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解读主流厂商FCoE方案
2011-04-29 TT网络 TT

FCoE,即在以太网上传输Fiber Channel Protocol (FCP)数据包,其目的是提供I/O整合,减少数据中心网络的复杂性。

FCoE通过10Gb增强以太网技术变成现实,它是利用DCB实现以太网增强功能的第一个主要应用。10Gb增强以太网通常称为数据中心桥接(Data Center Bridging,DCB)或融合增强型以太网(Converged Enhanced Ethernet,CEE)。IEEE 802.1工作组的DCB任务组负责制定相关规范,DCB在传统10Gb以太网架构上增加了如下功能,能够用来部署所有应用在单一基础设施上运行的融合网络(converged network):

802.1Qbb基于优先级的流量控制(Priority-based flow control,PFC),用于实现无损以太网(lossless Ethernet)。

802.1Qaz增强的传输选择(Enhanced transmission selection,ETS),用于在相同的连接中传输多种类型的流量。

802.1Qaz数据中心桥接交换(Data Center Bridging Capability Exchange Protocol,DCBX)协议用于保证PFC和ETS参数的一致性。

另一个需要提及的IEEE标准就是802.1Qau,它提供了拥塞通知机制(Congestion Notification),为端到端FCoE(End-to-End FCoE)提供了支持。当数据接收节点检测到它正在接近将开始丢弃输入数据包的临界点时,就会发送消息给目前正在发送数据包的所有节点,发送节点会降低它们的传输速率。当拥塞清除之后,数据接收节点会发送消息通知发送者恢复全速率发送。

基于DCB的FCoE实现

主流厂商FCoE方案拓扑

FCoE是FC网络技术的自然演化,通过汇聚的单一网络存储技术,FCoE实现了从服务器到交换机到存储共享相同的融合网络结构,为整合数据中心服务器I/O、网络设备以及存储提供了巨大帮助。实现端到端的FCoE,需要对主机层、网络层、存储层的硬件设备做出相应的调整,FCoE的日常维护和FC SAN并无太大差别。

主流厂商FCoE方案拓扑

CNA

CNA(Converged network adapters)融合网络适配器,10 Gbps FCoE/CEE CNA卡提供了更强大的服务器I/O整合功能,能够和现有的光纤通道和以太网环境无缝集成;帮助减少数据中心服务器中使用的适配器数量,进而减少线缆和相应的交换机端口数,降低总成本。

Brocade,Emulex和QLogic公司都生产单端口及双端口CNA卡,对外提供的接口和FC HBA卡相同,使用普通的LC-LC的光纤线就可以连接CNA卡和对端的FCoE交换机。

Server

 

在机架服务器上安装CNA卡和FC HBA卡没有任何不同,都是在PCI Express (PCIe)插槽中安装硬件,然后在OS下安装对应的驱动程序即可。

有些版本的操作系统,比如SuSE Linux11 SP1和vSphere 4.1,已经包含了CNA卡驱动程序,在OS安装过程中会自动安装相应的驱动程序。CNA卡在操作系统下对应两种设备,分别是以太网网卡和FC HBA卡,配置管理和之前并无任何区别。

FCoE Switch

支持DCB和FCoE,包括10Gb以太网CEE端口和8Gb Fiber Channel端口,能够处理所有的LAN和SAN流量。CEE端口安装10Gb以太网SFP+光收发器后可以上连汇聚万兆以太网交换机,Fiber Channel端口安装8Gb FC SFP+光收发器后可以上连现有SAN网络中的FC Switch。通过将原有的网络交换机和FC交换机整合为FCoE交换机,网络设备及连接线都减少为原来的1/2。

主要的FC交换机厂商Brocade和Cisco的FC交换机产品线中目前只有部分产品支持FCoE,如Brocade 8000和Cisco Nexus 5000。

部署FCoE还缺什么?

目前最普遍的FCoE路径是从服务器到FCoE接入交换机,FCoE接入交换机分割以太网局域网与FC光纤SAN之间的传输。SAN数据流量直接通过FC连接到现有的FC交换机和存储阵列,也就是说仅服务器与交换机之间的访问层是10GbE网络,而目前只有极少IT厂商拥有从前端服务器到后端磁盘阵列全路径的FCoE通路。

FCoE全功能的标准FC-BB-5已经发布,IEEE 802.1 DCB功能在去年也都开发完成,发布只是时间问题,基于DCB实现FCoE在理论层面已不存在障碍。目前支持FCoE的大都是存储网络设备厂商,其提供的FCoE解决方案在设备兼容性、架构拓展性方面还有待完善,目前普遍存在的端到端FCoE(End-to-End FCoE)、FCoE多跳(FCoE Multi-Hop)问题,需要厂商基于现有FCoE标准和IEEE草案进行更多研发投入。产品功能完善后,能够对普及起到帮助作用的就是成本的降低,目前我们正处于产品功能完善的阶段,在数据中心部署更为复杂、扩展性更好的FCoE架构需要进行更为深入的测试,同时也意味着需要投入更多的成本。

事实上,一种技术很难完全替代另一种技术,基于企业的特定需求,每种技术都会找到自己的一席之地。企业利用FCoE能够保持并演进现有的光纤通道设备,在保护FC基础设施上投资的基础上让数据中心运行效率更高,成本效益更好。对于没有使用FC SAN存储网络环境的企业来讲,也可以通过iSCSI和NAS享受到融合以太网网络所带来的诸多效益。

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