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原创

浅谈FC网络硬件

2023-08-21 07:40:03
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       FC是企业数据中心内部署应用非常广的存储连接解决方案之一, 也是存储连接领域应用最普遍的方法之一。 FC凭借其低开销协议、可靠性和性能,成为连接全闪存阵列 (AFA) 存储器到服务器的优先选项。 事实上,虚拟化数据中心的加速发展和 NVMe 的出现都在推动FC存储需求不断增长。 随着 FC-NVMe 日益普及,拥有此项功能,再加上同时与 FCP-SCSI 通信的能力,可以助力最终客户以其自己的进度实现存储需求转型。

1、FC概述

Fibre Channel简称FC (区别于Fiber Channel),是一种高速网络技术标准(T11),主要应用于存储网络。

Fibre Channel (FC)技术标准是1994年由ANSI标准化组织制订的一种适合于千兆位数据传输通信的网络技术。光纤通道用于服务器共享存储设备的连接,存储控制器和驱动器之间的内部连接。

从分层协议栈的角度看,FC仅仅包含了从物理层到传输层的规范。它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接口,如SCSI或IP协议。而将SCSI封装起来后整个协议,就是FCP(Fibre Channel Protocol)。

FC物理层具有很高的传输带宽,从1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s到8Gb/s、16Gb/s,32Gb/s、64Gb/s,串行方式传输。

2、存储区域网络(Storage Area Network,SAN)目前主要采用FC技术,通过FC交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准。支持FC网络的主要硬件包括FC交换机、FC-HBA卡、FC光模块和光纤等。

图1.FC网络硬件拓扑

3、FC交换机与网络交换机的区别

3.1 可靠性

FC交换机主要用于SAN网络,网络交换机主要用于LAN网络。FC交换机的传输是无损的,而网络交换机在传输过程中很容易丢帧。FC交换机在工作过程中可以平滑地传输数据,不会丢帧,并且会按一定的顺序传输。FC交换机在与其他设备连接、传输数据时,会发送使这些设备停止发送帧的信号,以免在传输数据时丢帧。网络交换机在遇到网络拥堵时,就会产生丢帧,只能依靠上层协议来保障传输。

3.2 传输速率不同

FC交换机的最大速率已从最初的1Gbps,发展到现在的128Gbps。目前应用最广泛的FC交换机的速率分别是8Gbps、16Gbps和32Gbps。网络交换机的传输速率从千兆(10/100/1000Mbps)、万兆(10/100/1000/10000Mbps),到现在的25/100/200/400Gbps。

3.3 成本

在大多数情况下,FC交换机要比网络交换机配置成本高。

3.4后期维护

网络交换机后期如遇到故障,大多数的IT管理员都可以进行维修,不需要联系制造商。而FC交换机所使用的光纤通道如果出现故障,需要联系制造商进行专业的维修。

4、FC-HBA

FC HBA,即“Fibre Channel Host Bus Adapter”,是一个使计算机在服务器和存储装置间提供输入/输出(I/O)处理和物理连接的电路板或集成电路适配器。在FC网络中,主机(如服务器)需要和FC网络、FC存储设备(如SAN)连接时,需要使用一种接口卡,就如同连接以太网需要以太网卡一样。

目前主流的FC HBA供应商包括Marvell QLogic和Broadcom Emulex。

                                                表1 Marvell QLogic 32G 1Port产品特性表

Category

Feature

QLE2770

QLE2740

PCIe interface

PCI Express

Gen4 x8

Gen3 x8

PCIe functions

Physical Functions

1 FC/FC-NVMe per port

Virtualization

Total PFs + VFs

256 per port

Speeds

FC Lin (GFC)

2/16/8

32/16/8/4

Performance

(per port)

IOPs

1M

650K

Throughput

Line Rate

Latency

low

low

 

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1、FC概述

Fibre Channel简称FC (区别于Fiber Channel),是一种高速网络技术标准(T11),主要应用于存储网络。

Fibre Channel (FC)技术标准是1994年由ANSI标准化组织制订的一种适合于千兆位数据传输通信的网络技术。光纤通道用于服务器共享存储设备的连接,存储控制器和驱动器之间的内部连接。

从分层协议栈的角度看,FC仅仅包含了从物理层到传输层的规范。它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接口,如SCSI或IP协议。而将SCSI封装起来后整个协议,就是FCP(Fibre Channel Protocol)。

FC物理层具有很高的传输带宽,从1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s到8Gb/s、16Gb/s,32Gb/s、64Gb/s,串行方式传输。

2、存储区域网络(Storage Area Network,SAN)目前主要采用FC技术,通过FC交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准。支持FC网络的主要硬件包括FC交换机、FC-HBA卡、FC光模块和光纤等。

图1.FC网络硬件拓扑

3、FC交换机与网络交换机的区别

3.1 可靠性

FC交换机主要用于SAN网络,网络交换机主要用于LAN网络。FC交换机的传输是无损的,而网络交换机在传输过程中很容易丢帧。FC交换机在工作过程中可以平滑地传输数据,不会丢帧,并且会按一定的顺序传输。FC交换机在与其他设备连接、传输数据时,会发送使这些设备停止发送帧的信号,以免在传输数据时丢帧。网络交换机在遇到网络拥堵时,就会产生丢帧,只能依靠上层协议来保障传输。

3.2 传输速率不同

FC交换机的最大速率已从最初的1Gbps,发展到现在的128Gbps。目前应用最广泛的FC交换机的速率分别是8Gbps、16Gbps和32Gbps。网络交换机的传输速率从千兆(10/100/1000Mbps)、万兆(10/100/1000/10000Mbps),到现在的25/100/200/400Gbps。

3.3 成本

在大多数情况下,FC交换机要比网络交换机配置成本高。

3.4后期维护

网络交换机后期如遇到故障,大多数的IT管理员都可以进行维修,不需要联系制造商。而FC交换机所使用的光纤通道如果出现故障,需要联系制造商进行专业的维修。

4、FC-HBA

FC HBA,即“Fibre Channel Host Bus Adapter”,是一个使计算机在服务器和存储装置间提供输入/输出(I/O)处理和物理连接的电路板或集成电路适配器。在FC网络中,主机(如服务器)需要和FC网络、FC存储设备(如SAN)连接时,需要使用一种接口卡,就如同连接以太网需要以太网卡一样。

目前主流的FC HBA供应商包括Marvell QLogic和Broadcom Emulex。

                                                表1 Marvell QLogic 32G 1Port产品特性表

Category

Feature

QLE2770

QLE2740

PCIe interface

PCI Express

Gen4 x8

Gen3 x8

PCIe functions

Physical Functions

1 FC/FC-NVMe per port

Virtualization

Total PFs + VFs

256 per port

Speeds

FC Lin (GFC)

2/16/8

32/16/8/4

Performance

(per port)

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