fcoe协议的作用其实很简单,就是用来把fc协议封装到以太网之中。 最大的优势是融合网络和未来高速带宽的预期,但是,需要配合特定设备,且运行在增强的以太网上。
fibre channel over ethernet(fcoe)是一个把fibre channel(fc)中的帧(frame)封装到一个增强的以太网(ethernet)中的传输协议标准,它应用与组件存储网络。关于fcoe的介绍网络上非常多,但大多都比较分散。本文通过总结了8个关于fcoe的技术细节,将存储网络fcoe中必须要了解的知识进行整理。
1.fcoe就是用以太网来传输fc:
fcoe的全称是fiber channel over ethernet,旨在通过以太网直接传输光纤协议,让存储网络中的数据可轻易跨越光纤和以太网的界限,通过同一种截物理介质(以太网络)进行传输,同时保留了fc中的上层协议的特性,例如数据一致性,流控制等,但不使用原先光纤网络的物理线路与接口。目的在于降低用户在存储网络构建和管理方面的成本和复杂性。
2.fcoe的优势是融合网络和未来高速带宽的预期:
fcoe的优势显而易见,部署fcoe以后,企业只需要使用以太网络构建数据中心的网络,而不是原来使用光纤网络和以太网络进行结合。同时减低线路的总数,主机端接口卡(hba,网卡)等的总数。而这两者会被集成为同一个接口设备 –融合网卡converged network adapter(cna)用来同时处理fc协议和tcp/ip协议,从而保证在同一个主机接口上对存储网络和ip网络进行隔离。另外,未来fcoe可能会提供相比fc网络更大的带宽,fcoe目前起始就是用10 gb的以太网,而40 gbps和100 gbps的以太网也相信在不久的将来也会推出,相对fc网络方面,8gb和16gb是主流,最新的32gb也刚刚出现,但相对也在起步阶段的100gb以太网来说还是稍逊不少。
3.fcoe主要协议还是fc,只是封装以后用以太网介质传输:
fcoe协议的发明目的很简单,用来把fc协议封装到以太网之中。下面一张图可以很清楚的清楚的看到一个fcoe的帧包含哪些部分。fc帧和以太网帧,在fcoe中的传输是一1:1的对应关系存在,没有任何封包和合并多个fc帧到一个以太网帧的情况。因此,在fcoe数据传输的每个节点上(网卡,交换机)都需要启用巨帧jumbo frame以支持封包以后的以太网帧的传输(以太网原来默认帧最大1500字节,传输fc帧需要2112)。不同的厂商的产品默认的巨帧mtu有所不同,比如思科的nexus默认值是2158。
4.fcoe需要配合特定设备,且运行在增强的以太网上:
fcoe其实不能运行于普通的10/100mb, 1gb和10gb的以太网络,因为普通的以太网并不是lossless ethernet,它不包含任何重传(重传由上层的tcp协议控制)和流控制技术, 保证传输等功能。fcoe所运行的以太网络是一种增强的以太网络(enhanced ethernet),可以包含这些功能。不同的厂商对这种增强命名有所不同,思科把它叫做data center bridging(dcb),博科和其他厂商则把它叫做converged enhanced ethernet(cee)。
现有的支持1gb以太网络的rj45的cat-5和cat-6网线也不能支持fcoe的产品,转移到fcoe的用户可以选择现有光纤线和一种新类型的扁平线缆(twin axial)作为传输介质。fcoe同时还需要配合converged network switch(cns)作为连接以太网和光纤网络的桥梁
5.enhanced/lossless ethernet比普通以太网增加了一些流控制协议;
原先的以太网使用到了一种叫做pause的机制,pause机制可以防止瞬时过载导致缓冲区溢出时不必要的帧丢失,实现了一种简单的停-等式流量机制,来提高传输的质量。而原有的pause机制在决定对特定端口进行停-起的操作的时候并没有一个优先级的控制。增强的以太网解决这个问题,在原有的以太网的基础上增加了一些扩展的协议机制,使得让以太网更适合存储网络。这种控制机制主要包括以下几种:
priority flow control(ieee 802.1qbb)和enhanced transmission selection(ieee 802.1qaz),它们的作用是可以对帧的传输优先级进行调整。例如将存储网络的帧的优先级调高,获得更高的带宽,以保证存储网络传输的速度和质量。
congestion notification(ieee802.1qau)作用是对以太网中造成冲突的源和目标端同时叫停的机制。
另外,增强的以太网还提供了二层网络的多路径机制,替代原有spanning tree protocol(stp)只支持单路径。
6.fcoe网络中的端口和fc网络类似,只是叫法不同:
n_ports(hba和存储fc前端口)在fcoe中叫做vn_ports(cnaa和存储fcoe端口)
f_ports(fabric端口)在fcoe中叫做vf_ports(fcoe交换机的端口)
e_ports(fc交换机到fc交换机)在fcoe中叫做ve_ports(fcoe以太网交换机互联的端口)
7.fcoe应用场景是对现有存储架构的扩展,而不是作为iscsi或者nas的替代:
如果你的企业在以太网上部署存储,如果你的规模不是很大,iscsi和nas都是在block和file端很好的选择。那如果您的企业已经有更大规模的存储网络,在新建基础架构的情况,使用融合的fcoe网络可以同时兼顾block和file存储,10gb的速度可以同时用来支持fcoe,iscsi,nas,将来以太网的高速发展也会使得企业在部署fcoe上得益。
8.emc的存储产品全面支持fcoe:
emc的存储产品已经从2010开始逐步支持fcoe网络,emc支持fcoe的的产品列表参考:emc产品的fcoe的兼容性列表
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