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Unified Fabric(以太网与存储网络融合)的基础技术

(2011-01-19 10:03:29)
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杂谈

Unified Fabric是思科UCS(统一计算系统)中非常重要的一部分,属于UCS的3大核心技术之一。

UCS的三个核心技术分别如下:

  1. 内存扩展
  2. VN-Link
  3. Unified Fabric

简单而言,Unified Fabric就是通过万兆以太网(或者速率更高)来统一承载数据和存储等流量。其他一些厂商的名字有称之为“DCE(数据中心以太网)”或者其他一些名字的。

现在越来越多的数据中心的规模越来越大,在数据中心中一般会有多个网络存在,包括普通的数据网络(IP或以太网)和存储网络,可能还会有一个服务器集群(cluster)的网络。随着服务器数量的逐步的增加,数据中心完全可能出现下图所示的情况:

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因为数据中心网络存在多个的问题已经是长期存在并且会随着服务器数量以及虚拟机的数量越来越多会越来越复杂。所以以思科领头的一批厂商推出了Unified Fabric这个概念,当然每个厂商的名称是不一样的。这个东西的作用就是通过一个单一的高可靠性的高速网络来融合(承载)多种不同类型的业务流量(IP和存储)。

为了实现这种融合,Unified Fabric可以同时也是必须区分以太网流量和存储流量并且采用不同的处理方式来处理这两种流量。

这种融合的目的就是将网络在数据中心进行核心化,达到和服务器相同的程度,从而在数据中心中实现“网络就是数据中心”的可能性,改变以前“永远的王者-服务器”为"网络为王”。

Unified <wbr>Fabric(以太网与存储网络融合)的基础技术

http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/ps10265/ps10276/images/white_paper_c11-555663-1.jpg

下面我们直接来讨论一下Unified Fabric的基本技术:

  1. 10GE高可用性以太网:除了10GE外现在还有已经成为标准的40GE和100GE以太网,各个厂商均在紧锣密鼓地推出自己的40GE以及100GE以太网的线卡、模块甚至新的chassis.同时为了改变以太网以及IP网络的“尽最大努力”的工作方式,定义了新的IEEE 802.3-Annex 31B,通过曾经被抛弃过的Pause帧机制来实现无包丢失的以太网技术,当然这种修改不是表面上的敲敲打打,而是在机制中引入了FC网络中一些原生的机制使得Unified Fabric可以实现端到端的无报文丢失的以太网。这样就可以让新的以太网承载下面所提到的FCoE了,因为“pause”机制能够实现类似于SAN中的“buffer-to-buffer”的Credit。
  2. 数据中心桥接技术:DCB(Data Center Bridging),也是有IEEE的DCB组负责的,已经处于临近发布的阶段(最近一次我check的状态还是临近发布),另外一个名称是CEE(Converged Enhanced Ethernet),通过DCB协议族(注意是协议族,不是一个协议)可以为Unified Fabric提供非常好的机制。 比如说:PFC(Priority flow Control)为网络中的IP流量和存储流量进行不同优先级的设置来进行区分;ETC(Enhanced transmission selection)允许带宽被释放被一些低优先级的流量使用(比如以前的ATM的VC技术);Congestion Management来管理阻塞;还有DCBX(X代表EXchange)用来发现peer并交换配置信息(类似于SAN中的注册登记)
  3. FCoE:目前比较热门的技术,就是将FC的两种类型帧封装近以太网帧,当然以太网帧头也要增加标识说明后面的payload是封装的FC的控制帧和数据帧。将原来的以太网网卡和HBA(存储FC网卡)合成了一张网卡(10GE),减少了线缆和卡的数量,同时也简化了管理;其实就是从服务器端开始将IP流量和存储流量进行整合,但是在网络侧,初期还是会维持原来的两个网络(IP以太网和FC SAN网络),后期会通过设备的更新逐步地将两个网络合成一个基础网络(Unified Fabric)
  4. TRILL:透明的大量链路互联时一个IETF的协议,通常称为RBridge(Routing Bridges),看起来眼熟吧,还记得北电的PB、PBB、PBB-TE吗?和那个名称差不多。TRILL运行在2层,将LSA(是链路状态算法,不是链路状态通告的意思)运用在2层的设备上而已。这样就可以取代STP这个古老的协议了。主要目的:1取代STP;2支持多路径(就像FC原生的特性一样)
  5. 融合网络适配器(融合网卡):Convereged Network Adapter,和FCoE是紧密相关的,前面FCoE中提到的将两张网卡(以太网卡和FC网卡HBA)合二为一后就是CNA,将以太网的处理引擎和FC的处理引擎放在了一起,通过查看每个以太网帧的头部来判断该帧到底是属于普通以太网的还是数据FCoE的。有趣的是对于操作系统而言,OS还是会看到两张卡(虚拟出来的):一张是普通的以太网卡,一张则是FC卡。

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忽悠了那么多,Unified Fabric还是有一些目前的其他特点:

  1. FCoE目前的接受程度还是比较低的,而且FCoE的另一个对手iSCSI也还是非常强的。用户没有非常强烈的理由放弃iSCSI而选择一个全新的FCoE。不过对于用户而言,iSCSI 和 FCoE都是相当强的,FCoE有思科以及一些厂商的产品支持,iSCSI更是思科IP和以太网的强项。
  2. 价格,,,不过新技术和新设备的价格总归会贵一些,你说呢?

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