FC照常升起——详细解析FCoE协议

　　早期业内就在以太网存储协议的标准化方面做过很多努力，但限于当时百兆或千兆以太网性能而均未能如愿。例如在2001年，Nishan Systems公司开发了针对局域网或数据中心的mFCP（metro Fibre Channel Protocol）协议以及针对广域应用的Internet光纤通道协议（iFCP）。mFCP 支持在基于以太网的光纤通道上应用UDP和IP协议，但是mFCP中缺少TCP中其它的用于数据包恢复的协议。mFCP 协议假设以太网基础体系本身的设计已经可以避免网络阻塞，并且具备基本的流量控制机制将丢帧减到最低。如果确实发生了丢帧，mFCP协议将会借助上层的光纤通道协议对适当的帧序列做出重传的回应。除IP路由层之外，mFCP 协议的实际运作与光纤通道Class-3的未确认服务（Unacknowledged Service）相类似。

　　尽管iFCP 协议被广泛地应用于灾难恢复及其它远程存储应用，但由于10G以太网还在建设之中，所以mFCP无法在1 Gb/s的速率下得很好的效果。但mFCP 的主要优点在于它可以整合以太网和光纤通道SAN，提高光纤通道协议栈的效率。

　　此外还有一些其它的小众协议试图将存储协议直接与以太网相结合，如AoE协议和HyperSCSI以太网存储协议。但这些技术标准仅限定于低性能存储应用。例如HyperSCSI借助SCSI协议来验证和恢复传输错误，所以在数据中心领域缺乏光纤通道协议的优势。

　　基于以太网的蜕变

　　光纤通道和以太网传输都是使用的数据链路层协议（第二协议层）。在OSI七层模型中，第一协议层是传输网络信号的物理媒介，第二协议层是成帧协议（Framing Protocol ），当上层协议处理网络路由和会话管理等更高层级服务时，本层协议会立即作用于下层介质。因为每个附加协议层都会带来更多的协议处理和开销，所以第二协议层是从一个网络节点向另一个网络节点快速传输数据的最为快捷的途径。

　　光纤通道作为链路层传输协议，最初是专门被设计用来保证数据中心传输通道的高效率。这其中多方面原因的。首先，在千兆或数千兆的速率下，网络需要一个流控机制来避免网络阻塞引起的丢帧问题。光纤通道借助Buffer-to-buffer Credit解决了流控制问题。一端设备只有当接收方的缓冲区已清空并且发出接收准备信号（（R_RDY））后才能发送附加帧。其次，光纤通道结构从本质上来说是一个独立的子网，专门处理在数据中心内的主机与目标设备之间的数据通讯问题。尽管现在光纤通道有SAN到SAN交流的辅助路由能力，但光纤通道路由使用的是网络地址转换协议 （Network Address Translation，NAT），而不是上面第三层的路由协议。

　　光纤通道技术在这几年时间中，发展出了很多更适用于存储需求的更高层功能。例如，基于每台光纤通道交换机都配备的简单域名服务（Simple Name Service，SNS），就为发起者寻找目标资源提供了设备发现机制。基于端口或WWN（World Wide Name）的分区实现了不同存储单位间的彼此隔离，防止未授权服务器与特定存储资产之间通信。注册状态变化通告（Registered state change notifications，RSCNs）提供了一种将服务器与存储网络中存储系统相链接的方式。通信重路由（Fabric Shortest Path First ，FSPF）协议可在多台交换机架构下建立最佳的路径。并允许多在多台交换机之间进行多重连接，以提高带宽。具备故障隔离的光纤路由实现了各个独立SAN间的资源共享。虚拟光纤网络技术可以使不同部门或应用程序之间共享一个公共的SAN，而相互不受影响与限制。

　　为了保持此前光纤通道所具备的传输优势和以存储为中心的特征，FCoE需要对传统的以太网和相应的控制器进行重大的改进，以提供设备发现、通知（Notification）、安全和其他高级存储服务。如果以太网可以满足数据中心的苛刻要求的话，那么通过以太网封装光纤通道帧的FCoE协议就完全能够成为终端到终端传输（FCoE发起者与FCoE目标直接通信）或网关应用（FCoE发起者通过网关与光纤通道目标设备通信）最简单直接的解决方法。但是为了使用户实施成为可行，那些光纤通道上的高级服务必须得到保留。