《iSCSI协议设计》一文由Kalman Z. Meth与Julian Satran撰写，主要阐述了iSCSI协议的设计理念、技术细节及其在存储网络中的应用。iSCSI（Internet Small Computer System Interface）是一种基于互联网协议（IP）的存储区域网络（SAN）标准，允许在IP网络上进行SCSI（Small Computer System Interface）命令和数据传输，利用TCP作为传输层协议。
### 设计考虑与决策
#### 使用TCP的原因
选择TCP作为iSCSI的传输层协议，主要是因为TCP提供了可靠的数据传输服务，包括错误检测和重传机制，这在存储通信中至关重要。TCP的流控制和拥塞控制机制也确保了数据在网络中的高效传输，避免了数据包的丢失和网络拥塞。
#### 多个TCP连接的应用
为了提高性能和可靠性，iSCSI支持在单个会话中使用多个TCP连接。这种方法可以实现负载均衡，将不同的SCSI命令分配到不同的连接上执行，从而提高了系统的并发处理能力和容错能力。如果某个连接发生故障，其他连接仍可继续工作，保证了服务的连续性。
#### 命令与连接的绑定
每个SCSI命令都必须绑定到特定的TCP连接上，这是为了确保数据传输的一致性和准确性。这种绑定机制防止了不同命令之间的数据混淆，保障了数据的完整性和命令执行的顺序性。
#### 直接数据放置（Direct Data Placement, DDP）
DDP是iSCSI中一个重要的特性，它允许数据绕过操作系统内核直接写入或读取存储设备，显著减少了数据传输过程中的延迟和CPU消耗，提高了存储访问效率。DDP通过零拷贝技术实现了这一目标，使得数据能够在用户空间和硬件之间直接传输，无需经过内核缓冲区的复制。
#### 错误恢复机制
iSCSI协议定义了多层次的错误恢复机制，包括基本的链路层恢复、传输层的TCP错误恢复以及iSCSI特定的错误处理策略。这些机制确保了即使在网络条件不佳的情况下，也能尽可能地恢复通信，保持数据的完整性和一致性。
#### 安全性和命名问题
文章还讨论了iSCSI的安全性问题，包括数据加密、身份验证和访问控制等，以保护存储数据不被未授权访问或篡改。此外，命名机制对于网络中正确识别和定位存储资源至关重要，iSCSI使用了一套命名规则来解决这一问题，确保了网络中设备的唯一标识和正确访问。
### 总结
iSCSI协议的出现，极大地扩展了存储网络的范围和灵活性，使标准的IP基础设施能够承载高性能的存储通信需求。通过对iSCSI的设计考量和关键技术的深入解析，我们可以更全面地理解其在现代数据中心和云存储环境中的重要地位和作用。随着网络技术的不断进步，iSCSI协议有望进一步优化，为用户提供更加稳定、高效、安全的存储解决方案。
