【原创分享】聊一聊存储协议中的孪生兄弟SCSI和iSCSI

这么好的帖子，倘若别人看不到，那么不是浪费楼主的心血吗? 经过痛苦的思想斗争，我终于下定决心，我要把这个帖子一直往上顶，往上顶到所有人都看到为止!

写得非常详细，感谢作者。

学习到了                 

各协议使用的端口号能说下嘛

写得非常详细，感谢作者。

打卡学习，感谢大佬分享！

让知识沉淀，将智慧传递！原创分享计划6正在进行，点击了解详情！

一、前言

说到存储协议，大家脑海里会冒出很多专业名词，SCSI、iSCSI、FC、FCOE等等，本帖将对两个看起来很像的协议做一个介绍，方便大家学习。

二、什么是SCSI

SCSI即小型计算机接口（Small Computer System Interface），指的是一个庞大协议体系，到目前为止经历了SCSI-1/SCSI-2/SCSI-3变迁。

SCSI协议定义了一套不同设备（磁盘，磁带，处理器，光设备，网络设备等）利用该框架进行信息交互的模型和必要指令集。

SCSI协议本质上同传输介质无关，SCSI可以在多种介质上实现，甚至是虚拟介质。例如基于光纤的FCP链路协议，基于SAS的链路协议，基于虚拟IP链路的ISCSI协议。

三、SCSI逻辑拓扑

逻辑单元（LUN）：LUN是SCSI目标器中所描述的名字空间资源，一个目标器可以包括多个LUN，而且每个LUN的属性可以有所区别，比如LUN#0可以是磁盘，LUN#1可以是其他设备。

启动器（Initiator）：本质上，SCSI是一个C/S架构，其中客户端成为启动器，负责向SCSI目标器发送请求指令，一般主机系统都充当了启动器的角色。

目标器（Target）：处理SCSI指令的服务端称为目标器，它接收来自主机的指令并解析处理，比如磁盘阵列的角色就是目标器。

SCSI的Initiator与Target共同构成了一个典型的C/S模型，每个指令都是“请求/应答”这样的模型来实现。

Initiator主要任务：发出SCSI请求。

Target主要任务：回答SCSI请求，通过LUN提供业务，并通过任务管理器提供任务管理功能。

四、SCSI启动器模型

主机的SCSI系统一般工作中“启动器”模式下面，由于SCSI的体系结构来说，分为了“架构层（中间层）”，“设备层”，“传输层”，故此一般的操作系统，都将SCSI分为三个层次，包括Windows, Linux, AIX, Solaris ，BSD。

Windows下的启动器架构：Windows将SCSI启动器分为三个逻辑层次，其中ScsiPort负责实现SCSI的基本框架性处理流程，比如设备发现，名字空间扫描等。若需要了解Windows驱动的详细细节可以参考DDK的文档或者WDM相关资料。

Linux下的启动器架构：Linux将SCSI启动器分为三个逻辑层次，其中scsi_mod中间层复杂处理SCSI设备无关和适配器无关的流程处理，比如一些异常，名字空间维护等。HBA驱动提供SCSI指令的打包解包传输等链路实现细节，设备驱动实现特定的SCSI设备驱动，比如著名的sd（SCSI磁盘）驱动,st（SCSI磁带）驱动,sr(SCSI光盘设备)驱动等。

Solaris下的启动器架构：Solaris的结构和Linux/Windows很类似，这里不再多说。

AIX下的启动器架构：AIX的结构也是分为三层，即：SCSI设备驱动，SCSI中间层，SCSI适配驱动。

五、SCSI目标器模型

Target一般依据SCSI体系结构，分为三个层次，分别是链路端口层（Port Layer），中间层（ Middle Layer），目标设备层（Device Layer）。其中最重要的是中间层，在中间层中将以SAM/SPC为规范，对LUN命名空间，链路端口，目标设备，任务，任务集，会话等进行管理维护。端口层的驱动都以注册的形式动态载入，设备层的驱动也是动态载入。

