单芯片16Gb FC+10GbE：加速融合网络过渡

Emulex XE201多光纤架构I/O控制器：一颗通吃？

使用博科的1860 Fabric适配卡、Brocade 6510交换机，如果再加上存储系统厂商的支持，已经能够实现端到端的16Gb/s光纤通道环境了。相比之下，Emulex公司采取的是另外一种策略，那就是芯片（LOM，LAN on Motherboard）和OEM业务优先。

Emulex Engine XE201 I/O Controller

Emulex Engine XE201 Multi-Fabric（多光纤架构）I/O控制器芯片。号称业内第一款4端口融合光纤架构控制器，将光纤通道和以太网相统一。从这里大家应该能看出XE201与博科的Fabric Adapter采用了同样的设计理念。

不过，Emulex XE201明显具有更大的灵活性。它最多可支持4个8Gb/s光纤通道、2个16Gb/s光纤通道、4个10GbE端口、1个40Gb/s以太网（40GbE）端口及它们的任意组合。见下图：

这里列出了组合XE201 I/O控制器可以实现的各种端口组合配置方式。其中2x16（双端口16Gb FC，上图文字有误）我们在前文中提到博科也能实现；2x10（双端口10Gb CNA）、2x8（FC）甚至4x8（FC）也都不算新鲜了；Broadcom在去年底就推出了4x10Gb以太网控制器，而1x40Gb以太网/CNA方案我想包括Intel、QLogic和Mellanox在内好几家厂商早已摩拳擦掌；剩下最后2种方式是笔者觉得比较有意思的。

首先是3端口方案，由于Emulex XE201的总带宽为40Gb/s（全双工），因此只可能有1x16（FC）+ 2x10（CNA）的组合，而不会有2x16（FC）+ 1x10（CNA），因为那样就超过40Gb/s了。不过我还是相对看好另一种4端口——2x8（FC）+ 2x10（CNA），不仅因为它们仍是未来一段时间的主流，而且代表了Multi-Fabric（多光纤架构）的融合与高密度。

当然以上这些只是Emulex对OEM提出的参考配置方式，比如Brocade 1860 Fabric适配器的1x16（FC）+ 1x10（CNA）双端口方案Emulex当然也能实现（3端口去掉一个就行了），而且很可能是更加实用的一种设计。

在Emulex的资料中，XE201的性能水平是超过一百万（1M）IOPS，但没有提及是在使用几个端口的情况下。这个数字在现有的UCNA基础上没有重大提升，与Broadcom BCM578X0控制器的超过200万IOPS相比就显得落后了。

从另一个角度来看，博科1860使用的单芯片有可能也具备40Gb/s的整体带宽，而没有推出4x10Gb以太网等端口配置的适配卡，应该是因为该公司的重点在于SAN存储网络，交换机的业务量也明显更大（不像Emulex只做芯片/适配器）。因此1860 Fabric Adapter更多的被作为“绿叶”来搭配。

Emulex Engine XE201 I/O控制器芯片逻辑结构图

笔者并非芯片设计专家，因此在上面的结构图中只想着重谈几个局部。左上方是Emulex XE201向外连接的x8 PCIe 3.0系统总线，比较之下博科Brocade 1860仍为PCI Express 2.0标准。PCI-E 2.0 x8的理论带宽为5Gb/s x8=40Gb/s（单向），正好和XE201的最大带宽相同，不过PCIe总线的效率很多时候达不到100%，因此PCIe 3.0在这里可能是有意义的。而Brocade 1860适配器的最大带宽32Gb/s（双端口16Gb/s FC配置）稍低一些，暂时不支持PCIe 3.0倒也关系不大。

其实更早遇到PCIe总线问题的应该是InfiniBand，特别是双端口40Gb/s适配器，x8 PCIe 2.0早已成为瓶颈，而服务器上往往又没有x16 PCIe插槽。这些都要等到首款支持PCIe 3.0的Intel Xeon E5（代号Romley）服务器平台发布才有意义，现在即使基于XE201芯片的产品也只能工作在PCIe 2.0兼容模式。就像我们以前谈到的LSI公司采用PCI Express 3.0接口的SAS2208 RoC（RAID on Chip）控制芯片、及其对应的RAID卡也是同样的道理。

上图中另一个我们关注的部分，就是右侧2个ETH（以太网）/ FC（光纤通道）组合MAC。每个MAC的最大吞吐速率应该是20Gb/s，它们既能最多支持4个（单一MAC分成2个）向外并发的端口，又能够汇聚为1个40Gb以太网CNA连接，可以说具有相当好的伸缩性。

最后，我们再来看看Emulex即将在5月9日的EMC World 2011，以及Interop大会上准备演示的产品：

“首次16Gb HBA光纤通道演示”或许能证明Emulex使用XE201芯片的适配器，至少已经可以在OEM客户（EMC）的系统中进行演示，但却不急于在渠道中公布相关消息。可以再次看出该公司以芯片和OEM业务为主的模式。

“首次UCNA 10GBase-T演示”使用的却不是Multi-Fabric架构的XE201 I/O控制器，而是基于使用BladeEngine 3芯片的Emulex第三代CNA OCe11102系列的下一代产品，也就是整合了10GBase-T PHY（物理层）的“BladeEngine 4”。该产品对应Intel即将推出代号为Twinville的双端口10GBASE-T以太网控制器（网卡名称将是X540），至于Emulex是否会命名为第四代UCNA我们还不完全确定。

“首次UCNA 40GbE演示”比较容易理解，就是XE201芯片的单端口方案。在这里我们注意到Emulex UCNA这个品牌与BladeEngine系列万兆以太网控制芯片没有必然的联系。那么如果将来推出使用XE201 I/O控制器的LightPulse系列16Gb/s光纤通道HBA卡，也不算是意外吧？

总结

尽管我们还没有看到QLogic方面的动静（他们在第三代CNA渠道发布和FCoE/iSCSI同时卸载方面处于领先），但根据博科和Emulex现有的表现，应该可以大致确定不会出现单纯支持16Gb/s FC的芯片出现，取而代之的就是像本文中XE201 Multi-Fabric、Brocade 1860 Fabric Adapter这样的融合传统光纤通道、以太网（包含FCoE支持）的单芯片解决方案。直到未来完全融合于以太网？

既然Emulex已经提出了UCNA 40GbE的说法，就表明如今运行在万兆以太网上的FCoE存储协议已经自然加入到40GbE的支持中。不过正如本文开头处第一张图所示，40Gb以太网应用在2015年之前的发展之路似乎比现在的InfiniBand还要漫长，那么100Gb呢？

另一方面，虽然16Gb/s FC的前景现在看来并不是太乐观，但博科已经准备着手开发32Gb光纤通道存储网络产品了。在谈到这样做的理由时Brocade和Emulex有些雷同：他们的客户喜欢且信任光纤通道。