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以太网光纤通道和增强型以太网的强大融合

简介:
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 以太网光纤通道(FCoE)发展的主要动力是用户希望在目前企业已投入大量光纤通道投资的情况下发挥以太网强大的经济性。对于数据中心来说,这种融合具有强大的优势--减少了设备,利用了光纤通道,集中化了存储

对于大型企业数据中心来说,FCoE是真正的福音。这些数据中心每年投入数十亿美元用于光纤通道存储,如果能够利用10GB/秒以太网,那么它们将非常乐于利用这种技术。

FCoE的发展同时还推动光纤通道SAN(存储局域网)在高速、小范围网络内的使用,这些网络包括数据中心网络边缘普遍采用的刀片服务器背板,虚拟化服务器等。

WatchStor编者注:原文作者CHRISTINE TAYLOR是市场研究与咨询公司The Taneja Group的分析师。

FCoE一瞥

FCoE标准的概念很简单:FCoE能够让光纤通道在10GB/秒增强型以太网局域网上运行,从而产生一个融合的网络。

FCoE并不是针对所有目标,比如只有以太网存储的小型网络环境就不需要FCoE连接性。不过,对于光纤通道用户来说,FCoE让它们可以将光纤通道存储从数据中心的中心延伸到边缘。

这种情况下需要两种相互关联的协议:第一个就是FCoE本身,它是一个传输标准,让光纤通道帧可以在以太网上运行;第二个协议就是增强型以太网,FCoE需要这种协议来在以太网上传输光纤通道。

FCoE标准让光纤通道传输可以多个在二层桥接域内的增强型以太网局域网之间进行。FCoE还支持存储局域网管理域,可以在10GB/秒增强型以太网上维持逻辑光纤通道存储局域网。FCoE让光纤通道通道帧可以在无损性能并保持自身完整的情况下在以太网上运行。

增强型以太网--也叫做融合型增强以太网(CEE),数据中心以太网或数据中心桥接(DCB)--不需要运行三层TCP/IP协议。传统的以太网通常经常发生网络堵塞,延迟和帧损失,因此这种以太网不适合光纤通道传输。不过,10GB/秒以太网的问世改变了这种情况,这种以太网取消了TCP/IP协议,从而带来了"无损的"以太网架构。

无损环境的基本要求是优先级流控制(优先级暂停),ETS(调度器)和发现协议。(堵塞管理也很好,不过这个是可选项)。这些功能让光纤通道帧可以直接在10GB/秒以太网上运行,并且不影响任何性能。

标准的问题

无论是FCoE还是增强型以太网标准都还未完成,但是主要的网络技术和系统厂商已经达成了一致,并积极改造它们自己的产品。这毫不奇怪,因为大部分这些厂商都是T11(FCoE)和IEEE(增强型以太网)标准工作组的成员,因此在标准制定的过程中,它们可以很容易达成一致。在这两项标准之中,FCoE将在今年年底等待批准。

增强型以太网的标准制定时间将更长,因为IEEE(美国电气和电子工程师协会)的标准批准时间通常不短。同时,众厂商已经在以太网标准上达成一致,它们将向IEEE提交这项标准,并将它应用在FCoE初期商业化产品之中。带FCoE功能的网络组件现在已经上市,预计未来几个月内可以得到OEM(贴牌厂商)的认证。

由于该标准尚未得到批准,缺少基本的整合,因此FCoE目前还只能在数据中心边缘,以及非关键服务器环境中使用。但是在企业数据中心中,多数任务关键型服务器存储在光纤通道中,并且有直接的连接端口,因此还不需要FCoE和增强型以太网。虽然使用FCoE和增强型以太网能带来很多好处,对于任务关键型服务器也是如此,但是现在数据中心还可以继续等待,直至这些标准得到批准,它们的互操作性得以改善为止。(如果这两种协议是稳定的,那么它们所带来的速度改善,I/O统一和冗余服务器/布线减少等好处对于对数据中心核心都是非常有吸引力的。)

