MSPE基礎類5存儲協(xié)議v

MSPE培訓教材—存儲協(xié)議目前一頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點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)別目前二頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點SCSI的定義主機適配器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，小型計算機系統(tǒng)接口）是一種為小型計算機研制的接口技術，用于主機與外部設備之間的連接。目前三頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點SCSI歷史SCSI-3是所有存儲協(xié)議的基礎，其它存儲協(xié)議都用到SCSI的指令集SCSI-11986年ANSI標準，采納了SASI接口（1979）；定義了硬盤、磁帶和其它存儲設備的物理接口、傳輸協(xié)議和標準指令集；SCSI-21994年ANSI標準，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。目前四頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點SCSI架構模型特定設備指令集：包括磁盤設備的“SCSI塊指令(SCSIBlockCommands)”等基礎指令集：所有SCSI設備都必須實現(xiàn)的“基礎指令(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線纜等架構模型：定義了SCSI系統(tǒng)模型和各單元的功能分工特定設備指令集基礎指令集SCSI傳輸協(xié)議物理連接架構模型目前五頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點SCSI標準框架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)特定設備指令集共享指令集架構模型傳輸協(xié)議物理接口目前六頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點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物理接口目前七頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點SCSI應用SCSI傳輸協(xié)議SCSI物理連接SCSI應用SCSI傳輸協(xié)議SCSI物理連接Initiator設備Target設備互連協(xié)議應用協(xié)議傳輸協(xié)議傳輸服務接口互連服務接口應用層傳輸協(xié)議層互連層SCSI發(fā)起端-目標器模型Initiator設備Target設備主機磁盤陣列磁帶庫目前八頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點特點描述優(yōu)點與主機無關工作在邏輯層而不是在設備層：支持數(shù)據(jù)塊類型的邏輯地址；數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位進行傳送；采用通用指令集取代了專用的控制線多設備并行具有總線仲裁、設備選擇功能，設備與設備、設備與主機之間是一種雙向?qū)Φ汝P系，不是主從關系；對多任務操作系統(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)開銷具有獨立處理芯片，占用CPU資源的比例相當小缺點單I/O控制器兩個和多個I/O控制器無法共享一條SCSI總線，不能實現(xiàn)多鏈路聚合，存在單一故障點地址短缺SCSI總線地址只有8或16個，無法接入更多的設備傳輸距離短單端SCSI傳輸距離6米，差分SCSI傳輸距離25米。所有連接設備只能放在統(tǒng)一地點SCSI的特點目前九頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點SCSI允許連接設備數(shù)量較少SCSI連接設備距離非常有限

？基于網(wǎng)絡的SCSIFCSANIPSANFCPiSCSI如何解決基于網(wǎng)絡的SCSI目前十頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點公共服務傳輸協(xié)議（編/解碼）信號協(xié)議和連接服務介質(zhì)和接口FC-1代碼層FC-0物理層FC-2協(xié)議層FC-3服務層FC-4映射層IPI3SCSIHIPPIIPSBCCS802.2ATM通道網(wǎng)絡光纖通道是構建FCSAN的基礎，是FCSAN系統(tǒng)的硬件接口和通信接口。FC可以通過構建幀來傳輸SCSI的指令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息單元。FC（光纖通道）目前十一頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點點對點只能連接2個設備(直接連接)交換式Fabric最多支持1千6百萬個設備(光纖通道交換機)ArbitratedLoop

(仲裁環(huán))最多支持126個設備(光纖集線器)FC的三種拓撲結(jié)構目前十二頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點Fabric節(jié)點N_PortF_PortF_PortE_PortE_PortFL_Port

節(jié)點N_Port交換機2交換機1

節(jié)點NL_Port

節(jié)點NL_PortG_Port服務器或存儲設備：N端口NL端口FC交換機：F端口FL端口E端口G端口FC端口類型目前十三頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點不足優(yōu)勢連接設備比SCSI多高帶寬，低時延連接距離遠遠超出并行SCSI存儲設備FC特點構建維護成本高，時間長互操作性不強，F(xiàn)C協(xié)議具體實現(xiàn)上各個廠商有所不同F(xiàn)CSAN缺少統(tǒng)一管理標準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）目前十四頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點FCSAN孤島如何連接，并跨越WAN？通過IP網(wǎng)絡隧道方案

路由方案FCIPiFCPFCSAN的連接目前十五頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點應用場合兩個FCSAN孤島通過IP連接成一個大的FCSAN特點基于IP的FC隧道協(xié)議，將FC幀封裝在TCP/IP上FCIP連接對IP網(wǎng)絡是透明的，整個傳輸中只有FCIP網(wǎng)關需要知道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）目前十六頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點SCSI應用（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)絡中傳輸iSCSI作為SCSI的傳輸層協(xié)議，基本出發(fā)點是利用成熟的IP網(wǎng)絡技術來實現(xiàn)和延伸SANiSCSI目前十七頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點iSCSI發(fā)起端-目標器模型發(fā)起端（Initiator）SCSI層負責生成CDB（命令描述符塊），將CDB傳給iSCSIiSCSI層負責生成iSCSIPDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元），并通過IP網(wǎng)絡將PDU發(fā)給target目標器（Target）iSCSI層收到PDU，將CDB傳給SCSI層SCSI層負責解釋CDB的意義。必要時發(fā)送響應iSCSITCPSCSIIPLinkiSCSITCPSCSIIPLinkInitiatorTarget目前十八頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點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目前十九頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點OSI模型應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層以太網(wǎng)和TCP/IP應用層(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(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)議目前二十頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點iSCSI優(yōu)點良好的標準化易管理，IP技術成熟，具備IP知識的專業(yè)技術人員多很低的安裝成本和維護費用：建立在TCP/IP上減少了異構網(wǎng)絡和電纜：不需要特殊的FC交換機無距離限制，遠程存儲：異地數(shù)據(jù)交換、備份及容災靈活的安全性和QoS保證跨廣域網(wǎng)傳輸效率不高目前二十一頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點幾種存儲協(xié)議報文結(jié)構比較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目前二十二頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點其它存儲協(xié)議？FCoE……其它存儲協(xié)議目前二十三頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點從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）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！目前二十四頁\總數(shù)二十八頁\編于十五點FCoE報文結(jié)構目的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21