FC和iSCSI协议的分析比较

1、FC和iSCSI协议的分析比较摘要F和iSSI是目前存储区域网络SAN(StrageAreaNetrk)的两个主流协议。该文介绍F(Fibrehannel:光纤通道)和iSSIInternetSSI协议的协议构造以及流量控制和发现机制，在零复制和流量控制等方面对F和iSSI的协议功能进展了分析比较。关键词存储区域网络;F;iSSI;零复制。1引言SAN是一种专用网络，是网络效劳器群的后端，可采用光纤通道或iSSI等存储专用协议连接成高速专用网络，使网络效劳器与多种存储设备直接连接。SAN的最大特点就是可以实现网络效劳器与存储设备之间的多对多连接，而且，这种连接是本地的高速连接。SAN架构的优势

2、在于，强大的扩展性、多种存储设备的集中和新架构支撑下的新型数据应用方式，在平安意义下负责可持续的存储和数据传输。目前，F和iSSI是应用于存储区域网吉比特速率的两种主要技术。2F协议分析2。1F协议构造光纤通道按协议层进展分层，各层之间技术互相独立，留有增长空间，并且由被认可的标准化机构进展开发，分层构造共分5层,如图1所示。图1F协议层次-0(物理层底层):F-0层定义了连接的物理端口特性，包括介质和连接器(驱动器、接收机、发送机等)的物理特性、电气特性和光特性、传输速率以及其它的一些连接端口特性。F-1(传输协议)：规定了8B10B编码方式和传输协议包括串行编码、解码规那么、特殊字符和错误

3、控制。-2帧协议：规定了详细的传输机制，包括帧格式，节点间的信息交换。-3公共效劳：提供高级特性的公共效劳，即端口间的构造协议和流动控制，它定义了三种效劳：条块化(Striping)、搜索组(HuntGrup)和多路播放(Bradastultiast)。F-4(ULP映射)：定义了Fibrehannel和IP，SSI-3以及其他的上层协议ULP之间的接口。2.2F流量控制F中的流量控制机制是在信誉度系统上的根底上。所谓的信誉度(redit)是指设备承受额外帧的才能。信誉度的多少决定了设备接收额外帧才能的大校假如承受方没有向发送方发出任何的信誉度,那么发送方就不能发送任何帧,在信誉度的根底上协调

4、帧传送,可以防止帧的丧失,同时减少了对整个帧序列进展重传的频率。实际上,这种基于信誉度的机制建立在终端节点可以提供的缓冲区(TX-Buffer和RX-Buffer)的数目上,这些缓冲区用于存储到来的数据流。例如，拥有板上存储器的主机总线适配器，可能被分派作为承受缓冲区，成为F-1解串和译码功能，以及F-2的帧重新装配功能之间的接口。当F-1来提交帧的时候，这种承受缓冲区被充满；当F-2的装配线取出各个帧进展数据块的重建时，这种承受缓冲区被清空。为了充分的利用F的传输才能，最好可以连续的多发出多个郑这一点在事务开场前由受权充分信誉度来实现，同时利用F的全双工才能在帧还未承受时就发出附加的信誉度。

5、F中常用的两种是端到端(EE-redit)和缓冲区到缓冲区(BB-redit)的流量控制。端到端的流量控制机制(EE-redit)是在两个终端节点之间使用的流量控制。在两个通信节点登录并交换通信参数时候，建立起传输信誉度，并且由节点本身来监测。中间的交换机不参与端到端流量控制。如图2所示图2F基于信誉的流量控制一旦一个初始的信誉度等级受权后，假如要补充信誉度的话，要由承受方向发送出应答AK来实现。每发出一个帧发送方就消耗了一个端到端的信誉度EE-redit，只有当其接收到一个AK后才能增加信誉度。光纤通道中还定义使用BB-redit的流量控制机制(缓冲区到缓冲区的信誉度)，并且依靠reEive

