华为-存储基础知识.pdf

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1、存 储 基 础 知 识 白 皮 书 目 录 第 1章 网 络 存 储 主 要 技 术.51.1 概 述.51.2 DAS：直 接 附 加 存 储.51.3 SAN：存 储 区 域 网 络.61.3.1 什 么 是 SAN?.61.3.2 SAN的 误 区.61.3.3 SAN的 组 成.71.3.4 FCSAN 的 问 题.71.3.5 IP S A N.81.4 NAS：网 络 附 加 存 储.101.5 SAN和 NAS.11第 2章 主 要 协 议 和 相 关 技 术.112.1 SCSI.122.2 FC（光 纤 通 道）.122.3 iSCSI.132.4 iSCSI与 光 纤 通

2、道 的 比 较.15第 3章 文 件 系 统 相 关 知 识.163.1 什 么 是 文 件 系 统.163.2 主 流 文 件 系 统 和 特 点.173.3 NFS和 CIFS网 络 文 件 系 统 工 作 原 理 和 特 点.213.4 存 储 系 统 与 文 件 系 统 的 关 系.22第 4章 RAID技 术.234.1 RAID 概 述.234.2 RAID级 别.234.2.1 RAIDO.234.2.2 RAID 1.244.2.3 RAID2.254.2.4 RAID3.254.2.5 RAID4.264.2.6 RAID5.264.2.7 RAID6.274.2.8 RAI

3、D1O.284.2.9 RAIDO 1.294.2.10 JBOD.294.3 不 同 RAID级 别 对 比.30第 5章 主 机 系 统 高 可 用 技 术.325.1 概 述.325.1.1 双 机 热 备 份 方 式.345.1.2 双 机 互 备 份 方 式.385.1.3 群 集 并 发 存 取 方 式.405.2 工 作 模 式.425.2.1 双 机 热 备 份 方 式.425.2.2 双 机 互 备 方 式.425.2.3 群 集 并 发 存 取 方 式.425.3 适 用 场 合.435.4 对 存 储 系 统 的 要 求.43第 6章 数 据 一 致 性.446.1 数

4、据 一 致 性 概 述.446.2 Cache弓|起 的 数 据 一 致 性 问 题.456.3 忖 间 不 同 步 引 起 的 数 据 一 致 性 问 题.466.4 文 件 共 享 中 的 数 据 一 致 性 问 题.46第 7章 数 据 复 制 与 容 灾.477.1 灾 难 恢 复/业 务 连 续 性.477.2 数 据 备 份 系 统.517.2.1 数 据 备 份.517.2.2 数 据 复 制.537.3 数 据 一 致 性.557.4 总 结.56第 8章 备 份 技 术.578.1 什 么 是 备 份.578.2 备 份 与 拷 贝、归 档 的 区 别.578.3 常 规 备

5、 份 的 实 现 方 式.588.4 LAN Free和 Serverless备 份.598.5 主 流 备 份 软 件 和 介 质.608.6 备 份 技 术 新 趋 势.64第 9章 存 储 连 接 设 备.679.1 HBA卡 介 绍.679.1.1 FCHBA 相 关 知 识：.679.1.2 主 要 HBA卡 厂 商.689.1.3 iSCSI HBA相 关 知 识：.689.1.4 iSCSI HBA和 TOE网 卡 主 要 厂 商.699.2 FC连 接 设 备 介 绍.699.2.1 FC HUB相 关 知 识：.699.2.2 FC Switch相 关 知 识：.699.2.

6、3 FC Director相 关 知 识：.699.2.4 iSCSI-FC存 储 路 由 器.699.2.5 FC Switch和 FC Director主 要 厂 商.70第 10章 信 息 生 命 周 期.701 0.1 什 么 是 信 息 生 命 周 期.701 0.2 信 息 生 命 周 期 的 实 现.711 0.3 实 现 ILM的 技 术 保 障 和 面 临 的 挑 战.711 0.4 信 息 生 命 周 期 管 理 现 状.711 0.5 法 规 遵 从 与 信 息 生 命 周 期 管 理.721 0.6 与 信 息 生 命 周 期 相 关 的 存 储 技 术.7210.6.

