選擇光纖通道交換機(jī)有妙招

作為存儲(chǔ)系統(tǒng)非常重要的設(shè)備之一，光纖通道交換機(jī)有著廣泛的應(yīng)用，相信不少消費(fèi)者對(duì)其如何選購還不是很了解，沒有關(guān)系，下面我們主要針對(duì)光纖通道交換機(jī)的選購問題，給大家詳細(xì)的分析一下。通過光纖通道(FC)交換機(jī)構(gòu)建的光纖通道網(wǎng)絡(luò)叫作Fabric，或者叫作光纖通道網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

與以太網(wǎng)交換機(jī)大不相同，大多數(shù)用戶在構(gòu)建存儲(chǔ)時(shí)，F(xiàn)C交換機(jī)往往被緊密地集成到系統(tǒng)中。一方面用戶對(duì)其關(guān)注程度不太高，另一方面所有的大型存儲(chǔ)設(shè)備廠商都OEM光纖通道交換機(jī)，不細(xì)心的用戶連交換機(jī)的生產(chǎn)廠家都不清楚。

基礎(chǔ)篇

在20世紀(jì)80年代，連接主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)方法是通過像IDE或并行SCSI這樣的接口實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的DAS(直接連接存儲(chǔ))方式。并行SCSI提供了相對(duì)快速的訪問SCSI硬盤的速度(5MBps或10MBps)，并且?guī)讉�(gè)硬盤可以通過同一個(gè)接口連接到計(jì)算機(jī)上。

但是，隨著存儲(chǔ)子系統(tǒng)變得越來越大，計(jì)算機(jī)變得越來越快，一個(gè)新問題出現(xiàn)了：外部存儲(chǔ)設(shè)備開始變得龐大起來。磁帶庫、RAID(廉價(jià)冗余磁盤陣列)和其他SCSI設(shè)備開始需要越來越多的空間，這就要求并行SCSI連接從主機(jī)延伸出來得越來越遠(yuǎn)。同時(shí)，I/O(輸入/輸出)速率也在不斷增長，于是如何在一大捆線(32或64位數(shù)據(jù)總線)中保持信號(hào)的一致性也就成為了一個(gè)需要在物理學(xué)上解決的問題。簡單的并行SCSI改良版的設(shè)計(jì)目的就在于，增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和解決信號(hào)一致性問題。但是，它們最終都難以克服高速信號(hào)在并行SCSI總線構(gòu)架下傳輸這一技術(shù)難題。

為了滿足這些新的需求，人們開發(fā)了為存儲(chǔ)設(shè)備提供千兆串行網(wǎng)絡(luò)訪問能力的光纖通道(Fibre Channel)協(xié)議。在光纖通道協(xié)議的第四層上建立了以光纖通道為基礎(chǔ)的用于存儲(chǔ)的SCSI協(xié)議、用于網(wǎng)絡(luò)的IP協(xié)議以及映射到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上的用于集群的虛擬接口(VI)協(xié)議。光纖通道協(xié)議綜合了許多優(yōu)點(diǎn)，如網(wǎng)絡(luò)范圍的最遠(yuǎn)距離可達(dá)到10公里，可以使用多種介質(zhì)的簡單串行線纜、千兆網(wǎng)絡(luò)速率以及可以在同一線纜上同時(shí)使用多種協(xié)議。這些特點(diǎn)使得光纖通道協(xié)議作為并行SCSI協(xié)議的替代者在整個(gè)90年代都得到了人們的認(rèn)可，現(xiàn)在光纖通道協(xié)議被用在絕大多數(shù)高容量、高端直連存儲(chǔ)設(shè)備上。

隨著光纖通道協(xié)議作為并行SCSI的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式替代者的出現(xiàn)，并隨著其逐漸被市場所接受，一種組合單純的存儲(chǔ)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身的新技術(shù)出現(xiàn)了——這就是存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network，SAN)。SAN是一個(gè)由存儲(chǔ)設(shè)備和系統(tǒng)部件構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，所有的通信都在一個(gè)光纖通道的網(wǎng)絡(luò)上完成，可以被用來集中和共享存儲(chǔ)資源。SAN不但提供了對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)備的高性能連接，提高了數(shù)據(jù)備份速度，還增加了對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的冗余連接，提供了對(duì)高可用群集系統(tǒng)的支持。

