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开发网站要多少钱,诚信宁津建设网站,南宁比优建站,wordpress图片素材主题目录 第13章 握手言和——IP与FC融合的结果 开篇#xff1a;两个世界的谈判桌 13.1 融合的迫切性#xff1a;数据中心的三网之痛 13.2 协议融合的四种基本模式 13.3 FC与IP融合的三条技术路径 13.3.1 FCIP#xff1a;隧道模式——最简单的远程连接 13.3.2 iFCP#x…目录第13章 握手言和——IP与FC融合的结果开篇两个世界的谈判桌13.1 融合的迫切性数据中心的三网之痛13.2 协议融合的四种基本模式13.3 FC与IP融合的三条技术路径13.3.1 FCIP隧道模式——最简单的远程连接13.3.2 iFCP映射模式——雄心勃勃的替代方案13.3.3 FCoE本机交换模式——真正的融合希望解剖FCoE通信流程服务器访问FC存储13.4 技术对比与命运总结13.5 真正的融合未来NVMe over Fabrics本章结语折衷的艺术与技术的宿命第13章 握手言和——IP与FC融合的结果开篇两个世界的谈判桌在存储网络的战场上光纤通道与TCP/IP曾分庭抗礼各自拥有坚固的“王国”和虔诚的“信徒”。然而数据中心的发展提出了一个无法回避的终极诉求简化。纷繁复杂的异构网络数据网、存储网、管理网带来了高昂的成本、复杂的布线和管理负担。于是一场伟大的“技术外交”开始了。FC阵营与IP阵营的代表坐到了谈判桌前目标不是征服对方而是寻找一种“共存协议”让FC尊贵的“王室车队”存储流量能够安全、高效地行驶在IP这个“共和国”的广阔疆域上。本章我们将解析这场融合运动中诞生的三大关键协议FCIP、iFCP和FCoE审视它们的折衷智慧与最终命运。13.1 融合的迫切性数据中心的三网之痛传统数据中心存在典型的“三张网”数据网络基于以太网/TCP/IP承载应用、用户访问、Web流量。存储网络基于光纤通道承载关键的块存储I/O。管理网络另一套独立的IP网络用于带外管理。这种架构带来三重痛苦成本三套独立的交换机、线缆、适配器、运维知识。复杂性布线混乱机柜空间紧张故障排查困难。僵化资源无法灵活调配难以适应虚拟化和云计算的动态需求。融合的核心驱动力能否将存储网络融合到无处不在的以太网上13.2 协议融合的四种基本模式在深入具体协议前必须理解在协议栈不同层次进行融合的四种基本模式这决定了技术的本质与复杂度。融合模式核心思想技术类比优点缺点隧道将整个FC帧作为载荷封装在IP包中传输。不改变FC帧。IP隧道像把一封完整的信FC帧塞进一个更大的快递袋IP包里寄送。实现简单对FC透明保持FC完整性。效率低开销大无法实现端到端的原生FC服务如BB_Credit。映射在IP网络上模拟或重建FC的通信服务。FC帧被解构其语义被映射到IP协议上。协议翻译像把一封信的内容SCSI命令用另一种语言IP语法重新书写并邮寄。更深度集成可利用IP网络特性如路由。实现复杂可能引入兼容性问题。本机交换在数据链路层以太网上直接承载FC帧无需IP封装。FC与以太网帧共存于同一物理网络。车道共存在同一条高速公路以太网上同时划定FC专用车道和IP车道。延迟极低保留FC语义。需要增强型以太网支持网络设备需理解两种协议。网关/桥接在网络边界进行协议转换。FC域和IP域基本独立仅在连接处进行帧格式转换。海关关口在两个国家FC国和IP国的边境设立海关对货物数据进行查验和格式转换。隔离性好可连接异构网络。容易成为性能和单点故障的瓶颈。13.3 FC与IP融合的三条技术路径基于以上模式业界探索出三条主要技术路径它们分别对应了不同的融合层次和设计目标。13.3.1 FCIP隧道模式——最简单的远程连接FCIP是IETF定义的标准其本质是一种存储隧道协议。工作原理在两个地理隔离的FC SAN之间部署FCIP网关设备。网关设备一端连接本地FC SAN另一端连接IP广域网。当需要将FC帧发送到远端时网关将完整的FC帧包括帧头、数据和CRC作为载荷封装进一个TCP数据段中再通过IP网络发送。对端的FCIP网关接收TCP/IP包解封装出原始的FC帧并将其注入到远端的FC SAN中。帧结构------------------------------------------------------------------ | IP Header | TCP Header | FCIP Encapsulation| | (目的地FCIP网关IP) | (端口3225) | Header | ------------------------------------------------------------------ | **完整的FC帧** | | (包括FC帧头、数据载荷、CRC) | -------------------------------------------------------------------优点实现简单对两端的FC SAN完全透明它们感知不到IP网络的存在认为彼此是直接相连的。突破距离限制利用IP网络实现无限距离的FC SAN互联是构建远程容灾如异步复制的主流技术。致命缺点性能受制于IP网络TCP的拥塞控制、重传机制会引入不可预测的延迟和抖动严重影响FC的性能。FCIP链路通常只用于异步复制而非实时生产I/O。“TCP Meltdown”风险FC本身是无丢包的但FCIP底层的TCP可能因丢包而剧烈降速导致FC上层超时形成恶性循环。命运FCIP在远程容灾这一特定场景下找到了自己的生态位成为连接两地FC SAN的事实标准但在数据中心内部的融合竞争中出局。13.3.2 iFCP映射模式——雄心勃勃的替代方案iFCP是一种更激进的网关协议。