АТА через Ethernet

ATA over Ethernet ( AoE ) — это сетевой протокол, разработанный компанией Brantley Coile, предназначенный для простого и высокопроизводительного доступа к блочным устройствам хранения данных через сети Ethernet . Он используется для построения сетей хранения данных (SAN) с использованием недорогих стандартных технологий.

Описание протокола

AoE работает на уровне 2 Ethernet . AoE не использует Интернет-протокол (IP); к нему нельзя получить доступ через Интернет или другие IP-сети. В этом отношении его больше можно сравнить с Fibre Channel over Ethernet, чем с iSCSI .

Благодаря меньшему количеству уровней протокола этот подход делает AoE быстрым и легким. Это также делает протокол относительно простым в реализации и обеспечивает линейную масштабируемость с высокой производительностью. Спецификация AoE составляет 12 страниц. ^[1] по сравнению с 257 страницами iSCSI. ^[2]

Формат заголовка 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 имеет присвоенный IEEE EtherType 0x88A2.

ATA-инкапсуляция

Жесткие диски SATA (и более старые версии PATA) используют протокол Advanced Technology Attachment (ATA) для выдачи таких команд, как чтение, запись и состояние. AoE инкапсулирует эти команды внутри кадров Ethernet и позволяет им передаваться по сети Ethernet вместо SATA или 40-контактного ленточного кабеля. Хотя внутри AoE используется протокол ATA, он представляет диски операционной системе как SCSI. Кроме того, фактические диски могут быть SCSI или любого другого типа, AoE не ограничивается дисками, использующими набор команд ATA. Используя драйвер AoE, операционная система хоста может получить доступ к удаленному диску, как если бы он был подключен напрямую.

Инкапсуляция ATA, обеспечиваемая AoE, является простой и низкоуровневой, что позволяет осуществлять трансляцию либо с высокой производительностью, либо внутри небольшого встроенного устройства, либо и то, и другое.

Маршрутизируемость

AoE — это протокол уровня 2, работающий на уровне канала передачи данных, в отличие от некоторых других протоколов SAN, которые работают поверх уровня 3 с использованием IP. Хотя это снижает значительные накладные расходы на обработку TCP/IP, это означает, что маршрутизаторы не могут маршрутизировать данные AoE через разрозненные сети (например, сеть кампуса или Интернет). Вместо этого пакеты AoE могут передаваться только в пределах одной локальной сети хранения данных Ethernet (например, группы компьютеров, подключенных к одному коммутатору или в одной подсети LAN или VLAN ).

Безопасность

Немаршрутизируемость AoE является единственным механизмом безопасности (т. е. злоумышленник не может подключиться через маршрутизатор — он должен физически подключиться к локальному коммутатору Ethernet, где туннелирование кадров Ethernet через маршрутизируемые сети не используется). Однако не существует специальных механизмов AoE для проверки или шифрования паролей. Протокол позволяет объектам AoE, таким как устройства Coraid Storage, vblade и GGAOED, создавать списки доступа («маски»), разрешающие соединения только с определенных MAC-адресов (хотя они могут быть подделаны). Самый безопасный AoE за счет использования сетей Ethernet VLAN.

Строка конфигурации

Протокол AoE обеспечивает механизм совместной блокировки на базе хоста. Когда более одного инициатора AoE используют цель AoE, они должны взаимодействовать, чтобы не мешать друг другу при чтении и записи данных строки конфигурации на общем устройстве AoE. Без этого сотрудничества возможны повреждения файловой системы и потеря данных, если только доступ не предоставляется строго только для чтения или кластерная файловая система не используется .

Одним из вариантов, предоставляемых AoE, является использование самого устройства хранения в качестве механизма для определения доступа к конкретному хосту. Это функция AoE «строка конфигурации». ^[3] Строка конфигурации может записывать, кто использует устройство, а также другую информацию. Если несколько хостов одновременно попытаются установить строку конфигурации, это удастся только одному. Другой хост проинформирован о конфликте.

Поддержка операционной системы

Следующие операционные системы поддерживают ATA over Ethernet (AoE):

ТЫ	Поддерживать	Сторонние драйверы
Линукс	Родной (2.6.11+)	Хор
Окна	Третья сторона	Инициатор AoE StarWind Software , ^[4] ВинАоЕ, ^[5] WinVBlock ^[6]
Mac OS X 10.4 и более поздние версии	Третья сторона	С 2006 по 2010 год компания 2°Frost Technologies разрабатывала собственное программное обеспечение и продавала решения для хранения данных AoE на рынках Windows и Mac. Реализация для Mac была собственной, а версия для Windows была разработана OEM-производителем StarWind Software.
Mac OS X 10.5 и 10.6	Третья сторона	Малые деревья связи ^[7]
Солярис	Третья сторона	Хор
FreeBSD	Третья сторона	Корайд (устарело)
OpenBSD	Родной (от 4,5 до 5,6 ^[8])
VMware	Третья сторона	Хор
План 9 от Bell Labs ^[9]	Родной

Аппаратная поддержка

Coraid предложила массив устройств AoE SAN под брендом EtherDrive , а также бездисковые шлюзы, которые добавляют функциональность сетевого хранилища с использованием протоколов NFS или SMB к одному или нескольким устройствам AoE. Бренд Coraid теперь принадлежит SouthSuite, Inc., компании, основанной Брантли Койлом , который основал Coraid .

В 2007 году LayerWalker ^[10] анонсировано оборудование AoE под названием miniSAN ^[11] работает как в Fast, так и в Gigabit Ethernet. Семейство продуктов miniSAN предлагает стандартные функции сервера AoE, а также другие функции управления, предназначенные для рынков ПК, потребительских товаров, а также рынков малого и среднего бизнеса .

