Unified Wire 是什么 為何要關(guān)注它

　　現(xiàn)狀

　　根據(jù)要求的存儲(chǔ)類型，聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)可能包含幾種技術(shù)。最常見的是光纖通道存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)(SAN)，大多數(shù)大型企業(yè)都部署了這種經(jīng)過良好驗(yàn)證的、可靠的高性能數(shù)據(jù)塊級(jí)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。多年以來，光纖通道技術(shù)經(jīng)歷了幾次演變，鏈路速度從1Gbps提高到了2G；現(xiàn)在，有些首次推出的測(cè)試版產(chǎn)品可以支持4G鏈路。除了用做存儲(chǔ)設(shè)備、交換機(jī)和服務(wù)器間的連接之外，光纖通道鏈路還可用來將刀片服務(wù)器系統(tǒng)中的刀片服務(wù)器連在一起并連接到存儲(chǔ)設(shè)備。在這些刀片服務(wù)器系統(tǒng)中，有第二套鏈路，它們使用以太網(wǎng)，承載非數(shù)據(jù)塊級(jí)的傳輸量，如文件級(jí)傳輸量和系統(tǒng)管理傳輸量。采用兩種連接技術(shù)以及系統(tǒng)冗余要求意味著刀片系統(tǒng)內(nèi)有兩個(gè)冗余交換結(jié)構(gòu)。在1G到4G的鏈路速度范圍內(nèi)，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，HBA或控制器芯片以及光纖交換機(jī)端口的成本可以支持這種體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，與采用一種連接技術(shù)相比，這種體系結(jié)構(gòu)并不能簡(jiǎn)化多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的管理工作。

　　另一種采用多種技術(shù)的存儲(chǔ)方案使用了網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)設(shè)備，亦稱外存貯器；這些設(shè)備(更適合)處理文件級(jí)存儲(chǔ)傳輸量，而非數(shù)據(jù)塊級(jí)。直到一年前，所有外存貯器還只是在前端配置了以太網(wǎng)連接。外存貯器的內(nèi)部磁盤存儲(chǔ)可通過后端的光纖通道端口進(jìn)行擴(kuò)展。與外存貯器的所有內(nèi)部存儲(chǔ)一樣，所有擴(kuò)展都是數(shù)據(jù)塊級(jí)的(外存貯器展現(xiàn)出來的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是文件級(jí)視圖)，所以外存貯器廠商通過前端光纖通道端口增加了前端數(shù)據(jù)塊級(jí)接入功能，或通過外存貯器前端以太網(wǎng)端口支持的iSCSI目標(biāo)模式軟件增加了iSCSI接入功能。如同刀片服務(wù)器一樣，當(dāng)鏈路速度在1G到4G的范圍內(nèi)時(shí)，外存貯器能夠通過多個(gè)HBA支持集成的數(shù)據(jù)塊/文件存儲(chǔ)。

　　下一代鏈路速度會(huì)有多高？10G？還是8G？

　　光纖通道10G端口首次出現(xiàn)在2002年的主機(jī)總線適配器原型演示中；2003年9月，演示了第一個(gè)光纖通道10G交換機(jī)端口。在演示中，交換機(jī)端口可在兩種模式下運(yùn)行-充當(dāng)大型光纖通道交換機(jī)之間的ISL(交換機(jī)間鏈路)，或者與FCHBA一起在主機(jī)連接模式下實(shí)現(xiàn)交換互操作性。當(dāng)時(shí)的設(shè)想是，2GFC之后的下一次遷移將達(dá)到10G。但發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)問題，使這種假設(shè)降到了兩倍，即4G。首先是FC驅(qū)動(dòng)器側(cè)發(fā)生了變化，驅(qū)動(dòng)器接口遷移到了4G。開發(fā)出了4GSERDES芯片內(nèi)核，使交換機(jī)和HBA的其他4G基礎(chǔ)設(shè)施的功能組件達(dá)到了4G。第二個(gè)問題是，10G無(wú)法向后兼容1G和2G。在從1G到2G和4G的遷移過程中，光基礎(chǔ)設(shè)施保持不變，利用現(xiàn)已安裝的50/125和62.5/125微米多模光纜實(shí)施短距離應(yīng)用(最長(zhǎng)550米)。但是，當(dāng)速度達(dá)到10G時(shí)，這種光纜的距離不能超過100米，最短只有33米。為了達(dá)到最佳的10G多模性能，人們制定了新的光纜規(guī)范，850nm、激光優(yōu)化、50/125微米光纖，有效模式帶寬為2000MHz*km。這種光纖可使用10Gbase-S接口達(dá)到300米的距離。更加詳細(xì)的討論，請(qǐng)參見10G以太網(wǎng)聯(lián)盟網(wǎng)站(www.10gea.org)。這個(gè)網(wǎng)站上討論了用傳統(tǒng)1G和100M鏈路部署10G時(shí)的一些非常重要的光纜基礎(chǔ)設(shè)施注意事項(xiàng)。

