1、iSCSI 概念
我把iscsi target作爲TARGET的第一篇來講，主要因爲很多人知道I/O導出協議，也都是第一個想到iscsi。
iscsi是什麼。首先，我們來講講它的概念。
SCSI，小型計算機系統接口，是基於client-server模型設計的存儲接口，SCSI的client（initiator）將命令發送給server（target），server處理命令後迴應result給client。由於要傳送命令必然要用到相應的傳輸協議保障，iSCSI就是其中的一種傳輸協議，除此之外還有FC和SAS等。
iSCSI是SCSI over IP縮寫，它使用TCP/IP協議來傳遞SCSI命令與響應，其借用現有成熟廉價的以太網來實現SCSI通訊，成本低，管理和使用非常方便。
iSCSI有initiator和target兩個部分，分別對應於SCSI的initiator和target，iSCSI的initiator與target使用TCP進行傳輸協議實現了SCSI的initiator與target之間的數據傳輸。
2、iSCSI 協議基本概念
SCSI target中包含許多LU（邏輯單元），每一個SCSI命令都有其目標LU，這些LU負責對針對其的SCSI命令進行處理與響應。iSCSI的命令單元是PDU，在iSCSI initiator端，PDU包含SCSI initiator下發給其的LUN（邏輯單元號碼）及SCSI命令（CDB），PDU被作爲TCP的playload傳遞到iSCSI target端後由SCSI target core根據LUN將SCSI命令投放到目標LU中，LU在處理命令後把響應結果遞交給SCSI target，SCSI target再將其遞交給iSCSI target，iSCSI target把result封裝成iSCSI PDU，再使用TCP回傳給iSCSI initiator，iSCSI initiator再將結果遞交給上層。
3、iSCSI 協議用到的概念
iSCSI Device
利用iSCSI協議傳遞服務子系統的SCSI設備，典型的就是IP-SAN了。
iSCSI Node
iSCSI節點表示一個iSCSI啓動器或者iSCSI目標器。在一個網絡實體裏，可能有一或者多個iSCSI節點。可以通過一個或者多個網絡端口訪問iSCSI節點。iSCSI節點的標識是iSCSI名稱。把iSCSI名稱和地址分開來後，允許多個iSCSI節點使用同一個地址，或者一個iSCSI節點使用多個地址，它是組成IP-SAN fabric的基本單元。
Network Entity
網絡實體。它表示一個可以通過IP網絡訪問的設備或者網關。一個網絡實體必須有一或者多個網絡端口，包含在該網絡實體內的iSCSI節點可以用這些端口來訪問IP網絡。
Network Portal
網絡端口。網絡實體的一個組成部分，它有一個TCP/IP地址。網絡端口在initiator用IP地址標識，在target用IP地址＋偵聽的TCP端口標識。
Session
連接initiator和target的一組TCP連接構成一個session(可以簡單理解爲I_T nexus)。可以向session添加TCP連接，也可以把TCP連接從session刪除。通過一個session的所有連接，initiator只看到同一個target。
Connection
一對TCP連接。Initiator和target之間可以使用一或者多個TCP連接通信。
CID(Connection ID)
一個session裏的每個connection用CID進行標識，該標識在session範圍內是唯一。CID由initiator產生，在login請求和使用logout關閉連接時傳遞給target。
Portal Groups
網絡端口組。iSCSI session支持多連接，一些實現能把通過多個端口建立的多個連接捆綁到一個session。一個iSCSI網絡實體的多個網絡端口被定義爲一個網絡端口組，把該組和一個session聯繫起來，該session就可以捆綁通過該組內多個端口建立的多個連接，再使它們一起協同工作以達到捆綁的目的。每一個該組的session並不需要包括該組的所有網絡端口。一個iSCSI節點可能有一或者多個網絡端口組，但是每一個iSCSI使用的網絡端口只能屬於iSCSI節點的一個組。
Portal Group Tag
網絡端口組標識。使用16比特的數標識一個網絡端口組。在一個iSCSI節點裏，所有具有同樣組標誌的端口構成一個網絡端口組。
I_T nexus
I_T nexus是指一個SCSI initiator的端口和一個SCSI target端口之間的關係。對於iSCSI，這個關係對應一個session，它指session的initiator端和iSCSI target網絡端口組之間的關係。I_T nexus的標識是一對端口名稱(iSCSI initiator名稱＋i＋ISID，iSCSI target名稱＋t＋網絡端口組標識)。
PDU (Protocol Data Unit): initiator和target之間通信時把信息分割爲消息。這些消息稱爲iSCSI PDU。