6、-ready(R-RDY)有序集补充信誉度，如图2所示。某个附接到交换机的终端接点将在登录到交换机的过程中建立它的BB-redit。在交换机远端参与通信的一方将在登录时建立其自身交换机的BB-redit。BB-redit没有端到端的成分。发送方在发出一个帧时将BB-redit减1，直到BB-redit的数量为零的时候.此时不能再进展帧发送。在接收到R-RDY时将BB-redit加1。BB-redit的初始值必须是非零的。假如为零的话,说明不能再接收或者发送郑2.3F发现机制在F中，当一个新的设备参加到网络中时，它要与它的网络的管理者一般是交换机获得联络，网络管理者便会依次告知所有那些已经注册过

7、的和那些需要被通知这一事件的设备。此外，在F中，由于为了增强网络的灵敏性和平安性，有时可能需要进展分区。当一个新的设备参加到网络中的时候，该设备首先与它同在一个分区的其它现有设备完成注册，然后连接这个设备的交换时机把这一事件告知其他的分区的设备和其它的交换机。图3F发现机制如图3所示，假如当A区的节点A参加网络时，它先与F交换机获得联络，那么F交换机将把A节点参加网络的这一信息先后分别告知节点B和节点以及B区的节点D和节点E。至此，A节点就参加到网络中，可以与A区与B区中的设备进展通信。3iSSI协议分析3.1iSSI协议构造如同任何一个协议一样，iSSI也有一个明晰的层次构造，根据SI模型，

8、iSSI的协议栈自顶向下一共可以分为五层，如图4所示：图4iSSI协议分层模型.SSI层：根据应用发出的恳求建立SSIDB(命令描绘块)，并传给iSSI层；同时承受来自iSSI层的DB，并向应用返回数据。.iSSI层：对SSIDB进展封装，以便可以在基于TPIP协议的网络上进展传输，完成SSI到TPIP的协议映射。这一层是iSSI协议的核心层。.TP层：提供端到端的透明可靠传输。.IP层：对IP报文进展路由和转发。.Link层：提供点到点的无过失传输3.2iSSI流量控制与超时重发流量控制是指发送方控制发送数据帧到网络的速率。发送方发送的速率般是传送途径上的交换机、路由器或接收方可用的缓冲区大

9、小的函数。iSSI那么采用TPlP协议的端到端的流量控制机制，以可变发送窗口的方式进展流量控制。发送窗口在连接建立时由双方面定，但在通信过程中，接收方可根据自己的资源使用情况，随时动态地调整自已的接收窗口(可增大或减小)，然后告诉对方，使发送方的发送窗口和自己的接收窗口一致。iSSI采用的是TP的自适应超时重发算法，可根据网络的情况动态调整。这种算法记录每一个报文段发出的时间以及收到相应确实认报文段的时间，这两个时间之差就是报文段的往返时延RTT，当发送个数据段时，启动相应的定时器，假如定时器超时确认报文段还没有到达，就触发数据配发机制。假如超时之前得到确认，就记录新的往返时延，将各个报文段的

10、往返时延样本进展加权平均得到新的报文段的平均往返时延RTT，显然定时器设置的重发时间应大于平均的往返时延RTT。在实际应用中，RTT的算法还很复杂，目前一般采用的是Kar算法。3.3iSSI发现机制iSSI发起端为了和iSSI目的端建立iSSI会话，iSSI需要知道ISSI目的端的IP地址，TP端口号和名字三个信息。iSSI发现的目的是为了让iSSI发起端获取一条到iSSI目的端的通路。iSSI有三种发现机制：静态配置：在iSSI发起端已经知道iSSI目的端的IP地址TP端口号和名字信息时，iSSI发起端不需要执行发现。iSSI发起端直接通过IP地址和TP端口来建立TP连接，使用iSSI目的端

11、的名字来建立iSSI会话。这种发现机制比较合适比较小的iSSI体系构造SendTarget发现：在iSSI发起端知道iSSI目的端的IP地址和TP端口的情况下，iSSI使用IP地址和TP端口号建立TP连接后建立发现对话。iSSI发起端发送SendTarget命令查询网络中的存在的iSSI信息。这种方法主要用于网关设备，iSSI发起端被静态配置连接到指定的iSSI设备。iSSI发起端和iSSI网关设备建立对话并发送SendTarget恳求给iSSI网关设备。iSSI网关设备返回一系列和它相连的ISSI目的端的信息。iSSI发起端选择一个目的端来建立对话。零配置发现：这种机制用于iSSI发送设备完

