如何用IP網(wǎng)實現(xiàn)SAN網(wǎng)絡的互聯(lián)

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SAN(Storage Area Network)架構是現(xiàn)在廣泛采用的一種實現(xiàn)存儲設備之間,以及服務器和存儲設備之間互聯(lián)的技術。SAN網(wǎng)絡在物理上是一個全光纖接口的網(wǎng)絡,基于 NCITS T11:光纖通道(Fibre Channel)標準I/O接口 (X3.230-1994) 。在SAN網(wǎng)絡中SCSI(Small Computer System Interface)命令和數(shù)據(jù)封裝在FC(Fiber Channel)的包中傳輸。

基于FC(光纖通道)協(xié)議的SAN網(wǎng)絡具有以下一些特點:

現(xiàn)在可以提供2Gbit(200MB)/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率, 全雙工專有連接,未來可升級至10Gbit/秒,不存在無線電信號散射 (RFI), 從而消除了電磁信號l 串行數(shù)據(jù)傳輸, 每傳輸一位需要0.94納秒(極小的時間延遲),使用8b/10b編碼方式將8位轉換為10b格式進行串行傳輸(內(nèi)置時鐘信號),先進的流控制系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)按順序傳輸.,最多可以連接1千6百萬個節(jié)點(交換Fabric模式), 幀大小可調(diào)整, 支持128MB的批量數(shù)據(jù)傳輸, 采用FSPF(Fabric Shortest Path First)協(xié)議實現(xiàn)路由的動態(tài)學習現(xiàn)有的SAN網(wǎng)絡可以通過單模長波光纖實現(xiàn)遠距離的互聯(lián),也可以通過DWDM/CWDM的方式提高光纖的利用效率。但這種方式的成本非常昂貴,同時光纖的利用率不能達到很高�?紤]到現(xiàn)在已有基于SONET/SDH速率高達40Gb/s的高速數(shù)據(jù)網(wǎng)存在,且數(shù)據(jù)網(wǎng)對于線路的復用更好,資源的利用率也更高,各大SAN網(wǎng)絡的設備提供廠商都在推出基于IP網(wǎng)實現(xiàn)SAN網(wǎng)絡互聯(lián)的設備。SNIA(Storage Networking Industry Association)也提出了基于IP的存儲解決方案,包括FCIP, iFCP和 iSCSI 。這三種技術解決問題的側重有所不同,F(xiàn)CIP主要用于SAN網(wǎng)絡之間的互聯(lián),iSCSI主要用于主機與基于光纖通道的存儲設備之間的通訊,iFCP則既可以用于SAN網(wǎng)絡之間的互聯(lián)也可以實現(xiàn)主機與基于光纖通道的存儲設備之間的通訊。

下面將對FCIP和iFCP做一個簡要的介紹:

FCIP(Fiber Channel Over TCP/IP)FCIP是一種基于TCP/IP網(wǎng)絡的隧道技術實現(xiàn)光纖通道網(wǎng)絡互聯(lián)的方法,它將FCP的數(shù)據(jù)包完整地封裝在TCP的包中傳輸。無論對于 FC或IP,都是完全透明的。FCIP完整地保持了FC網(wǎng)絡的結構,對以往的投資是非常好的保護,同時有將現(xiàn)有的限于局域的SAN擴大都城域甚至廣域的范圍。FC網(wǎng)絡的技術如FSPF,F(xiàn)C trunk等都可以在FCIP網(wǎng)絡中使用。同時IP網(wǎng)所具有的安全特性如IPSec,L2TP等也能夠很好地使用。為了保證IP網(wǎng)對于FCP數(shù)據(jù)的傳輸質量,在IP網(wǎng)上可以通過定義IP precedence 和Diff Serv來實現(xiàn)對FCP數(shù)據(jù)的標記,采用CBWFQ和priority queue來實現(xiàn)FCP數(shù)據(jù)的優(yōu)先傳輸。IP網(wǎng)絡可以通過OSPF等動態(tài)路由協(xié)議和Ether channel等技術來實現(xiàn)璉路的冗余和負載平衡。IP網(wǎng)對于存儲設備和主機系統(tǒng)是完全透明的,只有FCIP的網(wǎng)關能知道IP網(wǎng)的存在,并實現(xiàn)IP網(wǎng)對于 FC的封裝。對于FC網(wǎng)絡而言遠端的的 SAN網(wǎng)絡和本地的SAN 網(wǎng)絡是合并在一起的同一個SAN網(wǎng)絡。

