SAN交換機

提供用於大型核心/邊緣網路的全網路交換機功能；提供最高可達2 gb/秒的吞吐速度以及速度總計最高可達8 gb/秒的交換機間鏈路（isl）。

簡單介紹san交換機的相關內容，以下是文章的詳細內容，有興趣的讀者不妨看看此篇文章，希望能為各位讀者帶來些許的收穫。採用一個san交換機是一個不錯的開始。這種交換機成本相對較低，而且有多個埠滿足各種規模的企業機構需求。而且這種交換機還可以彼此連接，應對企業機構的擴展。然而一些數據中心遇到這樣一個問題，基於交換機的架構變得越來越難以管理和維護。這時候it存儲管理員可能需要的不僅僅是交換機，他們還需要關於選擇一個存儲中樞的建議。與其他很多“入門級”架構塊不同的是，san交換機可以擴展滿足很多企業機構在很多情況下和長時間內的存儲傳輸需求，存儲管理員可能沒有其他任何顧慮了。這是因為，交換機本身速度很快，能夠彼此互連的特點進一步提供了可擴展性和冗餘性。但是san交換機中卻有很多門道，主要集中在將一個協議從伺服器遷移到存儲和後端。如果需要其他像通過san擴展連接wan、通過ficon連接大型主機的功能或者fcoe等協議的話，就需要另外添加一個網關設備來作為橋接。雖然通過添加少量網關設備來實現特定連接或者對話通常是可管理的，但是就長遠來說，隨著環境中專有設備的數量不斷增加，管理所有這些獨立設備將帶來重重困難。除了缺乏連接性和協議靈活性之外，這種交換機還存在著可擴展性的問題。雖然這種交換機能夠通過isl實現互連，但是每個isl連接要佔用可能是為伺服器準備的埠。這意味著一個架構內可以支持的交換機數量是有限的。因此，存儲管理員開始考慮交換機之外、能夠讓環境持續擴展的選擇。第一個選擇是多埠的交換機，32個埠、64個埠以及更高容量都是很常見的。這種交換機減少了環境中所需交換機的總量以及需要的isl連接數量。這種交換機可能需要用戶先將交換機遷移到一個存儲中樞中，如果未來幾年增長的幅度較小或者預算壓力需要過渡性措施的話，這是一個可靠的選擇。但即使在典型的it增長下，這種大型交換機最終也會面臨同樣的isl匱乏問題。因為每個交換機都要有冗餘的供電源，所以與小型交換機相比這種大型交換機也存在空間和能耗問題。除了這種交換機以外，還有導向器級和主幹級交換機基礎架構。在大多數情況下，主幹級存儲互連設備通過提供非常高的埠密度消除了isl難題。中端主幹交換機可以支持192個存儲埠，企業級設備可以支持384個埠。如果所有或者大多數存儲互連性都集中在一個主幹產品中的話，那麼在你做選擇的時候，這個主幹產品的原始速度就是一個很重要的因素。例如，博科的dcx可以支持384個8gb光纖通道埠。主幹交換機是基於高可用性機架搭建的，支持多電源和風扇。機架中插入刀片，專門用於存儲互連或者通過wan的san擴展。brocade dcx backbone產品是通過一種無源背板來實現互連的。這個背板上沒有電子元件，專門是針對互連設計的。廠商不同，刀片的數量和刀片的類型也不同，但是一般來說這種機架支持8個用於存儲互連的刀片或者其他專門用途的刀片。除了用於存儲互連的刀片之外，一般還有通過交換機處理重負荷傳輸的刀片。有了這些功能，這種基於刀片的機架在技術升級時是可升級的 除了消除或者緩解交換機互連問題之外，主幹基礎架構設備還提供了更高的靈活性，它有可替換的交換機處理內核和刀片本身(最常見的是用於連接存儲設備的刀片)。這些光纖通道刀片的速度通常在4gb～8gb之間，密度在16～48埠之間。環境中每個刀片的埠密度取決於環境的i/o需求。如果機架中只安裝了48埠的刀片，那麼在所有連接設備同時發出存儲i/o請求的情況下，刀片本身和機架可能是訂購過量了。如果發生這種情況的話，主幹中就會出現性能瓶頸。在大多數環境中很少會出現所有設備同時需要存儲i/o的情況，然而，為了以防萬一，應該選擇極高性能和低埠數量的刀片來確保合理的服務等級。主幹基礎架構的價值之一是，它在環境規模增加或者存儲互連技術升級的同時提供了靈活性。一般來說，大多數環境需要預留主幹基礎架構擴展的空間。