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1、第2章 IP SAN网络存储技术ISSUE 1.0日期：杭州华三通信技术有限公司 版权所有，未经授权不得使用与传播n 保存在计算机中的数据正在受到越来越多的威胁。n IP SAN存储技术提供了一种大容量、高可用性、高扩展性和高安全性的数据存储解决方案。引入n 了解网络存储的体系架构n 了解FC和FC SAN存储技术n 了解IP SAN存储技术及协议标准n 了解iSCSI技术n 了解IP SAN的数据安全保障技术课程目标学习完本课程，您应该能够：n 存储体系架构n FC SAN和IP SAN技术n IP SAN的数据安全保障技术目录5存储体系架构分类l服务器内置存储l直接连接存储DAS（Dire
2、ct Attached Storage）l网络存储网络连接存储- NAS（Network Attached Storage）存储区域网络- SAN（Storage Area Network） 6存储体系架构的发展Direct-Attached Storage (DAS)Network-Attached Storage (NAS)Intelligent IP Storage (IP-SAN)FC Storage Area Network (FC-SAN)UFSEXT2Block/Cash/RAIDATA/SATAUFSEXT2NTFSBlock/Cash/RAIDSCSINFSNFSTCP/IP
3、EthernetBlock/Cash/RAIDSCSIFCFC-4FC-3FC-1,2FC-0FC-0FC-1,2FC-3FC-4EXT2BlockSCSIRAIDiSCSITCP/IPEthernetFCRAIDiSCSITCP/IPATAiSCSITCP/IPEthernetStorage servicesEnginesUFSNTFSBlockTCP/IPEthernetiSCSIIP NetworkFiber ChannelIP NetworkIP NetworkEXT2NTF2UFSCIFSTCP/IPEthernetCIFSSCSIEthernetNTFSATA/SATA7DAS存储
4、架构l通过IDE、SCSI或 FC接口与服务器 直接相连l以服务器为中心磁盘驱动器磁带库存储应用服务器LAN应用服务器UNIX 和 Windows NT 客户端8DAS的特点l优点：磁盘与服务器分离，便于统一管理l缺点：每个服务器都需要独立的存储设备连接距离短，连接数量有限数据分散，共享、管理困难存储资源利用率低，单位成本高扩展性差9NAS存储架构l使用一个专用存 储服务器与网络 直接相连l通过NFS或CIFS 对外提供文件级 访问服务l以数据为中心存储Windows NT 服务器UNIX 服务器NAS 接入服务器NFSCIFSLANUNIX 客户端Windows NT 客户端10NAS的特点
5、l优点：不占用应用服务器资源广泛支持操作系统及应用扩展较容易即插即用，安装简单方便l缺点：相比SAN架构，存取速度慢不适合存储量大的块级应用数据备份及恢复占用网络带宽11SAN存储架构l将存储系统、服 务器和客户端都 通过网络相互连 接l以网络为中心磁盘驱动器磁带库存储Windows NT serverLAN应用服务器UNIX or Windows NT 客户端LAN应用服务器12SAN的特点l优点：设备整合数据集中，易管理 高扩展性和高可用性适用于存储量大的块级应用l缺点：相比NAS成本较高安装和升级比NAS复杂多客户端共享资源需额外软件13SAN提高存储设备的利用率直接连接存储（DAS ）
6、75%50%50%50%UNIXNTNTNTUNIXUNIXNTNTNT存储区域网络（SAN ）存储数据块应用服务器NTNTNTUNIX应用服务器存储数据块14NAS与SAN的比较SANNAS 数据集中的实现好好 数据共享的实现一般好 对应用网络的影响极小大 系统复杂程度高低 系统性能好受网络环境影响 系统配置复杂简单 系统扩展性好一般 应用限制无不适用于块级别数据 传输 数据保护能力好较好15NAS与SAN的融合应用主机通过 IP SAN访问 存储资源应用主机通过 CIFS或NFS访问 NAS共享资源NAS和SAN资源共用同一存储池SAN 访问NAS 访问SAN网络LAN服务器服务器存储n
7、存储体系架构n FC SAN和IP SAN技术n IP SAN的数据安全保障技术目录17光纤通道技术l光纤通道又称FC（Fiber Channel）l光纤通道最初用来提高硬盘接口的传输带 宽，现在已经成为存储的主流数据传输技 术l采用五层光纤协议封装SCSI协议报文， 底层通常使用光纤作为传输介质l光纤通道接口是为提高多硬盘存储系统的 速度和灵活性而设计的高性能接口18l点对点（Point-to-Point） l仲裁环（Arbitrated Loop）l交换式（Switch Fabric）光纤通道拓扑结构19光纤通道协议l光纤通道从下到上分为5层：物理层传输协议层帧和信号协议层公共服务层FC-
