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存储网络的替代选择(下)

2012/11/4    来源:TechTarget中国    作者:DennisMartin      
关键字:FC  iSCSI  NAS  存储网络   
所有FC、iSCSI以及NAS设备这样的旧标准依然强势,基于以太网的光纤通道技术以及I/O虚拟化技术的出现则将存储网络世界变得越来越精彩。

一 iSCSI

  iSCSI协议在使用以太网架构的同时也充分利用了SAN网络的优势。iSCSI存储网络由于其成本上的优势以及简单易扩展,通常部署在中小企业环境下。对于大规模企业环境,尤其是针对10GbE的环境,也能扩展上去。

  由于iSCSI本身是依赖于底层的TCP/IP协议,因此它也可以运行在现有以太网络架构下,而无需专门准备一条用于iSCSI数据流的链路。理论上说,iSCSI可以使用任意速率的以太网;然而,最佳实践建议我们使用千兆或者更快的网络环境。从长远角度来看,iSCSI将能运行在任意以太网速率上,不论是40Gbps还是100Gbps。

  虚拟化环境可以通过虚拟层充分利用iSCSI网络存储或者绕过虚拟层,从客户端虚拟机上直接访问iSCSI存储。

  随着10GbE以太网的发展,iSCSI逐渐成为企业在筹划未来长期数据中心发展规划时的着眼点。许多现有的iSCSI存储都有类似的高级特性,比如复制功能、精简配置、压缩功能、重复数据删除功能以及其他企业级数据中心环境所必备的功能。对于需要现代存储系统来说,iSCSI和FC及其他接口一样,都是主机必备接口。

二 光纤通道

  光纤通道在设备级磁盘驱动器接口以及SAN网络接口中得以应用,并已经有大约15年的历史。光纤通道携带着SCSI命令通过铜口或者光纤口传输到设备上。光纤通道的速率发展也是惊人的,几乎每三到四年就会翻番,2008年升级到8Gbps,四年后的今天,16Gbps的产品也开始问世。几乎所有的高端存储系统以及许多的中端存储系统都会使用光纤通道作为主机接口或者众多接口中的一个。

  企业级存储系统上配备了光纤通道作为磁盘驱动器的接口,单个磁盘速率最多能达到4Gbps。业内也正由用于企业级环境的光纤通道磁盘转向更快的6 Gbps的SAS盘,同样也包括传统硬盘和固态硬盘。

  光纤通道为非传统局域网提供了一个独立的高性能、高可用性和高可扩展性的数据交换网络。现在如果看到一套系统中有成千上万个光纤通道端口也已经不是一件鲜有的事情。

  部分16Gbps的光纤SAN产品将在今年年底问世。适用于此类设备的环境包括有大型虚拟化服务器环境、服务器加固环境以及多服务器应用。企业级应用中广泛使用固态硬盘的趋势增长也帮助16Gbps速率的产品的市场进程。此外,存储厂商们已经开始着手研发32Gbps的光纤通道的SAN接口,并期望于三到四年后问世。

三 基于以太网的光纤通道

  基于以太网的光纤通道是通过一种叫做数据中心桥接的技术将光纤协议打包封装到以太网数据包。数据中心桥接技术将传统以太网数据传输的性能大大提升并已经与用于搭建10GbE架构环境。基于以太网的光纤通道能够实现让光纤数据在10Gbps速率的以太网链路上传输,并能够与现有光纤存储系统架构相兼容。

  基于以太网的光纤通道为我们提供了全新的交换机和适配器接口。能支持这项技术的以太网需要能支持数据中心桥接,而新的主机适配器则是众所周知的聚合网络适配器,因为它们需要同时支持以太网和光纤通道。一些聚合网络适配器能支持基于以太网的光纤通道和iSCSI的全硬件卸载功能。等同的,光纤通道主机适配器(HBA卡)也能为光纤通道支持全硬件卸载功能。数据中心桥接交换机能够在同一个连接中分别管理不同的数据流类型,除此之外,还能将总带宽按比例分配给不同的数据流类型。从长远角度讲,通过将不同的以太网和光纤交换机组合起来,能够减少存储和数据网络上的整体成本。

  企业在规划新数据中心或者新的服务器及存储架构各有不同,因此在使用基于以太网光纤通道以及数据中心桥接技术的问题上需要仔细分析。它们为性能的提升提供了可能,并且降低了所需要的适配器数量,同时降低了在现有光纤架构上的电能消耗。

四 I/O虚拟化

  I/O虚拟化做的事情是将服务器和存储设备之间的I/O传输链路进行虚拟化操作,以保证能满足服务器虚拟化性能上的需求。当我们做虚拟化操作的时候,我们将设备的逻辑表现层从物理设备上去掉,使得这些资源能够得到更为充分的利用。操作的过程可以由将设备分割成多个小的逻辑单元后再组成一个大的单元或者将设备重新表示成多个不同的设备。这种方式对于任何在服务器主机上有适配器的环境都能适用,比如说网卡、RAID控制器、FC HBA卡、显卡或者基于PCI-e口的固态硬盘存储。比如说,网卡teaming是我们知道的将设备重组成“更大”设备的一种方式。虚拟网卡则是一种基于一个物理设备来表现多个设备的方式。

  一对有关联的技术正开始在业界得以实施,它们分别是单根I/O虚拟化(SR-IOV)以及多根I/O虚拟化。前者的实施难度会比后者低,但是两者所能实现的效果都是令人称道的。这些技术可以和服务器虚拟化搭配使用并允许多个操作系统实现共享本地PCIe设备。单根I/O虚拟化是为多个主机操作系统而设定,多根I/O虚拟化则是为上面可以跑多个虚拟机的多个物理服务器来共享设备。

  当单根I/O虚拟功能的适配器放入虚拟机环境后,只要虚拟层能支持单根I/O虚拟化,那么对管理虚拟适配器的工作则由原先的虚拟层转嫁到适配器自身上,这样做的意义在于能大大节省主机CPU使用率并将性能提升至物理机实施水平。现在市场上许多的以太网适配器,FC HBA卡以及RAID控制器都能够支持单根I/O虚拟化功能。

  多根I/O虚拟化将I/O虚拟化的本质提升到了一个新的高度并提升了其跨越多个物理机平台的能力。这样的功能是通过将PCIe总线通过专用的PCIe总线扩展适配器扩展至服务器外接底盘来实现的。网卡、显卡或者其他适配器,尤其是那些成本较高的适配器,都可以放置到外接底盘上以允许共享给多个物理机。

  这样类型技术里很有意思的一个应用是使用有单根I/O虚拟化或者多根I/O虚拟化功能的RAID卡或者SAS/SATA适配器用于SAN环境下虚拟机的迁移操作。此外,假想如果使用能具备单根I/O虚拟化功能的网卡,那么就不再需要使用外部交换机了。

  这一切的关键就是需要先得到管理程序厂商的支持。在撰写本文的时候,暂时只有Red Hat Enterprise Linux 6支持有限类型网卡上实现单根I/O虚拟化(SR-IOV)。微软在他们下一代Windows产品的特性上也守口如瓶,如果在他们的Hyper-V上看到此类技术的支持也不足为奇。就目前来说,VMware何时支持单根I/O虚拟化还是一个未知数。

责任编辑:黄壮
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