動(dòng)控制，它定義了三種服務(wù)：條塊化(Stripi

6、ng)、搜索組(Hunt Group)和多路播放(Broadcast Multicast)。 FC-4(ULP映射)：定義了Fibre Channel和IP，SCSI-3以及其他的上層協(xié)議（ULP）之間的接口。FC協(xié)議結(jié)構(gòu) C-0(物理層底層):FC流量控制 FC中的流量控制機(jī)制是在信用度系統(tǒng)上的基礎(chǔ)上。所謂的信用度(Credit)是指設(shè)備接受額外幀的能力。信用度的多少?zèng)Q定了設(shè)備接收額外幀能力的大小。如果接受方?jīng)]有向發(fā)送方發(fā)出任何的信用度,那么發(fā)送方就不能發(fā)送任何幀,在信用度的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)幀傳送,可以避免幀的丟失,同時(shí)減少了對整個(gè)幀序列進(jìn)行重傳的頻率FC中常用的兩種是端到端(EE-Credit)

7、和緩沖區(qū)到緩沖區(qū)(BB-Credit)的流量控制。FC流量控制 FC中的流量控制機(jī)制是在信用度系統(tǒng)上的基礎(chǔ)上。FC流量控制 光纖通道中還定義使用BB-Credit的流量控制機(jī)制(緩沖區(qū)到緩沖區(qū)的信用度)，并且依靠receive-ready(R-RDY)有序集補(bǔ)充信用度，如圖2所示。某個(gè)附接到交換機(jī)的終端接點(diǎn)將在登錄到交換機(jī)的過程中建立它的BB-Credit。在交換機(jī)遠(yuǎn)端參與通信的一方將在登錄時(shí)建立其自身交換機(jī)的BB-Credit。BB-Credit沒有端到端的成分。發(fā)送方在發(fā)出一個(gè)幀時(shí)將BB-Credit減1，直到BB-Credit的數(shù)量為零的時(shí)候.此時(shí)不能再進(jìn)行幀發(fā)送。在接收到R-RDY時(shí)將

8、BB-Credit加1。BB-Credit的初始值必須是非零的。如果為零的話,說明不能再接收或者發(fā)送幀。FC流量控制 光纖通道中還定義使用BB-Credit的流量控FC發(fā)現(xiàn)機(jī)制 在FC中，當(dāng)一個(gè)新的設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，它要與它的網(wǎng)絡(luò)的管理者（一般是交換機(jī)）取得聯(lián)系，網(wǎng)絡(luò)管理者便會(huì)依次告知所有那些已經(jīng)注冊過的和那些需要被通知這一事件的設(shè)備。當(dāng)一個(gè)新的設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)候，該設(shè)備首先與它同在一個(gè)分區(qū)的其它現(xiàn)有設(shè)備完成注冊，然后連接這個(gè)設(shè)備的交換機(jī)會(huì)把這一事件告知其他的分區(qū)的設(shè)備和其它的交換機(jī)。 FC發(fā)現(xiàn)機(jī)制 在FC中，當(dāng)一個(gè)新的設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，它要與iSCSIiSCSI (Internet

9、SCSI互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)是一種在Internet協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上，特別是以太網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。由Cisco和IBM兩家發(fā)起的，可以實(shí)現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行SCSI協(xié)議，使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進(jìn)行路由選擇iSCSI的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為:首先，建立在SCSI、TCP/IP這些穩(wěn)定和熟悉的標(biāo)準(zhǔn)上，因此安裝成本和維護(hù)費(fèi)用都很低；其次，iSCSI支持一般的以太網(wǎng)交換機(jī)而不是特殊的光纖通道交換機(jī)，從而減少了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和電纜；最后，iSCSI通過IP傳輸存儲命令，因此可以在整個(gè)Internet上傳輸，沒有距離限制。 iSCSIiSCSI (Internet SCSI互聯(lián)網(wǎng)小型iSCSI協(xié)議iSCS

10、I也有一個(gè)清晰的層次結(jié)構(gòu)，根據(jù)OSI模型，iSCSI的協(xié)議棧自頂向下一共可以分為五層，如圖所示： iSCSI協(xié)議iSCSI也有一個(gè)清晰的層次結(jié)構(gòu)，根據(jù)OSI模iSCSI協(xié)議分析 SCSI層：根據(jù)應(yīng)用發(fā)出的請求建立SCSI CDB(命令描述塊)，并傳給iSCSI層；同時(shí)接受來自iSCSI層的CDB，并向應(yīng)用返回?cái)?shù)據(jù)。iSCSI層：對SCSI CDB進(jìn)行封裝，以便在基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，完成SCSI到TCP/IP的協(xié)議映射。是iSCSI協(xié)議的核心層。 TCP層：提供端到端的透明可靠傳輸。IP層：對IP報(bào)文進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)。 Link層：提供點(diǎn)到點(diǎn)的無差錯(cuò)傳輸。iSCSI協(xié)議分析 SC

