向FCoE迁徙
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T11技术委员会下设的FC-BB-5工作组早在2009年6月就一致通过了fcoe的最终标准,并且T11技术委员会全体会议已将这项FC-BB-5标准提交给国际信息技术标准委员会(INCITS)审核,作为ANSI标准做进一步的处理。
据光纤通道行业协会(FCIA)声称,如今得到OEM认证的FCoE产品均是基于已完成的标准,也就是说,用户们从一开始就能够得益于标准化的FCoE解决方案。不过,那是将来的事,目前在大企业的存储部门中,FCoE仍处于初期发展阶段。
据去年4月进行的一项调查显示,约有9%的调查对象表示,他们计划在2009年试用FCoE,而33%的人计划到2010年或2011年部署FCoE。不过,大多数的人(58%)表示,他们目前还没有具体的部署计划。前不久,同样的调查显示,计划今年部署FCoE的用户数量略有增长,为13%,但几乎57%的用户没有做任何改变,他们仍然没有具体的部署计划。
不过,行业分析师对此并不意外,因为这项技术目前仍处于起步阶段。据IDC预测,融合网络试验项目将在2010年有所增多,预计在2011年会得到大规模的部署。IDC存储系统副总裁Richard Villars认为,FCoE和融合增强型以太网(CEE)技术的采用绝不仅仅是一种技术过渡,而是改变企业构建和运营数据中心的方式这一总体目标的一部分。他说:“服务器变得越来越小,服务器外面的所有电缆越来越密集地被捆扎在一起。现在已出现了模块化系统部署模式,而数据中心的架构师们应该开始为未来设计而规划了,要为使用这些融合技术的环境而规划,确定如何做到布线和供电最优化。”
降低布线成本和复杂性
标准制定机构将要批准基于以太网的光纤通道(FCoE)和融合增强型以太网(CEE,又叫数据中心桥接即DCB)成为官方标准,在同一个以太网网络上传送局域网流量和光纤通道SAN流量将随之迅速变成现实。
伴随局域网和SAN流量一并传输而来的是可以大大减少把服务器连接至数据中心的存储资源所需的电缆数量。咨询顾问声称,现在可以开始为统一网络架构而做规划了。
以太网有缺点,它被认为是一种“尽力”(best-effort)网络,它并不总是按序传送数据,甚至可能因网络堵塞而丢失数据包。存储网络要求数据按序传送,并且完好无损,这就是为什么当初要开发高性能的光纤通道协议,建立一个单独的“无损”(lossless)网络,以便在服务器与存储设备之间传送SCSI流量。
结合这两种网络,在IP网络上传送存储流量需要两个要素:万兆以太网和以太网的改进,从而在不影响性能的情况下防止数据丢失。这些改进统称为CEE或DCB,目前正由IEEE 802.1工作组下设的数据中心桥接(DCB)任务组来敲定,预计今年年底前会完成。
在万兆以太网上实施CEE,便于部署FCoE。基于以太网的光纤通道可将光纤通道帧封装成以太网帧。FCoE标准允许存储流量在万兆以太网通道上可靠地传送,从而实现统一网络架构。
向实施融合或统一网络架构迈出的第一步是,由传统的网络适配器改用融合网络适配器(CNA)卡。如果使用目前的技术,服务器通常需要传送以太网流量的网卡和传送存储流量的主机总线适配器,各自需要多条电缆。
大多数服务器利用千兆以太网铜缆来进行连接,从服务器到接入交换机的电缆会多达10条。导致电缆密密麻麻的原因有很多。多核处理器提供了强大的处理能力,需要大量的网络带宽。
由于许多企业部署数量众多的虚拟服务器或虚拟机,千兆以太网已成为数据中心的瓶颈。在一些情况下,服务器管理员在每台服务器上运行的应用程序超过20个。这个现象需为每台物理服务器确保大量带宽。
