IP存储

2010-07-25 15:56:00来源:依马狮广电网 作者:卡尔·保尔森热度:

  从21世纪初开始,存储业界一直在努力为基于以太网和IP的存储网开发一种替代光纤通道(FC)的技术,这种技术即“IP存储”。

  我们熟悉的光纤通道已经发展到千兆级速度联网技术,主要用于存储区域网(SAN)的实现。近来IP存储中合适的解决方案的开发都基于那些光纤通道标准和协议,因而能够在TCP/IP上传输存储数据。

  与IP存储相比,光纤通道的优势在于其非常高效,这在某种程度上是由于它有完整的协议栈。另一方面,TCP/IP有很高水平的协议开销,为其用于存储网应用增添了复杂性。

  IP存储技术的使用历史只不过5年左右,因此其变形和实现工具充其量为一个寻求更广泛接受的小众市场。不过,随着我们扩大网络存储环境的全球性覆盖,IP存储概念是有意义的。

  IP存储家族包括基于IP的光纤通道(FCIP)、以太网SCSI(iSCSI)和因特网光纤通道协议(iFCP)。IP存储概念的引入产生了若干存储网领域常用的缩略词,并且与业内其它领域共用这些相似的缩略词(表1)。

  例如,在本文中,FCP将指“光纤通道协议”,而非我们在媒体和娱乐领域惯常见到的更熟悉的“FinalCutPro”(亦称FCP)。
另一个例子是基于以太网的光纤通道(FCoE),这是一种在融合的增强以太网(CEE)上迁移光纤通道通信量的技术。与任何技术术语一样,混淆和误述是不可避免地,但应尽量避免。

  服务器之间的连接媒介

  我们从iSCSI出发开始描述IP存储的概况,iSCSI从概念上是在TCP/IP上传输SCSI协议。iSCSI于2003年得到因特网工程特别工作小组(IETF)的正式批准,采用一种与光纤通道SAN(FC-SAN)类似的方案,原因是iSCSI和FC-SAN都必须作为一种设备驱动程序被安装于操作系统中,例外的是对于iSCSI,通常的SCSI电缆用一种基于以太网的TCP/IP连接取代。

  在早期的iSCSI实现中(约2000年中),iSCSI主要用作服务器和光纤通道存储器之间的一种连接媒介(通过一个称为iSCSI/光纤通道网关的接口),参见图1。


图1IP网络和光纤通道SAN之间的iSCSI到光纤通道接口

  下一个协议—“因特网光纤通道协议”(iFCP)定义TCP/IP上光纤通道协议(FCP)的映射。iFCP旨在保护业界在基于光纤通道存储区域网上已经的投资,它为一种用IP/以太网设备取代FC网络设备的手段,从而减小为存储岛或架构互联而扩建完全基于光纤通道存储设施的成本影响。

  iFCP于2005年被IETF正式批准为RFC4172。作为互联网光纤通道存储网络的一个因特网协议,iFCP为IP网上的光纤通道设备之间的光纤通道结构功能性提供一种架构和一种网关到网关方案。iFCP目前有1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s、8Gb/s和10Gb/s几种类型,参见图2。

  距离限制已经消除

  最后,IETFRFC3821定义并于2004正式批准的基于IP的光纤通道(FCIP或FC/IP)旨在消除光纤通道的距离限制,它实际上替代广域网(WAN)技术。

  FCIP为一种采用隧道协议在TCP/IP路由拓扑上连接两个光纤通道SAN的点对点传输路由技术。FCIP完全隐藏SAN的光纤通道交换机。其更进一步用途是使SAN岛像一个大型存储区域网。

  与常规的光纤通道网相比,FCIP通过因特网协议安全性(IPSec),能够利用SAN的本地IP路由器之间的数据通信加密。因特网协议安全性为一种保护IP通信的协议集,它加密和验证数据流的每个IP包。

  FCIP采用的隧道协议模式类似于虚拟专用网(VPN)。FCIP首先加密和/或验证整个IP包(即数据净荷和IP标头),然后用一个新IP标头把它封装为一个新IP包。这是用于建立网络到网络通信(如路由器到链接站点之间)、主机到网络通信(如远端用户访问)以及主机到主机通信(如私人聊天)的相同的隧道模式概念,而现在运用于IP存储网。

  优缺点

  使用TCP/IP和IP存储较使用光纤通道的优点包括其熟悉性、成熟性和较高的使用率。与光纤通道相比,TCP/IP得到一个更大的知识库和实现技术的推动。TCP/IP及因之而起的IP存储的成本更低于光纤通道。其管理工具选择多样而且TCP/IP不受距离羁绊。

  论其缺点来说,考虑到IP存储尚处于初级阶段,因此对互操作性问题的关注是不可避免的,而那些早期采用者主要表示缺少标准。TCP/IP中外加的开销要求以及海量数据传输能力的降低,带来了更多的问题,如TCP/IP/以太网交换机中的时延等。此外,在使用TCP/IP时,SAN数据通信对CPU使用率有更高的要求,这在业务量和文件尺寸更大时尤其明显。

  当前,光纤通道SAN依然为出色的网络化存储解决方案。不过,IP存储是一种发展中的技术,可供选择的特性正在不断增加。另外,相比移动介质业,以数据为中心的实现方案或事务性业务需求有不同的议程。

  媒体行业中根深蒂固的是对一种具有可变动力的连续的协作性工作流程的需求,这与数据库模型的情况大相径庭。因此,协议和传输技术的选择强烈地取决于采用的应用。

  最后,我们发现存储站点之间甚至于本地存储设施之间的传输速率达到10Gb/s以上已现端倪。这些新拓扑正被广泛接受,加速像Infiniband(它取代PCI总线)这样的极高速/大带宽网络子系统的部署。

  视频服务器厂商已经在其服务器系统内采用Infiniband技术,把这些技术整体结合进他们的机架或在连接大型的存储驱动器机架以组成单一容量存储器时采用。

  探讨今后的发展,虚拟接口(VI)和远程直接存储器访问(RDMA)是采用以TCP/IP为中心的架构的网络存储技术的更进一步例子。

责任编辑:chengxi

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