11、SI層：根據(jù)應(yīng)用發(fā)出的請求建立SCiSCSI流量控制iSCSI則采用TCPlP協(xié)議的端到端的流量控制機(jī)制，以可變發(fā)送窗口的方式進(jìn)行流量控制。發(fā)送窗口在連接建立時(shí)由雙方面定，但在 通信過程中，接收方可根據(jù)自己的資源使用情況，隨時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整自已的接收窗口(可增大或減小)，然后告訴對方，使發(fā)送方的發(fā)送窗口和接收窗口一致。iSCSI流量控制iSCSI則采用TCPlP協(xié)議的端到端的iSCSI超時(shí)重發(fā) iSCSI采用的是TCP的自適應(yīng)超時(shí)重發(fā)算法，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。這種算法記錄每一個(gè)報(bào)文段發(fā)出的時(shí)間以 及收到相應(yīng)的確認(rèn)報(bào)文段的時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間之差就是報(bào)文段的往返時(shí)延RTT，當(dāng)發(fā)送個(gè)數(shù)據(jù)段時(shí)，啟動(dòng)相

12、應(yīng)的定時(shí)器，如果定時(shí)器超時(shí)確認(rèn)報(bào)文段還沒有到 達(dá)，就觸發(fā)數(shù)據(jù)配發(fā)機(jī)制。如果超時(shí)之前得到確認(rèn)，就記錄新的往返時(shí)延，將各個(gè)報(bào)文段的往返時(shí)延樣本進(jìn)行加權(quán)平均得到新的報(bào)文段的平均往返時(shí)延RTT，顯然 定時(shí)器設(shè)置的重發(fā)時(shí)間應(yīng)大于平均的往返時(shí)延RTT。在實(shí)際應(yīng)用中，RTT的算法還很復(fù)雜，目前一般采用的是Karm算法。iSCSI超時(shí)重發(fā) iSCSI采用的是TCP的自適應(yīng)超時(shí)重發(fā)iSCSI發(fā)現(xiàn)機(jī)制 iSCSI發(fā)起端為了和iSCSI目標(biāo)端建立iSCSI會(huì)話，iSCSI需要知道ISCSI目標(biāo)端的IP地址，TCP端口號和名字三個(gè)信息。iSCSI發(fā)現(xiàn)的目的是為了讓iSCSI發(fā)起端獲取一條到iSCSI目標(biāo)端的通路。iS

13、CSI有三種發(fā)現(xiàn)機(jī)制iSCSI發(fā)現(xiàn)機(jī)制 iSCSI發(fā)起端為了和iSCSI目標(biāo)端建FCIP FCIP (Fibre Channel over TCP/IP),將FC協(xié)議封裝到TCP/IP包中，從而使FC通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。FCIP由Brocade、Gadzoox、朗訊、McData及Qlogic共同提出FCIP解決了FC的傳輸距離問題，即解決了SAN之間的互連互通基于FCIP的設(shè)備現(xiàn)在有Brocade多協(xié)議路由器等。 FCIP FCIP (Fibre Channel over FCIP 協(xié)議FCIP被提議為通過現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)連接光纖通道SAN“孤島”的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。FCIP還可用來克服光纖通道目前

14、存在的距離限制因素，能夠跨越大于光纖通道支持的距離連接SAN孤島。FCIP具有實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)和檢測的優(yōu)點(diǎn)：即如果IP網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤率高的話，它就重試。這是在一條低性能、高錯(cuò)誤率的IP網(wǎng)絡(luò)上連接SAN的理想途徑。 FCIP 協(xié)議FCIP被提議為通過現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)連接光纖通道FCIP的缺點(diǎn)首先，F(xiàn)CIP只能在FCIP設(shè)備之間建立點(diǎn)到點(diǎn)連接，即FCIP設(shè)備一端(IP端)和另外一個(gè)FCIP設(shè)備的IP端進(jìn)行連接，F(xiàn)CIP設(shè)備的另外一端(FC端)和FC光纖通道交換機(jī)進(jìn)行連接，F(xiàn)CIP設(shè)備無法在兩個(gè)獨(dú)立存儲設(shè)備之間提供本地IP連接;其次，由于FCIP是一種不透明的傳輸協(xié)議，即一個(gè)SAN向另一個(gè)SAN發(fā)送的信息在FC層沒

