SCSI总线和协议以及SAN存储 络详解

在讲解SAN存储 络之前，我想先在物理层面为大家讲解一下以太 卡，FC-HBA卡（光纤 卡），iSCSi-HBA卡的区别。

        以太 卡：就是我们平常见到的电脑或服务器上面的 卡，它传输的是IP协议，通过双绞线（ 线）跟以太 交换机相连，因为我们平时使用的 卡最大的传输速率为千兆，所以在生产环境中为了提高IP 文的传输速率，有时会用万兆的光 卡，使用光纤线缆与光纤以太 交换机相连，它传输的同样为IP协议，只是传输速率由原来的千兆升级到了万兆。万兆 卡的传输速率最大为2Gb/s。

        备注：有的人太明白为什么万兆需要使用光纤介质，这是由于传输介质的编码问题导致的，传统的双绞线（ 线）最大的传输速率只能达到千兆，要想提高传输速率就只能更换传输介质，把双绞线（ 线）更换为光线。

         存储使用的统一称为HBA卡，它又分为FC-HBA卡跟iSCSI-HBA卡

         FC-HBA卡（光纤 卡）：全称为Fibre  Channel HBA，它传输的是FC协议，这是专门用于存储 络的中的一种协议，通过光纤线缆与FC交换机（光线存储交换机）相连，然后接入到后端存储矩阵中。它的传输速率最大可以达到2Gb/s–4Gb/s.

       备注：大家在实际生产中所说的光纤 卡实际上指的就是FC 卡也就是FC-HBA卡

        iSCSI-HBA卡：全称叫做iSCSI HBA卡，它传输的是iSCSI协议，因为iSCSI-HBA卡在传输数据的过程中是将iSCSI协议封装成TCP/IP协议来进行数据传输的，所以iSCSi 卡的接口跟千兆的以太 卡接口相同，都使用双绞线（ 线）跟传统的以太 交换机相连，然后接后端接存储矩阵。有时我们也是用iSCSI-HBA卡当做以太 卡使用让它直接传输以太 的TCP/IP 文。

        什么我们这里可以把iSCSI当做以太 卡使用，而且为什么iSCSC在实际生产环境中连接的 络传输设备为传统的以太 交换机，而没有专门的iSCSI交换机供其连接，后续我会做详细解答。

下面我就具体来讲解一下SCSI总线和协议

第一节：SCSI总线和协议

         SCSI协议我个人理解它为块级别的存储协议。它是一种I/O技术，让数据以块的方式进行传输的一种协议规范。这个术语也常被用来指称运行该协议的并行线缆机制，将磁盘和磁带设备连接到应用服务器上的一种总线机制 。

           我们来看下面这一张图：

         SCSI控制器称为主适配器，其作用就像SCSI总线和PC系统总线之间的 关 ，SCSI控制器逻辑上可以分为一个任务管理单元负责管理target，以及多个逻辑单元，负责管理LUN.4

SCSI连接示意图：

         服务端的Traget通过任务分发器进行任务调度，进而控制逻辑单元。

SCSI通信过程：

         在我们的实际生产环境中，为了结合现有 络同时为了使用成熟的TCP/IP协议，特地将SCSI的物理层封装FC,iSCSI,iSER协议结合现有 络来使用。

        FC可以理解为光设备驱动：使用FC协议，物理介质使用光纤相连组成FC SAN存储 络，另外还有思科自主研发的FCoE协议，借助万兆以太 传输。

        然后就是大名鼎鼎的iSCSI协议，它是将SCSI 文封装成iSCSI 文，然后在进行二次封装成TCP/IP 文，最后借助于以太 传输，用双绞线（ 线）组成IP SAN存储 络

        还有就是代表了下一代I/O技术使用iSER协议组成的IB SAN 络。它指的是一种交换结构的I/O技术，使用infiniBand交换机来连接后端存储。

我们在实际生产环境中使用的比较多了是使用FC协议借助光纤存储交换机将存储设备与客户端相连组成的FC SAN 络。这种存储 络架构是SCSI的传输层SCSI 文直接封装成FC协议借助光纤进行数据传输

而iSCSI得先经过SCSI 文封装成iSCSI协议，然后由iSCSI驱动管理器转换成TCPIP 文，然后经由以太 卡借助IP 络跟以太 交换机相连，从而将存储设备跟客户端连接在一起组成IP SAN存储 路。

这也是我上文中提到的为什么iSCSI协议可以借助于以太 卡进行传输。

第三节：IP SAN存储的三种连接方式

        第一种：以太 卡+initiator软件方式

             需要使用存储设备的服务器使用标准的以太 卡，通过 线直接与以太 交换机相连，iSCSI存储也通过 线连接到交换机上。在服务器上安装Initiator软件。iSCSI存储端通常安装的是Target软件。Initiator软件可以实现iSCSI协议拆封装成TCP/IP协议的功能。从而实现借助于以太 卡传输iSCSI协议的功能。

             这种方式的采用标准的以太 卡跟以太 交换机，无需额外的适配器，成本较低。但是无论是存储服务器端的Target软件对iSCSI 文的拆解封装还是Initiator软件对iSCSI 文的拆解分装都是有内核来完成的，故性能较低。

        第二种：硬件TOE卡方式

             其实TOE卡说白了就是以太 卡的升级版，它将iSCSI 文打包封装成TCP/IP 文这一过程的处理工作全部转到 卡上来完成，替系统内核分担一部分流量。这样乐意大大提高数据的传输速率，但是SCSI协议到iSCSI协议的转换还是经由主机内核来完成。它同样是借助以太 卡跟以太 交换机来完成的。

        第三种：iSCSI-HBA卡+iSCSI交换机

             采用HBA卡可以将SCSI协议封装成iSCSI协议，以及iSCSI封装成TCP/IP的过程全部由HBA卡来完成，极大的提升的数据的传输速率。它同样是借助于亚太 交换机来完成 络连接，之所以不使用iSCSI交换机是因为iSCSI交换机不是真正意义上的交换机，而是一种集成在HBA卡上面的协议转换器。用来进行协议转换。

        这些大概就是SCSI协议跟IP SAN组 的一些知识点，下一小结我会在实验环境中将搭建IP SAN存储 络的步骤整理出来。

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