簡單地說，SAN是關(guān)連存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器的專用光纖通道網(wǎng)絡(luò)，它和以太網(wǎng)有類似的架構(gòu)，以太網(wǎng)由服務(wù)器、以太網(wǎng)卡、以太網(wǎng)集線器/交換機(jī)及工作站所組成，SAN則由服務(wù)器、光纖通道卡、光纖通道集線器/交換機(jī)和光纖通道存儲(chǔ)裝置所組成，SAN把大容量、長距離連接從SCSI解放出來，并避開以太網(wǎng)的束縛使數(shù)據(jù)得以高速傳輸。

SAN由三個(gè)基本的組件構(gòu)成：接口(如SCSI、光纖通道、ESCON等)、連接設(shè)備(交換設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、路由器、Hub等)和通信控制協(xié)議(如IP和SCSI等)。這三個(gè)組件再加上附加的存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器，構(gòu)成一個(gè)SAN系統(tǒng)。構(gòu)成存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備是光纖交換機(jī)即光纖通道交換機(jī)。按光纖通道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用光纖通道交換機(jī)將存儲(chǔ)系統(tǒng)與服務(wù)器連接，以提供高速數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)共享、無局域網(wǎng)數(shù)據(jù)備份和存儲(chǔ)合并。光纖通道網(wǎng)絡(luò)在存儲(chǔ)系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。它可以發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的一切，并且管理、控制著存儲(chǔ)系統(tǒng)的一切(如圖1所示)。

技術(shù)篇

光纖通道交換機(jī)為高帶寬和低延遲數(shù)據(jù)通信提供光纖通道切換功能。目前，光纖通道交換機(jī)提供無連接服務(wù)(Class2和3)。光纖交換機(jī)是使用光纖網(wǎng)絡(luò)路由直接連接的方式，使用路由軟件直接連接發(fā)起者和目標(biāo)，這樣就可以獨(dú)享光纖的所有帶寬。這就意味著光纖中每一個(gè)連接都可以單獨(dú)存在，與其他連接互不干擾。光纖交換機(jī)端口的數(shù)量從8口到64口，甚至更多，其中包含智能交換硬件，使交換機(jī)所有端口中的任意兩點(diǎn)可以建立連接。光纖交換機(jī)通過E_Ports(擴(kuò)展端口)可以進(jìn)行堆疊，這種方法可以使光纖網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)，交換機(jī)堆疊最多可以達(dá)到239個(gè)。

較大型的SAN通過在一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中連接多個(gè)交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)。其中每個(gè)交換機(jī)有一個(gè)到網(wǎng)絡(luò)中其他交換機(jī)的單向連接。在圖2的例子中，使用的交換機(jī)有16端口。隨著網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)數(shù)量增加，用于交換機(jī)間連接的端口百分比增加。這也是FC交換機(jī)端口昂貴的原因之一。總共有96個(gè)端口的由6個(gè)交換機(jī)組成的網(wǎng)狀SAN核心網(wǎng)絡(luò)中，有30個(gè)交換機(jī)間的連接和66個(gè)用戶端口。

交換機(jī)大大提高了光纖網(wǎng)絡(luò)的性能，例如：名稱服務(wù)、管理服務(wù)以及更加完善的設(shè)備連接協(xié)議。交換機(jī)在絕大多數(shù)的環(huán)境中被用來作為提供主機(jī)到陣列連接的完善機(jī)制，尤其是在多重設(shè)備、多重引導(dǎo)的環(huán)境中交換機(jī)是不可或缺的。光纖通道交換機(jī)在SAN存儲(chǔ)架構(gòu)中處于連接核心地位。光纖通道交換機(jī)在邏輯上是SAN的核心，它連接著主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備。Fabric的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以被看作是SAN建立的基礎(chǔ)。當(dāng)從一個(gè)設(shè)備發(fā)送一幀數(shù)據(jù)到交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)收到后，將該幀路由到適當(dāng)目標(biāo)設(shè)備中去。實(shí)際上，一個(gè)幀可以在它被完全接收之前就開始進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。光纖通道交換機(jī)也很智能，它可以提供各種Fabric服務(wù)，包括在網(wǎng)絡(luò)上定位其他節(jié)點(diǎn)的服務(wù)(簡單名字服務(wù))，可以自動(dòng)和Fabric中的其他交換機(jī)之間建立路由，將設(shè)備分區(qū)(zoning)，還可以監(jiān)視和處理錯(cuò)誤。

