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文檔簡介
1、一、前言正如我們所知道的一樣,在數(shù)據(jù)中心中最常使用網(wǎng)絡(luò)有兩類:一是基于傳統(tǒng)NIC(即服務(wù)器和PC 機上的以太網(wǎng)適配器)、遵循以太網(wǎng)IP協(xié)議傳輸?shù)腖AN網(wǎng)絡(luò),另一是基于存儲HBA(Host Bus Adapter存儲主機總線適配器)、采用光纖通道FC協(xié)議的SAN網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)標準由國際標準組織IEEE802.3制定,是目前全球應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),通常被應(yīng)用于:核心路由器接入交換機服務(wù)器(NIC)網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)包(非塊狀數(shù)據(jù))的傳輸。FC光纖通道是由光纖通道T11技術(shù)委員會制定的傳輸協(xié)議,是一種高性能、低延遲的雙路光纖串行鏈路的應(yīng)用。通常用于SAN網(wǎng)絡(luò):主機總
2、線適配器HBA儲存交換機存儲設(shè)備之間的塊狀數(shù)據(jù)傳輸。在早期的SAN存儲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,服務(wù)器/主機/小型機通過FC光纖通道與存儲交換機之間進行塊狀數(shù)據(jù)的傳輸(稱之為FC-SAN),與LAN網(wǎng)絡(luò)的IP協(xié)議之間不兼容。對于數(shù)據(jù)中心的設(shè)備和布線系統(tǒng)而言,多樣的網(wǎng)絡(luò)將使數(shù)據(jù)中心的日常運行和管理維護變得更加復(fù)雜。為解決這一問題,T11技術(shù)委員會與IEEE數(shù)據(jù)中心聯(lián)絡(luò)并定義了合二為一的統(tǒng)一標準架構(gòu):基于以太網(wǎng)的光纖通道FCoE(稱之為IP-SAN),F(xiàn)CoE是在服務(wù)器/主機/小型機中,將FC幀結(jié)構(gòu)裝入以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)內(nèi)部,即服務(wù)器/主機/小型機在基于LAN發(fā)送之前將FC幀裝入以太網(wǎng)幀、并在收到FCoE幀后提取出F
3、C幀。基于FC的SAN網(wǎng)絡(luò)和基于FCoE的SAN網(wǎng)絡(luò)在架構(gòu)上具體有哪些差異呢?為什么采用FCoE(IP-SAN)后可以簡化數(shù)據(jù)中心的運行和維護管理?現(xiàn)在讓我們通過分析FC-SAN與IP-SAN的具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來回答這個問題。二、FC-SAN網(wǎng)絡(luò)布線方案在規(guī)劃FC-SAN類型的數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)時,由于LAN網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)傳輸協(xié)議與SAN網(wǎng)絡(luò)的FC協(xié)議之間是相互獨立的,綜合布線系統(tǒng)必須能同時支持LAN和SAN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,即需要規(guī)劃兩套完整的布線系統(tǒng)以便分別支持LAN和SAN網(wǎng)絡(luò)。FC-SAN數(shù)據(jù)中心典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖一。 圖一FC-SAN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
4、在這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下,服務(wù)器/主機/小型機等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備既要處理通過IP協(xié)議傳輸?shù)腖AN數(shù)據(jù)包,又要處理通過FC協(xié)議在存儲應(yīng)用之間傳輸?shù)膲K狀數(shù)據(jù)。因此說在設(shè)計綜合布線的時候,既要考慮上行到核心交換機的LAN網(wǎng)絡(luò),又要考慮下行到存儲交換機的SAN網(wǎng)絡(luò)。在分析FC-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的SAN綜合布線之前,首先整理一下基于IP傳輸?shù)腖AN網(wǎng)絡(luò)鏈路連接狀況。LAN網(wǎng)絡(luò)鏈路主要是用于解決核心交換機接入交換機服務(wù)器/小型機/主機等之間的連接。其在核心交換機(MDA)到接入交換機(HDA)之間主要將部署預(yù)連接光纜作為數(shù)據(jù)主干、為滿足備份、管理等非數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用基礎(chǔ),也可在MDA-HDA之間部署少量銅纜作為補充;在接入
