存储笔记8 ipsan

Module Objectives

IP SAN的组件
IP SAN的好处
描述SAN中的IP融合及其影响
描述的基本架构

–iSCSI
–FCIP
–FCoE

• 讨论IP SAN技术的市场驱动因素

• 列出IP SAN技术

• 列出iSCSI的组件和连接选项

• 描述iSCSI体系结构和拓扑结构

• 解释iSNS操作

• 描述FCIP的体系结构

IP SAN互联驱动程序

使用IP通道/而不是光纤

• FC SAN 块级数据 block level data通过光纤通道传输
• 在现有IP网络基础设施上传输块级数据
• 将IP定位为存储传输storage transport，因为
  • 易于管理
  • 利用现有的网络基础设施
  • 与心得SAN 软硬件相比成本更低
  • 多供应商互操作
  • 远程灾难回复方案基于IP网络
  • IP网有许多强大成熟的安全选项
  • 强大而成熟的安全选项

Block Storage Over IP – Protocol Options IP上的块存储–协议选项

iSCSI

• SCSI over IP
  • IP 封装
    • 以太网NIC卡
    • iSCSI HBA
  • 基于硬件的光纤网关 Hardware-based gateway to Fibre
• 用于连接服务器

FCIP

• 光纤通道到 IP网桥/隧道 —— 点对点 Fibre Channel-to-IP bridge / tunnel (point to point
  • Fibre Channel end points
• 用于灾难disaster recovery复实施 Used in DR implementations

Network Stack Comparison

SCSI

• SCSI层

iSCSI

• SCSI层
• iSCSI
• TCP
• IP
• Ethenet

FCIP

• SCSI
• FCP
• FC
• FCIP
• TCP
• IP
• Ethernet

FCoE

• SCSI
• FCP
• FC
• FCoE（Less Overhead than FCIP,iSCSI
• Ethernet

FC

• SCSI
• FCP
• FC

梅特卡夫定律（Metcalfe’s Law）
– 网络价值随着参与者数量增加而呈指数级增长

What is iSCSI

• 基于IP,用于连接主机和存储的协议 IP based protocol used to connect host and storage
• 基于IP的网络承载块级数据
• 封装SCSI命令并将其传输为TCP/IP数据包

Components of iSCSI

iSCSI host initiators iSCSI主机启动器

• 使用NIC或iSCSI HBA连接到存储的主机
• 可能需要安装iSCSI启动器软件

iSCSI targets

• 具有嵌入式iSCSI功能网络端口的存储阵列 array

用于IP存储网络的局域网 LAN for IP storage network

• 互连以太网交换机和/或路由器

iSCSI 主机连接选项

Software Initiators

• 可以加载到主机上以提供存储I/O调用和网络接口之间的转换的代码 Code that can be loaded onto a host to provide the translation between the storage I/O calls and the network interface

TCP OFFload Engine TCP卸载引擎 TOE

• 将TCP处理负载从主机CPU移到NIC卡上，以释放用于执行应用程序的处理周期

iSCSI HBA

• 带有集成SCSI ASIC（专用集成电路）的网络接口适配器
• 从SAN启动的最简单选项

iSCSI Protocol Stack

OSI Model	iSCSI Initiator	控制	iSCSI Target
Layer 7 Application	SCSI	控制和数据	SCSI
Layer 5 Session	iSCSI	登录与发现	iSCSI
Layer 4 Transport	TCP	Windoes and Segments 报文段	TCP
Layer 3 Network	IP	Packet 数据包	IP
Layer 2 Data Link	Ethernet	Frames	Ethernet

iSCSI Initiator和iSCSI target互联

iSCSI Topologies

• 本机 Native iSCSI
• 桥接 Bridged iSCS
• FCP和本机iSCSI相结合 Combining FCP and Native iSCSI Connectivity

本机：

1. 无 FC组件
2. array上的每个iSCSI端口配有 IP地址和端口数
   1. iSCSI initiator直接连接到array

桥接：

1. 桥接设备将iSCSI/IP转换为FCP
   1. 电力设备
   2. 集成到FC交换机（multi-protocol router
2. 网桥配置为target —— iSCSI启动器/主机
3. 桥接产生虚拟FC启动器

