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1、旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家FC SAN与IP SAN全面比较HUAWEI华为技术有限公司目录1. FC与IP的驴象之争32. FC与IP之技术原理43. FC与IP之华山论剑84. IP SAN之前路漫漫105. FC与IP之误区澄清131. FC与IP的驴象之争计算资源、网络资源、存储资源是业界公认的信息系统三大件。计算以CPU/ 服务器为承载主体，是不同业务按需实现的基础，计算技术的发展直接引发了第 一次信息化浪潮的出现。网络的普及一度引发了“网络就是计算机”的争论，网络 将一个个信息孤岛连成一体，实现了众多业务的远程实现，进而产生了信息技术 的第二次浪潮。存储其实一直伴随着信息技术的
2、发展，以前一直处于从属地位， 我们耳熟能详的 U 盘、硬盘、光盘实质上都是存储，不过一般意义上的存储指 的主要还是独立的外部存储阵列和存储区域网。直到SAN的出现，海量数据和 关键数据的高可靠性存储、高性能读写才得到了根本的改观。随着近年来一些灾 难事件的陆续发生，越来越多的用户逐渐认识到“数据是应用的核心和根本”、“数 据安全无小事”。存储阵列RAID保护、系统备份、数据容灾成为信息系统建设的 热点。存储网络也作为面向数据的“第二网络”引发了信息化的第三次浪潮。随着存储应用的日益广泛，规模效应日益凸显，存储产品的价格也逐渐降 低，FC SAN存储从阳春白雪的贵族逐渐飞入“寻常百姓家”，反过来
3、也进一步促 进性整个行业的发展。FC SAN与IP SAN这两个时下存储市场的冤家，从N年前就开始了驴象之 争。FC SAN凭借其先天的江湖统治地位，一直占据着存储领域的至高点，效率、 性能、安全性成就了 FC SAN在客户心目中数据安全保护神的美名。IP SAN携 10G超带宽的优势欲与FC试比高！同时，IP SAN较低的成本、较好的网络适应 能力也为其赢得市场的一席之地争取了更多话语权。二者孰优孰劣一直争论不断，也让很多用户在项目决策中一时难以取舍。首先，我们需要明确选用存储的初衷。从存储的发展来看，外部独立存储的出现就是为了解决大容量数据存储的 性能问题，FC （光纤信道协议）成为此时的
4、不二选择。此后，存储从DAS直连 阵列发展到了存储网络的阶段，存储成为继通信网（面向应用业务）之后的一个 独立的数据存储网络（面向数据自身及其安全保护），被称为“第二网络”或“网中 网”。由于存储网络承载的是客户最重要的业务数据，因此其双控制器的可靠性 架构、多种RAID机制、数据备份机制成为客户信息系统后花园中的基石和支柱。IPSA N的出现，主要是解决对数据保护等级不是很严格，对数据访问速度 要求不苛刻的应用场景中的海量数据存储。由于IP技术在互连网中的广泛应用， IP SAN很容易实现远程数据访问。但是，IP SAN的效率、性能和安全性相对FC SAN而言是它的短木板。以下试从几个方面对
5、两种SAN存储形态进行分别阐述。2. FC 与 IP 之技术原理光纤通道按协议层进行分层，各层之间技术相互独立，留有增长空间，并 且由被认可的标准化机构进行开发，分层结构共分5层,如图所示。FC-4映射到ULP帧协训流控制倍输f編解码和差错控制7媒介叠口C-0（物理层底层）：FC-0层定义了连接的物理端口特性，包括介质和连接器（驱动器、接收机、 发送机等）的物理特性、电气特性和光特性、传输速率以及其它的一些连接端口 特性。FC-1（传输协议）:规定了 8B/10B编码方式和传输协议包括串行编码、解码规则、特殊字 符和错误控制。C-2 （帧协议）： 规定了具体的传输机制，包括帧格式，节点间的信息
