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。
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SCSI-1 1979 年提出,支持同步和异步 SCSI 外围设备;支持 7 8 位的外围设备,最大数据传输速度为 5MB/s
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SCSI-2 1992 年提出,也称为 Fast SCSI ,数据传输率提高到 20MB/s
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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 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 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 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 2 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 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 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 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 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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