新设备

为了支持这些协议,需要一些新的设备,其中包括:(1)可以提供10GB/秒以太网的增强型以太网交换机;(2)可以同时支持以太网和光纤通道的融合网络适配器(CNA);(3)能够执行无状态封装/解封装功能的FCoE转发器。FCoE转发器比起网关要更轻型。一个网关必须能够收到并处理iSCSI(互联网小型计算机系统接口)协议,并发起另一个协议,比如光纤通道协议(在iSCSI -FCoE网关中)。iSCSI需要两个会话:一个从发起端到网关,另一个从网关到目标端。在FCoE网络中,只需要一个光纤通道会话:从FCoE发起端到光纤通道目标端。

FCoE需要在设备上进行一些新投资,但是这些新产品并不是只有FCoE这一项用途。增强型以太网交换机可以同所有其他以太网传输共享10GB/秒以太网,而CNA可以成为附带FCoE连接性的HBA(主机总线适配器),因此在FCoE上的投资成本并不会比企业目前在企业存储资源上的支出高很多。FCoE市场渗透率的提高也有助于降低初始成本。由于SAN的硬件、软件和操作不需要改变,因此在光纤通道环境下部署FCoE后不会再产生额外的成本。增强型以太网不仅可以为FCoE带来好处,而且还有利于其他的以太网传输,它可以提供不同的传输等级,无损的数据传输和10GB/秒的速度。

如何管理融合网络

在FCoE的推广过程中,不可避免的会遇到一些挑战。设备成本并不是很大的问题,但是故障排除可能是一个很大的问题。在一个专门网络中问题的解决要比在融合网络中更加直接,因此重要的是如何在同样的操作框架下分别管理融合网络。VLAN(虚拟局域网)可能就是我们想要的答案。VLAN可以让存储管理员单独管理光纤通道,就像以太网管理员管理增强型以太网一样。带FCoE功能的10GB/秒交换机将代替单独的局域网交换机和光纤通道导向器。

VLAN还将可以让光纤通道管理员保留现有的操作流程。即使如此,由于FCoE依赖于以太网和它的资源,因此我们预计操作实践上会有一些重叠,且会产生一些管理上的问题。此外,承载任务关键型应用程序的服务器通常有大量的以太网和光纤通道端口,对于融合并产生冗余10GB/秒端口的实践来说,这种服务器的端口显得太多。带更少端口的边缘部署可以从融合中获得更多的好处。

FCoE和数据中心

许多企业现在已经在尝试使用CNA。客户对FCoE的兴趣主要集中在如何将FCoE应用于虽然有数据中心但是未连接至SAN的计算密集型环境。对于他们来说,FCoE的作用就是将现有的光纤通道资源资源延伸至这些环境。通过同增强型以太网协同工作,FCoE可以为数据中心管理员带来三项重要的好处:

  1. (1)让管理员可以用现有的集中式存储替换直连式存储(DAS);
  2. (2)利用了已经发生的光纤通道投入,管理员不必再单独购买iSCSI SAN;
  3. (3)为高性能环境提供了10GB/秒增强型以太网连接性。

FCoE和增强型以太网可以解决高性能环境所面临的一些问题。这些问题包括直连式存储过多,存储集中化所带来的对iSCSI SAN的潜在需求,布线过多过于耗能,设备冗余等。多数企业尝试部署FCoE的主要理由就是为了解决这些问题,而我们预计2009年主要的FCoE部署仍然集中在这种类型的环境。未来几年内,随着这些部署证明FCoE/增强型以太网的能力,标准工作组批准FCoE和增强型以太网标准,我们将看到FCoE和增强型以太网的应用进入任务关键型应用程序。FCoE和增强型以太网成为主流部署的时间会比初期采用者采用的时间晚一两年,但是客户对FCoE的兴趣(鉴于FCoE和增强型以太网所带来的好处)将非常强烈,预计2009年出现主流的测试部署,2010年出现边缘采用。

当然,FCoE的部署仍然会伴随着组织上和成本上的问题。但是,我们认为,比起这些问题,在现有光纤通道SAN上集中化存储管理所带来的好处要高得多。

投资回报1:在服务器密集型环境中将存储管理集中化。数据中心边缘的刀片和虚拟服务器传统上是将数据存入直连式存储设备。但是,基于增强型以太网和FCoE的融合以太网网络能够提供更高的带宽、更高的速度,以及对光纤通道SAN的访问性。将光纤通道存储延伸至这些I/O密集型的高性能环境中,可以让IT人员减少不必要的直连式存储设备,并利用现有的光纤通道SAN而不是再购买iSCSI SAN。增强型以太网也对I/O密集型的环境有利,因为这种环境需要大量的带宽和很高的速度。