FCoE是融合或统一网络概念中的一个重要基础,但统一网络架构完全基于无损万兆以太网,而万兆以太网允许使用FCoE,又支持使用其他存储/网络协议,如iSCSI、CIFS和NFS。
统一架构最初会影响数据中心网络的头几米。服务器会使用FCoE,而CEE以10Gbps的速度把服务器连接至第一个中继段,即接入服务器。随后使用光纤通道,流量转向到局域网或现有的SAN。暂且不说FCoE,单单万兆以太网就有望大大减少把服务器连接至交换机所需的电缆数量。
虚拟化促进FCoE应用
随着FCoE标准即将落实到位,采用虚拟化存储的公司有望获得由这项存储协议带来的好处。
据TheInfoPro信息技术咨询公司的一项新研究显示,基于以太网的光纤通道存储协议可能会改善虚拟化项目,因为它可确保虚拟机有更强的移动性,《财富》1000强公司中已有1/4以上的公司计划采用它。TheInfoPro公司存储研究部门执行董事Rob Stevenson表示,很少有公司已开始使用FCoE产品,考虑到FCoE标准还没有正式敲定,因此这不足为奇。他表示,但大企业的存储主管们都期盼着FCoE将为虚拟化服务器带来的种种好处。
Rob Stevenson表示,FCoE有望简化布线方案,从而将减少把一个虚拟机从一台服务器转移到另一台服务器所需的实际工作量。他说:“要是虚拟机的连接点比较少,就有更强的移动性。”即便在虚拟环境下,“硬件底层还是有需要合理配置的物理接口。”
TheInfoPro在去年11月到今年4月调查了303家《财富》1000强公司的存储主管。当被问及哪些应用会从FCoE得到最大好处时,调查对象把虚拟化服务器列在了首位,其次是数据库、刀片服务器、备份环境、微软应用程序、灾难恢复和数据仓库。他们之后的报告声称,存储主管们通常认为FCoE“会是将来主导性的存储传输协议”,但如今采用者的数量寥寥无几。只有3%的调查对象已经在使用FCoE技术,另有26%在试用、评估或打算在近期或远期部署FCoE。Rob Stevenson强调,国立实验室、电信公司和一些技术公司在试用FCoE,但现在还没有到主流用户采用或用于关键任务应用领域的阶段。
据Rob Stevenson声称,改用FCoE带来了无损协议具有的优点,但这项尚未完成的标准还没有人们预期的多路径和负载均衡等功能。因而,如今的FCoE像是一辆能开的汽车,但还没有安全气囊和后视镜。他说:“我们采访企业时,它们表示需要一套完整的功能。”
虽然这项标准还没有完成,但思科、博科、EMC和NetApp等公司已在产品,为整个行业向FCoE迈进打下基础。比方说,博科最近了一款交换机和多款网络适配器,它们可以把基于以太网的光纤通道和融合增强型以太网(CEE)整合到一个平台上;但该公司表示,预计要到2011年才会出现大规模采用。
Rob Stevenson表示,用户通常认为NetApp和思科这两家厂商能提供最佳的FCoE技术。TheInfoPro表示,用户在等万兆以太网在整个数据中心得到全面部署之后,才会采用FCoE。这至少需要两三年的时间。
这家研究公司撰文道:“在可以预测的将来,光纤通道仍将是首选的主导技术;但FCoE在简化布线、降低基础设施成本和简化管理等方面具有优势,这让它有望成为下一代存储架构。”
FCoE与iSCSI孰优孰劣
虽然FCoE抢走了风头,但支持者认为,基于以太网的iSCSI(iSCSI over Ethernet)融合或统一数据中心中服务器、存储和网络的功能同样强大。
据光纤通道和iSCSI的拥护者声称,统一数据中心的关键组件是无损以太网,不过两个阵营之间的信仰大战一触即发:到底谁能最有效地把存储部分集成到基于以太网的统一数据中心架构?
