MSPE基礎(chǔ)類5存儲協(xié)議v

MSPE培訓(xùn)教材—存儲協(xié)議現(xiàn)在是1頁\一共有28頁\編輯于星期一目錄了解各種存儲協(xié)議了解各種存儲協(xié)議的主要區(qū)別現(xiàn)在是2頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI的定義主機(jī)適配器SCSIID7SCSI總線SCSI陣列ID0SCSI陣列ID5LUN0LUN1LUN2LUN0LUN1數(shù)據(jù)/地址總線控制信號常見SCSI接口有50、68、80針SCSI（SmallComputerSystemInterface，小型計算機(jī)系統(tǒng)接口）是一種為小型計算機(jī)研制的接口技術(shù)，用于主機(jī)與外部設(shè)備之間的連接?，F(xiàn)在是3頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI歷史SCSI-3是所有存儲協(xié)議的基礎(chǔ)，其它存儲協(xié)議都用到SCSI的指令集SCSI-11986年ANSI標(biāo)準(zhǔn)，采納了SASI接口（1979）；定義了硬盤、磁帶和其它存儲設(shè)備的物理接口、傳輸協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)指令集；SCSI-21994年ANSI標(biāo)準(zhǔn)，SCSI-1的后續(xù)接口；提高了速度和總線帶寬，支持多線程指令，增加了更多存儲設(shè)備類型指令集；SCSI-3更高的速度類型：Ultra-2/Ultra-160/Ultra-320；物理接口、傳輸協(xié)議和SCSI指令集分層?，F(xiàn)在是4頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI架構(gòu)模型特定設(shè)備指令集：包括磁盤設(shè)備的“SCSI塊指令(SCSIBlockCommands)”等基礎(chǔ)指令集：所有SCSI設(shè)備都必須實(shí)現(xiàn)的“基礎(chǔ)指令(SCSIPrimaryCommands)”SCSI傳輸協(xié)議：譬如iSCSI，F(xiàn)CP，SCSI協(xié)議等物理連接：譬如光纖，以太網(wǎng)電口，SCSI線纜，SAS線纜等架構(gòu)模型：定義了SCSI系統(tǒng)模型和各單元的功能分工特定設(shè)備指令集基礎(chǔ)指令集SCSI傳輸協(xié)議物理連接架構(gòu)模型現(xiàn)在是5頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI標(biāo)準(zhǔn)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)Management

ServerCommands

(MSC)PrimaryCommands(foralldevices)

(SPC,SPC-2,SPC-3)ArchitectureModel(SAM,SAM-2,SAM-3)SCSI

ParallelInterface

(SPI-2,SPI-3,

SPI-4,SPI-5Relatedstandardsandtechnicalreports(SDV,PIP,SSM,SSM-2,EPI)SerialBusProtocol

(SBP-2,SBP-3)IEEE1394FibreChannelProtocol(FCP,FCP-2,FCP-3)FibreChannel(FC)SSASCSI-3Protocol

(SSA-S3P)SSA-TL2SSA-PH1orSSA-PH2SCSIRDMAProtocol(SRP,SRP-2)InfiniBand(tm)iSCSIRJ45/SFPSerialAttachedSCSI

(SAS,SAS-1.1)EnclosureServices(SES,SES-2)特定設(shè)備指令集共享指令集架構(gòu)模型傳輸協(xié)議物理接口現(xiàn)在是6頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI-3物理接口SCSI-3

ClassDriver

(TapeDeviceDriver)

SCSI-3

ClassDriver

(DiskDeviceDriver)

Interface-IndependentSoftwareProgrammingInterface(MiniportInterface,CAM,ASPI,IO)SCSI-3FCP

PortDriverSCSI-3Parallel

PortDriveriSCSIIP

PortDriverSAS

PortDriverSCSISerialBusProtocol(SBP-2)

