iSCSI介绍

IP网络存储iSCSI

1.存储的概念和术语
1.1　SCSI
SCSI是小型计算机系统接口(Small Comouter System Interface)的简称，作为输入/输出接口；

1.2　DAS
DAS是直连式存储(Direct-Attached Storage)的简称，是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上．当服务器在地理位置上比较分散，很难通过远程进行互连时，DAS是比较好的解决方案．
但是这种存储只能通过与之连接的主机进行访问，不能实现数据与其他主机的共享，同时，DAS会占用服务器操作系统资源，如CPU资源,IO资源等，并且数据量越大，占用操作系统资源就越严重；

1.3　NAS
网络介入存储(Network-Attached Storage)简称NAS,它通过网络交换机连接存储系统和服务器，建立专门用于数据存储的私有网络，用户通过TCP/IP协议访问数据，采用标准的文件共享协议如NFS,HTTP,CIFS来实现基于文件级的数据共享．
其局限性表现为会受到网络带宽和网络拥堵的影响，在一定程度上限制了NAS的网络传输能力；

1.4　SAN
存储区域网络(Storage Area Network)简称SAN，它是一种通过光纤交换机，光纤路由器，光纤集线器等设备将磁盘阵列，磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网；
SAN由3个部分组成，分别是连接设备，接口，通信协议，这三个部分在加上存储设备和服务器就构成了一个SAN系统．SAN系统提供了一个灵活的，高性能的和高扩展的存储网络环境，可以更加有效的传输数据块，由于采用了光纤接口，因此SAN还具有更高的带宽；

2.iSCSI概念
iSCSI即internet SCSI，用于将SCSI数据块映射为以太网数据包．从根本上说，它是一种基于IP Storage理论的新型存储技术，即将存储行业广泛应用的SCSI接口技术与IP网扩技术相结合，实现在IP网络上构建SAN．
简单的说，iSCSI就是在IP网络上运行SCSI协议的一种网络存储技术．
iSCSI的优势主要表现为：首先，iSCSI沿用网络方面最通用，最成熟的TCP/IP协议，其次，iSCSI支持一般的以太网交换机而不是特殊的光纤交换机，减少了异构网络带来的麻烦，而且iSCSI是通过IP封包传输存储命令，因此，可以在整个Internet上传输数据，没有了距离的限制；

3.iSCSI的组成
一个简单的iSCSI系统大致由以下部分组成：
    iSCSI　Initiator或者iSCSI HBA

    iSCSI  Target

    以太网交换机

    一台或多台服务器

一个完整的iSCSI系统的拓扑结构为：

3.1　iSCSI Initiator
iSCSI Initiator是一个安装在计算机上的软件或硬件设备，它负责与iSCSI存储设备进行通信；

iSCSI服务器与iSCSI存储设备之间的连接方式有两种：
第一种是基于软件的方式，即iSCSI Initiator软件。在iSCSI服务器上安装Initiator后，Initiator软件可以将以太网卡虚拟为iSCSI卡，今儿接受和发送iSCSI数据报文，从而实现主机和iSCSI存储设备之间的iSCSI协议和TCP/IP协议传输功能。
这种方式需要以太网卡和以太网交换机，无需其他设备，因此成本是最低的，但是iSCSI报文和TCP/IP报文转换需要消耗iSCSI服务器的一部分CPU资源；

第二种是硬件iSCSI HBA(Host Bus Adapter)卡方式，即iSCSI Initiator硬件。这种方式需要购买iSCSI HBA卡，然后将其安装在iSCSI服务器上，从而实现iSCSI服务器与交换机之间，iSCSI服务器与存储设备之间的高效数据传输。
硬件iSCSI HBA卡方式不会消耗iSCSI服务器的CPU资源，同时硬件设备是专用的，所以基于硬件的iSCSI Initiator可以提供更好的数据传输和存储性能，但是价格比较昂贵；

3.2 iSCSI Target
一个可用于存储数据的iSCSI磁盘阵列或者具有iSCSI功能的设备都可以被称为iSCSI Target，因为大多数操作系统都可以利用一些软件将系统转变为一个iSCSI Target。

而所谓的PC架构的iSCSI存储系统是指选择一个普通的，性能优良的，可支持多块磁盘的PC(一般为PC服务器)，然后选择一款相对成熟稳定的iSCSI Target软件，将iSCSI Target软件安装在PC服务器上，使普通的PC服务器转变为一台iSCSI存储设备，并通过PC服务器的以太网卡对外提供iSCSI数据传输服务；

利用iSCSI Target软件可以将服务器的存储空间分配给客户机使用，客户机可以像使用本地硬盘一样来使用iSCSI磁盘，包括对其进行分区，格式化及读写等。而且每个客户端都可以向iSCSI磁盘写数据，互不干扰，并且不会破坏存储到服务器中的数据；

4.iSCSI的工作原理

iSCSI的层次结构：
4.1 SCSI层
根据客户端发出的请求建立SCSI CDB(命令描述块)，并传给iSCSI层。同时接收来自iSCSI层的CDB,并向应用返回数据；

4.2 iSCSI层
对SCSI CDB 进行封装，以便能够在基于TCP/IP协议的网络上进行传输，完成SCSI到TCP/IP的协议映射。这一层是iSCSI协议的核心层。

4.3 TCP/IP层
对IP报文进行路由和转发，并且提供端到端的透明可靠的传输；

iSCSI协议定义了在TCP/IP网络发送，接收数据块存储数据的规则和方式。首先发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中，然后通过IP网络转发，接收端收到TCP/IP包后，将其还原为SCSI命令和数据并执行，执行完成后，将返回的SCSI命令和数据在封装到TCP/IP包中，之后在传回发送端这样就完成了数据传输的整个过程；
iSCSI的协议结构


协议组成：

相关资料：高性能Linux服务器构建实战(高俊峰 著) 第7章