iSCSI与FCoE

iSCSI：Internet Small Computer System Interface（Internet 小型计算机系统接口 ）技术是一种由IBM公司研究开发的，是一个供硬件设备使用的可以在IP协议的上层运行的SCSI指令集，这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。iSCSI技术是一种新储存技术，该技术是将现有SCSI接口与以太网络(Ethernet)技术结合，使服务器可与使用IP网络的储存装置互相交换资料。

iSCSI是一种基于 TCP/IP的协议，用来建立和管理 IP 存储设备、主机和客户机等之间的相互连接，并创建存储区域网络（SAN）。SAN 使得 SCSI 协议应用于高速数据传输网络成为可能，这种传输以数据块级别（block-level）在多个数据存储网络间进行。
SCSI结构基于客户/服务器模式，其通常应用环境是：设备互相靠近，并且这些设备由SCSI总线连接。iSCSI的主要功能是在TCP/IP网络上的主机系统（启动器initiator）和存储设备（目标器 target）之间进行大量数据的封装和可靠传输过程。此外，iSCSI提供了在IP网络封装SCSI命令，且运行在TCP上。
如今我们所涉及的SAN（Storage Area Network），其实现数据通信的主要要求是：1. 数据存储系统的合并；2.数据备份；3.服务器群集；4.复制；5.紧急情况下的数据恢复。另外，SAN可能分布在不同地理位置的多个LANs和WANs中。必须确保所有SAN操作安全进行并符合服务质量（QoS）要求，而iSCSI则被设计来在TCP/IP网络上实现以上这些要求。
iSCSI（Internet SCSI）是2003年IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）制订的一项bcm5722 iSCSI网卡标准，用于将SCSI数据块映射成以太网数据包。SCSI是块数据传输协议，在存储行业广泛应用，是存储设备最基本的标准协议。从根本上说，iSCSI协议是一种利用IP网络来传输潜伏时间短的SCSI数据块的方法，iSCSI使用以太网协议传送SCSI命令、响应和数据。iSCSI可以用我们已经熟悉和每天都在使用的以太网来构建IP存储局域网。通过这种方法，iSCSI克服了直接连接存储的局限性，使我们可以跨不同服务器共享存储资源，并可以在不停机状态下扩充存储容量。
iSCSI的工作过程：当iSCSI主机应用程序发出数据读写请求后，操作系统会生成一个相应的SCSI命令，该SCSI命令在iSCSI initiator层被封装成iSCSI消息包并通过TCP/IP传送到设备侧，设备侧的iSCSI target层会解开iSCSI消息包，得到SCSI命令的内容，然后传送给SCSI设备执行；设备执行SCSI命令后的响应，在经过设备侧iSCSI target层时被封装成ISCSI响应PDU，通过TCP/IP网络传送给主机的iSCSI initiator层，iSCSI initiator会从iSCSI响应PDU里解析出SCSI响应并传送给操作系统，操作系统再响应给应用程序。
这几年来，iSCSI存储技术得到了快速发展。iSCSI的最大好处是能提供快速的网络环境，虽然目前其性能和带宽跟光纤网络还有一些差距，但能节省企业约30-40%的成本。iSCSI技术优点和成本优势的主要体现包括以下几个方面：
硬件成本低：构建iSCSI存储网络，除了存储设备外，交换机、线缆、接口卡都是标准的以太网配件，价格相对来说比较低廉。同时，iSCSI还可以在现有的网络上直接安装，并不需要更改企业的网络体系，这样可以最大程度地节约投入。
操作简单，维护方便：对iSCSI存储网络的管理，实际上就是对以太网设备的管理，只需花费少量的资金去培训iSCSI存储网络管理员。当iSCSI存储网络出现故障时，问题定位及解决也会因为以太网的普及而变得容易。
扩充性强：对于已经构建的iSCSI存储网络来说，增加iSCSI存储设备和服务器都将变得简单且无需改变网络的体系结构。
带宽和性能：iSCSI存储网络的访问带宽依赖以太网带宽。随着千兆以太网的普及和万兆以太网的应用，iSCSI存储网络会达到甚至超过FC（FiberChannel，光纤通道）存储网络的带宽和性能。
突破距离限制：iSCSI存储网络使用的是以太网，因而在服务器和存储设备的空间布局上的限制就会少了很多，甚至可以跨越地区和国家。
在过去的一年，存储界最热门的技术就是iSCSI技术，各存储设备厂商都纷纷推出iSCSI设备（企业级别或家用级别），iSCSI存储设备的销量也在快速增长。


