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解析数据中心融合三大方案

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    网络融合有几种方式,选取适合企业的方式要考虑企业规模、IT基础设施复杂度和IT企业的成熟度。可能最重要的考虑因素是是否部署了FC SAN,如果部署了,那么这种硬件投资的时间和规模如何?

    较小型企业没有SAN存储系统,因此也不需要花费人力和物力在SAN维护和管理上。这种小型企业会发现NAS系统更加合适,可以作为虚拟系统和应用程序的共享信息库,现在大多数主流管理程序支持从基于NAS的映像启动(Hyper-V仍然不支持)。NAS作为最便宜的共享存储系统还有很多优点,它能够支持几乎所有应用程序,包括较旧版本的基于文件的服务,如网络文件共享、电子邮件和web2.0组件(协作平台SharePoint、Domino或 GroupWise等)。当然,NAS中的“N”是指以太网,所以这种设计虽然简单,但是能够满足网络协作的基本要求。

    NAS系统的缺点是功能和性能方面的不足,尤其是那些针对中小企业的NAS系统。在关于中小企业挑选NAS系统的文章中指出,“大多数中小企业NAS系统都缺乏10 Gbps以太网接口(有一些可能有),而且更令人惊讶的是,缺乏整合多个1 Gbps以太网连接的能力。”也就是说,如果你的用户和应用程序某天超过1千兆链接时,你将需要从相关供应商(如Gridstore、Pranah或Scale Computing公司)购买扩展产品。扩展系统作为NAS的补充组件,单个存储单元可以合并到横跨多个千兆通道的虚拟RAID阵列。如果Scale公司最近推出的10 Gb支持成为趋势,我们可能还将看到10 Gb通道。另外,有一些较低端NAS系统已经开始支持10Gb以太网,例如Enhance、QNAP和Thecus公司的几个产品。

    这些产品通常具有额外的功能,例如iSCSI支持功能,主要针对块级存储应用程序。那些占据中小企业存储硬件较高端市场的设备为那些不仅仅需要网络文件共享的企业提供了很好的选择。

    那些不能单靠文件存储存活而又还不足以需要SAN存储系统的企业,可能会发现iSCSI就是他们需要的SAN功能。

作为一项技术,iSCSI开始的时候并不被看好,饱受批评,性能不好(主要是由于其在第三层网络传输TCP/IP使用存储协议SCSI的架构)、糟糕的操作系统支持和硬件兼容性。

    不过,这些批评声已经不复存在了。正如Broadcom公司的Interop演示,现在的iSCSI系统(CAN、操作系统驱动器和存储阵列)具有不错的性能,能够适用于大部分工作负载。因此中小企业和较大型企业在建立存储环境时,在考虑更复杂和昂贵的光纤通道之前,应该考虑iSCSI作为基础支持。

    现在iSCSI支持几乎成为每个企业存储产品系列的标准设备。对于大型企业而言,iSCSI的另一个内在优势在于它是基于IP的,与FCoE不同,是通过WAN路由,并可以利用VLAN进行流量隔离。

FCoE架构

    具有SAN硬件而寻求融合存储和数据网络的企业将需要依赖于FCoE以及以太网扩展,统称为数据中心桥接(DCB)。

我们的上一份网络融合报告概述了不同的协议和标准,本文我们将列出三种可以桥接传统光纤通道磁盘阵列和SAN到以太网的网络拓扑,顺序按照对现有以太网的依赖程度和光纤通道的依赖程度。将现有光纤通道SAN与以太网服务器融合的第一步需要引入支持FCoE和FC端口的融合ToR交换机。服务器使用10Gb CAN连接到交换机,合并了一个本地以太网NIC作为数据和FCoE托管母板适配器(HBA)用于存储。交换机被连接到两个独立网络,以太网LAN和FC SAN,负责FCoE到FC协议转译。

    这种设计属于入门级网络融合,因为它并没有对网络结构或者阵列进行改变。 然而,尽管FCoE比偶准和设备驱动器已经很成熟,但服务器CAN和融合交换机之间的兼容性并不能保证。 在访问层进行融合的另一个缺点是每一个机架都需要一个融合交换机,虽然现在这十分普遍,而且很多主流交换机供应商都提供这种模型。

    网络融合的下一阶段涉及将以太网和光纤通道之间的桥接转移到融合层。与前面一样,服务器使用CAN来托管以太网NIC和FCoE HBA,但是这里ToR交换机不需要光纤通道接口,而是连接到EoR融合层融合分布交换机,这个交换机既有以太网连接到网络核心,也有光纤通道接口到SAN。这种拓扑涉及的优势在于它允许透明地混用FC和FCoE存储阵列,这样更加便于每台服务器的访问。缺点在于由于融合交换机同时是数据和存储网络的集线器,这创建了一个共享管理域,造成LAN和SAN管理员之间的关系紧张。

