使用 T10 标准数据完整性字段实现端到端数据保护

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概述

ANSI T10 标准提供一种方法检查从主机总线适配器 (HBA)通过 SAN 光纤写到磁盘和读取回的数据的完整性。这种检查通过 T10 标准中定义的数据完整性字段来实现。

在 AIX 6.1 TL6 SP5 和 AIX 7.1 SP3 中已经实现了 Type 1 DIF。在 Type 1 实现中,8 字节的 DIF 由 Ref 标签、App 标签和 CRC 组成。Type 1 DIF 定义为包含一个 2 字节的 CRC、一个 2 字节的 App 标签和一个 4 字节的 Ref 标签(包含逻辑块地址的低 32 位)。图 1 给出一个示例。

图 1. Type 1 DIF 定义
Type 1 DIF 定义的示意图

图 1 显示一个数据块(例如一个 512 字节的扇区),末尾有 8 字节的附加部分。8 字节的附加部分包含组成 Type 1 DIF 的字段 — CRC、App 标签和 Ref 标签。

在写数据时,主机总线适配器(HBA)根据块数据和逻辑块地址生成 DIF。把 DIF 字段添加到数据块的末尾,然后把数据通过光纤发送到存储目标。存储目标检查 CRC 和 Ref 标签,如果正确,就在物理介质上存储数据块和 DIF。如果 CRC 与数据不匹配,数据就是在写操作期间损坏了。写操作返回到主机并返回写错误码。主机记录错误并向目标重新传输数据。这样,在写数据时会立即发现数据损坏,不会把损坏的数据提交给物理介质。

在读数据时,DIF 与数据块一起返回到主机,主机检查 CRC 和 Ref 标签。这个检查会给每个 I/O 操作增加非常小的延迟(毫秒以下),可能会影响小于 4K 的块事务的总体响应时间。

图 2 说明数据流经的路径。

图 2. 带 DIF 的数据流
带 DIF 的数据流的示意图
带 DIF 的数据流的示意图

图 2 表明读取数据块从系统处理器/内存/操作系统/应用程序传输到 HBA;HBA 把数据通过 SAN 光纤传输到存储器上的目标端口;在存储器内,数据从目标端口传输到存储处理器/内存/应用程序,再到磁盘。在从系统处理器/内存/操作系统/应用程序到 HBA 的路径上,只传输读取数据块。在 HBA 上,把 DIF 附加到读取数据块的末尾。读取数据和 DIF 一起通过 SAN 光纤发送到存储器上的目标端口,然后到存储处理器/内存/应用程序,最后写到磁盘上。

对于最初的 T10 DIF 实现,有以下限制:

  • AIX 是 POWER 上带有 T10 DIF 实现的惟一主机。
    • 支持 Type 1 DIF。
    • App 标签总是 0x4149 (ASCII “AI”)。
    • 需要 AIX 6.1 TL6 SP5 或 AIX 7.1 SP3。
    • 在虚拟光纤通道设备上不受支持。
  • 必须使用两端口的 8Gb PCIe Fibre Channel Adapter。
    • 需要 200307 或更高的固件级别。
    • 需要 feature code 5735 或 low profile feature code 5273。
    • 在 Power Blades 上不支持。
  • 必须使用 IBM DS3950、DS5020、DS5100 或 DS5300 作为目标存储器。

后续版本会将更多的软硬件扩展为整个 Power System 端到端数据保护计划的一部分。

设置

以下设置步骤假设系统满足所有限制条件。

  1. 寻找到磁盘的所有路径。
    1. 对需要 DIF 保护的所有磁盘运行 lspath -l hdisk#。这个命令返回 fscsi# 设备(FC 协议设备)。
    2. 运行 lsdev -l fscsi# -F'name parent' 以寻找 fscsi# 设备的父设备。
  2. 在 FC 适配器上启用保护(fcs 设备的 DIF_enabled 属性)。应该在有到目标磁盘的路径的所有 FC 适配器上执行步骤 2。
    1. 运行命令 rmdev –Rdl fscsi# 以允许修改 fcs 上的属性。
    2. 为了在 FC 适配器上启用保护,运行 chdev -l fcs# -a DIF_enabled=yesDIF_enabled=no 禁用保护)。
    3. 运行命令 cfgmgr 以重新发现磁盘。
    4. 还可以使用 smit fcsa 命令在 fcs# 上启用/禁用保护。
  3. 在磁盘上启用 T10 保护。要想在磁盘上启用保护,磁盘也必须支持 "Type 1" T10 保护。
    1. 为了在磁盘上启用 T10 保护,运行 chdev -l hdisk# -a DIF_protection=yesDIF_protection=no 禁用保护)。
    2. 还可以使用 smit disk 命令在 hdisk# 上启用/禁用保护。
    3. 启用保护之后,用户必须使用 lsattr -El hdisk# 命令检查这个属性的当前值。
    4. 如果这个属性的值是 unsupported,就意味着以下情况之一:
      1. 到磁盘的某些或所有路径不支持保护。
      2. 磁盘不支持保护。

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