目标器中PORT模型：PORT驱动将动态载入，PORT主要完成的任务是对链路上携带的SCSI指令的解包和封包，比如将指令打包为FPC或者ISCSI或者SAS等，或者将指令从FCP/ISCSI/SAS中解开。iSCSI/FCP/SAS等硬件的目标器模式驱动都属于PORT范畴，PORT需要提供的方法函数可能包括，传输报文（xmit_response），准备好接受数据（xfer_data），管理指令处理完毕回调（mgmt_task_done），任务处理结束（cmd_done），端口控制（复位等control）等。

目标器中间层：中间层维护了“LUN空间”，“任务集”，“任务（命令）”等模型，对于LUN空间维护有两种截然不同的实现方法，一种是所有的PORT都看见的是一个全局的LUN，并外一种是为每个PORT维护一个LUN空间，其中第一种方法实现较为简单，这里的讨论以第一种展开。

目标器中的Device模型：本质上Device是一个SCSI指令“分析器”，通过处理INQUIRY告诉Initiator当前LUN是什么设备，通过READ/WRITE处理IO。

六、SCSI协议寻址

为了对连接在SCSI总线上的设备寻址，SCSI协议引入了SCSI设备ID和逻辑单元号LUN（Logical Unit Number）。在SCSI总线上的每个设备都必须有一个唯一的设备ID，当然服务器中的主机总线适配器也拥有自己的设备ID，固定为7。每条总线，包括总线适配器，最多允许有8个或者16个设备ID。设备ID一方面用以寻址，另一个作用是标识该设备在总线使用上的优先级。此外，在同一条总线上连接的不同的设备的设备ID必须不同，否则就会引起寻址和优先级的冲突。

每一个存储设备可能包括若干个子设备，如虚拟磁盘、磁带驱动器等。 因此SCSI协议引入了逻辑单元号LUN ID，以便于对存储设备中的子设备进行寻址。

传统的SCSI控制器连接单条总线，相应的只具有一个总线号。企业级的一个服务器则可能配置了多个SCSI控制器，从而就可能有多条SCSI总线。在引入存储网络之后，每个FC HBA（Host Bus Adapter）或iSCSI（Internet SCSI）网卡也都各连接着一条总线，因此必须对每一条总线分配一个总线号，在他们之间依靠不同的总线号加以区分。我们可以使用一个三元描述标识一个SCSI目标：总线号/目标设备ID/逻辑单元号LUN ID。

七、iSCSI的诞生与定义

scsi的弊端：允许连接设备数量较少、连接设备距离非常有限；

因此，基于IP网络的scsi：iscsi，诞生了。

iSCSI协议最早由IBM、CISCO、HP发起，2004年起作为正式的IETF标准，现有的iSCSI协议依据SAM2(SCSI Architecture Model-2)。

iSCSI （Internet SCSI）把SCSI命令和块状数据封装在TCP中在IP网络中传输。

iSCSI作为SCSI的传输层协议，基本出发点是利用成熟的IP网络技术来实现和延伸SAN。

iSCSI是互联网小型计算机系统接口（Internet Small Computer System Interface）的简称，是一种在TCP/IP上进行数据块传输的标准，可以理解为SCSI over IP。

iSCSI可构成基于IP的SAN，为用户提供高速、低价、长距离的存储解决方案。

iSCSI将SCSI命令封装到TCP/IP数据包中，使I/O数据块可通过IP网络传输。

iSCSI （Internet SCSI）把SCSI命令和块状数据封装在TC。P中在IP网络中传输。iSCSI作为SCSI的传输层协议，基本出发点是利用成熟的IP网络技术来实现和延伸SAN。

iSCSI协议是SCSI远程过程调用模型到TCP/IP协议的映射。SCSI协议层负责生成CDB，并将其送到iSCSI协议层，然后由 iSCSI协议层进一步封装成PDU，经IP网络进行传送。

八、iSCSI启动器-目标器模型

发起端（Initiator）：

SCSI层负责生成CDB（命令描述符块），将CDB传给iSCSI。

iSCSI层负责生成iSCSI  PDU（协议数据单元），并通过IP网络将PDU发给target。

目标器（Target）：

iSCSI层收到PDU，将CDB传给SCSI层。

SCSI层负责解释CDB的意义，必要时发送响应。

iSCSI节点将SCSI指令和数据封装成iSCSI包，然后该数据封装被传送给TCP/IP层，再由TCP/IP协议将iSCSI包封装成IP协议数据以适合在网络中传输。