7、1 固 定 内 容 管 理：.7210.6.2 W O R M：.7310.7 怎 样 看 待 信 息 生 命 周 期 管 理.73第 11章 其 他 存 储 技 术 及 标 准.7311.1 SMI-S.7311.2 CDP（持 续 数 据 保 护）.7411.3 虚 拟 存 储.7411.4 网 格 计 算.7511.5 高 性 能 计 算.7511.6 负 载 均 衡.76第 12章 常 见 主 机 及 操 作 系 统.7612.1 主 机 架 构 及 操 作 系 统 概 述.7612.1.1 主 机 架 构.7612.1.2 操 作 系 统.7712.1.3 操 作 系 统 比 较.7

8、712.2 常 见 主 机 厂 商 及 常 见 产 品 介 绍.7712.2.1 IBM：.7712.2.2 SUN：.7812.2.3 Fujitsu:.7912.2.4 HP:.8012.3 操 作 系 统 应 用 特 点.81第 13章 常 见 数 据 库 及 应 用 系 统.8113.1 数 据 库 厂 商 介 绍.8113.1.1 Oracle.8113.1.2 DB2.8613.1.3 Sybase.8913.1.4 MS SQL Server.90第 1章 网 络 存 储 主 要 技 术 1.1 概 述 存 储 系 统 是 整 个 IT系 统 的 基 石，是 IT技 术 赖 以

9、存 在 和 发 挥 效 能 的 基 础 平 台。早 先 的 存 储 形 式 是 存 储 设 备（通 常 是 磁 盘）与 应 用 服 务 器 其 他 硬 件 直 接 安 装 于 同 一 个 机 箱 之 内，并 且 该 存 储 设 备 是 给 本 台 应 用 服 务 器 独 占 使 用 的。随 着 服 务 器 数 量 的 增 多，磁 盘 数 量 也 在 增 加，且 分 散 在 不 同 的 服 务 器 上，查 看 每 一 个 磁 盘 的 运 行 状 况 都 需 要 到 不 同 的 应 用 服 务 器 上 去 查 看。更 换 磁 盘 也 需 要 拆 开 服 务 器，中 断 应 用。于 是，一 种 希

10、望 将 磁 盘 从 服 务 器 中 脱 离 出 来，集 中 到 一 起 管 理 的 需 求 出 现 了。不 过，一 个 问 题：如 何 将 服 务 器 和 盘 阵 连 接 起 来？面 临 这 样 的 问 题，有 厂 商 提 出 了 SCSI协 议，通 过 专 用 的 线 缆 将 服 务 器 的 总 线 和 存 储 设 备 连 接 起 来，通 过 专 门 的 SCSI指 令 来 实 现 数 据 的 存 储。后 来 发 展 到 FC协 议。这 样，多 个 服 务 器 可 以 通 过 SCSI线 缆 或 光 纤 建 立 与 存 储 系 统 的 连 接。这 样 的 方 式，我 们 称 之 为 直 接

11、附 加 存 储（D AS）。1.2 DAS：直 接 附 加 存 储 D i r e c t A t t a c h e dSC SI or F C SS C S I ProtocolA pplication ServerDAS（Direct Attached Storage一 直 接 附 加 存 储）是 指 将 存 储 设 备 通 过 SCSI线 缆 或 光 纤 通 道 直 接 连 接 到 服 务 器 上。-个 SCSI环 路 或 称 为 SCSI通 道 可 以 挂 我 最 多 16台 设 备；FC可 以 在 仲 裁 环 的 方 式 下 支 持 126个 设 备；DAS方 式 实 现 了 机

12、内 存 储 到 存 储 子 系 统 的 跨 越，但 是 缺 点 依 然 有 很 多：扩 展 性 差，服 务 器 与 存 储 设 备 直 接 连 接 的 方 式 导 致 出 现 新 的 应 用 需 求 时，只 能 为 新 增 的 服 务 器 单 独 配 置 存 储 设 备，造 成 重 复 投 资。资 源 利 用 率 低，DAS方 式 的 存 储 长 期 来 看 存 储 空 间 无 法 充 分 利 用，存 在 浪 费。不 同 的 应 用 服 务 器 面 对 的 存 储 数 据 量 是 不 一 致 的，同 时 业 务 发 展 的 状 况 也 决 定 这 存 储 数 据 量 的 变 化。因 此，出 现

13、 了 部 分 应 用 对 应 的 存 储 空 间 不 够 用，另 一 些 却 有 大 量 的 存 储 空 间 闲 置。可 管 理 性 差，DAS方 式 数 据 依 然 是 分 散 的，不 同 的 应 用 各 仃 套 存:储 设 备。管 理 分 散，无 法 集 中。异 构 化 严 重，DAS方 式 使 得 企 业 在 不 同 阶 段 采 购 了 不 同 型 号 不 同 厂 商 的 存 储 设 备，设 备 之 间 异 构 化 现 象 严 重，导 致 维 护 成 本 据 高 不 下。1.3 SAN：存 储 区 域 网 络 iSCSI AttachedBlock IOApphcationiSCSI A