增加埠數量和插入更多刀片一樣簡單。這樣就不會有大量的isl連接需要重新映射或者驗證是否安裝正確。技術可升級性是一個被廣泛接受的事實，實際上這也是一個優點。主幹交換機的用戶體會到了這一點，他們可以在同一個機架內支持4gb和8gb刀片，並在其間進行升級。現在高速的光纖通道協議也問世了，而且，採用這種技術也像接入一個新刀片一樣簡單。除了速度升級之外，也可以以相同的方式採用新協議。例如，博科已經交付了一種可實現列末fcoe連接性的fcoe刀片。主幹基礎架構需要提供的不僅僅是存儲連接，它還需要具備新功能，例如用於高速光纖通道連接的刀片、用於san擴展(fcip)的刀片以及存儲加密。最後，人們對刀片本身集成存儲應用也越來越感興趣，這可以實現基於基礎架構的複製或者存儲虛擬化。應用刀片理念讓存儲應用更加接近存儲傳輸應該提升性能和可靠性的層面。伺服器虛擬化給數據中心帶來了整合的實際好處。可交付的fcoe實際上也是關於基礎架構的整合。存儲主幹是一個自然而然的發展階段，它的目標是整合san交換機環境，為企業提供更高的靈活性。

揭開san交換機高速傳輸之謎

san交換機有很多值得學習的地方，這裡我們主要分析了san交換機為何能夠進行高速傳輸及其原理。隨著企業網路數據的不斷增加和網路應用的頻繁，許多企業開始意識到需要專門構建自己的存儲系統網路來滿足日益提升的數據存儲性能要求。當前，最為熱門的數據存儲網路就是san（storage area network，存儲區域網路），就是把整個存儲當成一個單獨的網路與伺服器所在企業區域網連接。它的特點就是採用傳輸速率較高的光纖通道與伺服器網路，或者san網路內部組件的連接，這樣，整個存儲網路就具有非常寬的帶寬，為高性能的數據存儲提供了保障。而在這種san存儲網路中，起著關鍵作用的就是我們常常聽到的光纖交換機（fc switch，也有稱“光纖通道交換機”和“san交換機”的）了。因為這屬於一種新型的設備，而且與我們平常所見的、用到的乙太網交換機有太多的區別(主要體現在協議的支持上)，所以許多讀者，甚至是已經用上san存儲網路的企業用戶都對san交換機一知半解。為此，本文就專門就san交換機選購時需要注意的事項向各位進行一番介紹，其實就是介紹一下san交換機的主要特點。先來簡單了解san交換機的由來，這樣可以使我們加深對san交換機的了解，不再充滿“神秘”色彩。一、san交換機的由來 在以前我們見到的數據存儲基本上都是在伺服器上直接連接幾個scsi、ide之類的磁碟進行的，這也就是我們常常聽說的das(直接連接存儲)方式。這種點對點的磁碟系統很顯示存在著很難擴展和存儲性能很難提高的不足。不僅如此，受ide和scsi介面物理性能的限制，與它連接的磁碟通常最多只能有20米以內的連接距離，大大限制了磁碟存儲系統的擴展。為了解決以上das存儲方式的這些諸多不足，網路設備商和標準制定專家開始考慮開發一種新型的存儲技術，從根本上解決das存儲方式的傳輸速率和連接距離問題。最開始人們想到是一種把存儲系統獨立起來，作為一個網路設備放在網路節點上，這樣既可以大大減少伺服器的數據存儲負荷，又可以極大地擴展磁碟存儲系統，這就是後來的nas（網路附加存儲）方式。網路結構如下圖所示。這種存儲方式的確在相當大程度上解決了以前das存儲方式的不足，可以滿足絕大多數中小型企業進行本地存儲的需求。而且它最大的特點就是簡單易行，採用了與乙太網相同的ip協議，網路管理員可輕易地掌握nas存儲系統的部署，受到許多企業的廣泛歡迎。但nas還是沒有從根本上解決磁碟存儲性能和連接距離問題，總的來說磁碟存儲性能並沒有得到根本提高，只是提高了網路出口帶寬。正是因為nas仍存著上述不足，所以人們繼續開發了一種全新的網路存儲方式，那就是本文前面介紹的san存儲方式了。網路結構如下圖所示。這種存儲方式中最大的特點就是專為存儲設備提供了千兆串列網路訪問能力的光纖通道(fibre channel)協議，然後在光纖通道協議的第四層上建立了以光纖通道為基礎的，用於存儲的scsi協議、用於網路的ip協議以及映射到網路架構上的用於集群的虛擬介面(vi)協議，這樣就可多方面支持各種匯流排類型的網路設備和通道。光纖通道協議綜合了許多優點，如網路範圍的最遠距離可達到10公里，可以使用多種介質的簡單串列線纜、千兆網路速率以及可以在同一線纜上同時使用多種協議。

