·450· 北京科技大学学报 2004年第4期 2SAN结构下数据传输协议分析 Fibre Channel有三种拓扑结构，点对点方式 指两个设备之间直接互连，根据设备的HBA(主 用来实现SAN的数据传输协议主要有两种. 机总线适配卡)的不同，既可以工作在FC-AL模 较早的有FC(Fiber Channel)协议，较新的有iSCSI 式下，也可以工作在FC-SW模式下.仲裁环方式 (Internet SCSI)协议. 指采用FC-AL协议实现设备互连.交换式Fab FC是逻辑的双向点到点串行数据通道，适 ic方式指采用FC-SW协议实现设备互连，该方 合于高性能信息传输的结构，在物理上，光纤通 式比FC-AL具有更高的带宽利用率，可扩展的设 道是一个或多个点到点链路的互联，每个链路端 备更多. 终结在某个端口，FC的层次化功能集包括FCO 采用FC组建SAN的缺点是不同厂商的设备 到FC4共5层结构. 的互容性很难解决，而且在进行超过10km远距 在F℃协议的基础上传输SCSI数据流实现远 离扩展方面尚不成熟，实现成本也相对较高. 程存储业务是SAN结构的重要实现方式之一.在 当考虑在TCP/P上实现SAN时，iSCSI引起 速度扩展性方面，FC提供多种选择，从25MB/s, 了许多关注.iSCSI是在P网络上传输存储VO数 50MB/s,100MB/s,200MB/5,到1200MB/s.1200 据块的端到端协议，SCSI使用P和以太网结构 MB/s的FC,即10 Gbit FC,其名义比特速度是 来扩展对SAN存储的访问，并把SAN连接扩展 10.519 Gbit/s,完全满足企业SAN存储网络需求. 到任何距离， 10 Gbit FC描述信令和物理层服务，可以被 千兆以太网技术在一定程度上满足了存储 FC-2层的扩展版本所使用并以超过10Gbit/s的 和网络应用对带宽需求的不断增长，但是要想进 速度在FC0物理介质上发送数据.10 Gbit FC在 一步提高实时性，就需要10 GbitE(10-Gigabit Eth- FC-3层还定义了端口管理功能. enet,万兆以太网)技术.10G以太网有能力提供 10 Gbit FC的FC-1层提供了以10.5 Gbit/s的 存储和网络应用的统一的解决方案. 速率在l0 Gbit FC物理介质上传输数据的能力， 从速度的扩展性而言，SCSI标准下的数据 FC-】层把FC-2层功能适配到10 GbitE定义的 传输速率借助10 GbitE可以扩展到10Gbit/s,可 XGM接口（万兆介质独立接口）.FC-1层产生 以满足存储网络的传输特性要求.从距离的扩展 连续的数据或控制字符到发送路径并期望连续 性而言，iSCSI利用P网络的优势可以扩展十分 的数据或控制字符在接收路径，F℃-1层参与链 远（比如3000km)的距离，与10 GbitE结合则可 路容错检测并通过监控接收路径的状态报告来 以在保证10Gbit/s传输速率的前提下扩展40km. 指明不可靠的链路，并在发送路径上产生所检测 基于P的SAN可以采用以太网原有的各种 链路错误的状态报告给位于链路远端的FC-】 网络设备，包括交换机、路由器、网关等，采用经 层、 SCSI标准优化的高性能P路由器可以实现各个 10 Gbit FC提供能实现10 Gbit FC端口的可 不同的SAN孤岛之间的互联，从而把PSAN或 选的物理接口规范.另外，10 Gbit FC的FC-1层 FC SAN等各个园区范围的存储网络扩展到更远 规范可选的电子接口能被用于连接各种子层的 的距离，这对实现大型企业的远程数据容灾的应 的物理实现.这些接口包括10Gbit介质独立接口 用而言是至关重要的， XGMⅢ和10Gbit附加单元接口XAUI. 存储网络能够成功的一个关键是供应商之 在存储距离的扩展性方面，不同的介质如双 间广泛的互操作性.为了完成提供资源建立和演 绞线或光纤，提供的扩展性不同.比如，在FC-PH 示万兆以太网产品的多厂商互操作性的任务，在 (光纤通道物理层)中定义的200MB/s速率的物 2002年5月，10GEA(万兆以太网协会)在美国 理层接口的操作距离从数米到10m不等.根据 Las Vegas,,Nevada建立了世界上最大的万兆以太 美国夏威夷大学实验室的测试，在适当加以控制网互操作性网络(l0 Gigabit Ethernet Interoperabi- 的条件下，光纤通道在单模光纤上通信的距离是 lity Network).来自23家世界著名供应商的产品 大约40km.虽然10 Gbit FC在速率的扩展性方面 组成的网络包含复杂的产品范围：系统，测试装 提高很多，但是其在单模光纤上的最大距离扩展 置，组件和线缆.该端到端万兆以太网通过级联， 性仍规定为10km. 