14、ppliance1.3.1 什 么 是 SAN?SAN(Storage Aera Network)存 储 区 域 网 络，是 一 种 通 过 网 络 方 式 连 接 存 储 设 备 和 应 用 服 务 器 的 存 储 构 架，这 个 网 络 专 用 于 主 机 和 存 储 设 备 之 间 的 访 问。当 有 数 据 的 存 取 需 求 时,数 据 可 以 通 过 存 储 区 域 网 络 在 服 务 器 和 后 台 存 储 设 备 之 间 高 速 传 输。1.3.2 SAN的 误 区 SAN的 发 展 历 程 较 短，从 90年 代 后 期 兴 起，由 于 当 时 以 太 网 的 带 宽 有 限

15、，而 FC协 议 在当 时 就 可 以 支 持 1Gb的 带 宽，因 此 早 期 的 SAN存 储 系 统 多 数 由 FC存 储 设 备 构 成，导 致 很 多 用 户 误 以 为 SAN就 是 光 纤 通 道 设 备，其 实 SAN代 表 的 是 一 种 专 用 于 存 储 的 网 络 架 构，与 协 议 和 设 备 类 型 无 关，随 着 千 兆 以 太 网 的 普 及 和 万 兆 以 太 网 的 实 现，人 们 对 于 SAN的 理 解 将 更 为 全 面。1.3.3 SAN的 组 成 SAN 由 服 务 器，后 端 存 储 系 统，SAN连 接 设 备 组 成；后 端 存 储 系 统

16、 由 SAN控 制 器 和 磁 盘 系 统 构 成，控 制 器 是 后 端 存 储 系 统 的 关 键，它 提 供 存 储 接 入，数 据 操 作 及 备 份，数 据 共 享、数 据 快 照 等 数 据 安 全 管 理，及 系 统 管 理 等 一 系 列 功 能。后 端 存 储 系 统 为 SAN解 决 方 案 提 供 了 存 储 空 间。使 用 磁 盘 阵 列 和 RAID策 略 为 数 据 提 供 存 储 空 间 和 安 全 保 护 措 施。连 接 设 备 包 括 交 换 机，HBA卡 和 各 种 介 质 的 连 接 线。S A N的 优 点：设 备 整 合，多 台 服 务 器 可 以 通

17、 过 存 储 网 络 同 时 访 问 后 端 存 储 系 统，不 必 为 每 台 服 务 器 单 独 购 买 存 储 设 备，降 低 存 储 设 备 异 构 化 程 度，减 轻 维 护 工 作 量，降 低 维 护 费 用；数 据 集 中，不 同 应 用 和 服 务 器 的 数 据 实 现 了 物 理 上 的 集 中，空 间 调 整 和 数 据 复 制 等 工 作 可 以 在 一 台 设 备 上 完 成，大 大 提 高 了 存 储 资 源 利 用 率；高 扩 展 性，存 储 网 络 架 构 使 得 服 务 器 可 以 方 便 的 接 入 现 有 SAN环 境，较 好 的 适 应 应 用 变 化

18、的 需 求；总 体 拥 有 成 本 低，存 储 设 备 的 整 合 和 数 据 集 中 管 理，大 大 降 低 了 重 复 投 资 率 和 长 期 管 理 维 护 成 本；1.3.4 FCSAN 的 问 题 兼 容 性 差，FC协 议 发 展 时 间 短，开 发 和 产 品 化 的 大 厂 商 较 少，而 且 厂 商 之 间 各 自 遵 循 内 部 标 准，导 致 不 同 厂 商 的 FC产 品 之 间 兼 容 性 和 互 操 作 差，即 使 同 一 厂 商 的 不 同 版 本 不 同 型 号 的 FC产 品 也 存 在 类 似 的 问 题；成 本 高 昂，FC SAN的 成 本 包 括 先

19、期 设 备 成 本 和 长 期 维 护 成 本，由 于 FC协 议 在 成 熟 度 和 互 联 性 上 无 法 与 以 太 网 相 比，导 致 FC协 议 只 能 局 限 于 存 储 系 统 应 用，无 法 实 现 大 规 模 推 广，这 直 接 导 致 了 FC产 品 价 格 的 昂 贵；同 样 与 FC-SAN相 关 的 所 有 产 品 都 身 价 高 昂，无 论 是 备 份 软 件 的 FC-SAN模 块，甚 至 SCSI硬 盘 简 单 更 换 连 接 口 成 为FC硬 盘，都 要 翻 上 几 倍 的 价 钱；另 外 兼 容 性 差 也 导 致 了 用 户 无 法 自 己 维 护 FC设

