iscsi技术Word下载.docx

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SCSI是1979年由美国的施加特（Shugart）公司（希捷的前身）研发并制订，由美国国家标准协会（ANSI）公布的接口标准。

SCSIArchitectureModel（SAM-3）用一种较松散的方式定义了SCSI的体系架构。

图1-1 

SCSI体系结构分解图

SCSIArchitectureModel-3，是SCSI体系模型的标准规范；

它自底向上分为4个层次：

● 

物理连接层（PhysicalInterconnects）——如FibreChannelArbitratedLoop、FibreChannelPhysicalInterfaces；

回应response，在iSCSI协议中也沿用了这套思路。

图1-2 

SCSI设备服务和任务请求交互模型

第2章 

iSCSI协议

2.1 

iSCSI协议栈描述

iSCSI是集成了SCSI协议和TCP/IP协议的新的协议。

它是在SCSI基础上扩展了网络功能，也就是可以让SCSI命令通过网络传送到远程SCSI设备上，而SCSI协议只能访问本地的SCSI设备。

iSCSI是传输层之上的协议，使用TCP连接建立会话。

在initiator端的TCP端口号随机选取，target的端口号默认是3260。

iSCSI使用客户/服务器模型。

客户端称为initiator，服务器端称为target。

Initiator：

通常指用户主机系统，用户产生SCSI请求，并将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中发送到IP网络中。

Target：

通常存在于存储设备上，用于转换TCP/IP包中的SCSI命令和数据。

图2-1 

iSCSI协议栈

2.2 

iSCSI通信模型

iSCSI结构模型见下图，从图中可以看出，在iSCSI结构模型中的网络实体可以包含多个iSCSI节点（Initiator或者Target），而网络实体之间又通过网络入口（NetworkPortal）连接。

2.3 

iSCSI名字规范

iSCSI协议中，initiator和target是通过名字进行通信的，因此，每一个iSCSI节点（即initiator）必须拥有一个iSCSI名字。

iSCSI协议定义了3类名称结构：

1、iqn（iSCSIQualifiedName）

格式是：

“iqn”+“年月”+“.”+“域名的颠倒”+“:

”+“设备的具体名称”，之所以颠倒域名是为了避免可能的冲突。

举例：

iqn.2008-.h3c.rd:

test

2、eui（ExtendUniqueIdentifier）

eui来源与IEEE中的EUI，格式是：

“eui”+ 

“64bits的唯一标识（16个字母）”。

64bits中，前24bits（6个字母）是公司的唯一标识，后面40bits（10个字母）是设备的标识。

eui.acde48234667abcd

3、naa（NetworkAddressAuthority）

由于SAS协议和FC协议都支持naa， 

iSCSI协议定义也支持这种名字结构。

naa的格式：

“naa”+“64bits（16个字母）或者128bits（32个字母）的唯一标识”。

naa.52004567BA64678D

naa.62004567BA64678D0123456789ABCDEF

在实际使用过程中，iSCSI节点名称可以不这么复杂。

第3章 

iSCSI协议会话交互过程

3.1 

背景

3.1.1 

会话和连接的概念

1. 

会话（Session）

Initiator和Target间的一组TCP连接，逻辑层概念（等价于SCSI规范中的I_Tnexus）

2. 

连接（Connection）

Initiator和Target间的一个TCP连接，实体层概念（源地址:

源端口号+目的地址:

目的端口号唯一确定了一个TCP连接）

iSCSI报文交互是在由连接构成的会话上进行的。

iSCSI协议在设计的时候，为了提高性能，允许在1个会话包含多个连接，在会话建立过程中，第一个连接建立成功的同时会话也成功建立。

3. 

连接忠贞（ConnectionAllegiance）

在iSCSI协议中，有连接忠贞的概念：

如果一个iSCSI请求是通过某个TCP连接（称为A）发送的，那么相应的应答以及其他相关的PDU必须在该连接（A）上发送。

因此，虽然一个会话可以有多个连接，如果一个SCSI命令通过连接A发送出去，那么必须在连接A上得到回应。

3.1.2 

会话类型和会话阶段

iSCSI协议包括2种会话类型，每种会话类型又分为3个阶段。

两种会话类型

发现会话（DiscoverySession）—— 

用于发现指定的iSCSI网关上可用的Target，该会话建立后仅允许发送TextCommand/Response，LogoutRequest/ResponsePDU，其他类型报文PDU一律拒绝，SessionType 

