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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 无 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 好 差 好 差

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