IP與FC的融合

1、1IP 與與 FC的融合的融合存存儲儲技技術(shù)術(shù) 第第3部分部分2目標(biāo)目標(biāo)后端也升級到FC網(wǎng)絡(luò)完整的盤陣解決方案中高端磁盤陣列架構(gòu)解析磁盤陣列配置實戰(zhàn)3目錄目錄 5.1 后端升級至FC 5.2 完整的盤陣解決方案 5.3 中高端磁盤陣列架構(gòu)解析 5.4 磁盤陣列配置實戰(zhàn)45.1 協(xié)議與協(xié)議的融合協(xié)議與協(xié)議的融合55.1.1 FC 的擴(kuò)展性問題的擴(kuò)展性問題 如果FC雙方距離太遠(yuǎn)的話，就需要自己架設(shè)光纜或者租用電信的專線光纜，這兩者的價格都是非常貴。 而普通到用戶的E1線路有自己的編碼方式，不可以直接連接到FC設(shè)備上，中間必須添加一個協(xié)轉(zhuǎn)。 解決方案： 通信雙方都接入Internet線路，但這里要注

2、意，運(yùn)營商給你的速率，例如5Mb/s、10Mb/s，這些都是本地帶寬。 專用光纜線路雖然能夠保證帶寬，但是只能承受E1等低速專線，且價格相對Internet接入要貴的多。65.1.1 協(xié)議融合的迫切性協(xié)議融合的迫切性 不管是租用專線，還是走Internet，上面承載的都是IP，那么FC的擴(kuò)展難道就無路可做了么，其實不然，既然SCSI可以跑在TCP/IP上，F(xiàn)C應(yīng)該也可以跑在TCP/IP上，這樣FC既保留的自己特性，也能使用TCP/IP所帶來的擴(kuò)展性了，這就就涉及到協(xié)議與協(xié)議的融合了。75.1.1 以太網(wǎng)以太網(wǎng) + TCP/IP 任何協(xié)議（以太網(wǎng)、FDDI、ATM、SDH、TCP/IP）都是一種

3、獨立的體系。例如：以太網(wǎng)是可尋址的，也就是說它涉及了OSI第三層網(wǎng)絡(luò)層的內(nèi)容，但TCP/IP也是一種尋址協(xié)議，那么它們倆之間是一個什么關(guān)系呢？ 經(jīng)過殘酷的競爭，最后IP統(tǒng)一了OSI的第三層，將原來第三層凌亂的地址種類統(tǒng)一了，而其他的協(xié)議（以太網(wǎng)、ATM、FDDI）就淪為一種二層的傳輸協(xié)議，只在小范圍使用。 由于IP沒有傳輸保障機(jī)制，TCP出現(xiàn)了，TCP作為一個程序運(yùn)行在通信的兩個終端之間，監(jiān)控終端最終發(fā)送和接收到的數(shù)據(jù)包、檢查是否出現(xiàn)丟包等事情。 經(jīng)過分析得出如下結(jié)論：雖然一個協(xié)議可能實現(xiàn)OSI所有7層的功能，但是如果他要和其他協(xié)議合作，那就要有個分工，而不能越權(quán)，比如IPoA：ATM就負(fù)責(zé)傳

4、輸IP包到目的，而不管數(shù)據(jù)是否出錯，雖然ATM可能有這個功能。以太網(wǎng)雖然可以尋址，但是他還是配合IP，進(jìn)行IP到MAC的映射，統(tǒng)一使用IP尋址。85.1.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的四級結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的四級結(jié)構(gòu) Payload層：層：是協(xié)議所承載的與本協(xié)議無關(guān)的最終數(shù)據(jù)。 信息表示層：信息表示層：就是附加在Payload數(shù)據(jù)之外的一段數(shù)據(jù)，也可以叫協(xié)議開銷，你可以把他想象成提貨單或信封。 交互邏輯層：交互邏輯層：它是運(yùn)行在通信雙方協(xié)議系統(tǒng)上的動作程序代碼邏輯。 尋址層：尋址層：它是幫助協(xié)議來找到需要通信的目標(biāo)的一套編址和尋址機(jī)制 TCP/IP協(xié)議占據(jù)了全球Internet的霸主地位，如果一種協(xié)議想跨越

