iSCSI存储节点、架构以及读取、写入方法技术领域
本发明涉及一种存储架构，尤其涉及一种承载于TCP/IP(Transmission Control
Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/互联网协议)协议上的iSCSI(Internet Small
Computer System Interface，因特网小型计算机系统接口)存储节点、架构及存储读取、
写入方法。
背景技术
iSCSI是由IETF(Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)开发的网络
存储标准，目的是为了用IP协议将存储设备连接在一起。通过在IP网上传送SCSI命
令和数据，iSCSI推动了数据在网际之间的传递，同时也促进了数据的远距离管理。由
于其出色的数据传输能力，iSCSI协议被认为是促进SAN(Storage Area Network，存储
区域网)市场快速发展的关键因素之一。因为IP网络的广泛应用，iSCSI能够在LAN
(Local Area Network，局域网)、WAN(Wide Area Network，广域网)甚至internet上
进行数据传送，使得数据的存储不再受地域的限制。
iSCSI协议设别根据角色不同，分为发起端和目标端。出于性能的考虑，有些厂商
已经采用专用的板卡来处理发起端的TCP/IP和iSCSI协议，即iSCSI的HBA(Host Bus
Adapter，主机总线适配器)卡。但是在目标端(Target)，各个存储厂商基本采用PC
(Personal Computer，个人计算机)组成iSCSI的存储架构，即存储设备建立在PC服
务器的基础上，也就是选择一个普通的、性能优良的、可支持多块硬盘的PC(一般为
PC服务器和工控服务器)，选择一款相对成熟稳定的iSCSI Target(iSCSI目标端)软件，
将iSCSI Target软件安装在PC服务器上，使普通的PC服务器转变成一台连接多个硬盘
的iSCSI存储设备，并通过PC服务器的以太网卡对外提供iSCSI数据传输协议。在PC
架构的iSCSI存储设备上，所有的RAID(Redundant Array of Independent Disk，独立冗
余磁盘阵列)组校验、逻辑卷管理、iSCSI运算、TCP/IP运算等都是以纯软件方式实
现(当然也有些设备采用价格较高的TOE(TCP Offload Engine，传输控制协议卸载引
擎)网卡实现TCP/IP运算)。因此对PC的CPU和内存的性能要求较高。另外iSCSI存
储设备的性能极容易受PC服务器运行状态的影响。
随着iSCSI存储产品的流行，市场迫切需要一种低成本的专用处理器来专门处理目
标端的TCP/IP、iSCSI协议和SCSI命令与ATA命令的转换。
发明内容
鉴于上述事实，本发明提供了一种用单块硬盘构成iSCSI节点，并以此iSCSI节点
为基本单元，通过高速以太网交换机和IPSAN(IP-Storage Area Network，基于IP的存
储区域网络)控制服务器构建基于互联网的、高带宽、高性能、低价格、可低成本扩容、
高可用性的存储系统的节点、架构以及存储读取、写入方法，即一种采用颗粒度细化到
单个硬盘的全iSCSI协议存储系统的节点、架构以及存储读取、写入方法。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种单硬盘iSCSI节点，包括一块硬盘，以及
连接到所述硬盘上的iSCSI目标端控制单元。
较佳地，本发明的单硬盘iSCSI节点，iSCSI目标端控制单元包括：一个或多个网
络接入控制模块，TCP/IP协议控制模块，iSCSI协议处理模块，微处理模块，系统数据
缓存模块，一个或多个硬盘控制器模块和一个或多个硬盘收发模块。
网络接入控制模块，与TCP/IP协议控制模块相连接，用于传输信号的转换；
TCP/IP协议控制模块，分别与网络接入控制模块，iSCSI协议处理模块，微处理
模块和系统数据缓存模块相连接，用于检测TCP/IP协议是否合法，目标IP地址是否合
法以及TCP/IP协议的解读；
iSCSI协议处理模块，分别与TCP/IP协议控制模块，微处理模块和硬盘控制器模块
相连接，用于iSCSI协议的解读；
微处理模块，分别与TCP/IP协议控制模块，iSCSI协议处理模块，系统数据缓存模
块和硬盘控制器模块相连接，用于缓存管理以及异常情况的处理；
系统数据缓存模块，分别与TCP/IP协议控制模块，微处理模块和硬盘控制器模块
相连接，用于系统数据的缓存；
硬盘控制器模块，分别与iSCSI协议处理模块，微处理模块，系统数据缓存模块和
硬盘收发模块相连接，用于硬盘读写协议的处理；
