【正文】 協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，把 SCSI 命令和數(shù)據(jù)幀壓縮為 IP幀傳輸，實現(xiàn)了 SCSI和 TCP/IP協(xié)議的連接。 iSCSI標(biāo)準(zhǔn)在 2020年 2月 11日由 IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）認(rèn)證通過。這為 iSCSI的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。相對于以往的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，它解決了開放性、容量、傳輸速度、兼容性、安全性等問題，其優(yōu)越的性能使其備受關(guān)注與青睞。 命令封裝到 TCP/IP包中并送入到以太網(wǎng)絡(luò)。 把返回的 SCSI命令和數(shù)據(jù)封裝到 TCP/IP包中，將它們發(fā)回到發(fā)送方。 安全性描述： iSCSI 協(xié)議本身提供了 QoS及安全特性。（ 2）千兆 /萬兆以太網(wǎng)的普及為 iSCSI 提供了更大的運行帶寬。（ 4）由于基于 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，完全解決數(shù)據(jù)遠程復(fù)制（ Data Replication）及災(zāi)難恢復(fù)（ Disaster Recover）等傳輸距離上的難題。 FCIP（ Fibre Channel over IP）是 IETF與 ANSI共同提出的基于 IP的光纖通道方案，采用這種模式，光數(shù)據(jù)幀被壓縮為 IP幀傳輸 ,在兩個 SAN之間通過 IP網(wǎng)絡(luò)建立點到點的隧道，構(gòu)成一個統(tǒng)一的 SAN環(huán)境。它可以允許每一個互聯(lián)的 SAN都擁有自己獨立的命名空間。 iSNS是 Inter Storage Name Service ，提供智能的存儲發(fā)現(xiàn)和管理業(yè)務(wù)。 光纖通道技術(shù) FC0:物理層，定制了不同介質(zhì)，傳輸距離，信號機制標(biāo)準(zhǔn)，也定義了光纖和銅線接口以及電纜指標(biāo) FC1:定義編碼和解碼的標(biāo)準(zhǔn) FC2:定義了幀、流控制、和服務(wù)質(zhì)量等 FC3:定義了常用服務(wù)，如數(shù)據(jù)加密和壓縮 FC4:協(xié)議映射層 ,定義了光纖通道和上層應(yīng)用之間的接口 ,上層應(yīng)用比如 :串行 SCSI協(xié) 議 ,HBA的驅(qū)動提供了 FC4的接口函數(shù)， FC4支持多協(xié)議 ,如 :FCPSCSI,FCIP,FCVI。 光纜接口分為 SC、 LC兩種，分別為 1Gb和 2Gb接口 。Fibre Channel 還包括三種獨立于介質(zhì)的接口： Gigabit Link Modules—— 將并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號，包括串行編碼和串行解碼功能； Gigabit Interface Converters—— 提供一個串行編碼和串行解碼的串行接口，可以熱插拔，常見接口為 SC和 DB9兩種； HBA卡主要廠商為 Emulex、 Qlogic、 LSI、 Adaptec、 JNI、 Agilent（安捷倫）等； 網(wǎng)絡(luò)儲存的分類 目前磁盤存儲市場上，存儲分類（如下表一）根據(jù)服務(wù)器類型分為：封閉系統(tǒng)的存儲和開放系統(tǒng)的存儲，封閉系統(tǒng)主要指大型機， AS400等服務(wù)器，開放系統(tǒng)指基于包括 Windows、 UNIX、 Linux等操作系統(tǒng)的服務(wù)器；開放系統(tǒng)的存儲分為：內(nèi)置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)的外掛存儲根據(jù)連接的方式分為：直連式存儲（ DirectAttached Storage，簡稱 DAS）和網(wǎng)絡(luò)化存儲（ FabricAttached Storage，簡稱 FAS）；開放系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化存儲根據(jù)傳輸協(xié) 議又分為：網(wǎng)絡(luò)接入存儲（ NetworkAttached Storage，簡稱 NAS）和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（ Storage Area Network，簡稱 SAN）。 