FC和iSCSI協(xié)議的分析比較

1、FC和iSCSI協(xié)議的分析比較摘要F和iSSI是目前存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN(StrageAreaNetrk)的兩個主流協(xié)議。該文介紹F(Fibrehannel:光纖通道)和iSSIInternetSSI協(xié)議的協(xié)議構(gòu)造以及流量控制和發(fā)現(xiàn)機(jī)制，在零復(fù)制和流量控制等方面對F和iSSI的協(xié)議功能進(jìn)展了分析比較。關(guān)鍵詞存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò);F;iSSI;零復(fù)制。1引言SAN是一種專用網(wǎng)絡(luò)，是網(wǎng)絡(luò)效勞器群的后端，可采用光纖通道或iSSI等存儲專用協(xié)議連接成高速專用網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)效勞器與多種存儲設(shè)備直接連接。SAN的最大特點就是可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效勞器與存儲設(shè)備之間的多對多連接，而且，這種連接是本地的高速連接。SAN架構(gòu)的優(yōu)勢

2、在于，強(qiáng)大的擴(kuò)展性、多種存儲設(shè)備的集中和新架構(gòu)支撐下的新型數(shù)據(jù)應(yīng)用方式，在平安意義下負(fù)責(zé)可持續(xù)的存儲和數(shù)據(jù)傳輸。目前，F(xiàn)和iSSI是應(yīng)用于存儲區(qū)域網(wǎng)吉比特速率的兩種主要技術(shù)。2F協(xié)議分析2。1F協(xié)議構(gòu)造光纖通道按協(xié)議層進(jìn)展分層，各層之間技術(shù)互相獨立，留有增長空間，并且由被認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)進(jìn)展開發(fā)，分層構(gòu)造共分5層,如圖1所示。圖1F協(xié)議層次-0(物理層底層):F-0層定義了連接的物理端口特性，包括介質(zhì)和連接器(驅(qū)動器、接收機(jī)、發(fā)送機(jī)等)的物理特性、電氣特性和光特性、傳輸速率以及其它的一些連接端口特性。F-1(傳輸協(xié)議)：規(guī)定了8B10B編碼方式和傳輸協(xié)議包括串行編碼、解碼規(guī)那么、特殊字符和錯誤

3、控制。-2幀協(xié)議：規(guī)定了詳細(xì)的傳輸機(jī)制，包括幀格式，節(jié)點間的信息交換。-3公共效勞：提供高級特性的公共效勞，即端口間的構(gòu)造協(xié)議和流動控制，它定義了三種效勞：條塊化(Striping)、搜索組(HuntGrup)和多路播放(Bradastultiast)。F-4(ULP映射)：定義了Fibrehannel和IP，SSI-3以及其他的上層協(xié)議ULP之間的接口。2.2F流量控制F中的流量控制機(jī)制是在信譽(yù)度系統(tǒng)上的根底上。所謂的信譽(yù)度(redit)是指設(shè)備承受額外幀的才能。信譽(yù)度的多少決定了設(shè)備接收額外幀才能的大校假如承受方?jīng)]有向發(fā)送方發(fā)出任何的信譽(yù)度,那么發(fā)送方就不能發(fā)送任何幀,在信譽(yù)度的根底上協(xié)調(diào)

4、幀傳送,可以防止幀的喪失,同時減少了對整個幀序列進(jìn)展重傳的頻率。實際上,這種基于信譽(yù)度的機(jī)制建立在終端節(jié)點可以提供的緩沖區(qū)(TX-Buffer和RX-Buffer)的數(shù)目上,這些緩沖區(qū)用于存儲到來的數(shù)據(jù)流。例如，擁有板上存儲器的主機(jī)總線適配器，可能被分派作為承受緩沖區(qū)，成為F-1解串和譯碼功能，以及F-2的幀重新裝配功能之間的接口。當(dāng)F-1來提交幀的時候，這種承受緩沖區(qū)被充滿；當(dāng)F-2的裝配線取出各個幀進(jìn)展數(shù)據(jù)塊的重建時，這種承受緩沖區(qū)被清空。為了充分的利用F的傳輸才能，最好可以連續(xù)的多發(fā)出多個鄭這一點在事務(wù)開場前由受權(quán)充分信譽(yù)度來實現(xiàn)，同時利用F的全雙工才能在幀還未承受時就發(fā)出附加的信譽(yù)度。

