ATA przez Ethernet — ATA over Ethernet

ATA over Ethernet ( AoE ) to protokół sieciowy opracowany przez firmę Brantley Coile, przeznaczony do prostego, wydajnego dostępu do blokowych urządzeń pamięci masowej za pośrednictwem sieci Ethernet . Służy do budowy sieci pamięci masowych (SAN) w tanich, standardowych technologiach.

Opis protokołu

AoE działa na warstwie 2 Ethernet . AoE nie korzysta z protokołu internetowego (IP); nie można uzyskać do niego dostępu przez Internet lub inne sieci IP. Pod tym względem jest bardziej porównywalny z Fibre Channel over Ethernet niż iSCSI .

Dzięki mniejszej liczbie warstw protokołów takie podejście sprawia, że ​​AoE jest szybkie i lekkie. Sprawia również, że protokół jest stosunkowo łatwy do wdrożenia i oferuje liniową skalowalność z wysoką wydajnością. Specyfikacja AoE to 12 stron w porównaniu z 257 stronami iSCSI.

Format nagłówka AoE:
      0                   1                   2                   3
      0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   0 |                    Ethernet Destination MAC Address           |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   4 |   Ethernet Destination (cont) |  Ethernet Source MAC Address  |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   8 |                    Ethernet Source MAC Address (cont)         |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  12 |     Ethernet Type (0x88A2)    |  Ver  | Flags |     Error     |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  16 |             Major             |     Minor     |    Command    |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  20 |                              Tag                              |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  24 |                              Arg                              |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

AoE ma przypisany przez IEEE EtherType 0x88A2.

Enkapsulacja ATA

Dyski twarde SATA (i starsze PATA) używają protokołu Advanced Technology Attachment (ATA) do wydawania poleceń, takich jak odczyt, zapis i stan. AoE umieszcza te polecenia w ramkach Ethernet i pozwala im podróżować przez sieć Ethernet zamiast za pomocą kabla SATA lub 40-pinowego kabla taśmowego. Chociaż wewnętrznie AoE korzysta z protokołu ATA, przedstawia dyski jako SCSI systemowi operacyjnemu. Również rzeczywiste dyski mogą być SCSI lub innego rodzaju, AoE nie ogranicza się do dysków korzystających z zestawu poleceń ATA. Korzystając ze sterownika AoE, system operacyjny hosta może uzyskać dostęp do dysku zdalnego tak, jakby był on podłączony bezpośrednio.

Enkapsulacja ATA zapewniana przez AoE jest prosta i niskopoziomowa, dzięki czemu tłumaczenie może odbywać się z wysoką wydajnością lub wewnątrz małego, wbudowanego urządzenia lub obu.

Routowalność

AoE to protokół warstwy 2 działający w warstwie łącza danych, w przeciwieństwie do niektórych innych protokołów SAN, które działają na warstwie 3 wykorzystującej IP. Chociaż zmniejsza to znaczne obciążenie przetwarzania TCP/IP, oznacza to, że routery nie mogą kierować danych AoE przez różne sieci (takie jak sieć kampusowa lub Internet). Zamiast tego pakiety AoE mogą podróżować tylko w obrębie jednej lokalnej sieci Ethernet (np. zestawu komputerów podłączonych do tego samego przełącznika lub w tej samej podsieci LAN lub VLAN ).

Bezpieczeństwo

Brak routingu AoE jest jedynym mechanizmem bezpieczeństwa (tj. intruz nie może połączyć się przez router — musi fizycznie podłączyć się do lokalnego przełącznika Ethernet, gdzie nie jest używane tunelowanie ramki Ethernet w sieciach routowanych). Nie ma jednak mechanizmów AoE służących do weryfikacji lub szyfrowania hasła. Protokół przewiduje, że cele AoE, takie jak urządzenia Coraid Storage, vblade i GGAOED, tworzą listy dostępu („maski”) umożliwiające połączenia tylko z określonych adresów MAC (chociaż można je sfałszować). Najbezpieczniejsze AoE dzięki wykorzystaniu sieci VLAN Ethernet.

Ciąg konfiguracyjny

Protokół AoE zapewnia mechanizm blokowania kooperacyjnego opartego na hoście. Gdy więcej niż jeden inicjator AoE korzysta z celu AoE, muszą się komunikować, aby uniknąć wzajemnego zakłócania się podczas odczytywania i zapisywania danych ciągu konfiguracyjnego na współdzielonym urządzeniu AoE. Bez tej współpracy prawdopodobne jest uszkodzenie systemu plików i utrata danych, chyba że dostęp jest wyłącznie do odczytu lub jest używany klastrowy system plików .

Jedną z opcji zapewnianych przez AoE jest wykorzystanie samego urządzenia pamięci masowej jako mechanizmu do określania dostępu do konkretnego hosta. Jest to funkcja AoE „ciąg konfiguracji”. Ciąg konfiguracyjny może rejestrować, kto korzysta z urządzenia, a także inne informacje. Jeśli więcej niż jeden host próbuje jednocześnie ustawić ciąg konfiguracyjny, tylko jeden się powiedzie. Drugi gospodarz zostaje poinformowany o konflikcie.

