基于IP的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)研究

引言

    隨著互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的需求急劇增加。大多數(shù)企業(yè)都在使用網(wǎng)絡(luò)共享存儲(chǔ).由于工作負(fù)荷的增加，系統(tǒng)無法滿足性能需求，給應(yīng)用造成了瓶頸.加之管理越來越復(fù)雜，導(dǎo)致因維護(hù)和升級(jí)而造成的停機(jī)時(shí)間過長(zhǎng).針對(duì)上述間題，人們正在努力尋找更合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。

1 IP網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)

    IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種封裝串行SCSI (Small Computer SystemInterface)實(shí)現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)拇鎯?chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，企業(yè)能夠構(gòu)建本地?cái)?shù)據(jù)中心，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)備份和遠(yuǎn)程容災(zāi)。目前，IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有三種技術(shù):FCIP(Fibre Channelover IP)技術(shù)，iFCP(Iniernet Fibre Channel Protocol)技術(shù)和iSCSI(Internet SCSI)技術(shù)，前兩種技術(shù)屬于過渡技術(shù)，而后者屬于純粹的IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

    1.1 FCIP技術(shù)

    FCIP是一種隧道(Tunnel)協(xié)議，使用TCP/IP封裝FC幀，主要用于連接廣域的FC存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。FCIP數(shù)據(jù)恢復(fù)應(yīng)用能夠運(yùn)行在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)之上，因此用戶在規(guī)劃業(yè)務(wù)連續(xù)性時(shí)，不需要為光纖通道中的數(shù)據(jù)量分配專用光纜，通過利用FCIP解決方案，企業(yè)用戶可把SAN的范圍擴(kuò)展到數(shù)據(jù)中心之外，利用各種低成本、性能優(yōu)異的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)應(yīng)用，優(yōu)化其基礎(chǔ)架構(gòu)的投資。

    FCIP的缺點(diǎn)在于:首先，F(xiàn)CIP只能在FCIP設(shè)備之間建立點(diǎn)到點(diǎn)連接，即FCIP設(shè)備一端(IP端)和另外一個(gè)FCIP設(shè)備的IP端進(jìn)行連接，F(xiàn)CIP設(shè)備的另外一端((FC端)和FC光纖通道交換機(jī)進(jìn)行連接.FCIP設(shè)備無法在兩個(gè)獨(dú)立存儲(chǔ)設(shè)備之間提供本地IP連接;其次，由于FCIP是一種不透明的傳輸協(xié)議，即一個(gè)SAN向另一個(gè)SAN發(fā)送的信息在FC層沒有錯(cuò)誤檢測(cè)，容易將一個(gè)SAN上的錯(cuò)誤蔓延到各個(gè)SAN;再次是FC和IP網(wǎng)絡(luò)之間線速的不匹配，或者FCIP引擎的低效實(shí)現(xiàn)，都有可能使得FCIP設(shè)備成為一個(gè)瓶頸。如果FCIP通道崩潰，兩個(gè)遠(yuǎn)程FC交換機(jī)之間的連接也不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，這對(duì)商業(yè)應(yīng)用來說顯然是難以接受的。

    1.2 iFCP標(biāo)準(zhǔn)

    iFCP是一個(gè)網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)的協(xié)議，iFCP主要目標(biāo)是使現(xiàn)有的光纖信道設(shè)備能夠在IP網(wǎng)絡(luò)上以線速互聯(lián)與組網(wǎng)。iFCP的網(wǎng)絡(luò)管理只需要單一的網(wǎng)管系統(tǒng)。iFCP利用類似于FC中的分區(qū)(Zoning)功能的發(fā)現(xiàn)域(Discovery Domain)功能來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的隔離，只允許經(jīng)過授權(quán)的引發(fā)器發(fā)現(xiàn)特定的目標(biāo)設(shè)備并與之建立會(huì)話。同時(shí)，iFCP還可以利用IP網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)來保障安全，如IPSec, ACL和VPN等。

    iFCP的優(yōu)勢(shì)在于:在建立連接的同時(shí)能夠建立網(wǎng)關(guān)分區(qū)，它可以將出現(xiàn)問題的區(qū)域隔離起來，并克服了點(diǎn)到點(diǎn)隧道的限制。基于iFCP實(shí)現(xiàn)了SAN的路由故障隔離、安全及靈活管理，具有比FCIP更高的可靠性。

    iFCP的缺點(diǎn)在于:首先，iFCP不支持分割的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的合并(Mere),因此無法組成單一的邏輯SAN。同時(shí)，經(jīng)過iFCP服務(wù)時(shí)，iFCP解決方案需要對(duì)每個(gè)光纖通道幀執(zhí)行地址轉(zhuǎn)換，在某些情況下，例如對(duì)于某些光纖通道ELS控制消息，還必須轉(zhuǎn)換部分幀負(fù)載。其次由于iFCP (FC-2)層需要特殊映射，因此，iFCP必須有選擇地處理FC一型服務(wù)，不能直接支持所有FC一服務(wù)。