表一： 今天的存儲解決方案主要為：直連式存儲（ DAS）、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（ SAN）、網(wǎng)絡(luò)接入存儲（ NAS）。中文翻譯成 “ 直接附加存儲 ” 。 I/O（輸入 /輸入）請求直接發(fā)送到存儲設(shè)備。它依賴于服務(wù)器，其本身是硬件的堆疊，不帶有任何存儲操作系統(tǒng)。 NAS系統(tǒng)擁有一個專用的服務(wù)器 ,服務(wù)器 上安裝著一個優(yōu)化的文件系統(tǒng)和瘦操作系統(tǒng) ,該操作系統(tǒng)專門 服務(wù)于文件請求 。 SAN 根據(jù) SNIA(存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會 )給出的 SAN定義 :“ SAN 是一個網(wǎng)絡(luò) ,其 主要目的是在計算機和存儲元素之間以及存儲 元素之間傳輸數(shù)據(jù) ”。 FCSAN的傳輸介質(zhì)是 FC(光纖通 浙江傳媒學(xué)院本科生畢業(yè)論文 SAN 和 NAS 存儲網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計 6 道 ),新出現(xiàn)的 SAN標(biāo)準(zhǔn)是 iSCSI,傳輸介質(zhì)是以太網(wǎng) (主要是 千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng) ),FCSAN 是目前主流的 SAN 技 術(shù) 。其原理是利用數(shù)組方式來作磁盤組，配 合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計，提升數(shù)據(jù)的安全性。磁盤陣列是由很多便宜、容量較小、穩(wěn)定性較高、速度較慢磁盤，組合成一個大型的磁盤組，利用個別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的加成效果來提升整個磁盤系統(tǒng)的效能。磁盤陣列還能利用同位檢查(ParitypCheck)的觀念，在數(shù)組中任一顆硬盤故障時，仍可讀出數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)重構(gòu)時，將故障硬盤內(nèi)的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后重新置入新硬盤中。文章中，談到了 RAID這個字匯，而且定義了 RAID的 5層級。 CPU效能每年大約成長 30～ 50%，而硬磁機只能成長約 7%。在當(dāng)時，柏克萊研究小組的主要研究目的是 效能與成本。研究初期，便宜 (Inexpensive)的磁盤也是主要的重點，但后來發(fā)現(xiàn)，大量便宜磁盤組合并不能適用于現(xiàn)實的生產(chǎn)環(huán)境，后來 Inexpensive 被改為 independence，許多獨立的磁盤組。但在整個計算機系統(tǒng)架構(gòu)中，跟 CPU與 RAM來比，硬盤的速度是 PC中最弱的設(shè)備之一。硬盤隨著科技的日新月異，現(xiàn)在其容量已達 80GB以上，轉(zhuǎn)速到了 2萬轉(zhuǎn)，甚至 25000轉(zhuǎn)，而且價格實在是很便宜，再加現(xiàn)在企業(yè)流行，人力資源規(guī)畫 (EnterprisepResourcepPlanning： ERP)是每個公司建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)?；诖艘颍疟P陣列開始廣泛的應(yīng)用在個人計算機上。外接式磁盤陣列柜最常被使用大型服務(wù)器上，具可熱抽換 (HotpSwap)的特性，不過這類產(chǎn)品的價格都很貴。另外利用軟件仿真的方式，由于會拖累機器的速度，不適合大數(shù)據(jù)流量的服務(wù)器。 浙江傳媒學(xué)院本科生畢業(yè)論文 SAN 和 NAS 存儲網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計 7 在網(wǎng)絡(luò)存儲中，磁盤陣列是一種把 若干硬磁盤驅(qū)動器按照一定要求組成一個整體，整個磁盤陣列由陣列控制器管理的系統(tǒng)。 它能夠提供同樣的基本自動備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，但同時具有更先進的技術(shù)特點。