存儲網絡 – 瞭解FCoE的8個技術細節

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介紹

 

     Fibre Channel over EthernetFCoE)是一個把Fibre ChannelFC)中的幀(Frame)封裝到一個增強的以太網(Ethernet)中的傳輸協議標準,它應用與組件存儲網絡。關於FCOE的介紹網絡上非常多,但大多都比較分散。本文通過總結了8個關於FCoE的技術細節,將存儲網絡FCoE中必須要了解的知識進行整理。

更多信息

 

1.FCoE就是用以太網來傳輸FC

     FCoE的全稱是Fiber Channel over Ethernet,旨在通過以太網直接傳輸光纖協議,讓存儲網絡中的數據可輕易跨越光纖和以太網的界限,通過同一種截物理介質(以太網絡)進行傳輸,同時保留了FC中的上層協議的特性,例如數據一致性,流控制等,但不使用原先光纖網絡的物理線路與接口。目的在於降低用戶在存儲網絡構建和管理方面的成本和複雜性。

 

 

2.FCoE的優勢是融合網絡和未來高速帶寬的預期:

     FCoE的優勢顯而易見,部署FCoE以後,企業只需要使用以太網絡構建數據中心的網絡,而不是原來使用光纖網絡和以太網絡進行結合。同時減低線路的總數,主機端接口卡(HBA,網卡)等的總數。而這兩者會被集成爲同一個接口設備 – 融合網卡Converged Network AdapterCNA)用來同時處理FC協議和TCP/IP協議,從而保證在同一個主機接口上對存儲網絡和IP網絡進行隔離。另外,未來FCoE可能會提供相比FC網絡更大的帶寬,FCoE目前起始就是用10 Gb的以太網,而40 Gbps100 Gbps的以太網也相信在不久的將來也會推出,相對FC網絡方面,8Gb16Gb是主流,最新的32Gb也剛剛出現,但相對也在起步階段的100Gb以太網來說還是稍遜不少。

 

3.FCoE主要協議還是FC,只是封裝以後用以太網介質傳輸:

     FCoE協議的發明目的很簡單,用來把FC協議封裝到以太網之中。下面一張圖可以很清楚的清楚的看到一個FCoE的幀包含哪些部分。FC幀和以太網幀,在FCoE中的傳輸是一11的對應關係存在,沒有任何封包和合並多個FC幀到一個以太網幀的情況。因此,在FCoE數據傳輸的每個節點上(網卡,交換機)都需要啓用巨幀Jumbo Frame以支持封包以後的以太網幀的傳輸(以太網原來默認幀最大1500字節,傳輸FC幀需要2112)。不同的廠商的產品默認的巨幀MTU有所不同,比如思科的Nexus默認值是2158

 

FCOE.png

 

4.FCoE需要配合特定設備,且運行在增強的以太網上:

     FCoE其實不能運行於普通的10/100Mb 1Gb10Gb的以太網絡,因爲普通的以太網並不是Lossless Ethernet,它不包含任何重傳(重傳由上層的TCP協議控制)和流控制技術, 保證傳輸等功能。FCoE所運行的以太網絡是一種增強的以太網絡(Enhanced Ethernet),可以包含這些功能。不同的廠商對這種增強命名有所不同,思科把它叫做Data Center BridgingDCB),博科和其他廠商則把它叫做Converged Enhanced EthernetCEE)。

現有的支持1Gb以太網絡的RJ45CAT-5CAT-6網線也不能支持FCoE的產品,轉移到FCoE的用戶可以選擇現有光纖線和一種新類型的扁平線纜(Twin Axial)作爲傳輸介質。FCoE同時還需要配合Converged Network SwitchCNS)作爲連接以太網和光纖網絡的橋樑

 

5.Enhanced/Lossless Ethernet比普通以太網增加了一些流控制協議;

     原先的以太網使用到了一種叫做PAUSE的機制,PAUSE機制可以防止瞬時過載導致緩衝區溢出時不必要的幀丟失,實現了一種簡單的停-等式流量機制,來提高傳輸的質量。而原有的PAUSE機制在決定對特定端口進行停-起的操作的時候並沒有一個優先級的控制。增強的以太網解決這個問題,在原有的以太網的基礎上增加了一些擴展的協議機制,使得讓以太網更適合存儲網絡。這種控制機制主要包括以下幾種:

  • Priority Flow ControlIEEE 802.1Qbb)和Enhanced Transmission SelectionIEEE 802.1Qaz),它們的作用是可以對幀的傳輸優先級進行調整。例如將存儲網絡的幀的優先級調高,獲得更高的帶寬,以保證存儲網絡傳輸的速度和質量。

  • Congestion NotificationIEEE802.1Qau)作用是對以太網中造成衝突的源和目標端同時叫停的機制。

     另外,增強的以太網還提供了二層網絡的多路徑機制,替代原有Spanning Tree ProtocolSTP)只支持單路徑。

 

6.FCoE網絡中的端口和FC網絡類似,只是叫法不同:

  • N_PortsHBA和存儲FC前端口)在FCoE中叫做VN_PortsCNAA和存儲FCoE端口)

  • F_PortsFabric端口)在FCoE中叫做VF_PortsFCoE交換機的端口)

  • E_PortsFC交換機到FC交換機)在FCoE中叫做VE_PortsFCoE以太網交換機互聯的端口)

 

 

7.FCoE應用場景是對現有存儲架構的擴展,而不是作爲iSCSI或者NAS的替代:

     如果你的企業在以太網上部署存儲,如果你的規模不是很大,iSCSINAS都是在BLOCKFILE端很好的選擇。那如果您的企業已經有更大規模的存儲網絡,在新建基礎架構的情況,使用融合的FCoE網絡可以同時兼顧BLOCKFILE存儲,10Gb的速度可以同時用來支持FCoEiSCSINAS,將來以太網的高速發展也會使得企業在部署FCoE上得益。

 

 

8.EMC的存儲產品全面支持FCoE

EMC的存儲產品已經從2010開始逐步支持FCoE網絡。


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