san是一個由存儲設備和系統部件構成的網路，所有的通信都在一個光纖通道的網路上完成。二、光纖通道交換機選購注意事項 由於交換機是構造存儲區域網路san的核心構件，所以選擇最合適的交換機是至關重要的。只有正確選擇對存儲區域網路最合適的光纖交換機才能提高企業信息管理的效率，滿足最具挑戰性的需求。從前面的介紹可以清楚地看出，san網路與傳統的乙太網有著本質的區別，但因各網路設備廠商對於san的理解各不一樣，所以就出現了採用多種設備介面和通道協議的san系統。這就是前面介紹的scsi、光纖通道、escon、ficon等，通道協議也有光纖通道（fc）協議、scsi和fcip協議等幾種。這些不同的介面和通道類型決定了整個san網路系統的部署在設備的選擇上還是比較複雜的。下面我們介紹幾個主要注意事項。

1. 品牌的選擇 雖然我們在媒體上可以看到許多廠商聲稱有san交換機可以選擇，其實這是一種假象，絕大多數廠商的san交換機都是oem幾個主要品牌的。目前在san交換機方面真正有實力主要有：ibm、brocade（博科）、cisco、mcdata等，像emc這樣的軟體廠商基本上都是oem其它廠商的san交換機產品。因為市場上oem的san交換機產品較多，所以現在有許多用戶買了san交換機都不知道它到底是哪家公司開發、生產的。這時你就得問清楚供應商了，千萬別買了雜牌的。 2. 通道協議的支持 san交換機所用的通道協議根據具體的應用也有好幾種不同的類型，如前面介紹的fc、scsi和fcip協議等，不同的支持對應支持不同類型的設備介面。fc協議一般是所有san交換機都支持的，scsi協議在中低檔的光纖交換機中可能支持，基於乙太網ip協議的fcip協議現在也有許多廠商的san交換機開始提供支持，因為它實現的成本比較簡單，很受企業用戶歡迎。如下圖所示的是cisco公司的一款全面支持以上通道協議的多層光纖通道交換機cisco mds 9216。 3. 介面類型的支持 不同的san交換機可能支持的介面類型並不完全一樣，而各種介面類型的性能也不一樣，選購時一定要看清楚。如scsi介面我們知道最新的ultra 320可達到320mb/s，傳輸距離最長只有20米，通常是磁碟設備連接的專用介面；光纖通道（fc）目前可以提供1~4gb/s的傳輸速率（最高可達10gb/s），至少比scsi快3倍，通常用於伺服器主機與san交換機的連接，也有一些磁碟支持fc介面；由ibm設計的escon介面，在光纖上全雙工模式下它可支持200 mb/s的數據速率，這一般是伺服器主機或san交換機間連接的介面。根據不同的配置，escon介面所支持的傳輸距離也可達到3~10公里，取決於光纖的質量和產品特點。同樣由ibm開發的ficon介面是目前最新的一種介面類型，也是伺服器或san交換機間的連接介面。它傳輸速度是escon的6倍。傳輸距離也在19公里以上。不過現在許多san交換機都同時提供對這以上介面支持。如下圖所示的是brocade（博科）公司的一款支持最新ficon通道的silkworm 12000 director多層光纖交換機。

關於san交換機現狀分析及未來發展

