信息存储与管理（三）

2.存储网络技术和虚拟化

第5章直连存储和SCSI介绍
直连存储（DAS）是一种存储器直接连接到服务器的架构。
内置DAS架构：存储设备通过串行/并行总线连接主机，只能支持短距离的高速连接。设备占用机箱内部空间，使得难以维护。
外置DAS：服务器直接连接到外部存储设备。大部分情况下，主机和存储设备之间使用SCSI或者FC协议通信。对比内置DAS，外置DAS克服了设备和距离限制等问题，并提供了存储设备的集中管理。
DAS成本低，配置简单并且容易部署和快捷。
不易扩展，设备只有有限的端口，限制了主机能直接连接的存储设备的数量。无法优化资源使用，因为它共享前端端口的能力有限。
DAS不存在存储器互连问题和网络延迟问题，有优化潜力。
磁盘驱动器接口
IDE/ATA，ATA、ATA-2、Fast ATA、ATA-3、Ultra ATA、Ultra DMA等。最新的UDMA支持133MB/s的吞吐率。
IDE/AT价格低，目前逐渐被淘汰。
SATA是IDE/ATA规范的串行版本。目标是取代并行ATA技术。点对点传输，数据传输率可达150~600MB/s。
SATA总线使用专线将每个存储设备直接连接到主机上。
SATA设备可热插拔，端口只允许单设备连接。
并行SCSI（简称SCSI），通常用于连接硬盘和磁带到主机。也可用于连接多种类型的设备，主机和存储设备之间的通信使用SCSI指令集。
串行连接的SCSI磁盘：串行连接SCSI（SAS）满足了可扩展、高性能、高可靠性和可管理性等需求。SAS使用SCSI指令并且与SATA针脚兼容。支持3Gbps的数据传输率。它支持双端口、全双工、设备寻址。通过扩展器可以连接多个设备。

并行SCSI：FC磁盘是千兆存储网络。达到8Gbps的访问速率。
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第6章存储区域网络

光纤通道
FC结构，光纤通道是一种高速网络技术，光纤线缆（SAN前段连接）和串行铜缆（后端连接）

SAN由三个基本组件构成：服务器，网络基础设施和存储设备。细分为：节点端口、线缆、互连设备、存储阵列和SAN管理软件

节点端口
设备诸如主机、存储器和磁带库都被称为节点。每个端口都是全双工传输模式，拥有一个发送链路和一个接收链路。
布线
一般用光纤进行布线，铜缆用于短距离的后端连接。
互连设备
交换机将数据从一个数据端口直接发送到另一个端口，节点不再共享带宽，而是由专用的通信路径。
光纤通道仲裁环
FC-AL里，每个设备都要和其他设备争用信道以进行I/O操作。
FC-AL在环内共享带宽。一个时刻只能有一个设备进行I/O操作。
FC-SW也被称作fabric连接。所有节点都可以相互通信。FC-SW使用交换机，通过交换端口，将数据流量从一个发送方节点直接转发到另一个目标方节点。
N端口：节点端口。
NL端口：节点环端口。
E端口：扩展端口，用于两个FC交换机之间的连接。
F端口：交换机上端口用于连接N端口，但不能用于FC-AL中。
FL端口：用于FC-AL和FC-SW中。
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光纤通道协议（FCP）有几大优点：
• 在较长距离上保持较高传输带宽。
• 支持网络上大量可寻址设备。
通道传输，提供达到8.5Gbps的速率。

第7章网络连接存储
文件传输协议（FTP）使用TCP作为传输协议来进行相互间的通信。基于SSH的FTP给原来的FTP协议增加了安全性。
高端NAS：外置专用存储器
网关式NAS 可扩展性最高，因为NAS头和存储阵列可以扩展升级。
典型的NAS工作负荷是随机性小数据I/O，一般建议将NAS和SAN所使用的磁盘分开。
大量的网络包跳转会增加延迟。认证请求会增加延迟。
虚拟局域网（VLAN）是从逻辑上进行划分的交换网络。
MTU：决定了不分段传输的最大报文尺寸。以太网卡默认MTU设置是1500字节。
jumbo帧：用来发送和接收超过1500字节MTU的以太网帧。实际部署中jumbo帧的MTU为9000字节。能够提升效率，在网络流量繁重的情况下，服务器发送和接收大帧的效率更高。

第8章 IP SAN
iSCSI和FCIP是现行的两种主要的基于IP网络的传输协议。
iSCSI协议是对主机发送或接收的SCSI数据进行封装，使其成为IP数据包，然后由以太网网卡或iSCSI HBA设备进行传输。
由于成本低且易于实现，iSCSI已经广泛应用于服务器和存储设备之间的连接。
iSCSI是一种基于IP的协议，通过IP建立和管理存储设备、主机和桥接设备之间的连接。块级别数据传输，使用SCSI协议封装SCSI命令和数据，然后使用TCP/IP数据包进行传送。
支持iSCSI的主机需要一个硬件设备，例如支持iSCSI发起方或者一块iSCSI HBA卡。TCP/IP网络协议上需要加载iSCSI发起方或者其他翻译模块以便进行SCSI命令和TCP/IP协议栈的转换。
iSCSI HBA可以独自承担整个iSCSI功能和TCP/IP协议栈功能。
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iSCSI发现：发起方/主机在与可用目标建立会话之前必须可以发现目标在网络上的位置以及目标的名字。
通过网络存储名称服务（iSNS）自动发现IP网络上的iSCSI设备。发起方/主机和目标方可以配置在iSNS服务器上自动登记。主机想访问目标时，它可以查询iSNS服务器来获取可用目标列表。
iSCSI名称：唯一的标识符，可以用来识别和管理存储资源。
iSCSI会话：在发起方/主机和目标方之间建立的。会话ID标识一个会话，包括主机ID（ISID）和目标方（TSID）。每个iSCSI连接会话都具有唯一的连接ID（CID）。
iSCSI PDU：iSCSI协议数据单元主机和目标方使用它进行通信。所有的iSCSI PDU都包含一个或多个报头部分，其后没有或跟随多个数据段，PDU被封装进IP数据包以便传送。
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FCIP使用TCP/IP作为数据传输协议，通过FCIP网关以桥接的方式对现有的FC-SAN网络进行扩展和连接，这种方法可以实现长距离的FC-SAN网络之间的互联。