【摘要】： IP存儲區(qū)域網(wǎng)(IP-SAN)是存儲領(lǐng)域的一項重要技術(shù),它同時具備IP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢以及SAN架構(gòu)的強大功能和擴展性。iSCSI協(xié)議是IP-SAN中實現(xiàn)存儲設(shè)備訪問的重要協(xié)議標準。以iSCSI協(xié)議為基礎(chǔ)的遠程啟動技術(shù),通過利用PCI ROM(如網(wǎng)卡)從遠程的IP-SAN中啟動,簡化了基礎(chǔ)架構(gòu),使得管理任務(wù)變得集中和簡單。IP-SAN遠程引導技術(shù)支持客戶主機從遠程SAN的映射磁盤上引導啟動系統(tǒng),就像訪問本地的SCSI設(shè)備一樣簡單。那么如何將分配給某個登錄用戶的存儲卷映射為該遠程用戶主機的本地硬盤?該映射硬盤上的操作系統(tǒng)如何引導? 本論文針對這些問題,提出了一種基于塊的、面向可靠連接的iSCSI/TCP固件協(xié)議棧模型及設(shè)計實現(xiàn)方法,利用iSCSI協(xié)議對存儲卷進行本地映射,實現(xiàn)了基于IP存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的遠程引導。該技術(shù)的核心是運行在客戶主機平臺上網(wǎng)卡擴展ROM中的固件協(xié)議棧。研究的具體內(nèi)容如下: (1)提出了一種可移植的非路由傳輸層協(xié)議實現(xiàn)原型;簡化設(shè)計了適用于嵌入式系統(tǒng)的傳輸層協(xié)議棧和TCP協(xié)議狀態(tài)機;同時提出了幾種簡化算法來保證協(xié)議棧的性能與可靠性,包括樂觀預測、固定回避重傳算法和避免協(xié)議棧重入的輸出請求掛起策略。 (2)在仔細分析iSCSI啟動器體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,建立了一種便于操作系統(tǒng)內(nèi)核iSCSI啟動器平滑接管的固件iSCSI啟動器有限狀態(tài)模型;設(shè)計和實現(xiàn)了一個簡潔、高效、穩(wěn)定,且對存儲資源要求很少的iSCSI啟動器;最后設(shè)計了磁盤訪問重定向服務(wù)和引導連接向量,給出了基于IP-SAN的存儲卷遠程映射引導的技術(shù)實現(xiàn)。 (3)對實現(xiàn)的iSCSI/TCP協(xié)議棧擬定了完整的功能、性能和可靠性測試方案;給出了基于該固件協(xié)議棧的IP-SAN遠程啟動方案與其他相關(guān)系統(tǒng)方案的比較;同時提出了進一步優(yōu)化和改進系統(tǒng)性能的可行方案。通過將協(xié)議棧實現(xiàn)代碼嵌入到X86裸機平臺的64K PCI網(wǎng)卡擴展ROM中,實現(xiàn)了基于IP-SAN的網(wǎng)絡(luò)引導。測試結(jié)果表明該固件協(xié)議棧有較好的性能和可靠性,并且使部署、移動和重新分配主機與存儲卷之間的映射關(guān)系變得更加便利;真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)啟動和網(wǎng)絡(luò)存儲。
【圖文】：

基于 iSCSI 的 IP-SAN 典型應(yīng)用如圖 1.1 所示。圖 1.1 基于 iSCSI 技術(shù)的 IP-SAN 應(yīng)用方案圖1.1.2 iSCSI 技術(shù)發(fā)展前景iSCSI 技術(shù)的推出使 NAS 的性能得到了大幅度的提高。iSCSI 技術(shù)的使用可以為無法承擔光纖通道 SAN[5,6]環(huán)境基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)高成本的中間市場客戶提供利用SAN 所帶來的好處。一方面可以作為企業(yè)級光纖通道 SAN 的補充，可以實現(xiàn)不間斷增長集中存儲管理，并且可以和現(xiàn)有的 IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行良好的整合；另一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的發(fā)展，其將會同 NAS 系統(tǒng)進行全面的整合，進而成為一個獨立的，與 SAN 系統(tǒng)并駕齊驅(qū)的發(fā)展領(lǐng)域。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)存儲已經(jīng)成為 IT 行業(yè)的熱點， iSCSI 低廉、便捷、開放、安全、標準的諸多優(yōu)異的品質(zhì)在“未來”必將得到充分的完善與發(fā)展，從而成為一個充滿生機與活力的發(fā)展方向，為廣大的用戶提供最為完善的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)。隨著 iSCSI 技術(shù)的完善，數(shù)據(jù)塊級的存儲應(yīng)用將變得更為普遍，存儲資源的通用性、數(shù)據(jù)共享能力都將大大增強，，并且更加易于管理。隨著千兆以太網(wǎng)的成熟以及萬兆以太網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)，IP 存儲必然會以其性價比、通用性、無地理限制等優(yōu)勢飛速發(fā)展，聯(lián)合 SCSI、TCP/IP

并按需部署邏輯存儲卷，輔助完成邏輯存儲卷到遠程主機本地 SCSI 硬映射；iSCSI 目標器從 IP-SAN 存儲網(wǎng)絡(luò)接收來自不同遠程主機的 I/O 命令，解析為存儲系統(tǒng)能夠識別的針對不同邏輯存儲卷的命令然后交給卷管理器，卷管理器完成邏輯存儲卷到物理存儲設(shè)備地址解析，并將 I/O 命令分發(fā)到物理存儲設(shè)備并行執(zhí)行。在設(shè)備處理完 I/O 命令后，卷管理器將 I/O 響應(yīng)提 iSCSI 目標器，后者經(jīng)過反向解析將請求數(shù)據(jù)或響應(yīng)通過 IP-SAN 存儲網(wǎng)絡(luò)遠程主機，所有的 I/O 過程對于 IP-SAN 遠程主機完全透明。（2）運行在遠程主機端操作系統(tǒng)內(nèi)核中的 iSCSI 啟動器（Initiator）驅(qū)動，此驅(qū)動程序在遠程主機引導過程中隨操作系統(tǒng)內(nèi)核一同下載到遠程主機端。（3） 嵌入在 PCI 網(wǎng)卡 ROM 內(nèi)的 IP-SAN 擴展 BIOS[24]，該擴展 BIOS 主括支持 IP-SAN 存儲卷遠程映射與引導的固件協(xié)議棧。本論文主要對支-SAN 存儲卷遠程映射與引導的固件協(xié)議棧進行研究與設(shè)計。iSCSI啟動器iSCSI/TCP協(xié)議棧 Windows/Linux
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TP333

【參考文獻】

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本文編號：2669819