5、地域或國家來進(jìn)行通信，但是自己又無能為力，因為首先沒有專門為它準(zhǔn)備的物理鏈路，其次它的設(shè)計，也不適合大范圍、長距離的廣域網(wǎng)環(huán)境，那么它只能來租用TCP/IP協(xié)議，將自己封裝到IP包中傳送。95.1.1 協(xié)議融合的三種方式協(xié)議融合的三種方式 調(diào)用：調(diào)用：所謂調(diào)用，也就是一種協(xié)議自身沒有某些功能，需要使用另一種協(xié)議提供的功能。例如：TCP調(diào)用IP，因為TCP沒有尋址功能。IP調(diào)用以太網(wǎng)，因為IP只有尋址功能，它沒有鏈路傳輸?shù)墓δ堋?yán)格來說，這不算是融合 隧道：隧道：就是將一種協(xié)議的完整數(shù)據(jù)包作為另一種協(xié)議的Payload來進(jìn)行封裝，打包傳輸?shù)侥康牡?，Tunnel就是這樣一種模式。就像是用船來裝火車

6、一樣。 映射：映射：Map是比Tunnel更復(fù)雜、更徹底的協(xié)議融合方式。它將內(nèi)層協(xié)議的部分或者全部邏輯，映射翻譯到外層協(xié)議對應(yīng)的功能相似的邏輯上，而不是做簡單的封裝。105.1.1 深入探討深入探討 Tunnel方方式式 iSCSI和PPPoE是典型的Tunnel模式，首先被定義成Tunnel模式的前提是，就是這兩種協(xié)議對某一特定的功能均有自己的實現(xiàn)。 Tunnel的另一個作用就是偽裝，比如IP協(xié)議中的GRE，它將IP協(xié)議承載到IP協(xié)議之上，自己承載自己，在封裝一層，這就可以使得一些不能在公網(wǎng)路由的IP包，封裝到可以在公網(wǎng)路由的IP包之中。115.1.1 深入探討深入探討 Map方方式式 Ma

7、p就是將一種協(xié)議的邏輯，翻譯映射成另一種協(xié)議的邏輯，Payload數(shù)據(jù)完全不變，達(dá)到兩種協(xié)議完全融合。 再舉個例子，兩個快遞公司，決遞公司A在青島沒有自己的送貨機(jī)構(gòu)，但是B有。所以A和B達(dá)成協(xié)議，A將青島地區(qū)的送貨外包給B，凡是A公司在青島的業(yè)務(wù)，都由B來運(yùn)送，但是表面上必須保持A的原樣，這種方式目前實際已經(jīng)廣泛使用。 起初的法是：先將客戶信件裝入A信封，然后再封裝一層B信封，帶著A信封來轉(zhuǎn)發(fā)，也就是Tunnel。后來，B公司嫌這種方法浪費成本，因為額外攜帶了一個A信封，這增加了信件的重量和信封成本。所以B公司琢磨出一套方法： 先讓B公司的快遞員了解寄件人所要提供的信息，此時取件人擔(dān)當(dāng)A公司的

8、角色，用戶認(rèn)為取件人是A公司的，用戶按照A公司的協(xié)議，將信封頭信息告訴快遞員；然后取件人此時并沒有將信件裝入A公司信封，而是直接裝入了B公司信封，但是在填寫B(tài)公司信封頭的時候，快遞員將用戶提供的針對A公司特有的信封頭信息，轉(zhuǎn)換翻譯成B公司特有的信封頭信息；經(jīng)過B公司轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)目的地之后，送貨員再次將B公司的信封頭信息，轉(zhuǎn)換翻譯成A公司所特有的信封頭信息。125.1.1 FC 與與 IP 協(xié)議之間的融合協(xié)議之間的融合 Tunnel模式產(chǎn)生模式產(chǎn)生 FCIP：通信雙方各增加一個FCIP網(wǎng)關(guān)，任何FC協(xié)議的邏輯，哪怕是一個小小的ACK幀，都需要封裝到TCP/IP協(xié)議中傳輸。兩端的FC協(xié)議處理機(jī)不會感