　　因此，盡管10G光線通道技術(shù)可成功運(yùn)行，但是10G鏈路的高成本(10G光收發(fā)器目前的價(jià)格在1000美元左右)加之現(xiàn)在很少有人需要這種帶寬，使得FCSAN10G應(yīng)用近期只能限制在ISL中；這種情況甚至可能持續(xù)很多年。

　　10G以太網(wǎng)的情況如何？在以太網(wǎng)方面，10GbE端口已經(jīng)上市兩年了，大多用作ISL。如果FCSAN近期不需要10G帶寬，以太網(wǎng)/IP存儲(chǔ)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)會(huì)推動(dòng)10G主機(jī)連接的應(yīng)用嗎？是的，肯定會(huì)。如我們討論過的，在過去的幾年中，“融合存儲(chǔ)”得到了初步部署-主要包括結(jié)合數(shù)據(jù)塊級(jí)和文件級(jí)存儲(chǔ)的設(shè)備。考慮到10G光口的成本，很難為一種流量類型(數(shù)據(jù)塊或文件)采用一條10G鏈路。但是，如果可以在單一HBA上支持多種流量類型，允許使用單一10G鏈路連接融合存儲(chǔ)設(shè)備，則可以解決10G的成本問題。我們可以把這種單一流量管道稱為“UnifiedWire”。第一個(gè)可能使用這種管道的設(shè)備可能就是擁有額外的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)支持功能的NASFiler。這種方法的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)就是，它消除了獨(dú)立的文件和數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。如果采用了iSCSI數(shù)據(jù)塊連接，則它可消除獨(dú)立的光纖通道和以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。為什么融合存儲(chǔ)采用以太網(wǎng)，而不使用光纖通道？因?yàn)楣饫w通道只能支持?jǐn)?shù)據(jù)塊流量。光纖通道可以支持TCP/IP流量的隧道技術(shù)，但是不能加速HAB中的IP堆棧。

　　為什么必須以 10G 的鏈路速度、在硬件中處理 TCP/IP 流量？如果我們注意目前實(shí)施的 iSCSI，其中的軟件 iSCSI 堆?？捎糜诖蠖鄶?shù)操作系統(tǒng)以及在卡中實(shí)施了所有 iSCSI 功能的硬件 HBA。如果鏈路速度為 1G，則軟件和硬件實(shí)施的性能會(huì)很接近 - 區(qū)別在于運(yùn)行堆棧消耗的主機(jī) CPU。如果使用硬件，運(yùn)行堆棧只需 5% 的 CPU，而軟件則可能消耗 40% 左右，甚至?xí)?- 取決于數(shù)據(jù)塊大小。大多數(shù)情況下，采用軟件就已經(jīng)足夠了。

　　目前，開發(fā)用來處理數(shù)據(jù)塊和文件加速流量的驅(qū)動(dòng)程序堆棧并不像說的那么容易。處理多中流量類型的驅(qū)動(dòng)程序問題非常復(fù)雜。但是，有些新興企業(yè)已經(jīng)在著手開發(fā)芯片，并開始設(shè)計(jì)適用于這種 HAB 的驅(qū)動(dòng)程序。各標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)也在探索幾種模型，以尋找能夠最好地實(shí)現(xiàn)這一目的的模型。下面是各種方法的示意圖：