硬盘收发模块，分别与硬盘控制器和硬盘相连接，用于数据收发以及数据信号串并
转换。
较佳地，本发明的单硬盘iSCSI节点，硬盘控制器模块和硬盘收发模块个数相同。
本发明还提供了一种iSCSI存储架构，包括一个或多个前端交换机，一个或多个
IPSAN控制服务器，后端交换机集群以及单硬盘iSCSI节点阵列。
IPSAN控制服务器通过前端交换机与应用服务器相连接，通过后端交换机集群与单
硬盘iSCSI节点阵列相连接；用于控制管理各单硬盘iSCSI节点的状态，地址映射表，
镜像映射表、各硬盘负荷表等；
后端交换机集群，由多个高速以太网交换机通过冗余链路交叉级联而成；
单硬盘iSCSI节点阵列，由单硬盘iSCSI节点与后端交换机集群冗余互联而成。
较佳地，本发明的iSCSI存储架构，单硬盘iSCSI节点为前述任意一条所述的单硬
盘iSCSI节点。
较佳地，本发明的iSCSI存储架构，单硬盘iSCSI节点的硬盘为一种接口硬盘或者
多种接口硬盘的组合。
本发明还提供了一种iSCSI写入方法，包括以下步骤：
步骤10：应用服务器经过前端交换机向IPSAN控制服务器发出写入数据命令；
步骤11：IPSAN控制服务器接收写入数据命令并分配数据存储地址，同时发送所
述存储地址至应用服务器；
步骤12：应用服务器接收所述存储地址，根据iSCSI协议通过后端交换机集群与所
述存储地址所对应的单硬盘iSCSI节点建立连接，并向其发送要写入的数据；
步骤13：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点接收数据并写入硬盘，同时通过后
端交换机集群向应用服务器发送写入成功确认信息；
步骤14：应用服务器接收并发送写入成功确认信息至IPSAN控制服务器；
步骤15：IPSAN控制服务器收到所述写入成功确认信息后，更新数据存储地址映
射表。
较佳地，本发明的iSCSI写入方法，步骤11包括以下步骤：
步骤111：IPSAN控制服务器接收应用服务器发出的写入数据命令；
步骤112：IPSAN控制服务器从数据存储地址映射表中，根据空间管理、冗余备份
/镜像设置、条带化设置等条件，选取合适的且存储状态为非占用的数据存储地址；
步骤113：IPSAN控制服务器将选取的数据存储地址发送至应用服务器。
较佳地，本发明的iSCSI写入方法，步骤13包括以下步骤：
步骤131：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点iSCSI目标端控制单元的网络接
入控制模块接收数据，并将标准的(R)GMII(GMII：Gigabit Media Independent Interface，
吉比特介质独立接口；RGMII：Reduced Gigabit Media Independent Interface，简化的
吉比特介质独立接口)接口信号经过缓存队列传送至TCP/IP协议控制模块；
步骤132：TCP/IP协议控制模块接收数据并分析处理，传送数据至iSCSI协议处理
模块；
步骤133：iSCSI协议处理模块接收数据并分析处理，传送数据至硬盘控制器模块；
步骤134：硬盘控制器模块接收数据并进行硬盘协议处理，传送数据至硬盘收发模
块；
步骤135：硬盘收发模块接收数据并将信号转换为串行信号，写入硬盘；接收并发
送硬盘返回的写入成功确认信息至硬盘控制器模块；
步骤136：硬盘控制器模块接收并发送所述写入成功确认信息至iSCSI协议处理模
块；
步骤137：iSCSI协议处理模块接收并将所述写入成功确认信息经iSCSI协议封装为
iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤138：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装为
以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤139：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信号，
通过后端交换机集群发送至应用服务器。
较佳地，本发明的iSCSI写入方法，步骤132包括以下步骤：
步骤132-1：TCP/IP协议控制模块接收数据并检测所接收数据目标IP地址是否正确；
若否，丢弃所述数据；
若是，进入步骤132-2；
步骤132-2：检测所接收数据的TCP/IP协议是否合法；
若否，丢弃所述数据；
若是，进入步骤132-3；
步骤132-3：检测所接受数据目标端口是否为iSCSI端口；
若否，则引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理并回复；
若是，进入步骤132-4；
