揭开IP存储的神秘面纱（一）_存储备份

本文着重介绍了基于iSCSI协议的IP 存储技术、现今存储界的IP 存储产品、应用方案以及IP 存储发展前沿。前言 2003年2月，北半球隆冬的气息还没有散去，但是每一个IT人的心中都知道，经过9.11洗礼后的IT的春天已经静静向我们走来。 11日，一个平凡得不能再平凡的日子，IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）通过了iSCSI（Internet SCSI）标准。此时，还没有人试图将iSCSI（Internet SCSI互联网小型计算机系统接口）与SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）、FC(Fibre Channel光纤通道)相提并论，此时的存储界，用“波澜不惊”四个字来形容再合适不过了。大家心里似乎还保存着这样的概念，1986年诞生的SCSI沉重地叩响了存储的大门，1994年由ANSI标准化组织制订的FC带领着无数人走进了存储的殿堂。而iSCSI带来了什么？它只是殿堂中一幅供人欣赏的梵高抽象派油画？还是通向殿堂中各个角落的走廊？还是大厅中辉煌的灯光？下面，就让我们一起揭开它的面纱吧。 解析IP 存储谜团 存储圈是一个纷扰的世界，里面充斥着各种各样的理论和概念：让用户头晕的DAS、NAS、SAN、FC SAN、IP SAN，很多专业工程师也不能讲清楚的SCSI、FC、iSCSI、iFCP、FCIP、InfiniBand体系等等。本节将从两个方面比较具体的介绍IP存储的相关知识，首先介绍在存储最底层的存储协议，而后介绍基于这些协议搭建起的存储网络。 下面，让我们花些时间和篇幅说一说最底层的存储协议： 存储协议浅析就像大部分新的技术都是要经历从发布到普及一样，存储技术的发展都要经过一个过程。 SCSI协议的发展从带宽5M发展到现今的320M，只经过了不到二十年的时间。后续的版本陆续增加了能满足非凡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。但是SCSI仍然不能规避其连接设备数目太少、距离太短、主机共享性低等一系列的问题。与SCSI有血缘关系的SSA发展到160M的时候，随着其创造和倡导者――IBM 推出DS8000以后，也似乎预示着它走到了尽头。再看看FC，从诞生之日起，它便以一个贵族、一个SCSI的终结者身份出现。从1G到现在新推出的4G，以及将来推出的10G，发展速度之快令人乍舌。也许正是应了那句话：“贵族永远解决不了平民的问题。”虽然它不断的自降身价，从1999、2000年动辄百万到现在少则二三十万就可以搭建一个FC系统，它却依然秉持着贵族的一贯作风――想与它交流，至少要穿一件像样的贵族服装。不可或缺的FC HBA和昂贵的FC硬盘永远是它心里永远的痛。原因很简单――它流淌的是贵族的血液！而终结SCSI使命达成之日似乎也正变得遥遥无期。越来越多的用户正在翘首以盼，新的技术能够改变他们日益混乱的系统，改变他们越来越多地购买新产品和治理的大量投入。而当虚拟存储的大旗飘洋过海来到中国的时候，我们恍然发现那也只不过是个噱头。面对厂商之间的技术壁垒、打补丁出身的供货商、高昂的产品价格，想要尝试的想法正在逐渐变得软弱无力。 iSCSI的横空出世似乎正在向人们宣告，平民出身的它正在以义无反顾地姿态展现在人们面前：将SCSI、FC融合在一起，创造一个新的存储纪元！而此时我们却惊异的看到一个个厂商将iSCSI应用在了不同的领域，创造出了不同的产品：一个个用网线代替SCSI、FC线缆的磁盘阵列（IBM在2001年iSCSI正式发布以前就迫不及待的推出了200i）、NETAPP将iSCSI接口用在了自己的一个个NAS阵列――去弥补NAS只能用于文件存储的先天不足、Cisco、SANRAD等推出基于iSCSI技术的交换机……似乎每一个厂商都在抱着自己的家底，想让老树开出新花。恰逢FCIP、iFCP也正跃跃欲出，我们到底应该如何选择？我们用户是该兴奋还是悲哀？是应该为新的技术的推出即将解决我们现有的问题兴奋？还是悲哀我们兜里的钞票已经被精明的商人们算计一空？至少我们应该庆幸，商业环境日益激烈的竞争正在按照解决我们实际应用问题的方向前进。所以，与其说摩尔定律验证了技术发展的时效性，还不如说，摩尔定律正一次次验证技术的发展正是依仗于商业发展的推动力。下面，就花些篇幅来介绍一下在商业推动下产生并不断发展的令人眼花缭乱的存储技术吧。 SCSI SCSI是小型计算机系统接口（Small Computer System Interface）的简称，它是在美国Shugart公司开发的SASI的基础上，增加了磁盘治理功能而成的。SCSI接口作为输入输出接口，主要用于硬盘、光盘机、磁带机、扫描仪、打印机等设备。现在已经发展到Ultra 320。 FC Fibre Channel （FC）是1994年由ANSI标准化组织制订的一种适合于千兆位数据传输通信的成熟而安全的解决方案。 Fibre Channel 与传统的SCSI技术相比，除了提供更高的数据传输速度，更远的传输距离，更多的设备连接支持，更稳定的性能，更简易的安装以外，最重要的是支持最新的网络区域存储（SAN）技术。现在已经产业化的是2G的FC技术，4G的FC产品也已经通过测试，Brocade、Cisco、Qlogic、eMulex都已经推出或马上推出相应技术的产品。
iSCSI iSCSI（Internet SCSI互联网小型计算机系统接口）是一种在Internet协议网络上，非凡是以太网上进行数据块传输的标准。它是由Cisco 和IBM两家发起的，并且得到了IP存储技术拥护者的大力支持。是一个供硬件设备使用的可以在IP协议上层运行的SCSI指令集。简单地说，iSCSI可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。 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非凡的光纤通道交换机，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。但是随着专门处理iSCSI的ASIC芯片开发(解决主处理器的负担问题)，以及10G的普及（解决带宽问题），iSCSI将有着更好的发展。 FCIP 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Brocade、Gadzoox、朗讯、McData及Qlogic共同提出。 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，轻易将一个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。假如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。基于FCIP的设备现在有Brocade多协议路由器等。 iFCP 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、安全及灵活治理，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。 InfiniBand体系 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。