智能网络磁盘存储系统通信协议分析

程永红

（北京华创智云科技有限责任公司，北京 100089）

智能网络磁盘存储系统通信协议分析

程永红

（北京华创智云科技有限责任公司，北京 100089）

智能网络磁盘存储系统的出现，极大地提高了数据存储的效率和效果，在其实际运行中，存储系统的通信协议具有重要的作用，能够确保智能网络磁盘存储系统的正常、高效运行。因此，应当对这一问题进行细致的分析，从而推动存储技术的不断提高。

智能网络磁盘；存储系统；通信协议

1　引言

为了探寻更为有效的存储方式，人们研发了智能网络磁盘存储系统，在相应通信协议的支持下，能够发挥出十分理想的存储效果，为人们的生活和工作带来了极大的便利。

2　智能网络磁盘存储系统的概述

2.1 系统体系结构

智能网络磁盘存储系统是一种集群存储系统，其中包含着多个智能网络磁盘，利用分布式文件系统可以组成海量级的存储容量。

2.2 系统特点

智能网络磁盘存储系统的提出，是基于现有的网络存储技术理论。在每个智能网络磁盘中，都能对I/O请求进行处理，同时智能性和自主性较为良好。随着节点的增加，存储系统的性能也会提升，对于当前较大的数据存储要求，能够较好的加以满足［2］。智能网络磁盘存储系统主要具有高性能、高可靠性、可扩展性、自适应性等特点，同时能够有效的避免性能瓶颈、单点失效等问题。智能控制算法的应用，提高了系统的智能性和自主性，应用前景十分良好。

3　高速磁盘存储协议的设计

高速磁盘存储协议指的是一种面向LAN存储系统的轻量级数据传输协议，其中对很多相关的技术进行了利用，从而使网络存储系统的吞吐率得到了提升，进而也降低了服务器的负载。

3.1 协议寻址

作为共享性的网络，以太网在发送和接收数据的时候，都是在共享的开放物理链路中完成的。在一个广播域中，所有连接的主机都能够对物理链路上的信号进行接收［3］。网络接口卡通过标识判断数据帧是否发送给自己，如果是则进行接收，如果不是则丢弃该数据帧。在局域网当中，高速磁盘存储协议利用MAC地址进行主机寻址。在一台主机当中，网络接口卡有很多，因此相应的MAC地址也可以拥有很多。在高速磁盘存储协议中，如果MAC地址有多个，在连接客户端的过程中，对于其连接网卡的MAC地址，需要进行显示指定。

3.2 协议控制包

在高速磁盘存储协议中，对协议控制消息进行了封装，以此来进行诊断、查询、连接控制等操作。在协议当中，公共包头是前8个字节，具体的命令操作是从第16个字节开始的。9～15字节是操作命令的标注信息，Operation Class操作类，Reserved保留，Operation Code Length操作命令的长度。如图1所示。

图1　协议控制包

3.3 协议数据包

在高速磁盘存储协议中，还封装了很多不同的磁盘命令。如图2所示，协议中对数据进行了划分，是指成为不同的组进行传输。根据组号和序列号，在接收数据包之后进行重组和排序，检查其中是否存在重复和错序。如果某个磁盘被多个客户端同时访问，基于随机性的访问数据位置，磁盘在寻找磁头位置的过程中，会消耗大量的时间，从而降低数据吞吐率［4］。而在该通信协议下，客户端在顺序写入服务器磁盘分区时，会清零数据包中的S位（DFlag最后一位）。服务器在接收之后写入内存，之后立即返回。如果后续某个数据包中的S位是1，再一次性将数据写入磁盘。这样，磁头消耗的寻道时间将会大大缩短，从而提高数据存取的效率。

3.4 协议公共包头

对于通信协议的包头，控制包和数据包是进行共享的。如图3所示，在通信协议公共包头中，会有相应的字段对协议的版本进行指明，在Flag字段中，占据了4位，其中最后两位用于扩展其它相关的功能［5］。客户端发送请求给服务器时，会清零R位；而如果R位是1，则说明是由服务器发送出的数据包。也就是说，R位是1和0的数据包，分别只会被客户端和服务器所响应。通过这种方式，在局域网中对广播包的处理，能够更有针对性，从而避免盲目处理的情况发生。ERROR代表的就是E位，如果E位置是1，则说明对于客户端的请求，服务器基于一些原因，是不能进行响应的。同时，会通过Error字段，给出具体的错误代码。如图3所示。

图3　HDSP协议公共包头

4　结束语

智能网络磁盘存储设备的应用，极大地提高了数据的存储和读取性能。而在这种存储设备的应用中，通信协议具有极其重要的作用。因此，要细致的分析通信协议，不断进行优化，从而使其更好支持智能网络磁盘存储设备的运行。

［1］ 周云霞，赵跃龙，杨希．智能网络磁盘存储系统的容灾研究［J］．计算机研究与发展，2012.07：1587-1592

［2］ 曹军威，万宇鑫，涂国煜，张树卿，夏艾瑄，刘小非，陈震，陆超．智能电网信息系统体系结构研究［J］．计算机学报，2013.01：143-167

［3］ 杨希，赵跃龙，周云霞．智能网络磁盘集群负载平衡研究［J］．计算机工程与应用，2011.04：26-28

［4］ 何亚农，李海波，赵跃龙．一种智能网络磁盘文件数据容错算法［J］．计算机测量与控制，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

图2　封装SATA命令的HDSP协议数据包

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.07.008

TP39，TN915.5 文献标示码：B

1672-7274（2016）07-0020-02