san交換機還是比較常用的，於是我研究了一下san交換機現狀分析及未來發展，在這裡拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。存儲區域網（san）被稱作“第二網”，經過多年發展，第二網路已經從一個“二層”網路發展成為“三層”網路。一個孤立的二層網路 存儲區域網是專門為進行大規模數據傳輸而設計的專有網路，它使用光纖通道協議，通過光纖通道集線器、san交換機將磁碟陣列、帶庫以及相關的伺服器連接起來，從而形成了一個高速的專用網路。因此，san最大的特點就是獨立性，甚至在初期，它在物理上與其他網路相分離。儘管san為用戶的大規模數據存儲提供了一個高性能、高可靠性的“第二網”，但是，長期以來，用戶形成了多個san孤島。可能每個孤島用來滿足用戶的某項應用。但是，就像採用直連存儲所造成的信息共享困難一樣，各san孤島之間的數據也同樣無法進行交流。當初，為了消除信息孤島，為了能夠使數據在伺服器之間共享，才發明了san，而隨著san的構建形成了新的孤島。在新的孤島之間進行數據共享的難度加大，而隨著用戶對數據共享的需求越來越高，因此希望將san孤島連接起來。目前有四種方式可以實現，包括裸光纖直連、wdm（波分復用）、使用 sonet（sdh）數據傳輸技術以及fcip技術，這樣幾個san孤島可集成為一個大的san網路。 san孤島互聯問題多 從現有的san網路技術來說，四種連接方式均將多點構成一個fabric網路，這樣在一個fabric網路中就有統一的網路服務（如統一的名稱伺服器、分區配置、地址空間、fabric管理等），在遠程連接的環境中就會帶來很多問題，主要有以下幾個方面。主san交換機（principal switch）的問題：在光纖通道技術中，一個fabric網路只有惟一的主san交換機，由它來統一分配域id，保證整個fabric有一致的地址空間，當主san交換機出現故障時，就會造成整個fabric發生重新配置（reconfigure），從而中斷應用系統運行。因此無論主san交換機處於哪一端，出現故障時都對其他端帶來致命影響。主isl（inter-switch link，san交換機間鏈路）的問題：遠程連接兩端的鏈路一般均是san交換機之間的連線，而且也承擔san交換機管理信息的傳遞（主isl鏈路），而這個鏈路很有可能發生時斷時續的故障，當這個主isl鏈路發生故障時，就會使無主san交換機的san孤島發生reconfigure，並選舉新的主 san交換機，這樣也造成應用系統的中斷; 同時也會對主san交換機的san孤島造成fabric build過程，如果這個過程不成功，同樣也會造成應用系統的中斷。遠程點之間安全性的問題：在遠程連接的san網路中，安全性是一個突出的問題，因為任何人可以從網路的任何點連接到整個fabric網路中，如果能夠模擬其他應用系統hba的wwn（全球名稱），將會竊取到數據，如果有人為的破壞，也會使整個fabric網路發生癱瘓，從而使整個應用系統無法正常運行。多點容災環境下的問題：如果在多點的環境中，將各個san孤島連接起來，形成一個大的fabric網路，遠程isl鏈路比較多，出現遠程連接的問題就比較多，而且任何san島出現上述的任何問題，都會造成fabric網路的不穩定或應用系統的中斷，因此在多點遠程連接的情況下，網路安全和穩定將會是一個突出的問題。 san路由器應運而生 為了解決上述san孤島互聯時產生的各類問題，san路由技術應運而生。人們可以使用san路由技術把迄今為止互無聯繫的光纖通道fabric連接起來而又使各個fabric能夠保持其相互的獨立性。san路由技術給網路存儲以及容災系統帶來了諸多好處。 san路由技術實現了san fabric間的無縫連接，在連接不同的fabric時不要求對現有fabric的參數做任何修改，同時路由器的接入不會對正在執行的i/o造成任何影響。san路由器實現了fabric間的資源共享，特別是實現了fabric間的磁帶庫共享。san路由器突破了一個fabric內最多239台光纖通道 san交換機的限制，使得大規模san網路成為可能。在容災系統中使用san路由器可以隔離本地和異地的san fabric，極大地提高了容災系統的數據可用性和整體的可靠性和穩定性。多fabric通過san路由器的互相連接保證了同一個公司中不同部門的san 網路的管理的自主性，提高了各部門san發展的自由度。