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iSCSIiSCSI 技术技术

第三讲

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一、一、 iSCSIiSCSI 技术技术 的产生和概念 的产生和概念

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11 、、需求需求目前较成熟的 SAN 结构有两种： FC-SAN 和 NAS 。许多网络存储供应商力图将光纤通

道存储区域网（ FC-SAN ）倡导为 SAN 事实上的工业标准 , 但其建设成本是远非一般企业能普遍接受的。所以，可行性令人怀疑。

附加网络存储（ NAS ）成本低廉，但是系统却难以满足开放性的要求。

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实际上， NAS 只是定制了专用服务器操作系统，允许存储设备（专用服务器）与应用服务器联接成专用的存储区域网，且专用服务器可以提供功能更强大、速度更快捷的文件服务。但存储设备仍附属于专用服务器，与一般直接连接存储无根本区别。也受 I/O 带宽和单机可挂接设备数量的限制，不能适应大容量存储的应用。

在这种形势下，开发成本能为一般企业普遍接受，可支持大容量存储的存储区域网，就成了 SAN 发展的关键。

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2、 IP-SAN 基于上述原因人们开发了基于 IP 协议

的存储区域网—— IP-SAN:

采用 iSCSI （ Internet SCSI ）协议结构在 IP 网络上的 SAN 叫 IP-SAN 。

iSCSI 协议通过 IP 协议封装 SCSI 命令，并在 IP 网络上传输 SCSI 命令和数据。

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3、 IP-SANIP-SAN 与与 FC-SAN的区别在 FC-SAN 结构中，服务器和计

算机间的消息传递使用的是前端局域网，而服务器和存储设备间的数据传输则被限制在后端的存储网络中。因前端的应用网很少使用光纤网，所以这种结构，前、后端网络一般是异构的。

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IP-SAN 中，存储网络与应用网络则使用相同的体系结构和技术标准。即使用 IP-SAN 结构的应用系统，既使用 IP 网络在前端网中进行消息传递，也使用 IP网络在后端网中进行数据传输。故前端的应用网络和后端的存储网络是同构的。

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4、 IP-SAN的优点 前、后端网络同构，无论从技术构

造上，还是从经济成本上看，都是最理想的。因为：

基于 IP 网络的 SAN 可充分利用目前普遍使用的 IP 网络基础设施，因而建设费用便宜。

前、后端同构，可消除应用网络和存储网络异构所造成的推广应用方面的技术障碍和人员培训问题。

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SCSI （小型计算机系统接口）是一种连接硬盘和计算机的接口标准。使用广泛。

iSCSI 是一种为 SAN 开发的协议 ，实际上是一种基于 IP 协议的技术标准。主要功能是在 TCP/IP 协议上实现主机和存储设备间传输 SCSI 命令和数据。

iSCSI 协议实现了 SCSI 和 TCP/IP 协议的连接。解决了用 TCP/IP 网络构建存储区域网（ SAN ）的所有关键技术问题。

5、 iSCSI概念

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66 、优点、优点iSCSI 协议和相关专用设备及技术的出

现，使以 IP 协议为网络环境的用户，只需少量投资，就可以构建 SAN 。解决了FC-SAN 的构建成本高、需大量技术培训等问题。

IP-SAN 在开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题上具有优良的性能，随 IP 网的研发进展而更具应用前景。

其优越的性能使其自发布之日始便受到市场的关注。

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77 、 、 iSCSIiSCSI 的工作流程的工作流程iSCSI 协议实际上就是规定了在 IP 网

络上封包和解包 SCSI 命令和数据的过程和方法。

在网络的一端，数据包被封装成包括TCP/IP 头、 iSCSI 识别包和 SCSI 数据（包括 SCSI 命令和数据）三部分内容。传输到网络另一端时，这三部分内容分再别被顺序地逆向解析。

iSCSI 协议的工作流程如图一所示：

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13图一图一

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iSCSIiSCSI 的工作流程的工作流程iSCSI卡发出的 SCSI 命令和数据，被封装

