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淺談IP存儲技術(一)
時間:2013-07-18 09:11 來源:飛客數(shù)據(jù)恢復 作者:飛客數(shù)據(jù)恢復工程師
IETF(Internet Engineering Task Force,互聯(lián)網(wǎng)工程任務組)通過了iSCSI(Internet SCSI)標準。此時,還沒有人試圖將iSCSI(Internet SCSI互聯(lián)網(wǎng)小型計算機系統(tǒng)接口)與SCSI(Small Computer System Interface,小型計算機系統(tǒng)接口)、FC(Fibre Channel光纖通道)相提并論,此時的存儲界,用“波瀾不驚”四個字來形容再合適不過了。
大家心里似乎還保存著這樣的概念,1986年誕生的SCSI沉重地叩響了存儲的大門,1994年由ANSI標準化組織制訂的FC帶領著無數(shù)人走進了存儲的殿堂。而iSCSI帶來了什么?它只是殿堂中一幅供人欣賞的梵高抽象派油畫?還是通向殿堂中各個角落的走廊?還是大廳中輝煌的燈光?
下面,就讓我們一起揭開它的面紗吧。
解析IP 存儲謎團
存儲圈是一個紛擾的世界,里面充斥著各種各樣的理論和概念:讓用戶頭暈的DAS、NAS、SAN、FC SAN、IP SAN,很多專業(yè)工程師也不能講清楚的SCSI、FC、iSCSI、iFCP、FCIP、InfiniBand體系等等。本節(jié)將從兩個方面比較詳細的介紹IP存儲的相關知識,首先介紹在存儲最底層的存儲協(xié)議,而后介紹基于這些協(xié)議搭建起的存儲網(wǎng)絡。
下面,讓我們花些時間和篇幅說一說最底層的存儲協(xié)議:
存儲協(xié)議淺析就像大部分新的技術都是要經(jīng)歷從發(fā)布到普及一樣,存儲技術的發(fā)展都要經(jīng)過一個過程。
SCSI協(xié)議的發(fā)展從帶寬5M發(fā)展到現(xiàn)今的320M,只經(jīng)過了不到二十年的時間。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蟮奶嵘琒CSI 5規(guī)定了640MB/s的傳輸速度。但是SCSI仍然不能規(guī)避其連接設備數(shù)目太少、距離太短、主機共享性低等一系列的問題。
與SCSI有血緣關系的SSA發(fā)展到160M的時候,隨著其創(chuàng)造和倡導者――IBM 推出DS8000以后,也似乎預示著它走到了盡頭。
再看看FC,從誕生之日起,它便以一個貴族、一個SCSI的終結者身份出現(xiàn)。從1G到現(xiàn)在新推出的4G,以及將來推出的10G,發(fā)展速度之快令人乍舌。
也許正是應了那句話:“貴族永遠解決不了平民的問題。”雖然它不斷的自降身價,從1999、2000年動輒百萬到現(xiàn)在少則二三十萬就可以搭建一個FC系統(tǒng),它卻依然秉持著貴族的一貫作風――想與它交流,至少要穿一件像樣的貴族服裝。不可或缺的FC HBA和昂貴的FC硬盤永遠是它心里永遠的痛。原因很簡單――它流淌的是貴族的血液!而終結SCSI使命達成之日似乎也正變得遙遙無期。
越來越多的用戶正在翹首以盼,新的技術能夠改變他們?nèi)找婊靵y的系統(tǒng),改變他們越來越多地購買新產(chǎn)品和管理的大量投入。而當虛擬存儲的大旗飄洋過海來到中國的時候,我們恍然發(fā)現(xiàn)那也只不過是個噱頭。面對廠商之間的技術壁壘、打補丁出身的供貨商、高昂的產(chǎn)品價格,想要嘗試的想法正在逐漸變得軟弱無力。
iSCSI的橫空出世似乎正在向人們宣告,平民出身的它正在以義無反顧地姿態(tài)展現(xiàn)在人們面前:
將SCSI、FC融合在一起,創(chuàng)造一個新的存儲紀元!
