iSCSI技术白皮书星网锐捷网络股份有限公司前 言本技术白皮书主要向各位领导、专家、业内人士介绍有关iSCSI的发展、技术及应用。有关本技术方案的任何问题，欢迎随时与以下地址联系：地 址: 北京市海淀区复兴路33号翠微大厦东楼11层电 话: 010-68156699手 机: 13910437798传 真: 010-51715896联系人: 王伟邮 件: onewaystar-net.cn目 录第 1 章IP存储技术41.1IP SAN的几种方式5第 2 章iSCSI的发展62.1iSCSI技术62.1.1iSCSI技术：利用Internet实现存储。62.1.2iSCSI=低廉+高性能72.2iSCSI技术有什么作用82.3iSCSI的发展82.4未来发展？102.4.1iSCSI现状102.4.2iSCSI未来112.4.3业内人士的看法11第 3 章iSCSI技术与应用133.1iSCSI的概念133.2iSCSI的工作流程143.3iSCSI标准的制定情况143.4iSCSI与SCSI和FC的区别153.4.1SCSI和iSCSI153.4.2iSCSI与FC(光纤通道)的比较153.5iSCSI实现IP网络上的块存储173.6iSCSI的优势193.7iSCSI技术的应用193.7.1实现异地间的数据交换203.7.2实现异地间的数据备份及容灾203.7.3iSCSI开创存储新纪元20第 1 章 IP存储技术我们在存储网络调查中，79的被调查者透露，他们计划在自己的SAN中使用光纤通道。同时还发现，能够以合理价位替代光纤通道的存储网络产品目前尚不存在。因此，使用千兆以太网和基于IP的存储技术将成为必然之路。一方面，利用通用的网络组件来实施存储网络可以做到少花钱，也更易找到网络管理人员。另一方面，随着使用量的增加和新产品的问世，光纤通道每个端口的使用成本也已经越来越低。但是，实施和管理一个额外的存储网络还需要增加员工人数，何况，市场上技术熟练的人员又很紧缺。无疑，除光纤通道外，逐渐成熟起来的IP和以太网也是不错的产品。IP存储在已推出的产品中还没有得到广泛实施，尚需要一定时间通过厂商的测试与客户的实施来在市场上进行验证。利用通用的以太网硬件和管理组件，可以使用单独的千兆以太网存储网络，将网络进行分割，以便将客户机和服务器彼此进行通信时产生的客户端信息流量，与服务器和存储设备进行通信时产生的存储端信息流量分割开来。分割通信和限制对设备的访问有助于安全维护，但是，存储管理本身仍是一个问题。存储空间仍然必须在全异的主机和操作系统之间进行共享和划分，这是一个大多数SAN光纤通道厂商目前正在克服的问题。也许对那些已经实施SAN光纤通道或正准备这样做的机构来说，最重要的是，IP存储产品将提供用于服务器的主机总线适配器、存储系统和连接SCSI、光纤通道和以太网网络的网桥。这将使包括那些作为光纤通道SAN一部分的原有设备，都能在一个单独的存储网络中发挥作用。有时存储网络的各种设备会需要不同的连接，包括光纤通道、SCSI或以太网。如果你正在部署或很快将部署存储网络，可以考虑应用当前的IP存储技术并继续关注其发展。同样，对于确保存储网络的长期可持续发展来说，可管理性与技术参数同等重要。IP存储在局域千兆以太网或广域SONET网络上传输的是大块的数据而不是文件。在IP存储网络中，基于SCSI或下一代InfiniBand的服务器、磁带库和光纤通道、SCSI或ESCON磁盘阵列，可以通过一个IP存储适配器或连接到千兆以太网交换机或路由器上的一个交换机，来与千兆以太网上的设备进行连接和互操作。数据通过千兆以太网传输到另一端基于IP的网络或本地工作站上的存储区域网络（SAN），不会出现TCP/IP常常出现的等待、丢失数据包和包排序等问题。