为 iSCSI包，再交由 IP 协议封装为 IP 数据包并发送，经 IP 网至接收方。

接收方由 IP 协议解析，将 iSCSI包传递iSCSI 协议解析并从包中提取 SCSI 命令和数据，交存储设备驱动器执行。

执行后把返回的 SCSI 命令和数据以相同的反向封装过程，封装到 IP信息包中。并将它们发回发送方。由发送方再逆向解析，提取数据和命令，并把它们传回服务器。

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所有这一切的完成都无需用户干预，即对终端用户是完全透明的。

从对存储设备驱动器和服务器操作系统编程的角度看，与支持 SCSI总线的编程基本上是一样的。故存储设备驱动器和服务器操作系统无需做太多开发工作。只是由 iSCSI 协议在操作系统的后端和驱动器的前端分别把他们与 TCP/IP 协议连接起来。

但是，网络存储设备必须是 IP-SAN 专用的。

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88 、、 iSCSIiSCSI 登录操作登录操作为了保证安全， iSCSI 设有上网登录操

作。在它们首次运行的时候，由启动器（ initiator ）将设备登录到目标设备表中。

接收到任何没有执行登录过程的设备发出的 iSCSI PDU （ iSCSI Protocol Data Units ， iSCSI 协议数据单元）时，目标设备都将生成一个协议错误，且关闭连接。

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在关闭会话之前，目标设备可发送回一个数据被驳回的 iSCSI PDU ，通知源端设备。

这种安全性是基本的，因为它只保护了通信的启动，并没有在每个信息包上提供安全设施。

由于 iSCSI 协议利用 IP 协议实现网络传输，故 IP 协议的安全措施 ,iSCSI均可用，如 IPsec 。

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二、二、 iSCSIiSCSI 标准的制定情标准的制定情况况

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IBM 等公司共同起草了一个允许在 TCP/IP协议上传输 SCSI 命令的协议草案，称为iSCSI （互联网 SCSI ）。 2000 年 2月，该小组将此草案作为互联网标准草案提交给互联网工程任务组（ IETF ）。

同年 3月， IETF会议对该草案进行了讨论，并决定成立一个 IETF 工作组，负责制订通过 IP 协议传输存储信息的相关技术协议。

截至 2000 年 8月， IETF 工作组的成员已增加到 500人，代表着 200 家公司或组织，几乎包括了所有的存储器、网络部件及系统供应商。

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目前，关于 iSCSI 的标准制订已经进入最后阶段，正式标准即将推出。 IETF日前宣布，它已完成了 iSCSI 协议起草的工作。正在征求意见。

这项规范规定了软件在 IP 网上如何传送 SCSI包、长距离管理存储设备时如何处理 SCSI 数据包以及如何在 TCP/IP协议中封装 SCSI 命令和数据。

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三、三、 iSCSIiSCSI 的优势与局限的优势与局限性性

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11 、、 iSCSIiSCSI 的优势的优势

1） iSCSI 的基础是传统的以太网和 Internet 。近 20年来，网络技术的发展使上述传统网络无处不在，故 iSCSI 有很好的技术和设备基础，能大量减少 SAN 的构建成本。

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2）随着技术的进步， IP 网络的带宽发展相当迅速， 1Gbps 以太网早已开始占据市场， 10Gbps 以太网也已开发完成，只是等待投资、推广、应用。3） iSCSI 协议由包括

IBM 、 Cisco 、 Intel 、 Brocade、 Adaptec 等的支持，同时，一批新型厂商也竞相参与，如Nishan System 、 SAN Valley 、 CNT 、 Pirus 、 3Ware等。

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iSCSIiSCSI 的优势的优势

4）在技术方面， iSCSI 以稳定、成熟的 IP 协议和以太网为基础结构。稳定可靠和简单的管理、布署是iSCSI吸引业界的重要原因。因为传统网络厂商已经培养了很多的专业 IP 网络人才，使培训专业的iSCSI 人才变得容易。

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5） iSCSI 是基于 IP 协议的技术标准，它实现了 SCSI 和 TCP/IP 协议的连接，对于以局域网为网络环境的用户，只需要不多的投资，就可以方便、快捷地对信息和数据进行交互式传输及管理。