9、知到中間TCP/IP的存在，它們會認(rèn)為對方就是一個純粹的FC設(shè)備。 Map模式產(chǎn)生模式產(chǎn)生 IFCP：通信雙方各增加一個IFCP網(wǎng)關(guān)，作為協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備使用。IFCP GW將FC協(xié)議終止在本地，提取Payload數(shù)據(jù)，對外以TCP/IP設(shè)備的形式出現(xiàn)并傳輸數(shù)據(jù)，到達(dá)對方之后，對方的IFCP GW再從IP包中提取出Payload，然后將其映射到FC幀中，對其內(nèi)部以FC設(shè)備的形式出現(xiàn)。 但由于商業(yè)因素造成，目前這兩種應(yīng)用不多。135.1.1 協(xié)議融合樹協(xié)議融合樹 FCP協(xié)議與IP協(xié)議融合的后代是雙胞胎，各種協(xié)議之間相互融合，甚至產(chǎn)生了交叉，但是一切融合都是為了更好地適合市場需求。145.1.1 IP

10、 Over FC FC可以為了提高擴(kuò)展性而與IP合作，同樣，IP也可以O(shè)ver到FC上來搭個快車。你可以給每個FC口設(shè)置一個IP地址甚至多個IP地址，然后上層的應(yīng)用程序就像使用一塊網(wǎng)卡一樣使用FC卡。 要知道FC本來就是一塊網(wǎng)卡，只需要在鏈路層之上封裝一層PoP邏輯即可。比如，給FC卡上的每個接口配置一個IP地址和掩碼，甚至網(wǎng)關(guān)，然后就可以對目標(biāo)IP地址發(fā)起Ping操作155.1.1 FCoE（1） 以太網(wǎng)由10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s、40Gb/s的發(fā)展過程，基本上每次升級都是10倍的速率，但由于傳統(tǒng)的FC網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，每次升級都已2倍的速率，發(fā)展速度已經(jīng)快要被以太網(wǎng)

11、追上。因此FC有了想跑在以太網(wǎng)上的沖動，以便延續(xù)自己的生命力。165.1.1 FCoE（2） iSCSI接利用現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)，那么FCoE是不是也類似，直接在主機(jī)端安裝一個FCoE協(xié)議棧，就是在主機(jī)端操作系統(tǒng)中的TCP協(xié)議棧之上加一層邏輯呢？ 如果真的是這樣，F(xiàn)CoE與iSCSI就沒有什么本質(zhì)上的大區(qū)別了，也就無法體現(xiàn)其價值所在了。 傳統(tǒng)FC環(huán)境下在主機(jī)端原本是靠一塊FC HBA來實現(xiàn)FC網(wǎng)絡(luò)接入的，全部FC邏輯都運(yùn)行在這塊卡上，這樣做可以充分降低主機(jī)資源消耗。如果現(xiàn)在要將FC上層邏輯全部拿來主機(jī)端協(xié)議棧中運(yùn)行，那么效率勢必要打折扣，對主機(jī)CPU資源的消耗也必將增加。175.1.1 FCoE

