作為存儲系統(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，相信不少消費者對其如何選購還不是很了解，沒有關(guān)系，下面我們主要針對光纖通道交換機(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)建存儲時，F(xiàn)C交換機(jī)往往被緊密地集成到系統(tǒng)中。一方面用戶對其關(guān)注程度不太高，另一方面所有的大型存儲設(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這樣的接口實現(xiàn)的點對點的DAS(直接連接存儲)方式。并行SCSI提供了相對快速的訪問SCSI硬盤的速度(5MBps或10MBps)，并且?guī)讉€硬盤可以通過同一個接口連接到計算機(jī)上。

但是，隨著存儲子系統(tǒng)變得越來越大，計算機(jī)變得越來越快，一個新問題出現(xiàn)了：外部存儲設(shè)備開始變得龐大起來。磁帶庫、RAID(廉價冗余磁盤陣列)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，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)中保持信號的一致性也就成為了一個需要在物理學(xué)上解決的問題。簡單的并行SCSI改良版的設(shè)計目的就在于，增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和解決信號一致性問題。但是，它們最終都難以克服高速信號在并行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，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使用多種協(xié)議。這些特點使得光纖通道協(xié)議作為并行SCSI協(xié)議的替代者在整個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、高端直連存儲設(shè)備上。

隨著光纖通道協(xié)議作為并行SCSI的點對點方式替代者的出現(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——這就是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network，SAN)。SAN是一個由存儲設(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光纖通道的網(wǎng)絡(luò)上完成，可以被用來集中和共享存儲資源。SAN不但提供了對數(shù)據(jù)設(shè)備的高性能連接，提高了數(shù)據(jù)備份速度，還增加了對存儲系統(tǒng)的冗余連接，提供了對高可用群集系統(tǒng)的支持。

簡單地說，SAN是關(guān)連存儲設(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)。這三個組件再加上附加的存儲設(shè)備和服務(wù)器，構(gòu)成一個SAN系統(tǒng)。構(gòu)成存儲區(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)備份和存儲合并。光纖通道網(wǎng)絡(luò)在存儲系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。它可以發(fā)現(xiàn)存儲系統(tǒng)中的一切，并且管理、控制著存儲系統(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)，這樣就可以獨享光纖的所有帶寬。這就意味著光纖中每一個連接都可以單獨存在，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)千個節(jié)點，交換機(jī)堆疊最多可以達(dá)到239個。

較大型的SAN通過在一個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中連接多個交換機(jī)來實現(xiàn)。其中每個交換機(jī)有一個到網(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?？偣灿?6個端口的由6個交換機(jī)組成的網(wǎng)狀SAN核心網(wǎng)絡(luò)中，有30個交換機(jī)間的連接和66個用戶端口。

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)從一個設(shè)備發(fā)送一幀數(shù)據(jù)到交換機(jī)時，交換機(jī)收到后，將該幀路由到適當(dāng)目標(biāo)設(shè)備中去。實際上，一個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)點的服務(wù)(簡單名字服務(wù))，可以自動和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。每一項功能都可以增加整個交換網(wǎng)絡(luò)的可操作性，理解這些特點可以幫助用戶設(shè)計一個功能強(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)的價格是根據(jù)它所能滿足的需求來制定的。高冗余的核心級交換機(jī)是個例外，它往往是根據(jù)自己的硬件容錯平臺開發(fā)設(shè)計的。以下是各種主要類別的交換機(jī)的不同特點。

入門級交換機(jī)

入門級交換機(jī)的應(yīng)用主要集中于8到16個端口的小型工作組，它適合低價格、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。人們一般不會單獨購買入門級交換機(jī)，而是經(jīng)常和其他級別交換機(jī)一起購買，以組成一個完整的存儲解決方案。入門級交換機(jī)提供有限級別的端口級聯(lián)能力。如果用戶單獨使用這類低端設(shè)備時，可能會遇到一些可管理性問題。

工作組級光纖交換機(jī)

光纖交換機(jī)提供將許多交換機(jī)級聯(lián)成一個大規(guī)模的Fabric的能力。通過連接兩臺交換機(jī)的一個或多個端口，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Fabric上的任何節(jié)點都可以和其他節(jié)點進(jìn)行通信。從本質(zhì)上講，通過級聯(lián)交換機(jī)，能夠建立一個大型的、虛擬的、具有分布式優(yōu)點的交換機(jī)，并且它可以跨越的距離非常大。由多個交換機(jī)建立起來的Fabric，看起來就像是一個由單獨的交換機(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)允許通過單獨的接口查看和修改全部Fabric的信息。

創(chuàng)建分布式Fabric的一個重要因素，是獲得交換機(jī)之間連接的帶寬。任何兩個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。

核心級光纖交換機(jī)

核心級交換機(jī)(又叫導(dǎo)向器)一般位于大型SAN的中心，使若干邊緣交換機(jī)相互連接，形成一個具有上百個端口的SAN網(wǎng)絡(luò)。核心交換機(jī)也可以用作單獨的交換機(jī)或者邊緣交換機(jī)，但是它增強(qiáng)的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)使它在核心存儲環(huán)境下工作的更好。核心交換機(jī)的其他功能還包括：支持光纖以外的協(xié)議(像InfiniBand)、支持2Gbps光纖通道、高級光纖服務(wù)(例如：安全性、中繼線和幀過濾等)。