FCoE：Fibre Channel over Ethernet（以太网光纤通道）

FCoE技术标准可以将光纤通道映射到以太网，可以将光纤通道信息插入以太网信息包内，从而让服务器-SAN存储设备的光纤通道请求和数据可以通过以太网连接来传输，而无需专门的光纤通道结构，从而可以在以太网上传输SAN数据。FCoE允许在一根通信线缆上传输LAN和FC SAN通信，融合网络可以支持LAN和SAN数据类型，减少数据中心设备和线缆数量，同时降低供电和制冷负载，收敛成一个统一的网络后，需要支持的点也跟着减少了，有助于降低管理负担。它能够保护客户在现有FC-SAN上的投资（如FC-SAN的各种工具、员工的培训、已建设的FC-SAN设施及相应的管理架构）的基础上，提供一种以FC存储协议为核心的I/O整合方案。

FCoE面向的是10G/40G以太网，其应用的优点是在维持原有服务的基础上，可以大幅减少服务器上的网络接口数量（同时减少了电缆、节省了交换机端口和管理员需要管理的控制点数量），从而降低了功耗，给管理带来方便。此外它还提高了系统的可用性。FCoE是通过增强的10Gb以太网技术变成现实的，我们通常称之为数据中心桥接(Data Center Bridging，DCB)或融合增强型以太网(Converged Enhanced Ethernet，CEE)，使用隧道协议，如FCiP和iFCP传输长距离FC通信，但FCoE是一个二层封装协议，本质上使用的是以太网物理传输协议传输FC数据。
FCoE需要增强型以太网，而增强型以太网反过来要求支持10Gb以太网的芯片集和硬件，包括网络适配器和交换机。增强型以太网能够支持多种传输类型，包括FCoE和TCP/IP，因此许多厂商认为它将是下一代数据中心的统一架构，增强型以太网将能够将服务器和存储、IP网络以及其他服务器连接在一起，从而为集群式应用程序服务。
数据中心架构师和厂商一直希望能够拥有完美的“统一”数据中心架构，在这种架构中，一个单一的高性能架构就可以满足IP、存储和服务器间有效载荷的需求。这就是FCoE和增强型以太网的前景。一个统一的数据中心架构能够带来一些商业上的和技术上的好处，包括：
更少的硬件和更简单的管理：每个服务器只需要一对网卡（一对网卡是为了安全冗余），而不是两个网卡和两个光纤通道主机总线适配器。只需要一套交换机而不是两套交换机，而且只需要管理一个数据中心。
更高的灵活性和可靠性：统一的架构是实现下一代虚拟化数据中心架构的关键因素，在这种架构中，服务器、存储和其他资源都可以动态分配，以适应变化中的工作负荷和新的应用程序，而且无需进行频繁的物理设备变动。对于数据中心虚拟化和自动化来说，这中架构是非常好的。
更低的电能消耗：更少的网卡、网线和交换机意味着更低的电能消耗。将部件总数减少一半能够带来可观的能耗降低。
FcoE被采用的比预期的要慢，这主要有三个原因：
第一是技术不成熟。当服务器、融合网络适配器（CNA）、数据中心桥接（DCB）交换器和存储系统都来自同一个供应商时，相互协作就不是问题。对于合资企业来说也不是个问题，像Cisco、EMC、Vmware的VCE联盟或者FlexPod的基础设施堆栈采用NetApp、 Cisco和Vmware的技术。但是当多个独立的供应商混在一起，就会产生操作性问题。
第二个原因归结为缺少感知价值。这个技术的卖点是它可以提供比FC低的总所有成本（TCO）。它主要是通过融合TCP/IP LAN和FC SAN，从而减少重复结构。然而，新的DCB交换器、CNA和和存储系统成本相对较高，用来实现FcoE比较困难。
第三个原因是服务器/技术更新周期问题。很少有管理员希望打开自己的服务器，再装上新的适配器。这就是为什么一个服务器对应一个存储适配器。