存储基础知识2_SCSI和网络存储课件.pptx

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1、存储基础知识(二）,SOUL 产品部,2010.05,目录,SCSI技术,SCSI技术,SCSI基础,SCSI是:标准？总线？协议？,SCSI基础,SCSI 的定义,SCSI（Small Computer System 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。,SCSI 历史,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-11986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；SCSI-21994年ANSI标准，SCSI-1的后续接口；

2、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；SCSI-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。,SCSI 术语,Initiator:A SCSI device that requests an operation to be performed by another SCSI device.发起操作请求的SCSI设备Host Adapter:A Controller Board that translates host I/O requests into SCSI requests.将操作系统 I

3、/O 请求转为SCSI命令Target:A SCSI device that performs an operation as requested by an initiator.响应执行操作请求的SCSI设备Logical Unit:A Physical or Virtual device addressable through a target.SCSI逻辑单元LUN:Logical Unit Number.An encoded three-bit identifier for the logical unit.逻辑单元号。SCSI总线上可挂接的设备数量是有限的，一般为6个或者15个Tar

4、get ID或SCSI ID来描述这些设备。而实际上我们需要用来描述的对象，是远远超过该数字的，于是引入LUN的概念，也就是说LUN ID的作用就是扩充了Target ID，每个Target下都可以有多个LUN device，通常简称LUN device为LUN。,SCSI Configuration,Initiator,SCSI Bus,Target 1,Target n,Target 0,Initiator,Initiator,SCSI Bus,Target 1,Target n,Target 0,SCSI Bus Terminator,Initiator,SCSI Bus,LUN 0,T

5、arget,LUN 1,LUN 2,Multiple Initiators,Multiple Targets,Single Initiator,Multiple Targets,Single Initiator,Single Target,网络存储,SAN存储区域网iSCSINAS,网络存储网络存储,基于网络的SCSI,SCSI允许连接设备数量较少SCSI连接设备距离非常有限,？,基于网络的SCSI,FC SAN,IP SAN,FCP,iSCSI,如何解决,What is a SAN?,Storage Devices,Block Aggregation,File/Record Subsyste

6、m,Device Interconnect,Storage Interconnect,DiskArray,VirtualArray,Tape,Disk Array,TapeLibrary,SAN,HP/UX,Linux,AIX/Monterey,WindowsNT/2000,Solaris,SAN Services,Source:SNIA,常见存储架构,DAS的局限 存储需要网络化,LAN,直接附加内置存储,磁带库,JBOD,JBOD,SCSI,FC,SCSIFC,RAID,RAID,DAS的缺点：每台服务器都有其自己的存储部件($)管理困难，降低了生产效率备份很昂贵浪费的存储空间难于共享数据

7、,NAS基于文件的网络存储,提供网络文件共享功能 支持的协议包括 CIFS，NFS异构平台文件数据的共享安装和使用较简单,SAN存储区域网,计算（主机）、传输（交换机）、存储（RAID/Tape）分离主机可以访问任何存储设备，存储设备之间可以互访主机、存储设备可以独立扩展,NAS&SAN,SAN偏指计算平台和存储平台间采用数据块进行传递的网络模型，而NAS狭义地定义计算平台和存储平台间采用文件的方式进行数据传递的网络模型。iSCSI的诞生更加说明了网络模型的实现究竟使用光通道协议还是以太网协议是相对次要的环节。这只是承载数据块的工具而已。因此，SAN和NAS的区别在于传递的内容是数据块还是文件

8、，更根本上来说是文件系统所处的位置。,DAS、NAS、SAN剖析,FC SAN,并行与串行接口之间的比较,光纤通道基于核心SCSI协议设计，光纤通道通过将并行接口转换为串行接口极大的提高了SCSI的性能,SCSI的并行接口,多条连接线,光纤通道的串行接口,单连接线,并行总线难以保证在远距离上数据的传输顺序(电磁干扰),光纤通道的优点,为上层协议(SCSI，IP等)提供一个通用硬件传输平台。高速:现在可以提供4Gbit(400MB)/秒的数据传输速率，全双工专有连接，未来可升级至10Gbit/秒无阻塞数据传输最大10公里连接距离(通过扩展器可连接上千公里，非常适于灾难恢复应用)先进的流控制系统保

