云计算介绍之云计算存储(2)

云计算存储协议博客目录

  • 云计算存储
    • 1.存储协议
    • 1.1 SCSI协议
      • 1.1.1 SCSI 通信模型
    • 1.2 ISCSI---Internet SCSI
      • (1) iscsi发起端---目标器模型
      • (2) iSCSI 工作流程
      • (3) iscsi的报文封装格式
    • 1.3 FC---Fiber Channel
      • (1) FC协议介绍
      • (2) FC地址
        • 固定地址
        • 动态地址
      • (3) FC端口类型
      • (4) FC协议通信过程
    • 1.4 PCoE协议
      • (1) PCoE协议介绍
      • (2)FC FCoE 协议层的映射关系
    • 1.5 存储协议的比较

云计算存储

1.存储协议

1.1 SCSI协议

SCSI(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口)是一种高性能计算机外部接口,用于主机与外部设备之间的连接,主要功能是在主机和存储设备之间传送命令、状态和块数据
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SCSI总线:连接计算机系统的各个部分, 使得它们可以互相通讯

SCSI指令:实现点到点的连接

SCSI终结器:位于SCSI总线的末端,用来减小相互影响的信号,维持SCSI链上的电压恒定

SCSI ID:SCSI设备的编号,系统中每个SCSI设备都必须有自己唯一的SCSI ID

1.1.1 SCSI 通信模型

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SCSI传输协议服务过程
Initiator的应用层封装好SCSI CDB(命令描述块)后 ,调用SCSI传输协议接口
=
Target的应用层收到SCSI CDB后,根据CDB内容进行 相应处理,封装好SCSI响应后,调用SCSI传输协议接口

SCSI的限制
传输距离:单端SCSI传输距离6米,差分SCSI传输距离 25米
连接设备:SCSI总线地址只有8或16个

1.2 ISCSI—Internet SCSI

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(1) iscsi发起端—目标器模型

iSCSI( internet SCSI )协议通过TCP/IP协议来封装SCSI命令,并在IP网络上传输
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SCSI层:根据应用发出的请求建立SCSI CDB(命令描 述块),并传给iSCSI层;同时接受来自iSCSI层的 CDB,并向应用返回数据
iSCSI层:对SCSI CDB进行封装,以便能够在基于 TCP/IP协议的网络上进行传输,完成SCSI到TCP/IP 的协议映射。这一层是iSCSI协议的核心层
TCP层:提供端到端的透明可靠传输
IP层:对IP报文进行路由和转发
Link层:提供点到点的无差错传输

(2) iSCSI 工作流程

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Initiator
Initiator向Target发送的SCSI请求CDB将进一步的被封装成PDU(Protocol Data Unit协议数据单元),再经过TCP/IP的封装,最后通过IP网络传输到Target端

Target
接收iSCSI PDU,并进行反向解包,将 SCSI命令送到执行单元,最后将反馈信息发送给Initiator

(3) iscsi的报文封装格式

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iSCSI的报文封装
iSCSI建立于可靠的传输层协议TCP上,它提供了有序无错的数据传输
协议数据单元(Protocal data units,PDUs) 是主机和存储设备间交互信息的基本单位
每一个PDU中包含了SCSI命令(CDB)以及 终端设备的LUN
每一个PDU都封装在TCP分组中,并逐层封 装后在以太网中进行传输

1.3 FC—Fiber Channel

FC(Fiber Channel)在逻辑上是一个双向的、点对点的、为实现高性能而构架的串行数据通道,FC可以通过构建帧来传输SCSI的指令、数据和状态信息单元,光纤信道协议实际上可以看成是SCSI over FC

(1) FC协议介绍

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FC-0(物理接口层)
FC-0层定义了连接的物理端口特性, 主要由传输介质、发送端、接收端以 及它们之间的接口组成
FC-1(字节编码层)
定义了包括串行解码、编码及差错控 制的传输协议,并具备一定的链路控 制功能
FC-2(数据分发层)
规定了具体的传输机制,包括帧格式, 节点间的信息交换
FC-3(通用服务层)
提供高级特性的公共服务,即端口间 的结构协议和流动控制  
FC-4(高层协议映射) 
定义了FC底层和高层之间的协议映射 关系。比如将光纤通道性能映射为IP, SCSI或ATM等协议 

(2) FC地址

固定地址

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光纤通道(FC:Fibre Channel)是通过 World Wide Name (WWN)来标识一个唯一的设备
固定地址 (64-位)
每个fabric设备 (HBA, 交换机, 存储)都拥有一个(或多个)WWN地址
该地址主要用来做身份识别和安全控制

动态地址

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动态地址 (8/24-位)
本地生成 (类似于家庭住址)
注册到光纤通道网络时动态获得
FC-SW = 24-位 = 16,000,000 Fabric地址
该地址出现在报文头部中,交换机用来寻址

(3) FC端口类型

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节点端口(服务器或存储设备)
N_Port: 和Fabric直连的端口

交换机端口
F_Port:Fabric端口,和N_Port相联
E_Port: 扩展端口(交换机到交换机)
U_Port:通用端口(可以转变为E或F)

(4) FC协议通信过程

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1.4 PCoE协议

(1) PCoE协议介绍

FCoE就是把FC帧直接映射到以太网上进行承载,FC数据流和其他数据流共享以太网链路
由于没有使用TCP,故需要无损的以太网(DCE/CEE/DCB)保证不丢包云计算介绍之云计算存储(2)_第13张图片
FCoE 保留N_Port、F_Port、E_Port的结构
FCoE保留了FC的管理模式,保护了原有投资

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(2)FC FCoE 协议层的映射关系

FCoE将FC-2以上的协议层不做改动,直接封装到以太网报文中
这种映射对操作系统透明,因此原有FC网络的管理和配置方式没有变化
FCoE实现了LAN、SAN无缝互通,保护了用户投资

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1.5 存储协议的比较

SCSI协议 FC协议 iSCSI协议 FCo3E协议
接口技术 SCSI 光纤通道 以太网 以太网
接口类型 并行 串行 串行 串行
适配器 SCSI卡 FC HBA iSCSI HBA或以太网卡 FCoE HBA
交换机 FC 交换机 以太网交换机、路由器 FCo3E 交换机
目前最大速率 320MB/s 16Gb/s 20Gb/s 20Gb/s
兼容性

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