由于网络管理人员熟悉千兆以太网，因此，使用IP存储适配器不存在光纤通道SAN的互操作和不熟悉问题。1.1 IP SAN的几种方式根据存储网络行业协会（SNIA）主席Brad Stamas的说法，2003年，几种有望替代光纤通道，向存储区域网络提供连接性的技术将会出现。目前，共有三种适用于SAN的建议的基于TCP/IP的技术：iSCSI（互联网小型计算机系统接口）、FCIP （光纤通道IP）、iFCP（互联网光纤通道协议）。这三种技术目前都处于开发阶段，并受到SNIA的支持。iSCSI是建立和管理基于IP的存储设备、主机和客户端之间的连接的协议。它允许服务器和交换机使用传统SCSI命令在IP网络上交换信息，并因此可以使用最少的硬件附加和现有的IP网络知识进行建设。若干厂商正在支持这种技术，因此，这种技术的出现也很可能会快于其他技术。FCIP技术在通过在IP网络上发送光纤通道命令远程控制存储方面，与iSCSI十分相似。它是一种连接地理分隔的独立光纤通道SAN的隧道协议。iFCP协议则是一种实现光纤通道存储设备或光纤通道SAN互相连接的协议，使用IP基础设备代替光纤通道交换和路由元件。第 2 章 iSCSI的发展2.1 iSCSI技术2.1.1 iSCSI技术：利用Internet实现存储。存储是任何公司基础设施的基本组成部分。无论是在企业级还是更低的层次上，迅速增加的存储容量和网络速度对存储系统的性能发出了挑战。在IP网络上发送块级数据的IP存储满足了从单台服务器到计算机室、Internet数据中心、校园和WAN的各种环境的需求。Internet工程任务小组（IETF）目前正在考虑两种在IP网络上传输存储数据的办法。一种办法是存储隧道技术。隧道技术将光纤通道控制码和数据转换为从一个光纤通道存储区域网（SAN）向另一个远程光纤通道SAN传送的IP包。存储隧道技术采用了光纤通道技术。另一种办法是IP存储，即所谓的iSCSI。这种技术在IP栈的一个层面上传送本机SCSI。iSCSI将使企业网络可以在接入WAN时在任何位置传输与存储SCSI命令和数据，或者如果在Internet上传输时，可以在接入Internet的位置传输与存储SCSI命令和数据。它还允许利用普通的Ethernet基础设施来建立较小的本地化SAN。因此，iSCSI使SAN在更广泛的主流市场上部署成为可能。SCSI是一种广泛用于存储设备的工业标准。利用SCSI协议，磁盘驱动器控制命令和数据可以被发送给驱动器。响应和状态信息以及从存储设备读取的数据通过SCSI控制器进行传输。在支持iSCSI的系统中，用户或软件应用发出命令在一台SCSI 存储设备上保存或索取数据。操作系统对这个请求命令进行处理并将这个请求转换为一条或多条SCSI命令，然后这些命令被传送给软件或接口卡。命令和数据被封装起来，形成一条由iSCSI包头开头的字节串。然后，封装起来的数据被传送到TCP/IP层， 而后者将封装起来的数据分为适于网络传输的包。如果需要的话，封装的SCSI命令还可以先进行加密，然后在不安全的网络上传送。 数据包可以在网络上或在Internet上传送。在接收存储控制器上，数据包重新进行组合，如果需要的话，被脱密为原始封装的SCSI命令和数据。然后，存储控制器利用iSCSI报头将SCSI控制命令和数据发送到相应的磁盘驱动器上， 驱动器再执行初始计算机或应用所请求的功能。如果发送的是数据请求的话，数据从磁盘驱动器上取出，然后再封装并发送给发出请求的计算机。全部过程对于用户来说是透明的。尽管SCSI命令和数据准备可以通过使用标准TCP/IP和现成的网络接口卡的软件来完成，但更可能的情况涉及到执行这种功能的专用iSCSI接口卡。