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解读数据中心数据和存储网络合并的痛点

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数据中心网络历来都是二分天下,数据网和存储网各占一半,平分秋色。数据网采用的是以太网IP技术,而存储网采用的是FC光纤通道技术。

来源:比特网 2015年11月16日

关键字:数据中心 存储网络 fcoe

数据中心网络历来都是二分天下,数据网和存储网各占一半,平分秋色。数据网采用的是以太网IP技术,而存储网采用的是FC光纤通道技术。关于为何会出现两种网络,两种技术,这有历史的原因,可以找度娘问问,这里自不必细说,不过从数据中心诞生的那天起,就讨论如何才能将两张网合二为一,两张网若能合成一张网络带来的好处是显而易见的:节约成本,不用建造两张网络,减少服务器所需的网络接口卡数量,减少服务器电费预算并降低冷却要求;大幅度减少需要管理的线缆数量,方便维护,不用掌握以太和光纤通道两种技术,只要掌握一种就可以。然而,现实是残酷的,毕竟两种网络技术差别太大,各自有各自的特点,几乎无法互相替代,数据转发的原理和数据存储的原理是完全不同的,这就像服务器也有硬盘,也可以存储数据,但是毕竟部署存储设备,没有存储设备的容量和数据容错机制,所以两者无法互相代替。既然网络两端的设备无法代替,那么是否可以将网络中间这部分互相替代呢?答案是肯定的。不管是传输数据的网络还是传输存储的网络,都是对报文协议格式进行了定义,IP协议格式和FC协议格式自然不同,所以无法互相使用,不过可以进行封装,将FC协议外层再用IP协议封装,或者将IP协议外层再用FC协议封装,这样就可以在以太网网络中传输存储数据,或者可以在存储网络中传输以太数据。我们知道以太网IP技术发展得很快,这促使以太网IP技术越来越成熟,相比之下FC技术却发展较慢,在这样的情况之下,希望利用数据网络来传输存储数据的呼声越来越高,这样就可以实现两张网的合并,因此诞生了一项新型技术----FCOE技术。

FCOE是两张网合一的技术基础,实质上就是在FC报文外再增加一个FCOE报文头,从而实现在以太网中传输存储报文的目的。通过在数据中心部署FCOE网络,可以用一张以太网络完成数据转发和存储两大功能。这种技术对于FC网络设备商来说是晴天霹雳,一旦这种技术成熟起来,并且得到广泛应用,FC网络设备商就得关门大吉了。显然,这个过程并不会是一帆风顺的,数据中心要想将两网合并必须经历诸多痛点。首先存储流量对丢包、延时非常敏感,而在以太网络里这都不是事儿,但是在以太网络里传输存储流量就需要零丢包,延时低,这对以太网技术提出了很高的要求。随着10G/40G网络技术的普及,高带宽解决了延时问题,新的数据中心网络设备也都具有大缓存技术,并可以做到在遇到突发流量而导致的拥塞时,数据转发延迟依然较低。对于丢包FCOE又设计了单独的流控技术,避免网络中产生丢包,当服务器或者存储向网络设备发出流控帧时,网络设备可以将流控帧传递给发送方,要求降速,如果拥塞情况不严重,网络设备还可以将流量缓存在自己的设备中。FCOE中的流控技术与以太网的流控技术不同,流控效果更佳,虽然有了这些技术做保障,但是在实施中还是遇到了困难,会发现在FCOE网络中流控帧都比较多,这造成FCOE网络的流量并不是平稳的,而总是有流量尖峰,这就是频繁的流控所导致的,如果在存储数量大的情况下对FCOE网络是一个考验。其次传统二层以太网络采用生成树协议来保持消除环路,这意味着拥有冗余级联的交换机只能使用其中一条级联的带宽,带宽被大大浪费。同时,生成树协议有可能会导致路径过长,切换效率低,切换时间长,在这种场景下,无法满足存储流量转发的要求。也就是部署FCOE网络的话,传统的STP/MSTP/RRPP等环网协议通通不能用了,必须使用全新的环网协议,比如TRILL、Fabric Path、SPB等,这些新的环网协议理论上可以很好地解决冗余链路和链路切换效率低的问题,但实际效果还未知。据了解真正在实际数据中心里部署TRILL等环网技术的依然很少,技术过新还需要一个漫长的接受过程。第三就是人员和流程的变更难题,存储技术人员不想为以太网技术人员工作,他们知道这中间肯定有赢家有输家,谁都不想成为输的一方。在数据中心不同部门之间的“剑拔弩张”也在以太网和存储网传输方面扮演重要的角色。最后就是FCOE技术不便于维护,虽然FCOE是一个基于以太网封装的技术,但是内部实际上是FC报文,当出现问题时,定位分析问题就很麻烦,需要结合服务器、网络和存储三者同时进行分析,往往不好分析问题出现在了哪一端。尤其是FCOE在服务器、网络、存储三大领域厂商实现上的差异,不同厂商设备之间配合就可能存在这样那样的问题,所以一旦出现问题,往往互相推诿,导致问题迟迟无法解决。一旦出现这样的问题,对于数据中心客户的伤害是严重的,往往使得很多数据中心客户转而采用FC网络,或者干脆再将数据网和存储网隔开,FCOE技术往往都是刚上马就会被撤下来。造成这样的局面还是因为FCOE技术本身成熟度就不高,还需要懂得IP和FC两种技术的人员,又需要不同厂商设备之间的默契配合,种种原因导致FCOE技术被炒得很火,但是实际上用上的数据中心并不多。

将数据中心的数据流量和存储流量放在同一个网络上,就相当于将公路与铁路的交通放在一起,这样做是可行的,但是需要特别地小心准备和监控,要注意到FCOE技术面临的诸多痛点,这些痛点问题到目前为止,并没有得到很好的解决,这也导致数据中心二网合一成为空谈,融合数据中心方案寸步难行。

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