網絡融合有幾種方式,選取適合企業的方式要考慮企業規模、IT基礎設施復雜度和IT企業的成熟度。可能最重要的考慮因素是是否部署了FC SAN,如果部署了,那么這種硬件投資的時間和規模如何?
較小型企業沒有SAN存儲系統,因此也不需要花費人力和物力在SAN維護和管理上。這種小型企業會發現NAS系統更加合適,可以作為虛擬系統和應用程序的共享信息庫,現在大多數主流管理程序支持從基于NAS的映像啟動(Hyper-V仍然不支持)。NAS作為最便宜的共享存儲系統還有很多優點,它能夠支持幾乎所有應用程序,包括較舊版本的基于文件的服務,如網絡文件共享、電子郵件和web2.0組件(協作平臺SharePoint、Domino或 GroupWise等)。當然,NAS中的“N”是指以太網,所以這種設計雖然簡單,但是能夠滿足網絡協作的基本要求。
NAS系統的缺點是功能和性能方面的不足,尤其是那些針對中小企業的NAS系統。在關于中小企業挑選NAS系統的文章中指出,“大多數中小企業NAS系統都缺乏10 Gbps以太網接口(有一些可能有),而且更令人驚訝的是,缺乏整合多個1 Gbps以太網連接的能力。”也就是說,如果你的用戶和應用程序某天超過1千兆鏈接時,你將需要從相關供應商(如Gridstore、Pranah或Scale Computing公司)購買擴展產品。擴展系統作為NAS的補充組件,單個存儲單元可以合并到橫跨多個千兆通道的虛擬RAID陣列。如果Scale公司最近推出的10 Gb支持成為趨勢,我們可能還將看到10 Gb通道。另外,有一些較低端NAS系統已經開始支持10Gb以太網,例如Enhance、QNAP和Thecus公司的幾個產品。
這些產品通常具有額外的功能,例如iSCSI支持功能,主要針對塊級存儲應用程序。那些占據中小企業存儲硬件較高端市場的設備為那些不僅僅需要網絡文件共享的企業提供了很好的選擇。
那些不能單靠文件存儲存活而又還不足以需要SAN存儲系統的企業,可能會發現iSCSI就是他們需要的SAN功能。
作為一項技術,iSCSI開始的時候并不被看好,飽受批評,性能不好(主要是由于其在第三層網絡傳輸TCP/IP使用存儲協議SCSI的架構)、糟糕的操作系統支持和硬件兼容性。
不過,這些批評聲已經不復存在了。正如Broadcom公司的Interop演示,現在的iSCSI系統(CAN、操作系統驅動器和存儲陣列)具有不錯的性能,能夠適用于大部分工作負載。因此中小企業和較大型企業在建立存儲環境時,在考慮更復雜和昂貴的光纖通道之前,應該考慮iSCSI作為基礎支持。
現在iSCSI支持幾乎成為每個企業存儲產品系列的標準設備。對于大型企業而言,iSCSI的另一個內在優勢在于它是基于IP的,與FCoE不同,是通過WAN路由,并可以利用VLAN進行流量隔離。
FCoE架構
具有SAN硬件而尋求融合存儲和數據網絡的企業將需要依賴于FCoE以及以太網擴展,統稱為數據中心橋接(DCB)。
我們的上一份網絡融合報告概述了不同的協議和標準,本文我們將列出三種可以橋接傳統光纖通道磁盤陣列和SAN到以太網的網絡拓撲,順序按照對現有以太網的依賴程度和光纖通道的依賴程度。將現有光纖通道SAN與以太網服務器融合的第一步需要引入支持FCoE和FC端口的融合ToR交換機。服務器使用10Gb CAN連接到交換機,合并了一個本地以太網NIC作為數據和FCoE托管母板適配器(HBA)用于存儲。交換機被連接到兩個獨立網絡,以太網LAN和FC SAN,負責FCoE到FC協議轉譯。
這種設計屬于入門級網絡融合,因為它并沒有對網絡結構或者陣列進行改變。 然而,盡管FCoE比偶準和設備驅動器已經很成熟,但服務器CAN和融合交換機之間的兼容性并不能保證。 在訪問層進行融合的另一個缺點是每一個機架都需要一個融合交換機,雖然現在這十分普遍,而且很多主流交換機供應商都提供這種模型。
網絡融合的下一階段涉及將以太網和光纖通道之間的橋接轉移到融合層。與前面一樣,服務器使用CAN來托管以太網NIC和FCoE HBA,但是這里ToR交換機不需要光纖通道接口,而是連接到EoR融合層融合分布交換機,這個交換機既有以太網連接到網絡核心,也有光纖通道接口到SAN。這種拓撲涉及的優勢在于它允許透明地混用FC和FCoE存儲陣列,這樣更加便于每臺服務器的訪問。缺點在于由于融合交換機同時是數據和存儲網絡的集線器,這創建了一個共享管理域,造成LAN和SAN管理員之間的關系緊張。
在網絡融合的最后一個階段,本地光纖通道存儲陣列逐漸讓位給直接支持本地光纖通道、FCoE和iSCSI的多協議系統。這些新型存儲陣列可以使用本地光纖通道連接來鏈接到傳統的SAN存儲系統,因為這些系統不可能或者無法運行CAN,雖然也是使用FCoE和iSCSI來連接以太網核心。
