IP-SAN网络存储技术

IPSAN网络存储技术ISSUE1.0保存在计算机中的数据正在受到越来越多的威胁。IPSAN存储技术提供了一种大容量、高可用性、高扩展性和高平安性的数据存储解决方案。引入了解网络存储的体系架构了解FC和FCSAN存储技术了解IPSAN存储技术及协议标准了解iSCSI技术了解IPSAN的数据平安保障技术课程目标学习完本课程，您应该能够：存储体系架构FCSAN和IPSAN技术IPSAN的数据平安保障技术目录存储体系架构分类效劳器内置存储直接连接存储DAS〔DirectAttachedStorage〕网络存储网络连接存储NAS〔NetworkAttachedStorage〕存储区域网络SAN〔StorageAreaNetwork〕存储体系架构的开展Direct-Attached

Storage(DAS)Network-Attached

Storage(NAS)IntelligentIPStorage(IP-SAN)FCStorageArea

Network(FC-SAN)UFSEXT2Block/Cash/RAIDATA/SATAUFSEXT2NTFSBlock/Cash/RAIDSCSINFSNFSTCP/IPEthernetBlock/Cash/RAIDSCSIFCFC-4FC-3FC-1,2FC-0FC-0FC-1,2FC-3FC-4EXT2BlockSCSIRAIDiSCSITCP/IPEthernetFCRAIDiSCSITCP/IPATAiSCSITCP/IPEthernetStorageservicesEnginesUFSNTFSBlockTCP/IPEthernetiSCSIIPNetworkFiberChannelIPNetworkIPNetwork…EXT2NTF2UFSCIFSTCP/IPEthernetCIFSSCSIEthernetNTFSATA/SATADAS存储架构通过IDE、SCSI或FC接口与效劳器直接相连以效劳器为中心磁盘驱动器磁带库存储应用效劳器LAN应用效劳器UNIX和WindowsNT客户端DAS的特点优点：磁盘与效劳器别离，便于统一管理缺点：每个效劳器都需要独立的存储设备连接距离短，连接数量有限数据分散，共享、管理困难存储资源利用率低，单位本钱高扩展性差NAS存储架构使用一个专用存储效劳器与网络直接相连通过NFS或CIFS对外提供文件级访问效劳以数据为中心存储WindowsNT效劳器UNIX效劳器NAS接入效劳器NFSCIFSLANUNIX客户端WindowsNT客户端NAS的特点优点：不占用应用效劳器资源广泛支持操作系统及应用扩展较容易即插即用，安装简单方便缺点：相比SAN架构，存取速度慢不适合存储量大的块级应用数据备份及恢复占用网络带宽SAN存储架构将存储系统、效劳器和客户端都通过网络相互连接以网络为中心磁盘驱动器磁带库存储WindowsNTserverLAN应用效劳器UNIXorWindowsNT客户端LAN应用效劳器SAN的特点优点：设备整合数据集中，易管理高扩展性和高可用性适用于存储量大的块级应用缺点：相比NAS本钱较高安装和升级比NAS复杂多客户端共享资源需额外软件SAN提高存储设备的利用率直接连接存储〔DAS〕75%50%50%50%UNIXNTNTNTUNIXUNIXNTNTNT存储区域网络〔SAN〕存储数据块应用效劳器NTNTNTUNIX应用效劳器存储数据块NAS与SAN的比较SANNAS数据集中的实现好好数据共享的实现一般好对应用网络的影响极小大系统复杂程度高低系统性能好受网络环境影响系统配置复杂简单系统扩展性好一般应用限制无不适用于块级别数据传输数据保护能力好较好NAS与SAN的融合应用主机通过IPSAN访问存储资源应用主机通过CIFS或NFS访问NAS共享资源NAS和SAN资源共用同一存储池SAN访问NAS访问SAN网络LAN……效劳器效劳器存储……存储体系架构FCSAN和IPSAN技术IPSAN的数据平安保障技术目录光纤通道技术光纤通道又称FC〔FiberChannel〕光纤通道最初用来提高硬盘接口的传输带宽，现在已经成为存储的主流数据传输技术采用五层光纤协议封装SCSI协议报文，底层通常使用光纤作为传输介质光纤通道接口是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性而设计的高性能接口点对点〔Point-to-Point〕仲裁环〔ArbitratedLoop〕交换式〔SwitchFabric〕光纤通道拓扑结构光纤通道协议光纤通道从下到上分为5层：物理层传输协议层帧和信号协议层公共效劳层FC-0FC-3FC-2FC-1FC-4铜，光连接8b/10b编码FC-AL、FC-AL-2光纤物理与信号接口〔FC-PH、FC-PH2、FC-PH3〕SCSI-3命令集映射FC链路封装FC-LEFC-ATMSCSI-3IPATMIPI-3命令集映射光纤介质类型和结构光纤介质单模光纤〔Single-mode