9、证数据按顺序传输.不存在无线电信号散射(RFI)，从而消除了电磁信号串行数据传输，每传输一位需要0.94纳秒(极小的时间延迟)使用8b/10b编码方式将8位转换为10b格式进行串行传输(内置时钟信号)最多可以连接1千6百万个节点(交换Fabric模式)强大的错误更正能力(位错误率=1x10-12)，比原有铜连接网络强大1000倍,光纤通道网络 SAN魔术般的扩展能力,SAN及数据管理,SAN应用,SAN网络级联,SAN信息基础结构,配置灵活的拓扑结构,点对点,只能连接 2个设备(直接连接),交换式 Fabric,最多支持1千6百万个设备(光纤通道交换机),Arbitrated Loop(仲裁环

10、),最多支持126个设备(光纤集线器),光纤通道主机接口卡(HBA),为服务器或客户机内部总线(PCI和SBUS等)提供与光纤通道网络的接口HBA软件驱动为操作系统提供所须存储信息对I/O进行操作I/O同时对正常请求进行控制铜/光介质支持(可能是双接口卡),光纤线,多模光纤纤芯直径为5062.5m包层外直径125m传输距离几公里单模光纤芯径一般为9或10m包层外直径125m传输距离50Km-100Km,光纤常见接头,FC 圆型带螺纹(配线架上用的最多)ST 卡接式圆型(配线架上用的最多)SC 卡接式方型(路由器交换机上用的最多)LC卡接式方型（路由器常用）MT-RJ 方型,一头双纤收发一体(华

11、为8850上有用),光纤通道交换机,连接多个端口(8，16，32，64，128 口)支持交换Fabric和传统loop设备2Gbit/秒和4Gbit/秒传输速率(自适应)全双工性能，使用cut-through路由算法交换机间提供8Gbit/秒逻辑干线合并拓扑结构自动协调，自动配置(自恢复)端到端性能监控,光纤网络通道端口类型,Fabric,节点,N_Port,F_Port,F_Port,E_Port,E_Port,FL_Port,节点,N_Port,交换机 2,交换机 1,节点,NL_Port,节点,NL_Port,U_Port,设备(节点)端口N_Port=Fabric直接连接设备NL_Po

12、rt=Loop连接设备交换机端口E_Port=扩展端口(交换机到交换机)F_Port=Fabric端口FL_Port=Fabric Loop端口G_Port=普通(Generic)端口 可以转化为E或F”U_Port=通用(Universal)端口(用于描述自动端口检测的术语),光纤通道的帧格式,帧,2148 字节,一个帧是在光纤通道连接中数据包的最小单位(上层协议不可见).,FibreChannelFrame,SCSI Request,IPRequest,SAN网络的逻辑管理单元Zone,节点,N_Port,Fabric,节点,N_Port,F_Port,F_Port,E_Port,E_Po

13、rt,U_Port,节点,N_Port,交换机 2,交换机 1,F_Port,分区单独的逻辑管理单元可以使用WWN和端口作为成员可以跨多个域/区/端口可以包含Fabric内任意数量的交换机支持相互交叉与E_Port无关,Zone的好处,NT,Solaris Disks,HP-UX,NTDisks,HP-UXDisks,Solaris,分区,满足SAN Fabric任意连接的要求 真正支持异构平台的SAN,IP SAN,什么是IP SAN？,IP SAN是采用iSCSI协议构建的SAN存储区域网：优点：低成本iSCSI协议本身没有距离限制灵活的拓扑结构易于使用和扩展10Gb时代很快到来（iSCS

14、I通道速率将超过FC）,iSCSI,iSCSI协议栈,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,iSCSI Initiator&Target,发起端InitiatorSCSI层负责生成CDB（命令描述符块），将CDB传给iSCSIiSCSI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TargetiSCSI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,iSCSI优点,高可