SSID (Session ID)
iSCSI initiator和iSCSI target之間的session用SSID進行標識，該標識由initiator部分的ISID和target部分的TPGT構成。ISID由initiator在session建立的時候明確給出，TPGT隱含的由建立連接時選擇的網絡端口確定。當TargetName給定後，建立連接的過程中，target必須把TPGT關鍵字當作確認信息發送出去。
TSIH (Target Session Identifying Handle): Target分配給與特定名稱initiator建立的session的標識。但是0被保留着用於initiator告知target這是一個新session。在爲一個session添加一個connect時，TSIH已經隱含指明。
4、iscsi網絡映射關係
在SCSI arch中，一個Device（SCSI initiator或者SCSI target）可以包含多個ports，一個SCSI initiator port和一個SCSI target port之間的聯結就是一個I_T nexus，一個SCSI initiator port和一個SCSI target port之間只允許建立一個I_T nexus。
I_T nexus對應與iSCSI中的一個session（normal），SCSI target port對應於iSCSI target中的一個portal group（具有相同tag的一組ports，iSCSI target在這些ports上進行監聽等待iSCSI initiator的連接登陸login，所有這些ports一起支撐一個I_T nexus），SCSI initiator port對應於iSCSI initiator中的session（normal）的端口，如下圖所示。
一個iSCSI節點只能有且只有一個SCSI設備；只能通過正常運行的iSCSI session訪問SCSI設備；SCSI名稱也就是iSCSI節點的名稱。
SCSI initiator端口，它被映射到一定正常運行的iSCSI session的一端。在login過程中，一個iSCSI initiator節點和一個iSCSI target節點協商建立一個正常運行的session；當session成功建立後，一個隸屬於iSCSI initiator設備的SCSI initiator端口被創建(虛擬出一個port)。SCSI initiator端口的名稱和標識被定義爲： iSCSI initiator name + i+ ISID標識。
對於iSCSI，SCSI initiator端口和SCSI target端口的定義是不一樣的。iSCSI target端口，映射爲iSCSI target的一個網絡端口組中。
iSCSI target端口名稱和標識：都被定義爲：iSCSI target name + t + iSCSI target PGT(port group tag)。
5、iSCSI協議中的命名及標識和登錄過程
每個iSCSI initiator或者iSCSI target都有一個全球唯一的名稱，對於iSCSI initiator稱爲initiator name，對於iSCSI target稱爲target name。
iSCSI target中的port group使用port group tag來標識；
session在iSCSI initiator端使用ISID（initiator session identifier）標識，在iSCSI target端使用TSIH（target session identifier handle）標識。
四、session和connection的狀態劃分及登陸登出。對於connection，有兩種狀態，即login phase（登陸狀態）和full function phase（全功能狀態），登陸狀態即iSCSI initiator與iSCSI target正處於登陸協商過程；全功能狀態即登陸過程已經完成，該connection已經能爲上層SCSI提供服務。Session與connection一樣也有login phase和full function phase，當session中僅有的一個connection處於登陸狀態時，session處於登陸狀態，當session至少有一個connection處於全功能狀態時session處於全功能狀態。
iSCSI initiator登陸到iSCSI target的過程分三個過程：
1） 首先是iSCSI initiator往iSCSI target發送initial login請求，請求中包括iSCSI initiator支持的協議版本、iSCSI initiator name和iSCSI target name、ISID和TSIH及CID；
2） 其次是安全協商，也就是chap認證之類，用於iSCSI initiator和iSCSI target互相之間的授權認證；
3） 最後是操作參數協商，用於協商在全功能時期的一些通訊參數。