20、 备,必 须 购 买 昂 贵 的 厂 商 服 务，如 果 用 户 的 环 境 中 包 括 多 种 FC存 储 设 备，用 户 每 年 花 在 FC-SAN的 系 统 保 修 服 务 的 费 用 占 当 年 采 购 成 本 的 15%左 右。如 果 再 算 上 系 统 安 装 部 署 阶 段 的 专 业 服 务 费 用 支 出，以 5年 计 算，整 个 服 务 费 用 支 出 与 系 统 采 购 达 到 1:1:扩 展 能 力 差，FC-SAN高 昂 的 成 本 和 协 议 封 闭，使 得 产 品 的 开 发、升 级、扩 容 代 价 高 昂。从 2000年 以 来，存 储 市 场 中 最 大 的

21、 中 端 部 分 就 一 直 5年 不 变 地 维 持 着 前 端 两 个 存 储 控 制 器，后 端 两 个（最 多 四 个）光 纤 环 路 的 结 构。不 仅 产 品 本 身 无 法 进 行 性 能 和 处 理 能 力 扩 展，产 品 型 号 向 上 的 升 级 付 出 的 代 价 几 乎 相 当 于 购 买 一 套 新 的 设 备；异 构 化 严 重，各 厂 商 按 照 自 有 标 准 开 发 各 种 功 能，如 快 照、复 制、镜 像 等，导 致 不 同 厂 商 存 储 设 备 之 间 功 能 无 法 互 通，结 果 又 出 现 的 DAS方 式 的 各 种 问 题,重 复 投 资、难

22、 以 管 理 的 局 面 SAN的 出 现，从 根 本 上 是 要 建 立 一 个 开 放、高 性 能、高 可 靠、高 可 扩 展 性 的 存 储 资 源 平 台，从 而 能 够 应 对 快 速 的 业 务 变 化 和 数 据 增 长，然 而 以 上 问 题 使 得 用 户 使 用 网 络 存 储 的 目 标 产 生 了 严 重 的 偏 离，很 多 用 户 甚 至 开 始 质 疑 为 什 么 要 放 弃 DAS而 使 用 昂 贵 复 杂 的 FC-SAN。1.3.5 IP SANIP网 络 是 一 个 开 放，高 性 能，高 可 扩 展，可 靠 性 高 的 网 络 平 台。IP网 是 国 际

23、互 连 网，企 业 内 部 网 络 的 主 要 形 式。经 过 多 年 发 展，IP网 络 实 现 了 最 高 的 可 管 理 性 和 互 操 作 性。TCP/IP协 议 弹 性 强，适 应 网 络 的 各 种 变 化，无 需 停 止 服 务 即 可 实 网 络 变 更。1G的 以 太 网 已 经 普 及，2006年 会 扩 展 到 10G。FC在 2008年 才 能 到 4G。不 同 厂 家 的 IP网 设 备 兼 容 性 好。网 络 设 备 采 购 成 本 低 廉。以 太 网 知 识 普 及，以 太 网 多 年 的 发 展 培 养 了 无 数 的 网 络 管 理 人 员。IP SAN的 基

24、 本 想 法 是 通 过 高 速 以 太 网 络 连 接 服 务 器 和 后 端 存 储 系 统。将 SCSI指 令 和 数 据 块 经 过 高 速 以 太 网 传 输，继 承 以 太 网 的 优 点，实 现 建 立 一 个 开 放、高 性 能、高 可 靠 性，高 可 扩 展 的 存 储 资 源 平 台。IP SANiSCSI AttachedBlock IOApphcationiSCSI Appliance将 数 据 块 和 SCSI指 令 通 过 TCP/IP协 议 承 载，通 过 千 兆/万 兆 专 用 的 以 太 网 络 连 接 应 用 服 务 器 和 存 储 设 备，这 样 的 解

25、决 方 案 称 为 IP SAN。IP SAN遵 循 IETF的 iSCSI标 准，通 过 以 太 网 实 现 对 存 储 空 间 的 块 级 访 问，由 于 早 先 以 太 网 速 度，数 据 安 全 性 以 及 系 统 级 高 容 错 要 求 等 问 题，这 一 标 准 经 历 了 三 年 的 认 证 过 程，在 包 括 IBM、HP、SUN、COMPAQ,DELL、Intel.Microsoft,EMC、HDS、Brocade等 众 多 家 厂 商 的 努 力，和 万 兆/千 兆 以 太 网 10GBit Ethernet支 撑 下，IP SAN/iSCSI已 解 决 了 网 络 瓶 颈