5、F中常用的兩種是端到端(EE-redit)和緩沖區(qū)到緩沖區(qū)(BB-redit)的流量控制。端到端的流量控制機(jī)制(EE-redit)是在兩個終端節(jié)點之間使用的流量控制。在兩個通信節(jié)點登錄并交換通信參數(shù)時候，建立起傳輸信譽(yù)度，并且由節(jié)點本身來監(jiān)測。中間的交換機(jī)不參與端到端流量控制。如圖2所示圖2F基于信譽(yù)的流量控制一旦一個初始的信譽(yù)度等級受權(quán)后，假如要補(bǔ)充信譽(yù)度的話，要由承受方向發(fā)送出應(yīng)答AK來實現(xiàn)。每發(fā)出一個幀發(fā)送方就消耗了一個端到端的信譽(yù)度EE-redit，只有當(dāng)其接收到一個AK后才能增加信譽(yù)度。光纖通道中還定義使用BB-redit的流量控制機(jī)制(緩沖區(qū)到緩沖區(qū)的信譽(yù)度)，并且依靠reEive

6、-ready(R-RDY)有序集補(bǔ)充信譽(yù)度，如圖2所示。某個附接到交換機(jī)的終端接點將在登錄到交換機(jī)的過程中建立它的BB-redit。在交換機(jī)遠(yuǎn)端參與通信的一方將在登錄時建立其自身交換機(jī)的BB-redit。BB-redit沒有端到端的成分。發(fā)送方在發(fā)出一個幀時將BB-redit減1，直到BB-redit的數(shù)量為零的時候.此時不能再進(jìn)展幀發(fā)送。在接收到R-RDY時將BB-redit加1。BB-redit的初始值必須是非零的。假如為零的話,說明不能再接收或者發(fā)送鄭2.3F發(fā)現(xiàn)機(jī)制在F中，當(dāng)一個新的設(shè)備參加到網(wǎng)絡(luò)中時，它要與它的網(wǎng)絡(luò)的管理者一般是交換機(jī)獲得聯(lián)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)管理者便會依次告知所有那些已經(jīng)注冊過

7、的和那些需要被通知這一事件的設(shè)備。此外，在F中，由于為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的靈敏性和平安性，有時可能需要進(jìn)展分區(qū)。當(dāng)一個新的設(shè)備參加到網(wǎng)絡(luò)中的時候，該設(shè)備首先與它同在一個分區(qū)的其它現(xiàn)有設(shè)備完成注冊，然后連接這個設(shè)備的交換時機(jī)把這一事件告知其他的分區(qū)的設(shè)備和其它的交換機(jī)。圖3F發(fā)現(xiàn)機(jī)制如圖3所示，假如當(dāng)A區(qū)的節(jié)點A參加網(wǎng)絡(luò)時，它先與F交換機(jī)獲得聯(lián)絡(luò)，那么F交換機(jī)將把A節(jié)點參加網(wǎng)絡(luò)的這一信息先后分別告知節(jié)點B和節(jié)點以及B區(qū)的節(jié)點D和節(jié)點E。至此，A節(jié)點就參加到網(wǎng)絡(luò)中，可以與A區(qū)與B區(qū)中的設(shè)備進(jìn)展通信。3iSSI協(xié)議分析3.1iSSI協(xié)議構(gòu)造如同任何一個協(xié)議一樣，iSSI也有一個明晰的層次構(gòu)造，根據(jù)SI模型，

8、iSSI的協(xié)議棧自頂向下一共可以分為五層，如圖4所示：圖4iSSI協(xié)議分層模型.SSI層：根據(jù)應(yīng)用發(fā)出的懇求建立SSIDB(命令描繪塊)，并傳給iSSI層；同時承受來自iSSI層的DB，并向應(yīng)用返回數(shù)據(jù)。.iSSI層：對SSIDB進(jìn)展封裝，以便可以在基于TPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)展傳輸，完成SSI到TPIP的協(xié)議映射。這一層是iSSI協(xié)議的核心層。.TP層：提供端到端的透明可靠傳輸。.IP層：對IP報文進(jìn)展路由和轉(zhuǎn)發(fā)。.Link層：提供點到點的無過失傳輸3.2iSSI流量控制與超時重發(fā)流量控制是指發(fā)送方控制發(fā)送數(shù)據(jù)幀到網(wǎng)絡(luò)的速率。發(fā)送方發(fā)送的速率般是傳送途徑上的交換機(jī)、路由器或接收方可用的緩沖區(qū)大

