如何用IP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)SAN網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)

SAN(Storage Area Network)架構(gòu)是現(xiàn)在廣泛采用的一種實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備之間，以及服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間互聯(lián)的技術(shù)。SAN網(wǎng)絡(luò)在物理上是一個(gè)全光纖接口的網(wǎng)絡(luò)，基于 NCITS T11:光纖通道(Fibre Channel)標(biāo)準(zhǔn)I/O接口 (X3.230-1994) 。在SAN網(wǎng)絡(luò)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(luò)具有以下一些特點(diǎn)：

現(xiàn)在可以提供2Gbit(200MB)/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率, 全雙工專(zhuān)有連接,未來(lái)可升級(jí)至10Gbit/秒，不存在無(wú)線電信號(hào)散射 (RFI), 從而消除了電磁信號(hào)l 串行數(shù)據(jù)傳輸, 每傳輸一位需要0.94納秒(極小的時(shí)間延遲)，使用8b/10b編碼方式將8位轉(zhuǎn)換為10b格式進(jìn)行串行傳輸(內(nèi)置時(shí)鐘信號(hào))，先進(jìn)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(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)(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(shí)現(xiàn)路由的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)現(xiàn)有的SAN網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)單模長(zhǎng)波光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的互聯(lián)，也可以通過(guò)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(shí)光纖的利用率不能達(dá)到很高。考慮到現(xiàn)在已有基于SONET/SDH速率高達(dá)40Gb/s的高速數(shù)據(jù)網(wǎng)存在，且數(shù)據(jù)網(wǎng)對(duì)于線路的復(fù)用更好，資源的利用率也更高，各大SAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備提供廠商都在推出基于IP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)SAN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的設(shè)備。SNIA(Storage Networking Industry Association)也提出了基于IP的存儲(chǔ)解決方案，包括FCIP, iFCP和 iSCSI 。這三種技術(shù)解決問(wèn)題的側(cè)重有所不同，F(xiàn)CIP主要用于SAN網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，iSCSI主要用于主機(jī)與基于光纖通道的存儲(chǔ)設(shè)備之間的通訊，iFCP則既可以用于SAN網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)也可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)與基于光纖通道的存儲(chǔ)設(shè)備之間的通訊。