而此時我們卻驚奇的看到一個個廠商將iSCSI應用在了不同的領域,創(chuàng)造出了不同的產(chǎn)品:一個個用網(wǎng)線代替SCSI、FC線纜的磁盤陣列(IBM在2001年iSCSI正式發(fā)布以前就迫不及待的推出了200i)、NETAPP將iSCSI接口用在了自己的一個個NAS陣列――去彌補NAS只能用于文件存儲的先天不足、Cisco、SANRAD等推出基于iSCSI技術的交換機……似乎每一個廠商都在抱著自己的家底,想讓老樹開出新花。
恰逢FCIP、iFCP也正躍躍欲出,我們到底應該如何選擇?我們用戶是該高興還是悲哀?是應該為新的技術的推出即將解決我們現(xiàn)有的問題高興?還是悲哀我們兜里的鈔票已經(jīng)被精明的商人們算計一空?
至少我們應該慶幸,商業(yè)環(huán)境日益激烈的競爭正在按照解決我們實際應用問題的方向前進。
所以,與其說摩爾定律驗證了技術發(fā)展的時效性,還不如說,摩爾定律正一次次驗證技術的發(fā)展正是依仗于商業(yè)發(fā)展的推動力。
下面,就花些篇幅來介紹一下在商業(yè)推動下產(chǎn)生并不斷發(fā)展的令人眼花繚亂的存儲技術吧。
SCSI
SCSI是小型計算機系統(tǒng)接口(Small Computer System Interface)的簡稱,它是在美國Shugart公司開發(fā)的SASI的基礎上,增加了磁盤管理功能而成的。SCSI接口作為輸入輸出接口,主要用于硬盤、光盤機、磁帶機、掃描儀、打印機等設備。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到Ultra 320。
FC
Fibre Channel (FC)是1994年由ANSI標準化組織制訂的一種適合于千兆位數(shù)據(jù)傳輸通信的成熟而安全的解決方案。
Fibre Channel 與傳統(tǒng)的SCSI技術相比,除了提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速度,更遠的傳輸距離,更多的設備連接支持,更穩(wěn)定的性能,更簡易的安裝以外,最重要的是支持最新的網(wǎng)絡區(qū)域存儲(SAN)技術。
現(xiàn)在已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的是2G的FC技術,4G的FC產(chǎn)品也已經(jīng)通過測試,Brocade、Cisco、Qlogic、Emulex都已經(jīng)推出或馬上推出相應技術的產(chǎn)品。
iSCSI
iSCSI(Internet SCSI互聯(lián)網(wǎng)小型計算機系統(tǒng)接口)是一種在Internet協(xié)議網(wǎng)絡上,特別是以太網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉藴省K怯蒀isco 和IBM兩家發(fā)起的,并且得到了IP存儲技術擁護者的大力支持。是一個供硬件設備使用的可以在IP協(xié)議上層運行的SCSI指令集。簡單地說,iSCSI可以實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡上運行SCSI協(xié)議,使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進行路由選擇。
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(wǎng)交換機而不是特殊的光纖通道交換機,從而減少了異構網(wǎng)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(wǎng)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。但是隨著專門處理iSCSI的ASIC芯片開發(fā)(解決主處理器的負擔問題),以及10G的普及(解決帶寬問題),iSCSI將有著更好的發(fā)展。
FCIP
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(wǎng)絡進行傳輸。FCIP由Brocade、Gadzoox、朗訊、McData及Qlogic共同提出。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(wǎng)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。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。基于FCIP的設備現(xiàn)在有Brocade多協(xié)議路由器等。
iFCP
iFCP(Internet Fibre Channel Protocol)是一個網(wǎng)關到網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)品。
InfiniBand體系
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(wǎng)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(nèi)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。