9、小的函數(shù)。iSSI那么采用TPlP協(xié)議的端到端的流量控制機(jī)制，以可變發(fā)送窗口的方式進(jìn)展流量控制。發(fā)送窗口在連接建立時由雙方面定，但在通信過程中，接收方可根據(jù)自己的資源使用情況，隨時動態(tài)地調(diào)整自已的接收窗口(可增大或減小)，然后告訴對方，使發(fā)送方的發(fā)送窗口和自己的接收窗口一致。iSSI采用的是TP的自適應(yīng)超時重發(fā)算法，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況動態(tài)調(diào)整。這種算法記錄每一個報文段發(fā)出的時間以及收到相應(yīng)確實認(rèn)報文段的時間，這兩個時間之差就是報文段的往返時延RTT，當(dāng)發(fā)送個數(shù)據(jù)段時，啟動相應(yīng)的定時器，假如定時器超時確認(rèn)報文段還沒有到達(dá)，就觸發(fā)數(shù)據(jù)配發(fā)機(jī)制。假如超時之前得到確認(rèn)，就記錄新的往返時延，將各個報文段的

10、往返時延樣本進(jìn)展加權(quán)平均得到新的報文段的平均往返時延RTT，顯然定時器設(shè)置的重發(fā)時間應(yīng)大于平均的往返時延RTT。在實際應(yīng)用中，RTT的算法還很復(fù)雜，目前一般采用的是Kar算法。3.3iSSI發(fā)現(xiàn)機(jī)制iSSI發(fā)起端為了和iSSI目的端建立iSSI會話，iSSI需要知道ISSI目的端的IP地址，TP端口號和名字三個信息。iSSI發(fā)現(xiàn)的目的是為了讓iSSI發(fā)起端獲取一條到iSSI目的端的通路。iSSI有三種發(fā)現(xiàn)機(jī)制：靜態(tài)配置：在iSSI發(fā)起端已經(jīng)知道iSSI目的端的IP地址TP端口號和名字信息時，iSSI發(fā)起端不需要執(zhí)行發(fā)現(xiàn)。iSSI發(fā)起端直接通過IP地址和TP端口來建立TP連接，使用iSSI目的端

11、的名字來建立iSSI會話。這種發(fā)現(xiàn)機(jī)制比較合適比較小的iSSI體系構(gòu)造SendTarget發(fā)現(xiàn)：在iSSI發(fā)起端知道iSSI目的端的IP地址和TP端口的情況下，iSSI使用IP地址和TP端口號建立TP連接后建立發(fā)現(xiàn)對話。iSSI發(fā)起端發(fā)送SendTarget命令查詢網(wǎng)絡(luò)中的存在的iSSI信息。這種方法主要用于網(wǎng)關(guān)設(shè)備，iSSI發(fā)起端被靜態(tài)配置連接到指定的iSSI設(shè)備。iSSI發(fā)起端和iSSI網(wǎng)關(guān)設(shè)備建立對話并發(fā)送SendTarget懇求給iSSI網(wǎng)關(guān)設(shè)備。iSSI網(wǎng)關(guān)設(shè)備返回一系列和它相連的ISSI目的端的信息。iSSI發(fā)起端選擇一個目的端來建立對話。零配置發(fā)現(xiàn)：這種機(jī)制用于iSSI發(fā)送設(shè)備完

12、全不知道ISSI目的端的信息的情況下。iSSI發(fā)起端利用現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議SLPServieLatinPrtlfrDisvery,效勞定位協(xié)議。iSSI目的端使用SLP來注冊，iSSI發(fā)起端可以通過查詢SLP代理來獲得注冊的iSSI目的端的信息。當(dāng)iSSI目的端參加到網(wǎng)絡(luò)中的時候，拓?fù)錁?gòu)造也隨之改變。雖然這種方法增加了實現(xiàn)的復(fù)雜性，但它不需要重新配置發(fā)起端即可找到新的目的端。4F與iSSI協(xié)議的比較本文主要從下面幾個方面對兩個協(xié)議進(jìn)展比較:4.1流量控制機(jī)制對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性F采用基于信譽(yù)的流量控制機(jī)制，當(dāng)承受者有足夠的緩存承受發(fā)信者的數(shù)據(jù)時，承受者把redit信譽(yù)度分配給發(fā)信者。它根據(jù)發(fā)送者的懇