12、全不知道ISSI目的端的信息的情况下。iSSI发起端利用现有的IP网络协议SLPServieLatinPrtlfrDisvery,效劳定位协议。iSSI目的端使用SLP来注册，iSSI发起端可以通过查询SLP代理来获得注册的iSSI目的端的信息。当iSSI目的端参加到网络中的时候，拓扑构造也随之改变。虽然这种方法增加了实现的复杂性，但它不需要重新配置发起端即可找到新的目的端。4F与iSSI协议的比较本文主要从下面几个方面对两个协议进展比较:4.1流量控制机制对网络的适应性F采用基于信誉的流量控制机制，当承受者有足够的缓存承受发信者的数据时，承受者把redit信誉度分配给发信者。它根据发送者的恳

13、求分配redit，仅当发送者没有用完它的redit时，它才可以发送数据。在AN/AN中，发送者必需要等待很长时间来获得承受者确实认消息以向网络发送新的数据。这种基于信任的流量控制机制降低了网络的利用率。iSSI是基于窗口的发送机制，由于发送方可以根据网络的拥塞情况动态地调整发送速率，因此iSSI的流量控制机制对网络的适应性更好，尤其在网络传输延迟较大的网络中。4.2超时重发机制的灵敏性在TPIP协议中，TP使用自适应重传算法以适应互连网络时延的变化。它的要点是：TP监视每一条连接的性能，并计算出报文的往返时间RTT(RundTripTie)。当连接的性能变化时，TP随即修改RTT(也就是说它能

14、自动适应时延的变化)。RTT(RundTripTie)被发送方用来决定是否重传报文。而Fibrehanne使用的是静态的超时重发机制，不会根据网络的情况动态地加以改变，因此发送方可能过早或过迟地出现超时，这对改善网络的综合性能不利。相对而言，iSSI可以动态地自适应于网络的当的情况，可以改善网络的综合性能，从这个角度看，iSSI应该优于Fibrehannel，更加合适目前的网络情况4.3PU对数据封装的负担大小在存储环境中，发出的块I0恳求的大小一般介于4K到64K之间。以8K的块I0恳求为例，已经知道在iSSI中以太网帧的大小是1.5K，在F中，F的帧大小是2K。因此8K的块I/恳求必须被分

15、成多个小的段，以适应不同的传输帧大校在F中，分段和重组操作是在网卡中实现的，因此减轻了主机PU的负担。对于iSSI协议，由于分段与重装是有PU来完成的，因此增加了PU的负担。4.4是否能保证数据平安传送在平安性方面，因为iSSI的一个设计标准是它在不受信任的广域环境中的使用，iSSI标准允许使用多种平安方法。位于iSSI层下的加密方案例如，IPse，不需要在iSSI端设备之间进展协商，它们对于高层应用程序来说是透明的。对于其他的认证实现如，KERBERS或者公钥/私钥的交换，iSSI登录过程为两个端设备协商两者都支持的平安类型提供了文本字段。假如协商成功，iSSI设备之间的PDU交换将由所使用的平安程序根据适当的平安确认需求而被格式化。iSNSInternetStrageNaeServer效劳器也可以协助此过程如作为公钥的仓库。光纤通道是工作在第二层的协议，本来并没有建立相应的平安机制以及平安通用协议，只不过是基于逻辑上的数据通道绑定。5完毕语对于传统的基于LAN的SAN来说，F是比iSSI更好的网络互连协议，因为F的零复制和分段组装机制大大地减轻了PU的负担，加快了数据的处理。但是，随着存储应用的增长，存储网络往往需要跨越很远的间隔 ，由于在流量拥塞控制机制、发现和地址机制、超时重发机制、平安机制等方面的优势，iSSI比F更合适这种情