Fiber〕多模光纤〔Multi-mode

Fiber〕电信号〔铜介质〕光纤结构纤芯〔core〕包层〔coating〕保护套〔jacket〕IPSAN网络体系结构IP存储技术包含iSCSI、FCIP、iFCP等SCSI的应用〔文件系统、数据库〕SCSI块指令SCSI流指令其它SCSI指令SCSI指令、数据和状态并行SCSI传输FCP以FC传输SCSIiSCSI以TCP/IP传输SCSI光纤通道FCIPTCPIP以太网等光纤通道物理接口并行SCSI接口FCIP技术IETF与ANSI共同提出基于IP的光纤通道方案光纤通道数据帧被压缩为IP帧传输两个SAN之间通过IP网络建立点到点的隧道IP头TCP头FCIP头EOFFiberChannel帧SOFFCIP帧封装SOF〔帧起始定界符〕、EOF〔帧终止符〕iFCP技术FC与IP之间建立网关到网关的连接使FC帧可以路由到正确的目的地址为TCP/IP网络FC端设备提供FC网络效劳实现端到端的IP连接IP头TCP头IFCP报头FiberChannel帧iFCP帧封装D_ID:01XXXXS_ID:02XXXXD_IP:01XXXXS_IP:02XXXXiSCSI技术IETF提出的基于IP协议的技术标准不包含任何FC的内容SCSI命令和数据帧压缩为IP帧传输工作于SCSI和TCP/IP之间IP头TCP头iSCSI报头SCSI命令iSCSI帧封装IP网络存储技术比照FCIPiFCPiSCSI包含的IP内容最少居中最多，无FC内容终端设备FiberChannelFiberChanneliSCSI/IP网络服务FiberChannelIPIP协议栈使用FiberChannel协议层次高层使用FC-4层底层使用iFCP代替FC-2层自己的串行SCSI实现是否支持与FCSAN的合并支持不支持--网络管理复杂，需要FC和IP两套网管简单，单一网管简单，单一网管安全性一般利用磁盘分区增强安全性对安全有专门定义服务质量使用IPQoS一般使用IPQoS技术实施复杂度简单复杂简单iSCSI概述SCSI传输协议的一种主要由RFC3720描述在TCP/IP上封装，并可靠的、面向连接的传输SCSI命令及数据iSCSI命名标准iSCSIQualifiedNameIEEEEUI-64iSCSINamePhysicalTargetInitiatoriSCSI协议栈SCSITCPiSCSIIPlinkSCSITCPiSCSIIPlink数据校验〔假设有〕iSCSI报文格式以太网头(14)IP头(20)TCP头(20)iSCSI〔TCP数据〕FCS源端口目的端口序列号确认号首部长度保存UAPRSF窗口大小校验和紧急指针iSCSI的知名端口是：3260根本报头段(BHS，48字节)附加报头段〔假设有〕头部校验〔假设有〕数据段〔假设有〕iSCSI状态机初始态平安认证态操作协商态完整功能态iSCSI会话Discovery会话用于发现Target，支持三种iSCSI报文LOGINREQ/RSPTEXTREQ/RSPLOGOUTREQ/RSPNormal会话登录阶段完整功能阶段退出阶段DiscoverySessioniSCSI会话建立流程TCP建立流程：三次握手

Initiator

Target

SYN

SYN/ACK

ACKDiscovery会话建立流程：

InitiatorTargetLOGINREQLOGINRSPLOGINREQLOGINRSPTEXTREQTEXTRSPParameterNegotiateSendTargetiSCSINormal会话Normal会话建立流程：

InitiatorTargetLOGINREQLOGINRSPLOGINREQLOGINRSPSCSICOMMANDDATA-INFINALDATA-OUTSCSIRSPNormalSessionParameterNegotiateReportLUNs……iSCSI会话的撤除会话撤除流程：InitiatorTargetLOGOUTREQLOGOUTRSPTCP撤除流程：四次握手InitiatorTargetFINACKFINACKIPSAN根本组网SQLServerOracleIP

存储IP存储……LAN…LAN……以太网交换机客户端客户端…以太网交换机以太网交换机以太网交换机IPSAN灾备组网SnapShotAgentLAN磁带库IV5100Oracle