解密网络存储协议
赵栋伟
2004/05/31
从某种意义上说，网络存储发展的核心和本质驱动力就是网络存储协议的发展。目前业已存在的各种协议，看上去丰富多样，甚至有些复杂，当只要顺着网络存储技术发展的脉络仔细观察，就会清晰地了解这些协议各自的特色以及它们之间的关联。
话题开始之前，一定有必要介绍SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）协议。SCSI由ANSI公布，目的是定义通用并行总线，通过SCSI控制器来和硬盘等设备建立联系，最初的版本规定了总线类型、接口定义、电缆规格等技术标准以及5MB/s传输速度。
后续的版本陆续增加了能满足特殊设备协议所需要的命令集，使得SCSI协议既适应传统的并行传输设备，又能适应最新出现的一些串行设备的通信需要；同时，对传输的速度也做了非常大的提升，SCSI 5规定了640MB/s的传输速度。
iSCSI
有专家认为：iSCSI=NAS的低廉+SAN的高性能。
iSCSI（Internet SCSI）是IETF（互联网工程任务小组）制订并于2003年2月正式发布的标准协议，可以理解成SCSI over TCP/IP，即网络上的SCSI。它实际是将SCSI命令压缩到TCP/IP包中，从而使数据块在网络上传输。
iSCSI的优势主要表现为：首先，建立在SCSI、TCP/IP这些稳定和熟悉的标准上，因此安装成本和维护费用都很低；其次，iSCSI支持一般的以太网交换机而不是特殊的光纤通道交换机，从而减少了异构网络和电缆；最后，iSCSI通过IP传输存储命令，因此可以在整个Internet上传输，没有距离限制。
成也IP，败也IP。iSCSI的缺点在于存储和网络是同一个物理接口，同时协议本身的开销较大，协议本身需要频繁地将SCSI命令封装到IP包中以及从IP包中将SCSI命令解析出来，这两个因素都造成了带宽的占用和主处理器的负担。随着10G的普及（解决带宽问题）以及专门处理iSCSI的ASIC芯片开发(解决主处理器的负担问题)，iSCSI有着更好的发展。
FCP
FC本质上是SCSI标准的串行化，有些人将光纤通道结构视为“SCSI的光纤版本。”
FCP(Fibre Channel Protocol，光纤通道协议)由ANSI发布，目的是制订一种适合于G位数据传输通信的技术标准。FCP已被世界上所有的重要服务器及存储厂商所采纳，并成为下一代大容量、企业级数据存储的标准。
FCP允许数据以很高的速度由网络的一个节点传输到另一个节点，目前已经实现了400MB/s的数据传输率（约相当于3.2G位）。FCP支持点到点, 共享环路及网络交换。需要指出的是，采用光纤通道协议的节点之间的互连可以是光纤，也可以使用铜缆或其他材料的导线。
FCP有两个比较明显的劣势: 一个是传输距离，采用光纤通道的FCP目前最多也只能达到10公里，如果要扩展，则需要使用其他相关协议;另一个是FCP需要构建专门的存储网络和需要专门的光纤通道交换机，其安装和维护成本均非常高。
FCIP
FCIP解决了FC的传输距离问题，即解决了SAN之间的互连互通。
FCIP(Fibre Channel over TCP/IP),将FC协议封装到TCP/IP包中，从而使FC通过网络进行传输。FCIP由博科公司、Gadzoox网络、朗讯科技、McData及Qlogic公司共同提出。
FCIP的缺点在于：首先，FCIP只能在FCIP设备之间建立点到点连接，即FCIP设备一端（IP端）和另外一个FCIP设备的IP端进行连接，FCIP设备的另外一端（FC端）和FC光纤通道交换机进行连接，FCIP设备无法在两个独立存储设备之间提供本地IP连接；其次，由于FCIP是一种不透明的传输协议，即一个SAN向另一个SAN发送的信息在FC层没有错误检测，容易将一个SAN上的错误蔓延到各个SAN；再次是FC和IP网络之间线速的不匹配，或者FCIP引擎的低效实现，都有可能使得FCIP设备成为一个瓶颈。
最关键的是，如果FCIP通道崩溃，两个远程FC交换机之间的连接也不会自动恢复，这对商业应用来说显然是难以接受的。
iFCP
iFCP和FCIP都是为了解决FC SAN远程传输问题而提出的标准，iFCP更好地解决了FCIP的点到点限制、故障恢复等问题。但是同样做为基于IP的存储传输协议，iFCP和FCIP都面临着QoS服务质量保证、网络延时等IP网络目前所面临的问题。
iFCP（Internet Fibre Channel Protocol）是一个网关到网关的协议，iFCP可以直接替代FC架构，通过iFCP存储交换机可以直接连接FC的各个设备并进行分组，而不仅仅是简单地对FC SAN进行远程连接。
iFCP的优势在于在建立连接的同时能够建立网关分区，它可以将出现问题的区域隔离起来，并克服了点到点隧道的限制。基于iFCP实现了SAN的路由故障隔离、安全及灵活管理，具有比FCIP更高的可靠性。
iFCP由Nishan Systems倡导，McDATA开发了基于iFCP的产品。
在网络存储领域，还有两种新的构架值得关注: InfiniBand（IBA）和Direct Access File System (DAFS)体系。
InfiniBand体系
有专家认为，IBA将引发I/O互连领域的一场风暴。
InfiniBand简称IBA,由Mellanox公司提出，是一种新的I/O总线技术，用于取代目前的PCI总线。IBA主要应用在企业网络和数据中心，也可以应用在高速线速路由器、交换机、大型电信设备中。
IBA传输率可以达到30Gbps，同时系统通过双CRC、虚通道、优先级控制、基于信用的流控制来维持较高的性能和可靠性。IBA还提供了内部和外部的互连支持。在软件和操作系统方面，Mellanox公司发布了应用于Linux操作系统的IBA标准，同时微软的Windows2000和未来的Whistler也提供了对IBA的支持。
DAFS体系
DAFS将比通过TCP/IP和NAS服务器进行通信具有更好的性能，譬如Unix的NFS和NT的CIFS。
DAFS（Direct Access File System）是由Network Appliance公司开发的一种协议，也称为“虚拟接口”。DAFS相当于通过TCP协议栈直接与远程服务器的存储设备建立一个访问机制，降低了时延。当交互建立后，数据直接从缓冲区搬移到网卡。
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