Обзор распространенных протоколов хранения

77 0 0 0

Материалы для лекции №5 «Обзор распространенных протоколов хранения»

SCSI и iSCSI в СХД

172204k8hdpp8sdsps8ke8.png

Что такое SCSI?

172204f6llnha1he8iguh8.png

 

История SCSI

172205ftumf72yzifequt0.png

Логическая топология SCSI

172205dkusi76z4skp9fnl.png

Модель инициатора SCSI

172206dvccrjrvzziiulwj.png

Модель целевого устройства SCSI

172206celrmdjpzmeezgm9.png

Протокол SCSI и система хранения данных

·       Протокол SCSI – это основной протокол взаимодействия хостов и дисков хранения.

·       DAS (СХД с прямым подключением) использует протокол SCSI для подключения хоста и устройств хранения данных друг к другу.

172206t2t023jic82t30ls.png

Адресация протокола SCSI

172207wezgygzucu9guyey.png

История возникновения iSCSI

172207ycrzii5ri4nrrbra.png

Что такое iSCSI?

172207driyl3ikxkiyjyyy.png

iSCSI модель «инициатор-целевое устройство»

·       Инициатор

o   Уровень SCSI генерирует блок дескриптора команды(CDB)изатемотправляет его в протокол iSCSI.

o   iSCSI генерирует протокольный модуль данных (PDU)iSCSI и передаетегопо IP-сети целевому устройству.

·       Целевое устройство

o   Уровень iSCSI получает PDU и отправляет CDB на уровень SCSI.

o   Уровень SCSI отвечает за интерпретацию CDB и при необходимости направляет ответ.

172208cvo7p77ehejpu0fo.png

Архитектура системы iSCSI

 

·       Узлы iSCSI инкапсулируют команды SCSI и блоки данных в iSCSI PDU, затем отправляют их на уровень TCP/IP, где iSCSI PDU далее инкапсулируются в IP-пакеты, доступные для передачи по IP-сети.

172208g8v9iddd2mrrhdei.png

 

Взаимосвязь между iSCSI, SCSI, TCP и IP

 

172209up2joniv27yeijt2.png

SAS в системе хранения данных

·       В корпоративных системах хранения данных, интерфейс SAS (последовательный SCSI) уже заменил интерфейсы SCSI и SATA.

·       SAS использует двустороннюю архитектуру, и ее производительность может достигать 300 Мбит/с, 600 Мбит/с или выше.

 

172209noo4xoo6i6hhrnss.png

Причины разработки SAS

172209jazua9uzp8ie8kqn.png

Описание SAS

·       SAS-это Serial Attached SCSI, стандарт последовательного подключения для протокола шины SCSI.

·       SAS использует технологию последовательного подключения для получения более высокой скорости передачи данных, увеличения возможностей расширения и совместимости с жесткими дисками SATA.

·       Скорость передачи данных SAS до 3 Гбит/с, 6 Гбит/с, 12 Гбит/с или выше, поддерживается работа в полнодуплексном режиме.

172210qok9mu21wpp6ukw1.png

 

Многоуровневая архитектура протокола SAS

172210x7zzx95mqrxstxmg.png

Функции SAS

·       Метод последовательного подключения SAS позволяет нескольким устройствам с несколькими каналами передачи данных взаимодействовать на полной скорости.

·       SAS поддерживает широкополосный канал, образованный объединением нескольких узкополосных каналов.

·       Архитектура SAS использует высокоэффективные расширители для расширения интерфейса.

·       SAS использует полнодуплексный режим для передачи данных.

172210dw4f5p200hyeepey.png

 

Возможности расширения SAS

Архитектура SAS использует высокоэффективные расширители для расширения интерфейса. К одному домену SAS можно подключить до 16384 накопителей.

172211tc8sdustbtsg7g6c.png

Сведения о кабеле SAS

·       Кабели SAS обычно имеют 4 канала, средняя скорость каждого из них – 12 Гбит/с.

·       При подключении устройства SAS образуют петли (так же известные как цепи).

·       Полоса пропускания кабеля составляет 4X12 Гбит/с, что ограничивает количество дисковых устройств в петле SAS.

·       На данный момент для оптимального результата рекомендуется подключение 168 жестких дисков в петлю SAS, то есть в петле будет 7 модулей жестких дисков с 24 дисковыми слотами каждый.

172211ufo7vzwssksva7qs.png

Сравнение SAS и других технологий передачи данных

Технология

Основные преимущества

Основные недостатки

Области применения

 

 

ATA

Низкая стоимость

Низкая производительность

 

ПК

 

SCSI

Средняя производительность

 

Недостатки параллельного подключения

 

Корпоративные СХД

 

FC

 

Высокая производительность, надежность

 

Высокая стоимость

 

СХД высокого уровня

 

SATA

 

Низкая стоимость, высокая емкость

 

Низкая производительность и надежность

 

СХД среднего и низкого уровней

 

SAS

 

Высокая производительность и надежность

 

Средняя стоимость

 

СХД среднего и низкого уровней

 

 

Использование волоконного канала (FC) для СХД

172212u990905vbk4fhrxf.png

 

Сведения о FC

 

FC – расшифровывается как Fibre Channel (волоконный канал). Используется для подключения серверов и общих накопителей, а также для подключения контроллеров и накопителей в СХД.

