基于iscsi的ip網(wǎng)絡存儲技術研究

1、1基于基于iSCSIiSCSI的IPIP網(wǎng)絡存儲技術研究網(wǎng)絡存儲技術研究余以勝（廣東女子職業(yè)技術學院計算機系，廣東廣州511450）摘要：要：IP網(wǎng)絡存儲技術是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)中的重要支撐技術之一。詳細論述了IP網(wǎng)絡存儲協(xié)議標準、iSCSI協(xié)議機制、iSCSI存儲系統(tǒng)實現(xiàn)技術等內(nèi)容。關鍵詞：關鍵詞：IP網(wǎng)絡存儲；iSCSI協(xié)議；網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)一、引言一、引言近年來，隨著Inter的廣泛應用，企業(yè)數(shù)據(jù)存儲容量和復雜性迅速增加。對存儲系

2、統(tǒng)提出越來越高的要求，如海量數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)復制、遠程備份和恢復等。按照與主機的耦合方式，存儲系統(tǒng)可以分為直接存儲DAS（directattachedstage）、網(wǎng)絡附加存儲NAS（wkattachedstage）和存儲區(qū)域網(wǎng)SAN（stageareawk）等3種，DAS是傳統(tǒng)的主機存儲模式，其系統(tǒng)可用性、可伸縮性和可擴展性等都存在很多缺陷。NAS和SAN都是近年來發(fā)展起來的網(wǎng)絡存儲技術，其中NAS是基于文件傳輸?shù)木W(wǎng)絡存儲系統(tǒng)。比較適合

3、用作網(wǎng)絡文件服務器。SAN是以數(shù)據(jù)塊進行傳送和存儲的，對高檔數(shù)據(jù)庫的支持能力強，比較適合用作網(wǎng)絡服務器的后端存儲器。目前，SAN主要采用光纖通道FC（fiberchannel）技術和IP技術來構架。雖然FC技術仍占主導地位，但在產(chǎn)品價格和兼容性上存在一些問題，使SAN應用受到一定的限制?；贗P的SAN技術主要采用千兆位以太網(wǎng)和iSCSI（InterSCSI）技術來構架，在產(chǎn)品價格和兼容性上具有一定的優(yōu)勢，有利于SAN技術的推廣應用，代

4、表了未來網(wǎng)絡存儲技術的發(fā)展方向。二、二、IP網(wǎng)絡存儲協(xié)議標準網(wǎng)絡存儲協(xié)議標準近幾年，在IP網(wǎng)絡存儲技術的研究上取得很大進展，相繼提出了一些IP網(wǎng)絡存儲技術和協(xié)議標準，典型的有FCIP（fiberchanneloverIP）、iFCP（Interfiberchannelprotocol）和iSCSI（InterSCSI）等協(xié)議，它們可以分成兩大類：FCIP網(wǎng)絡存儲結(jié)構和SCSIIP網(wǎng)絡存儲結(jié)構。（一）FCIP網(wǎng)絡存儲結(jié)構在FCIP網(wǎng)絡存儲

5、結(jié)構中，本地SAN采用FC技術來構架，本地SAN與遠程SAN之間采用IP網(wǎng)絡連接。FC命令和數(shù)據(jù)被封裝在IP數(shù)據(jù)包中進行傳輸，形成一個FC傳輸通道。其目的是利用已有的IP網(wǎng)絡基礎設施來實現(xiàn)SAN的遠程傳輸，有利于降低通信系統(tǒng)費用。而FC技術只能提供最長10km的傳輸距離，并且需要附設專用的光纖，系統(tǒng)造價很高。FCIP和iFCP協(xié)議都是基于這種網(wǎng)絡存儲結(jié)構，只是在實現(xiàn)技術上有所不同。（二）SCSIIP網(wǎng)絡存儲結(jié)構在SCSIIP網(wǎng)絡存儲結(jié)構

6、中，網(wǎng)絡存儲設備采用SCSI接口來驅(qū)動磁盤，并通過3起方名字、目標名字、連接標識符以及最大連接數(shù)等。（二）數(shù)據(jù)傳輸當發(fā)起器方與目標方完成了上述協(xié)商后，它們之間便建立起iSCSI會話。iSCSI會話分為兩個階段：登錄階段和工作階段。在登錄階段，兩個網(wǎng)絡實體之間要協(xié)商各種參數(shù)，并確認啟動器的訪問權限。如果登錄成功，則進入iSCSI會話的工作階段，兩個網(wǎng)絡實體之間可以利用這iSCSI會話進行數(shù)據(jù)傳輸。如果一個iSCSI會話建立了多個TCP連接