5、交換機(HDA)到服務(wù)器設(shè)備之間(EDA)則主要以部署銅纜為主。隨著萬兆以太網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟和推廣、以及各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求發(fā)展,接入交換機到服務(wù)器設(shè)備間也將越來越多的采用萬兆OM3/OM4多模光纜布線系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心LAN網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖二。 圖二數(shù)據(jù)中心LAN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)FC-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的SAN網(wǎng)絡(luò)采用的是FC光纖通道傳輸協(xié)議。目前市場產(chǎn)品有2倍速率的1GFC、2GFC、4GFC、8GFC、16GFC以及10倍速率的10GFC等幾種。根據(jù)Fibre Channel工業(yè)協(xié)會(FCIA)關(guān)于光纖通道速率發(fā)展的評判,2倍速率的光纖通道(4GFC及以上)因其至少
6、能兼容上兩代速率,可以實現(xiàn)對用戶投資的保護,因此這類光纖通道的應(yīng)用將更為廣泛。而10倍速率10GFC由于采用了一種全新的體系架構(gòu),在電氣接口方面與2GFC、1GFC不能兼容,早期SAN網(wǎng)絡(luò)如需升級成本太過昂貴,將主要應(yīng)用于ISL(光纖通道交換機互聯(lián))、核心連接以及其他更高帶寬需求的場合。數(shù)據(jù)中心FC-SAN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖三。 圖三數(shù)據(jù)中心FC-SAN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) FC光纖通道不僅可以采用光纖作為傳輸介質(zhì),也可以采用銅纜作為傳輸介質(zhì)。由于光纖具有對噪音不敏感的特點,因此大多數(shù)FC光纖通道的傳輸介質(zhì)采用光纖,然而在小型FC光纖通道磁盤驅(qū)動器的連接上,部分也會采用銅
7、纜作為傳輸介質(zhì)。在SAN網(wǎng)絡(luò)的綜合布線中,應(yīng)當擁有完全獨立于LAN網(wǎng)絡(luò)的MDA主配線區(qū)、HDA水平配線區(qū)等布線單元,因此對應(yīng)服務(wù)器在做綜合布線設(shè)計時,除應(yīng)考慮上行到LAN網(wǎng)絡(luò)的連接線纜(多數(shù)采用銅纜布線系統(tǒng))外,還需要考慮下行到SAN網(wǎng)絡(luò)的連接線纜(多數(shù)采用光纜布線系統(tǒng))。由于SAN網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備移動較少,因此在設(shè)計布線系統(tǒng)時應(yīng)與LAN網(wǎng)絡(luò)稍有差異,采用HDA集中化布線更利于SAN網(wǎng)絡(luò)的管理。三、FCoE的網(wǎng)絡(luò)布線方案正如我們所知,數(shù)據(jù)中心采用的典型網(wǎng)絡(luò)有基于TCP/IP的以太網(wǎng)LAN和基于FC的存儲網(wǎng)SAN,不同種類并行的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)增加了數(shù)據(jù)中心管理和運行維護的難度,為簡化數(shù)據(jù)中心在運行和維護
8、管理過程中因不同網(wǎng)絡(luò)帶來的問題,基于以太網(wǎng)的光纖通道FCoE被應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢, FCoE不僅可以降低數(shù)據(jù)中心的總體成本、增強其運行的靈活度,因其對以太網(wǎng)和FC之間的兼容性,更可以更好的保護用戶的前期投資?;趯τ脩羟捌谕顿Y的保護,F(xiàn)CoE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)該分階段進行部署,其部署大致可以分為三個階段。1.第一階段接入層FCoE,實現(xiàn)服務(wù)器I/O整合這一階段的FCoE關(guān)注于接入交換機和服務(wù)器功能的變更,服務(wù)器上多種傳統(tǒng)的I/O端口整合成單一端口。具備FCoE功能的服務(wù)器將FCoE幀傳輸?shù)浇尤雽覨CoE交換機,接入交換機再將FCoE幀分別通過TCP/IP和FC傳輸協(xié)議連接到
9、LAN和SAN。由于接入層涉及的服務(wù)器適配器網(wǎng)卡、交換機端口以及布線鏈路數(shù)量相當多,通過服務(wù)器I/O整合后,接入層服務(wù)器端的布線系統(tǒng)得到了簡化,將原來上行到LAN和下行到SAN的兩套布線系統(tǒng)合并為一套,大大降低了服務(wù)器端的布線鏈路以及相應(yīng)的服務(wù)器適配器接口卡、交換機端口數(shù)量等。在傳輸介質(zhì)方面也有多種選擇:萬兆OM3/OM4多模光纖、銅纜雙絞線以及低功耗的SFP+雙軸電纜等。原來核心交換到接入交換之間的主干鏈路則可以保持不變,接入交換與存儲交換之間部署以萬兆多模OM3/OM4預(yù)連接光纜為主要傳輸介質(zhì)的主干鏈路,其典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖四。 圖四第一階段FCoE數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
10、 2.第二階段核心層FCoE,實現(xiàn)主干鏈路整合本階段將促使FCoE應(yīng)用范圍的繼續(xù)延伸,主要關(guān)注于核心交換機、存儲交換機功能的提升。當核心網(wǎng)絡(luò)與接入網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)FCoE功能后,F(xiàn)CoE幀通過融合后的接入/存儲交換機、分別遵循相應(yīng)的TCP/IP和FC傳輸協(xié)議連接到LAN和SAN。隨著接入交換機與存儲交換機的融合,從而實現(xiàn)了LAN與SAN網(wǎng)絡(luò)主干鏈路的整合,因此第二階段的FCoE進一步提高了數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的靈活性,簡化了數(shù)據(jù)中心的日常維護與管理。在傳輸介質(zhì)方面,核心交換到接入/存儲交換之間部署以萬兆多模OM3/OM4預(yù)連接光纜為主要傳輸介質(zhì)的主干鏈路,服務(wù)器與接入交換機之間、存儲設(shè)備與存儲