 

172212gq9zys0iipwkbisi.png

 

Эволюция протокола FC

172212kp92p2yielye5ygv.png

Архитектура протокола FC

172213gemqrelyl3yewdot.png

Топологии FC

172213c1a9qo5nq44omq5s.png

 

Типы портов на коммутаторах FC

 

·       D_Port (Порт диагностики): Используется для изоляции ISL (Inter-Switch Link) для диагностики неисправностей уровня канала. Он может использоваться только для диагностики и тестирования, не передает данные.

·       E_Port (Порт расширения): Используется для соединения коммутаторов с целью расширения.

·       EX_Port: порт для соединения FC-маршрутизатора и FC-коммутатора. EX_Port подключается только к роутеру и, в отличие от E_Port, не может быть использован для объединения сетей.

·       F_Port (порт «фабрики») Используется для подключения портов типа N_Port к коммутатору. Например, при подключении накопителя порт коммутатора будет отображаться как F_Port.

·       FL_Port (порт «фабрики» с поддержкой петли): Это тип L_Port, который может выполнять функцию F_Port, с подключением канала к одному или более портам типа NL_Port в топологии управляемой петли.

·       G_Port (порт с автоопределением): Автоматически может определяться как порт типа E_Port, A_Port, или F_Port.

·       M_Port (зеркальный порт): Используется для репликации всех потоков трафика между исходным портом и портом назначения.

·       U_Port/GL_Port (Общий порт/Порт с поддержкой топологии петли): Базовый тип порта FC, все неопознанные порты определяются как U_Port или GL_Port.

 

Зонирование FC

 

·       Зонирование и группировка узлов в пределах SAN Fabric.

·       Динамический обмен основными функциями.

·       Карантин и изоляция: поддержка гетерогенных устройств, структур и уведомления об изменении состояния (RSCN).

 

172213imxmcufmvf5yzom5.png

172214rc6134q3k9h1roor.png

Протокол FCoE

·       Это протокол, который напрямую передает сигналы FC по расширенной сети Ethernet без потерь.

·       FCoE инкапсулирует кадр FC в кадры Ethernet, что позволяет передавать трафик служб LAN и SAN через одну и ту же сеть Ethernet

172214fzrbk6kbxb8nd47b.png

 

Различия между протоколами FC и FCoE

·       FCoE – волоконный канал по сети Ethernet (Fibre Channel over Ethernet)

·       FCoE не предназначен для замены технологии FC, он расширяет возможности FC для различных типов соединения и уровней передачи.

172214k6do80mohzhoay6y.png

Разъемы FC

172215qp0hn0taplamtl63.png

Сведения о PCIe

 

PCI Express (также известный как PCIe) является высокопроизводительным, высокочастотным последовательным интерфейсом связи, который впервые был внедрен Intel и впоследствии разрабатывался группой Interconnect Peripheral Component Interconnect Special Interest Group (PCI-SIG) для замены коммуникационных архитектур, таких как PCI, PCI Extended (PCI-X) и Accelerated Graphics Port (AGP).

 

172215kmmh9o8o8x4unmjx.png

Применение PCIe

172215dkoyl0pzozptjvnn.png

Архитектура протокола PCIe

172216gl0koie1s4kad4dz.png

Пропускная способность каналов PCIe

172216yc32g353alze3xwr.png

InfiniBand (IB) в СХД

172217ph2rrqri7bbqobuf.png

Сведения оIB

·       IB (InfiniBand):

o   InfiniBand–это технология, в первую очередь предназначенная для решения проблем, связанных с серверными соединениями.

o   Технология InfiniBand используется для связи между серверами (например,длярепликации, распределеннойработыи т.д.), между серверами и СХД (например, SAN и прямыми накопителями), а также между серверами и сетями (такими как LAN, WAN и Интернет).

·       Характеристики InfiniBand:

o   Функционирует наоснове стандартных протоколов

o   Отличается высокойпропускнойспособностью инизкойзадержкой

o   Имеет удаленный прямой доступ к памяти

o   Снимает нагрузку с процессора

o   Основное свойство InfiniBand–решение проблемы узких мест общей шины при помощи двухсторонней коммутируемой архитектуры, специально предназначенной для решения проблем, связанных с отказоустойчивостью и масштабируемостью. Добавление коммутаторов в систему InfiniBand помогает легко реализовать расширение системы ввода-вывода, что позволяет большему числу терминальных устройств получить к ней доступ.

Многоуровневая архитектура IB

172217qggvhyxq949vag8k.png

Архитектура IB (IBA)

172217v0zz8m7zuqo61pq0.png

Компоненты архитектуры InfiniBand (IBA):

·       Узлы: канальный адаптер хоста (HCA), целевой адаптер хоста (HTA).

·       Сеть: коммутаторы, маршрутизаторы.