8、0FC-3FC-2FC-1FC-4铜，光连接8b/10b编码FC-AL、FC-AL-2 光纤物理与信号接口 （ FC- PH、FC- PH2、FC-PH3 ）SCSI-3 命令集映射FC链路封装 FC-LEFC-ATMSCSI-3IPATMIPI-3 命令集映射20光纤介质类型和结构l光纤介质单模光纤（Single-mode Fiber）多模光纤（Multi-mode Fiber）电信号（铜介质）l光纤结构纤芯 （core）包层 （coating）保护套 （jacket）21IP SAN网络体系结构SCSI的应用（文件系统、数据库）SCSI块指令SCSI流指令其它SCSI指令SCSI 指令、数
9、据和状态并行SCSI传输FCP以FC传输SCSIiSCSI以TCP/IP传输SCSI光纤通道FCIPTCPIP以太网等光纤通道物理接口并行SCSI接口lIP存储技术包含iSCSI、FCIP、iFCP等22FCIP技术lIETF与ANSI共同提出l基于IP的光纤通道方案l光纤通道数据帧被压缩为IP帧传输l两个SAN之间通过IP网络建立点到点的 隧道IP头TCP头FCIP头EOFFiber Channel 帧SOFFCIP 帧封装SOF（帧起始定界符）、EOF（帧终止符）23iFCP技术lFC与IP之间建立网关到网关的连接l使FC帧可以路由到正确的目的地址l为TCP/IP网络FC端设备提供FC网络
10、服务l实现端到端的IP连接IP头TCP头IFCP报头Fiber Channel 帧iFCP 帧封装D_ID:01XXXXS_ID:02XXXXD_IP:01XXXXS_IP:02XXXX24iSCSI技术lIETF提出的基于IP协议的技术标准l不包含任何FC的内容lSCSI 命令和数据帧压缩为IP帧传输l工作于SCSI和TCP/IP之间IP头TCP头iSCSI报头SCSI命令iSCSI帧封装25IP网络存储技术对比FCIPiFCPiSCSI 包含的IP内容最少居中最多，无FC内容 终端设备Fiber ChannelFiber ChanneliSCSI/IP 网络服务Fiber ChannelI
11、PIP协议栈使用Fiber Channel 协议层 次高层使用FC-4层 底层使用iFCP代替 FC-2层自己的串行SCSI 实现是否支持与FC SAN的合并支持不支持-网络管理复杂，需要FC和IP 两套网管简单 ，单一网管简单 ，单一网管安全性一般利用磁盘分区 增强安全性对安全有专门 定 义 服务质 量使用IP QoS一般使用IP QoS 技术实 施复杂度简单复杂简单26iSCSI概述lSCSI传输协议的一种l主要由RFC3720描述l在TCP/IP上封装，并可靠的、面向连接 的传输SCSI命令及数据liSCSI命名规范iSCSI Qualified NameIEEE EUI-64 iSCS
12、I N27PhysicalTargetInitiatoriSCSI协议栈SCSITCPiSCSIIPlinkSCSITCPiSCSIIP28数据校验（若有）iSCSI报文格式以太网头(14)IP头(20)TCP头(20)iSCSI（TCP数据）FCS源端口目的端口序列号确认号首部 长度保留UAPRSF窗口大小校验和紧急指针iSCSI的知名端口是： 3260基本报头段(BHS，48字节)附加报头段（若有）头部校验（若有）数据段（若有）29iSCSI状态机初始态安全认证态操作协商态完整功能态30iSCSI会话lDiscovery 会话用于发现Target，支持三种iSCSI报文- LOGIN RE
13、Q / RSP- TEXT REQ / RSP- LOGOUT REQ / RSPlNormal 会话登录阶段完整功能阶段退出阶段31Discovery SessioniSCSI会话建立流程lTCP建立流程：三次握手Initiator TargetSYN SYN /ACKACKlDiscovery会话建立流程：Initiator TargetLOGIN REQLOGIN RSPLOGIN REQLOGIN RSPTEXT REQTEXT RSPParameter NegotiateSend T32iSCSI Normal会话lNormal会话建立流程：Initiator TargetLOGIN
14、 REQLOGIN RSPLOGIN REQLOGIN RSPSCSI COMMANDDATA-INFINAL DATA-OUTSCSI RSPNormal SessionParameter NegotiateReport LUN33iSCSI会话的拆除l会话拆除流程：Initiator TargetLOGOUT REQLOGOUT RSP lTCP拆除流程：四次握手Initiator TargetFINACKFINACK34IP SAN基本组网SQL ServerOracleIP 存储IP 存储LANLAN以太网交换机客户端客户端以太网交换机以太网交换机 以太网交换机35IP SAN灾备组网SnapShot AgentLAN磁带库IV5100OracleIX1000TimeMark远程复制备用服务器IX1000IX5000 备份中心数据中心以太网交换机广域网36FC SAN存储体系架构l光纤网络和FC 协议l兼容性差l成本高昂l扩展能力差l异构化严重光纤存储光纤交换机存储网络客户端37IP S