在架構(gòu)無線局域網(wǎng)時，對無線路由器、無線網(wǎng)絡(luò)橋接器 AP、無線網(wǎng)卡、天線等無線局域網(wǎng)產(chǎn)品進行安裝、調(diào)試和應(yīng)用操作。磁盤陣列有多各端口可以被不同主機或不同端口連接。 和目前 PC用單磁盤內(nèi)部集成緩存一樣，在磁盤陣列內(nèi)部為加快與主機交互速度，都帶有一定量的緩沖存儲器。在應(yīng)用中，有部分常用的數(shù)據(jù)是需要經(jīng)常讀取的，磁盤陣列根據(jù)內(nèi)部的算法，查找出這些經(jīng)常讀取的數(shù)據(jù)，存儲在緩存中，加快主機讀取這些數(shù)據(jù)的速度，而對于其他緩存中沒有的數(shù)據(jù)，主機要讀取，則由陣列從磁盤上直接讀取傳輸給主機。然后由緩存再慢慢寫入磁盤。不同的組合方式用 RAID級別來標(biāo)識。另外，其他還有 10（ RAID 1與 RAID 0的組合）、 01（ RAID 0與 RAID 1的組合）、 30（ RAID 3與 RAID 0的組合）、 50（ RAID 0與 RAID 5的組合）等。 RAID0也稱為條帶化（ stripe），將數(shù)據(jù)分成一定的大小順序的寫道陣列的磁盤里， RAID0可以并行的執(zhí)行讀寫操作，可以充分利用總線的帶寬，理論上講，一個由 N個磁盤組成的 RAID0 系統(tǒng)，它的讀寫性能將是單個磁盤讀取性能的 N倍。 浙江傳媒學(xué)院本科生畢業(yè)論文 SAN 和 NAS 存儲網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計 8 如圖所示：系統(tǒng)向 RAID0系統(tǒng)（四個磁盤組成）發(fā)出的 I/O數(shù)據(jù)請求被轉(zhuǎn)化為 4項操作，其中的每一項操作都對應(yīng)于一塊物理硬盤。從理論上講，四塊硬盤的并行操作使同一時間內(nèi)磁盤讀寫速度提升了 4倍。 RAID0應(yīng)用于對讀取性能要求較高但所存儲的數(shù)據(jù)為非重要數(shù)據(jù)的情況下。 RAID1應(yīng)用于對數(shù)據(jù)保護極為重視的應(yīng)用。 RAID2在大數(shù)據(jù)存儲額情況下性能很高， RAID2的實際應(yīng)用很少。不同磁盤上同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)做異或校驗，并把校驗值寫入到校驗盤中。 當(dāng) RAID3中有數(shù)據(jù)盤出現(xiàn)損壞，不會影響用戶讀取數(shù)據(jù)，如果讀取的數(shù)據(jù)塊正好在損壞的磁盤上，則系統(tǒng)需要讀取所有同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)塊，然后根據(jù)校驗值重新構(gòu)建數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性能受到影響。 網(wǎng)絡(luò)存儲發(fā)展趨勢 隨著社會信息化的深入，信息量迅猛增長，信息的重要性也日益顯著。為滿足以上需求，信息的存儲模式正全面轉(zhuǎn)向 “ 網(wǎng)絡(luò)存儲 ” 。 存儲從主機中分離出來成為獨立的存儲系統(tǒng)，把獨立的存儲系統(tǒng)和傳統(tǒng)的用戶設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)連接起來，用戶便可以方便地使用像瀏覽器這樣的客戶端軟件（或像使用本地硬盤一樣）進訪問和管理，這就是網(wǎng)絡(luò)存儲。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)存儲提供了前提。 第 2 章 DAS 存儲 DAS 存儲簡介 DAS即直連方式存儲，英文全稱是 Direct Attached Storage。顧名思義，在這種方式 中，存儲設(shè)備是通過電纜（通常是 SCSI接口電纜）直接到服務(wù)器的。 DAS，也可稱為 SAS（ ServerAttached Storage，服務(wù)器附加存儲）。 浙江傳媒學(xué)院本科生畢業(yè)論文 SAN 和 NAS 存儲網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計 10 早期企業(yè)數(shù)據(jù)量較少時，購買的服務(wù)器中可能內(nèi) /外置帶有 SCSI接口的磁帶驅(qū)動器 (或磁帶機 )，這種服務(wù)器主要是用在 UNIX(Solaris、 AIX或 HP UNIX)環(huán)境下，使用 SUN、 IBM或 HP等廠商的服務(wù)器，數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)主要依靠磁帶來完成，當(dāng)時存儲的 最大數(shù)據(jù)容量在 12G。 