存储协议介绍

应用协议 传输服务接口
SCSI应用 应用
传输协议层
SCSI传输协议 传输协议
传输协议
SCSI传输协议 传输协议
互连服务接口
互连层
SCSI物理连接 物理连接 互连协议
SCSI物理连接 物理连接
SCSI的特点 SCSI的特点
特 点 与主机无关 描 述 工作在逻辑层而不是在设备层： 工作在逻辑层而不是在设备层： 支持数据块类型的逻辑地址； 支持数据块类型的逻辑地址； 数据以字节为单位进行传送； 数据以字节为单位进行传送； 采用通用指令集取代了专用的控制线 具有总线仲裁、设备选择功能，设备与设备、 具有总线仲裁、设备选择功能，设备与设备、设备与主机之 间是一种双向对等关系，不是主从关系； 间是一种双向对等关系，不是主从关系； 对多任务操作系统如Unix Linux、 Unix、 NT， 对多任务操作系统如Unix、Linux、Windows NT，可以获得 更高性能 目前最快可以提供320MB/s的带宽 目前最快可以提供320MB/s的带宽 320MB/s 具有独立处理芯片，占用CPU资源的比例相当小 具有独立处理芯片，占用CPU资源的比例相当小 CPU 两个和多个I/O控制器无法共享一条SCSI总线， 两个和多个I/O控制器无法共享一条SCSI总线，不能实现多 I/O控制器无法共享一条SCSI总线 链路聚合， 链路聚合，存在单一故障点 SCSI总线地址只有8 16个 SCSI总线地址只有8或16个，无法接入更多的设备 总线地址只有 单端SCSI传输距离6 单端SCSI传输距离6米，差分SCSI传输距离25米。所有连接 SCSI传输距离 差分SCSI传输距离25米 SCSI传输距离25 设备只能放在统一地点
优 点 多设备并行
高带宽 低系统开销 单I/O控制器 I/O控制器 缺 点 地址短缺 传输距离短
基于网络的SCSI 基于网络的SCSI
FCP •SCSI允许连接设备数量较少 SCSI允许连接设备数量较少 SCSI •SCSI连接设备距离非常有限 SCSI连接设备距离非常有限 SCSI 基于网络的SCSI 基于网络的SCSI IP SAN iSCSI FC SAN
SCSI
HIPPI SBCCS
802.2
IP
ATM
公共服务 信号协议和连接服务 传输协议（ 解码） 传输协议（编/解码） 介质和接口
FC的三种拓扑结构 FC的三种拓扑结构
点对点 Arbitrated Loop (仲裁环 仲裁环) 仲裁环 交换式 Fabric
普及! 普及
只能连接 2个设备 个设备 (直接连接 直接连接) 直接连接
SCSI BUS Fast/Wide/Ultra/e tc.
Ethernet
Serial Attached SCSI Physical I/F
FireWire Physical I/F
物理接口
SCSI发起端SCSI发起端-目标器模型 发起端
Initiator 设备 Target 设备
应用层
SCSI应用 应用
如何解决
FC（光纤通道） FC（光纤通道）
光纤通道是构建FC SAN的基础，是FC SAN系统的硬件接口和通信接口。 FC可以通过构建帧来传输SCSI的指令、数据和状态信息单元。
通道 网络
FCFC-4 映射层 FCFC-3 服务层 FCFC-2 协议层 FCFC-1 代码层 FCFC-0 物理层
IPI3
SCSI RDMA Protocol (SRP, SRP-2)
iSCSI
Serial Attached SCSI (SAS, SAS-1.1)
传输协议
Related standards and technical reports (SDV, PIP, SSM, SSM-2, EPI)
IEEE 1394
iSCSI协议栈 iSCSI协议栈
iSCSI 发起端-目标器模型
发起端（ nitiator） 发起端（Initiator） SCSI层负责生成CDB（命令描 述符块），将CDB传给iSCSI iSCSI层负责生成iSCSI PDU （协议数据单元），并通过IP 网络将PDU发给target 目标器（Target） 目标器（Target） iSCSI层收到PDU，将CDB传 给SCSI层 SCSI层负责解释CDB的意义。 必要时发送响应
SCSI- 是所有存储协议的基础，其它存储协议都用到SCSI的指令集 SCSI-3是所有存储协议的基础，其它存储协议都用到SCSI的指令集 SCSI
SCSI架构模型
特定设备指令集 基础指令集 SCSI传输协议 SCSI传输协议 物理连接
•特定设备指令集：包括磁盘设备的“SCSI块指令(SCSI Block Commands)”等 •基础指令集：所有SCSI设备都必须实现的“基础指令(SCSI Primary Commands)” •SCSI传输协议：譬如iSCSI，FCP •物理连接：譬如光纤通道，internet •架构模型：定义了SCSI系统模型和各单元的功能分工
•N端口 N •NL端口 NL端口 NL
E_Port
•FC交换机： FC交换机： FC交换机
•F端口 F •FL端口 FL端口 FL •E端口 E •G端口 G
E_Port
G_Port
FL_Port
NL_Port 节点
交换机 2
NL_Port 节点
Fabric
FC特点 FC特点
优势 •连接设备比SCSI多 •高带宽，低时延 •实现光纤和铜缆的无缝连接 •FC SAN缺少统一管理标准 •连接距离远远超出并行SCSI 存储设备 •FC理论上最长传输距离10 公里左右，在互联网存储应 用中会形成信息孤岛 不足 •构建维护成本高，时间长 •互操作性不强，FC协议具 体实现上各个厂商有所不同
U A P R SF
窗口大小 紧急指针
数据段（若有） 数据校验（若有）
校验和
iSCSI优点
高可靠 高扩展 良好的标准化 易管理，IP技术成熟，具备IP知识的专业技术人员多 易管理，IP技术成熟，具备IP知识的专业技术人员多 技术成熟 IP 灵活的安全性和QoS保证 灵活的安全性和QoS保证 QoS 很低的安装成本和维护费用：建立在TCP/IP上 很低的安装成本和维护费用：建立在TCP/IP上 TCP/IP 减少了异构网络和电缆：不需要特殊的FC交换机 减少了异构网络和电缆：不需要特殊的FC交换机 FC 无距离限制，远程存储：异地数据交换、 无距离限制，远程存储：异地数据交换、备份及容灾