在第二種情況中,網絡訪問層是本地以太網和融合層(支持以太網和光纖通道)。然而,光纖通道隨著時間的推移逐漸縮小,存儲陣列逐漸從本地光纖通道SAN遷移到本地以太網。由于這種架構同時支持光纖通道和iSCSI,這也方便了到本地新型交換機的最終遷移,將這種網絡虛擬化移動到硬件。
雖然這些基于以太網的虛擬化計劃仍然處于起步階段,不太成熟,并且基本上沒有互操作性,來自Xsigo的替代產品最終取代了它,采用一種更快的40Gb InfiniBand結構傳輸本地以太網和光纖通道流量。
你可以將Xsigo的交換機看作是橋接三種協議的新型ToR設備,這三種協議包括:InfiniBand到服務器、以太網到網絡核心以及本地光纖通道到SAN。在服務器端,InfiniBand CAN很像是10 Gb以太網的“堂兄弟”,然而,Xsigo的交換機軟件可以將這些鏈接分到多個虛擬以太網和FC“通道”,這個通道能夠通過CAN設備驅動器像本地NIC和HBA一樣連接到物理服務器。同樣的,在上流交換機出口,流量是本地的,不需要對外部基礎設施進行改變。除了這種無縫插入到現有LAN和SAN的能力外,Xsigo的方法還得益于在交換機的硬件中執行端口虛擬化和協議轉譯,這意味著外部LAN和SAN鏈接可以升級到40Gb以太網或16Gbps光纖通道,而不需要觸碰服務器,并且傳統帶寬可以完全被分配到軟件中的虛擬端口。
Xsigo將以太網作為服務器和數據或存儲網絡間的物理融合鏈接,而Coraid則采取了相反的做法,他們引入了一個新的本地Layer 2以太網存儲協議。與FCoE一樣,與iSCSI對比中,其ATA over Ethernet(AoE)并不使用IP,而是一個非連接協議,直接發送基于IP的存儲,這適合那些不再需要光纖通道功能的企業或者那些希望在單個位置融合塊級存儲而應用程序服務器位于多個站點(iSCSI很容易路由)的企業。
大多數高端陣列已經能夠支持多個存儲協議,并且去年的信息周刊存儲狀況報告發現,37%的受訪者已經在使用高端陣列(詳見相關報告,第35頁)。
除了融合網絡基礎設施(可能還有管理)外,這些方法的根本優勢在于它們將存儲通信轉換到以太網快速通道,無論是使用iSCSI還是FCoE,它們都可以升級到40Gb以太網。而且更加容易建立混合內部云存儲結構,當內部存儲環境已經連接到LAN時,可以使用云備份和存檔服務。
替換融合訪問
雖然以太網和iSCSI或FCoE是融合數據和存儲網絡的最常見技術,還有一些具有創新性的替代方法,無論是對于物理網絡(InfiniBand)還是存儲互連接(ATA over Ethernet或者說AoE)。服務器虛擬時代的網絡融合的關鍵問題在于將接入服務器進入虛擬網絡和存儲連接的大型通道進行切分。傳統方法通常是使用虛擬網絡交換機和嵌入管理程序的存儲結構(雖然結合了新的以太網標準),以及服務器和存儲陣列間每個有效網絡路徑的存儲數據包。
當然,由于AoE是在第二層(Layer 2),這意味著數據包不可路由,因此服務器和存儲必須位于相同的廣播域。這樣的優點在于簡單、有效以及速度,這些優點你可以從Coraid的高端SRX存儲陣列的產品規格中看到。該產品支持2U、3U或4U配置,支持36SAS、SSD或SATA磁盤盒四個10Gb以太網接口,最高可達每秒1800+MB的吞吐量。
由于每個陣列作為自己的控制器,當配合AoE的輕量Layer 2協議時,就完全消除了網絡瓶頸問題,因為RAID卷可以跨域多個硬件陣列,可以集成10Gb網絡接口。
雖然從表面來看,Coraid的方法看起來像是網絡版的JBOD,所有卷配置和管理在主機進行處理,采用SAN虛擬化控制器(同樣可以并行部署)來增強架構,控制器包含所有企業級存儲系統的功能,包括:虛擬磁盤池、同步鏡像、異步復制、快照和所謂的可寫快照或克隆。對于沒有龐大的存儲系統的企業,Coraid的技術是一個擴展融合方法。
我們該何去何從?
網絡融合屬于十分直觀且常識性的概念,但是一旦你深入網絡融合技術部署細節和基礎設施,就會發現一切變得非常復雜。雖然很久以前,以太網就贏得了網絡霸主地位,但問題仍然存在于融合塊級存儲中—不同的NAS協議都適用于網絡文件訪問。FCoE就像是一個創可貼,對于那些具有FC網絡和陣列的企業而言很有用,而對于那些沒有FC網絡和陣列的企業而言,iSCSI是一個不錯的替代品。
愿意部署網絡融合的企業會發現本地以太網解決方案(例如Coraid的產品)是更好的選擇,但是從長遠來看,塊和文件存儲的整個概念需要被分布式云感應應用程序和存儲協議(如Amazon S3、Eucalyptus Storage Controller或OpenStack Object Storage)取代。
但是在那之前, 有多種方法可以實現數據中心網絡融合,其中最好的方法取決于企業現有的基礎設施、應用程序和風險承受能力。