26、，数 据 安 全 和 容 错 等 问 题，进 入 了 实 用 阶 段。IP SAN继 承 了 IP网 络 的 优 点：实 现 弹 性 扩 展 的 存 储 网 络，能 自 适 应 应 用 的 改 变。已 经 验 证 的 传 输 设 备 保 证 运 行 的 可 靠 性 以 太 网 从 1G向 10G及 更 高 速 过 渡，只 需 通 过 简 单 的 升 级 便 可 得 到 极 大 的 性 能 提 升，并 保 护 投 资 IP跨 长 距 离 扩 展 能 力，轻 松 实 现 远 程 数 据 复 制 和 灾 难 恢 复 大 量 熟 悉 的 网 络 技 术 和 管 理 的 人 才 减 少 培 训 和 人

27、力 成 本 将 以 太 网 的 经 济 性 引 入 存 储 降 低 用 户 总 体 拥 有 成 本。1.4 NAS：网 络 附 加 存 储 NAS（Network Attached Storage网 络 附 力 口 存 储）,是 一 种 文 件 共 享 服 务。拥 有 自 己 的 文 件 系 统，通 过 NFS或 CIFS时 外 提 供 文 件 访 问 服 务。NAS包 括 存 储 器 件（例 如 硬 盘 驱 动 器 阵 列、CD或 DVD驱 动 器、磁 带 驱 动 器 或 可 移 动 的 存 储 介 质）和 专 用 服 务 器。专 用 服 务 器 上 装 有 专 门 的 操 作 系 统，通

28、常 是 简 化 的 unix/linux操 作 系 统，或 者 是 一 个 特 殊 的 win2000内 核。它 为 文 件 系 统 管 理 和 访 问 做 了 专 门 的 优 化。专 用 服 务 器 利 用 NFS或 C I F S,充 当 远 程 文 件 服 务 器，对 外 提 供 文 件 级 的 访 问。NAS的 优 点：NAS可 以 即 插 即 用。NAS通 过 TCP/IP网 络 连 接 到 应 用 服 务 器，因 此 可 以 基 于 已 有 的 企 业 网 络 方 便 连 接。专 用 的 操 作 系 统 支 持 不 同 的 文 件 系 统，提 供 不 同 操 作 系 统 的 文 件

29、 共 享。经 过 优 化 的 文 件 系 统 提 高 了 文 件 的 访 问 效 率，也 支 持 相 应 的 网 络 协 议。即 使 应 用 服 务 器 不 再 工 作 了，仍 然 可 以 读 出 数 据。NAS的 缺 点：1、NAS设 备 与 客 户 机 通 过 企 业 网 进 行 连 接，因 此 数 据 备 份 或 存 储 过 程 中 会 占 用 网 络 的 带 宽。这 必 然 会 影 响 企 业 内 部 网 络 上 的 其 他 网 络 应 用。共 用 网 络 带 宽 成 为 限 制 NAS性 能 的 主 要 问 题。2、NAS的 可 扩 展 性 受 到 设 备 大 小 的 限 制。增 加

30、 另 一 台 NAS设 备 非 常 容 易，但 是 要 想 将 两 个 NAS设 备 的 存 储 空 间 无 缝 合 并 并 不 容 易，因 为 NAS设 备 通 常 具 有 独 特 的 网 络 标 识 符，存 储 空 间 的 扩 大 上 有 限。3、NAS访 问 需 要 经 过 文 件 系 统 格 式 转 换，所 以 是 以 文 件 一 级 来 访 问。不 适 和 Block级 的 应 用，尤 其 是 要 求 使 用 裸 设 备 的 数 据 库 系 统。1.5 SAN 和 NASSAN和 NAS经 常 被 视 为 两 种 竞 争 技 术，实 际 上，二 者 能 够 很 好 地 相 互 补 充

31、，以 提 供 对 不 同 类 型 数 据 的 访 问。SAN针 对 海 量、面 向 数 据 块 的 数 据 传 输，而 NAS则 提 供 文 件 级 的 数 据 访 问 和 共 享 服 务。尽 管 这 两 种 技 术 类 似，但 严 格 意 义 上 讲 NAS其 实 只 是 一 种 文 件 服 务。NAS和 SAN不 仅 各 有 应 用 场 合，也 相 互 结 合，许 多 SAN部 署 于 NAS后 台，为 NAS设 备 提 供 高 性 能 海 量 存 储 空 间。NAS和 SAN结 合 中 出 现 了 NAS网 关 这 个 部 件。NAS网 关 主 要 由 专 为 提 供 文 件 服 务 而