它的目标不是连接两个FC SAN而是用IP网络替代FC交换网络让FC设备通过IP网络直接通信。工作原理iFCP网关部署在FC设备N端口和IP网络之间。终结本地FC连接网关与本地FC设备完成FC登录过程建立本地连接。地址映射与帧转换网关将FC的24位FC地址映射到一个IP地址TCP端口的组合上。当需要与远端通信时网关终结FC帧提取其中的SCSI命令和数据将其重新封装到iFCP协议数据单元中并通过独立的TCP连接发送给目标网关。目标网关执行反向过程重建FC帧并发给目标FC设备。优点实现FC over IP路由打破了FC网络基于FC-ID交换的限制可以利用IP路由构建更灵活、更大规模的存储网络。分区隔离故障被隔离在单个TCP连接内不会扩散。缺点实现极其复杂需要完整实现FC协议栈和复杂的映射逻辑。性能开销大两次协议转换FC-iFCP-FC带来延迟。生态未形成缺乏主流厂商和交换机支持。命运iFCP因其复杂性和性能折衷从未得到广泛应用是被遗忘的技术路径。13.3.3 FCoE本机交换模式——真正的融合希望FCoE是这场融合运动中最耀眼的明星也是真正试图在数据中心内部“消灭FC线缆”的技术。它由INCITS T11委员会标准化。核心目标在增强型以太网上承载原生FC帧使服务器能够通过单根以太网线缆同时访问LAN数据网络和SAN存储网络。关键技术基石——数据中心桥接FCoE成功的前提是必须对“尽力而为”的普通以太网进行改造使其具备承载存储流量所需的无损特性。这就是DCB。优先级流控DCB的核心。它为流量划分8个优先级。FCoE流量被分配最高优先级。当交换机缓冲区即将溢出时只暂停PFCFCoE这个优先级的流量而不影响其他优先级的IP流量。这模拟了FC的BB_Credit机制实现了无丢包传输。增强传输选择为不同优先级保证最小带宽。DCB交换协议在交换机间交换DCB配置信息。帧结构------------------------------------------------------------------ | 以太网帧头 | FCoE封装头 | **完整的FC帧** | | (目的MAC为专属组播或| (版本、保留字段等) | (FC帧头、数据、CRC)| | 交换机FCF MAC) | | | ------------------------------------------------------------------ | | 以太网帧尾 (FCS) | | ------------------------------------------------------------------关键FCoE帧没有IP和TCP/UDP头它直接在以太网帧中承载FC帧因此延迟极低。网络角色与组件FCoE节点支持FCoE的服务器FCoE发起端或存储阵列FCoE目标端。融合网络适配器一种特殊的网卡能同时处理TCP/IP和FCoE流量并硬件卸载FCoE协议处理。FCoE交换机FCF核心交换机具备FC交换能力能终结FCoE将其转换为原生FC流量连接到后端FC SAN。FCoE交换矩阵支持FCoE的ToR交换机负责将服务器的FCoE流量汇聚并转发给FCF。解剖FCoE通信流程服务器访问FC存储命运FCoE在2010年代初期曾被寄予厚望作为数据中心网络融合的桥接技术。它成功地让许多新建数据中心实现了“服务器柜顶融合”用单根/双根10GbE线缆替代了以前的以太网和FC两套线缆简化了布线。然而它并未能彻底取代FC后端存储网络和核心交换机往往仍是FC。随着iSCSI性能因高速以太网和NVMe-oF的成熟而足够强大许多用户选择直接跳过FCoE迈向全IP存储网络。FCoE成为了一个成功的过渡性技术但非终极解决方案。13.4 技术对比与命运总结协议融合模式核心价值性能复杂性最终命运与定位FCIP隧道FC SAN远距互联受IP网络制约延迟高低成功成为异地容灾的标准技术。iFCP映射用IP网络替代FC交换网中等有转换开销极高失败过于复杂无商业成功案例。FCoE本机交换数据中心内部网络融合接近原生FC中高有限成功作为过渡技术简化了服务器接入层布线但未取代核心FC。13.5 真正的融合未来NVMe over Fabrics回顾历史FC与IP的融合尝试本质是让SCSI这一旧时代的存储命令集适配新的网络载体。而真正的革命发生在协议栈的更高层——存储访问模型本身。NVMe协议为闪存设计其队列模型和效率远超SCSI。NVMe over Fabrics定义了如何通过网络传输NVMe命令。它支持多种传输层NVMe/FCFC阵营的进化延续FC网络的生命力。NVMe over TCPIP阵营的终极武器直接利用标准以太网和TCP/IP无需任何增强DCB或封装转换实现了存储协议与通用网络在最高效层面的直接融合。启示当上层应用协议NVMe vs SCSI发生根本性革新时下层网络承载技术的争论FC vs IP往往会迎来新的、更清晰的答案。NVMe over TCP正凭借其极简、开放和足以媲美FC的性能成为数据中心存储网络融合的最终答案完成了FCoE未竟的事业。本章结语折衷的艺术与技术的宿命FCIP、iFCP、FCoE的故事是一部生动的技术折衷史。它们诞生于特定历史时期的两难困境既想保护在FC基础设施上的巨大投资又想享受IP网络的普遍性与经济性。FCIP选择了最务实的道路用“套袋”的方式解决了距离问题在自己的赛道上活了下来。iFCP展现了技术上的野心但过于复杂的“翻译”工作让它不堪重负最终被遗忘。FCoE代表了最优雅的融合构想通过改造以太网DCB来迎合FC的贵族习性取得了局部成功但终究被更根本的技术范式变革NVMe/IP所超越。这些技术的兴衰告诉我们真正的技术融合很少是通过在旧体系上打补丁实现的而往往伴随着新一代协议的诞生它能更自然地拥抱最广泛、最开放的底层平台。握手言和的结果有时不是双方妥协而是共同进化出一个更强大的新物种。