6、交换。C-3 （公共服务）： 提供高级特性的公共服务，即端口间的结构协议和流动控制，它定义了三 种服务：条块化（Striping）、搜索组（Hunt Group）和多路播放（Broadcast Multicast）。（5） FC-4（ULP 映射）:定义了 Fib re Channel和IP, SCSI-3以及其他的上层协议（ULP ）之间的接 口。FC中的流量控制机制是在信用度系统上的基础上。所谓的信用度(Credit) 是指设备接受额外帧的能力。信用度的多少决定了设备接收额外帧能力的大小。 如果接受方没有向发送方发出任何的信用度,那么发送方就不能发送任何帧,在信 用度的基础上协调帧传送,可
7、以避免帧的丢失,同时减少了对整个帧序列进行重传 的频率。实际上,这种基于信用度的机制建立在终端节点能够提供的缓冲区 (TX-Buffer和RX-Buffer)的数目上这些缓冲区用于存储到来的数据流。例如，拥 有板上存储器的主机总线适配器，可能被分派作为接受缓冲区，成为FC-1解串 和译码功能，以及FC-2的帧重新装配功能之间的接口。当FC-1来提交帧的时 候，这种接受缓冲区被充满；当FC-2的装配线取出各个帧进行数据块的重建时， 这种接受缓冲区被清空。为了充分的利用FC的传输能力，最好能够连续的多发 出多个帧。这一点在事务开始前由授权充分信用度来实现，同时利用FC的全双 工能力在帧还未接受时就
8、发出附加的信用度。FC中常用的两种是端到端(EE-Credit)和缓冲区到缓冲区(BB-Credit)的流量 控制。端到端的流量控制机制(EE-C redit)是在两个终端节点之间使用的流量控制。 在两个通信节点登录并交换通信参数时候，建立起传输信用度，并且由节点本身 来监测。中间的交换机不参与端到端流量控制。一旦一个初始的信用度等级授权后，如果要补充信用度的话，要由接受方 向发送出应答(ACK)来实现。每发出一个帧发送方就消耗了一个端到端的信用 度(EE-Credit)，只有当其接收到一个ACK后才能增加信用度。光纤通道中还定义使用BB-Credit的流量控制机制(缓冲区到缓冲区的信用 度)
9、，并且依靠receive-ready(R-RDY)有序集补充信用度。某个附接到交换机的终端接点将在登录到交换机的过程中建立它的BB-Credit。在交换机远端参与通信 的一方将在登录时建立其自身交换机的BB-Credit。BB-Credit没有端到端的成 分。发送方在发出一个帧时将BB-Credit减1，直到BB-Credit的数量为零的时 候此时不能再进行帧发送。在接收到R-RDY时将BB-Credit加1。BB-Credit的 初始值必须是非零的。如果为零的话,说明不能再接收或者发送帧IP SAN的主流底层协议是iSCSI，协议定义了在TCP/IP网络发送、接收block（数据块）级的存储
10、数据的规则和方法。发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP 包中再通过网络转发，接收端收到TCP/IP包之后，将其还原为SCSI命令和数据 并执行，完成之后将返回的SCSI命令和数据再封装到TCP/IP包中再传送回发送端。而整个过程在用户看来，使用远端的存储设备就像访问本地的SCSI设备一样 简单。支持iSCSI技术的服务器和存储设备能够直接连接到现有的IP交换机和路 由器上，因此iSCSI技术具有易于安装、成本低廉、不受地理限制、良好的互操 作性、管理方便等优势。3. FC首先，IP SAN和FC SAN的比较可以从下列多个层面，如速度、可靠性、架 构、安全、方案、距离、成本等方面做出分
11、析。IP SAN到今天为止,最快的传输速度约为100MB/S,而FC早已达到200MB/S, 那么，对于需要超大带宽的应用方案，如视频点播等，FC就比较具有优势，但 对于一般的联网、备份、资料库等，两者均可满足。FC SAN在前端主机IO通道、后端磁盘通道、磁盘接口都能达到4G，而IP SAN 主流设备都是1G；从可选磁盘来讲，FC SAN可以选用SATA盘、FC盘，转速可 以采用1万转或1万五千转，而IP SAN基本只能选用7200转的SATA盘。在控制器等关键部件的可靠性设计上，FC SAN通常是支持双控制器和主机 多路径管理的，而IP SAN基本采用的都是单控制器的设计。在架构方面，IP