32、 优 化 的 操 作 系 统 和 相 关 硬 件 组 成，可 以 看 作 是 一 个 专 门 的 文 件 管 理 器。NAS网 关 连 接 到 后 端 上 的 SAN上，使 的 SAN的 大 容 量 存 储 空 间 可 以 为 NAS所 用。因 此，NAS网 关 后 面 的 存 储 空 间 可 以 根 据 环 境 的 需 求 扩 展 到 非 常 大 的 容 量。“NAS网 关”方 案 主 要 是 在 NAS一 端 增 加 了 可 与 SAN相 连 的“接 口”,系 统 对 外 只 有 一 个 用 户 接 口。NAS网 关 系 统 虽 然 在 一 定 程 度 上 解 决 了 NAS与 SAN系

33、统 的 存 储 设 备 级 的 共 享 问 题，但 在 文 件 级 的 共 享 问 题 上 却 与 传 统 的 NAS系 统 遇 到 了 同 样 的 可 扩 展 性 问 题。当 一 个 文 件 系 统 负 载 很 大 时.，NAS网 关 很 可 能 成 为 系 统 的 瓶 颈。第 2章 主 要 协 议 和 相 关 技 术 关 键 字：SCSI FC iSCSI2.1 SCSISCSI是 小 型 计 算 机 系 统 接 口（Small Computer System Interface）的 简 称，于 1979首 次 提 出，是 为 小 型 机 研 制 的 一 种 接 口 技 术，现 在 已 完

34、 全 普 及 到 了 小 型 机，高 低 端 服 务 器 以 及 普 通 PC上。SCSI可 以 划 分 为 SCSI-1、SCSI-2、SC SL3,最 新 的 为 SC SI-3,也 是 目 前 应 用 最 广 泛 的 SCSI版 本。1、SCSI-1：1979年 提 出，支 持 同 步 和 异 步 SCSI外 围 设 备；支 持 7台 8位 的 外 围 设 备，最 大 数 据 传 输 速 度 为 5MB/S。2、SCSI-2：1992年 提 出，也 称 为 Fast S C S I,数 据 传 输 率 提 高 到 20MB/s。3、SCSI-3：1995年 提 出,Ultra SCSI（

35、Fast-20）。Ultra 2 SCSI（Fast-40）出 现 于 1997年，最 高 传 输 速 率 可 达 80MB/S。1998年 9月，Ultra 3 SCSI（Utra 160 SCSI）正 式 发 布，最 高 数 据 传 输 率 为 160MB/S。Ultra 320 SCSI的 最 高 数 据 传 输 率 已 经 达 到 了 320MB/s。2.2 FC（光 纤 通 道）FC光 纤 通 道：用 于 计 算 机 设 备 之 间 数 据 传 输，传 输 率 达 到 2G（将 来 会 达 到 4G）。光 纤 通 道 用 于 服 务 器 共 享 存 储 设 备 的 连 接，存 储 控

36、 制 器 和 驱 动 器 之 间 的 内 部 连 接。此 图 需 要 更 换 O S I参 考 模 型 将 传 输 的 信 息 转 换 为 接 收 服 务 器 可 以 识 别 的 格 式（例 如 ASCII）应 用 层 对 信 息 传 输，压 缩 和 加 密 表 示 层 有 关 通 信 会 话 的 详 细 信 息 会 话 层 数 据 分 块 传 输 层 追 加 地 址 和 路 由 信 息 网 络 层 为 向 专 用 途 径 或 物 理 媒 介 通 信 准 备 数 据 数 据 链 路 层 从 服 务 器 向 媒 介 进 行 传 输（例 如.铜,光）物 理 层 光 纤 通 道 数 据 和 应 用

37、FC-4:rl）层 协 议 映 射 FC-3:通 用 服 务 FC-2:数 据 分 发 FC-1:字 节 编 码 FC-O:物 理 界 面 协 议 基 本 架 构:FC-4 Upper Layer Protocol:SCSI,HIPPI,SBCCS,802.2,ATM,VI,IPFC-3 common serviceFC-2 Framing Protocol/Flow ControlFC-1 Encode/DecodeFC-0 Media:Optical or copper,1 OOMB/sec to 1.062GB/sec协 议 层 说 明：FC-0：物 理 层，定 制 了 不 同 介 质，

