Internet Small Computer Systems Interface

### Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI)：深入解析与技术要点 #### 一、引言 《Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI)》（网络小型计算机系统接口）是根据RFC 3720定义的一项标准，由一组来自IBM、Cisco Systems以及Hewlett-Packard Co.的专业人员共同制定。此标准旨在为互联网社区提供一个基于TCP的传输协议，使得SCSI（小型计算机系统接口）能够在IP网络上高效地进行数据传输。 #### 二、定义与术语 ##### 2.1 定义 - **SCSI**：一种广泛应用于存储设备上的通信协议族，支持多种类型的设备，如磁盘、磁带机、媒体更换器等。 - **iSCSI**：一种基于TCP/IP协议栈实现的SCSI协议，允许在IP网络上传输SCSI命令和数据。 - **IP网络**：基于Internet Protocol（IP）的网络架构，支持不同类型的网络设备之间的数据交换。 - **传输协议**：定义了数据在网络中的传递方式及其格式化规则的标准或协议。 - **标准化SCSI架构模型**：一套定义了SCSI协议行为、命令集及设备交互逻辑的标准模型。 ##### 2.2 缩略词 - **RFC**：Request for Comments，即请求评论文档，是用于规范互联网协议和方法的技术文档。 - **TCP**：Transmission Control Protocol，传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。 - **SCSI**：Small Computer System Interface，小型计算机系统接口，是一种用于连接主机和外设的标准。 - **iSCSI**：Internet SCSI，通过TCP/IP协议在IP网络上模拟SCSI协议的一种技术。 - **TSP**：Transport Service Provider，传输服务提供商，负责管理iSCSI会话的建立和维护。 - **ISP**：Initiator Service Provider，发起者服务提供商，负责发送iSCSI命令到目标端。 - **TPG**：Target Port Group，目标端口组，是一组共享相同属性的iSCSI目标端口。 ##### 2.3 公约 - **Word Rule**：字规则，规定了数据包中的字单位是如何组织和处理的。 - **Half-Word Rule**：半字规则，定义了如何处理半字数据单位的情况。 - **Byte Rule**：字节规则，指定了如何处理字节级别的数据操作。 #### 三、概述 ##### 3.1 SCSI概念 SCSI协议是一套标准化的应用层协议，用于系统与I/O设备之间的通信。它具有以下特点： - 基于请求/响应模式的工作机制； - 通用的架构模型； - 标准化的命令集； - 支持多种设备类型。 ##### 3.2 iSCSI概念与功能概览 - **层次与会话**：iSCSI协议分为多个层次，包括会话层、连接层、任务层等，每层负责不同的功能，如会话层负责建立和管理iSCSI会话，连接层则处理具体的TCP连接管理。 - **排序与编号**：iSCSI通过特定的编号机制来确保数据包的正确顺序，这包括命令编号、响应编号和数据序列号。 - **登录过程**：iSCSI会话开始之前需要经历登录阶段，此阶段用于验证双方身份、协商会话参数等。 - **全功能阶段**：登录成功后进入全功能阶段，在此期间可以进行正常的读写操作和数据传输。 ##### 3.2.2 排序与iSCSI编号 - **命令编号与确认**：每个iSCSI命令都分配了一个唯一的命令编号(Command Number)，用于跟踪命令的状态。当接收到命令后，接收方会发送确认消息。 - **响应/状态编号与确认**：类似地，对于每个响应或状态消息，也会分配一个唯一的编号(Response/Status Number)，以便于确认。 - **数据序列化**：数据传输过程中，为了保证数据的一致性和完整性，使用数据序列号(Data Sequence Number)对数据块进行编号，并且确保按正确的顺序接收数据。 ##### 3.2.3 iSCSI登录 iSCSI登录过程是建立会话的关键步骤之一，主要包括以下几个阶段： - 发起者(ISP)向目标端(TPG)发送登录请求； - 目标端验证发起者的身份和能力； - 双方协商会话参数，包括认证方式、数据传输速率等； - 登录成功后，会话进入全功能阶段。 ##### 3.2.4 iSCSI全功能阶段 - **命令连接忠诚度**：在全功能阶段，为了提高性能并减少延迟，iSCSI协议允许命令在一个连接上发送，而数据则可以在另一个连接上接收，这种机制称为“命令连接忠诚度”。 - **数据传输概述**：在全功能阶段，数据通过一系列的数据段进行传输，每个数据段都有自己的序列号，以确保数据的正确顺序。 - **标签与完整性检查**：为了确保数据的安全性，iSCSI引入了标签机制来标记每个数据段，并使用校验和进行完整性检查。 - **任务管理**：iSCSI还定义了一系列任务管理功能，用于管理和协调多个并发任务的执行，例如任务排队、优先级设置等。 iSCSI是一种利用现有IP网络基础设施来实现高性能、低成本的存储区域网络解决方案的重要技术。通过对传统SCSI协议进行封装，iSCSI不仅保持了SCSI协议的所有优点，同时利用了IP网络的灵活性和可扩展性，为现代数据中心提供了高效的存储访问手段。