步骤132-4：传送数据至iSCSI协议处理模块，由其解读iSCSI命令和数据。
较佳地，本发明的iSCSI写入方法，步骤133包括以下步骤：
步骤133-1：iSCSI协议处理模块接收数据并判断是否含有硬盘写入命令；
若否，则引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理并回复；
若是，进入步骤133-2；
步骤133-2：iSCSI协议处理模块将iSCSI命令转换成ATA命令，并与数据一起发
送至硬盘控制器模块。
较佳地，本发明的iSCSI写入方法，步骤132-3中的引发微处理模块中断，数据交
由微处理模块处理并回复，包括以下步骤：
步骤132-3-1：微处理模块根据各协议的标准对ARP，ICMP，Http或者SNMP等
非iSCSI协议的合法数据包进行处理；
步骤132-3-2：微处理模块生成并发送数据处理确认信息至iSCSI协议处理模块；
步骤132-3-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述数据处理确认信息经iSCSI协议封
装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤132-3-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤132-3-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
较佳地，本发明的iSCSI写入方法，步骤132-3中的引发微处理模块中断，数据交
由微处理模块处理并回复，包括以下步骤：
步骤133-1-1：微处理模块对iSCSI管理命令或者其它用户定制的管理命令进行处
理；
步骤133-1-2：微处理模块生成并发送管理命令处理确认信息至iSCSI协议处理模
块；
步骤133-1-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述管理命令处理确认信息经iSCSI协
议封装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤133-1-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤133-1-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
本发明还提供了一种iSCSI读取方法，包括以下步骤：
步骤20：应用服务器经过前端交换机向IPSAN控制服务器发出读取数据命令；
步骤21：IPSAN控制服务器接收读取数据命令并查找数据存储地址映射表，将请
求读取的数据的物理存储地址发送至应用服务器；
步骤22：应用服务器接收请求读取的数据的物理存储地址，根据iSCSI协议通过后
端交换机集群与所述物理存储地址所对应的单硬盘iSCSI节点建立连接，并向其发送读
取数据命令；
步骤23：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点根据读取数据命令读取数据，并通
过后端交换机集群发送数据至应用服务器；
步骤24：应用服务器接收数据并通过前端交换机向IPSAN控制服务器发送读取成
功确认信息。
较佳地，本发明的iSCSI读取方法，步骤21包括以下步骤：
步骤211：IPSAN控制服务器接收应用服务器发送的读取数据命令；
步骤212：IPSAN控制服务器查找数据存储地址映射表，找出请求读取数据的物理
存储地址；
步骤213：IPSAN控制服务器将请求读取的数据的物理存储地址信息通过前端交换
机发送至应用服务器。
较佳地，本发明的iSCSI读取方法，步骤23包括以下步骤：
步骤231：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点目标端控制单元的网络接入控制
模块接收读取数据命令，并将标准的(R)GMII接口信号经缓存队列传送至TCP/IP协议
控制模块；
步骤232：TCP/IP协议控制模块接收所述读取数据命令并分析处理，并将其传送至
iSCSI协议处理模块；
步骤233：iSCSI协议处理模块接收所述读取数据命令并做命令转换，并将其传送
至硬盘控制器模块；
步骤234：硬盘控制器模块接收转换过的读取数据命令并进行硬盘协议处理，生成
硬盘操作命令并将其传送至硬盘收发模块；
步骤235：硬盘收发模块接收所述硬盘操作命令，将其串行发送至硬盘，并接收从
硬盘串行读取的数据后，将读取的数据转换为并行数据，并发送至硬盘控制器模块；
步骤236：硬盘控制器模块接收所述读取的数据并发送至iSCSI协议处理模块；
