数据中心存储网络技术新贵----FCoE

服务器 数据中心
存储网络(SAN,Storage Area Network)是数据中心的重要组成部分之一,存储网络将存储设备(诸如磁盘阵列、磁带库等)与服务器连接起来,是采用光纤接口的专用存储环境。

存储网络(SAN,Storage Area Network)是数据中心的重要组成部分之一,存储网络将存储设备(诸如磁盘阵列、磁带库等)与服务器连接起来,是采用光纤接口的专用存储环境。它结构上允许服务器和任何存储磁盘阵列或磁带库相连,并直接存储所需数据。数据中心的存储网络(SAN)一般独立于以太局域网(LAN),所以数据中心都要建造存储和以太两个独立的网络,这大大增加了数据中心线缆的数量和复杂度。在服务器方面,除了连接LAN的网卡之外还需配备与SAN交换机连接的主机总线适配器(HBA,Host Bus Adapter)卡,这样数据中心建设成本和能耗都非常高。为降低数据中心建设及运营成本,很多两类网络的融合技术应运而生。

目前主流的融合技术有三个:FCIP、iSCSI、FCoE。FCIP(Entire Fibre Channel Frame Over IP)是基于TCP/IP的光纤信道,是连接TCP/IP网络链路上光纤通道架构的一项IETF建议标准。被用于远程连接FC(光纤接口)SAN 的隧道协议。FCIP要承担TCP/IP的处理开销,因此并不适合在高性能数据中心应用。iSCSI(Internet Small Computer System Interface)与FCIP技术类似,也是用TCP/IP来建立和管理IP 存储设备、主机和客户机等之间的相互连接,是由IBM公司研究开发的。

FCoE(Fibre Channel overEthernet)是由专门的数据中心存储协议发展而来,其通过以太网直接传输光纤协议,让存储网络中的数据可轻易跨越光纤和以太网的界限,从而降低用户在存储网络构建和管理方面的成本和复杂性。简单讲就是通过以太网建立链接,连接到光纤通道SAN,完成两者的融合。存储与网络融合已经成为数据中心领域的共识,但究竟采用iSCSI还是FCoE融合技术才是存在很大争议的。蓝色巨人IBM倾向于FCoE,而IT巨头惠普则喜欢iSCSI,单从技术上不好说孰好孰坏,各有特点。FCoE技术似乎出身更加正统,就是为数据中心而生的,在这里不再对两者进行深入讨论。下面详细说说FCoE。

FCoE的谁

FCoE全称叫以太网光纤信道,是INCITS T11开发的一项新标准。它独立于以太网转发模式,并在以太网上映射本地存储信道。FCoE保留了所有的存储结构,保持了与原有存储网络相同的时延、安全性和流量管理特征。它与原有存储网络唯一的不用之处在于底层协议层(物理层和链路层),FCoE是运行在以太网线缆上以及交换机上。

FCoE的由来

早些年,由于以太网在速度上和性能上都无法同光纤网络(FC)相比,所以FC SAN就是网络存储的代名词。那时,FC SAN统一全部的网络存储市场,FC的厂商一度认为以太网无法适用于存储网络中。然而,随着以太网技术的快速发展,以太网在速度和性能上已今非昔比,10G应用非常普及,40G/100G应用逐渐火热。而FC仍停留在8G/16G的水平,无法满足高性能数据中心的需要。虽然FC厂商并不愿意将以太网引入到存储网络中,但面临iSCSI、FCIP等纯IP存储网络技术的竞争,FC厂商才不得不提出FCoE的融合技术。将以太网引入到存储网络中,也承认了以太网必然会居统治地位。提出FCoE的目的是为了尽可能长时间地保留他们在FC架构上的投资,否则数据中心存储这块将完全是以太网网络设备商的未来。

FCoE技术构成

 

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图1: FCoE架构

FCoE技术实现依靠三个方面的技术实现:1)把本地的FC帧封装为以太网帧;2)以太网协议支持拥塞情况下的无损传输;3)在以太网的MAC地址和FC的N_port ID之间建立一一映射关系。

FCoE在存储网络中的实现位置可以在图2中清楚的看出:

 

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图2:FCoE在存储网络中的实现位置

FC网络协议栈有五层,其中FC0定义承载介质类型,FC1定义帧编解码方式,FC2定义分帧协议和流控机制,FC3定义通用服务,FC4定义上层协议到FC的映射。FCoE技术是把FC-2层以下的内容封装到以太网报文中进行承载。保留了FC2层。这种设计既屏蔽了底层的昂贵的HBA,FC switcher之类的东西,又实现了数据的高速传输。图3描述了从FC到FCoE协议的变化过程。

 

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图3:从FC到FCoE的协议封装

FCoE的技术实现已经不存在难题,IEEE也详细定义了FCoE报文的详细构造和工作原理,并且在2009年标准草案提出后,就有很多存储和网络设备厂商就在产品中实现,目前支持FCoE的设备越来越多,相信在数据中心存储领域将得到越来越广泛的使用。

FCoE的好处

FCoE面向的是10G以太网,其应用的优点是在维持原有服务的基础上,可以大幅减少服务器上的网络接口数量。通过FCoE可以减少一半的线缆。采用一台具有FCoE技术的聚合网络适配器(Converged Network Adapter,CNA)的设备,就可以即充当以太网网络接口卡(NIC)也可以充当存储通道HBA 卡。一个采用了FCoE技术的存储设备访问服务器不再需要附加的网络接口卡或者FC HBA,仅仅需要一对FCoE聚合网络适配器就可以了。减少布线的同时又能降低功耗与成本,给管理也带来了方便。

虽然FCoE技术提出已经有几年,但FCoE的产品并未得到大规模的应用。主要原因在于这种融合技术仍处于争议之中,FCoE能否在未来能得到广泛应用,取决于数据中心用户的选择。

责任编辑:遗忘者 来源: 企业网
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