SCSI总线 SCSI总线
主机 适配器 SCSI ID 7
控制信号 数据/地址总线
常见SCSI接口有 50、68、80针 SCSI 阵列 ID 0
LUN 0 LUN 2 LUN 1
SCSI 阵列 ID 5
LUN 0 LUN 1
SCSI 历史
SCSISCSI-1 1986年ANSI标准，采纳了SASI接口（1979）； 定义了硬盘、磁带和其它存储设备的物理接口、 传输协议和标准指令集； SCSISCSI-2 1994年ANSI标准，SCSI-1的后续接口； 提高了速度和总线带宽，支持多线程指令，增加 了更多存储设备类型指令集； SCSISCSI-3 更高的速度类型：Ultra-2/Ultra-160/Ultra-320； 物理接口、传输协议和SCSI指令集分层。
存储协议介绍
（内部交流用） 内部交流用）
硚口区图书馆 2009年4月9日 年 月 日
学习目标
1 了解各种存储协议
2 了解各种存储协议的主要区别 3 iSCSI协议是存储未来的发展之路
SCSI 的定义
SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口） SCSI（ Interface，小型计算机系统接口） 是一种为小型机研制的接口技术，用于主机与外部设备之间的连接。 是一种为小型机研制的接口技术，用于主机与外部设备之间的连接。
FC SAN的连接
FCIP 隧道方案 FC SAN孤岛如何连接， SAN孤岛如何连接 孤岛如何连接， 并跨越WAN 并跨越WAN 通过IP 网络 通过IP FCP 路由方案 iFCP
Object-Based Storage Device (OSD)
Management Server Commands (MSC)
特定设备指令集
Primary Commands (for all devices) (SPC, SPC-2, SPC-3)
共享指令集 架构模型
Architecture Model (SAM, SAM-2, SAM-3)
SCSI Parallel Interface (SPI-2, SPI-3, SPI-4, SPI-5
Serial Bus Protocol (SBP-2, SBP-3)
Fibre Channel Protocol (FCP, FCP-2, FCP-3)
SSA SCSI-3 Protocol (SSA-S3P) SSA-TL2
最多支持126个设备 个设备 最多支持 (光纤集线器 光纤集线器) 光纤集线器
最多支持1千 百万个设备 最多支持 千6百万个设备 (光纤通道交换机 光纤通道交换机) 光纤通道交换机
FC端口类型 FC端口类型
交换机 1
节点 N_Port F_Port F_Port N_Port 节点
•服务器或存储设备： 服务器或存储设备： 服务器或存储设备
Interface-Independent Software Programming Interface (Miniport Interface, CAM, ASPI, IO) SCSI Serial Bus Protocol (SBP-2) Port Driver IEEE-1394(Firewire) Port
Media Changer Commands (e.g., jukebox) (SMC, SMC-2)
Multi-Media Commands (e.g., DVD) (MMC, MMC2, MMC-3, MMC-4)
Controller Commands (e.g., RAID) (SCC-2)
Enclosure Services (SES, SES-2)
SCSI-3 FCP Port Driver
SCSI-3 Parallel Port Driver
iSCSI IP Port Driver
SAS Port Driver
Fibre Channel Port
SCSI Parallel Port
Ethernet Port
SAS Serial Port
Fibre Channel Physical I/F
Fibre Channel (FC)
SSA-PH1 or SSA-PH2
InfiniBand (tm)
Internet
物理接口
SCSI-3物理接口
Initiator I/O System SCSI-3 Class Driver (Disk Device Driver) SCSI-3 Class Driver (Tape Device Driver)
Initiator SCSI iSCSI Target SCSI iSCSI
TCP IP Link
来自百度文库
TCP IP Link
iSCSI的报文格式
以太网头(14) IP头(20) TCP头(20) iSCSI（TCP数据） FCS
源端口 序列号 确认号
首部 保留 长度
目的端口
基本报头段(BHS，48字节) 附加报头段（若有） 头部校验（若有）
架构模型 架构模型 架构模型 架构模型 架构模型 架构模型 架构模型 架构模型
SCSI 标准框架
Block Commands (e.g., disk drive) (SBC, SBC-2)
Reduced Block Commands (e.g., disk drive) (RBC)
Stream Commands (e.g., tape drive) (SSC, SSC-2, SSC-3)
iSCSI
iSCSI （Internet SCSI） 把SCSI命令和块状数据封 装在TCP中在IP网络中传 输 iSCSI作为SCSI的传输层 协议，基本出发点是利用 成熟的IP网络技术来实现 和延伸SAN
SCSI应用（文件系统、数据库） 应用（文件系统、数据库） 应用 SCSI块指令 块指令 SCSI流指令 流指令 SCSI指令、 SCSI指令、数据和状态 指令 iSCSI TCP IP 以太网等 其他SCSI指令 指令 其他