HC1109106-HCNA-Storage-V2-BSSN-第六章-IP-SAN技术及应用

©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.HC1109106IPSAN技术与应用Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page2学习完本章节后，您将能够：了解IPSAN产生与发展的背景掌握IPSAN组成和组网连接理解iSCSI协议理解FC协议与TCP协议融合掌握华为IPSAN存储的实现与应用目标Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page3目录1.IPSAN产生与发展2.IPSAN组成和组网连接3.iSCSI协议介绍4.FC协议与TCP协议融合5.华为IPSAN存储的实现与应用Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page4FCSAN与IPSANDASSCSIFCSANFCFCFCFCIPSANiSCSIiSCSICopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page5什么是IPSAN？以TCP/IP协议为底层传输协议，采用以太网作为承载介质构建起来的存储区域网络架构。实现IP-SAN的典型协议是iSCSI，它定义了SCSI指令集在IP中传输的封装方式。存储设备存储设备以太网交换机服务器HBA用户B服务器HBA用户C用户ALANTCP/IP网络Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page6IPSAN的优势不需要专用的HBA卡和光纤交换机，普通的以太网卡和以太网交换机就可以存储和服务器的连接。接入标准化传输距离远可维护性好带宽扩展方便理论上IP网络可达的地方就可以使用IPSAN，而IP网络是目前地球上应用最为广泛的网络。广大的具备IP网络技术的维护人员和强大的IP网络维护工具支撑。随着10Gb以太网的迅速发展，IPSAN单端口带宽扩展到10Gb已经是发展的必然。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page7IPSAN面临的挑战数据安全性数据在传输过程的安全性和在存储设备中的安全性是IPSAN存储面临的严峻问题IPSAN主要挑战TCP负载TCP为了完成数据的排序工作需要占用较多的主机CPU资源导致用户业务处理延迟的增加块数据传输IP协议比较适合传输大量的小块消息，对大块数据的传输的效率还有待提高Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page8FCSAN与IPSAN比较描述FCSANIPSAN网络速度1Gb、2Gb、4Gb、8Gb1Gb、10Gb网络架构单独建设光纤网络和HBA卡使用现有IP网络传输距离受到光纤传输距离的限制理论上没有距离限制管理、维护技术和管理较复杂与IP设备一样操作简单兼容性兼容性差与所有IP网络设备都兼容性能非常高的传输和读写性能目前主流1Gb，10Gb正在发展成本购买（光纤交换机、HBA卡、光纤磁盘阵列等）、维护（培训人员、系统设置与监测等）成本高与FC－SAN相比，购买与维护成本都较低，有更高的投资收益比例容灾容灾的硬件、软件成本高本身可以实现本地和异地容灾，且成本低安全性较高较低Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page9目录1.IPSAN产生与发展2.IPSAN组成和组网连接3.iSCSI协议介绍4.FC协议与TCP协议融合5.华为IPSAN存储的实现与应用Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page10IP-SAN典型组网应用服务器以太网卡存储设备应用服务器应用服务器应用服务器以太网交换机存储设备存储设备直连单交换双交换以太网交换机以太网交换机应用服务器Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page11IP-SAN的组件服务器iSCSIHBA卡iSCSI存储设备LAN用户A用户B服务器以太网卡iSCSI存储设备以太网卡以太网卡以太网交换机Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page12iSCSI连接方式IP-SAN根据主机与存储的连接方式不同，可以分为三种：硬件TOE网卡+initiator软件方式以太网卡+Initiator软件方式iSCSIHBA卡实现方式Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page13以太网卡+Initiator软件实现方式以太网卡存储设备IPSAN网络内部总线连接以太网连接Initiator软件完成iSCSI报文到TCP/IP报文转换，需占用主机资源基于TCP/IP协议的以太网连接Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page14TOE网卡+Initiator软件实现方式智能以太网卡存储设备IPSAN网络内部总线连接以太网连接Initiator软件完成iSCSI层的功能，需占用主机资源基于TCP/IP协议的以太网连接TCP/IP协议转换由TOE网卡完成，不占用主机资源Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page15iSCSIHBA卡连接方式iSCSIHBA卡存储设备IPSAN网络内部总线连接以太网连接基于TCP/IP协议的以太网连接完成iSCSI报文到TCP/IP报文转换，完全不占用主机资源Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page16目录1.IPSAN产生与发展2.IPSAN组成和组网连接3.iSCSI协议介绍4.FC协议与TCP协议融合5.华为IPSAN存储的实现与应用Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page17iSCSI协议iSCSI（InternetSCSI）把SCSI命令和块状数据封装在TCP中在IP网络中传输，基本出发点是利用成熟的IP网络技术来实现和延伸SAN。SCSI应用（文件系统、数据库）SCSI块指令SCSI流指令其他SCSI指令SCSI指令、数据和状态iSCSITCPIP物理层(以太网)Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page18iSCSI体系结构iSCSI节点将SCSI指令和数据封装成iSCSI包，然后该数据封装被传送给TCP/IP层，再由TCP/IP协议将iSCSI包封装成IP协议数据以适合在网络中传输。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page19iSCSI的发起端与目标端发起端（Initiator）SCSI层负责生成CDB（命令描述符块），将CDB传给iSCSIiSCSI层负责生成iSCSIPDU（协议数据单元），并通过IP网络将PDU发给target目标器（Target）iSCSI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iSCSIInitiatorTargetSCSIiSCSITCPIPLinkSCSIiSCSITCPIPLinkCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page20iSCSI数据包封装模型所有的SCSI命令都被封装成iSCSI协议数据单元iSCSI利用TCP/IP协议栈中传输层的TCP协议为连接提供可靠的传输机制Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page21目录1.IPSAN产生与发展2.IPSAN组成和组网连接3.iSCSI协议介绍4.FC协议与TCP协议融合5.华为IPSAN存储的实现与应用Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page22FC-SAN与IP-SAN在产品上的融合存储产品中既包括FC接口，又包括iSCSI接口Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page23FC-SAN与IP-SAN解决方案的融合校园网服务器用户群防火墙FC交换机FC交换机IP交换机LANIP连接FC连接T系列存储设备IP交换机应用服务器群Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page24FC与TCP协议融合目前FC与TCP/IP协议的真正融合主要有两种趋势：TCP/IP网络承载FC信道FCIPiFCPFCOE以FC信道承载TCP/IP数据IPFC从现有的情况来看，以太网技术和FC技术都在飞速发展，IP-SAN和FC-SAN会在很长的一段时间内都将是并存且互为补充的。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page25FCIP协议Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page26FCIP的协议栈在FCIP的协议栈中，FCIP协议处于FC和TCP之间，也就意味着FCIP可以互联FC和TCP这两种协议网络。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page27FCIP的数据封装FCIP协议是一个隧道协议，它提供把FC协议数据帧封装进IP包以便在IP网络中进行传输的方法。FC封装部分IP封装部分IP数据部分以太网帧头TCP/IP包头FCIP帧头SOF帧起始符FC数据EOF帧终止符Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page28FCIP通信原理Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page29iFCP协议iFCP（InternetFibreChannelProtocol，互联网光纤通道协议）是一种网关到网关的协议，为TCP/IP网络上的光纤通道设备提供光纤信道通信服务，也就是可以实现端到端的IP连接。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page30iFCP的协议栈iFCP协议位于TCP/IP协议和FC协议之间，可以起到连接这两种协议网络的作用。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page31iFCP协议封装在iFCP层中，FC设备的24位fabric地址被映射到一个唯一的IP地址上，为FibreChannel启动器和目标提供了本地IP地址的编址工作。Copyright©2013HuaweiTechnolo