iSCSI协议详解：从概念到实现

iSCSI（Internet Small Computer System Interface）协议是一种网络存储协议，它将传统的SCSI（Small Computer System Interface）命令封装在TCP/IP协议栈中，从而允许通过IP网络进行数据传输。这个设计使得存储设备可以通过标准的以太网基础设施进行连接，大大扩展了SCSI的适用范围，特别是对于远程存储和数据中心环境。 在iSCSI协议中，存在两个关键角色：启动设备（Initiator）和目标设备（Target）。启动设备是发起I/O请求的设备，通常是服务器上的主机总线适配器（HBA）。目标设备则响应这些请求，执行实际的输入/输出操作，如硬盘或磁带机。在iSCSI连接中，目标设备在操作中扮演主设备的角色，控制整个通信流程。 SCSI协议的核心是命令描述块（Command Descriptor Block, CDB），它是SCSI命令和参数的载体。CDB包含特定的指令，例如SCSI Read(6)，用于从目标设备读取数据。然而，原始SCSI协议的局限性在于其点对点的连接方式，短距离的总线长度限制（如UltraSCSI的12米），以及每个总线上最多只能连接15个设备。这些限制阻碍了构建复杂的网络存储架构。 为了解决这些问题，iSCSI协议应运而生。它将SCSI命令、数据和状态映射到TCP/IP网络上，通过改造TCP层并添加额外功能，以适应大规模存储数据的传输需求。IETF（Internet Engineering Task Force）负责制定iSCSI协议标准，而IPS（Internet Protocol Storage）工作组则专注于这一领域。 目前，市场上已有多种iSCSI产品，如Cisco SN5420 Storage Router和IBM TotalStorage IP Storage 200i，这些产品使得构建基于IP的存储区域网络（SAN）成为可能。iSCSI协议包括多个组成部分，如协议数据单元格式、SCSI模式参数、登录阶段、工作参数协商、错误处理和恢复机制等。 iSCSI协议中的命名和编址采用类似于URL的iSCSI名称，这确保了设备在网络中的唯一性。名称由类型定义符、名字认证机构和该机构分配的名字三部分组成。这种命名方式允许设备的物理位置改变，而其名称保持不变，从而简化了网络管理。iSCSI地址通常包含域名和可选的端口号，以标识设备在网络中的位置。 iSCSI协议的出现极大地扩展了存储系统的灵活性和可扩展性，使得企业可以利用现有的IP网络基础设施，实现更高效、经济的存储资源共享。随着技术的发展，iSCSI已经成为现代数据中心和云计算环境中的重要组件。