下面將對(duì)FCIP和iFCP做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹：

FCIP(Fiber Channel Over TCP/IP)FCIP是一種基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)光纖通道網(wǎng)絡(luò)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(wú)論對(duì)于 FC或IP，都是完全透明的。FCIP完整地保持了FC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，對(duì)以往的投資是非常好的保護(hù)，同時(shí)有將現(xiàn)有的限于局域的SAN擴(kuò)大都城域甚至廣域的范圍。FC網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)如FSPF，F(xiàn)C trunk等都可以在FCIP網(wǎng)絡(luò)中使用。同時(shí)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(duì)于FCP數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，在IP網(wǎng)上可以通過(guò)定義IP precedence 和Diff Serv來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)FCP數(shù)據(jù)的標(biāo)記，采用CBWFQ和priority queue來(lái)實(shí)現(xiàn)FCP數(shù)據(jù)的優(yōu)先傳輸。IP網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)OSPF等動(dòng)態(tài)路由協(xié)議和Ether channel等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)璉路的冗余和負(fù)載平衡。IP網(wǎng)對(duì)于存儲(chǔ)設(shè)備和主機(jī)系統(tǒng)是完全透明的，只有FCIP的網(wǎng)關(guān)能知道IP網(wǎng)的存在，并實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)對(duì)于 FC的封裝。對(duì)于FC網(wǎng)絡(luò)而言遠(yuǎn)端的的 SAN網(wǎng)絡(luò)和本地的SAN 網(wǎng)絡(luò)是合并在一起的同一個(gè)SAN網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)FCIP幀的封裝模式，可以看到FCIP對(duì)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(duì)于FCP的封裝僅保留的了FC-4。iFCP支持FCP標(biāo)準(zhǔn)，支持ANSI的串行SCSI的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn) SCSI 命令，數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息在SCSI發(fā)起點(diǎn)和SCSI目標(biāo)之間的傳輸，如標(biāo)準(zhǔn)　Fiber Channel network (FC-2)。iFCP 采用IP 網(wǎng)絡(luò)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(guò)將已有的光纖通道傳輸服務(wù)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(wù)在Gateway終止，在iFCP的網(wǎng)絡(luò)中本地和遠(yuǎn)端的SAN 網(wǎng)絡(luò)是獨(dú)立的兩個(gè)網(wǎng)，而不會(huì)合并到一起。Gateway會(huì)通過(guò)iFCP將FC的服務(wù)轉(zhuǎn)換成純粹的的 TCP/IP的進(jìn)程。由于采用了FC的服務(wù)和 TCP/IP映射，iFCP就可以采用完全網(wǎng)絡(luò)化的連接而不必象FCIP一樣采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的隧道模式，同時(shí)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(shè)備(如HBA卡，光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)以及光纖通道交換機(jī))并想實(shí)現(xiàn)擁有與IP網(wǎng)互聯(lián)的靈活性和設(shè)計(jì)。iFCP 既能實(shí)現(xiàn)SAN網(wǎng)絡(luò)的IP互聯(lián)，也能很自由地使用TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)來(lái)替代光纖通道的SAN網(wǎng)絡(luò)。iFCP 比　FCIP提供了更大的靈活性，但協(xié)議也比 FCIP更為復(fù)雜。iFCP 提供了光纖通道網(wǎng)絡(luò)利用 IP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的通訊，相對(duì)于只提供SAN和SAN之間通訊來(lái)說(shuō)，iFCP提供了更大的靈活性。例如 iFCP可以為每一對(duì)N_Port 和 N_Port 的連接提供建立TCP進(jìn)程，這一連接可以被設(shè)置為擁有自己的Quality of Service (QoS服務(wù)質(zhì)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(shè)定優(yōu)先級(jí)。采用多TCP連接的模式對(duì)于iFCP 而言非常重要，因?yàn)樗�相�?duì)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(jìn)程連接了多個(gè) SAN 網(wǎng)絡(luò)，也就是連接了多個(gè)N_Port 到 N_Port 的進(jìn)程。一旦由于網(wǎng)絡(luò)擁擠導(dǎo)致連接斷掉，會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)和所有的使用這個(gè)隧道的 N_Port 到 N_Port 的進(jìn)程。光纖通道設(shè)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(chǔ)命名服務(wù)。iSNS 處理光纖通道的命名服務(wù)請(qǐng)求，并且為主要的IP 存儲(chǔ)協(xié)議如iFCP和iSCSI提供基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)命名服務(wù)。命名服務(wù)器的數(shù)據(jù)包括所有iFCP存儲(chǔ)對(duì)象的諸如發(fā)現(xiàn)域(分區(qū))，光纖通道設(shè)備， N_ports，網(wǎng)關(guān)等，并維護(hù)安全和訪問(wèn)控制信息�？偨Y(jié)FCIP 和iFCP協(xié)議都是為了擴(kuò)展現(xiàn)有的光纖通道存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)而發(fā)展的協(xié)議，它們采用了不同的實(shí)現(xiàn)方法。FCIP 是基于隧道技術(shù)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(wù)，可以將不同的 SAN網(wǎng)絡(luò)合并成為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)。 FCIP協(xié)議簡(jiǎn)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(lái)提供，它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備到設(shè)備之間的連接�？梢蕴峁└�加靈活的QoS和安全機(jī)制，但協(xié)議更復(fù)雜。無(wú)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(shí)現(xiàn)SAN網(wǎng)絡(luò)的延伸。

來(lái)源：比特網(wǎng)