雲計算介紹之雲計算存儲(2)

雲計算存儲

1.存儲協議

1.1 SCSI協議

SCSI（Small Computer System Interface，小型計算機系統接口）是一種高性能計算機外部接口，用於主機與外部設備之間的連接，主要功能是在主機和存儲設備之間傳送命令、狀態和塊數據

SCSI總線：連接計算機系統的各個部分， 使得它們可以互相通訊

SCSI指令：實現點到點的連接

SCSI終結器：位於SCSI總線的末端，用來減小相互影響的信號，維持SCSI鏈上的電壓恆定

SCSI ID：SCSI設備的編號，系統中每個SCSI設備都必須有自己唯一的SCSI ID

1.1.1 SCSI 通信模型

SCSI傳輸協議服務過程
Initiator的應用層封裝好SCSI CDB（命令描述塊）後 ，調用SCSI傳輸協議接口
=
Target的應用層收到SCSI CDB後，根據CDB內容進行 相應處理，封裝好SCSI響應後，調用SCSI傳輸協議接口

SCSI的限制
傳輸距離：單端SCSI傳輸距離6米，差分SCSI傳輸距離 25米
連接設備：SCSI總線地址只有8或16個

1.2 ISCSI—Internet SCSI

(1) iscsi發起端—目標器模型

iSCSI（ internet SCSI ）協議通過TCP/IP協議來封裝SCSI命令，並在IP網絡上傳輸

SCSI層：根據應用發出的請求建立SCSI CDB(命令描 述塊)，並傳給iSCSI層；同時接受來自iSCSI層的 CDB，並嚮應用返回數據
iSCSI層：對SCSI CDB進行封裝，以便能夠在基於 TCP/IP協議的網絡上進行傳輸，完成SCSI到TCP/IP 的協議映射。這一層是iSCSI協議的核心層
TCP層：提供端到端的透明可靠傳輸
IP層：對IP報文進行路由和轉發
Link層：提供點到點的無差錯傳輸

（2） iSCSI 工作流程

Initiator
Initiator向Target發送的SCSI請求CDB將進一步的被封裝成PDU（Protocol Data Unit協議數據單元），再經過TCP/IP的封裝，最後通過IP網絡傳輸到Target端

Target
接收iSCSI PDU，並進行反向解包，將 SCSI命令送到執行單元，最後將反饋信息發送給Initiator

(3) iscsi的報文封裝格式

iSCSI的報文封裝
iSCSI建立於可靠的傳輸層協議TCP上，它提供了有序無錯的數據傳輸
協議數據單元（Protocal data units，PDUs） 是主機和存儲設備間交互信息的基本單位
每一個PDU中包含了SCSI命令（CDB）以及 終端設備的LUN
每一個PDU都封裝在TCP分組中，並逐層封 裝後在以太網中進行傳輸

1.3 FC—Fiber Channel

FC（Fiber Channel）在邏輯上是一個雙向的、點對點的、爲實現高性能而構架的串行數據通道，FC可以通過構建幀來傳輸SCSI的指令、數據和狀態信息單元，光纖信道協議實際上可以看成是SCSI over FC

(1) FC協議介紹

FC-0(物理接口層)
FC-0層定義了連接的物理端口特性， 主要由傳輸介質、發送端、接收端以 及它們之間的接口組成
FC-1(字節編碼層)
定義了包括串行解碼、編碼及差錯控 制的傳輸協議，並具備一定的鏈路控 制功能
FC-2（數據分發層）
規定了具體的傳輸機制，包括幀格式， 節點間的信息交換
FC-3（通用服務層）
提供高級特性的公共服務，即端口間 的結構協議和流動控制  
FC-4(高層協議映射) 
定義了FC底層和高層之間的協議映射 關係。比如將光纖通道性能映射爲IP, SCSI或ATM等協議 

（2） FC地址

固定地址

光纖通道（FC:Fibre Channel）是通過 World Wide Name (WWN)來標識一個唯一的設備
固定地址 (64-位)
每個fabric設備 (HBA, 交換機, 存儲)都擁有一個(或多個)WWN地址
該地址主要用來做身份識別和安全控制

動態地址

動態地址 (8/24-位)
本地生成 (類似於家庭住址)
註冊到光纖通道網絡時動態獲得
FC-SW = 24-位 = 16,000,000 Fabric地址
該地址出現在報文頭部中，交換機用來尋址

(3) FC端口類型

節點端口（服務器或存儲設備）
N_Port: 和Fabric直連的端口

交換機端口
F_Port：Fabric端口，和N_Port相聯
E_Port: 擴展端口（交換機到交換機）
U_Port：通用端口(可以轉變爲E或F)

(4) FC協議通信過程

1.4 PCoE協議

（1） PCoE協議介紹

FCoE就是把FC幀直接映射到以太網上進行承載，FC數據流和其他數據流共享以太網鏈路
由於沒有使用TCP，故需要無損的以太網（DCE/CEE/DCB）保證不丟包
FCoE 保留N_Port、F_Port、E_Port的結構
FCoE保留了FC的管理模式，保護了原有投資

（2）FC FCoE 協議層的映射關係

FCoE將FC-2以上的協議層不做改動，直接封裝到以太網報文中
這種映射對操作系統透明，因此原有FC網絡的管理和配置方式沒有變化
FCoE實現了LAN、SAN無縫互通，保護了用戶投資

1.5 存儲協議的比較

	SCSI協議	FC協議	iSCSI協議	FCo3E協議
接口技術	SCSI	光纖通道	以太網	以太網
接口類型	並行	串行	串行	串行
適配器	SCSI卡	FC HBA	iSCSI HBA或以太網卡	FCoE HBA
交換機	無	FC 交換機	以太網交換機、路由器	FCo3E 交換機
目前最大速率	320MB/s	16Gb/s	20Gb/s	20Gb/s
兼容性	好	差	好	差