核心級光纖交換機(jī)通常提供很多端口，從64口到128個端口到更多。它使用非常寬的內(nèi)部連接，以最大的帶寬路由數(shù)據(jù)幀。使用這些交換機(jī)的目的是為了建立覆蓋范圍更大的網(wǎng)絡(luò)和提供更大的帶寬，它們被設(shè)計成為在多端口間以盡可能快的速度用最短的延遲路由幀信號。另外，核心光纖交換機(jī)往往采用基于“刀片式”的熱插拔電路板：只要在機(jī)柜內(nèi)插入交換機(jī)插板就可以添加需要的新功能，也可以作在線檢修，還可以做到在線的分階段按需擴(kuò)展。許多核心級交換機(jī)不支持仲裁環(huán)或者其他的直連環(huán)路設(shè)備，它們只關(guān)心核心交換的能力。

由于在整個環(huán)境里面可用性是最重要的，人們都愿意花更多的錢購買冗余性，高冗余交換機(jī)的所有部件都是冗余的，完全去除了單點故障，而且保證了非常長久的正常運行時間。這些在冗余上支出的費用一般花費在高可用性背板、電源、冗余電路和維護(hù)可用性的軟件上。這種類型的交換機(jī)內(nèi)置很多邏輯電路，用來處理交換機(jī)內(nèi)部的硬件故障。除了冗余之外，核心級光纖交換機(jī)支持不中斷服務(wù)式的軟件升級，這樣就消除了升級時對系統(tǒng)維護(hù)的需要。交替通路是網(wǎng)絡(luò)上的一種冗余級別，它可以配置一個有彈性的雙重Fabric，這種網(wǎng)絡(luò)完全排除了單點故障，可以避免由于軟件或硬件錯誤、火災(zāi)、自然災(zāi)害或者操作錯誤給網(wǎng)絡(luò)帶來的嚴(yán)重后果。對于大多數(shù)的高可用性網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該選擇由核心光纖交換機(jī)構(gòu)建的雙通道網(wǎng)絡(luò)。核心級交換機(jī)提供最高的可靠性和端口密度。在擁有大量光纖通道基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心中，這類產(chǎn)品就是幾乎刀槍不入的、集中式的存儲交換機(jī)。

選購篇

不管是采用少量交換機(jī)搭建一個簡單的存儲網(wǎng)絡(luò)，或是通過大量交換機(jī)構(gòu)成一個規(guī)模龐大、擴(kuò)展性好的核心存儲網(wǎng)絡(luò)，都要在各個光纖通道交換機(jī)品牌和型號中做出選擇。由于交換機(jī)是構(gòu)造存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN的核心構(gòu)件，所以選擇最合適的交換機(jī)是至關(guān)重要的。只有正確選擇對存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)最合適的光纖通道交換機(jī)才能提高企業(yè)信息管理的效率，滿足最具挑戰(zhàn)性的需求。與其他技術(shù)實現(xiàn)相比，光纖通道交換機(jī)的選擇可謂是個戰(zhàn)略性的決策，必須既要了解企業(yè)目前的IT狀況和需求，同時又要讓選擇的交換機(jī)能夠滿足企業(yè)今后的發(fā)展需求。同時影響最終決策的因素還有可擴(kuò)展性、兼容性以及與其他硬件設(shè)備的互操作性等。值得指出的是，任何一個存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)都不會是一成不變的，它時刻面臨著擴(kuò)展及與新技術(shù)、新產(chǎn)品集成的問題。而存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)正是通過靈活的可擴(kuò)展性來滿足未來的需求，從而保護(hù)用戶的投資。

擴(kuò)展性又包括兩個方面，一方面是隨著存儲網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，原有的系統(tǒng)不能滿足用戶的存儲需求時怎樣擴(kuò)展為一個更大的Fabric；另一方面是，隨著技術(shù)的發(fā)展，能夠順利地升級到新的技術(shù)與應(yīng)用。比如，IP存儲的發(fā)展使得越來越多的用戶考慮iSCSI和FCIP，F(xiàn)C交換機(jī)將來能否進(jìn)行IP存儲的擴(kuò)展就顯得很重要。具體來看，必須了解交換機(jī)的幾個選擇要點。包括：體現(xiàn)可靠性和可用性的硬件冗余特性、體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容量的端口數(shù)以及為滿足特定應(yīng)用環(huán)境所需的網(wǎng)絡(luò)功能，同時要考慮存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)項目的預(yù)算費用。選擇交換機(jī)的第一步，是要確定要連接多少臺服務(wù)器和存儲設(shè)備。在挑選交換機(jī)時，這里有幾條普遍原則可供參考：對于少于八個設(shè)備又沒有擴(kuò)展計劃的網(wǎng)絡(luò)，一個8口交換機(jī)已經(jīng)足夠了，如果計劃將來要擴(kuò)展到8個以上的設(shè)備，那么就要考慮16口的交換機(jī)。再如網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備多于16臺的話，要考慮使用多臺16口交換機(jī)級聯(lián)。

如果要保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的不間斷運行，就需要按照冗余方式構(gòu)建系統(tǒng)。可以考慮雙光纖交換網(wǎng)配置方案。由于這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_保了冗余性，所以可以使用較為便宜的單電源交換設(shè)備。即使一個光纖通道交換機(jī)發(fā)生故障，主機(jī)和存儲陣列上的鏈路切換軟件也會自動將通信切換到冗余設(shè)備上，直到故障設(shè)備被更換為止。如果定期停機(jī)維護(hù)不會影響企業(yè)的應(yīng)用，那么采用一個帶熱插拔電源和風(fēng)扇的交換機(jī)性價比高，同時還保證了電源或風(fēng)扇的任何一個單點故障都不影響網(wǎng)絡(luò)的運行。

總之，在選擇使用哪種光纖通道交換機(jī)來建立SAN光纖交換網(wǎng)絡(luò)前需要考慮的地方很多，同其他設(shè)備采購計劃一樣，需要在比較光纖通道交換機(jī)之前明確目前和未來的關(guān)鍵需求，還要明確這些需求的優(yōu)先級別。