15、有錯(cuò)誤檢測，容易將一個(gè)SAN上的錯(cuò)誤蔓延到各個(gè)SAN;再次是FC和IP網(wǎng)絡(luò)之間線速的不匹配，或者FCIP引擎的低效實(shí)現(xiàn)，都有可能使得FCIP設(shè)備成為一個(gè)瓶頸。如果FCIP通道崩潰，兩個(gè)遠(yuǎn)程FC交換機(jī)之間的連接也不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，這對商業(yè)應(yīng)用來說顯然是難以接受的。 FCIP的缺點(diǎn)首先，F(xiàn)CIP只能在FCIP設(shè)備之間建立點(diǎn)到點(diǎn)iFCP 協(xié)議iFCP (Internet Fibre Channel Protocol)是一個(gè)網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)的協(xié)議，iFCP可以直接替代FC架構(gòu)，通過iFCP存儲交換機(jī)可以直接連接FC的各個(gè)設(shè)備并進(jìn)行分組，而不僅僅是簡單地對FC SAN進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。 iFCP的優(yōu)勢在于在建立連接的

16、同時(shí)能夠建立網(wǎng)關(guān)分區(qū)，它可以將出現(xiàn)問題的區(qū)域隔離起來，并克服了點(diǎn)到點(diǎn)隧道的限制?；趇FCP實(shí)現(xiàn)了SAN的路由故障隔離、安全及靈活管理，具有比FCIP更高的可靠性。 iFCP由Nishan Systems倡導(dǎo)，McDATA開發(fā)了基于iFCP的產(chǎn)品。 iFCP 協(xié)議iFCP (Internet Fibre ChiFCP 協(xié)議iFCP是一項(xiàng)在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳送光纖通道傳輸流的標(biāo)準(zhǔn)。作為網(wǎng)關(guān)的iFCP在使用戶可以將光纖通道RAID陣列、交換機(jī)和服務(wù)器連接到IP存儲網(wǎng)絡(luò)上的同時(shí)，保護(hù)了基礎(chǔ)設(shè)施的投資。iFCP運(yùn)行時(shí)將光纖通道數(shù)據(jù)封裝在IP包中并將IP地址映射到不同的光纖通道設(shè)備上。每一臺光纖通道設(shè)

17、備在IP網(wǎng)絡(luò)上都有自己的身份標(biāo)識，因此它可以單獨(dú)地向IP網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送存儲流和接收來自其他節(jié)點(diǎn)的存儲流。iFCP在網(wǎng)關(guān)終結(jié)光纖通道信令，然后在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送存儲傳輸流，突破了傳統(tǒng)光纖通道距離只能達(dá)到6.2英里的限制。 iFCP 協(xié)議iFCP是一項(xiàng)在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳送光纖通道InfiniBand體系InfiniBand簡稱IBA,是一種新的I/O總線技術(shù)，用于取代目前的PCI總線。IBA傳輸率可以達(dá)到30Gbps，同時(shí)系統(tǒng)通過雙CRC、虛通道、優(yōu)先級控制、基于信用的流控制來維持較高的性能和可靠性。IBA還提供了內(nèi)部和外部的互連支持。在軟件和操作系統(tǒng)方面，Mellanox公司發(fā)布了應(yīng)用于L

18、inux操作系統(tǒng)的IBA標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)微軟的Windows2003和未來的Whistler也提供了對IBA的支持。InfiniBand體系InfiniBand簡稱IBA,是一FCoE體系FCoE是07年4月份由EMC、Brocade、Cisco等存儲廠商提出的，目前在SINA的審核通過過程中和ISCSI體系類似，同樣是傳送IP數(shù)據(jù)包不同的是iSCSI封裝的是SCSI指令而FCoE封裝的是FC指令包含TCP/IP和FCoE的協(xié)議棧 從FC到FCoE的映射 FCoE體系FCoE是07年4月份由EMC、Brocade、FCoE幀格式通常一個(gè)以太網(wǎng)的幀最大為1518字節(jié)。而一個(gè)典型的光纖通道幀最大為大約2112字節(jié)。因此在以太網(wǎng)上有一個(gè)稱為巨型幀（Jumbo Ethernet frames）的實(shí)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，它允許以太網(wǎng)幀在長度上達(dá)到9k字節(jié)。在使用巨型幀時(shí)需要注意，所有以太網(wǎng)交換機(jī)和終端設(shè)備必須支持一個(gè)公共的巨型幀格式。 在以太網(wǎng)封裝一個(gè)光纖幀 FCoE幀格式通常一個(gè)以太網(wǎng)的幀最大為1518字節(jié)。而一個(gè)典iSCSI、FCIP、iFCP 標(biāo)準(zhǔn)的比較iSCSI：用于在基于IP的存儲設(shè)備之間建立連接及管理