基于IXP2400的iSCSI Initiator研究与实现
发布时间：2020-05-22 05:34
【摘要】： 随着互联网环境下企业数据的爆炸性增长、企业商务模式的转变和以数据为本的企业知识产权价值的体现，传统的信息存储方式已不能满足新的需要，存储的网络化成为IT技术的新亮点。iSCSI是一种新兴的网络存储技术，将IP网络技术集成到存储I／O之中，融合了网络和存储的特性，在构建异构的存储网络方面有着其它数据访问协议所无法比拟的优势。iSCSI在开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等方面的优势和简单的管理、部署使其得到广泛的关注。但与Fabric Channel(光纤隧道)相比，其传输效率较低，CPU占用率较高。如何提高iSCSI技术的性能，降低资源使用率成为急待解决的问题。 本文将网络处理器技术应用于iSCSI协议处理中，，并提出用IXP2400网络处理器来实现iSCSI Initiator的方案。目前iSCSI Initiator有三种主要的实现方式：(1)纯软件方式：采用标准网卡连接以太网，iSCSI和TCP／IP协议用软件实现，由主机CPU负责处理；(2)TOE(TCP／IP卸载引擎)方式：iSCSI协议用软件实现，由主机负责处理，而TCP／IP协议由网卡处理；(3)iSCSI HBA方式：iSCSI和TCP／IP协议均交由主机总线适配器(Host Bus Adapter，HBA)处理。本文采用第三种方案，采用Intel IXP2400网络处理器为硬件平台，在其上运行一个嵌入式操作系统。主机CPU上的TCP／IP协议处理工作被放置到网络处理器中，同时在嵌入式操作系统上实现iSCSI协议，并利用IXP2400的微引擎中的CRC单元来实现iSCSI协议中数据摘要的计算，减少对XScale处理资源的消耗。以软硬件相结合的方式实现iSCSI Initiator的功能，iSCSI和TCP/IP协议都在IXP2400上实现，整个系统作为HBA以外部通道的方式实现存储I／O操作。 本文首先研究了iSCSI网络存储体系结构，从会话管理、命名与寻址、协议数据单元格式、错误恢复机制等方面对iSCSI协议进行了详细地分析。然后介绍了IXP2400开发板ENP-2611和IXA SDK开发包。最后提出了基于ENP-2611板的iSCSI HBA卡设计模型和实现。重点介绍了iSCSI HBA卡原型系统的层次化系统设计模型和关键技术研究，同时给出了该系统主要的实现细节。
【图文】：
供了这样几个功能:(l)保证iSCsl命令的可靠传递，(匀确保命令的有序传递，(3)增强玩itiator和Target双方直接的命令流量控制。这些功能是由iSCSI协议中的Initiator和Target双方共同维持的三个指针实现的，见图2一3。黝黝黝黝接收方Ta悦.t!!!翻 翻l}}}曝曝 }}}!}}}图2一 3iSCSI命令计数机制示意图发送方Initiator维护着一个发送缓冲区，此缓冲区用于存储那些已发出但尚未得到确认的命令。接收方肠rget维护一个接收缓冲，用于存储那些己到达的顺序和错序的命令。三个指针间存在着关系:ExPcmdsN<cmdsN<MaxCmdsN。其工作机制如图2一3所示。Initiator端的ExpCmdSN是由Ta嗯et端通知的，l乞rget端当前窗口的大小是MaxCmdSN一ExPCmdSN+1。这种机制有些类似于TCP的滑动窗口机制，但是有些区别:1.isesl的命令是单向的，只是从玩itiator到Ta唱et。2.窗口是不滑动的，肠rget方窗口在传输进行过程中会越来越小，直至关闭。
劝劝 劝附加头娜州。(可坳、头娜戮绍摊(珊》_一 ____}}}今今 今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今欲 欲欲拥段犷命令+效据+效据段拉脸(可选)》 》图2一 4iSCSI协议数据单元格式iSCSI将SCSI命令、数据和状态信息打包入PDU中，通过TCP连接发送。 iscslPDu包根据其操作码(Op一code)的不同有所差异，可以将其分类。2.7流量控制与重传机制iSCSI采用TCP/IP协议的端到端的流量控制机制，以可变发送窗口的方式进行流量控制。发送窗口在连接建立时由双方商定，在通信的过程中，接收方可根据自己的资源使用情况随时动态地调整自己的接收窗口，然后通知发送方，使发送方的发送窗口和自己的接收窗口保持一致。此外发送方还可以根据网络的拥塞情况动态地调整发送速率，因而iSCSI的流量控制机制对网络的适应性很好，尤其在网络传输延迟较大的网络中。iSCSI采用TCP的自适应超时重发算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP334.7
本文编号：2675527
【图文】：
供了这样几个功能:(l)保证iSCsl命令的可靠传递，(匀确保命令的有序传递，(3)增强玩itiator和Target双方直接的命令流量控制。这些功能是由iSCSI协议中的Initiator和Target双方共同维持的三个指针实现的，见图2一3。黝黝黝黝接收方Ta悦.t!!!翻 翻l}}}曝曝 }}}!}}}图2一 3iSCSI命令计数机制示意图发送方Initiator维护着一个发送缓冲区，此缓冲区用于存储那些已发出但尚未得到确认的命令。接收方肠rget维护一个接收缓冲，用于存储那些己到达的顺序和错序的命令。三个指针间存在着关系:ExPcmdsN<cmdsN<MaxCmdsN。其工作机制如图2一3所示。Initiator端的ExpCmdSN是由Ta嗯et端通知的，l乞rget端当前窗口的大小是MaxCmdSN一ExPCmdSN+1。这种机制有些类似于TCP的滑动窗口机制，但是有些区别:1.isesl的命令是单向的，只是从玩itiator到Ta唱et。2.窗口是不滑动的，肠rget方窗口在传输进行过程中会越来越小，直至关闭。
劝劝 劝附加头娜州。(可坳、头娜戮绍摊(珊》_一 ____}}}今今 今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今今欲 欲欲拥段犷命令+效据+效据段拉脸(可选)》 》图2一 4iSCSI协议数据单元格式iSCSI将SCSI命令、数据和状态信息打包入PDU中，通过TCP连接发送。 iscslPDu包根据其操作码(Op一code)的不同有所差异，可以将其分类。2.7流量控制与重传机制iSCSI采用TCP/IP协议的端到端的流量控制机制，以可变发送窗口的方式进行流量控制。发送窗口在连接建立时由双方商定，在通信的过程中，接收方可根据自己的资源使用情况随时动态地调整自己的接收窗口，然后通知发送方，使发送方的发送窗口和自己的接收窗口保持一致。此外发送方还可以根据网络的拥塞情况动态地调整发送速率，因而iSCSI的流量控制机制对网络的适应性很好，尤其在网络传输延迟较大的网络中。iSCSI采用TCP的自适应超时重发算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP334.7
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 周敬利,田华元,姜明华;虚拟iSCSI存储通道的设计与实现[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年12期
2 杨进,魏轶伟,何宁,贾惠波;iSCSI——基于IP的存储协议[J];计算机工程;2003年10期
3 程红军,陈洪,张激,谈金泉;应用于iSCSI的TOE技术分析[J];计算机工程;2004年09期
4 唐锋,施亮,吴智铭;iSCSI协议的初步实现[J];微型电脑应用;2003年02期
本文编号：2675527
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