存储基础知识二 主要协议SCSI、FC、iSCSI

一、SCSI
SCSI是小型计算机系统接口(Small Computer System Interface)的简称,于1979首次提出,是为小型机研制的一种接口技术,现在已完全普及到了小型机,高低端服务器以及普通PC上。

SCSI可以划分为SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3,最新的为SCSI-3,也是目前应用最广泛的SCSI版本。
1、SCSI-1:1979年提出,支持同步和异步SCSI外围设备;支持7台8位的外围设备,最大数据传输速度为5MB/s。
2、SCSI-2:1992年提出,也称为Fast SCSI,数据传输率提高到20MB/s。
3、SCSI-3:1995年提出,Ultra SCSI(Fast-20)。Ultra 2 SCSI(Fast-40)出现于1997年,最高传输速率可达80MB/s。1998年9月,Ultra 3 SCSI(Utra 160 SCSI)正式发布,最高数据传输率为160MB/s。Ultra 320 SCSI的最高数据传输率已经达到了320MB/s。

二、FC(光纤通道)

FC光纤通道:用于计算机设备之间数据传输,传输率达到2G(将来会达到4G)。光纤通道用于服务器共享存储设备的连接,存储控制器和驱动器之间的内部连接。

协议基本架构:
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

协议层说明:
FC-0:物理层,定制了不同介质,传输距离,信号机制标准,也定义了光纤和铜线接口
以及电缆指标
FC-1:定义编码和解码的标准
FC-2:定义了帧、流控制、和服务质量等
FC-3:定义了常用服务,如数据加密和压缩
FC-4:协议映射层,定义了光纤通道和上层应用之间的接口,上层应用比如:串行SCSI 协 议,HBA 的驱动提供了FC-4 的接口函数,FC-4 支持多协议,如:FCP-SCSI, FC-IP,FC-VI

协议简介:
FCP-SCSI:是将SCSI并行接口转化为串行接口方式的协议,应用于存储系统和服务器之间的数据传输。新的ANSI T10 标准,支持SAN 上存储系统之间通过数据迁移应用来直接移动数据。 FCP-SCSI 提供200MB/s(全双工独占带宽)的传输速率,每连接最远达10 公里,最大16000000 个节点。FCP-SCSI 使用帧传输取代块传输。帧传输以大数据流传输方式传输短的小的事务数据。

三、iSCSI

iSCSI(互联网小型计算机系统接口)是一种在TCP/IP上进行数据块传输的标准。它是由Cisco和IBM两家发起的,并且得到了各大存储厂商的大力支持。iSCSI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快速的数据存取备份操作。

iSCSI标准在2003年2月11日由IETF(互联网工程任务组)认证通过。iSCSI继承了两大最传统技术:SCSI和TCP/IP协议。这为iSCSI的发展奠定了坚实的基础。基于iSCSI的存储系统只需要不多的投资便可实现SAN存储功能,甚至直接利用现有的TCP/IP网络。相对于以往的网络存储技术,它解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题,其优越的性能使其备受始关注与青睐。

工作流程:
iSCSI系统由SCSI适配器发送一个SCSI命令。
命令封装到TCP/IP包中并送入到以太网络。
接收方从TCP/IP包中抽取SCSI命令并执行相关操作。
把返回的SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中,将它们发回到发送方。
系统提取出数据或命令,并把它们传回SCSI子系统。

安全性描述:
iSCSI协议本身提供了QoS及安全特性。
可以限制initiator仅向target列表中的目标发登录请求,再由target确认并返回响应,之后才允许通信。
通过IPSec将数据包加密之后传输,包括数据完整性、确定性及机密性检测等。

iSCSI的优势:
(1)广泛分布的以太网为iSCSI的部署提供了基础。
(2)千兆/万兆以太网的普及为iSCSI提供了更大的运行带宽。
(3)以太网知识的普及为基于iSCSI技术的存储技术提供了大量的管理人才。
(4)由于基于TCP/IP网络,完全解决数据远程复制(Data Replication)及灾难恢复(Disaster Recover)等传输距离上的难题。
(5)得益于以太网设备的价格优势和TCP/IP网络的开放性和便利的管理性,设备扩充和应用调整的成本付出小。

四、iSCSI和FC的比较

从传输层看,光纤通道的传输采用其FC协议,iSCSI采用TCP/IP协议。

FC协议与现有的以太网是完全异构的,两者不能相互接驳。因此光纤通道是具有封闭性的,而且不仅与现有的企业内部网络(以太网)接入,也与其他不同厂商的光纤通道网络接入(由于厂家对FC标准的理解的异样,FC设备的兼容性是一个巨大的难题)。因此,对于以后存储网络的扩展由于兼容性的问题而成为了难题。而且,FC协议由于其协议特性,网络建完后,加入新的存储子网时,必须要重新配置整个网络,这也是FC网络扩展的障碍。

iSCSI基于的TCP/IP协议,它本身就运行于以太网之上,因此可以和现有的企业内部以太网无缝结合。TCP/IP网络设备之间的兼容性已经无需讨论,迅猛发展的internent网上运行着全球无数家网络设备厂商提供的网络设备,这是一个最好的佐证。
从网络管理的角度看,运行FC协议的光网络,其技术难度相当之大。其管理采用了专有的软件,因此需要专门的管理人员,且其培训费用高昂。TCP/IP网络的知识通过这些年的普及,已有大量的网络管理人才,并且,由于支持TCP/IP的设备对协议的支持一致性好,即使是不同厂家的设备,其网络管理方法也是基本一致的。

FC运行于光网络之上,其速度是非常快的,现在已经达到了2G的带宽,这也是它的主要优势所在。下一代的FC标准正在制定当中,其速度可以达到4G,今天的千兆以太网已经在普及当中,这也是基于TCP/IP的iSCSI协议进入实用的保证。得益于优秀的设计,以太网从诞生到现在,遍及了所有有网络的地方,到现在依然表现出非凡的生命力,在全球无数网络厂商的共同努力下,以太网的速度稳步提升,千兆网络已经实际应用,万兆网络呼之欲出,以太网的主要部件交换机路由器均已有万兆级别的产品。随着产品的不断丰富,以及设备厂商间的剧烈竞争,其建设成本在不断下降,万兆网络的普及已日益临近。当iSCSI以10Gb的高速传输数据时,基于iSCSI协议的存储技术将无可争议的成为网络存储的王者。

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