Craig Chapman是系统集成商MCPc的思科统一计算系统战略主管,他说:“大家都认为,如果你反对iSCSI或反对光纤通道,那你一定是个偏执的人。不能迷恋于某一协议,也不能死抱着某一种方法,而是应根据实际情况,选择最合适的解决方案。”
Craig Chapman表示,作为统一数据中心架构的一种方法,iSCSI对FCoE不构成竞争关系。两者都占有一席之地,如果企业已经部署了其中某一项技术的话,就更是如此。
光纤通道通常受到大企业的青睐,大企业对延迟和丢包的容忍度低,又要求很高的应用程序吞吐量。但光纤通道要有自己的基础设施,因此提高了成本。
中小型企业可能会选择成本较低的iSCSI,它对延迟的容忍度高于光纤通道,但是“有损耗”,Craig Chapman说。
IDC公司连续性、灾难恢复和存储协调部门的研究经理Steven Scully说:“你会在一些企业看到iSCSI,特别是用于复制解决方案和远程办公室安装。从本质上说,这些客户会是庞大的FCoE用户,但另一方面,你在中小企业可能很少见到FCoE。”
Craig Chapman表示,因为iSCSI运行在TCP/IP上,很容易受到TCP“开销”的影响,比如TCP中的窗口特点。TCP窗口是服务器发送的一段数据,由几个数据包组成。服务器从客户机得到窗口已收到的确认消息,而且没有错误后,它会发送数据包的下一个窗口。
要是出现错误,数据必须重发。这整个事件会导致iSCSI出现延迟、丢包。但没有什么阻止得了企业利用iSCSI来融合或统一数据中心中的服务器、存储和网络。的确,思科表示能做到基于以太网的iSCSI其传输能力与FCoE一样强大。
现在市面上出现了Emulex等网卡厂商的10Gbps iSCSI融合网络适配器,不过最受媒体关注的却是FCoE,原因是思科态度明确地坚决支持统一数据中心的这项技术,另一个原因是这项技术比iSCSI更新。FCoE成为标准还不到一年,而iSCSI至少已有10年历史了。
思科在2001年收购了iSCSI路由器初创公司NuSpeed,由此进入了iSCSI领域。此后,思科停止了NuSpeed产品(当时名为SN 5420)。思科服务器接入和虚拟化事业部的营销副总裁Jackie Ross说:“我们发觉iSCSI主要应用于小企业;而光纤通道在小企业已经建立了庞大的基础,分析师们预计这个基础会继续庞大。我们不能忽视这个事实。”
iSCSI甚至在中小企业市场输给了网络附加存储(NAS),原因是中小企业现在选择NAS支持的基于文件的存储,而不是选择iSCSI和光纤通道支持的基于块的存储。Jackie Ross说:“随着中小企业的需求不断增长,NAS或基于文件的存储随之发展起来。由于以前一些要求只能通过基于块的存储来满足,比如灾难恢复和大大改善的多个网络管理,现在利用基于文件的存储就能满足。这就是NAS的发展速度两倍于iSCSI的原因。”
但是iSCSI方面仍保持健康的发展。Jackie Ross表示,对于没有选择NAS,而是选择直接连接存储(DAS)的公司来说,iSCSI在以每年约25%的速度增长。据iSCSI SAN市场的领导厂商戴尔声称,iSCSI的发展状况甚至比这还好。IDC的数据显示,iSCSI SAN市场在2009年第四季度比去年同期增长了40.6%。戴尔以29.2%的收入份额领跑这个市场,惠普以18.5%的份额紧随其后。戴尔在2007年收购的iSCSI SAN厂商EqualLogic的iSCSI产品线在此期间更是猛增了44%,同时,IDC数据显示,2009年全年,iSCSI存储设备开支达到19亿美元,预计到2013年会增加到44亿美元,年复合增长率达到23.4%。2009年用户在光纤通道/FCoE/InifiniBand上的开支达到了92亿美元,预计到2013年会增加到111亿美元,年复合增长率将近5%。
另外,戴尔称最近它委托弗雷斯特研究公司对213家公司做了存储和统一架构计划方面的调查。据戴尔声称,调查发现2/3的调查对象准备在1〜3年内向统一架构迁移;在知道或了解统一架构的人当中,有56%的人认为iSCSI最适合,27%的人认为FCoE最合适。
戴尔从调查中发现,今后12个月的存储采购,万兆以太网和iSCSI阵列是两大选择。在所有调查对象当中,45%的人计划购买万兆以太网交换机或相关设备,而39%的人计划购买iSCSI阵列。
由于客户在认真考虑融合数据中心架构,难怪上述调查结果及其在iSCSI市场的地位让戴尔欢欣鼓舞。戴尔负责EqualLogic iSCSI存储产品系列的高级经理Travis Vigil说:“如果你今天做出统一架构方面的决定,你会关注已存在多年的iSCSI。iSCSI通过了多年的测试和验证,又有实际的客户部署案例,让你能够以1Gbps和10Gbps的速度统一架构。所以,它为你带来了比其他技术更大的灵活性。”