·       Физический уровень: каналы связи (разные виды кабелей), ретрансляторы.

Интерфейс IB

Существует 2 типа канальных адаптеров:

• Канальный адаптер хостов (HCA): используется на стороне хостов, например, в HCA-продуктах Mellanox.

•Канальный целевой адаптер (TCA): используется в основном на стороне коммутаторов IB или служит в качестве интерфейса СХД.

 

172218yy8be67qurcl7c4c.png

172218cvzx6davwdszw6ea.png

Режимы передачи сигналов IB

172218iqq803bx8z80i0vo.png

SDR (single data rate) – однократная скорость

DDR (double data ratе) – удвоенная скорость

QDR (quad data rate) – четырехкратная скорость

FDR (fourteen data rate) – четырнадцатикратная скорость

EDR (enhanced data rate) – повышенная скорость

HDR (high data rate) – высокая скорость

NDR(next data rate) – скорость следующего поколения

 

Причины высокой производительности IB

·       Канальная структура сквозных коммутируемых соединений не использует общую шину, что снимает соответствующие ограничения, устраняет конфликты доступа и ошибки памяти.

·       Простой и эффективный протокол, низкие затраты ресурсов, перераспределение нагрузки на уровне АО.

·       QoS:16уровней виртуальных потоков (VL) и 16 служебных уровней (SL)обеспечивают эффективное управление контролем качества и надежный двухуровневый механизм управления потоками.

·       RDMA + технология нулевого копирования данных

·       Поддержка нескольких параллельных каналов: теоретически, чем больше параллельных каналов, тем выше скорость, например, в режиме QDR: X1–10Гбит/с, X4 –40Гбит/с, X8 –80Гбит/с, X12 –120Гбит/с.

Протоколы CIFSи NFS в СХД

Двумя наиболее распространенными протоколами сетевого обмена для NAS являются протоколы CIFS и NFS.

·       Протокол CIFS, одна из версий протокола SMB, –обеспечивает совместное использование сетевых файлов между хостами Windows.

·       Протокол NFS – сетевая файловая система, широко используется для облачных вычислений и баз данных. ОС на базе UNIX, например, Linux, UNIX, AIX, HP-UX, Mac OS X используют NFS для работы служб сетевого хранения.

Принцип работы CIFS

172219bh27d2e7glxv2xmd.png

Принцип работы NFS

172219u8u14huapa8t41i5.png

Пример использования CIFS. Файлообменные службы

 

 

Использование службы для обмена файлами на корпоративных файловых серверах, для обмена мультимедиа-файлами и др.

 

172219ta9ceho2z9v91o5g.png

Пример использования NFS: общее хранилище для облачных систем

 

Облачные вычисления используют серверы NFS в качестве внутреннег ообщего хранилища

172220ko55kmrpmkrjoo5w.png

Сведения о FTP

·       FTP (File Transfer Protocol–протокол передачи файлов) используется для передачи файлов между удаленным сервером и локальным хостом. Это общий протокол для передачи файлов в IP-сети.

·       Протокол FTP является протоколом прикладного уровня в наборе протоколов TCP/IP. Предназначен для передачи файлов между удаленным сервером и локальным клиентом и использует TCP порты 20 и 21. Порт 20 используется для передачи данных, а порт 21 используется для управления. Основные операции протокола FTP описаны в стандарте RFC959.

FTP работает в двух различных режимах:

·       Активный режим (PORT): Сервер FTP инициирует запрос на подключение после установки информационного соединения. Это неприменимо, если клиент FTP находится в брандмауэре (например, клиент FTP находится в частной сети).

·       Пассивный режим (PASV): Клиент FTP инициирует запрос на подключение после установки информационного соединения. Это неприменимо, если сервер FTP ограничивает доступ клиента к порту верхнего диапазона(как правило, выше 1024).

Сведения о HTTP

 

Протокол передачи гипертекста (HTTP) представляет собой протокол передачи данных, который определяет правила связи между браузером и веб-сервером, а также передачу веб-документов через Интернет.

 

172220a1z1wbmkvqwsvq42.png

 

Пример использования FTP: загрузка и выгрузка файлов

172220hcobg9zb5ccabnb0.png

Пример использования HTTP: веб-доступ

172221vvw904g9e0999o0v.png

 

 

 


  • x

Комментарий

Отправить
Выполните вход в систему, чтобы ответить на пост. Вход | Регистрация

Внимание Внимание! В целях защиты правовых интересов Вас, сообщества и третьих лиц, не публикуйте любой материал, содержащий политические высказывания, порнографию, упоминание азартных игр, употребление наркотиков, а также материал, нарушающий коммерческую тайну или содержащий персональные данные пользователей. Также не предоставляйте данные от вашей учетной записи. Вы будете нести ответственность за все действия, выполняемые под вашим аккаунтом. Подробная информация: “Политика конфиденциальности..”
Если кнопка вложения недоступна, обновите Adobe Flash Player до последней версии.
Авторизуйтесь и пользуйтесь всеми преимуществами участника!

Авторизуйтесь и пользуйтесь всеми преимуществами участника!

Вход