网络存储技术初探

时间：2015-12-20 22:41:20 所属分类：计算机网络 浏览量: 74

摘要：随着存储区域网络SAN的增长，人们愈来愈关注基于IP技术的网络如何有效降低因存储带来的网络流量。因此，IP存储技术开始出现，本文既是阐述IP存储以及基于文件和数据块存储的区别，同时描述了推动IP存储发展的因素、所设计的技术，以及该技术能否广泛采

摘要：随着存储区域网络SAN的增长，人们愈来愈关注基于IP技术的网络如何有效降低因存储带来的网络流量。因此，IP存储技术开始出现，本文既是阐述IP存储以及基于文件和数据块存储的区别，同时描述了推动IP存储发展的因素、所设计的技术，以及该技术能否广泛采用的特定条件，并提供了几种可借鉴的存储策略。
关键词：IP存储SAN块级存储光纤通道TCP/IPFCIPiSCSIiFCPFCIP架构IPSAN
1IP技术介绍
IP存储涉及到了一系列的技术，它可以使块级存储的数据在基于IP的网路中传输，这里面有两个技术需要阐明：IP技术的利用和块级存储。网络中块级存储的数据传输不是新技术，今天的存储区域网络SAN即便采用是光纤通道FC技术业仍旧如此。然而，新的IP存储协议则可将多个SAN通过IP如以太网的结构建立起来，并且完全互联。通用互联网文件系统CIFS和网络文件系统NFS是将文件级的请求发送到拥有这些文件系统的服务器上，这些请求得到那些文件服务器或网络存储NAS设备的响应，并发送到网络上的主机。
2IP存储适应不断增长的网络需求
今天，IP已经成为稳固的且重要的通用网络协议，IP存储自然成为最能适应日益增长的网络存储需求的技术。
2.1日益增长的网络存储国际数据协会IDC预计在2008年以后，存储容量将每年增长85％，这一增长表明：重要数据在不断增长，而对存储资源的管理越来越难。因此，各个公司都在致力于开发基于SAN的网络存储系统，用于存储、访问、保护和管理关键业务的数据。实事上，IDC预测到2009年，全球92％的存储将实现网络化。
2.2IP是早已应用在网络的协议与其他网络协议相比，在全球范伟内关键业务应用中，IP得到了更为广泛的认可，在以太网环境中，IP技术也是较为经济实用的。得益于IP技术的广泛应用以及其低廉的价格，很多信息专家都致力于IP技术的应用，使得IP技术的开发拥有更广更扎实的基础。IP的这种质量服务体系、链接优先技术和安全机制推动了其技术的快速发展和开发的不断扩大。
2.3IP存储是IP技术的下一个阶段在早期的IP技术开发中，多是IP构架在所有事情上，像Ethernet、TokenRing、ATM等，而今天的视频、声音，以及块级存储技术则都是基于IP进行传输的，形成了一切构架在IP上的态势。
3IP存储的标准过程
目前IETF开发的三种IP存储压缩协议：iSCSI、基于TCP/IP的光纤通道FCIP和互联网光纤通道协议iFCP。
3.1iSCSI通过IP方式传输SCSI指令将来iSCSI可提供必要的映射，通过IP传输SCSI指令就像今天的光纤通道可以传输SCSI指令一样。iSCSI是为主机到存储设备的端到端连接而设计的，类似于光纤通道的SAN构架，iSCSI技术包括可使主机到兼容的存储设备之间通过IP交换机进行通讯。而驱动器仍可以使用真正的SCSI驱动器，因为iSCSI并不等同于今天的硬盘连接技术。
3.2FCIP光纤通道SAN环境的互联就像iSCSI协议将SCSI指令压缩为IP包一样，FCIP协议将光纤通道指令压缩为IP包，FCIP协议允许独立的SAN环境通过IP网络互联在一起。每个SAN采用标准FC寻址，在FCIP的端点之间建立IP隧道或网关，一旦隧道建立，扩展的FC设备将被视为标准的FC设备，并予以FC寻址。典型的应用是在一个FCIP端点上连接两个或更多架构在标准IP网络之上的FC交换机，通过内部交换链路与先前的SAN光纤环路相结合。
