网络聚合:在您的数据中心中部署 FCoE

本文章属于 Tech OnTap 最近关于 FCoE 的特写系列之一。之前的文章包括 Nick Triantos 编写的《FCoE:光纤通道的未来?》(FCoE: The Future of Fibre Channel?)(发表于 2008 年 11 月),以及 Mike McNamara 和 Silvano Gai 编写的《如何将 FCoE 和 iSCSI 纳入您的存储战略》(How FCoE and iSCSI Fit into Your Storage Strategy)(发表于 2009 年 6 月)。请参阅这两篇文章获得其它背景信息。[Tech OnTap 编者按]

许多企业数据中心使用以太网网络来传输 LAN 和 IP 数据流量,而另外使用单独的光纤通道 (FC) 网络来传输存储区域网络 (SAN) 流量。随着在数据中心中越来越多地采用万兆以太网 (10GbE),再加上以太网光纤通道 (FCoE) 和新的无损耗 10GbE 技术的应用,用户现在可以在同一以太网基础架构上将 FC 数据流与 LAN 和 IP 数据流量进行整合。网络聚合使您可以保住在 FC 存储中的现有投资、降低数据中心成本和复杂性并简化网络管理。

尽管使用 FCoE 的好处显而易见,但是许多用户仍持观望态度,尚未部署该技术。本文将解答关于该技术的常见问题,并总结有关如何利用循序渐进、分阶段的方法来转向使用 FCoE 的信息。

IT 挑战:维护多个网络

大多数数据中心出于不同的目的而维护多个网络:

  • 针对局域网 (LAN) 使用以太网,以短距或长距或在群集计算环境中传输少量信息。以太网是一种用于支持各种数据类型(包括企业 LAN、Voice-over-IP 电话通讯以及利用 NFS、CIFS 和 iSCSI 的存储)的具成本效益且有效的方法。
  • 针对存储区域网络 (SAN) 使用光纤通道,为网络启动、邮件服务器和数据密集型的大型数据库等应用提供了块 I/O。FC SAN 是适用于存储整合、集中存储管理、高性能、可靠性和业务连续性的最佳解决方案。

IP 网络和 FC SAN 在数据中心中均发挥着重要作用,但是它们具有不同的设计和功能。这两个网络具有各自的安全要求和流量模式,并使用不同的管理工具集。每个网络均在专用基础架构上构建和维护,在每台服务器和每个存储系统上具有单独的布线和网络接口。

管理这两个分离的网络会增加数据中心的复杂性和成本。将以太网和 FC 网络聚合可以使数据中心效率更高,同时也不会浪费在 FC 基础架构中的投资。

以太网光纤通道

FCoE 使您可以通过一条统一的以太网电缆传输 IP 和 FC 流量。通过该方式,合并的网络可以支持 LAN 和 SAN 数据类型,减少了数据中心中的设备和布线,同时又降低了与设备关联的电源和冷却负载。如果整合为统一网络,支持点也会更少,从而有助于减少管理负担。

FCoE 由增强型 10GbE 技术提供支持,该技术通常称为数据中心桥接 (DCB) 或聚合增强以太网 (CEE)。FCiP 和 iFCP 等隧道协议使用 IP 来长距传输 FC 流量,而 FCoE 是一个使用以太网物理传输来传送 FC 数据的第二层封装协议。对以太网标准的最新调整和预定的添加项(如 TRILL [请查看边栏] 和通过万兆链路来提供无损耗结构特性的功能)使 FCoE 成为现实。

FCoE 为想要通过聚合至单个网络存储的技术来整合服务器 I/O、网络和存储互连的组织提供了巨大的价值。对于投入了大量资金的数据中心,即使只是减少需要管理的设备的数量也会带来显著的好处。并且,共享同一网络结构(从服务器到交换机再到存储)可以免去对专用网络的需要,同时通过保留现有基础架构投资以及保持与熟悉的 IT 步骤和流程的向后兼容性可以显著减少 TCO。