只需使用一台交换机把各应用网中的所有服务器以及要共享的存储设备连接起来构成一个 SAN 网就可以。

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6）解决了数据远程复制（ Data Replication ）及灾难恢复（ Disaster Recover ）的难题。

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7）安全性方面， FC-SAN 及网络附加存储 NAS 大都是在管制的环境内，安全要求相对较低。 iSCSI 却将这种概念颠倒过来，把存储的数据在互联网内流通，令用户感到有必要提升安全级别。所以， iSCSI已内建支持 IPsec 的机制，并且在芯片层面执行有关指令，确保安全性。

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22、、 iSCSIiSCSI 的局限性的局限性　我们在谈 iSCSI 前景的时候，也

需要实事求是地分析目前的形势和发展方向。

实际上，到目前为止，成熟的iSCSI 产品还不多，支持 iSCSI协议的 SAN 还没有大面积商业化应用。

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iSCSIiSCSI 的局限性的局限性iSCSI 满足了长距离连接的需求，方

便了广域存储的连接，但是， IP 的带宽仍然限制着数据传输效率。

虽然 IP 网络发展迅速， 1Gbps 的网络逐渐普及，但从广域网来说，带宽仍然相当昂贵。即便可以利用 1Gbps的带宽进行 iSCSI 数据传输，速度也还是不够的。实际上， IP 网络的效率和延迟都障碍着存储数据的传输。

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四、四、 iSCSIiSCSI 的发展现的发展现状状

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iSCSI 是由 Cisco 和 IBM 两家发起的，目前 IETF （ Internet Engineering Task Force ）正在制订的标准。

IBM 以及美国思科系统公司等部分供应商正在开始部分供货 iSCSI 的路由器和存贮设备。

2001年 IBM 发布了 IP Storage 200I型存储设备，将其标榜为在市场上出现的第一种成熟的 iSCSI 硬件。

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在具体产品方面， Cisco 推出了 SN 5420 存储路由器。一年以后， Cisco公司又宣布推出了 iSCSI/ 光纤通道存储路由器—— Cisco SN 5428 。这一存储路由器配置两个千兆以太网端口、八个光纤通道端口和三个管理端口。

由于 Cisco SN 5428 支持 IP 网络上的光纤通道、千兆以太网和 iSCSI 协议，中小企业可方便利用现有设施建立 SAN 。

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另外，美国 Adaptec 和美国 Emulex 等目前正在开发配备面向 iSCSI 的卸载引擎的以太网适配器。

英特尔于 2003 年 2月 5日面向iSCSI （ SCSI over IP ）推出配备专用处理器的千兆位以太网用适配器“ PRO/1000 T—— IP Storage Adapter” ，能够实现 iSCSI包卸载，并已开始批量生产。

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Intel 提出要实现高性能和全功能的iSCSI /LAN 解决方案：提供 iSCSI卸载（ offload ）或 TCP/IP卸载芯片组；

通过硅技术允许嵌入式的解决方案，把 iSCSI 技术浓缩成一个晶片。

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五、小结五、小结

尽管 iSCSI 的相关产品已经上市，但 iSCSI规范还没有得到IETF 的批准，在规范批准之前，还要进行相关的修改，因此不可能保证上市产品完全遵从标准。限制了用户的投资。

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我们相信，随着标准的制定， iSCSI必将成为存储领域内的核心技术。其低廉、便捷、开放、安全、等众多优异品质在未来必将得到充分的完善与发展，从而成为一个充满生机与活力的发展方向。为广大的用户提供完善的网络存储服务，为网络计算包括网格计算提供更好的数据支持环境。

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光纤通道 SAN 技术的主要开发和供应商 EMC公司，也正以严肃的眼光审视IP 存储和即将到来的 iSCSI 。

EMC 的官员们说 iSCSI 将最终成为SAN管理员们的首选，他们还说“我们可以期待在三至五年后 iSCSI 将取代光纤通道，但光纤通道不会消失。”

实际上，光纤通道 SAN 不会很快完全消失。其维持的时间要看 iSCSI 发展情况。

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END