11、交換機之間的鏈路則繼續(xù)采用第一階段的FCoE鏈路,第二階段FCoE部署的典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖五。 圖五第二階段FCoE數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 3.第三階段核心層FCoE,實現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)隨著存儲交換機與接入交換機的融合,本階段將重點關(guān)注存儲設(shè)備端口的功能提升,在存儲設(shè)備端口逐漸實現(xiàn)支持FCoE功能后,端到端的FCoE網(wǎng)絡(luò)將得以實現(xiàn)。這一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的 FCoE幀存儲數(shù)據(jù)直接在存儲設(shè)備和核心交換網(wǎng)絡(luò)之間進行傳輸, SAN存儲網(wǎng)絡(luò)與LAN網(wǎng)絡(luò)至此實現(xiàn)完全融合。第三階段的網(wǎng)絡(luò)布線進一步簡化,核心交換機到服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)無需變更,原先的SAN網(wǎng)絡(luò)則簡化成了
12、只需要在核心交換機到存儲設(shè)備之間部署萬兆多模OM3/OM4預(yù)連接光纜作為主要傳輸介質(zhì),極大地提高了數(shù)據(jù)存儲的效率,典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖六。 圖六第三代FCoE數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 四、FCoE是否即將取代FC?當數(shù)據(jù)中心采用典型FC-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時,存儲網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)往往是各自獨立的。為了支持服務(wù)器上用于以太網(wǎng)、存儲網(wǎng)、管理、備份以及虛擬機及時遷移等應(yīng)用的多種適配器卡,往往需要更多的交換機端口、布線鏈路、機柜空間等。這樣不僅增加了數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運行維護的成本,同時也增加了數(shù)據(jù)中心日常管理和維護的難度。因此數(shù)據(jù)中心的整合:服務(wù)器的整合、存儲的整合以及網(wǎng)絡(luò)的整合已是大勢
13、所趨,用戶需要效率更高、管理更便捷的數(shù)據(jù)中心。隨著第三代FCoE產(chǎn)品的出現(xiàn),以及40G/100G以太網(wǎng)標準的頒布,存儲網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在傳輸速率方面也將實現(xiàn)統(tǒng)一,為現(xiàn)有SAN與LAN網(wǎng)絡(luò)的融合創(chuàng)造了實現(xiàn)的基礎(chǔ)?;谝陨显?,是不是意味著FCoE即將取代FC而完全占據(jù)數(shù)據(jù)中心存儲網(wǎng)絡(luò)呢?事實上FCoE并不是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光纖通道技術(shù),而是利用以太網(wǎng)的拓展性,在不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在光纖通道上的融合,同時又利用了光纖通道高可靠、高效率的優(yōu)勢。作為第一個成功的千兆位串行傳輸技術(shù),在2011年已經(jīng)將16G光纖通道(16G FC)接口推向了市場,就傳輸速率上來看已經(jīng)超過了以太網(wǎng)10G類接口。相比以太網(wǎng)服務(wù)器
14、發(fā)起訪問、被訪問關(guān)系的不確定性,F(xiàn)C-SAN的發(fā)起訪問與被訪問關(guān)系被明確定義。由于以太網(wǎng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的特點,其本身并不保證傳輸?shù)目煽啃裕鳩C采用基于Buffer-to-Buffer Credit的流控機制,利于確保不丟包傳輸。相比于以太網(wǎng)通過設(shè)備冗余來提高可用性,F(xiàn)C-SAN要求從訪問發(fā)起方(服務(wù)器)到被訪問端(存儲設(shè)備)必須存在兩條完全獨立的路徑,以確保FC網(wǎng)絡(luò)的高可用性?;谝陨显颍趯?shù)據(jù)安全要求級別比較高的企業(yè),如銀行、保險、證券以及政府、大型企業(yè)的數(shù)據(jù)中心存儲網(wǎng)絡(luò)中,當前仍然以部署FC-SAN網(wǎng)絡(luò)為主。來自市場的聲音同樣認為FCoE不會在短期內(nèi)取代FC在企業(yè)存儲網(wǎng)絡(luò)中的主導(dǎo)地位。 "FC光纖通道是安全的、可信賴的,它仍然是一個可靠的方案。客戶不會放棄FC而采用其他協(xié)議,改變協(xié)議需要很多年時間才能完成。"Wikibon研究分析公司的首席研究員StuartMiniman說。全球最大的存儲設(shè)備廠商博科認為FCoE還有很長的路要走,博科高級產(chǎn)品營銷總監(jiān)Marty Lans曾針對FCoE技術(shù)表示:“我們認為現(xiàn)在還為時尚早,這項技術(shù)的普及速度不會像我們想象的那么快?!蔽濉⒔Y(jié)束語作為企業(yè)數(shù)據(jù)中心存儲網(wǎng)絡(luò)的解決方案,無論是采用FC還是FCoE,對于綜合布線廠商來說,都必須為確保網(wǎng)絡(luò)高效、可靠運行提供更高級別的
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