步骤237：iSCSI协议处理模块接收并将所述读取的数据经iSCSI协议封装为iSCSI
数据包，并发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤238：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI数据包经TCP/IP协议封装为
以太网数据包，并发送至网络接入控制模块；
步骤239：网络接入控制模块接收所述以太网数据包并将其转换为(R)GMII信号，
通过后端交换机集群发送至应用服务器。
较佳地，本发明的iSCSI读取方法，步骤232包括以下步骤：
步骤232-1：TCP/IP协议控制模块接收读取数据命令并检测所接收请求目标IP地址
是否正确；
若否，丢弃该读取数据命令；
若是，进入步骤232-2；
步骤232-2：检测所接收读取数据命令的TCP/IP协议是否合法；
若否，丢弃所述读取数据命令；
若是，进入步骤232-3；
步骤232-3：检测所接受读取数据命令目标端口是否为iSCSI端口；
若否，则引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理；
若是，进入步骤232-4；
步骤232-4：传送所述读取数据命令至iSCSI协议处理模块。
较佳地，本发明的iSCSI读取方法，步骤233包括以下步骤：
步骤233-1：iSCSI协议处理模块接收数据并判断是否含有硬盘读取命令；
若否，则引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理；
若是，进入步骤233-2；
步骤233-2：iSCSI协议处理模块转换出ATA命令，并与数据一起发送至硬盘控制
器模块。
较佳地，本发明的iSCSI读取方法，步骤232-3中的引发微处理模块中断，数据交
由微处理模块处理并回复，包括以下步骤：
步骤232-3-1：微处理模块根据各协议的标准对ARP，ICMP，Http或者SNMP等
非iSCSI协议的合法数据包进行处理；
步骤232-3-2：微处理模块生成并发送数据处理确认信息至iSCSI协议处理模块；
步骤232-3-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述数据处理确认信息经iSCSI协议封
装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤232-3-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤232-3-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
较佳地，本发明的iSCSI读取方法，步骤233-1中的引发微处理模块中断，数据交
由微处理模块处理并回复，包括以下步骤：
步骤233-1-1：微处理模块对iSCSI管理命令或者其它用户定制的管理命令进行处
理；
步骤233-1-2：微处理模块生成并发送管理命令处理确认信息至iSCSI协议处理模
块；
步骤233-1-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述管理命令处理确认信息经iSCSI协
议封装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤233-1-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤233-1-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
本发明的有益效果在于，本发明的iSCSI存储节点、架构以及存储读取、写入方法
利用单块硬盘构成iSCSI磁盘节点，通过高速以太网交换机和IPSAN控制服务器构建存
储架构，使存储系统价格成本更加低廉、可低成本扩容、可用性更高、性能更高。
附图说明
图1为本发明第一实施例的单硬盘iSCSI节点的结构示意图；
图2为本发明第二实施例的iSCSI目标端控制单元的结构示意图；
图3为本发明第三实施例的组级iSCSI节点的结构示意图；
图4为本发明第三实施例的组级iSCSI节点示意图；
图5为本发明第四实施例的中等规模iSCSI节点的结构示意图；
图6为本发明第四实施例的中等规模iSCSI节点的示意图；
图7为本发明第五实施例的大型企业级iSCSI节点的结构示意图；
图8为本发明第六实施例的iSCSI存储架构示意图。
具体实施方式
为了使本发明iSCSI存储架构及读取、写入方法的目的、技术方案及优点更加清楚
明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明iSCSI存储节点、架构以及读取、写
