3.iSCSI技術
相比于上述兩種IP存儲網絡技術,iSCSI是一種純粹意義上的IP存儲網絡技術,它不包含任何FC的內容,iSCSI存儲端設備支持TCP/IP協議棧,直接接入IP網絡。iSCSI為通過IP網絡進行塊數據傳輸定義了自己的串行SCSI實現。
在SCSICDB(CommandDescriptorBlock)前加入iSCSI頭,幫助接收端解釋SCSI命令。iSCSI頭和SCSICDB組成iSCSI協議數據單元,并封裝進TCP中,在IP網絡中傳輸。
在iSCSI構建的IP存儲區域網絡中,每個主機和存儲資源都支持吉比特以太網接口和iSCSI協議棧,設備能夠直接連接到吉比特以太網交換機或IP路由器上,iSCSI端節點顯示為一個IP實體。iSCSI使用TCP保證在IP網絡上進行可靠的數據傳輸,通過一個或多個TCP連接在引發器和目標之間支持一個iSCSI會話,TCP連接確保iSCSIPDU順序發送,其中PDU封裝了標準的SCSICDB用于傳送命令和數據。iSCSI層為操作系統提供了標準的SCSI訪問方法命令組的接口。iSCSI還允許提供IPSec數據加密功能,保證數據的安全性。協議還規定了可選的數據同步和數據控制機制,確保iSCSI數據和命令的有序接收。
每個iSCSI節點具有兩個標識,一個是iSCSI節點名,一個是IP地址和TCP端口號的結合。iSCSI節點名和iSCSI地址的分離能夠保障存儲設備在網絡中具有一個惟一的標識,即使iSCSI節點在網絡中的位置發生改變,該設備仍能夠被重新發現。
在開始工作前,引發器和目標之間首先建立TCP連接,連接正確建立后,開始iSCSI會話。引發器和目標之間的iSCSI會話必須通過一個iSCSI登錄進程(LoginPhase)來啟動,該過程用來協商雙方的變量參數,如果成功,目標將向引發器發出一個登錄接受信息;否則,登錄被拒絕,連接中斷。iSCSI登錄交換使用文本字段協商引發器和目標之間的參數,這些字段和一些關鍵字相關,這些關鍵字后面是協商得來的值,如果一個引發器所提供的范圍和目標所提供的不一樣,將使用二者之間的較小值。
登錄完成以后,iSCSI會話進入完全特性階段,即正常的SCSI事務階段。如果該會話建立了多個TCP連接,單獨的命令/響應對必須在相同的TCP連接上傳輸。ISCSIPDU用來傳送命令、狀態和數據,R2T(Ready-to-Transmit)PDU在目標和引發器之間扮演了高層SCSI流量控制的角色。
iSCSI錯誤處理和恢復最主要的要求是:引發器和目標必須都具有緩沖命令和響應的能力,直到它們得到確認為止。例如,在一個寫操作中,引發器必須將剛發送的數據保存到緩沖區中,直到它收到一個來自目標的R2T,表明先前發送數據已經收到。iSCSI通過序列號確認(或SNACK)PDU來恢復丟失PDU。SNACK會指出丟失的PDU數目,并且計算接收到的上一個可用PDU。
在iSCSI協議中允許使用多種安全機制,如IPSec和登錄認證等。iSCSI的會話始于iSCSI登錄進程,在登錄進程中能夠調用一個安全例程來對可允許的連接進行認證,并且iSCSI登錄過程也為兩個端設備協 商二者都支持的安全性類型提供了文本字段。同時,iSCSI的登錄進程也能夠借用IP技術中的接入認證技術。iSCSI協議也支持位于iSCSI層下的多種加密方案,能夠實現端到端的認證和加密。iSCSI技術也能夠使用主流的IP網絡通用的安全機制,如ACL,VLAN和VPN技術。
iSCSI協議本身沒有定義對QoS的支持,可以利用IPQoS技術實現對服務質量的支持。
4.技術比較
以上介紹的三種IP存儲網絡技術都能實現IP存儲區域網絡,協議棧、技術細節、網絡服務以及實施難度等方面有著明顯的區別,各有優缺點和適用環境。
三、IP存儲網絡技術標準化進程
IP存儲網絡技術的標準化工作仍在進行中,主要的IP存儲網絡標準化組織有SNIA和IETF。SNIA由制造商組成的,主要從事存儲網絡技術工業標準的制定,在整個存儲行業中具有較大的影響力。而IETF是傳統的Internet標準制定的組織,在IP存儲領域也具有較大的影響力。兩者都對目前主要的三種IP存儲網絡技術進行研究和標準化制定,但各自又有所側重。
SNIA(網絡存儲工業協會,StorageNetworkIndustryAssociation)是由計算機廠商、數據存儲廠商和數據管理廠商等組成的一個非官方組織,致力于驅動未來的存儲工業標準、實施和教育等。SNIA由其下設的IP存儲論壇(IPSF,IPStorageForum)負責IP存儲區域網絡的存儲解決方案的標準制定及技術研究。因此,SNIA制定的標準中除了技術細節外,更關注的是對IP存儲網絡技術的實際應用。目前SNIA發布的標準中主要包含的文檔有:《iFCP技術概述》、《iFCP過渡技術》、《存儲區域網絡中的iSCSI》、《iSCSI技術白皮書》、《iSCSI技術下的光纖通道和IP存儲網絡的集成》和《FCIP技術白皮書》。
IETF(Internet工程任務組,InternetEngineeringTaskForce)成立了IPS(IPStorage)工作組,進行IP存儲網絡技術的標準制定工作。IPS跟蹤和研究封裝SCSI和FC協議在IP網絡中傳輸的實際方法以及與此相關的其他主體,包括安全、命名、發現和配置等。
目前,IPS工作組已經發布了12個RFC(請求注釋,RequestforComment)和12個草案(Draft)。IETF的標準內容更多的覆蓋了IP存儲網絡技術的技術細節,對于實際應用的定義說明比較少。IETF將FCIP和iSCSI技術作為IP存儲網絡技術標準制定的重點,已經有RFC支持,而iFCP技術仍然出于草案階段。主要的標準或草案包括RFC3347,RFC3720,RFC3721,RFC3783,RFC3980,RFC3643.RFC3821和RFC3822和Draft-ietf-ips-ifcp-xx等。
IPS工作組還對與IP存儲網絡相關的的其他協議進行了研究。如SLP(服務定位協議,ServiceLocationProtocol)協議和iSNS(InternetStorageNameService)協議。
為適應IP存儲網絡發展,加快相關標準的研究制定,中國通信標準化協會已于2004年開始了IP存儲網絡技術的立項研究工作。到目前為止,《IP存儲網絡交換設備技術要求》、《IP存儲網絡交換設備測試方法》、《支持存儲的路由器技術要求》和《支持存儲的路由器測試方法》正在起草中,計劃于2005年底完成征求意見稿。