FCP和本地iSCSI结合

• 阵列以本机方式提供FC和iSCSI连接
• 无需桥接设备
  

Internet存储名称服务器

对于iSCSI通信，启动器必须发现目标在网络上的位置

• sendTargets discovery
  • PXS启动器 手动配置目标
• Internet Storage Name Service (iSNS)
  • 启动器和目标自动在iSNS服务器注册
  • PXS iSNS是一种客户端/服务器模型

iSNS Names

所有initiators和targets需要唯一的iSCSI标识符
两类iSCSI名称

1. iqn.: iSCSI Qualified Name
   1. iqn.2008-02.com.example:optional_string。
      1. Example: iqn.1992-05.com.emc:apm000339013630000-10
2. eui.: Extended Unique Identifier
3. eui.0300732A32598D26

iSCSI Error Handling and Security

三个层次

1. Level 0
   1. 如果SCSI会话损坏，则需要关闭所有TCP连接
   2. 通过重复登录重新启动会话
2. Level 1
   1. 每个节点都有选择地恢复损坏的数据包 选择恢复
   2. 在SCSI任务级别执行错误识别和数据恢复 错误识别，数据恢复
   3. 尝试重复传输丢失或损坏的数据包 重传
3. Level 2
   1. 在旧连接出现故障的情况下，新连接会恢复 连接回复
   2. 打开新的TCP连接以替换出现故障的连接

What is FCIP (Fibre Channel over IP)

将FC帧封装在IP数据包中

• FC 路由用于封装
• 另一端的FC路由器删除IP包装并将FC数据发送到其他结构

Includes security, data integrity, congestion and performance specifications

Fibre Channel over Ethernet (FCoE)

Upon completion of this lesson, you will be able to:
Ÿ Discuss the FCoE and its benefits
Ÿ Describe how FCoE works
Ÿ Describe FCoE physical and logical elements
Ÿ Compare different protocol stack

• 一种通过以太网本地映射光纤通道协议的新协议
  • FCoE standard, developed by T11 Fibre Channel Interfaces Technical Committee
  • Enhanced Ethernet standard
• SAN流量和以太网流量能够整合到一个通用的万兆网络基础架构上

优势

降低支出

• adapter， switch ports and cables需求降低
• 电源、冷却
• 整合网络基础设施

局域网和SAN融合，降低管理成本

• 共享高带宽链路
• 总拥有成本

Physical Elements

主机接口：CNA（聚合网络适配器）

• 主机上的PCIe卡整合NIC和HBA
• 提供承载整合流量的万兆以太网链路

10 Gbps连接选项：主机到FCoE交换机

• 选项1：铜基Twinax
  成本效益高的选项
• 选项2：标准光学SFP+

不适用FCoE之前，Storage array和主机用FC switches连接
而LAN用IP Edge Switches连接hosts

使用FCoE，这俩直接连接FCoE switch

FCoE – Frame Structure

从外到内

名字	大小	作用
以太网 header	12 Bytes (MAC Addresses) + 4 Bytes (802.10 TAG)	Normal Ethernet Frame: Ether Type = FCoE
FCoE Header	16bytes	Control Information: Version and Ordered Sets (SOF and EOF)
FC Header	24bytes	Same as a Physical Fibre Channel Frame
Fibre Channel Payload	最大2112 bytes
CRC
EOF	1 Byte(EOF) + 3 Bytes (Padding)
FCS	4Bytes

Lossless Ethernet

没有帧丢失（拥塞or缓冲区溢出导致

• 光纤通道管理拥塞。 —— 链路级别、基于信用的流量控制
• 以太网使用非无损的分流控制方法

以太网的PAUSE功能用于实现无损结构（fabric

• 繁忙的接收端口可以将控制帧发送到传输端口，以暂停传输

FCoE (Less Overhead than FCIP, iSCSI)

回顾

• FCoE的优势和基础
• FCoE存储架构
• FCoE架构和对战比较

摘要

• IP SAN的优势
• IP融合和作用
• iSCSI体系结构
• FCIP结构
• FCoE

check

• 本地和桥接iSCSI的区别 （前者没有FC组件，每个端口配置一个IP地址和port数字，iSCSI initiator 直连 array） （后者桥接转换iSCSI/IP到FCP，iSCSI启动器/主机配置网桥，桥接生成虚拟FCinitiator）
• NIC TOE iSCSI HBA优缺点
• 两种类型的iSCSI名称，哪一种与光纤通道名称FCN相似
  • iSCSI Qualified Name
  • Extended up Unique Identifier
• FCoE的物理要素是什么？
  • 主机结构：CNA
    • 铜
    • 光纤SFT