    1.3 iSCSI技術(shù)

    iSCSI(Internet SCSI)是2003年IETF(Internet Engineering TaskForce，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)制訂的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，用于將SCSI數(shù)據(jù)塊映射成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。從根本上說，iSCSI協(xié)議是一種利用1P網(wǎng)絡(luò)來傳輸潛伏時(shí)間短的SCSI數(shù)據(jù)塊的方法，iSCSI使用以太網(wǎng)協(xié)議傳送SCSI命令、響應(yīng)和數(shù)據(jù)。從理論上來說，任何2臺(tái)具有TCP/IP主機(jī)都可以通過iSCSI協(xié)議實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)共享。iSCSI把存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器與應(yīng)用普通互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議建立起來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，而不是使用速度更快但是價(jià)格更昂貴、更復(fù)雜的光纖通道技術(shù)，為眾多中企業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)合理和便于管理的存儲(chǔ)設(shè)備提供了直接訪問的能力。

    iSCSI的優(yōu)點(diǎn)在于:從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葋砜�，iSCSI采用Internet上現(xiàn)有的TCP協(xié)議。在開發(fā)時(shí)采用現(xiàn)有的由TCP所提供的受保護(hù)的傳輸機(jī)制。在技術(shù)實(shí)施方面，iSCSI以穩(wěn)健、有效的IP及以太網(wǎng)架構(gòu)為骨十，使忍受性大大增加。iSCSI是基于IP協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它實(shí)現(xiàn)了SCSI和TCP/IP協(xié)議的連接，對(duì)于以局域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的用戶，只需要不多的投資就可以方便、快捷地對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式傳輸及管理。

    iSCSI的缺點(diǎn)在于:存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)是同一個(gè)物理接口，同時(shí)協(xié)議本身的開銷較大，協(xié)議本身需要頻繁地將SCSI命令封裝到IP包中以及從IP包中將SCSI命令解析出來，這兩個(gè)因素都造成了帶寬的占用和主處理器的負(fù)擔(dān)。

2 IP存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用

    IP存儲(chǔ)解決方案應(yīng)用可能會(huì)經(jīng)歷蘭個(gè)發(fā)展階段。

    2.1作為SAN擴(kuò)展器，隨著SAN技術(shù)在全球的開發(fā)，越來越需要長(zhǎng)距離的SAN連接技術(shù)，IP存儲(chǔ)技術(shù)定位于將多種設(shè)備緊密連接，就像一個(gè)大企業(yè)多個(gè)站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)共享以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏡像，這種技術(shù)是利用FC到IP的橋接或路由器，將兩個(gè)遠(yuǎn)程的SAN通過IP架構(gòu)互聯(lián)。

    2.2有限區(qū)域IP存儲(chǔ)，IP存儲(chǔ)的開發(fā)主要集中在小型的低成本的產(chǎn)品，目前還沒有真正意義的SAN環(huán)境，隨之而來的技術(shù)是有限區(qū)域的、基于IP的SAN連接技術(shù)，可能會(huì)出現(xiàn)類似于可安裝到NAS設(shè)備中iSCSI卡，因?yàn)檫@種技術(shù)和需求可使TOE(TCP Off-lOAding Engine)設(shè)備彌補(bǔ)NAS技術(shù)的解決方案。

    2.3 IP SAN，完全的端到端的、基于IP的全球SAN存儲(chǔ)將會(huì)隨之出現(xiàn)，而iSCSI協(xié)議是最為適合的，基于iSCSI的IP SAN將由iSCSIHBA構(gòu)成，可釋放出大量的TCP負(fù)載，保證本地iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備在IP架構(gòu)上可自由通信。

3 結(jié)束語

    IP存儲(chǔ)是一個(gè)新興技術(shù)，雖然其標(biāo)準(zhǔn)早已建立且應(yīng)用，但將其真正廣泛應(yīng)用到存儲(chǔ)環(huán)境中還需要解決TCP負(fù)載空閑、性能、安全性、互聯(lián)性的問題。

    相信隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在金融、證券、稅務(wù)及民航等行業(yè)中用“數(shù)據(jù)大集中”的模式來構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)反映了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型由傳統(tǒng)的“分布式計(jì)算，分布式存儲(chǔ)”模型向先進(jìn)的“分布式計(jì)算，集中式存儲(chǔ)”模型轉(zhuǎn)變，更加有利數(shù)據(jù)管理和安全。因此基于iSCSI的IP網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)是建立集中式存儲(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一具有開放性好、易于擴(kuò)展、建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，必將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。

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