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解密網絡存儲協(xié)議

趙棟偉 2004/05/31

　　從某種意義上說，網絡存儲發(fā)展的核心和本質驅動力就是網絡存儲協(xié)議的發(fā)展。目前業(yè)已存在的各種協(xié)議，看上去豐富多樣，甚至有些復雜，當只要順著網絡存儲技術發(fā)展的脈絡仔細觀察，就會清晰地了解這些協(xié)議各自的特色以及它們之間的關聯(lián)。

　　話題開始之前，一定有必要介紹SCSI（Small Computer System Interface，小型計算機系統(tǒng)接口）協(xié)議。SCSI由ANSI公布，目的是定義通用并行總線，通過SCSI控制器來和硬盤等設備建立聯(lián)系，最初的版本規(guī)定了總線類型、接口定義、電纜規(guī)格等技術標準以及5MB/s傳輸速度。

　　后續(xù)的版本陸續(xù)增加了能滿足特殊設備協(xié)議所需要的命令集，使得SCSI協(xié)議既適應傳統(tǒng)的并行傳輸設備，又能適應最新出現(xiàn)的一些串行設備的通信需要；同時，對傳輸?shù)乃俣纫沧隽朔浅４蟮奶嵘�，SCSI 5規(guī)定了640MB/s的傳輸速度。

iSCSI

　　有專家認為：iSCSI=NAS的低廉+SAN的高性能。

　　iSCSI（Internet SCSI）是IETF（互聯(lián)網工程任務小組）制訂并于2003年2月正式發(fā)布的標準協(xié)議，可以理解成SCSI over TCP/IP，即網絡上的SCSI。它實際是將SCSI命令壓縮到TCP/IP包中，從而使數(shù)據(jù)塊在網絡上傳輸。

　　iSCSI的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：首先，建立在SCSI、TCP/IP這些穩(wěn)定和熟悉的標準上，因此安裝成本和維護費用都很低；其次，iSCSI支持一般的以太網交換機而不是特殊的光纖通道交換機，從而減少了異構網絡和電纜；最后，iSCSI通過IP傳輸存儲命令，因此可以在整個Internet上傳輸，沒有距離限制。

　　成也IP，敗也IP。iSCSI的缺點在于存儲和網絡是同一個物理接口，同時協(xié)議本身的開銷較大，協(xié)議本身需要頻繁地將SCSI命令封裝到IP包中以及從IP包中將SCSI命令解析出來，這兩個因素都造成了帶寬的占用和主處理器的負擔。隨著10G的普及（解決帶寬問題）以及專門處理iSCSI的ASIC芯片開發(fā)(解決主處理器的負擔問題)，iSCSI有著更好的發(fā)展。

FCP

　　FC本質上是SCSI標準的串行化，有些人將光纖通道結構視為“SCSI的光纖版本�！�

　　FCP(Fibre Channel Protocol，光纖通道協(xié)議)由ANSI發(fā)布，目的是制訂一種適合于G位數(shù)據(jù)傳輸通信的技術標準。FCP已被世界上所有的重要服務器及存儲廠商所采納，并成為下一代大容量、企業(yè)級數(shù)據(jù)存儲的標準。

　　FCP允許數(shù)據(jù)以很高的速度由網絡的一個節(jié)點傳輸?shù)搅硪粋�節(jié)點，目前已經實現(xiàn)了400MB/s的數(shù)據(jù)傳輸率（約相當于3.2G位）。FCP支持點到點, 共享環(huán)路及網絡交換。需要指出的是，采用光纖通道協(xié)議的節(jié)點之間的互連可以是光纖，也可以使用銅纜或其他材料的導線。

　　FCP有兩個比較明顯的劣勢: 一個是傳輸距離，采用光纖通道的FCP目前最多也只能達到10公里，如果要擴展，則需要使用其他相關協(xié)議;另一個是FCP需要構建專門的存儲網絡和需要專門的光纖通道交換機，其安裝和維護成本均非常高。

