Unified Wire 是什么 為何要關(guān)注它

　　現(xiàn)狀

　　根據(jù)要求的存儲類型，聯(lián)網(wǎng)存儲可能包含幾種技術(shù)。最常見的是光纖通道存儲局域網(wǎng)絡(luò) (SAN)，大多數(shù)大型企業(yè)都部署了這種經(jīng)過良好驗證的、可靠的高性能數(shù)據(jù)塊級存儲網(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 1 Gbps 提高到了 2G；現(xiàn)在，有些首次推出的測試版產(chǎn)品可以支持 4G 鏈路。除了用做存儲設(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)塊級的傳輸量，如文件級傳輸量和系統(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)的存儲方案使用了網(wǎng)絡(luò)附加存儲 (NAS) 設(shè)備，亦稱 外存貯器；這些設(shè)備(更適合)處理文件級存儲傳輸量，而非數(shù)據(jù)塊級。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)部存儲一樣，所有擴(kuò)展都是數(shù)據(jù)塊級的(外存貯器展現(xiàn)出來的存儲數(shù)據(jù)是文件級視圖)，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，外存貯器能夠通過多個 HBA 支持集成的數(shù)據(jù)塊/文件存儲。

　　下一代鏈路速度會有多高？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 FC HBA 一起在主機(jī)連接模式下實現(xiàn)交換互操作性。當(dāng)時的設(shè)想是，2G FC 之后的下一次遷移將達(dá)到 10G。但發(fā)現(xiàn)了幾個問題，使這種假設(shè)降到了兩倍，即 4G。首先是 FC 驅(qū)動器側(cè)發(fā)生了變化，驅(qū)動器接口遷移到了 4G。開發(fā)出了 4G SERDES 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。第二個問題是，10G 無法向后兼容 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 微米多模光纜實施短距離應(yīng)用(最長 550 米)。但是，當(dāng)速度達(dá)到 10G 時，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， 850 nm、激光優(yōu)化、50/125 微米光纖，有效模式帶寬為 2000 MHz*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，請參見 10G 以太網(wǎng)聯(lián)盟網(wǎng)站 (www.10gea.org)。這個網(wǎng)站上討論了用傳統(tǒng) 1G 和 100M 鏈路部署 10G 時的一些非常重要的光纜基礎(chǔ)設(shè)施注意事項。

　　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)器目前的價格在 1000 美元左右)加之現(xiàn)在很少有人需要這種帶寬，使得 FC SAN 10G 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 FC SAN 近期不需要 10G 帶寬，以太網(wǎng)/ IP 存儲領(lǐng)域的發(fā)展趨勢會推動 10G 主機(jī)連接的應(yīng)用嗎？是的，肯定會。如我們討論過的，在過去的幾年中，“融合存儲”得到了初步部署 - 主要包括結(jié)合數(shù)據(jù)塊級和文件級存儲的設(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“Unified Wire”。第一個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)塊存儲支持功能的 NAS Filer。這種方法的一個明顯優(yōu)勢就是，它消除了獨(dú)立的文件和數(shù)據(jù)塊存儲網(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。為什么融合存儲采用以太網(wǎng)，而不使用光纖通道？因為光纖通道只能支持?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施的 iSCSI，其中的軟件 iSCSI 堆棧可用于大多數(shù)操作系統(tǒng)以及在卡中實施了所有 iSCSI 功能的硬件 HBA。如果鏈路速度為 1G，則軟件和硬件實施的性能會很接近 - 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)計適用于這種 HAB 的驅(qū)動程序。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 會勝出？只有時間才能回答這個問題。這里還有一個頗具爭議的說法 - 只有傳統(tǒng)的大型光纖通道 SAN 才會將 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。

　　無論結(jié)果如何，最近幾年都將令人激動；所有這些新技術(shù)都將出臺，爭取得到采納。存儲聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域不會寂寞的！

　　10G 以太網(wǎng)超越了銅纜 sidebar？

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

　　1.該項技術(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的波特率將信號分解為4個不同的路徑。

　　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)；因為它支持的距離太短，而不能用于更加廣泛的數(shù)據(jù)中心。另一個缺點(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。

　　在無屏蔽雙絞線 (UTP) 電纜上實現(xiàn) 10G 的前景如何？迄今為止，每個以太網(wǎng) 10X 都受到了速度的影響，廣泛采用此項技術(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) UTP 10G 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 XAUI 4 窄接口，可將 10G 信號發(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。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，XFP 光口的成本將大大下降。