光纖通道交換機(jī)有著許多不同的功能，包括支持GBIC、冗余風(fēng)扇和電源、分區(qū)、環(huán)操作和多管理接口等。每一項(xiàng)功能都可以增加整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的可操作性，理解這些特點(diǎn)可以幫助用戶設(shè)計(jì)一個(gè)功能強(qiáng)大的大規(guī)模的SAN。光纖交換機(jī)的主要功能如下：自配置端口、環(huán)路設(shè)備支持、交換機(jī)級(jí)聯(lián)、自適應(yīng)速度檢測、可配置的幀緩沖、分區(qū)(基于物理端口和基于WWN的分區(qū))、IP over Fiber Channel(IPFC)廣播、遠(yuǎn)程登錄、Web管理、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)以及SCSI接口獨(dú)立設(shè)備服務(wù)(SES)等。光纖交換機(jī)往往根據(jù)其功能和特點(diǎn)被分為不同的類別。通常硬件可能都是基于相同的基本架構(gòu)或者相同的ASIC芯片，只是軟件的功能不同，光纖通道交換機(jī)的價(jià)格是根據(jù)它所能滿足的需求來制定的。高冗余的核心級(jí)交換機(jī)是個(gè)例外，它往往是根據(jù)自己的硬件容錯(cuò)平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)的。以下是各種主要類別的交換機(jī)的不同特點(diǎn)。

入門級(jí)交換機(jī)

入門級(jí)交換機(jī)的應(yīng)用主要集中于8到16個(gè)端口的小型工作組，它適合低價(jià)格、很少需要擴(kuò)展和管理的場合。它們往往被用來代替集線器，可以提供比集線器更高的帶寬和提供更可靠的連接。人們一般不會(huì)單獨(dú)購買入門級(jí)交換機(jī)，而是經(jīng)常和其他級(jí)別交換機(jī)一起購買，以組成一個(gè)完整的存儲(chǔ)解決方案。入門級(jí)交換機(jī)提供有限級(jí)別的端口級(jí)聯(lián)能力。如果用戶單獨(dú)使用這類低端設(shè)備時(shí)，可能會(huì)遇到一些可管理性問題。

工作組級(jí)光纖交換機(jī)

光纖交換機(jī)提供將許多交換機(jī)級(jí)聯(lián)成一個(gè)大規(guī)模的Fabric的能力。通過連接兩臺(tái)交換機(jī)的一個(gè)或多個(gè)端口，連接到交換機(jī)上的所有端口都可以看到網(wǎng)絡(luò)的唯一的映像，在這個(gè)Fabric上的任何節(jié)點(diǎn)都可以和其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。從本質(zhì)上講，通過級(jí)聯(lián)交換機(jī)，能夠建立一個(gè)大型的、虛擬的、具有分布式優(yōu)點(diǎn)的交換機(jī)，并且它可以跨越的距離非常大。由多個(gè)交換機(jī)建立起來的Fabric，看起來就像是一個(gè)由單獨(dú)的交換機(jī)組成的Fabric，所有交換機(jī)上的端口可以像訪問本地交換機(jī)一樣查看和訪問Fabric上的所有其他端口。統(tǒng)一的名字服務(wù)器和管理服務(wù)允許通過單獨(dú)的接口查看和修改全部Fabric的信息。

創(chuàng)建分布式Fabric的一個(gè)重要因素，是獲得交換機(jī)之間連接的帶寬。任何兩個(gè)端口之間的有效速率受到交換機(jī)之間連接的有效帶寬的影響，可能需要使用多條交換機(jī)之間的連接來維護(hù)必要的帶寬。工作組光纖通道交換機(jī)數(shù)量眾多并且更加通用。用戶可以將工作組交換機(jī)用于多種途徑，但應(yīng)用的最多的領(lǐng)域是小型SAN。這類交換機(jī)可以通過交換機(jī)間的互聯(lián)線路連接在一起提供更多的端口數(shù)量。交換機(jī)間的互聯(lián)線路可以在光纖通道交換機(jī)上的任意端口上創(chuàng)建。不過，如果計(jì)劃使用多家廠商的產(chǎn)品的話，一定要確保設(shè)備可互操作。