MSPE培訓教材—存儲協議目前一頁\總數二十八頁\編于十五點目錄了解各種存儲協議了解各種存儲協議的主要區別目前二頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI的定義主機適配器SCSIID7SCSI總線SCSI陣列ID0SCSI陣列ID5LUN0LUN1LUN2LUN0LUN1數據/地址總線控制信號常見SCSI接口有50、68、80針SCSI（SmallComputerSystemInterface，小型計算機系統接口）是一種為小型計算機研制的接口技術，用于主機與外部設備之間的連接。目前三頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI歷史SCSI-3是所有存儲協議的基礎，其它存儲協議都用到SCSI的指令集SCSI-11986年ANSI標準，采納了SASI接口（1979）；定義了硬盤、磁帶和其它存儲設備的物理接口、傳輸協議和標準指令集；SCSI-21994年ANSI標準，SCSI-1的后續接口；提高了速度和總線帶寬，支持多線程指令，增加了更多存儲設備類型指令集；SCSI-3更高的速度類型：Ultra-2/Ultra-160/Ultra-320；物理接口、傳輸協議和SCSI指令集分層。目前四頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI架構模型特定設備指令集：包括磁盤設備的“SCSI塊指令(SCSIBlockCommands)”等基礎指令集：所有SCSI設備都必須實現的“基礎指令(SCSIPrimaryCommands)”SCSI傳輸協議：譬如iSCSI，FCP，SCSI協議等物理連接：譬如光纖，以太網電口，SCSI線纜，SAS線纜等架構模型：定義了SCSI系統模型和各單元的功能分工特定設備指令集基礎指令集SCSI傳輸協議物理連接架構模型目前五頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI標準框架BlockCommands

(e.g.,diskdrive)

(SBC,SBC-2)

ReducedBlockCommands(e.g.,diskdrive)

(RBC)

StreamCommands(e.g.,tapedrive)(SSC,SSC-2,SSC-3)

MediaChangerCommands(e.g.,jukebox)

(SMC,SMC-2)Multi-MediaCommands(e.g.,DVD)(MMC,MMC-2,MMC-3,MMC-4)ControllerCommands(e.g.,RAID)

(SCC-2)Object-BasedStorageDevice

(OSD)Management

ServerCommands

(MSC)PrimaryCommands(foralldevices)

(SPC,SPC-2,SPC-3)ArchitectureModel(SAM,SAM-2,SAM-3)SCSI

ParallelInterface

(SPI-2,SPI-3,

SPI-4,SPI-5Relatedstandardsandtechnicalreports(SDV,PIP,SSM,SSM-2,EPI)SerialBusProtocol

(SBP-2,SBP-3)IEEE1394FibreChannelProtocol(FCP,FCP-2,FCP-3)FibreChannel(FC)SSASCSI-3Protocol

(SSA-S3P)SSA-TL2SSA-PH1orSSA-PH2SCSIRDMAProtocol(SRP,SRP-2)InfiniBand(tm)iSCSIRJ45/SFPSerialAttachedSCSI

(SAS,SAS-1.1)EnclosureServices(SES,SES-2)特定設備指令集共享指令集架構模型傳輸協議物理接口目前六頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI-3物理接口SCSI-3

ClassDriver

(TapeDeviceDriver)

SCSI-3

ClassDriver

(DiskDeviceDriver)

Interface-IndependentSoftwareProgrammingInterface(MiniportInterface,CAM,ASPI,IO)SCSI-3FCP

PortDriverSCSI-3Parallel

PortDriveriSCSIIP

PortDriverSAS

PortDriverSCSISerialBusProtocol(SBP-2)

PortDriverFibreChannel

PortSCSIParallel

PortEthernet

PortSASSerial

PortIEEE-1394(Firewire)PortFibreChannel

PhysicalI/FSCSIBUS

Fast/Wide/Ultra/etc.EthernetSerialAttachedSCSI

PhysicalI/FFireWire

PhysicalI/FInitiatorI/OSystem物理接口目前七頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI應用SCSI傳輸協議SCSI物理連接SCSI應用SCSI傳輸協議SCSI物理連接Initiator設備Target設備互連協議應用協議傳輸協議傳輸服務接口互連服務接口應用層傳輸協議層互連層SCSI發起端-目標器模型Initiator設備Target設備主機磁盤陣列磁帶庫目前八頁\總數二十八頁\編于十五點特點描述優點與主機無關工作在邏輯層而不是在設備層：支持數據塊類型的邏輯地址；數據以字節為單位進行傳送；采用通用指令集取代了專用的控制線多設備并行具有總線仲裁、設備選擇功能，設備與設備、設備與主機之間是一種雙向對等關系，不是主從關系；對多任務操作系統如Unix、Linux、WindowsNT，可以獲得更高性能高帶寬目前最快可以提供320MB/s的帶寬低系統開銷具有獨立處理芯片，占用CPU資源的比例相當小缺點單I/O控制器兩個和多個I/O控制器無法共享一條SCSI總線，不能實現多鏈路聚合，存在單一故障點地址短缺SCSI總線地址只有8或16個，無法接入更多的設備傳輸距離短單端SCSI傳輸距離6米，差分SCSI傳輸距離25米。所有連接設備只能放在統一地點SCSI的特點目前九頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI允許連接設備數量較少SCSI連接設備距離非常有限

？基于網絡的SCSIFCSANIPSANFCPiSCSI如何解決基于網絡的SCSI目前十頁\總數二十八頁\編于十五點公共服務傳輸協議（編/解碼）信號協議和連接服務介質和接口FC-1代碼層FC-0物理層FC-2協議層FC-3服務層FC-4映射層IPI3SCSIHIPPIIPSBCCS802.2ATM通道網絡光纖通道是構建FCSAN的基礎，是FCSAN系統的硬件接口和通信接口。FC可以通過構建幀來傳輸SCSI的指令、數據和狀態信息單元。FC（光纖通道）目前十一頁\總數二十八頁\編于十五點點對點只能連接2個設備(直接連接)交換式Fabric最多支持1千6百萬個設備(光纖通道交換機)ArbitratedLoop