PortDriverFibreChannel

PortSCSIParallel

PortEthernet

PortSASSerial

PortIEEE-1394(Firewire)PortFibreChannel

PhysicalI/FSCSIBUS

Fast/Wide/Ultra/etc.EthernetSerialAttachedSCSI

PhysicalI/FFireWire

PhysicalI/FInitiatorI/OSystem物理接口現(xiàn)在是7頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI應(yīng)用SCSI傳輸協(xié)議SCSI物理連接SCSI應(yīng)用SCSI傳輸協(xié)議SCSI物理連接Initiator設(shè)備Target設(shè)備互連協(xié)議應(yīng)用協(xié)議傳輸協(xié)議傳輸服務(wù)接口互連服務(wù)接口應(yīng)用層傳輸協(xié)議層互連層SCSI發(fā)起端-目標(biāo)器模型Initiator設(shè)備Target設(shè)備主機(jī)磁盤陣列磁帶庫現(xiàn)在是8頁\一共有28頁\編輯于星期一特點(diǎn)描述優(yōu)點(diǎn)與主機(jī)無關(guān)工作在邏輯層而不是在設(shè)備層：支持?jǐn)?shù)據(jù)塊類型的邏輯地址；數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位進(jìn)行傳送；采用通用指令集取代了專用的控制線多設(shè)備并行具有總線仲裁、設(shè)備選擇功能，設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與主機(jī)之間是一種雙向?qū)Φ汝P(guān)系，不是主從關(guān)系；對多任務(wù)操作系統(tǒng)如Unix、Linux、WindowsNT，可以獲得更高性能高帶寬目前最快可以提供320MB/s的帶寬低系統(tǒng)開銷具有獨(dú)立處理芯片，占用CPU資源的比例相當(dāng)小缺點(diǎn)單I/O控制器兩個和多個I/O控制器無法共享一條SCSI總線，不能實(shí)現(xiàn)多鏈路聚合，存在單一故障點(diǎn)地址短缺SCSI總線地址只有8或16個，無法接入更多的設(shè)備傳輸距離短單端SCSI傳輸距離6米，差分SCSI傳輸距離25米。所有連接設(shè)備只能放在統(tǒng)一地點(diǎn)SCSI的特點(diǎn)現(xiàn)在是9頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI允許連接設(shè)備數(shù)量較少SCSI連接設(shè)備距離非常有限

？基于網(wǎng)絡(luò)的SCSIFCSANIPSANFCPiSCSI如何解決基于網(wǎng)絡(luò)的SCSI現(xiàn)在是10頁\一共有28頁\編輯于星期一公共服務(wù)傳輸協(xié)議（編/解碼）信號協(xié)議和連接服務(wù)介質(zhì)和接口FC-1代碼層FC-0物理層FC-2協(xié)議層FC-3服務(wù)層FC-4映射層IPI3SCSIHIPPIIPSBCCS802.2ATM通道網(wǎng)絡(luò)光纖通道是構(gòu)建FCSAN的基礎(chǔ)，是FCSAN系統(tǒng)的硬件接口和通信接口。FC可以通過構(gòu)建幀來傳輸SCSI的指令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息單元。FC（光纖通道）現(xiàn)在是11頁\一共有28頁\編輯于星期一點(diǎn)對點(diǎn)只能連接2個設(shè)備(直接連接)交換式Fabric最多支持1千6百萬個設(shè)備(光纖通道交換機(jī))ArbitratedLoop

(仲裁環(huán))最多支持126個設(shè)備(光纖集線器)FC的三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)現(xiàn)在是12頁\一共有28頁\編輯于星期一Fabric節(jié)點(diǎn)N_PortF_PortF_PortE_PortE_PortFL_Port

節(jié)點(diǎn)N_Port交換機(jī)2交換機(jī)1

節(jié)點(diǎn)NL_Port

節(jié)點(diǎn)NL_PortG_Port服務(wù)器或存儲設(shè)備：N端口NL端口FC交換機(jī)：F端口FL端口E端口G端口FC端口類型現(xiàn)在是13頁\一共有28頁\編輯于星期一不足優(yōu)勢連接設(shè)備比SCSI多高帶寬，低時延連接距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出并行SCSI存儲設(shè)備FC特點(diǎn)構(gòu)建維護(hù)成本高，時間長互操作性不強(qiáng)，F(xiàn)C協(xié)議具體實(shí)現(xiàn)上各個廠商有所不同F(xiàn)CSAN缺少統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)單模光纖理論上最長傳輸距離10公里左右，長距離傳輸時需借助于其他手段（協(xié)議轉(zhuǎn)換/DWDM等）現(xiàn)在是14頁\一共有28頁\編輯于星期一FCSAN孤島如何連接，并跨越WAN？通過IP網(wǎng)絡(luò)隧道方案