　　以太網(wǎng)單一線路 HBA 和 SW 架構(gòu)

　　今天，有幾家廠商可以提供 iSCSI HBA。2005 年初，市場(chǎng)上將出現(xiàn)第一款組合的一體化線路 HBA 和 ASIC。這種情況下，隨著不同方法的討論和測(cè)試，解決方案的靈活性將變得至關(guān)重要。上面的體系結(jié)構(gòu)圖中引入了 RDMA。利用 RDMA(遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存取)，可直接將數(shù)據(jù)放入應(yīng)用的緩沖器中，從而消除 RDMA 數(shù)據(jù)傳輸要求的多個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)本。IETF 正在討論的、在 RDMA 上處理所有流量的方法會(huì)引起人們的興趣嗎？或者，用于文件流量(非數(shù)據(jù)塊流量)的 RDMA 會(huì)勝出？只有時(shí)間才能回答這個(gè)問題。這里還有一個(gè)頗具爭(zhēng)議的說法 - 只有傳統(tǒng)的大型光纖通道 SAN 才會(huì)將 10G 光纖通道將 轉(zhuǎn)移到 ISL。8G 光纖通道鏈路可能是最后一個(gè)光纖通道高速主機(jī)連接。10G 主機(jī)連接可能只用于以太網(wǎng)領(lǐng)域。

　　無(wú)論結(jié)果如何，最近幾年都將令人激動(dòng)；所有這些新技術(shù)都將出臺(tái)，爭(zhēng)取得到采納。存儲(chǔ)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域不會(huì)寂寞的！

　　10G 以太網(wǎng)超越了銅纜 sidebar？

　　市場(chǎng)上有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)基于銅纜進(jìn)行10G信號(hào)的傳輸。其中一種是Infiniband 開發(fā)出來的，它叫做 CX4。

　　1.該項(xiàng)技術(shù)使用了相同的10G比特MAC、XGMII接口和802.3中指定的XAUI編碼器/解碼器，以3.125g的波特率將信號(hào)分解為4個(gè)不同的路徑。

　　2.傳輸?shù)念A(yù)加重著重于高頻成分以補(bǔ)償PC組件的損耗。連接器和電纜組件。

　　3.雖然連接器和電纜組件是設(shè)計(jì)用于infinBand，但卻是802.3ak為了適應(yīng)平衡器的要求而規(guī)定使用的。

　　4.被電纜組件減弱的信號(hào)由接收均衡器進(jìn)行最后一次升壓。

　　CX4可能適用于機(jī)架間系統(tǒng)；因?yàn)樗С值木嚯x太短，而不能用于更加廣泛的數(shù)據(jù)中心。另一個(gè)缺點(diǎn)是，CX4屏蔽電纜的體積太大，使得布線難度加大。由于許多交換機(jī)廠商還沒有做出廣泛的承諾，因此在10G以太網(wǎng)交換機(jī)中支持CX4尚在探討中。

　　在無(wú)屏蔽雙絞線(UTP)電纜上實(shí)現(xiàn)10G的前景如何？迄今為止，每個(gè)以太網(wǎng)10X都受到了速度的影響，廣泛采用此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于UTP的支持能力。有些新興企業(yè)已經(jīng)在著手研發(fā)UTP10G技術(shù)，并演示了幾種原型機(jī)。就目前情況看，似乎不可能在5類UTP上支持10G；但人們普遍認(rèn)為，在35米的距離內(nèi)、在6E類或7類電纜上支持10G是可能的。

　　10G光sidebar

　　目前的10G解決方案使用XPAK或X2光組件。這些設(shè)備支持XAUI4窄接口，可將10G信號(hào)發(fā)送到有良好屏蔽的光組件內(nèi)部。但是這些組件非常昂貴。將來，我們將看到更小的XFP組件中會(huì)采用10G光口；這種組件待用LC大小的連接器，與今天的2G和4G光組件類似。這些光口的輸入設(shè)備是XFI接口-PC板上的單一10G串行信號(hào)。是的，這樣做是可能的，而且已經(jīng)有了相關(guān)的演示。根據(jù)預(yù)計(jì)，XFP光口的成本將大大下降。