智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)通信協(xié)議分析

程永紅

（北京華創(chuàng)智云科技有限責任公司，北京 100089）

智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)通信協(xié)議分析

程永紅

（北京華創(chuàng)智云科技有限責任公司，北京 100089）

智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)的出現(xiàn)，極大地提高了數(shù)據(jù)存儲的效率和效果，在其實際運行中，存儲系統(tǒng)的通信協(xié)議具有重要的作用，能夠確保智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)的正常、高效運行。因此，應當對這一問題進行細致的分析，從而推動存儲技術的不斷提高。

智能網(wǎng)絡磁盤；存儲系統(tǒng)；通信協(xié)議

1　引言

為了探尋更為有效的存儲方式，人們研發(fā)了智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)，在相應通信協(xié)議的支持下，能夠發(fā)揮出十分理想的存儲效果，為人們的生活和工作帶來了極大的便利。

2　智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)的概述

2.1 系統(tǒng)體系結構

智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)是一種集群存儲系統(tǒng)，其中包含著多個智能網(wǎng)絡磁盤，利用分布式文件系統(tǒng)可以組成海量級的存儲容量。

2.2 系統(tǒng)特點

智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)的提出，是基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡存儲技術理論。在每個智能網(wǎng)絡磁盤中，都能對I/O請求進行處理，同時智能性和自主性較為良好。隨著節(jié)點的增加，存儲系統(tǒng)的性能也會提升，對于當前較大的數(shù)據(jù)存儲要求，能夠較好的加以滿足［2］。智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)主要具有高性能、高可靠性、可擴展性、自適應性等特點，同時能夠有效的避免性能瓶頸、單點失效等問題。智能控制算法的應用，提高了系統(tǒng)的智能性和自主性，應用前景十分良好。

3　高速磁盤存儲協(xié)議的設計

高速磁盤存儲協(xié)議指的是一種面向LAN存儲系統(tǒng)的輕量級數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，其中對很多相關的技術進行了利用，從而使網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)的吞吐率得到了提升，進而也降低了服務器的負載。

3.1 協(xié)議尋址

作為共享性的網(wǎng)絡，以太網(wǎng)在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時候，都是在共享的開放物理鏈路中完成的。在一個廣播域中，所有連接的主機都能夠對物理鏈路上的信號進行接收［3］。網(wǎng)絡接口卡通過標識判斷數(shù)據(jù)幀是否發(fā)送給自己，如果是則進行接收，如果不是則丟棄該數(shù)據(jù)幀。在局域網(wǎng)當中，高速磁盤存儲協(xié)議利用MAC地址進行主機尋址。在一臺主機當中，網(wǎng)絡接口卡有很多，因此相應的MAC地址也可以擁有很多。在高速磁盤存儲協(xié)議中，如果MAC地址有多個，在連接客戶端的過程中，對于其連接網(wǎng)卡的MAC地址，需要進行顯示指定。

3.2 協(xié)議控制包

在高速磁盤存儲協(xié)議中，對協(xié)議控制消息進行了封裝，以此來進行診斷、查詢、連接控制等操作。在協(xié)議當中，公共包頭是前8個字節(jié)，具體的命令操作是從第16個字節(jié)開始的。9～15字節(jié)是操作命令的標注信息，Operation Class操作類，Reserved保留，Operation Code Length操作命令的長度。如圖1所示。

圖1　協(xié)議控制包

3.3 協(xié)議數(shù)據(jù)包

在高速磁盤存儲協(xié)議中，還封裝了很多不同的磁盤命令。如圖2所示，協(xié)議中對數(shù)據(jù)進行了劃分，是指成為不同的組進行傳輸。根據(jù)組號和序列號，在接收數(shù)據(jù)包之后進行重組和排序，檢查其中是否存在重復和錯序。如果某個磁盤被多個客戶端同時訪問，基于隨機性的訪問數(shù)據(jù)位置，磁盤在尋找磁頭位置的過程中，會消耗大量的時間，從而降低數(shù)據(jù)吞吐率［4］。而在該通信協(xié)議下，客戶端在順序寫入服務器磁盤分區(qū)時，會清零數(shù)據(jù)包中的S位（DFlag最后一位）。服務器在接收之后寫入內存，之后立即返回。如果后續(xù)某個數(shù)據(jù)包中的S位是1，再一次性將數(shù)據(jù)寫入磁盤。這樣，磁頭消耗的尋道時間將會大大縮短，從而提高數(shù)據(jù)存取的效率。

3.4 協(xié)議公共包頭

對于通信協(xié)議的包頭，控制包和數(shù)據(jù)包是進行共享的。如圖3所示，在通信協(xié)議公共包頭中，會有相應的字段對協(xié)議的版本進行指明，在Flag字段中，占據(jù)了4位，其中最后兩位用于擴展其它相關的功能［5］。客戶端發(fā)送請求給服務器時，會清零R位；而如果R位是1，則說明是由服務器發(fā)送出的數(shù)據(jù)包。也就是說，R位是1和0的數(shù)據(jù)包，分別只會被客戶端和服務器所響應。通過這種方式，在局域網(wǎng)中對廣播包的處理，能夠更有針對性，從而避免盲目處理的情況發(fā)生。ERROR代表的就是E位，如果E位置是1，則說明對于客戶端的請求，服務器基于一些原因，是不能進行響應的。同時，會通過Error字段，給出具體的錯誤代碼。如圖3所示。

圖3　HDSP協(xié)議公共包頭

4　結束語

智能網(wǎng)絡磁盤存儲設備的應用，極大地提高了數(shù)據(jù)的存儲和讀取性能。而在這種存儲設備的應用中，通信協(xié)議具有極其重要的作用。因此，要細致的分析通信協(xié)議，不斷進行優(yōu)化，從而使其更好支持智能網(wǎng)絡磁盤存儲設備的運行。

［1］ 周云霞，趙躍龍，楊希．智能網(wǎng)絡磁盤存儲系統(tǒng)的容災研究［J］．計算機研究與發(fā)展，2012.07：1587-1592

［2］ 曹軍威，萬宇鑫，涂國煜，張樹卿，夏艾瑄，劉小非，陳震，陸超．智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結構研究［J］．計算機學報，2013.01：143-167

［3］ 楊希，趙躍龍，周云霞．智能網(wǎng)絡磁盤集群負載平衡研究［J］．計算機工程與應用，2011.04：26-28

［4］ 何亞農，李海波，趙躍龍．一種智能網(wǎng)絡磁盤文件數(shù)據(jù)容錯算法［J］．計算機測量與控制，2011.05：1191-1193

Analysis of Communication Protocol for Intelligent Network Disk Storage System

Cheng Yonghong
（ZeCloud Technologies Co.， Ltd.， Beijing， 100089）

The emergence of intelligent network disk storage system， it is greatly improve the efficiency and effectiveness of data storage. In practice， the communication protocol of the storage system is very important，which can ensure the intelligent network disk storage system normal and efficient running. Therefore， in order to promote the continuous improvement of storage technology， it is very important with carefully analysis the communication protocol of the storage system.

the intelligent network disk storage； storage system； the communication protocol

圖2　封裝SATA命令的HDSP協(xié)議數(shù)據(jù)包

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.07.008

TP39，TN915.5 文獻標示碼：B

1672-7274（2016）07-0020-02