12、的改變的改變 我們知道傳統(tǒng)以太網(wǎng)并不提供鏈路層保障功能，而FC的傳輸保障在鏈路層與傳輸層都有實現(xiàn)，兩者是緊密結(jié)合的。如果要將FC over到Ethernet上，那么勢必要砍掉FC的鏈路層而用以太網(wǎng)鏈路層替代，但是這樣over之后，新協(xié)議就沒有鏈路層保障機(jī)制了，不能與FC傳輸層保障機(jī)制進(jìn)行互相配合。為此，必須給以太網(wǎng)增加鏈路層轉(zhuǎn)輸保障機(jī)制，所以新的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了，這就是CEE（Converged Enhanced Ethernet），即增強(qiáng)型以網(wǎng)協(xié)議，Cisco稱之為DCE (Data Center Ethemet)。 由于已經(jīng)對鏈路層進(jìn)行了改變，所以傳統(tǒng)的以太網(wǎng)卡不可能符合要求，以太網(wǎng)交換機(jī)也是一

13、樣。這樣的話，就得開發(fā)專門的以太網(wǎng)卡和以太網(wǎng)交換機(jī)來支持CEE了。185.1.1 FCoE 卡卡 FCoE必須做成一個硬件HBA，而現(xiàn)在以太網(wǎng)卡也需要重新做，所以，一塊類似iSCSI硬HBA的硬FCoE卡也就水到渠成地出爐了：CNA卡，Converged NetworkAdapter，將FC卡與增強(qiáng)型以太網(wǎng)卡結(jié)合的產(chǎn)物，F(xiàn)C卡把其上層的FC邏輯處理部分拿出來融合到增強(qiáng)型以太網(wǎng)卡中，然后再在這片卡件中增加一個FCoE協(xié)議處理模塊，在數(shù)據(jù)幀中增加一個FCoE協(xié)議表示層區(qū)段用以執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換控制任務(wù)，有的邏輯都集成到一塊ASIC芯片中以達(dá)到很高的執(zhí)行效率。 iSCSI硬HBA只能用作承載iSCSI協(xié)議

14、，而不能作為承載IP的以太網(wǎng)卡使用了。但是FCoE卡卻可以同時承載FCoE流量和承載IP的以太網(wǎng)流量，也就是說可以把一塊FCoE卡同時當(dāng)做FC卡與以太網(wǎng)卡使用，互不影響。195.1.1 FCoE 交換機(jī)（交換機(jī)（1） 除了在交換機(jī)端對應(yīng)地增加對CEE的支持之外，以太網(wǎng)交換機(jī)還需要做一項重大的改變。我們知道FC交換機(jī)是整個Fabric的核心，任何一個通過FC接入Fabric的節(jié)點都要首先獲得一個Fabric ID然后執(zhí)行Fabric Login過程，這些過程都需要FC交換機(jī)來參與執(zhí)行。而以太網(wǎng)交換機(jī)并沒有提供任何這些Fabric服務(wù)，這樣的話，通過以太網(wǎng)鏈路傳入的地址請求以及Fabric Log

15、in的幀，就沒有人來應(yīng)答和處理了。所以，以太網(wǎng)交換機(jī)上，必須增加對應(yīng)的Fabric模擬程序，將其做到ASIC芯片中。 iSCSI對以太網(wǎng)沒有任何改變，而為何FC 來，就要興師動眾，改完了協(xié)議改網(wǎng)卡，改完了網(wǎng)卡還得改交換機(jī)，這么做到底值不值得？205.1.1 FCoE 交換機(jī)（交換機(jī)（2） 既然叫做FC overEthemet，那么就得拿出點樣子看看，得將原有的傳統(tǒng)FC網(wǎng)絡(luò)融合進(jìn)來才是。 大家可以看到，這臺交換機(jī)同時包含傳統(tǒng)的FC交換模塊及接口和新的CEE增強(qiáng)型以太網(wǎng)接口，這就意味著，傳統(tǒng)的FC設(shè)備以及使用CNA卡的FCoE設(shè)備可以同時連接到這臺交換機(jī)上而且實現(xiàn)互相通信。交換機(jī)內(nèi)部有一個FCoE處理模塊實現(xiàn)將CEE的流量橋接到FC交換模塊中，F(xiàn)CoE模塊的角色就是一個協(xié)議映射封裝與解封裝模塊，215.1.1 FCoE 的前景的前景 FCoE離行業(yè)市場客戶還差很遠(yuǎn)，6