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存储网络 – 了解FCoE的8个技术细节

2016-08-01 20:32 EMC中文技术社区

     Fibre Channel over Ethernet(FCoE)是一个把Fibre Channel(FC)中的帧(Frame)封装到一个增强的以太网(Ethernet)中的传输协议标准,它应用与组件存储网络。关于FCOE的介绍网络上非常多,但大多都比较分散。本文通过总结了8个关于FCoE的技术细节,将存储网络FCoE中必须要了解的知识进行整理。

 


1.FCoE就是用以太网来传输FC:


     FCoE的全称是Fiber Channel over Ethernet,旨在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,通过同一种截物理介质(以太网络)进行传输,同时保留了FC中的上层协议的特性,例如数据一致性,流控制等,但不使用原先光纤网络的物理线路与接口。目的在于降低用户在存储网络构建和管理方面的成本和复杂性。

 

 

2.FCoE的优势是融合网络和未来高速带宽的预期:


     FCoE的优势显而易见,部署FCoE以后,企业只需要使用以太网络构建数据中心的网络,而不是原来使用光纤网络和以太网络进行结合。同时减低线路的总数,主机端接口卡(HBA,网卡)等的总数。而这两者会被集成为同一个接口设备 –融合网卡Converged Network Adapter(CNA)用来同时处理FC协议和TCP/IP协议,从而保证在同一个主机接口上对存储网络和IP网络进行隔离。另外,未来FCoE可能会提供相比FC网络更大的带宽,FCoE目前起始就是用10 Gb的以太网,而40 Gbps和100 Gbps的以太网也相信在不久的将来也会推出,相对FC网络方面,8Gb和16Gb是主流,最新的32Gb也刚刚出现,但相对也在起步阶段的100Gb以太网来说还是稍逊不少。

 


3.FCoE主要协议还是FC,只是封装以后用以太网介质传输:


     FCoE协议的发明目的很简单,用来把FC协议封装到以太网之中。下面一张图可以很清楚的清楚的看到一个FCoE的帧包含哪些部分。FC帧和以太网帧,在FCoE中的传输是一1:1的对应关系存在,没有任何封包和合并多个FC帧到一个以太网帧的情况。因此,在FCoE数据传输的每个节点上(网卡,交换机)都需要启用巨帧Jumbo Frame以支持封包以后的以太网帧的传输(以太网原来默认帧最大1500字节,传输FC帧需要2112)。不同的厂商的产品默认的巨帧MTU有所不同,比如思科的Nexus默认值是2158。

 

 


4.FCoE需要配合特定设备,且运行在增强的以太网上:


     FCoE其实不能运行于普通的10/100Mb, 1Gb和10Gb的以太网络,因为普通的以太网并不是Lossless Ethernet,它不包含任何重传(重传由上层的TCP协议控制)和流控制技术, 保证传输等功能。FCoE所运行的以太网络是一种增强的以太网络(Enhanced Ethernet),可以包含这些功能。不同的厂商对这种增强命名有所不同,思科把它叫做Data Center Bridging(DCB),博科和其他厂商则把它叫做Converged Enhanced Ethernet(CEE)。

现有的支持1Gb以太网络的RJ45的CAT-5和CAT-6网线也不能支持FCoE的产品,转移到FCoE的用户可以选择现有光纤线和一种新类型的扁平线缆(Twin Axial)作为传输介质。FCoE同时还需要配合Converged Network Switch(CNS)作为连接以太网和光纤网络的桥梁

 


5.Enhanced/Lossless Ethernet比普通以太网增加了一些流控制协议;


     原先的以太网使用到了一种叫做PAUSE的机制,PAUSE机制可以防止瞬时过载导致缓冲区溢出时不必要的帧丢失,实现了一种简单的停-等式流量机制,来提高传输的质量。而原有的PAUSE机制在决定对特定端口进行停-起的操作的时候并没有一个优先级的控制。增强的以太网解决这个问题,在原有的以太网的基础上增加了一些扩展的协议机制,使得让以太网更适合存储网络。这种控制机制主要包括以下几种:

  • Priority Flow Control(IEEE 802.1Qbb)和Enhanced Transmission Selection(IEEE 802.1Qaz),它们的作用是可以对帧的传输优先级进行调整。例如将存储网络的帧的优先级调高,获得更高的带宽,以保证存储网络传输的速度和质量。

  • Congestion Notification(IEEE802.1Qau)作用是对以太网中造成冲突的源和目标端同时叫停的机制。

     另外,增强的以太网还提供了二层网络的多路径机制,替代原有Spanning Tree Protocol(STP)只支持单路径。

 


6.FCoE网络中的端口和FC网络类似,只是叫法不同:

  • N_Ports(HBA和存储FC前端口)在FCoE中叫做VN_Ports(CNAA和存储FCoE端口)

  • F_Ports(Fabric端口)在FCoE中叫做VF_Ports(FCoE交换机的端口)

  • E_Ports(FC交换机到FC交换机)在FCoE中叫做VE_Ports(FCoE以太网交换机互联的端口)

 

 

7.FCoE应用场景是对现有存储架构的扩展,而不是作为iSCSI或者NAS的替代:


     如果你的企业在以太网上部署存储,如果你的规模不是很大,iSCSI和NAS都是在BLOCK和FILE端很好的选择。那如果您的企业已经有更大规模的存储网络,在新建基础架构的情况,使用融合的FCoE网络可以同时兼顾BLOCK和FILE存储,10Gb的速度可以同时用来支持FCoE,iSCSI,NAS,将来以太网的高速发展也会使得企业在部署FCoE上得益。

 

 

8.EMC的存储产品全面支持FCoE:

    

     EMC的存储产品已经从2010开始逐步支持FCoE网络,EMC支持FCoE的的产品列表参考:EMC产品的FCoE的兼容性列表



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