入方法进行进一步详细说明。
图1为本发明第一实施例的单硬盘iSCSI节点的结构示意图，如图1所示，本实施
例的单硬盘iSCSI节点，包括一块硬盘，以及连接到硬盘上的iSCSI目标端控制单元。
作为一种可实施方式，本实施例中，所述硬盘可以是SATA硬盘，也可以是SAS
硬盘，还可以是SSD硬盘。
图2为本发明第二实施例的iSCSI目标端控制单元的结构示意图，如图2所示，本
实施例的iSCSI目标端控制单元包括：一个或多个网络接入控制模块，TCP/IP协议控
制模块，iSCSI协议处理模块，微处理模块，系统数据缓存模块，一个或多个硬盘控制
器模块和一个或多个硬盘收发模块；
网络接入控制模块，与TCP/IP协议控制模块相连接，用于传输信号的转换；
TCP/IP协议控制模块，分别与网络接入控制模块，iSCSI协议处理模块，微处理模
块和系统数据缓存模块相连接，用于对收到的TCP/IP协议包进行分解、检测其合法性、
进行连接管理、对发出的数据包进行检验和计算、协议封装、状态更新等；
iSCSI协议处理模块，分别与TCP/IP协议控制模块，微处理模块和硬盘控制器模块
相连接，用于iSCSI协议的处理。处理内容包括对iSCSI的管理命令进行解读和回复，
将iSCSI的读写命令转换成ATA命令，对收到的数据进行iSCSI协议封装；
微处理模块，分别与TCP/IP协议控制模块，iSCSI协议处理模块，系统数据缓存模
块和硬盘控制器模块相连接，用于缓存管理、非TCP/IP和iSCSI协议数据包的处理以
及异常情况的处理；
系统数据缓存模块，分别与TCP/IP协议控制模块，微处理模块和硬盘控制器模块
相连接，用于系统数据的进出缓存；
硬盘控制器模块，分别与iSCSI协议处理模块，微处理模块，系统数据缓存模块和
硬盘收发模块相连接，用于ATA协议的处理；
硬盘收发模块，分别与硬盘控制器和硬盘相连接，用于数据收发以及数据信号串并
转换。
作为一种可实施方式，本实施例中，网络接入控制模块的个数为2个，其个数根据
存储架构的结构来确定。
作为一种可实施方式，本实施例中，硬盘控制器模块和硬盘收发模块各有1个，分
别为SATA硬盘控制器模块和SATA硬盘收发模块。硬盘控制器模块和硬盘收发模块个
数相同。当只有一个硬盘控制器模块和硬盘收发模块时，该硬盘控制器模块和硬盘收发
模块与其所连接的硬盘接口相匹配。当有多个硬盘控制器模块和硬盘收发模块时，除与
所连接的硬盘接口相匹配的硬盘控制器模块和硬盘收发模块外，其余硬盘控制器模块和
硬盘收发模块分别匹配其他种类的硬盘接口，以此来增加iSCSI目标端控制单元的扩展
性。
图3为本发明第三实施例的组级iSCSI节点的结构示意图，如图3所示，本实施例
的组级iSCSI节点包括：两个48口全千兆交换机(另有4个万兆扩展端口)，以及48
个单硬盘iSCSI节点。
48个单硬盘iSCSI节点，平均分为两组，每组24个；
两组单硬盘iSCSI节点与两个48口全千兆交换机采用交叉冗余互联，即每个交换
机与所有48个单硬盘iSCSI节点均连接，每个单硬盘iSCSI节点与两个交换机连接。
交换机与每个单硬盘iSCSI节点之间传输带宽为1Gbps，每个交换机上行传输带宽
为10Gbps×4。
本实施例的组级iSCSI节点中的硬盘，可以是一种接口的硬盘，也可以是多种不同
接口硬盘的组合。
图5为本发明第四实施例的中等规模iSCSI节点的结构示意图，如图5所示，本实
施例的中等规模iSCSI节点包括：两个48口全万兆交换机，以及10个组级iSCSI节点
(如图4所示)。
10个组级iSCSI节点，平均分为两组，每组5个；
两组组级iSCSI节点与两个48口全万兆交换机采用交叉冗余互联，即每个交换机
与所有10个组级iSCSI节点均连接，每个组级iSCSI节点与两个交换机连接。
交换机与每个组级iSCSI节点之间传输带宽为10Gbps×4，每个交换机上行传输带
宽为10Gbps×8。
本实施例的中等规模iSCSI节点中的硬盘，可以是一种接口的硬盘，也可以是多种
不同接口硬盘的组合。
图7为本发明第五实施例的大型企业级iSCSI节点的结构示意图，如图7所示，本
实施例的大型企业级iSCSI节点包括：两个64口全万兆交换机，以及6个中等规模iSCSI
节点(如图6所示)。
6个中等规模iSCSI节点，平均分为两组，每组3个；
两组中等规模iSCSI节点与两个64口全万兆交换机采用交叉冗余互联，即每个交
换机与所有6个中等规模iSCSI节点均连接，每个中等规模iSCSI节点与两个交换机连
接。
交换机与每个中等规模iSCSI节点之间传输带宽为10Gbps×8，每个交换机上行传
输带宽为10Gbps×16。
本实施例的大型企业级iSCSI节点中的硬盘，可以是一种接口的硬盘，也可以是多