13、求分配redit，僅當(dāng)發(fā)送者沒有用完它的redit時，它才可以發(fā)送數(shù)據(jù)。在AN/AN中，發(fā)送者必需要等待很長時間來獲得承受者確實認(rèn)消息以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送新的數(shù)據(jù)。這種基于信任的流量控制機(jī)制降低了網(wǎng)絡(luò)的利用率。iSSI是基于窗口的發(fā)送機(jī)制，由于發(fā)送方可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況動態(tài)地調(diào)整發(fā)送速率，因此iSSI的流量控制機(jī)制對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性更好，尤其在網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲較大的網(wǎng)絡(luò)中。4.2超時重發(fā)機(jī)制的靈敏性在TPIP協(xié)議中，TP使用自適應(yīng)重傳算法以適應(yīng)互連網(wǎng)絡(luò)時延的變化。它的要點是：TP監(jiān)視每一條連接的性能，并計算出報文的往返時間RTT(RundTripTie)。當(dāng)連接的性能變化時，TP隨即修改RTT(也就是說它能

14、自動適應(yīng)時延的變化)。RTT(RundTripTie)被發(fā)送方用來決定是否重傳報文。而Fibrehanne使用的是靜態(tài)的超時重發(fā)機(jī)制，不會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況動態(tài)地加以改變，因此發(fā)送方可能過早或過遲地出現(xiàn)超時，這對改善網(wǎng)絡(luò)的綜合性能不利。相對而言，iSSI可以動態(tài)地自適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)?shù)那闆r，可以改善網(wǎng)絡(luò)的綜合性能，從這個角度看，iSSI應(yīng)該優(yōu)于Fibrehannel，更加合適目前的網(wǎng)絡(luò)情況4.3PU對數(shù)據(jù)封裝的負(fù)擔(dān)大小在存儲環(huán)境中，發(fā)出的塊I0懇求的大小一般介于4K到64K之間。以8K的塊I0懇求為例，已經(jīng)知道在iSSI中以太網(wǎng)幀的大小是1.5K，在F中，F(xiàn)的幀大小是2K。因此8K的塊I/懇求必須被分

15、成多個小的段，以適應(yīng)不同的傳輸幀大校在F中，分段和重組操作是在網(wǎng)卡中實現(xiàn)的，因此減輕了主機(jī)PU的負(fù)擔(dān)。對于iSSI協(xié)議，由于分段與重裝是有PU來完成的，因此增加了PU的負(fù)擔(dān)。4.4是否能保證數(shù)據(jù)平安傳送在平安性方面，因為iSSI的一個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是它在不受信任的廣域環(huán)境中的使用，iSSI標(biāo)準(zhǔn)允許使用多種平安方法。位于iSSI層下的加密方案例如，IPse，不需要在iSSI端設(shè)備之間進(jìn)展協(xié)商，它們對于高層應(yīng)用程序來說是透明的。對于其他的認(rèn)證實現(xiàn)如，KERBERS或者公鑰/私鑰的交換，iSSI登錄過程為兩個端設(shè)備協(xié)商兩者都支持的平安類型提供了文本字段。假如協(xié)商成功，iSSI設(shè)備之間的PDU交換將由所使用的平安程序根據(jù)適當(dāng)?shù)钠桨泊_認(rèn)需求而被格式化。iSNSInternetStrageNaeServer效勞器也可以協(xié)助此過程如作為公鑰的倉庫。光纖通道是工作在第二層的協(xié)議，本來并沒有建立相應(yīng)的平安機(jī)制以及平安通用協(xié)議，只不過是基于邏輯上的數(shù)據(jù)通道綁定。5完畢語對于傳統(tǒng)的基于LAN的SAN來說，F(xiàn)是比iSSI更好的網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議，因為F的零復(fù)制和分段組裝機(jī)制大大地減輕了PU的負(fù)擔(dān)，加快了數(shù)據(jù)的處理。但是，隨著存儲應(yīng)用的增長，存儲網(wǎng)絡(luò)往往需要跨越很遠(yuǎn)的間隔 ，由于在流量擁塞控制機(jī)制、發(fā)現(xiàn)和地址機(jī)制、超時重發(fā)機(jī)制、平安機(jī)制等方面的優(yōu)勢，iSSI比F更合適這種情