從實現技術上講，目前主要有兩種主流技術：一種是fcip（fc over ip），另一種是ifcp（internet光纖通道協議）。 fcip 博科通訊中國區技術總監司馬聰博士介紹: “由於在當今的數據中心裡，san發揮著更加重要的作用，所以許多機構都在尋找創新解決方案，將其san的優點延伸到整個企業。為了對這種努力提供支持，獨特的博科silkworm多協議路由器可以增加當今san的功能、連接和通用性。”該多協議路由器用於支持多種路由服務，包括實現san連接的博科 fc-fc路由服務、用於延伸san距離的博科fcip隧道服務以及用於同iscsi伺服器共享光纖通道存儲資源的brocade iscsi網關服務。 fc-fc路由服務是多協議路由器上的服務之一，它可以讓不同san fabric中的設備建立通信，而無需將這些fabric合併成一個大型的san。博科fcip隧道服務使得各機構可以將其光纖通道san延伸更遠的距離。將fcip隧道服務與fc-fc路由功能配合使用，可以讓兩個fabric保持獨立，而無需將其合併為一個，而且還允許在所有設備間建立任意設備到任意設備連接的fabric。 ifcp 根據mcdata公司中國區技術經理雷濤介紹，該公司主要根據一項名為“secureconnect”的技術設計san路由器。 secureconnect san路由技術是由nishan system公司首創，該公司在2003年被mcdata收購。secureconnect san路由技術能夠為每個本地san光纖網路提供具備互操作性能力的e]port連接，在每個站點終止e]port連接。因此，光纖網路的搭建被限制在每個地點，而且san交換機到san交換機間的協議也無需貫穿整個ip網路。如果兩個甚至更多的地點由mcdata的san路由器連接，每個地點將仍然擁有一個獨立的san。在存儲設備及伺服器間，只有被授權(被分區)的連接允許通過ip網路。與第三層網路路由相同，secureconnect san路由不但保證了各san分區間數據的可靠傳輸，也避免了整個存儲網路暴露於應用全面中斷的潛在風險。用戶可以利用具備成本效益的ip網路服務，來部署複雜的、多重san存儲解決方案。除錯誤隔離外，secureconnect san路由解決方案能夠減少地址重複問題，從而簡化san的連接。mcdata的secureconnect san路由技術允許在不同的san交換機上使用相同的域地址分配，而不會出現任何路由問題。發展趨勢----多廠商互聯 目前而言，san路由器還只能夠將來自一家廠商的產品進行連接，san路由器還不能支持多廠商產品，也就是說，如果兩個fabric分別由來自不同廠商的光纖通道san交換機組成，那麼目前還沒有產品能夠將它們連接在一起。儘管各廠商都聲稱將來支持，但是，分析人士認為，目前多廠商san交換機之間的互聯互通仍存在各種問題，而路由器之間的問題要遠比san交換機的複雜得多。在乙太網中的路由器技術已經非常成熟了，同時標準化的產品之間互聯互通不會存在任何問題。這是大家非常熟悉的現狀，那麼，乙太網的路由器在初期也無法互聯互通嗎？其實，在乙太網實現“路由”的道路大致一樣，當初，用戶認為他們有足夠多的san交換機，根本沒有必要使用路由器，當需要連入更多資源時，用戶購買更多san交換機而非路由器。筆者一位朋友在回憶大概十年前的情景時說，當時抱著一個巨大的路由器向用戶上門推銷，但是用戶卻問：“我們有san交換機，為何需要路由器呢？”如今，乙太網路由器幾乎到處都是。最為關鍵的是，在用戶目前的乙太網環境中使用的路由器來自多個廠家，它們之間、它們與san交換機之間可以任意互聯互通。這也應該是san路由器的發展方向“標準化”三個字極大地推動了乙太網的發展，一方面標準化可以吸引眾多廠商參與，並且朝著同一個方向前進，結果使得各廠商產品都符合“標準”，因此在互聯互通方面不會存在任何問題；另一方面，標準化加速了產品與技術的成熟，使得成本和產品價格迅速降低，更多的用戶可以用得起，應用的普及反過來對技術起到積極的推動作用。