种不同接口硬盘的组合。
应当说明，作为可实施方式，本发明的第三实施例中选用48口全千兆交换机，第
四实施例中选用48口全万兆交换机，第五实施例中选用64口全万兆交换机，以及上述
三个实施例中选用iSCSI硬盘和节点的个数仅为本发明的优选事例，并不限制本发明，
可根据需求选用其他交换机和设置iSCSI硬盘和节点的个数。
图8为本发明第六实施例的iSCSI存储架构的结构示意图，如图8所示，本实施例
的iSCSI存储架构包括两个前端交换机，两个IPSAN控制服务器，后端交换机集群以及
单硬盘iSCSI节点阵列；
IPSAN控制服务器通过前端交换机与应用服务器相连接，通过后端交换机集群与单
硬盘iSCSI节点阵列相连接；用于控制管理各单硬盘iSCSI节点的状态，地址映射表，
镜像映射表、各硬盘负荷表等。
后端交换机集群，由多个高速以太网交换机通过冗余链路交叉级联而成；
单硬盘iSCSI节点阵列，由单硬盘iSCSI节点与后端交换机集群冗余互联而成。
应当说明，作为可实施方式，本实施例中选用前端交换机和IPSAN控制服务器的
个数仅为本发明的优选事例，并不限制本发明，可根据需求对前端交换机和IPSAN控
制服务器的个数进行调整。
本发明第六实施例的iSCSI写入方法，包括以下步骤：
步骤10：应用服务器经过前端交换机向IPSAN控制服务器发出写入数据命令；
步骤11：IPSAN控制服务器接收写入数据命令并分配数据存储地址，同时发送所
述存储地址至应用服务器；
上述数据的存储地址包括物理硬盘的IP地址和该硬盘对应的逻辑块地址(LBA，
Logical Block Addressing)；
步骤12：应用服务器接收所述存储地址(IPs+LBAs)，根据iSCSI协议通过后端
交换机集群与所述存储地址所对应的单硬盘iSCSI节点建立连接，并向其发送要写入的
数据；
步骤13：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点接收数据并写入硬盘，同时通过后
端交换机集群向应用服务器发送写入成功确认信息；
步骤14：应用服务器接收并发送写入成功确认信息至IPSAN控制服务器；
步骤15：IPSAN控制服务器收到所述写入成功确认信息后，更新数据存储地址映
射表。
优选地，上述步骤11包括以下步骤：
步骤111：IPSAN控制服务器接收应用服务器发出的写入数据命令；
步骤112：IPSAN控制服务器从数据存储地址映射表中，根据空间管理、冗余备份
/镜像设置、条带化设置等条件，选取合适的且存储状态为非占用的数据存储地址；
步骤113：IPSAN控制服务器将选取的数据存储地址发送至应用服务器。
优选地，上述步骤13包括以下步骤：
步骤131：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点iSCSI目标端控制单元的网络接
入控制模块接收数据，并将标准的(R)GMII接口信号经过缓存队列传送至TCP/IP协议
控制模块；
步骤132：TCP/IP协议控制模块接收数据并分析处理，传送数据至iSCSI协议处理
模块；
步骤133：iSCSI协议处理模块接收数据并分析处理，传送数据至硬盘控制器模块；
步骤134：硬盘控制器模块接收数据并进行硬盘协议处理，传送数据至硬盘收发模
块；
步骤135：硬盘收发模块接收数据并将信号转换为串行信号，写入硬盘；接收并发
送硬盘返回的写入成功确认信息至硬盘控制器模块；
步骤136：硬盘控制器模块接收并发送所述写入成功确认信息至iSCSI协议处理模
块；
步骤137：iSCSI协议处理模块接收并将所述写入确认报告信息经iSCSI协议封装为
iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤138：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装为
以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤139：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信号，
通过后端交换机集群发送至应用服务器。
优选地，上述步骤132包括以下步骤：
步骤132-1：TCP/IP协议控制模块接收数据并检测所接收数据目标IP地址是否正确；
若否，丢弃所述数据；若是，进入步骤132-2；
步骤132-2：检测所接收数据的TCP/IP协议是否合法(包括连接存在性、CRC(Cyclic
Redundancy Check，循环冗余校验码)检测、双方序号和检验和等信息)；若否，丢弃
所述数据；若是，进入步骤132-3；
步骤132-3：检测所接受数据目标端口是否为iSCSI端口；