    在网络融合的最后一个阶段,本地光纤通道存储阵列逐渐让位给直接支持本地光纤通道、FCoE和iSCSI的多协议系统。这些新型存储阵列可以使用本地光纤通道连接来链接到传统的SAN存储系统,因为这些系统不可能或者无法运行CAN,虽然也是使用FCoE和iSCSI来连接以太网核心。

    在第二种情况中,网络访问层是本地以太网和融合层(支持以太网和光纤通道)。然而,光纤通道随着时间的推移逐渐缩小,存储阵列逐渐从本地光纤通道SAN迁移到本地以太网。由于这种架构同时支持光纤通道和iSCSI,这也方便了到本地新型交换机的最终迁移,将这种网络虚拟化移动到硬件。

    虽然这些基于以太网的虚拟化计划仍然处于起步阶段,不太成熟,并且基本上没有互操作性,来自Xsigo的替代产品最终取代了它,采用一种更快的40Gb InfiniBand结构传输本地以太网和光纤通道流量。

    你可以将Xsigo的交换机看作是桥接三种协议的新型ToR设备,这三种协议包括:InfiniBand到服务器、以太网到网络核心以及本地光纤通道到SAN。在服务器端,InfiniBand CAN很像是10 Gb以太网的“堂兄弟”,然而,Xsigo的交换机软件可以将这些链接分到多个虚拟以太网和FC“通道”,这个通道能够通过CAN设备驱动器像本地NIC和HBA一样连接到物理服务器。同样的,在上流交换机出口,流量是本地的,不需要对外部基础设施进行改变。除了这种无缝插入到现有LAN和SAN的能力外,Xsigo的方法还得益于在交换机的硬件中执行端口虚拟化和协议转译,这意味着外部LAN和SAN链接可以升级到40Gb以太网或16Gbps光纤通道,而不需要触碰服务器,并且传统带宽可以完全被分配到软件中的虚拟端口。

    Xsigo将以太网作为服务器和数据或存储网络间的物理融合链接,而Coraid则采取了相反的做法,他们引入了一个新的本地Layer 2以太网存储协议。与FCoE一样,与iSCSI对比中,其ATA over Ethernet(AoE)并不使用IP,而是一个非连接协议,直接发送基于IP的存储,这适合那些不再需要光纤通道功能的企业或者那些希望在单个位置融合块级存储而应用程序服务器位于多个站点(iSCSI很容易路由)的企业。

    大多数高端阵列已经能够支持多个存储协议,并且去年的信息周刊存储状况报告发现,37%的受访者已经在使用高端阵列。

    除了融合网络基础设施(可能还有管理)外,这些方法的根本优势在于它们将存储通信转换到以太网快速通道,无论是使用iSCSI还是FCoE,它们都可以升级到40Gb以太网。而且更加容易建立混合内部云存储结构,当内部存储环境已经连接到LAN时,可以使用云备份和存档服务。

替换融合访问

    虽然以太网和iSCSI或FCoE是融合数据和存储网络的最常见技术,还有一些具有创新性的替代方法,无论是对于物理网络(InfiniBand)还是存储互连接(ATA over Ethernet或者说AoE)。服务器虚拟时代的网络融合的关键问题在于将接入服务器进入虚拟网络和存储连接的大型通道进行切分。传统方法通常是使用虚拟网络交换机和嵌入管理程序的存储结构(虽然结合了新的以太网标准),以及服务器和存储阵列间每个有效网络路径的存储数据包。

    当然,由于AoE是在第二层(Layer 2),这意味着数据包不可路由,因此服务器和存储必须位于相同的广播域。这样的优点在于简单、有效以及速度,这些优点你可以从Coraid的高端SRX存储阵列的产品规格中看到。该产品支持2U、3U或4U配置,支持36SAS、SSD或SATA磁盘盒四个10Gb以太网接口,最高可达每秒1800+MB的吞吐量。

    由于每个阵列作为自己的控制器,当配合AoE的轻量Layer 2协议时,就完全消除了网络瓶颈问题,因为RAID卷可以跨域多个硬件阵列,可以集成10Gb网络接口。

    虽然从表面来看,Coraid的方法看起来像是网络版的JBOD,所有卷配置和管理在主机进行处理,采用SAN虚拟化控制器(同样可以并行部署)来增强架构,控制器包含所有企业级存储系统的功能,包括:虚拟磁盘池、同步镜像、异步复制、快照和所谓的可写快照或克隆。对于没有庞大的存储系统的企业,Coraid的技术是一个扩展融合方法。

资料来源:企业网



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