基于硬件的 RAID系統(tǒng)是從主機之外獨立地管理 RAID 子系統(tǒng)，并且它在主機處把每一組 RAID 陣列只顯示為一個磁盤。內(nèi)置 raid控制器通常是常用的卡件的形式插接在計算機主板上，集成 raid控制器則是由主板廠商直接把控制芯片集成在主板上，近來高端主板集成 raid控制器幾乎成了標(biāo)準(zhǔn)配置。軟件 RAID 在操作系統(tǒng)中實現(xiàn)各類 RAID 級別，因為它不需要昂貴的 RAID控制器卡，軟件 RAID 提供了最廉價的解決方法。使用非常的快速 CPU，軟件 RAID 的某些性能有可能超出硬件 RAID。 JBOD可以在基于并行 SCSI電纜的直接附加存儲中使用，或在一般情況下，在具有 Fibre Channel 接口的存儲網(wǎng)絡(luò)中使用。 JBOD也支持熱插拔磁盤驅(qū)動器，即可以在不影響數(shù)據(jù)存儲和服務(wù)器操作的同時增加或者替 換磁盤。使用 Fibre Channel 磁盤的 JBOD可以提供 1～ 2個 Fibre Channel 接口，在內(nèi)部形成一個共享環(huán)段。兩臺主機共同連接一個磁盤陣列，在主機上通過 SCSI接口將磁盤陣列連接起來，或者在主機上安裝光端模塊，通過光纖連接到磁盤陣列上。 這樣存儲 方式主要用于雙機熱備上，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，企業(yè)里一些重要的數(shù)據(jù)保護都是采用這種方式，確保 “ 萬無一失 ” 。 DAS 存儲結(jié)構(gòu) 浙江傳媒學(xué)院本科生畢業(yè)論文 SAN 和 NAS 存儲網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計 11 典型 DAS結(jié)構(gòu)如圖所示： 對于多個服務(wù)器或多臺 PC的環(huán)境，使用 DAS方式設(shè)備的初始費用可能比較低，可是這種連接方式下，每臺 PC或服務(wù)器單獨擁有自己的存儲磁盤，容量的再分配困難；對于整個環(huán)境下的存儲系統(tǒng)管理，工作煩瑣而重復(fù)，沒有集中管理解決方案。 DAS 存儲 方案設(shè)計 DAS的方案設(shè)計比較簡單，通常情況下，用 SCSI電纜或光纖把服務(wù)器和存儲設(shè)備實現(xiàn)物理連接，（實現(xiàn)的前提是服務(wù)器上必須有 SCSI接口或 FC接口，及安裝接 口的驅(qū)動程序），物理連接完成后，首先啟動陣列，啟動時陣列自動初始化和引導(dǎo)陣列自檢，這些過程完成后，用戶就可以根據(jù)自己的需要設(shè)置 RAID的級別及 RAID的初始化，這個過程完成后用戶就可以象使用本地硬盤一樣地使用這個大容量邏輯磁盤，可以對磁盤進行分區(qū)、格式化和共享等操作。 浙江傳媒學(xué)院本科生畢業(yè)論文 SAN 和 NAS 存儲網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計 12 DAS 優(yōu)缺點 優(yōu)點 ： 實現(xiàn)大容量存儲；將多個磁盤合并成一個邏輯磁盤，滿足海量存儲的需求。 提高存取性能：操作單個文件資料，同時有多個物理磁盤在并行工作，運行速度比單個磁盤運行速度高。直連式存儲的數(shù)據(jù)量越大，備份和恢復(fù)的時間就越長，對服務(wù)器硬件的依賴性和影響就越大。 無論直連式存儲還是服務(wù)器主機的擴展，從一臺服務(wù)器擴展為多臺服務(wù)器組成的群集 (Cluster)，或存儲陣列容量的擴展，都會造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機，從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，對于銀行、電信、傳媒等行業(yè) 724 小時服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這是不可接受的。 第 3 章 NAS 存儲 NAS 存儲簡介 網(wǎng)絡(luò)接入存儲（ NetworkAttached Storage，簡稱 NAS）采用網(wǎng)絡(luò)（ TCP/IP、 ATM、 FDDI）技術(shù)，通