交換基礎: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建的光纖通道網絡叫作Fabric,或者叫作光纖通道網絡架構。與以太網交換機大不相同,大多數用戶在構建存儲時,光纖通道交換機往往被緊密地集成到系統中。
一方面用戶對其關注程度不太高,另一方面所有的大型存儲設備廠商都OEM光纖通道交換機,不細心的用戶連交換機的生產廠家都不清楚。
基礎篇
在20世紀80年代,連接主機和存儲設備的標準方法是通過像IDE或并行SCSI這樣的接口實現的點對點的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),并且幾個硬盤可以通過同一個接口連接到計算機上。
但是,隨著存儲子系統變得越來越大,計算機變得越來越快,一個新問題出現了:外部存儲設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位數據總線)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改良版的設計目的就在于,增加數據傳輸的距離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總線構架下傳輸這一技術難題。
為了滿足這些新的需求,人們開發了為存儲設備提供千兆串行網絡訪問能力的光纖通道(Fibre Channel)協議。在光纖通道協議的第四層上建立了以光纖通道為基礎的用于存儲的SCSI協議、用于網絡的IP協議以及映射到網絡架構上的用于集群的虛擬接口(VI)協議。光纖通道協議綜合了許多優點,如網絡范圍的最遠距離可達到10公里,可以使用多種介質的簡單串行線纜、千兆網絡速率以及可以在同一線纜上同時使用多種協議。這些特點使得光纖通道協議作為并行SCSI協議的替代者在整個90年代都得到了人們的認可,現在光纖通道協議被用在絕大多數高容量、高端直連存儲設備上。
隨著光纖通道協議作為并行SCSI的點對點方式替代者的出現,并隨著其逐漸被市場所接受,一種組合單純的存儲應用與網絡技術于一身的新技術出現了——這就是存儲區域網絡(Storage Area Network,SAN)。SAN是一個由存儲設備和系統部件構成的網絡,所有的通信都在一個光纖通道的網絡上完成,可以被用來集中和共享存儲資源。SAN不但提供了對數據設備的高性能連接,提高了數據備份速度,還增加了對存儲系統的冗余連接,提供了對高可用群集系統的支持。
簡單地說,SAN是關連存儲設備和服務器的專用光纖通道網絡,它和以太網有類似的架構,以太網由服務器、以太網卡、光纖通道交換機及工作站所組成,SAN則由服務器、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,并避開以太網的束縛使數據得以高速傳輸。
SAN由三個基本的組件構成:接口(如SCSI、光纖通道、ESCON等)、連接設備(交換設備、網關、路由器、Hub等)和通信控制協議(如IP和SCSI等)。這三個組件再加上附加的存儲設備和服務器,構成一個SAN系統。構成存儲區域網絡的關鍵設備是光纖交換機即光纖通道交換機。按光纖通道拓撲結構,用光纖通道交換機將存儲系統與服務器連接,以提供高速數據傳輸和數據共享、無局域網數據備份和存儲合并。光纖通道網絡在存儲系統中占有舉足輕重的地位。它可以發現存儲系統中的一切,并且管理、控制著存儲系統的一切