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計算機存儲主要協定和相關技術

作者:東北IT民工

SCSI

SCSI是小型計算機系統接口(Small Computer System Interface)的簡稱,于1979首次提出,是為小型機研制的一種接口技術,現在已完全普及到了小型機,高低端伺服器以及普通PC上。

SCSI可以劃分為SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3,最新的為SCSI-3,也是目前應用最廣泛的SCSI版本。

1、SCSI-1:1979年提出,支援同步和異步SCSI外圍裝置;支援7台8位的外圍裝置,最大資料傳輸速度為5MB/s。

2、SCSI-2:1992年提出,也稱為Fast SCSI,資料傳輸率提高到20MB/s。

3、SCSI-3:1995年提出,Ultra SCSI(Fast-20)。Ultra 2 SCSI(Fast-40)出現于1997年,最高傳輸速率可達80MB/s。1998年9月,Ultra 3 SCSI(Utra 160 SCSI)正式釋出,最高資料傳輸率為160MB/s。Ultra 320 SCSI的最高資料傳輸率已經達到了320MB/s。

FC(光纖通道)

FC光纖通道:用于計算機裝置之間資料傳輸,傳輸率達到2G(将來會達到4G)。光纖通道用于伺服器共享儲存設備的連接配接,存儲控制器和驅動器之間的内部連接配接。

計算機存儲主要協定和相關技術

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協定基本架構:

FC-4 Upper Layer Protocol:SCSI,HIPPI,SBCCS,802.2,ATM,VI,IP

FC-3 common service

FC-2 Framing Protocol /Flow Control

FC-1 Encode/Decode

FC-0 Media:Optical or copper,100MB/sec to 1.062GB/sec

協定層說明:

FC-0:實體層,定制了不同媒體,傳輸距離,信号機制标準,也定義了光纖和銅線接口

以及電纜名額

FC-1:定義編碼和解碼的标準

FC-2:定義了幀、流控制、和服務品質等

FC-3:定義了常用服務,如資料加密和壓縮

FC-4:協定映射層,定義了光纖通道和上層應用之間的接口,上層應用比如:串行SCSI 協 議,HBA 的驅動提供了FC-4 的接口函數,FC-4 支援多協定,如:FCP-SCSI, FC-IP,FC-VI

協定簡介:

FCP-SCSI:

FCP-SCSI:是将SCSI并行接口轉化為串行接口方式的協定,應用于存儲系統和伺服器之間的資料傳輸。新的ANSI T10 标準,支援SAN 上存儲系統之間通過資料遷移應用來直接移動資料。 FCP-SCSI 提供200MB/s(全雙工獨占帶寬)的傳輸速率,每連接配接最遠達10 公裡(1300NM,1550NM可達70KM,使用DWDM可達200KM),最大16000000 個節點。FCP-SCSI 使用幀傳輸取代塊傳輸。幀傳輸以大資料流傳輸方式傳輸短的小的事務資料。

iSCSI

iSCSI(網際網路小型計算機系統接口)是一種在TCP/IP上進行資料塊傳輸的标準。它是由Cisco和IBM兩家發起的,并且得到了各大存儲廠商的大力支援。iSCSI可以實作在IP網絡上運作SCSI協定,使其能夠在諸如高速千兆以太網上進行快速的資料存取備份操作。

iSCSI标準在2003年2月11日由IETF(網際網路工程任務組)認證通過。iSCSI繼承了兩大最傳統技術:SCSI和TCP/IP協定。這為iSCSI的發展奠定了堅實的基礎。

基于iSCSI的存儲系統隻需要不多的投資便可實作SAN存儲功能,甚至直接利用現有的TCP/IP網絡。相對于以往的網絡存儲技術,它解決了開放性、容量、傳輸速度、相容性、安全性等問題,其優越的性能使其備受始關注與青睐。

iSCSI的資料包結構:

計算機存儲主要協定和相關技術

工作流程:

iSCSI系統由SCSI擴充卡發送一個SCSI指令。

指令封裝到TCP/IP包中并送入到以太網絡。

接收方從TCP/IP包中抽取SCSI指令并執行相關操作。

把傳回的SCSI指令和資料封裝到TCP/IP包中,将它們發回到發送方。

系統提取出資料或指令,并把它們傳回SCSI子系統。

安全性描述:

iSCSI協定本身提供了QoS及安全特性。

可以限制initiator僅向target清單中的目标發登入請求,再由target确認并傳回響應,之後

才允許通信;

通過IPSec将資料包加密之後傳輸,包括資料完整性、确定性及機密性檢測等;

 iSCSI的優勢

(1)廣泛分布的以太網為iSCSI的部署提供了基礎。

(2)千兆/萬兆以太網的普及為iSCSI提供了更大的運作帶寬。

(3)以太網知識的普及為基于iSCSI技術的存儲技術提供了大量的管理人才。

(4)由于基于TCP/IP網絡,完全解決資料遠端複制(Data Replication)及災難恢複(Disaster Recover)等傳輸距離上的難題。

(5)得益于以太網裝置的價格優勢和TCP/IP網絡的開放性和便利的管理性,裝置擴充和應用調整的成本付出小。

iSCSI與光纖通道的比較

從傳輸層看,光纖通道的傳輸采用其FC協定,iSCSI采用TCP/IP協定。

FC協定與現有的以太網是完全異構的,兩者不能互相接駁。是以光纖通道是具有封閉性的,而且不僅與現有的企業内部網絡(以太網)接入,也與其他不同廠商的光纖通道網絡接入(由于廠家對FC标準的了解的異樣,FC裝置的相容性是一個巨大的難題)。是以,對于以後存儲網絡的擴充由于相容性的問題而成為了難題。而且,FC協定由于其協定特性,網絡建完後,加入新的存儲子網時,必須要重新配置整個網絡,這也是FC網絡擴充的障礙。

iSCSI基于的TCP/IP協定,它本身就運作于以太網之上,是以可以和現有的企業内部以太網無縫結合。TCP/IP網絡裝置之間的相容性已經無需讨論,迅猛發展的internent網上運作着全球無數家網絡裝置廠商提供的網絡裝置,這是一個最好的佐證。

從網絡管理的角度看,運作FC協定的光網絡,其技術難度相當之大。其管理采用了專有的軟體,是以需要專門的管理人員,且其教育訓練費用高昂。TCP/IP網絡的知識通過這些年的普及,已有大量的網絡管理人才,并且,由于支援TCP/IP的裝置對協定的支援一緻性好,即使是不同廠家的裝置,其網絡管理方法也是基本一緻的。

FC運作于光網絡之上,其速度是非常快的,現在已經達到了2G的帶寬,這也是它的主要優勢所在。下一代的FC标準正在制定當中,其速度可以達到4G,

今天的千兆以太網已經在普及當中,這也是基于TCP/IP的iSCSI協定進入實用的保證。得益于優秀的設計,以太網從誕生到現在,遍及了所有有網絡的地方,到現在依然表現出非凡的生命力,在全球無數網絡廠商的共同努力下,以太網的速度穩步提升,千兆網絡已經實際應用,萬兆網絡呼之欲出,以太網的主要部件交換機路由器均已有萬兆級别的産品。随着産品的不斷豐富,以及裝置廠商間的劇烈競争,其建設成本在不斷下降,萬兆網絡的普及已日益臨近。當iSCSI以10Gb的高速傳輸資料時,基于iSCSI協定的存儲技術将無可争議的成為網絡存儲的王者。

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