路由方案FCIPiFCPFCSAN的連接現(xiàn)在是15頁\一共有28頁\編輯于星期一應(yīng)用場合兩個FCSAN孤島通過IP連接成一個大的FCSAN特點(diǎn)基于IP的FC隧道協(xié)議，將FC幀封裝在TCP/IP上FCIP連接對IP網(wǎng)絡(luò)是透明的，整個傳輸中只有FCIP網(wǎng)關(guān)需要知道FCIP的封裝FCIP報文IP頭TCP頭TCP數(shù)據(jù)FCSSOFFC幀頭SCSI數(shù)據(jù)CRCEOFFCIP頭封裝FCIP（FCoverIP）現(xiàn)在是16頁\一共有28頁\編輯于星期一SCSI應(yīng)用（文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫）SCSI塊指令SCSI流指令其他SCSI指令SCSI指令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)iSCSITCPIP以太網(wǎng)等iSCSI協(xié)議棧iSCSI（InternetSCSI）把SCSI命令和塊狀數(shù)據(jù)封裝在TCP中在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸iSCSI作為SCSI的傳輸層協(xié)議，基本出發(fā)點(diǎn)是利用成熟的IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和延伸SANiSCSI現(xiàn)在是17頁\一共有28頁\編輯于星期一iSCSI發(fā)起端-目標(biāo)器模型發(fā)起端（Initiator）SCSI層負(fù)責(zé)生成CDB（命令描述符塊），將CDB傳給iSCSIiSCSI層負(fù)責(zé)生成iSCSIPDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元），并通過IP網(wǎng)絡(luò)將PDU發(fā)給target目標(biāo)器（Target）iSCSI層收到PDU，將CDB傳給SCSI層SCSI層負(fù)責(zé)解釋CDB的意義。必要時發(fā)送響應(yīng)iSCSITCPSCSIIPLinkiSCSITCPSCSIIPLinkInitiatorTarget現(xiàn)在是18頁\一共有28頁\編輯于星期一iSCSI的報文格式以太網(wǎng)頭(14)IP頭(20)TCP頭(20)iSCSI（TCP數(shù)據(jù)）FCS源端口目的端口序列號確認(rèn)號首部長度保留APRSF窗口大小校驗和緊急指針基本報頭段(BHS，48字節(jié))附加報頭段（若有）頭部校驗（若有）數(shù)據(jù)段（若有）數(shù)據(jù)校驗（若有）U現(xiàn)在是19頁\一共有28頁\編輯于星期一OSI模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層以太網(wǎng)和TCP/IP應(yīng)用層(i.e.POP3,SMTP,DNS,DHCP,FTP,WWW協(xié)議)TCP/IP動態(tài)IP地址7固定MAC地址00-00-0e-21-17-68物理接口光纖通道FC-4:高層協(xié)議(ULP)(空白)FC-3:通用服務(wù)(未定義)FC-2:幀協(xié)議/流控制World-WideName(64-bits)FC-1:8b/10b編碼FC-0物理接口光纖通道只是二層協(xié)議，不具備廣域路由能力用于數(shù)據(jù)安全的第三層沒有定義，協(xié)議本身不具備安全性FCVSTCP/IP協(xié)議現(xiàn)在是20頁\一共有28頁\編輯于星期一iSCSI優(yōu)點(diǎn)良好的標(biāo)準(zhǔn)化易管理，IP技術(shù)成熟，具備IP知識的專業(yè)技術(shù)人員多很低的安裝成本和維護(hù)費(fèi)用：建立在TCP/IP上減少了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和電纜：不需要特殊的FC交換機(jī)無距離限制，遠(yuǎn)程存儲：異地數(shù)據(jù)交換、備份及容災(zāi)靈活的安全性和QoS保證跨廣域網(wǎng)傳輸效率不高現(xiàn)在是21頁\一共有28頁\編輯于星期一幾種存儲協(xié)議報文結(jié)構(gòu)比較FCIPSCSI-FCPiFCPiSCSIEthernet頭IP頭TCPFCIP頭SOFFC幀頭CRCEOFFCSSOFFC幀頭Payload:SCSICommandinIUCRCEOFEthernet頭IP頭TCPiFCP頭SOFFC幀頭CRCEOFFCSEthernet頭IP頭TCPiSCSI頭FC幀頭FCSPayload:SCSICommandinIUPayload:SCSICommandinIUPayload:SCSICommandinIU現(xiàn)在是22頁\一共有28頁\編輯于星期一其它存儲協(xié)議？FCoE……其它存儲協(xié)議現(xiàn)在是23頁\一共有28頁\編輯于星期一從FC到FCoEMACFCoEMappingFC-2FC-3FC-4FC-0（物理接口）FC-1（編碼）FC-2（數(shù)據(jù)分發(fā)）FC-3（通用服務(wù)）FC-4（高層協(xié)議映射）PHYFC協(xié)議層（無改變）IEEE802.3（Ethernet）從FC到FCoE沒有質(zhì)變！現(xiàn)在是24頁\一共有28頁\編輯于星期一FCoE報文結(jié)構(gòu)目的MAC地址源MAC地址以太網(wǎng)幀類型FCoE有效載荷幀校驗序列6字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)MAC幀頭分片F(xiàn)C數(shù)據(jù)，小于1500字節(jié)4字節(jié)目的MAC地址源MAC地址以太網(wǎng)幀類型FCoE有效載荷幀校驗序列6字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)MAC幀頭2