04-常用存储协议介绍

04-常用存储协议介绍

Written by Zak Zhu

参考

• 鸿鹄论坛
• HCNA-Storage培训教材V4.0

SCSI/ISCSI

SCSI逻辑拓扑

SCSI协议和存储系统

SCSI协议寻址

iSCSI启动器-目标器模型

SAS

存储中的SAS

• SAS采用点对点的设计使得通信的两个设备间建立了专用链路进行通信, 而在并行SCSI中采用的多点总线设计则是多个设备共享同一条总线. 使用点对点连接, 通信速度也快得多, 因为通信的两个设备之间不需要在通信前检测是否被允许使用连接链路. 每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽
• 串行接口结构简单, 支持热插拔, 传输速度快, 执行效率高. 一般情况下, 较大的并行电缆会带来电子干扰, SAS的电缆结构可以解决这个问题. SAS的电缆结构节省了空间, 从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热, 通风能力

什么是SAS

• 更低的成本
  • SAS的背板可以兼容SAS和SATA两类硬盘, 使用不同类型的硬盘时部需要再重新进行投资
  • 不需要为SCSI和SATA标准分别设计不同的产品, 同时也减少了设计时布线的复杂度和PCB的层数, 因此降低了成本
  • 系统集成商也不需要为给客户配置不同硬盘而采购不同的背板和线缆
  • 可连接更多的设备
  • SAS技术引入了SAS扩展器, 使SAS系统可以连接更多的设备, 其中每个扩展器允许连接多个端口, 每个端口可以连接SAS设备、主机或其他SAS扩展器
• 高可靠性
  • 器件可靠性同SCSI硬盘、FC盘, 比SATA好
  • 保留了经过验证的SCSI命令集
• 高性能
  • 端口单向速率高
• 与SATA兼容
  • SATA硬盘可以直接装入SAS环境里
  • 可以在同一个系统里使用SATA或SAS盘, 符合现在日益流行的分级存储战略

SAS协议层次结构

• 物理层

  对于线缆, 接头, 收发器等硬件进行了定义

• PHY层

  包括了最低级的协议, 比如编码方案和供电/复位序列等等

• 链路层

  描述的是如何控制phy层连接管理, 以及原语, CRC检验和加解扰, 速率匹配处理

• 端口层

  描述的是链路层和传输层的接口, 包括请求, 中断, 如何选择建立连接

• 传输层

  定义了如何将传输的命令, 状态, 数据封装在SAS帧中, 以及如何分解SAS帧

• 应用层

  描述了如何在不同类型的应用下使用SAS的细节

SAS特点

• SAS相对SCSI而言, 最重要的提升在于:

  1. 因为采用串行通信方式, 可以提供更高的吞吐量, 并为将来更高的性能成为可能

  2. 4个窄端口可以绑定成一个宽端口, 提供更高的吞吐量

• SAS采用全双工通信模式

SAS连线的原则

1. SAS线缆一般有4个通道, 每个通道现在常用的是12Gb/s
2. 线缆的带宽为4 * 12Gb/s
3. SAS设备以环路的形式连接在一起
4. 一个环路中最大硬盘数的最佳实践是168块盘

SAS与其他传输技术的比较

技术类型	优势	劣势	应用领域
ATA	价格低廉	性能较低	PC
SCSI	性能较高	并行技术的弊端	企业级存储
SATA	价格低, 容量高	性能, 可靠性较低	中低端存储
SAS	高性能, 高可靠性	价格较高	中高端存储
FC	高性能, 高可靠性	价格较高	高端存储

FC/FCOE

FC与FCoE的区别

PCIe

什么是PCIe

PCIe协议结构

PCIe协议特性

• 点对点连接
• 高可靠
• 树形组网
• 全双工
• 基于帧结构的传输

IB

存储中的IB

• IPoIB, 作为linux内核与IB驱动的适配层, 负责构建, 销毁IP报头, 发送和接受IP报文
• IB前端网络用于客户交流进行数据交互的网络, 基于IPoIB协议传输数据
• IB后端网络用于存储设备内部节点间数据交互的网络, RPC模块利用RDMA完成节点间数据同步

什么是IB

IB架构

IB性能

CIFS/NFS

存储中的CIFS/NFS

• NAS最常用的两个网络共享协议: CIFS和NFS
• CIFS: SMB(Server Message Block)的统称, 在windows主机之间进行网络文件共享是通过使用微软公司自己的CIFS服务实现的
• NFS: 是网络文件系统, 云计算和数据库大量使用NFS. 在类UNIX的操作系统提供网络文件系统存储服务

NFS工作原理

NFS应用案例