在利用软件完成封装、解封以及TCP/IP的情况下，在主机处理器上执行这些功能需要很多的CPU周期来处理数据和SCSI命令。将这些功能交给专用硬件处理完成后，可以将对系统性能的影响减少到最小程度。iSCSI标准的草案和早期的iSCSI产品已在2001年上半年中推出。参与IETF标准开发的各家公司在2001年12月举行会议，以推进制定出一种利用IP网络在计算机与存储设备之间传送数据和SCSI命令的标准方式的进程。IP网络的普及性将使数据可以通过LAN、WAN或通过Intenet利用新型IP 存储协议传输。2001年年初，为满足信息时代网络存储的需要，网络存储领导厂商IBM提出了“IBM零距离存储”的口号。其针对客户从工作组到企业服务器的种种需求，提供了“全天候”存储的完全解决方案，从而在网络存储领域占据了领先地位。其中，iSCSI技术作为该战略的核心技术之一，以其独具特色的优异品质而成为今年春天存储技术的“闪光点”。2.1.2 iSCSI=低廉+高性能现今，许多网络存储提供商致力于将SAN（Storage Area Networking 存储区域网络）中使用的光纤通道设定为一种实用标准，但是其架构需要高昂的建设成本，远非一般企业所能够承受。与之相对，NAS（Network Attached Storage 网络接入存储）技术虽然成本低廉，但是却受到带宽消耗的限制，无法完成大容量存储的应用，而且系统难以满足开放性的要求。iSCSI的使用在以上两者之间架设了一道桥梁，其基于IP协议，却拥有SAN大容量集中开放式存储的品质。这对于一边要面对信息爆炸，另一边却身处“数据孤岛”的众多中小企业无疑具有巨大的吸引力。iSCSI是基于IP协议的技术标准，实现了SCSI和TCP/IP协议的连接，对于以局域网为网络环境的用户，只需要不多的投资，就可以方便、快捷的对信息和数据进行交互式传输和管理。相对于以往的网络接入存储，iSCSI的产生解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题，其优越的性能使其自发布之始便受到市场的关注与青睐。目前，全世界每天都要诞生数以万计的企业，大多数的中小企业将以TCP/IP协议为基础的网络环境。对它们来说，投入巨资建设 SAN系统既不现实，也无必要。但是在信息时代，信息的采集与处理将成为决定企业生存与发展的关键，面对 “海量”的数据使得许多企业感到力不从心，只能望洋兴叹。iSCSI的实现可以在IP网络上应用SCSI的功能，充分利用了现有IP网络成熟性和普及性的优势，为众多中小企业对经济合理和便于管理的存储设备提供了直接访问的能力。2.2 iSCSI技术有什么作用目前信息的采集与处理已经成为决定企业生存与发展的关键因素，面对“海量”的数据使得许多企业感到力不从心，只能望洋兴叹。iSCSI技术可以实现在IP网络上应用SCSI的功能，因而充分利用了现有IP网络成熟性和普及性的优势，为众多中小企业对经济合理和便于管理的存储设备提供了直接访问的能力。相对于以往的网络接入存储，iSCSI的产生解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题，其优越的性能使其自发布之始便受到市场的关注与青睐。尽管光纤通道作为短距离数据传输的技术性能不俗，但iSCSI技术从实用的角度来看，iSCSI技术更能以IP网络取代光纤通道。毕竟，iSCSI对应用程序没有修改的要求，而且IP网络可以使得数据存贮就像在本地磁盘上进行一样，哪怕一台PC或服务器的物理位置实际上在地球的另一端。2.3 iSCSI的发展iSCSI是由IBM下属的两大研发机构加利福尼亚Almaden和以色列Haifa研究中心共同开发的，是一个供硬件设备使用的可以在IP协议上层运行的SCSI指令集。