投资回报2:通过服务器合并降低数据中心复杂性。FCoE的另一个初期使用领域将是在服务器和网络的合并上。数据中心中传统的服务器集群有五到七个I/O接口,一方面适用于不同的网络,另一方面也是为了冗余配置。通过多协议交换机和基于主机的CNA,FCoE和增强型以太网能够统一I/O,让IT人员可以大幅减少网络设备数量、服务器到网络接口数量,以及集群间的连线。例如,接口数量将减少至2个10GB/秒以太网端口,两条网线和2个交换机端口。

合并所带来的另一个好处是FCoE型CNA可以提供标准化的光纤通道SAN连接性,从而简化了物理架构和配置。管理员不需要再特地安排可用的光纤通道服务,因为所有的数据中心服务器都有CNA,而CNA让IT人员或政策驱动型的操作可以随时提供光纤通道服务。

投资回报3:推动实现高能效的数据中心。服务器合并以及网络融合可以减少与数据中心网络及存储相关的能源消耗。基本上,网络的能源消耗不像存储这么高。但是融合的网络可以减少数据中心的布线数量,接口数量和冗余服务器数量,从而减少能源消耗。通过利用FCoE将光纤通道存储延伸至更多的数据中心服务器,管理员减少了对高耗能的磁盘阵列的需求。通过在SAN中将存储集中化,而不是利用多个直列式存储设备和iSCSI阵列,IT人员可以大幅减少阵列所消耗的电能,所占用的机架空间以及其冷却需求。

投资回报4:一致的SAN连接。CNA实现在以太网服务器上进行动态的光纤通道SAN设置。管理员不要为一个单独的服务器光纤通道端口设置新的连接。光纤通道连接性同时还可以替代低效率的DAS架构。这种方式简化了物理架构和配置,不需要复杂的设备配置来进行多个网络架构的多种连接。它同时还让存储管理员可以通过光纤通道(而不是通过光纤通道加iSCSI和/或DAS)来有效地管理存储。

虽然FCoE和增强型以太网的标准尚待批准,但是它们得到了厂商的支持和认证。标准批准是很重要,因为只有标准得到批准,才能进行更深层次的整合,提供更好的互操作性。标准的批准有助于让数据中心管理员放心地将FCoE和增强型以太网应用于核心数据中心环境以及边缘的虚拟化服务器和刀片服务器。不过,由于FCoE和增强型以太网得到了足够的厂商支持,企业对它们也有很强的兴趣,因此今年的初期使用者就可以开始使用这两种协议的商业化产品,明年这两种协议将开始进入主流应用。目前,FCoE的设备提供商包括Brocade,思科,Emulex和QLogic,但是大部分存储厂商和以太网厂商目前还只是参加标准工作组活动并进行一些整合工作。

与此同时,InfiniBand厂商已经察觉到了市场机遇,它们希望将自己的协议扩展至高性能计算(HPC)以外的领域。虽然只有一些厂商加入(比起以太网领域的众多厂商)这项活动,但是InfiniBand的标准更容易通过批准,而且InfiniBand已经大量应用于无损环境,而这些无损环境正是未来的增强型以太网所瞄准的领域。

对于FCoE/增强型以太网的支持者来说,如果他们希望看到主流数据中心市场的大门向这两种协议开放,那么他们就需要不断推动这两种协议的商业化的标准进程。从这一点上来说,我们预计完全批准后的FCoE和增强型以太网标准将能够更好地融合以太网和光纤通道,提供更好的性能,更高的数据中心密度,减少能源消耗成本,降低资本开支和维护支出。我们认为FCoE阵营以及它们的互操作性合作伙伴将扮演重要角色,它们将推动2009年及以后融合数据中心的实现。

 作者:CHRISTINE TAYLOR

来源:51CTO

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