FCoE 组件

实施 FCoE 所需的一些组件包括:

  • 聚合网络适配器 (CNA)。 这些适配器合并了以太网 NIC 和光纤通道主机总线适配器 (HBA) 的功能,可减少需要购买的服务器适配器的数量、端口数,并且可以省去一定数量的电缆,而不会影响运行。
  • FCoE 电缆。 FCoE 电缆当前有两种选择:光纤电缆(通常在 FC SAN 中使用)和双轴铜电缆(一种新类型)。FCoE 双轴电缆需要的电量更少并且更加便宜,但是由于其长度小于 10 米,因此您可能需要使用光纤电缆,以从柜顶交换机连接至 LAN。
  • FCoE 交换机。 您需要 FCoE/DCB 交换机,以将服务器连接至存储阵列或本地 FCoE 存储系统。对于早期的采用者,这意味着在可能的情况下,使用柜顶交换机或列末式刀片交换机。
  • FCoE/DCB 存储系统。 这些存储系统本地支持 FCoE 和聚合的流量。还有支持至 FCoE 交换机的光纤通道和从交换机至主机服务器的 FCoE 的存储系统。

对现有服务器、网络和存储的影响

FCoE 对现有 IT 基础架构需要的更改非常少。它是光纤通道技术的自然演变,旨在通过以太网物理和数据链路层传送数据。使用光纤通道的上层可简化 FCoE 部署(通过允许与已部署的 FC SAN 共存),并使您可以利用经企业验证的光纤通道软件堆栈、管理工具和现有培训。最重要的是,您无需更改应用程序,就能获得 FCoE 的性能和潜在成本效益所带来的好处。

组织问题

在传统数据中心环境中,存储组拥有和运行 FC SAN,而网络组拥有和运行以太网 LAN。由于长久以来这两个组一直都是分开的,因此,将 FCoE 引入数据中心会给一些 IT 实践带来有益的变化。

对数据中心和配置模式的文化、政治和行为方面的考虑使 FCoE 的采用面临组织上的障碍。可能需要实施一些新的业务流程和步骤,以便在 FCoE 网络中拥有合适的控制机制。可能需要修改采购模式,还需要提高以太网网络的可靠性。

随着 FCoE 带来的 FC 和 IP 的聚合,这两个传统上分离的网络领域将出现重叠。实施 FCoE 需要很少的额外 IT 培训(如果需要)。FCoE 利用您 IP 数据和 FC 团队现有的专业知识和技能集。管理应用程序中基于角色的管理功能允许您的 FC 组继续拥有和运行 SAN,并允许 IP 网络组继续拥有和运行数据网络。

在何处部署

尽管使用 FCoE 的好处显而易见,但是您可能仍持观望态度,尚未部署该技术。幸运的是,FCoE 聚合不是一个破坏性的过程,并且也不需要“即购即换”升级。可以采用分阶段的方式循序渐进地移至 FCoE。大多数早期的 FCoE 部署将可能成为 Windows® 和 Linux® 环境中新服务器部署的一部分,在该环境中部署有虚拟的第 3 层和一些第 2 层应用程序。

考虑到 FCoE 是一项相对较新的技术,最初的 FCoE 部署最适用于访问层服务器 I/O 整合。由于存储流量需要新的无损耗以太网,因此,10GbE 传输仍需要链路层多路径和多跳功能。此类功能当前正处于开发阶段,在 2010 年下半年应该可以上市。这些功能将实现更大 FCoE 网络的部署,从而将扩展 FCoE 在访问层服务器连接和 I/O 整合之外的使用范围。

确定在何处部署 FCoE 的最佳实践包括:

  • 选择已具有光纤通道技能基础和光纤通道基础架构的环境
  • 绿场部署,引进新的基础架构以适应数据增长
  • 考虑在第 3 层或第 2 层应用程序中开始至 FCoE 的过渡;在实验室或不太重要的任务关键型第 3 层环境中获得经验,然后利用所学知识在第 2 层和第 1 层应用程序(在某些情况中)进行过渡。
  • 从柜顶访问层服务器 I/O 整合开始实施 FCoE,该步骤可以与本地 FCoE 存储部署合并;应该等多路径和多跳标准 (TRILL) 成为现实以后,再扩展 FCoE(超出访问层服务器)

如何开始

可以采用循序渐进、分阶段的方式迁移至 FCoE,通常从边缘或交换机开始,然后移至本地 FCoE 存储,最后深入到企业网络。

下图描述了在网络聚合开始之前典型的数据中心架构。FC SAN 是并行网络,用橙色线绘制,以太网 IP LAN 用蓝色线绘制;二者需要的网络端口和布线不同:

图 1) 实施 DCB/FCoE 之前的典型数据中心的布局。

阶段 1:将边缘或交换机过渡至 DCB/FCoE

移至聚合或统一的以太网基础架构可以循序渐进地完成,并且将可能从边缘(用绿色线绘制)开始,从而可以实现最大的投资回报。通过 FCoE 聚合,服务器和边缘交换机的端口数可以减少一半,从而显著地降低资本和运营成本并改善管理。

图 2) 阶段 1:将边缘或交换机过渡至 FCoE。

阶段 2:过渡至本地 DCB/FCoE 存储系统

移至端到端 DCB/FCoE 解决方案(从主机到网络再到本地 DCB/FCoE 存储)。典型配置中,具有 CAN 的机架服务器连接至柜顶 DCB/FCoE 交换机,交换机又连接至支持 FCoE 以及其他协议的统一存储。整个基础架构都支持 FCoE 和聚合的流量,从而实现最大节省。

图 3) 阶段 2:过渡至本地 FCoE 存储。

阶段 3:在核心过渡至 DCB/FCoE

为边缘或交换机实施 FCoE 后,企业可以在核心(用绿色线绘制)迁移至全面的、增强的 10GbE 以太网网络,然后逐步移至同样支持 FCoE 的存储。最终目标是支持多个流量类型(FCoE、iSCSI、NFS、CIFS)的 10GbE 以太网基础架构,从主机到结构再到存储都共享同一以太网基础架构。

图 4) 阶段 3:端到端 FCoE,从边缘到核心再到存储。

结论

FCoE 联合了两项领先技术 - 光纤通道协议和增强的万兆以太网物理传输 - 为 SAN 连接和联网提供了无法抗拒的选择。为了简化管理并保护 FC SAN 投资,FCoE 可让您使用现在所用的管理工具和技术来管理 IP 和 FC 存储网络。

聚合网络的好处将推动在数据中心更多地采用 10GbE。由于 FCoE 能减少复杂性、提高效率和利用率,最终降低电源、空间和冷却要求,因而将激起数据中心整合的新浪潮。

如果您计划建立新的数据中心或升级存储网络,您应该认真考虑 FCoE。通过采用分阶段的方式围绕以太网来整合数据中心,您可以随时间的推移扩展自己的以太网基础架构,同时还能保护现有 FC 基础架构投资。

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Mike McNamara
NetApp
产品营销高级经理

Mike 拥有 20 多年的计算机行业营销经验,其中有 15 年的时间专注于存储方面。在加入 NetApp 之前(四年多以前),他曾在 Adaptec、EMC 和 Hewlett Packard 工作。Mike 还是光纤通道行业协会 (FCIA) 的营销主席。

Ahmad Zamer
Brocade
产品营销高级经理

Ahmad 拥有 25 年以上的计算机行业经验,专注于联网和计算机存储技术。在加入 Brocade 之前,他曾在 Philips 和 Intel 工作。Ahmad 是一名技术文档工程师,已发表了 50 多篇文章。

 
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