交換基礎(chǔ):詮釋光纖通道交換機綜合知識
可能很少有人了解光纖通道交換機,但是我們不得不承認,其在組網(wǎng)中的地位越來越高,同時作用也更加的重要。通過光纖通道交換機構(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)交換機大不相同,大多數(shù)用戶在構(gòu)建存儲時,光纖通道交換機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,不細心的用戶連交換機的生產(chǎn)廠家都不清楚。
基礎(chǔ)篇
在20世紀80年代,連接主機和存儲設(shè)備的標準方法是通過像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上。
但是,隨著存儲子系統(tǒng)變得越來越大,計算機變得越來越快,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連接從主機延伸出來得越來越遠。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)范圍的最遠距離可達到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、光纖通道交換機及工作站所組成,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)備是光纖交換機即光纖通道交換機。按光纖通道拓撲結(jié)構(gòu),用光纖通道交換機將存儲系統(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