若否，则引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理(表示为非iSCSI协议的
其它合法数据包)；
若是，进入步骤132-4；
步骤132-4：传送数据至iSCSI协议处理模块，由其解读iSCSI命令和数据。
优选地，上述步骤133包括以下步骤：
步骤133-1：iSCSI协议处理模块接收数据并判断是否含有硬盘写入命令；
若否，则引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理(表示是iSCSI的管理命
令，不涉及数据传输)；
若是，进入步骤133-2；
步骤133-2：iSCSI协议处理模块将iSCSI命令转换成ATA命令，并与数据一起发
送至硬盘控制器模块。
优选地，步骤132-3中的引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理并回复，
包括以下步骤：
步骤132-3-1：微处理模块根据各协议的标准对ARP，ICMP，Http或者SNMP等
非iSCSI协议的合法数据包进行处理；
步骤132-3-2：微处理模块生成并发送数据处理确认信息至iSCSI协议处理模块；
步骤132-3-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述数据处理确认信息经iSCSI协议封
装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤132-3-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤132-3-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
优选地，步骤132-3中的引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理并回复，
包括以下步骤：
步骤133-1-1：微处理模块对iSCSI管理命令或者其它用户定制的管理命令进行处
理；
步骤133-1-2：微处理模块生成并发送管理命令处理确认信息至iSCSI协议处理模
块；
步骤133-1-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述管理命令处理确认信息经iSCSI协
议封装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤133-1-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤133-1-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
本实施例中，数据传输过程中的TCP/IP协议，iSCSI协议的处理均由iSCSI目标端
控制单元采用硬件加速处理，处理速度可达到通过即处理的效果，数据的接收和发送达
到千兆以太网的线速。
本发明第七实施例的iSCSI读取方法，包括以下步骤：
步骤20：应用服务器经过前端交换机向IPSAN控制服务器发出读取数据命令；
步骤21：IPSAN控制服务器接收读取数据命令并查找数据存储地址映射表，将请
求读取的数据的物理存储地址发送至应用服务器；
上述物理存储地址包括IP地址和物理硬盘的LBA地址；
步骤22：应用服务器接收请求读取的数据的物理存储地址(IPs+LBAs)，根据iSCSI
协议通过后端交换机集群与所述物理存储地址所对应的单硬盘iSCSI节点建立连接，并
向其发送要读取数据命令；
步骤23：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点根据读取数据命令读取数据，并通
过后端交换机集群发送所读取数据至应用服务器；
步骤24：应用服务器接收数据并通过前端交换机向IPSAN控制服务器发送读取成
功确认信息。
优选地，上述步骤21包括以下步骤：
步骤211：IPSAN控制服务器接收应用服务器发送的读取数据命令；
步骤212：IPSAN控制服务器查找数据存储地址映射表，找出请求读取数据的物理
存储地址；
步骤213：IPSAN控制服务器将请求读取的数据的物理存储地址信息通过前端交换
机发送至应用服务器。
优选地，上述步骤23包括以下步骤：
步骤231：所述存储地址对应的单硬盘iSCSI节点目标端控制单元的网络接入控制
模块接收读取数据命令，并将标准的(R)GMII接口信号经缓存队列传送至TCP/IP协议
控制模块；
步骤232：TCP/IP协议控制模块接收所述读取数据命令并分析处理，并将其传送至
iSCSI协议处理模块；
步骤233：iSCSI协议处理模块接收所述读取数据命令并做命令转换，并将其传送