FCIP

　　FCIP解決了FC的傳輸距離問題，即解決了SAN之間的互連互通。

　　FCIP(Fibre Channel over TCP/IP),將FC協(xié)議封裝到TCP/IP包中，從而使FC通過網絡進行傳輸。FCIP由博科公司、Gadzoox網絡、朗訊科技、McData及Qlogic公司共同提出。

　　FCIP的缺點在于：首先，F(xiàn)CIP只能在FCIP設備之間建立點到點連接，即FCIP設備一端（IP端）和另外一個FCIP設備的IP端進行連接，F(xiàn)CIP設備的另外一端（FC端）和FC光纖通道交換機進行連接，F(xiàn)CIP設備無法在兩個獨立存儲設備之間提供本地IP連接；其次，由于FCIP是一種不透明的傳輸協(xié)議，即一個SAN向另一個SAN發(fā)送的信息在FC層沒有錯誤檢測，容易將一個SAN上的錯誤蔓延到各個SAN；再次是FC和IP網絡之間線速的不匹配，或者FCIP引擎的低效實現(xiàn)，都有可能使得FCIP設備成為一個瓶頸。

　　最關鍵的是，如果FCIP通道崩潰，兩個遠程FC交換機之間的連接也不會自動恢復，這對商業(yè)應用來說顯然是難以接受的。

iFCP

　　iFCP和FCIP都是為了解決FC SAN遠程傳輸問題而提出的標準，iFCP更好地解決了FCIP的點到點限制、故障恢復等問題。但是同樣做為基于IP的存儲傳輸協(xié)議，iFCP和FCIP都面臨著QoS服務質量保證、網絡延時等IP網絡目前所面臨的問題。

　　iFCP（Internet Fibre Channel Protocol）是一個網關到網關的協(xié)議，iFCP可以直接替代FC架構，通過iFCP存儲交換機可以直接連接FC的各個設備并進行分組，而不僅僅是簡單地對FC SAN進行遠程連接。

　　iFCP的優(yōu)勢在于在建立連接的同時能夠建立網關分區(qū)，它可以將出現(xiàn)問題的區(qū)域隔離起來，并克服了點到點隧道的限制。基于iFCP實現(xiàn)了SAN的路由故障隔離、安全及靈活管理，具有比FCIP更高的可靠性。

　　iFCP由Nishan Systems倡導，McDATA開發(fā)了基于iFCP的產品。

　　在網絡存儲領域，還有兩種新的構架值得關注: InfiniBand（IBA）和Direct Access File System (DAFS)體系。

InfiniBand體系

　　有專家認為，IBA將引發(fā)I/O互連領域的一場風暴。

　　InfiniBand簡稱IBA,由Mellanox公司提出，是一種新的I/O總線技術，用于取代目前的PCI總線。IBA主要應用在企業(yè)網絡和數(shù)據(jù)中心，也可以應用在高速線速路由器、交換機、大型電信設備中。

　　IBA傳輸率可以達到30Gbps，同時系統(tǒng)通過雙CRC、虛通道、優(yōu)先級控制、基于信用的流控制來維持較高的性能和可靠性。IBA還提供了內部和外部的互連支持。在軟件和操作系統(tǒng)方面，Mellanox公司發(fā)布了應用于Linux操作系統(tǒng)的IBA標準，同時微軟的Windows2000和未來的Whistler也提供了對IBA的支持。

DAFS體系


　　DAFS將比通過TCP/IP和NAS服務器進行通信具有更好的性能，譬如Unix的NFS和NT的CIFS。

　　DAFS（Direct Access File System）是由Network Appliance公司開發(fā)的一種協(xié)議，也稱為“虛擬接口”。DAFS相當于通過TCP協(xié)議棧直接與遠程服務器的存儲設備建立一個訪問機制，降低了時延。當交互建立后，數(shù)據(jù)直接從緩沖區(qū)搬移到網卡。

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