15、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,很低的安装成本和维护费用：建立在TCP/IP上,减少了异构网络和电缆：不需要特殊的FC交换机,无距离限制，远程存储：异地数据交换、备份及容灾,灵活的安全性和QoS保证,FC SAN的远程扩展,FC SAN孤岛如何连接，并跨越WAN,？,通过IP 网络,隧道方案,FCP 路由方案,FCIP,iFCP,FCIP（FC over IP）,应用场合两个FC SAN孤岛通过IP连接成一个大的FC SAN特点基于IP的FC隧道协议，将FC帧封装在TCP/IP上FCIP连接对IP网络是透明的，整个传输中只有FCIP网关需要知道FC

16、IP的封装,FCIP报文,封装,iFCP(Internet FC),应用场合光纤通道设备（无FC交换机）将该设备直接连接到IP网络上特点FC消息和路由服务在iFCP网关处终结。网关将每个FC地址映射到一个IP地址具有故障隔离功能部署时需要iSNS服务器（通常集成在iFCP网关上）,iFCP报文,映射,FC地址映射到IP地址,几种块存储协议报文结构比较,Ethernet头,IP头,TCP,FCIP头,SOF,FC帧头,Payload:SCSI Command in IU,CRC,EOF,FCS,FCIP,SOF,FC帧头,Payload:SCSI Command in IU,CRC,EOF,SC

17、SI-FCP,Ethernet头,IP头,TCP,iFCP头,SOF,FC帧头,Payload:SCSI Command in IU,CRC,EOF,FCS,iFCP,Ethernet头,IP头,TCP,iSCSI头,FC帧头,Payload:SCSI Command in IU,FCS,iSCSI,NAS介绍,以太网文件系统存储区域网NAS,NAS（Network Attached Storage）网络存储，简单的说，NAS是通过TCP/IP以太网络连接的存储设备。NAS存储设备通过标准的网络拓扑结构（Ethernet）连接到一群计算机或者服务器上，而不象FC SAN那样需要昂贵复杂的光纤交

18、换机，NAS使用普通的以太网络交换机，即插即用。NAS所使用的是存储设备自己的文件系统，数据传输协议是TCP/IP over GbE，交换机是Ethernet Switch，资料存取的协议则有NFS、CIFS、HTTP、DAFS。NAS构造第一是接口部分，包括网络接口(GbE-Fiber/Copper，TCP/IP Offload Engine)和光纤接口(2Gb-Fibre Channel)。第二是通讯协议部分，包括File Protocol(NFS，CIFS，HTTP，DAFS)和Block Protocol(FCP，iSCSI)。第三是文件系统和整合式RAID磁盘阵列系统,NAS产品所用

19、的网络协议,NAS产品主要用两种网络协议NFS和CIFS，NFS是由Sun公司开发的，用于在UNIX系统之间通过网络共享文件。CIFS是由微软开发的，用于在Windows工作站之间共享文件。NFS与CIFS之间存在着一些主要的差异，特别是锁定机制方面，两者之间的一些基本差异：1）系统登录的安全机制在系统登录时，NFS是在客户端验证用户，而CIFS是创建能被授权用户访问的共享，CIFS的安全性要高于NFS的安全性。2）有状态连接与无状态连接NFS是一种无状态的协议，这意味着NFS不记录和保存客户和服务器之间的历史关系。与NFS不同的是，CIFS是一种面向会话的有状态的协议。3）目录和文件的安全UNIX文件级安全机制定义了3个级别的ID：用户、组和其他。CIFS安全机制采用访问控制表（ACL），ACL的内容涉及到共享、目录、文件等。4）锁定机制包括DOS在内的PC操作系统，已经建立了相当健壮的锁定体制，PC应用可以通过系统界面打开一个文件，并可指定对该文件进行的I/O操作。不仅如此，在这些文件打开请求内部，还可以包含另一种用于决定是否允许别的应用打开同一个文件的请求。,谢谢,