SCSI相关存储协议

SCSI 协议

(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口),用于主机与外部设备之间的连接, SCSI协议是主机与磁盘通信的基本协议。它由SCSI 控制器进行数据操作,SCSI控制器相当于一个小型CPU,有自己的命令集和缓存 。 

SCSI是一种特殊的总线结构,可以对计算机中的多个设备进行动态分工操作。 

SCSI协议缺点：接口复杂、总线长度较短、可扩展性较差、实时性差。 

SCSI接口类型优点：传输速率高、读写性能好、可连接多个（15）设备、可支持热插拔。 

SCSI 协议模型 

 

SCSI 采取分层结构。SCSI分三层，即SCSI应用层，SCSI传输协议层和SCSI互连层。 

  • 应用层，SCSI协议采用C/S（客户/服务器）体系架构，SCSI协议客户端位于主机，代表上层应用程序、文件系统和操作系统发起I/O请求，SCSI设备服务器位于目标设备(如存储磁盘）中，对客户端I/O请求做出响应。客户/服务器请求和响应通过其下层协议进行传输。 

  • 传输协议层，SCSI设备之间通过一系列的命令实现数据块的传送，大致分成三个阶段：命令的执行，数据的传送和命令的确认。 

  • SCSI互联层，完成SCSI设备对总线的连接以及发送方和目标方的选择等功能。

SCSI协议寻址 

为了对连接在SCSI总线上的设备寻址,SCSI协议引入了SCSI设备ID和逻辑单元号LUN( Logical Unit Number)。服 务器中的主机总线适配器也拥有自己的设备ID,固定为7。每条总线,包括总线适配器 ,最多允许有8个或者16个设备ID。 

主机上每个SCSI设备都具有一个SCSI地址，该地址由initiator ID（或称为host ID）、bus ID、target ID以及LUN（逻辑单元号）组成； 

在实际组网中，initiator ID一般对应主机HBA端口，target ID一般对应存储阵列控制器端口（bus ID适用于老旧的并行SCSI总线，在SAN环境中一般固定为0） 

 

SAS协议 

SAS协议由 SSP，STP和SMP三种协议组成， 

    • SSP：SAS 域中兼容SCSI命令，是承载SCSI协议的。

    • STP：SAS 域中兼容SATA命令。是为了兼容ATA指令集的，

    • SMP：SAS设备之间的信息。协议做为管理协议存在。 

SAS优势： 

    • 低成本：SAS相对于FC成本低很多。

    • 兼容SAS、SATA：SAS的STP协议就是用来兼容SATA的。

    • 连接设备多：典型的SAS组网最多可以容纳一万六千多个设备。

    • 高性能：目前每个SAS Phy的速率可以达到12Gb/s,一般四个Phy组成一个宽端口，这样每个SAS端口的理论速率可以达到48Gb/s。

iSCSI协议栈 

 

iSCSI(Internet SCSI) 把SCSI命令和块状数据 封装在TCP中在IP网络 中传输,基本出发点是 利用成熟的IP网络技术来实现和延伸SAN。在存储系统中，iSCSI主要用于IP SAN网络中存储设备和服务器或交换机之间通信。

iSCSI协议位于TCP/IP协议和SCSI协议之间，可以起到连接这两种协议网络的作用。在物理层，iSCSI实现了对千兆以太网接口的支持，这使得所有支持iSCSI接口的系统都可以方便的直接连接到千兆以太网的路由器或者交换机上。iSCSI位于物理层和数据链路层之上，直接面向操作系统的标准SCSI命令集。

iSCSI封装/解封过程 

在iSCSI启动器上用户发起了一个SCSI请求，操作系统将请求处理为一条或多条SCSI指令，由CPU或者是HBA卡对指令或数据进行封装形成一个iSCSI报文，然后传送给TCP/IP层，由TCP/IP协议把iSCSI报文封装成IP包并在网络中传输。当该报文到达目的端以后TCP/IP协议将数据包进行解封装，还原成一个iSCSI封装报文，再将iSCSI包还原为SCSI指令，交由操作系统处理。 

iSCSI的三种连接方式 

IP-SAN根据主机与存储的连接方式不同,可以分为三种: 

1、以太网卡 + initiator软件   

2、硬件TOE网卡+ initiator软件  

3、 iSCSI HBA卡 

  • 以太网卡 + initiator软件：主机使用标准的以太网卡(NIC)与网络进行连接。iSCSI 和TCP/IP协议栈功能通过主机CPU进行处理。这种方式直接使用传统主机系 统通用的NIC卡,所以成本最低,但是由于需要占用CPU资源进行iSCSI协议和 TCP/IP协议处理,所以会导致主机系统性能的下降。 

  • 硬件TOE网卡+ initiator软件：主机使用TOE(TCP offload Engine,TCP卸载引擎)网卡 ,iSCSI协议的功能仍然由主机的CPU完成,但是TCP协议处理则交由TOE网卡完成,从而有效减轻了主机CPU的负担 

  • iSCSIHBA卡：采用这种方式的主机,其iSCSI和TCP/IP协议功能均由iSCSI HBA卡完成,对主机的开销占用最小。 

 

posted @ 2025-01-06 17:05  HelloMarsMan  阅读(194)  评论(0)    收藏  举报