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1©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1222©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c13©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1存储网络相关协议和技术介绍分会场OPT-150444©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1议程•SCSI•光纤通道•iSCSI•FCIP555©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1存储网络的体系结构SCSI的应用(文件系统、数据库)SCSI指令、数据和状态SCSI流指令其它SCSI指令SCSI块指令iSCSI以TCP/IP传输SCSIFCP以FC传输SCSI并行SCSI传输光纤通道FCIPTCPIP以太网等光纤通道物理接口并行SCSI接口6©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1小型计算机系统接口(SCSI)777©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSI•概述/发展历史/标准•体系结构•指令描述块(CDB)888©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1I/O通道I/O控制器外部I/O内部I/OI/O通道•在计算机和用于存储数据的设备之间使用的传输技术•在计算机内部，或扩展至外部的存储设备•存储设备可由连接的主机或其它存储设备访问•例如：SCSI、光纤通道、ESCON999©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSII/O通道•SCSII/O通道为SCSI数据提供半双工通道•并行连接参数总线带宽：8、16比特总线速度：5--80Mhz吞吐量：5–320MBps设备每总线：2–16台设备线缆长度：1.5米–25米Luns(逻辑单元数量)每设备：64半双工I/O通道SCSI始发设备(Initiator)SCSI目标设备（Target）应用块设备通用SCSI文件系统TCP/IP栈NIC驱动器适配器驱动器NIC适配器SCSI适配器101010©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1发展历史•从ShugartAssociates公司(seagate前身)于1979年推出SCSI以来，SCSI一直在不断演进，ANSI于1986年批准其成为标准，现称为SCSI-1•SCSI-2在1990年获得X3T9委员会批准，在1994年获得ANSI批准(ANSIX3.131)•SCSI-3是多个标准的集合,每个标准定义SCSI一个非常特殊的部分:物理接口、传输接口、指令接口、体系结构模式、程序接口等111111©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1指令接入方法(CAM)设备类特殊指令集(SBC)SCSI体系结构模式(SAM)共享指令集-所有设备(SPC)传输协议物理连接FC-xx1394SPI-xFCPSBPATAPISPC-2/SPC-3CAMASPI通用SBCSSCSES更多…标准121212©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSI终结器内部SCSI终结器SCSI总线使用SCSI卡的系统SCSI菊花链线缆链路端口上的SCSI终结器主机始发设备控制总线数据总线磁盘设备目标目标始发设备磁盘设备目标磁盘设备目标磁盘驱动器磁盘驱动器磁盘驱动器131313©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSI体系结构模式逻辑单元SCSI请求SCSI应答传输子系统客户机/始发设备服务器/目标设备应用客户机141414©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSI指令模式•SAM定义两类协议服务:执行指令/确认服务数据传送服务•这反映了每次数据传送的三个主要阶段:执行:通过命令描述块(CDB)发送请求的指令和参数数据:根据指令来传送数据确认:接收执行指令的确认151515©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSI运行始发设备目标设备SCSI总线/互连……SCSI写指令数据传送请求数据输出数据传送请求数据输出状态161616©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSI编址始发设备-A“7”LUN-A“0”LUN-B“1”LUN-C“2”LUN-A“0”LUN-B“1”LUN-A“0”LUN-A“0”始发设备-B“6”目标设备-A“4”目标设备-B“3”目标设备-C“2”目标设备-D“0”171717©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1SCSICDB格式操作代码控制字节传送字节长度第0位第1位第2位第3位第4位第5位第6位第7位预留逻辑块地址01234518©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1光纤通道(FibreChannel)191919©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1光纤通道(FC)•概述/历史/标准•体系结构•实施拓扑结构•运行•FC帧结构(Framing)•命名/寻址规划•服务类别(ClassesofService)•对话管理(SessionManagement)•分区(Zoning)202020©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1I/O通道的网络连接目标设备•在网络传输上承载与并行方式连接相同的SCSI协议•传输必须不影响SCSI的有效负载(安全性、完整性、延迟)•光纤通道是一种传输通道通道控制器主机系统I/O通道的网络连接始发设备(HBA)SCSI网络212121©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1光纤通道提供的优势通道•连接业务•物理电路•可靠的硬件传输•高速•低延迟•短距离•基于硬件网络•无连接•逻辑电路•不可靠的传输•高连接•更高的延迟•更远的距离•基于软件光纤通道•电路和分组交换•可靠性传输—误码率(BER)10-12•高数据完整性—错误检测•高数据传输速率—100和200MB/s•高带宽，低延迟—1Gbps/2Gbps•高连接数—24位地址•长距离—10公里到100公里222222©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1光纤通道(FC)标准•FC-PH定义FC-0、FC-1和FC-2的级别(物理上)•FC-FS说明FC帧格式和光纤通道的基本控制特性•FC-GS定义多种与服务器类似的功能•SCSI-FCP定义使用光纤通道接口的SCSI-3指令协议的操作•FC-FG定义光纤通道交换架构的常见特性•FC-SW描述光纤通道交换架构的交换组件•FC-AL是仲裁环路拓扑结构标准232323©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1光纤通道体系结构模式FC-0(物理接口、光纤和电路线缆、连接器等)FC-1(8b/10b编码，链路控制)FC-2(帧结构、流量控制、服务类别)FC-3(通用服务)FC-4ULPSCSI-3ESCONSNMP802.2LLCSCSI-FCPFC-SNMPFC-LEFC单字节指令集242424©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1端口类型E_PortE_Port节点节点节点光纤通道交换机光纤通道交换机节点节点NL_PortNL_PortNL_PortFL_PortF_PortF_PortN_PortN_Port252525©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1光纤通道网络•光纤通道的拓扑结构分为三种标准点对点仲裁环路交换架构集线器262626©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1使用交换架构的公共环路集线器集线器272727©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1点到点•‘N’端口光纤通道设备之间的专用连接•所有链路带宽都分派给两个节点之间的通信•适用于小规模存储设备的方案，不具备共享功能节点A节点BN_PortN_Port发送器接收器接收器发送器282828©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1仲裁环路(FC-AL)•每个节点的TX端口连接到邻近节点的RX端口，直到形成闭环为止•最大带宽:100MB/秒(环路上所有节点中共享)•环路上最多126个节点•不是令牌传输方案--不限制设备保留控制的时间•操作顺序:环路控制仲裁打开到目标设备的通道传送数据关闭•环路上的节点数直接影响性能NL_Port节点ANL_Port节点BNL_Port节点D发送器接收器接收器发送器接收器发送器NL_Port节点C发送器接收器292929©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1仲裁环路集线器的特性•闭环体系结构•未向专用设备分配光纤通道地址•无源;协议层以下由端口控制，不涉及集线器的环路•大多数环路为小规模的5–30台设备•不会发生物理层中断的热插拔设备(将导致LIP环路插入)端口1端口2端口3端口#RxTxRxTxRxTxRxTx303030©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1•每个端口100/200MBps带宽•每个端口的成本是1000–2000美元•添加新设备可以增加总的带宽•高达1600多万可能的地址•支持分区功能交换架构的拓扑结构F_PortF_PortF_PortF_PortN_Port节点B接收器发送器N_Port节点D接收器发送器N_Port节点C接收器N_Port节点A发送器接收器发送器313131©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.OPT-1505179_05_2002_c1交换机间连接(ISL)交换架构节点1节点2节点5节点7节点8节点3节点4节点6