Obsługa systemu operacyjnego

Następujące systemy operacyjne zapewniają obsługę ATA przez Ethernet (AoE):

OS Wsparcie Sterowniki innych firm
Linux Natywny (2.6.11+) Coraid
Okna Strona trzecia Inicjator AoE oprogramowania StarWind, WinAoE, WinVBlock
Mac OS X 10.4 i nowsze Strona trzecia W latach 2006-2010 firma 2ºFrost Technologies opracowywała własne oprogramowanie i sprzedawała rozwiązania pamięci masowej AoE na rynkach Windows i Mac. Implementacja na Maca była osobna, a wersja dla systemu Windows pochodziła z OEM od StarWind Software.
Mac OS X 10.5 i 10.6 Strona trzecia Komunikacja z małym drzewem
Solaris Strona trzecia Coraid
FreeBSD Strona trzecia Coraid (nieaktualny)
OpenBSD Natywny (4,5 do 5,6)
VMware Strona trzecia Coraid
Plan 9 z Bell Labs Ojczysty

Wsparcie sprzętowe

Firma Coraid zaoferowała szereg urządzeń AoE SAN pod marką EtherDrive wraz z bramami bezdyskowymi, które dodają funkcjonalność sieciowej pamięci masowej za pomocą protokołów NFS lub SMB do jednego lub większej liczby urządzeń AoE. Marka Coraid jest teraz własnością SouthSuite, Inc., kopii założonej przez Brantleya Coile, który założył Coraid .

W 2007 roku LayerWalker ogłosił sprzęt AoE zwany miniSAN działający zarówno w Fast, jak i Gigabit Ethernet. Rodzina produktów miniSAN oferuje standardowe funkcje serwera AoE oraz inne funkcje zarządzania przeznaczone dla rynków komputerów osobistych, konsumentów oraz małych i średnich firm .

Pojęcia pokrewne

Chociaż AoE jest prostym protokołem sieciowym, otwiera złożoną sferę możliwości przechowywania. Aby zrozumieć i ocenić te scenariusze przechowywania, warto zapoznać się z kilkoma pojęciami.

Sieci pamięci masowej

Sieć SAN umożliwia usunięcie fizycznego dysku twardego z serwera, który z niego korzysta, i umieszczenie go w sieci. Interfejs SAN jest zasadniczo podobny do interfejsów niesieciowych, takich jak SATA lub SCSI. Większość użytkowników nie będzie korzystać bezpośrednio z interfejsu SAN. Zamiast tego połączą się z serwerem, który używa dysku SAN zamiast dysku lokalnego. Można jednak również użyć połączenia bezpośredniego.

W przypadku korzystania z sieci SAN w celu uzyskania dostępu do pamięci masowej istnieje kilka potencjalnych zalet w porównaniu z dyskiem lokalnym:

  • Łatwiej jest dodać pojemność, a ilość miejsca jest praktycznie nieograniczona.
  • Łatwiej jest zmienić alokację pojemności pamięci.
  • Dane mogą być udostępniane.
  • Ponadto w porównaniu z innymi formami sieciowej pamięci masowej sieci SAN są niskopoziomowe i charakteryzują się wysoką wydajnością

Korzystanie z sieci pamięci masowej

Aby użyć dysku SAN, host musi sformatować go za pomocą systemu plików. Jednak w przeciwieństwie do dysku SATA lub SCSI dostęp do dysku twardego SAN może mieć wiele komputerów. Jest to źródło zarówno niebezpieczeństwa, jak i możliwości.

Tradycyjne systemy plików (takie jak FAT lub ext3 ) są zaprojektowane tak, aby miały dostęp do jednego hosta i powodują nieprzewidywalne zachowanie, jeśli mają dostęp do wielu komputerów. Takie systemy plików mogą być używane, a AoE zapewnia mechanizmy, dzięki którym cel AoE może być chroniony przed jednoczesnym dostępem (patrz: Config String).

Systemy plików na dyskach współdzielonych umożliwiają wielu maszynom bezpieczne korzystanie z jednego dysku twardego poprzez koordynację jednoczesnego dostępu do poszczególnych plików. Te systemy plików mogą być używane do umożliwienia wielu maszynom dostępu do tego samego celu AoE bez pośredniego serwera lub systemu plików (i przy wyższej wydajności).

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ S. Hopkins, B. Coile (luty 2009). „AoE (ATA przez Ethernet)” (PDF) . Zarchiwizowane od oryginału (PDF) 25.10.2016 . Pobrano 2015-10-14 .
  2. ^ http://www.ietf.org/rfc/rfc3720.txt
  3. ^ Quanstrom, Eryk. "aoecfg(8) - strona podręcznika Linux" . die.net . Źródło 5 lipca 2011 .
  4. ^ StarWind Darmowy inicjator AoE dla Microsoft Windows
  5. ^ Sterownik WinAoE : bootowalny inicjator AoE typu open source, EOL-ed i wycofywany przez następcę WinVBlock
  6. ^ Sterownik WinVBlock zarchiwizowany 10 stycznia 2010 w Wayback Machine : Widelec WinAoE zdolny do uruchamiania celów AoE, dysków z plikami i dysków RAM utworzonych za pomocą MEMDISK i GRUB4DOS
  7. ^ Małe drzewo - Eksperci sieci Mac
  8. ^ Dziennik zmian OpenBSD 5.7
  9. ^ „Plan 9 z Bell Labs” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2006-04-28 . Źródło 2007-09-13 .
  10. ^ „LayerWalker Technology, Inc” . Zarchiwizowane od oryginału 1 lipca 2012 r.
  11. ^ „Technologia LayerWalker miniSAN” (PDF) . Zarchiwizowane z oryginału (PDF) w dniu 2009-02-06.

Linki zewnętrzne