38、传 输 距 离，信 号 机 制 标 准，也 定 义 了 光 纤 和 铜 线 接 口 以 及 电 缆 指 标 FC-1：定 义 编 码 和 解 码 的 标 准 FC-2：定 义 了 帧、流 控 制、和 服 务 质 量 等 FC-3：定 义 了 常 用 服 务，如 数 据 加 密 和 压 缩 FC-4：协 议 映 射 层，定 义 了 光 纤 通 道 和 上 层 应 用 之 间 的 接 口，上 层 应 用 比 如：串 行 SCSI协 议，H B A的 驱 动 提 供 了 FC-4的 接 口 函 数，F C 4支 持 多 协 议，如：FCP-SCSI,FC-IP,FC-VI协 议 简 介：FCP-SC

39、SI：FCP-SCSI:是 将 SCSI并 行 接 口 转 化 为 串 行 接 口 方 式 的 协 议，应 用 于 存 储 系 统 和 服 务 器 之 间 的 数 据 传 输。新 的 ANSI T 10标 准，支 持 SA N上 存 储 系 统 之 间 通 过 数 据 迁 移 应 用 来 直 接 移 动 数 据。FCP-SCSI提 供 200MB/S（全 双 工 独 占 带 宽）的 传 输 速 率，每 连 接 最 远 达 10公 里，最 大 16000000个 节 点。FCP-SCSI使 用 帧 传 输 取 代 块 传 输。帧 传 输 以 大 数 据 流 传 输 方 式 传 输 短 的 小 的

40、 事 务 数 据。2.3 iSCSIiSCSI（互 联 网 小 型 计 算 机 系 统 接 口）是 一 种 在 TCP/IP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 各 大 存 储 厂 商 的 大 力 支 持。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 快 速 的 数 据 存 取 备 份 操 作。iSCSI标 准 在 2003年 2 11日 由 IETF（互 联 网 工 程 任 务 组）认 证 通 过。iSCSI继 承 了 两

41、大 最 传 统 技 术：SCSI和 TCP/IP协 议。这 为 iSCSI的 发 展 奠 定 了 坚 实 的 基 础。基 于 iSCSI的 存 储 系 统 只 需 要 不 多 的 投 资 便 可 实 现 SAN存 储 功 能，甚 至 直 接 利 用 现 有 的 TCP/IP网 络。相 对 于 以 往 的 网 络 存 储 技 术，它 解 决 了 开 放 性、容 量、传 输 速 度、兼 容 性、安全 性 等 问 题，其 优 越 的 性 能 使 其 备 受 始 关 注 与 青 睐。iSCSI的 数 据 包 结 构：TCP segmentEthernetHeaderIP HeaderTCPHeader

42、ISCSIHeaderISCSIDataEtherrFrailerX14 20 20484Ethernet frame-工 作 流 程：iSCSI系 统 山 SCSI适 配 器 发 送 一 个 SCSI命 令。命 令 封 装 到 TCP/IP包 中 并 送 入 到 以 太 网 络。接 收 方 从 TCP/IP包 中 抽 取 SCSI命 令 并 执 行 相 关 操 作。把 返 回 的 SCSI命 令 和 数 据 封 装 至 UTCP/IP包 中,将 它 们 发 回 到 发 送 方。系 统 提 取 出 数 据 或 命 令，并 把 它 们 传 回 SCSI子 系 统。安 全 性 描 述：iSCSI协

43、 议 本 身 提 供 了 QoS及 安 全 特 性。可 以 限 制 initiator仅 向 target列 表 中 的 目 标 发 登 录 请 求，再 由 target确 认 并 返 回 响 应，之 后 才 允 许 通 信；通 过 IPSec将 数 据 包 加 密 之 后 传 输，包 括 数 据 完 整 性、确 定 性 及 机 密 性 检 测 等；iSCSI的 优 势(1)广 泛 分 布 的 以 太 网 为 iSCSI的 部 署 提 供 了 基 础。(2)千 兆/万 兆 以 太 网 的 普 及 为 iSCSI提 供 了 更 大 的 运 行 带 宽。(3)以 太 网 知 识 的 普 及 为 基

44、 于 iSCSI技 术 的 存 储 技 术 提 供 了 大 量 的 管 理 人 才。(4)由 于 基 于 TCP/IP网 络，完 全 解 决 数 据 远 程 复 制(Data Replication)及 灾 难 恢 复(Disaster Recover)等 传 输 距 离 上 的 难 题。(5)得 益 于 以 太 网 设 备 的 价 格 优 势 和 TCP/IP网 络 的 开 放 性 和 便 利 的 管 理 性，设 备 扩 充 利 应用 调 整 的 成 本 付 出 小。2.4 iSCSI与 光 纤 通 道 的 比 较 从 传 输 层 看，光 纤 通 道 的 传 输 采 用 其 FC协 议，iS

