1+X证书 智能计算平台应用开发【初级】第2章 硬件设备(2.1 存储设备)V1.0

FCoE（Fibre Channel over Ethernet）可 以提供标准的光纤通道原有服务，如 发现、全局名称命名、分区等，而且 这些服务都可以照标准原有的运作， 保有FC原有的低延迟性、高性能。
从FC协议的角度来看，FCoE是将FC承 载在一种新型的链路上，即以太网二 层链路。需要注意的是，这个以太网 必须是增强型无损以太网，才能满足 FC协议对链路层的传输要求。
FC-2 FCoE Mapping
MAC PHY FCoE协议栈
FC层（无变化） IEEE 802.3层
FC与FCoE区别
常用存储协议简介——FC/FCoE
FCoE的价值在于在同样的网络基础体系上用户有权利选择是将整个逻辑网络全部当 成传输存储数据与信号的专用局域网，或是作为混合存储信息传送、网络电话、视 频流以及其它数据传输的共用网络。
基于iSCSI的存储系统可用较少的投资即可实现SAN存储功能，甚至可以直接利用现有的 TCP/IP网络实现。相较于以往的网络存储技术，iSCSI解决了开放性、容量、传输速度、兼 容性、安全性等问题，优越的性能使其备受关注与青睐。
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常用存储协议简介——SCSI/iSCSI
iSCSI工作流程
iSCSI系统由SCSI适配器发送一个SCSI命令，将该命令封装到TCP/IP包中并送 入以太网络；
因为FC的FC-0作用是定义承载介质类 型，FC-1作用是定义帧编解码方式， 这两层是在FC SAN网络传输时需要定 义的方式。
而FCoE是运行在以太网中，所以不需 要这两层处理，而是用以太网的链路 层取代这两层处理。
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FC-4
FC-4
FC-3 FC-2 FC-1 FC-0 FC协议栈
FC-3
PCIe标准的最新版本为I/O虚拟化提供了硬支持。
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常用存储协议简介——IB
无限带宽（InfiniBand，IB）技术的主要设计目的ห้องสมุดไป่ตู้是用于一般网络连接，而是针对服务 器端的连接问题。
IB主要应用于服务器与服务器、服务器与存储设备、服务器与网络之间的通信，拥有基于 标准协议、高带宽、低时延、远程直接内存存取功能和传输卸载的特点。
IB结构的关键在于通过采用点到点的交换结构解决共享总线的瓶颈问题，这种交换结构专 门用于解决容错性和可扩展性问题。
IB通过向InfiniBand系统添加交换机轻松实现I/O系统的扩展，进而允许更多的终端设备接 入到I/O系统。
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常用存储协议简介——CIFS
Common Internet File System（CIFS） 是服务器消息块（SMB）中的一个 版本。1996年，微软发起了一项将 SMB重命名为CIFS的计划，并增加了 更多功能，包括对符号链接、硬链 接和更大的文件大小。
FCoE的目标是在继续保持用户对光纤通道SAN所期望的高性能和功能性的前提下，将 存储传输融入以太网架构。
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常用存储协议简介——FC/FCoE
此外，FC与FCoE还有如下区别。
运行的环境不同 • FC协议是运行在传统的FC SAN的存储网络中，而FCoE则是运行在以太网的存储协 议。
运行通道不同 • FC协议是运行在FC网络中，所有的报文都是运行在FC通道中。在以太网中存在各 种协议报文，有IP、ARP等传统以太网协议，而FCoE是运行要在以太网中需要创建 一个虚拟的FC通道来承载FCoE报文。
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常用存储协议简介——SCSI/iSCSI
SCSI 是 小 型 计 算 机 系 统 接 口 （ Small Computer System Interface）的简称，是为 小型机研制的一种接口技术，现已完全普 及到小型机、高低端服务器和普通PC上。
启动器 1
启动器2
启动器
目标器 1
目标v 器2
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，再将它们发回到发送方；
收到返回的TCP/IP包后，系统从中提取出数据或命令，并传回SCSI子系统中。
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常用存储协议简介——SCSI/iSCSI
