2023學(xué)年完整公開課版HCNA04SAN技術(shù)IPSAN

SAN技術(shù)-IPSAN2前言這章將討論ICT基礎(chǔ)設(shè)施使用的第三種存儲(chǔ)架構(gòu)：存儲(chǔ)區(qū)域解決方案（StorageAttachedNetwork），簡稱SAN。目前，幾乎所有的公司都采用基于SAN的存儲(chǔ)解決方案，相比DAS和NAS，SAN具有很多的優(yōu)勢(shì)。本章將介紹SAN解決方案中使用的FC協(xié)議，iSCSI協(xié)議，F(xiàn)COE協(xié)議，以及光纖技術(shù)。3目標(biāo)學(xué)習(xí)完本章，你將能夠：識(shí)別主要的SAN組件；描述SAN組件；闡述SAN設(shè)計(jì)；闡述多路徑問題；描述光纖通道的框架；理解光纖的工作方式；描述zone在光纖通道網(wǎng)絡(luò)中的作用；識(shí)別光纖通道網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；描述FCSAN和IPSAN的區(qū)別；識(shí)別主機(jī)中的網(wǎng)絡(luò)組件。4FCSAN和IPSANDASSCSIFCSANFCFCFCFCIPSANiSCSIiSCSI5什么是IPSAN?以TCP/IP協(xié)議為底層傳輸協(xié)議，采用以太網(wǎng)作為承載介質(zhì)構(gòu)建起來的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。實(shí)現(xiàn)IPSAN的典型協(xié)議是iSCSI，它定義了SCSI指令集在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)姆庋b方式。存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備以太網(wǎng)交換機(jī)服務(wù)器HBA用戶B服務(wù)器HBA用戶C用戶ALANTCP/IP網(wǎng)絡(luò)6IPSAN的優(yōu)勢(shì)不需要專用的HBA卡和光纖交換機(jī)，普通的以太網(wǎng)卡和以太網(wǎng)交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和服務(wù)器的連接。接入標(biāo)準(zhǔn)化傳輸距離遠(yuǎn)可維護(hù)性好帶寬擴(kuò)展方便理論上IP網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的地方就可以使用IPSAN，而IP網(wǎng)絡(luò)是目前地球上應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)。廣大的具備IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的維護(hù)人員和強(qiáng)大的IP網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工具支撐。隨著10Gb以太網(wǎng)的迅速發(fā)展，IPSAN單端口帶寬擴(kuò)展到10Gb已經(jīng)是發(fā)展的必然。7IPSAN面臨的挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)安全性數(shù)據(jù)在傳輸過程的安全性和在存儲(chǔ)設(shè)備中的安全性是IPSAN存儲(chǔ)面臨的嚴(yán)峻問題IPSAN主要挑戰(zhàn)TCP負(fù)載TCP為了完成數(shù)據(jù)的排序工作需要占用較多的主機(jī)CPU資源導(dǎo)致用戶業(yè)務(wù)處理延遲的增加塊數(shù)據(jù)傳輸IP協(xié)議比較適合傳輸大量的小塊消息，對(duì)大塊數(shù)據(jù)的傳輸?shù)男蔬€有待提高8FCSAN與IPSAN比較描述FC

SANIP

SAN網(wǎng)絡(luò)速度4Gb、8Gb、16Gb1Gb、10Gb、40Gb網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)單獨(dú)建設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)和HBA卡使用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)傳輸距離受到光纖傳輸距離的限制理論上沒有距離限制管理、維護(hù)技術(shù)和管理較復(fù)雜與IP設(shè)備一樣操作簡單兼容性兼容性差與所有IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都兼容性能非常高的傳輸和讀寫性能目前主流1Gb，10Gb正在發(fā)展成本購買（光纖交換機(jī)、HBA卡、光纖磁盤陣列等）、維護(hù)（培訓(xùn)人員、系統(tǒng)設(shè)置與監(jiān)測(cè)等）成本高與FC－SAN相比，購買與維護(hù)成本都較低，有更高的投資收益比例容災(zāi)容災(zāi)的硬件、軟件成本高本身可以實(shí)現(xiàn)本地和異地容災(zāi)，且成本低安全性較高較低9IP-SAN典型組網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器以太網(wǎng)卡存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備直連單交換雙交換以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用服務(wù)器10iSCSI連接方式IP-SAN根據(jù)主機(jī)與存儲(chǔ)的連接方式不同有三種類型的適配器：TOENIC+initiator軟件NIC+initiator軟件

iSCSIHBA2-iSCSI層3-TCP層4-IP層1-SCSI用戶數(shù)據(jù)11NIC+initiator軟件內(nèi)部總線以太網(wǎng)Initiator軟件完成iSCSI報(bào)文到TCP/IP報(bào)文轉(zhuǎn)換，需占用主機(jī)資源?；赥CP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)連接。NIC存儲(chǔ)設(shè)備IPSAN12TOENIC+initiator軟件Initiator軟件完成

iSCSI層的功能，需占用主機(jī)資源基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)連接TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換由TOE網(wǎng)卡完成，不占用主機(jī)資源TOENIC存儲(chǔ)設(shè)備IPSAN內(nèi)部總線以太網(wǎng)13iSCSIHBA卡iSCSIHBA基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)連接。完成iSCSI報(bào)文到TCP/IP報(bào)文轉(zhuǎn)換，完全不占用主機(jī)資源。內(nèi)部總線以太網(wǎng)存儲(chǔ)設(shè)備IPSAN14iSCSI體系結(jié)構(gòu)iSCSI節(jié)點(diǎn)將SCSI指令和數(shù)據(jù)封裝成iSCSI包，然后該數(shù)據(jù)封裝被傳送給TCP/IP層，再由TCP/IP協(xié)議將iSCSI包封裝成IP協(xié)議數(shù)據(jù)以適合在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。15iSCSI的發(fā)起端與目標(biāo)端發(fā)起端（Initiator）SCSI層負(fù)責(zé)生成CDB（命令描述符塊），將CDB傳給iSCSIiSCSI層負(fù)責(zé)生成iSCSIPDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元），并通過IP網(wǎng)絡(luò)將PDU發(fā)給target目標(biāo)器（Target）iSCSI層收到PDU，將CDB傳給SCSI層SCSI層負(fù)責(zé)解釋CDB的意義，必要時(shí)發(fā)送響應(yīng)iSCSIInitiatorTargetSCSIiSCSITCPIPLinkSCSIiSCSITCPIPLink16iSCSI數(shù)據(jù)包封裝模型所有的SCSI命令都被封裝成iSCSI協(xié)議數(shù)據(jù)單元iSCSI利用TCP/IP協(xié)議棧中傳輸層的TCP協(xié)議為連接提供可靠的傳輸機(jī)制以太網(wǎng)幀頭IP包頭TCP段頭數(shù)據(jù)（iSCSI）FCS源端口目的端口序列號(hào)確認(rèn)號(hào)校驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)和填充位移預(yù)留旗標(biāo)窗口大小基本報(bào)頭分段

（BHS）附加報(bào)頭分段（AHS）報(bào)頭校驗(yàn)數(shù)據(jù)分段數(shù)據(jù)校驗(yàn)17華為IPSAN存儲(chǔ)設(shè)備