不过,Travis Vigil和Jackie Ross都认为,信仰大战毫无意义,融合数据中心的真正统一者是拥有流量控制功能的无损以太网,IEEE下设的数据中心桥接(Data Center Bridging,DCB)任务组正在敲定这项标准。Travis Vigil说,他们强烈赞同“基于以太网”这部分,至于客户部署基于以太网的iSCSI还是基于以太网的光纤通道,那是下一个选择。他表示,数据中心桥接对以太网的改进不但会造福FCoE,还会造福iSCSI:让融合架构变成无损耗、低延迟、更可靠。“区别在于,FCoE需要DCB方面的改进;对于iSCSI而言,你拥有灵活性,因为iSCSI不需要DCB方面的改进――但这种改进的确有助于让融合基础设施具有更易预测的性能。”
思科的Jackie Ross说:“人们说只能选择其一时,我们总觉得有些为难,技术并不是非此即彼的,关键在于确保你部署了合适架构,能够支持你所选择的、可能已经出现在环境中的技术。”
那么,是不是说只要有了无损以太网架构,iSCSI就能用于将存储系统与服务器和网络融合起来呢?Frank Berry是数据中心市场分析公司IT Brand Pulse的首席执行官兼统一网络实践高级分析师,他说:“我肯定这么认为。这取决于听众是谁。”他预计,在五年内,来自iSCSI存储的收入会超过来自光纤通道存储的收入。
应用案例
Kemper Porter是美国密西西比信息技术服务局数据服务部门的系统经理,设计及构建高效的数据中心是他的首要任务。
他的部门正在规划大步迁移至新的数据中心,期望新数据中心能在6个月内投入使用。他目前面临的其中一项任务就是简化数据中心,而简化工作的一部分就是向融合网络过渡。Kemper Porter说:“我们希望搬到新大楼之前,一切准备就绪。我们将迎来非常快的增长速度,因此我们必须开创一个先例,并确定一种新的部署模式。”他的团队实际上为该州各政府部门充当服务提供商的角色,为全州的应用开发人员配置服务器和IT资源。
Kemper Porter设想,所部署的VMware虚拟机数量会大幅增加,虚拟机都通过融合网络适配器(CNA)连接到集中式存储系统上,而集中式数据备份和灾难恢复在服务器端进行。借助万兆以太网网卡上的光纤通道主机总线适配器(HBA)具有的存储连接功能,CNA加强了以太网网卡的IP联网功能。
Kemper Porter目前正在使用QLogic的三台单端口CNA和两台具有FCoE功能的思科Nexus 5000系列网络交换机。目前,CNA用于测试和开发环境,等到他们使用新数据中心后,就会让CNA担当重要角色。他表示,改用CNA是一个必要的步骤,他说,“如果你有一台3U高的服务器,它没有集成交换机,最后会出现网卡数量激增的情况――每台服务器有六路以太网连接,还有两路用于光纤通道,所有这些网卡会形成一张蜘蛛网,进出服务器的电缆将密密麻麻。这会给物理故障埋下隐患,还会加大故障排除的难度。”另外,他还担心可恢复性,“我能轻易创建多少个虚拟机?要是一个虚拟机坏了,我能否迅速地恢复?这在很大程度上取决于你有多少路网络连接,以及访问存储系统的速度有多快。”
Kemper Porter的存储环境包括光纤通道阵列和存储设备,厂商涉及IBM、Sun/StorageTek及其他公司。单个项目就要占用多达40TB的存储空间,该州的地理信息系统(GIS)就是这样。
尽管很讨厌所谓的前沿技术,但Kemper Porter还是很有信心地认为,结合FCoE的CNA会满足他将来的需要。他说:“目前还没有人真正使用FCoE,但我认为只有实际接触及使用了,你才会有信心。我并不是想当第一个吃螃蟹的人,如果不是改用新的数据中心,恐怕我也不会用这项新技术。”
原来的方式对Kemper Porter来说不切实际。他的机架服务器每台能够轻松容纳77个虚拟机实例,同时保持主机般的可靠性,但要是不尽量减少网络适配器和端口数量,这些根本不可能做到。他现在让每台服务器使用两路或三路连接。他说:“这大大减少了复杂性,我们仍会让光纤通道基础架构做到每台服务器有一路连接,而不是两路连接。我们仍有冗余路径,因为连接到了两台Nexus交换机上。”
融合网络是未来的出路,至少对Kemper Porter来说是这样。他说:“我们会购买CNA,装入到将来所有VMware服务器中。这项技术稳定得很,我们正往这个方向迈进。”