3.3IFCP具有不同的寻址模式在最新的IP存储协议中，iFCP介于前面介绍的两种协议之间，如同FCIP一样，iFCP将FC帧压缩，采用通用FC压缩格式，通过IP架构进行传输，与前两种协议的主要区别在寻址模式。FCIP协议是在两个SAN之间通过以太网建立点到点的隧道，构成一个统一的SAN环境。与之相对应的是iFCP在FC和IP之间建立网关到网关的连接是FC帧可以路由到正确的目的地址。与FCIP协议寻址方式不同的是目前的iFCP寻址模式是它可以允许每一个互联的SAN都拥有独立的命名空间。
4 IP存储的寻址
IP存储是一个新兴的技术，尽管其标准早已建立且应用，但将其真正广泛应用到存储环境中还需要解决几个关键技术点。
4.1 TCP负载空闲 由于IP无法确保提交到对方，而将TCP作为底层传输的三种IP存储协议则需要再拥挤的、远距离的IP空间中确保传输的可靠性，由于IP包可以打乱次序传送，因此，TCP层需要重新修正次序，以提交到上一层的协议中，如SCSI。TCP完成这一任务的典型操作是使用重调顺序缓冲器，将数据包的顺序完全整理为正确方式，完成这一操作后，TCP层将数据发送到下一层。
4.2 价格性能比 尽管IP技术很有可能得以应用，但如果对性能较为看重的话，不推荐使用标准的以太网卡。如前所述，TOE可以减少服务器的处理负载，但由于TOE设备较新，其硬件成本及复杂程序都比标准网卡更高。其广泛应用可能会由于价格性能比过高而受阻。像那些增强的iHBA都需要进一步改进，已达到FC技术的水平。
4.3 安全性 当存储设备通过IP架构进行远距离连接时，安全性变得愈加重要。生产厂家必须明确产品的安全级别，并确保其安全性。在IP存储产品广泛应用之前，这一问题时IETF需要解决的。
4.4 互联性 基于IP的技术并没有被所有厂家共同使用，虽然这个协议的标准早已被公布，但并不能保证厂家和厂家使用相同的协议或技术。为了保证这些产品能够互相配合得更好，必须保证厂家之间采用相同的协议，使各厂家产品具有良好的互联性。
5 IP存储的应用现状
IP存储解决方案会慢慢的被采用，其技术的应用可能会经历三个发展阶段。
5.1 阶段一：SAN扩展器 随着SAN技术在全球的开发，越来越需要长距离的SAN连接技术。IP存储技术定位于将多种设备紧密连接，就像一个大企业多个站点间的数据共享，以及远程数据镜像。这种技术是利用FC到IP的桥接或路由器，将两个远程的SAN通过IP架构互联，虽然iSCSI设备可以实现以上技术，但是FCIP和iFCP对于此类应用更为适合，因为他们采用的是光纤通道协议FCP。
5.2 阶段二：有限区域IP存储 在第二个阶段中的IP存储的开发主要集中在小型的低成本的产品，目前还没有真正意义的全球SAN环境，随之而来的技术是有限区域的、基于IP的SAN连接技术。可能会出现类似于可安装到NAS设备中的iSCSI卡，因为这种技术和需求可使TOE设备弥补NAS技术的解决方案。
5.3 阶段三：IP SAN。完全的端到端的、基于IP的全球SAN存储将会随之出现，而iSCSI协议则是最为适合的。基于iSCSI的IP SAN将由iSCSI HBA构成，它可释放出大量的TCP负载，保证本地iSCSI存储设备在IP架构上可自由通讯，一旦这些实现，一些IP的先进功能，如带宽集合、质量服务保证等都可能应用到SAN环境中。
IP存储网络可拓展SAN性能。将IP网络结合到存储网络中可扩展SAN，使目前的FC技术建立到广泛的、全球性的IP技术上，就像Ethernet和ATM一样。无论是采用远程FC SAN互联，还是建立完全的端到端IP SAN，基于iSCSI、iFCP和FCIP的IP存储技术将在不久的将来应用在存储厂商的存储产品中。

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