Связанные понятия

Хотя AoE — это простой сетевой протокол, он открывает сложную область возможностей хранения. Чтобы понять и оценить эти сценарии хранения, полезно ознакомиться с некоторыми концепциями.

Сети хранения данных

SAN позволяет удалить физический жесткий диск с сервера, который его использует, и поместить в сеть. Интерфейс SAN по принципу аналогичен несетевым интерфейсам, таким как SATA или SCSI. Большинство пользователей не будут использовать интерфейс SAN напрямую. Вместо этого они подключатся к серверу, который использует диск SAN вместо локального диска. Однако можно использовать и прямое соединение.

Использование сети SAN для доступа к хранилищу имеет несколько потенциальных преимуществ перед локальным диском:

Проще добавить емкость хранилища, и объем хранилища практически не ограничен.
Проще перераспределить емкость хранилища.
Данные могут быть переданы.
Кроме того, по сравнению с другими формами сетевых хранилищ, сети SAN являются низкоуровневыми и высокопроизводительными.

Использование сетей хранения данных

Чтобы использовать диск SAN, хост должен отформатировать его в файловой системе. Однако, в отличие от диска SATA или SCSI, к жесткому диску SAN могут обращаться несколько машин. Это источник как опасности, так и возможностей.

Традиционные файловые системы (такие как FAT или ext3 ) предназначены для доступа к одному хосту и вызывают непредсказуемое поведение при доступе к ним с нескольких компьютеров. Могут использоваться такие файловые системы, и AoE предоставляет механизмы, с помощью которых цель AoE может быть защищена от одновременного доступа (см.: Строка конфигурации).

Файловые системы общего диска позволяют нескольким машинам безопасно использовать один жесткий диск, координируя одновременный доступ к отдельным файлам. Эти файловые системы можно использовать для обеспечения доступа нескольких компьютеров к одной и той же цели AoE без промежуточного сервера или файловой системы (и с более высокой производительностью).

См. также

Ссылки

^ С. Хопкинс, Б. Койл (февраль 2009 г.). «AoE (ATA через Ethernet)» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 октября 2016 г. Проверено 14 октября 2015 г.
^ Дж. Сатран; К. Мет; К. Сапунцакис; М. Чадалапака; Э. Зейднер (апрель 2004 г.). Интерфейс малых компьютерных систем Интернета (iSCSI) . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC3720 . РФК 3720 . Устаревший. Устарело РФК 7143 .
^ Кванстром, Эрик. «aoecfg(8) — справочная страница Linux» . сайт die.net . Проверено 5 июля 2011 г.
^ StarWind Free AoE-инициатор для Microsoft Windows
^ WinAoE Driver : загрузочный AoE-инициатор с открытым исходным кодом, прошедший EOL и снятый с производства преемником WinVBlock.
^ Драйвер WinVBlock. Архивировано 10 января 2010 г. на Wayback Machine : форк WinAoE, способный загружать цели AoE, диски с файловыми резервными копиями и RAM-диски, созданные с помощью MEMDISK и GRUB4DOS.
^ Маленькое дерево - Эксперты сети Mac
^ Журнал изменений OpenBSD 5.7
^ «План 9 от Bell Labs» . Архивировано из оригинала 28 апреля 2006 г. Проверено 13 сентября 2007 г.
^ «LayerWalker Technology, Inc» . Архивировано из оригинала 1 июля 2012 года.
^ «Технология LayerWalker miniSAN» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 февраля 2009 г.

Внешние ссылки

Статьи:
- ATA Over Ethernet: подключение жестких дисков к локальной сети - Linux Journal (28 апреля 2005 г.)
- ATA-over-Ethernet обеспечивает недорогую сеть SAN, ориентированную на Linux - LinuxDevices.com (23 июня 2004 г.)
- Протокол ATA через Ethernet (AoE) ^{[узурпировал]} - Журнал Linux (15 июня 2005 г.)
Как:
- Использование ATA через Ethernet в Debian Etch
Протокол:
- Определение протокола AoE

[autogenerated1-1] С. Хопкинс, Б. Койл (февраль 2009 г.). «AoE (ATA через Ethernet)» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 октября 2016 г. Проверено 14 октября 2015 г.

[rfc3720-2] Дж. Сатран; К. Мет; К. Сапунцакис; М. Чадалапака; Э. Зейднер (апрель 2004 г.). Интерфейс малых компьютерных систем Интернета (iSCSI) . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC3720 . РФК 3720 . Устаревший. Устарело РФК 7143 .

[AoEcfg-3] Кванстром, Эрик. «aoecfg(8) — справочная страница Linux» . сайт die.net . Проверено 5 июля 2011 г.

[4] StarWind Free AoE-инициатор для Microsoft Windows

[5] WinAoE Driver : загрузочный AoE-инициатор с открытым исходным кодом, прошедший EOL и снятый с производства преемником WinVBlock.

[6] Драйвер WinVBlock. Архивировано 10 января 2010 г. на Wayback Machine : форк WinAoE, способный загружать цели AoE, диски с файловыми резервными копиями и RAM-диски, созданные с помощью MEMDISK и GRUB4DOS.

[7] Маленькое дерево - Эксперты сети Mac

[8] Журнал изменений OpenBSD 5.7

[9] «План 9 от Bell Labs» . Архивировано из оригинала 28 апреля 2006 г. Проверено 13 сентября 2007 г.

[10] «LayerWalker Technology, Inc» . Архивировано из оригинала 1 июля 2012 года.

[11] «Технология LayerWalker miniSAN» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 февраля 2009 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]