引言
随着互联网和电子商务的迅猛发展,人们对网络存储的需求急剧增加。大多数企业都在使用网络共享存储.由于工作负荷的增加,系统无法满足性能需求,给应用造成了瓶颈.加之管理越来越复杂,导致因维护和升级而造成的停机时间过长.针对上述间题,人们正在努力寻找更合适的数据存储方式。
1 IP网络存储技术
IP存储网络技术是一种封装串行SCSI (Small Computer SystemInterface)实现在IP网络中传输的存储区域网络技术,利用IP存储网络技术,企业能够构建本地数据中心,能够实现数据备份和远程容灾。目前,IP存储网络技术主要有三种技术:FCIP(Fibre Channelover IP)技术,iFCP(Iniernet Fibre Channel Protocol)技术和iSCSI(Internet SCSI)技术,前两种技术属于过渡技术,而后者属于纯粹的IP存储网络技术。
1.1 FCIP技术
FCIP是一种隧道(Tunnel)协议,使用TCP/IP封装FC帧,主要用于连接广域的FC存储区域网络。FCIP数据恢复应用能够运行在现有的网络基础架构之上,因此用户在规划业务连续性时,不需要为光纤通道中的数据量分配专用光缆,通过利用FCIP解决方案,企业用户可把SAN的范围扩展到数据中心之外,利用各种低成本、性能优异的远程存储应用,优化其基础架构的投资。
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。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。
1.2 iFCP标准
iFCP是一个网关到网关的协议,iFCP主要目标是使现有的光纤信道设备能够在IP网络上以线速互联与组网。iFCP的网络管理只需要单一的网管系统。iFCP利用类似于FC中的分区(Zoning)功能的发现域(Discovery Domain)功能来实现存储资源的隔离,只允许经过授权的引发器发现特定的目标设备并与之建立会话。同时,iFCP还可以利用IP网络的安全技术来保障安全,如IPSec, ACL和VPN等。
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的缺点在于:首先,iFCP不支持分割的存储区域网络的合并(Mere),因此无法组成单一的逻辑SAN。同时,经过iFCP服务时,iFCP解决方案需要对每个光纤通道帧执行地址转换,在某些情况下,例如对于某些光纤通道ELS控制消息,还必须转换部分帧负载。其次由于iFCP (FC-2)层需要特殊映射,因此,iFCP必须有选择地处理FC一型服务,不能直接支持所有FC一服务。
1.3 iSCSI技术
iSCSI(Internet SCSI)是2003年IETF(Internet Engineering TaskForce,互联网工程任务组)制订的一项标准,用于将SCSI数据块映射成以太网数据包。从根本上说,iSCSI协议是一种利用1P网络来传输潜伏时间短的SCSI数据块的方法,iSCSI使用以太网协议传送SCSI命令、响应和数据。从理论上来说,任何2台具有TCP/IP主机都可以通过iSCSI协议实现设备级共享。iSCSI把存储设备和服务器与应用普通互联网协议建立起来的网络结合在一起,而不是使用速度更快但是价格更昂贵、更复杂的光纤通道技术,为众多中企业对经济合理和便于管理的存储设备提供了直接访问的能力。
iSCSI的优点在于:从数据传输的角度来看,iSCSI采用Internet上现有的TCP协议。在开发时采用现有的由TCP所提供的受保护的传输机制。在技术实施方面,iSCSI以稳健、有效的IP及以太网架构为骨十,使忍受性大大增加。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。
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。
2 IP存储技术的应用
IP存储解决方案应用可能会经历兰个发展阶段。
2.1作为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。
2.2有限区域IP存储,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iSCSI卡,因为这种技术和需求可使TOE(TCP Off-lOAding Engine)设备弥补NAS技术的解决方案。
2.3 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协议是最为适合的,基于iSCSI的IP SAN将由iSCSIHBA构成,可释放出大量的TCP负载,保证本地iSCSI存储设备在IP架构上可自由通信。
3 结束语
IP存储是一个新兴技术,虽然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TCP负载空闲、性能、安全性、互联性的问题。
相信随着网络技术的发展和应用,在金融、证券、税务及民航等行业中用“数据大集中”的模式来构架网络信息存储系统反映了网络计算模型由传统的“分布式计算,分布式存储”模型向先进的“分布式计算,集中式存储”模型转变,更加有利数据管理和安全。因此基于iSCSI的IP网络存储技术是建立集中式存储业务数据的存储管理系统的关键技术之一具有开放性好、易于扩展、建设成本低等优点,必将会有广阔的发展前景。
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本文标题:基于IP的网络存储技术研究
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