=Discovery；

这种会话类型主要用在4.11中的第2种方法：

“发现会话”。

如果initiator只有target网关的地址，而没有target的名字，就需要使用Discovery类型的会话，发起会话建立请求。

正常操作会话（NormalOperationalSession）—— 

没有任何限制的会话类型，SessionType 

= 

Normal。

Initiator与target会话建立成功后，使用的会话类型就是Normal类型。

每种会话类型又分三种会话阶段

SecurityNegotiationPhase—— 

安全协商阶段0x00

LoginOperationalNegotiationPhase—— 

操作协商阶段0x01

FullFeaturePhase—— 

全功能阶段0x03

安全协商阶段和操作协商阶段统称为登录阶段。

Initiator和target只有到达全功能阶段后，才能进行数据读写操作。

3.2 

发现会话（Discovery）

Discovery会话主要用于initiator通过targetportal发现所有的target，为接下来initiator与target连接作准备。

3.2.1 

过程概述

Discovery会话建立的过程主要分为以下几步：

（1）、建立TCP连接

（2）、进行安全协商

（3）、进行操作协商

（4）、获得可用资源

（5）、关闭会话

（6）、关闭TCP连接

3.3 

正常操作会话

3.3.1 

发现会话和正常操作会话的不同作用

实际的数据传输都是通过正常操作会话来进行，所以它和SCSI层的关系更为紧密，所有的PDU都可以在正常操作会话中传输

在发现会话建立初始化时，照例要进行loginrequest/response（这点和发现会话的登录过程相似）

发现会话进入全功能阶段时，仅能传输TextCommand和LogoutCommand，其他类型的报文会reject；

而正常操作会话进入全功能阶段后，则开始包含SCSI指令的数据进行传输

发现会话只是为了获得Target网关上可用的Target列表，其他什么事情也不干；

而正常操作会话的建立才是为了实际的数据读写操作！

发现会话是为正常会话服务的，通过发现会话，initiator可以获得target的名称和IP地址，从而与target建立正常会话。

正常会话的建立过程与发现会话类似，下面着重介绍正常会话建立完毕后，SCSI读写过程。

3.3.2 

SCSI读写过程

数据读写准备过程

数据读写之前，需要有一个读写准备的过程，这个过程中，initiator和target端的动作

包括：

Initiator->

Target:

读写前的设备状态、大小查询

◆ 

ReportLUNS

Inquiry

SCSIReadCapacity

SCSIModeSense

Target－>

Initiator:

SCSIResponse

SCSIDataIn

ReportLUNS用于从I_T连接中获取逻辑单元的目录。

INQUIRY命令用于请求逻辑单元和SCSI目标设备发送信息给申请用户。

ReadCapacity命令属于SCSI块命令（SBC），该命令请求设备服务器向输入缓冲区传输8字节的参数数据，用于描述直接存取块设备的存储介质的格式和容量。

Modesense命令用于申请用户指定存储介质、逻辑单元或外围设备参数给设备服务器

Initiator向target发送上述信息后，target对这些信息进行回应。

下面是以上命令的大致流程，它们之间并没有明确的顺序关系，所以下图实际上是4

个流程的大致组合：

SCSI读过程

SCSIRead（10）（ExpectedDataSegmentLength）

Target->

SCSIDataIn 

（Solicteddata）

SCSIResponse 

（orincludedinthefinalDataInPDU）

Initiator首先向target发送读请求，其中包含了需要读的数据长度；

target收到请求后，向initiator发送Solicteddata，最后target发出response报文（或者该response报文包含在最后一个Data-IN报文中）。

SCSI写过程

数据写有2种情况，一种是target需要确认状态；

另外一种是target端不需要确认状态。

一、需要确认状态的情况

读写前的设备状态查询和设置

SCSIWrite（10）

ExpectedDataLength

ImmediateData

R2T

SCSIDataOut

SolicitedData

SCSIResponse

二、不需要确认状态的情况

UnsolicitedData

3.4 

iSCSI错误恢复机制

3.4.1 

可能的错误

iSCSI协议中，将可能发生的错误归为3类：

协议错误；

可能由程序引起，需要SCSI层重启会话来恢复

CRC校验出错；

这一错误可能发生在头校验位或数据校验位；

重新发送PDU可能修复该错误；

TCP/IP或链路连接错误；

这一错误可以通过重启连接或将会话从失败的连接上移开来恢复

3.4.2 

三种错误恢复级别

根据3种可能发生的错误，有3种错误恢复级别

ErrorRecoveryLevel=0 

（又称会话恢复级）不论出现什么样的连接错误，都会重启会话；

CRC校验出错时，Initiator会中止会话并向SCSI层返回错误码；

SCSI层将负责恢复错误

ErrorRecoveryLevel=1（又称校验恢复级），如果需要，可以转向Level0；

当initiator或target收到一个头部校验出错的PDU，它们通常可以恢复该错误的PDU；

Initiator可以发送SNACKPDU来获得丢失的PDUs；

Initiator/Target可以发现丢失的命令并重新发送

ErrorRecoveryLevel=2（又称连接恢复级），连接错误时可以将连接忠贞从失败的连接上转移到完好的连接上；

TCP/IP的连接错误可以通过重新建立新的TCP/IP连接并将连接忠贞转移到新的连接上来恢复；

如果需要，可以转向Level0

3.4.3 

各种恢复级别的关系

错误恢复级别由高到低的顺序为2、1、0

如果一些错误无法由高级别的错误方法恢复，则转向低级别的恢复方法

在一些简单的实现中，大多仅支持到错误恢复级别0

3.4.4 

ErrorRecoveryLevel=0

必须实现的错误恢复级别

可以通过较简单的软件设计来实现

当错误发生时，Initiator和Target会放弃正在执行或在队列中的任务，关闭TCP连接；

当所有的状态清除后重新建立会话；

该会话的所有连接会重新建立。

3.4.5 

ErrorRecoveryLevel=1

除了0级所支持的会话恢复方式外，错误恢复级别1还能恢复大多数由CRC校验监测出的错误

如果头部校验值出错了，则PDU会悄悄丢弃掉，Initiator或Target通过序列号中的“Hole”来发现丢失了某个PDU

如果数据校验值出错了，则可以这样处理