有兩種登出方式，一種是iSCSI initiator主動發出logout請求，在收到iSCSI target的logout響應後完成登出；另一種就是iSCSI target發送包含“request logout”的Async協議數據包，啓動器再發送logout請求。
5、iSCSI PDU
1. 一個Basic Header Segment（BHS，48字節）；
2. 可選地n（任意）個Additional Header Segment（AHS，長度不固定，字節數爲4的整數倍（不夠必須填補0），iSCSI target發往iSCSI initiator的PDU中不包含AHS）；
3. 可選地一個Header Digest（頭校驗信息，4個字節）；
4. 可選地一個Data Segment（數據段，長度不固定，字節數爲4的整數倍（不夠必須填補0））；
5. 可選的一個Data Digest（數據校驗信息，4個字節）。
5.1 BHS（Basic Header Segment）格式
1. I bit：1bit，標識本PDU爲需要馬上發送；
2. Opcode操作碼：6bit，標識本PDU的類型；
（1）由iSCSI initiator發往iSCSI target的請求PDU opcode
0x00 NOP-Out 0x01 SCSI Command (encapsulates a SCSI Command Descriptor Block) 0x02 SCSI Task Management function request 0x03 Login Request 0x04 Text Request 0x05 SCSI Data-Out (for WRITE operations) 0x06 Logout Request 0x10 SNACK Request 0x1c-0x1e Vendor specific codes
（2）由iSCSI target發往iSCSI initiator的相應PDU opcode
0x20 NOP-In 0x21 SCSI Response - contains SCSI status and possibly sense information or other response information. 0x22 SCSI Task Management function response 0x23 Login Response 0x24 Text Response 0x25 SCSI Data-In - for READ operations. 0x26 Logout Response 0x31 Ready To Transfer (R2T) - sent by target when it is ready to receive data. 0x32 Asynchronous Message - sent by target to indicate certain special conditions. 0x3c-0x3e Vendor specific codes 0x3f Reject
3. F bit：1bit，標識本PDU爲一個PDU序列中的最後一個；
4. Total AHS Length：1byte，本PDU中所有AHS的長度，以4字節爲單位，包括可能需要填補的0（padding）；
5. Data Segment Length：3byte，本PDU中數據段的長度，以字節爲單位，不包括可能需要填補的0（padding）；
6. LUN：如果此（命令/響應/數據）PDU與具體的LU相關聯，則使用LUN（Logical Unit Number）標識該LU；
7. Initial Task Tag（ITT）：在一個session中使用ITT標識iSCSI initiator發起的任何iSCSI任務，凡是與某iSCSI 任務相關聯的PDU，不管是由iSCSI initiator發出的還是由iSCSI target發出的，都攜帶該iSCSI 任務相應的ITT,這個ITT就是scsi cmd的命令標識符，它代表一個scsi cmd。
6、pdu的傳輸
6.1 SCSI read命令
① iSINI(iscsi initiator)發送 SCSI cmd pdu(OP=R,F=1)給iSTGT，①pdu seq結束
② iSTGT向ISINI發送data pdu和respone pdu。
data pdu包含三次datain pdu,dataSN（seq number）在遞增，並且在最後一個標記F=1,pdu seq結束。
response pdu會帶着ExpDataSN，它代表此次iSCSI taget已發送的DATA PDU的個數。
6.2 SCSI寫命令
iscsi 寫命令的流程，包括立即數據和非立即數據的兩種情況。
① iSINI 發送scsi cmd pdu(op=w,F=0,I=1(immediate))，包含立即數據。
iSINI dataout pdu(DataSN=0,F=1) 值得是當前的dataout seq結束。
② 接下來的流程就是r2t(ready to transfer)和dataout的交互。