(仲裁環)最多支持126個設備(光纖集線器)FC的三種拓撲結構目前十二頁\總數二十八頁\編于十五點Fabric節點N_PortF_PortF_PortE_PortE_PortFL_Port

節點N_Port交換機2交換機1

節點NL_Port

節點NL_PortG_Port服務器或存儲設備：N端口NL端口FC交換機：F端口FL端口E端口G端口FC端口類型目前十三頁\總數二十八頁\編于十五點不足優勢連接設備比SCSI多高帶寬，低時延連接距離遠遠超出并行SCSI存儲設備FC特點構建維護成本高，時間長互操作性不強，FC協議具體實現上各個廠商有所不同FCSAN缺少統一管理標準單模光纖理論上最長傳輸距離10公里左右，長距離傳輸時需借助于其他手段（協議轉換/DWDM等）目前十四頁\總數二十八頁\編于十五點FCSAN孤島如何連接，并跨越WAN？通過IP網絡隧道方案

路由方案FCIPiFCPFCSAN的連接目前十五頁\總數二十八頁\編于十五點應用場合兩個FCSAN孤島通過IP連接成一個大的FCSAN特點基于IP的FC隧道協議，將FC幀封裝在TCP/IP上FCIP連接對IP網絡是透明的，整個傳輸中只有FCIP網關需要知道FCIP的封裝FCIP報文IP頭TCP頭TCP數據FCSSOFFC幀頭SCSI數據CRCEOFFCIP頭封裝FCIP（FCoverIP）目前十六頁\總數二十八頁\編于十五點SCSI應用（文件系統、數據庫）SCSI塊指令SCSI流指令其他SCSI指令SCSI指令、數據和狀態iSCSITCPIP以太網等iSCSI協議棧iSCSI（InternetSCSI）把SCSI命令和塊狀數據封裝在TCP中在IP網絡中傳輸iSCSI作為SCSI的傳輸層協議，基本出發點是利用成熟的IP網絡技術來實現和延伸SANiSCSI目前十七頁\總數二十八頁\編于十五點iSCSI發起端-目標器模型發起端（Initiator）SCSI層負責生成CDB（命令描述符塊），將CDB傳給iSCSIiSCSI層負責生成iSCSIPDU（協議數據單元），并通過IP網絡將PDU發給target目標器（Target）iSCSI層收到PDU，將CDB傳給SCSI層SCSI層負責解釋CDB的意義。必要時發送響應iSCSITCPSCSIIPLinkiSCSITCPSCSIIPLinkInitiatorTarget目前十八頁\總數二十八頁\編于十五點iSCSI的報文格式以太網頭(14)IP頭(20)TCP頭(20)iSCSI（TCP數據）FCS源端口目的端口序列號確認號首部長度保留APRSF窗口大小校驗和緊急指針基本報頭段(BHS，48字節)附加報頭段（若有）頭部校驗（若有）數據段（若有）數據校驗（若有）U目前十九頁\總數二十八頁\編于十五點OSI模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層以太網和TCP/IP應用層(i.e.POP3,SMTP,DNS,DHCP,FTP,WWW協議)TCP/IP動態IP地址7固定MAC地址00-00-0e-21-17-68物理接口光纖通道FC-4:高層協議(ULP)(空白)FC-3:通用服務(未定義)FC-2:幀協議/流控制World-WideName(64-bits)FC-1:8b/10b編碼FC-0物理接口光纖通道只是二層協議，不具備廣域路由能力用于數據安全的第三層沒有定義，協議本身不具備安全性FCVSTCP/IP協議目前二十頁\總數二十八頁\編于十五點iSCSI優點良好的標準化易管理，IP技術成熟，具備IP知識的專業技術人員多很低的安裝成本和維護費用：建立在TCP/IP上減少了異構網絡和電纜：不需要特殊的FC交換機無距離限制，遠程存儲：異地數據交換、備份及容災靈活的安全性和QoS保證跨廣域網傳輸效率不高目前二十一頁\總數二十八頁\編于十五點幾種存儲協議報文結構比較FCIPSCSI-FCPiFCPiSCSIEthernet頭IP頭TCPFCIP頭SOFFC幀頭CRCEOFFCSSOFFC幀頭Payload:SCSICommandinIUCRCEOFEthernet頭IP頭TCPiFCP頭SOFFC幀頭CRCEOFFCSEthernet頭IP頭TCPiSCSI頭FC幀頭FCSPayload:SCSICommandinIUPayload:SCSICommandinIUPayload:SCSICommandinIU目前二十二頁\總數二十八頁\編于十五點其它存儲協議？FCoE……其它存儲協議目前二十三頁\總數二十八頁\編于十五點從FC到FCoEMACFCoEMappingFC-2FC-3FC-4FC-0（物理接口）FC-1（編碼）FC-2（數據分發）FC-3（通用服務）FC-4（高層協議映射）PHYFC協議層（無改變）IEEE802.3（Ethernet）從FC到FCoE沒有質變！目前二十四頁\總數二十八頁\編于十五點FCoE報文結構目的MAC地址源MAC地址以太網幀類型FCoE有效載荷幀校驗序列6字節6字節2字節MAC幀頭分片FC數據，小于1500字節4字節目的MAC地址源MAC地址以太網幀類型FCoE有效載荷幀校驗序列6字節6字節2字節MAC幀頭21