其地理距离超过200km长，展示了EEE802.3ae北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 结构 下 数 据 传 输 协 议 分 析 用 来 实现 的数 据 传 输协 议 主 要 有 两 种 较 早 的有 协 议 ， 较 新 的有 功 协 议仲 是逻辑 的双 向 点到 点 串行 数 据 通 道 ， 适 合 于 高性 能信 息传 输 的结 构 在 物 理 上 ， 光 纤 通 道 是 一 个 或 多个 点 到 点链 路 的互 联 每 个 链 路 端 终 结在 某 个 端 口 的层 次化 功 能 集 包 括 刁 到 一 共 层 结 构 在 协 议 的基 础 上 传 输 数据 流 实现 远 程存 储 业 务 是 结构 的重 要 实现 方 式之 一 在 速 度 扩 展 性 方 面 ， 提 供 多种 选 择 ， 从 ， ， ， ， 到 的 ， 即 ， 其 名 义 比 特 速 度 是 “ ， 完全 满 足 企 业 存 储 网络 需 求 描 述 信 令 和 物 理层 服 务 ， 可 以被 一 层 的扩 展 版 本 所 使 用 并 以超 过 侧 的 速 度 在 刁 物 理 介 质 上 发送数据 在 弓 层 还 定 义 了端 口 管 理 功 能 的 一 层 提 供 了 以 灯 的 速 率在 物 理 介质 上 传 输 数 据 的能力 一 层 把 一 层 功 能适配 到 定义 的 接 口 万 兆 介 质 独 立 接 口 一 层 产 生 连 续 的数 据 或 控 制 字 符 到 发送 路 径 并 期 望 连 续 的数据 或 控 制 字 符 在接 收 路 径 层 参 与 链 路 容 错 检 测 并通 过 监 控 接 收路 径 的状 态 报 告 来 指 明不 可 靠 的链 路 ， 并在 发送路 径 上产 生所检 测 链 路 错 误 的 状 态 报 告 给 位 于 链 路 远 端 的 层 提 供 能 实现 端 口 的可 选 的物 理 接 口 规 范 另外 ， 的 一 层 规 范 可 选 的 电子 接 口 能被 用 于 连 接 各 种 子 层 的 的物 理 实现 这 些接 口 包 括 介质 独 立接 口 和 附加 单 元 接 口 在 存储 距 离 的扩 展 性 方 面 ， 不 同 的介质如 双 绞 线或 光 纤 ， 提 供 的扩 展性 不 同 比如 ， 在 一 光 纤通 道物 理 层 中 定 义 的 速率 的物 理 层 接 口 的操作距 离从 数 米到 不 等 根 据 美 国夏 威 夷大学 实验 室 的测 试 ， 在适 当加 以控制 的条件 下 ， 光 纤通道在 单模光 纤 上通信 的距 离是 大 约 恤 虽 然 在 速 率 的扩 展 性 方 面 提 高很 多 ， 但 是其 在 单模 光 纤 上 的最 大距 离扩 展 性 仍 规 定 为 有 三 种 拓 扑结 构 ‘ ， 点对 点 方 式 指 两 个 设 备 之 间直接 互 连 ， 根据 设 备 的 主 机 总线 适 配 卡 的不 同 ， 既可 以工 作 在 模 式 下 ， 也 可 以工 作 在 一 模 式 下 仲 裁 环 方 式 指 采用 协 议 实现 设 备 互 连 环， 交换 式 方 式指 采 用 名 协 议 实现 设 备 互 连 ， 该 方 式 比 具有 更 高 的带 宽利 用 率 ， 可扩 展 的设 备 更 多 采 用 组 建 的缺 点 是 不 同厂 商 的设 备 的互 容性 很 难 解 决 ， 而 且 在 进 行 超 过 远 距 离扩 展 方 面 尚不 成 熟 ， 实现 成 本 也 相 对 较 高 当考 虑 在 八 上 实 现 时 ， 引起 了许 多 关注 是 在 ， 网络 上 传 输 存储 数 据 块 的端 到端 协 议 使 用 和 以太 网 结 构 来 扩 展 对 存 储 的访 问 ， 并把 连 接 扩 展 到 任 何距 离 千 兆 以太 网 技 术 在 一 定程 度 上 满 足 了存 储 和 网络应 用 对 带 宽需求 的不 断增 长 ， 但 是 要想 进 一 步提 高 实 时 性 ， 就 需 要 ， 万 兆 以太 网 技 术 以太 网有 能 力提 供 存 储 和 网络 应 用 的统 一 的解 决方 案 从 速 度 的扩 展 性 而 言 ， 标准 下 的数据 传输速率借 助 可 以扩 展 到 ， 可 以满足存储 网络 的传输特性 要 求 从 距 离 的扩 展 性 而 言 ， 利用 网络 的优 势 可 以扩 展 十 分 远 比 如 的距 离 ， 与 结 合 则 可 以在 保证 确 传 输速 率 的前提 下 扩 展 基 于 的 可 以采 用 以太 网 原有 的各种 网络 设 备 ， 包 括 交 换机 、 路 由器 、 网关等 采 用 经 标 准 优 化 的 高性 能 路 由器 可 以实现 各 个 不 同 的 孤 岛之 间 的互 联 ， 从 而 把 或 等 各 个 园 区 范 围 的存 储 网络 扩 展 到更 远 的距 离 ， 这对 实现 大型 企业 的远 程 数据 容 灾 的应 用 而 言是 至 关 重 要 的 存 储 网 络 能 够 成 功 的 一 个 关 键 是 供 应 商之 间广 泛 的互操作 性 为 了完成 提供 资源 建立 和 演 示 万 兆 以太 网产 品 的多厂 商 互 操作 性 的任 务 ， 在 年 月 ， 万 兆 以太 网协会 在美 国 ， 建 立 了世 界 上 最 大 的万 兆 以太 网互操作性 网络 加 来 自 家世 界 著名 供应 商 的产 品 组 成 的 网络 包 含 复杂 的产 品 范 围 系 统 ， 测 试 装 置 ， 组件和 线 缆 该端 到端万 兆 以太 网通过 级联 ， 其 地 理 距 离超 过 长 ， 展 示 了