根據(jù)FCIP幀的封裝模式,可以看到FCIP對于FCP的封裝不僅包括FC-4,也包括了所有的FCP的底層協(xié)議如FC-2。IFCP(Internet Fiber Channel Protocol)iFCP和FCIP一樣也采用了Gateway到Gateway的模式,但采用了和FCIP不同的處理方法,iFCP對于FCP的封裝僅保留的了FC-4。iFCP支持FCP標準,支持ANSI的串行SCSI的標準,實現(xiàn) SCSI 命令,數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息在SCSI發(fā)起點和SCSI目標之間的傳輸,如標準 Fiber Channel network (FC-2)。iFCP 采用IP 網(wǎng)絡將FCP的傳輸層 FC-2替換掉,但保留了上層(FC-4) 的信息。這一工作是通過將已有的光纖通道傳輸服務和 TCP/IP映射完成的。根據(jù)iFCP的協(xié)議的封裝模式:FC的消息和路由服務在Gateway終止,在iFCP的網(wǎng)絡中本地和遠端的SAN 網(wǎng)絡是獨立的兩個網(wǎng),而不會合并到一起。Gateway會通過iFCP將FC的服務轉換成純粹的的 TCP/IP的進程。由于采用了FC的服務和 TCP/IP映射,iFCP就可以采用完全網(wǎng)絡化的連接而不必象FCIP一樣采用點對點的隧道模式,同時也不必用到光纖通道網(wǎng)的元素。iFCP主要是為已經(jīng)有很多光纖通道設備(如HBA卡,光纖存儲系統(tǒng)以及光纖通道交換機)并想實現(xiàn)擁有與IP網(wǎng)互聯(lián)的靈活性和設計。iFCP 既能實現(xiàn)SAN網(wǎng)絡的IP互聯(lián),也能很自由地使用TCP/IP 網(wǎng)絡來替代光纖通道的SAN網(wǎng)絡。iFCP 比 FCIP提供了更大的靈活性,但協(xié)議也比 FCIP更為復雜。iFCP 提供了光纖通道網(wǎng)絡利用 IP 網(wǎng)絡實現(xiàn)設備與設備之間的通訊,相對于只提供SAN和SAN之間通訊來說,iFCP提供了更大的靈活性。例如 iFCP可以為每一對N_Port 和 N_Port 的連接提供建立TCP進程,這一連接可以被設置為擁有自己的Quality of Service (QoS服務質量) 特性。如采用 SAN與SAN 之間的通訊,不同的連接之間則不能設定優(yōu)先級。采用多TCP連接的模式對于iFCP 而言非常重要,因為它相對與單連接的模式而言,提供了更高的帶寬和吞吐量。采用單連接的模式,單一的TCP進程連接了多個 SAN 網(wǎng)絡,也就是連接了多個N_Port 到 N_Port 的進程。一旦由于網(wǎng)絡擁擠導致連接斷掉,會影響到整個網(wǎng)絡和所有的使用這個隧道的 N_Port 到 N_Port 的進程。光纖通道設備依賴于光纖通道通用協(xié)議(FC-FS),F(xiàn)CIP就采用了 FCP協(xié)議本身提供的光纖通道通用協(xié)議(FC-FS),iFCP提供了同等與FC-GS的IP協(xié)議。例如,Internet Storage Name Service(iSNS)就是由IP協(xié)議提供的與光纖通道兼容的存儲命名服務。iSNS 處理光纖通道的命名服務請求,并且為主要的IP 存儲協(xié)議如iFCP和iSCSI提供基于IP網(wǎng)絡的存儲命名服務。命名服務器的數(shù)據(jù)包括所有iFCP存儲對象的諸如發(fā)現(xiàn)域(分區(qū)),光纖通道設備, N_ports,網(wǎng)關等,并維護安全和訪問控制信息�?偨YFCIP 和iFCP協(xié)議都是為了擴展現(xiàn)有的光纖通道存儲網(wǎng)絡而發(fā)展的協(xié)議,它們采用了不同的實現(xiàn)方法。FCIP 是基于隧道技術的協(xié)議,完整的FCP 包在IP包中封裝,它采用了FCP本身提供的服務,可以將不同的 SAN網(wǎng)絡合并成為一個完整的網(wǎng)絡。 FCIP協(xié)議簡單可靠。iFCP則僅采用了FCP 協(xié)議中FC-4以上的部分,下層協(xié)議完全由IP來提供,它可以實現(xiàn)設備到設備之間的連接。可以提供更加靈活的QoS和安全機制,但協(xié)議更復雜。無論是 FCIP或iFCP都能夠很好地利用現(xiàn)有的IP數(shù)據(jù)網(wǎng),實現(xiàn)SAN網(wǎng)絡的延伸。

來源:比特網(wǎng)


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