從21世紀初開始,存儲業界一直在努力為基于以太網和IP的存儲網開發一種替代光纖通道(FC)的技術,這種技術即“IP存儲”。
我們熟悉的光纖通道已經發展到千兆級速度聯網技術,主要用于存儲區域網(SAN)的實現。近來IP存儲中合適的解決方案的開發都基于那些光纖通道標準和協議,因而能夠在TCP/IP上傳輸存儲數據。
與IP存儲相比,光纖通道的優勢在于其非常高效,這在某種程度上是由于它有完整的協議棧。另一方面,TCP/IP有很高水平的協議開銷,為其用于存儲網應用增添了復雜性。
IP存儲技術的使用歷史只不過5年左右,因此其變形和實現工具充其量為一個尋求更廣泛接受的小眾市場。不過,隨著我們擴大網絡存儲環境的全球性覆蓋,IP存儲概念是有意義的。
IP存儲家族包括基于IP的光纖通道(FCIP)、以太網SCSI(iSCSI)和因特網光纖通道協議(iFCP)。IP存儲概念的引入產生了若干存儲網領域常用的縮略詞,并且與業內其它領域共用這些相似的縮略詞(表1)。

例如,在本文中,FCP將指“光纖通道協議”,而非我們在媒體和娛樂領域慣常見到的更熟悉的“Final Cut Pro”(亦稱FCP)。
另一個例子是基于以太網的光纖通道(FCoE),這是一種在融合的增強以太網(CEE)上遷移光纖通道通信量的技術。與任何技術術語一樣,混淆和誤述是不可避免地,但應盡量避免。
服務器之間的連接媒介
我們從iSCSI出發開始描述IP存儲的概況,iSCSI從概念上是在TCP/IP上傳輸SCSI協議。iSCSI于2003年得到因特網工程特別工作小組(IETF)的正式批準,采用一種與光纖通道SAN(FC-SAN)類似的方案,原因是iSCSI和FC-SAN都必須作為一種設備驅動程序被安裝于操作系統中,例外的是對于iSCSI,通常的SCSI電纜用一種基于以太網的TCP/IP連接取代。
在早期的iSCSI實現中(約2000年中),iSCSI主要用作服務器和光纖通道存儲器之間的一種連接媒介(通過一個稱為iSCSI/光纖通道網關的接口),參見圖1。

圖1 IP網絡和光纖通道SAN之間的iSCSI到光纖通道接口
下一個協議—“因特網光纖通道協議”(iFCP)定義TCP/IP上光纖通道協議(FCP)的映射。iFCP旨在保護業界在基于光纖通道存儲區域網上已經的投資,它為一種用IP/以太網設備取代FC網絡設備的手段,從而減小為存儲島或架構互聯而擴建完全基于光纖通道存儲設施的成本影響。
iFCP于2005年被IETF正式批準為RFC 4172。作為互聯網光纖通道存儲網絡的一個因特網協議,iFCP為IP網上的光纖通道設備之間的光纖通道結構功能性提供一種架構和一種網關到網關方案。iFCP目前有1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s、8Gb/s和10Gb/s幾種類型,參見圖2。

距離限制已經消除
最后,IETF RFC 3821定義并于2004正式批準的基于IP的光纖通道(FCIP或FC/IP)旨在消除光纖通道的距離限制,它實際上替代廣域網(WAN)技術。
FCIP為一種采用隧道協議在TCP/IP路由拓撲上連接兩個光纖通道SAN的點對點傳輸路由技術。FCIP完全隱藏SAN的光纖通道交換機。其更進一步用途是使SAN島像一個大型存儲區域網。
與常規的光纖通道網相比,FCIP通過因特網協議安全性(IPSec),能夠利用SAN的本地IP路由器之間的數據通信加密。因特網協議安全性為一種保護IP通信的協議集,它加密和驗證數據流的每個IP包。
FCIP采用的隧道協議模式類似于虛擬專用網(VPN)。FCIP首先加密和/或驗證整個IP包(即數據凈荷和IP標頭),然后用一個新IP標頭把它封裝為一個新IP包。這是用于建立網絡到網絡通信(如路由器到鏈接站點之間)、主機到網絡通信(如遠端用戶訪問)以及主機到主機通信(如私人聊天)的相同的隧道模式概念,而現在運用于IP存儲網。
優缺點
使用TCP/IP和IP存儲較使用光纖通道的優點包括其熟悉性、成熟性和較高的使用率。與光纖通道相比,TCP/IP得到一個更大的知識庫和實現技術的推動。TCP/IP及因之而起的IP存儲的成本更低于光纖通道。其管理工具選擇多樣而且TCP/IP不受距離羈絆。
論其缺點來說,考慮到IP存儲尚處于初級階段,因此對互操作性問題的關注是不可避免的,而那些早期采用者主要表示缺少標準。TCP/IP中外加的開銷要求以及海量數據傳輸能力的降低,帶來了更多的問題,如TCP/IP/以太網交換機中的時延等。此外,在使用TCP/IP時,SAN數據通信對CPU使用率有更高的要求,這在業務量和文件尺寸更大時尤其明顯。
當前,光纖通道SAN依然為出色的網絡化存儲解決方案。不過,IP存儲是一種發展中的技術,可供選擇的特性正在不斷增加。另外,相比移動介質業,以數據為中心的實現方案或事務性業務需求有不同的議程。
媒體行業中根深蒂固的是對一種具有可變動力的連續的協作性工作流程的需求,這與數據庫模型的情況大相徑庭。因此,協議和傳輸技術的選擇強烈地取決于采用的應用。
最后,我們發現存儲站點之間甚至于本地存儲設施之間的傳輸速率達到10Gb/s以上已現端倪。這些新拓撲正被廣泛接受,加速像Infiniband(它取代PCI總線)這樣的極高速/大帶寬網絡子系統的部署。
視頻服務器廠商已經在其服務器系統內采用Infiniband技術,把這些技術整體結合進他們的機架或在連接大型的存儲驅動器機架以組成單一容量存儲器時采用。
探討今后的發展,虛擬接口(VI)和遠程直接存儲器訪問(RDMA)是采用以TCP/IP為中心的架構的網絡存儲技術的更進一步例子。