45、CSI采 用 TCP/IP协 议。FC协 议 与 现 有 的 以 太 网 是 完 全 异 构 的，两 者 不 能 相 互 接 驳。因 此 光 纤 通 道 是 具 有 封 闭 性 的，而 且 不 仅 与 现 有 的 企 业 内 部 网 络（以 太 网）接 入，也 与 其 他 不 同 厂 商 的 光 纤 通 道 网 络 接 入（由 于 厂 家 对 FC标 准 的 理 解 的 异 样，FC设 备 的 兼 容 性 是 一 个 巨 大 的 难 题）。因 此，对 于 以 后 存 储 网 络 的 扩 展 由 于 兼 容 性 的 问 题 而 成 为 了 难 题。而 且，FC协 议 山 于 其 协 议 特 性，

46、网 络 建 完 后，加 入 新 的 存 储 子 网 时，必 须 要 重 新 配 置 整 个 网 络，这 也 是 FC网 络 扩 展 的 障 碍。iSCSI基 于 的 TCP/IP协 议，它 本 身 就 运 行 于 以 太 网 之 上，因 此 可 以 和 现 有 的 企 业 内 部 以 太 网 无 缝 结 合。TCP/IP网 络 设 备 之 间 的 兼 容 性 已 经 无 需 讨 论，迅 猛 发 展 的 internent网 上 运 行 着 全 球 无 数 家 网 络 设 备 厂 商 提 供 的 网 络 设 备，这 是 一 个 最 好 的 佐 证。从 网 络 管 理 的 角 度 看，运 行 FC

47、协 议 的 光 网 络，其 技 术 难 度 相 当 之 大。其 管 理 采 用 了 专 有 的 软 件，因 此 需 要 专 门 的 管 理 人 员，且 其 培 训 费 用 高 昂。TCP/IP网 络 的 知 识 通 过 这 些 年 的 普 及，已 有 大 量 的 网 络 管 理 人 才，并 且，由 于 支 持 TCP/IP的 设 备 对 协 议 的 支 持 一 致 性 好，即 使 是 不 同 厂 家 的 设 备，其 网 络 管 理 方 法 也 是 基 本 一 致 的。FC运 行 于 光 网 络 之 上，其 速 度 是 非 常 快 的，现 在 已 经 达 到 了 2G的 带 宽，这 也 是 它

48、的 主 要 优 势 所 在。下 一 代 的 FC标 准 正 在 制 定 当 中，其 速 度 可 以 达 至 必 G,今 天 的 千 兆 以 太 网 已 经 在 普 及 当 中，这 也 是 基 于 TCP/IP的 iSCSI协 议 进 入 实 用 的 保 证。得 益 于 优 秀 的 设 计，以 太 网 从 诞 生 到 现 在，遍 及 了 所 有 有 网 络 的 地 方，到 现 在 依 然 表 现 出 非 凡 的 生 命 力，在 全 球 无 数 网 络 厂 商 的 共 同 努 力 下，以 太 网 的 速 度 稳 步 提 升，千 兆 网 络 已 经 实 际 应 用，万 兆 网 络 呼 之 欲 出，以

49、 太 网 的 主 要 部 件 交 换 机 路 由 器 均 有 万 兆 级 别 的 产 品。随 着 产 品 的 不 断 丰 富，以 及 设 备 厂 商 间 的 剧 烈 竞 争，其 建 设 成 本 在 不 断 下 降，万 兆 网 络 的 普 及 已 日 益 临 近。当 iSCSI以 10Gb的 高 速 传 输 数 据 时，基 于 iSCSI协 议 的 存 储 技 术 将 无 可 争 议 的 成 为 网 络 存 储 的 王 者。第 3章 文 件 系 统 相 关 知 识 3.1 什 么 是 文 件 系 统 文 件 系 统 定 义 了 把 文 件 存 储 于 磁 盘 时 所 必 须 的 数 据 结 构

50、及 磁 盘 数 据 的 管 理 方 式。我 们 知 道，磁 盘 是 由 很 多 个 扇 区(Sector)组 成 的，如 果 扇 区 之 间 不 建 立 任 何 的 关 系，写 入 其 中 的 文 件 就 无 法 访 问，因 为 无 法 知 道 文 件 从 哪 个 扇 区 开 始，文 件 占 多 少 个 扇 区，文 件 有 什 么 属 性。为 了 访 问 磁 盘 中 的 数 据，就 必 需 在 扇 区 之 间 建 立 联 系，也 就 是 需 要 一 种 逻 辑 上 的 数 据 存 储 结 构。建 立 这 种 逻 辑 结 构 就 是 文 件 系 统 要 做 的 事 情,在 磁 盘 上 建 立 文