iSCSI安全性描述 SCSI协议本身提供QoS与安全特性，可以限制initiator仅向target列表中的目标发送登录
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常用存储协议简介——PCIe
高速串行计算机扩展总线标准（Peripheral Component Interconnect Express，PCIe）是一种高性能、 高带宽的串行通讯互连标准，最早由英特尔提出，后由外设组件互连特别兴趣组（PCI-SIG）制定， 以取代基于总线的通信架构。如PCI、PCI Extended（PCI-X）和加速图形端口（AGP）。
CIFS最初尝试支持通过TCP端口445进 行直接连接，而无需将NetBIOS作为 传输方式。
客户端
服务器
SMB2 NEGOTIATE Request SMB2 NEGOTIATE Response
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备注：VoIP = Voice over IP，一种在以太网上传输音频和视频数字技术的方法
FCoE协议结构
常用存储协议简介——FC/FCoE
FCoE 具 有 以下特点
协议标准组织：2008年提交美国国家标准委员会（ANSI）T11 委员会进行审批，需要 与IEEE密切配合。
协议目标：FCoE希望利用以太网的拓展性，同时保留光纤通道在高可靠性和高效 率方面的优势。
PCIe是一种高速串行计算机扩展总线标准，是个人计算机的图形卡、硬盘驱动器、SSD、Wi-Fi和以 太网硬件连接的常用主板接口。
PCIe对旧标准进行了大量改进，包括更高的最大系统总线吞吐量、更少的I/O引脚数、更小的物理 尺寸、更好的总线设备性能扩展、更详细的错误检测和报告机制（Advanced Error Reporting， AER），以及本机热插拔功能。
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，由Cisco和 IBM两家联合发起，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，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SCSI和TCP/IP协议两大传统技术的特点，这为iSCSI的发展奠定了坚实的基础。
SCSI-2
• 1994年正式成为官方标准，SCSI-2也称为Fast SCSI，数据传输 率提高到20MB/s。
SCSI-3
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• 始于1993年进行定制，并经过不断的改进，目前最新的Ultra 320 SCSI的最高数据传输率已经达到了320MB/s。
常用存储协议简介——SCSI/iSCSI
第2章 硬件设备
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目录
1. 存储设备 2. 服务器 3. 综合布线与设备上架
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存储设备
存储设备包含存储硬件系统、软件系 统、存储网络和存储解决方案。
服务器通过存储网络才能访问存储在 硬件系统中的数据，存储软件系统提 供对存储在硬件系统中的数据的管理 功能。
用户将多种存储硬件和软件组合起来 形成解决方案可以满足业务较高的数 据管理需求。
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SCCI应用层 SSP 传输层
SSP 链路层
ATA 应用层 STP传输层 SAS端口层 STP链路层 SAS链路层 SAS PHY层 SAS物理层
Management 应用层
应用层
SMP 传输层
传输层
端口层
SMP 链路
链路层
PHY层 物理层
SAS协议层次结构
常用存储协议简介——FC/FCoE
光纤通道（Fiber Channel，FC）用于 服务器共享存储设备的连接，以及存 储控制器和驱动器之间的内部连接。 FC是一种高性能的串行连接标准，其 接口传输速率有4Gbps、8Gbps、 16Gbps或更高速率。传输介质可以选 择铜缆或光纤，传输距离远，支持多 种互联拓扑结构。
高层协议
SCSI-3
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常用存储协议简介——FC/FCoE
与FC协议相比，FCoE增加了FIP初始化协议
• 由于FCoE是运行在以太网中的存储协议，如果使FCoE能在以太网中正常的运行，那么 需要FIP初始化协议来获取FCoE运行的相应vlan，与哪个FCF建立虚通道，以及虚链路的 维护等。