至硬盘控制器模块；
步骤234：硬盘控制器模块接收转换过的读取数据命令并进行硬盘协议处理，生成
硬盘操作命令并将其传送至硬盘收发模块；
步骤235：硬盘收发模块接收所述硬盘操作命令，将其串行发送至硬盘，并接收从
硬盘串行读取的数据后，将读取的数据转换为并行数据，并发送至硬盘控制器模块；
步骤236：硬盘控制器模块接收所述读取的数据并发送至iSCSI协议处理模块；
步骤237：iSCSI协议处理模块接收并将所述读取的数据经iSCSI协议封装为iSCSI
数据包，并发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤238：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI数据包经TCP/IP协议封装为
以太网数据包，并发送至网络接入控制模块；
步骤239：网络接入控制模块接收所述以太网数据包并将其转换为(R)GMII信号，
通过后端交换机集群发送至应用服务器。
优选地，上述步骤232包括以下步骤：
步骤232-1：TCP/IP协议控制模块接收读取数据命令并检测所接收请求目标IP地址
是否正确；若否，丢弃该读取数据命令；若是，进入步骤232-2；
步骤232-2：检测所接收读取数据命令的TCP/IP协议是否合法(包括连接存在性、
CRC检测、双方序号和检验和等信息)；若否，丢弃所述读取数据命令；若是，进入步
骤232-3；
步骤232-3：检测所接受读取数据命令目标端口是否为iSCSI端口；若否，则引发
微处理模块中断，数据交由微处理模块处理(表示为非iSCSI协议的其它合法数据包)；
若是，进入步骤232-4；
步骤232-4：传送所述读取数据命令至iSCSI协议处理模块。
优选地，上述步骤233包括以下步骤：
步骤233-1：iSCSI协议处理模块接收数据并判断是否含有硬盘读取命令；若否，则
引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理(表示是iSCSI的管理命令，不涉及数
据传输)；若是，进入步骤233-2；
步骤233-2：iSCSI协议处理模块转换出ATA命令，并与数据一起发送至硬盘控制
器模块。
优选地，步骤232-3中的引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理并回复，
包括以下步骤：
步骤232-3-1：微处理模块根据各协议的标准对ARP，ICMP，Http或者SNMP等
非iSCSI协议的合法数据包进行处理；
步骤232-3-2：微处理模块生成并发送数据处理确认信息至iSCSI协议处理模块；
步骤232-3-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述数据处理确认信息经iSCSI协议封
装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤232-3-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤232-3-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
优选地，步骤233-1中的引发微处理模块中断，数据交由微处理模块处理并回复，
包括以下步骤：
步骤233-1-1：微处理模块对iSCSI管理命令或者其它用户定制的管理命令进行处
理；
步骤233-1-2：微处理模块生成并发送管理命令处理确认信息至iSCSI协议处理模
块；
步骤233-1-3：iSCSI协议处理模块接收并将所述管理命令处理确认信息经iSCSI协
议封装为iSCSI状态包，发送至TCP/IP协议控制模块；
步骤233-1-4：TCP/IP协议控制模块接收并将所述iSCSI状态包经TCP/IP协议封装
为以太网状态包，发送至网络接入控制模块；
步骤233-1-5：网络接入控制模块接收所述以太网状态包并将其转换为(R)GMII信
号，通过后端交换机集群发送至应用服务器。
本实施例中，数据传输过程中的TCP/IP协议，iSCSI协议的处理均由iSCSI目标端
控制单元采用硬件加速处理，处理速度可达到通过即处理的效果，数据的接收和发送达
到千兆以太网的线速。
以上所述仅为本发明的优选事例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人
员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修
改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围以内。