7、，每個命令響應則對應一個TCP連接，不同的數(shù)據(jù)傳輸可以使用一個會話的不同的TCP連接。iSCSI數(shù)據(jù)傳輸是一個基于TCPIP協(xié)議的封包和解包過程。在網(wǎng)絡的一端，SCSI數(shù)據(jù)被封裝上iSCSI頭、TCP頭和IP頭等協(xié)議頭，然后經(jīng)過IP網(wǎng)絡傳輸?shù)骄W(wǎng)絡的另一端，接收方順序?qū)?shù)據(jù)包解開，得到SCSI數(shù)據(jù)，并執(zhí)行規(guī)定的任務。（三）斷開連接如果發(fā)起方與目標方完成了所有的通信任務后，則要關閉會話，斷開連接。在這種情況下，發(fā)起方使用退出命令請求從一次會

8、話中斷開一個連接，或關閉整個會話。當目標方收到這種命令請求后，必須終止所有未決的命令，并發(fā)送退出請求應答，關閉TCP連接。為了確保在IP網(wǎng)絡上安全和可靠地傳輸數(shù)據(jù)，iSCSI協(xié)議規(guī)定了如下的協(xié)議機制：1.尋址與命名機制。每一個iSCSI節(jié)點都是獨立的網(wǎng)絡實體，必須使用一個唯一的名字來標識。iSCSI名字的最大長度為255B，并按Inter節(jié)點的命名規(guī)則來組織，可由DNS系統(tǒng)處理，iSCSI名字提供了iSCSI設備物理位置的唯一標識，可以

9、方便地進行IP地址和TCP端口的綁定，同時可以處理設備之間的數(shù)據(jù)傳送。iSCSI協(xié)議還允許使用別名，以便于系統(tǒng)管理員更好地管理iSCSI設備。2.差錯處理機制。在IP網(wǎng)絡，特別是在WAN中，數(shù)據(jù)傳輸差錯是難免的。iSCSI利用TCP協(xié)議的差錯機制來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，同時iSCSI提供命令緩沖功能，在發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸差錯時能夠及時恢復原來的數(shù)據(jù)。3.安全機制。在IP網(wǎng)絡上傳輸數(shù)據(jù)時，存在一定的安全風險，比如數(shù)據(jù)非法竊取或篡改、身份欺詐攻擊

10、等。iSCSI協(xié)議提供了身份認證和登錄確認功能，能夠防止在建立iSCSI會話時的身份攻擊。但iSCSI協(xié)議本身沒有提供數(shù)據(jù)機密性和完整性保護機制，而是建議采用IPSec協(xié)議來解決。四、四、iSCSI存儲系統(tǒng)實現(xiàn)技術存儲系統(tǒng)實現(xiàn)技術在基于iSCSI的存儲區(qū)域網(wǎng)（SAN）對網(wǎng)絡性能、安全性、可伸縮性以及可管理性等方面的要求比較高，這也是系統(tǒng)實現(xiàn)中需要重點解決的問題。（一）網(wǎng)絡性能問題與普通的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)相比，SAN對網(wǎng)絡性能的要求更高。影響S

11、AN性能的主要因素是網(wǎng)絡帶寬和節(jié)點吞吐能力。網(wǎng)絡帶寬主要和SAN的鏈路傳輸能力有關。對于基于IP的SAN，鏈路最好采用高速的交換式網(wǎng)絡技術如千兆位以太網(wǎng)一方面通過高速網(wǎng)絡技術為數(shù)據(jù)傳輸提供足夠的網(wǎng)絡帶寬另一方面通過交換技術將網(wǎng)絡延遲減少到最低程度。節(jié)點吞吐能力主要和SAN節(jié)點構成方式有關。在每個SAN節(jié)點上，需要花費大量的CPU時間去處理TCPIP和iSCSI協(xié)議任務，如數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理、流量與擁塞控制、計數(shù)器管理、數(shù)據(jù)包校驗以及數(shù)據(jù)封裝