12、SAN开放性较好，只要存在以太网的地方都能用，FC SAN 需要建构自己的SAN网络，交换机亦需要专需的FC交换机。华为T8000服务器 +S31000存储阵列的整体架构突破了这种局限，无需单独购置FC交换机和主机 HBA适配卡。不过，FC由于协议设计的特点使得其具有先天的安全特性；TP SAN采用的 Iscsi协议，由于会在公共网络流通，所以安全性方面需大费周折，需加入如IPSec 等附加协议才能进一步保障其安全性。在方案应用上，IP SAN侧重提供的是一个简单易用的“超大硬盘”，解决的主要是大容量、低成本的基本存储需求问题；而FCSAN则发展成熟，有很多专属的备份、灾难恢复、资源管理等解决
13、方 案。关于二者传输距离的比较也是一个有趣的话题。通常IP SAN被认为网络适应 能力最强，只要IP可达，即可实现远程容灾；而FC由于不是一个互联网通用 协议，存在传送距离的限制。但是，事实并非如此！容灾链路不同于一般的通信 链路，它是需要长时间大数据量的进行持续数据传送，带宽和时延是有一定要求 的。常见的互联网IP链路或运营商IP城域网属于带宽共用、QOS没有保证的， 般时延较高，无法满足同步或异步的远程容灾需求；FC协议本身不是传输网 上长距离传送协议，但是通过FC over SDH、FC over DWDM等方式实现长距离、 低时延的数据传送。这也是绝大多数涉及容灾备份系统的首选方式。在
14、成本方面，IP SAN的千兆起步价格确实比较便宜，但今天的千兆以太网如 果要在性能上与FC SAN 争高下的话，必须全部升级来达到下一代10G的速度 才有可能与4G FC SAN相提并论。但目前来看，10G以太网技术主要应用在大 型城域网骨干，10G桌面的以太网技术和产品尚不普及，10G IP SAN价格也远 高于 4G FC SAN。因此，1G IP SAN与4G FC SAN的比较，实际上意义并不大，二者的性能差 异和价格差异都是显而易见的，关键是看数据的安全保护级别需要达到怎样的一 个水平，系统建设投入是一个什么样的水平。4. IP SAN之前路漫漫尽管IP存储标准早已建立且应用，但将其
15、真正广泛应用到存储环境中还需 要解决几个关键技术点。TCP负载空闲由于IP无法确保提交到对方，而将TCP作为底层传输的三种IP存储协议则 需要在拥挤的、远距离的IP空间中确保传输的可靠性。由于IP包可以打乱次序 传送，因此，TCP层需要重新修正次序，以提交到上一层的协议中(如SCSI)。 TCP完成这一任务的典型操作是使用重调顺序缓冲器，将数据包的顺序完全整理 为正确方式，完成这一操作后，TCP层将数据发送到下一层。这些处理都需要消耗主机的CPU资源，同时增加事务处理的延时，事实上， 与典型的FC或SCSI块传输相比，需要更多的I/O处理，一种称之为TCP负载空 闲引擎TCP Off-load
16、ing Engine (TOE)的设备可将主机的处理器负载降低，随着新 技术的应用，TOE将可以帮助解决这一问题。性能工作组把相当多的注意力放在了确保 IP 存储协议可以非常快的运行上，因 为目前硬盘驱动器的运行速度已经很快。专家们预测IP存储产品将以高速运行。 然而，也有一些分析人员认为，IP存储令人心往的最大优势是IP的灵活性，而 高速性能则排在第二位。尽管IP技术很有可能得以应用，但如果对性能较为看重的话，不推荐使用标 准的以太网卡。如前所述，TOE可以减少服务器的处理负载，但由于TOE设备 较新，其硬件成本及复杂程度都比标准网卡更高。其广泛应用可能会由于性能价 格比过高而受阻。像那些增强的 iHBA 都需要进一步改进，已达到光纤通道的技 术水平。安全性当存储设备通过IP架构进行远距