FCoE需要其他协议支持
在企业级存储系统中，SAS已经取代了SCSI和SATA 接口。序列式SCSI（SAS）由并行SCSI物理存储接 口演化而来，是ANSI INCITS T10技术委员会（T10 committee）开发与维护的新存储接口标准。与并 行方式相比，序列方式能提供更快速的通信传输 速度和更简易的配置。
此外SAS支持与序列式ATA（SATA）设备兼容，两 者可以使用相类似的电缆。
IP
ATM
FC-4
FC-3
FC-2 FC-1 FC-0
IPI-3
SCSI-3
命令集映射 命令集映射
FC-LE 链路封装
FC-ATM
General epuipment
结构协议 编码\解码 物理转化
FC-PH FC-PH2 FC-PH3
FC-AC
FC-AL2
8/10编码 铜缆和光缆
FC协议结构
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常用存储协议简介——FC/FCoE
FC协议具有高带宽、高可靠性、高稳定性、低延迟和抵抗电磁干扰等优点，能够提供 非常稳定可靠的光纤连接，容易构建大型的数据传输和通信网络，目前支持1x、2x、 4x和8x的带宽连接速率，随着技术的不断发展该带宽还在不断进行扩展，以满足更高 带宽数据传输的技术性能要求。
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常用存储协议简介——FC/FCoE
• 由于以太网是可以容忍网络丢包的，但是FC协议不允许出现丢包，而FCoE作为以太网 中传输的FC协议，同样是继承了这点个不允许丢包的特点。所以，如果想要FCoE协议 可以在以太网络中正常的运行，那么就需要对以太网做一定的增强来避免丢包，这种 以太网称为增强型以太网（Converged Enhanced Ethernet，CEE）。
目标器 目标器3
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逻辑单元 0 逻辑单元2 逻辑单元5 逻辑单元命名空间 目标设备
SCSI逻辑拓扑
常用存储协议简介——SCSI/iSCSI
SCSI可以划分为SCSI-1、SCSI-2和SCSI-3这3个版本，最新的为SCSI-3，也是目前应用较为 广泛的SCSI版本。
SCSI-1
• 1986年正式批准成为第一个SCSI标准，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。
复（Disaster Recover）等传输距离上的难题。 • 以太网设备的价格优势、TCP/IP网络的开放性和便利的管理性，使得
设备扩充和应用调整的成本付出较小。
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常用存储协议简介——SAS
串行连接SCSI（Serial Attached SCSI，SAS）是一种 电脑集线的技术，其功能主要是作为周边零件 （如硬盘、CD-ROM等设备）的数据传输而设计的 技术。
其他挑战：FC与以太网相结合，需要克服防止丢包、路径冗余和故障切换、帧分 段与重组、无阻塞传输等方面的问题。
FC固有的兼容性差、不支持远距离传输两大问题，FCoE同样无法解决。
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常用存储协议简介——FC/FCoE
FCoE保留了FC-2以上的协议栈，把FC 中的FC-0和FC-1用以太网的链路层取 代。
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存储网络
常用存储协议简介
在存储系统中，目前普遍使用的存储协议为SCSI、SAS和FC等，每种存储协议各自拥有不 同的技术规范，具备不同的传输速度，存取效能的差异较大，所面对的实际应用场景和 目标市场也各不相同。
同时，各存储协议所处于的技术生命阶段也各不相同，有些已经没落并面临淘汰，有些 则有较好的前景，但发展尚未成熟。
请求，再由target确认并返回响应，之后才允许通信。 iSCSI协议通过IPSec将数据包加密之后再进行传输，iSCSI协议包括对数据的完整性、确
定性和机密性检测等。
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常用存储协议简介——SCSI/iSCSI
iSCSI的优势 • 广泛分布的以太网为iSCSI的部署提供了基础。 • 千兆/万兆以太网的普及为iSCSI提供了更大的运行带宽。 • 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。 • 基于TCP/IP网络，能够解决数据远程复制（Data Replication）和灾难恢