存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)正努力朝著“跟上虛擬化服務(wù)器環(huán)境以及高速閃存存儲(chǔ)步伐”的方向發(fā)展。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)成為瓶頸的時(shí)候，升級(jí)就在所難免了。
在有關(guān)虛擬化或者集群數(shù)據(jù)庫上線話題的討論中，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)這個(gè)名詞通常會(huì)被忽略。更大的優(yōu)先級(jí)往往會(huì)被放在與項(xiàng)目相關(guān)的服務(wù)器以及存儲(chǔ)身上，而不是在連接它們的網(wǎng)絡(luò)上。傳統(tǒng)意義上來看這樣做無可厚非，因?yàn)橐话阏J(rèn)為帶寬通常是足夠的。然而隨著高密度服務(wù)器虛擬化的發(fā)展以及基于閃存幾乎零延時(shí)的存儲(chǔ)的改進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)成了現(xiàn)在的瓶頸，或者說至少IT規(guī)劃人員需要考慮有關(guān)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的話題。
有關(guān)數(shù)據(jù)中心的三個(gè)層次
· 用于處理應(yīng)用的計(jì)算資源層
· 用于存放計(jì)算數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)層
· 用于連接計(jì)算資源層以及存儲(chǔ)層的網(wǎng)絡(luò)層
虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)服務(wù)器支撐幾十個(gè)虛擬機(jī)，并且在閃存技術(shù)幫助下存儲(chǔ)層的響應(yīng)越來越迅速，這些變革對(duì)于數(shù)據(jù)中心的發(fā)展方向產(chǎn)生了戲劇化的影響。
大多數(shù)數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)層的發(fā)展也一直在不斷進(jìn)行，其驅(qū)動(dòng)之一就來自于更高性能以及更多功能上的需求。這些升級(jí)通常會(huì)隨著下一代存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)組件(例如適配器和交換機(jī))的成本逐漸降低而實(shí)現(xiàn)。一個(gè)更基本的事實(shí)是，新服務(wù)器的到來也需要通過升級(jí)網(wǎng)絡(luò)來減小帶寬上的壓力。
有關(guān)網(wǎng)絡(luò)性能方面的差距
計(jì)算資源層以及存儲(chǔ)層性能的飛速提升讓網(wǎng)絡(luò)成了性能上的短板。計(jì)算資源層能夠產(chǎn)生大量隨機(jī)的存儲(chǔ)I/O請(qǐng)求，閃存也能幫助存儲(chǔ)對(duì)這些計(jì)算請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)。而網(wǎng)絡(luò)層不再有硬盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的延遲為其打馬虎眼，故而成了性能瓶頸。
IT規(guī)劃人員就突然遇到了升級(jí)整個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的壓力，不過尚有些可選的應(yīng)對(duì)方案，比如第五代(16 Gbps)的光纖通道、基于以太網(wǎng)的光纖通道、10 Gbt以太網(wǎng)、40 Gbt以太網(wǎng)以及InfiniBand和服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)。
讓我們一起來比對(duì)一下不同網(wǎng)絡(luò)連接類型構(gòu)成的各種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
IP網(wǎng)絡(luò)(10 GbE或者更快的網(wǎng)絡(luò))
基于IP以太網(wǎng)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)為存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)開辟了新的市場(chǎng)，因?yàn)槿藗円庾R(shí)到這將降低用戶的成本并且也便于維護(hù)。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都已經(jīng)在用戶到服務(wù)器或者服務(wù)器之間使用基于IP的網(wǎng)絡(luò)。
因此這樣做的目的是為了降低整體存儲(chǔ)架構(gòu)及其運(yùn)維的成本，且維護(hù)人員無需特殊的技能要求。
現(xiàn)今的大多數(shù)IP存儲(chǔ)架構(gòu)使用的是捆綁或者綁定的方式將一堆1 GbE的網(wǎng)絡(luò)連通在一起以提升性能及冗余度。10 GbE網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)對(duì)于這種現(xiàn)象是好事，因?yàn)檫@樣就不用將1 GbE的網(wǎng)絡(luò)集合在一起了。然而10 GbE的網(wǎng)絡(luò)就像1 GbE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展一樣，設(shè)計(jì)者們需要提前了解。問題之一就是基于IP的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)使用的IP架構(gòu)里，大多數(shù)使用的還是STP技術(shù)，即單次激活的連接僅為一個(gè)。
STP技術(shù)的問題在于，其設(shè)計(jì)之時(shí)交換機(jī)尚未廣泛應(yīng)用，還僅是以太網(wǎng)的天下。一般來說，STP技術(shù)可以確保網(wǎng)絡(luò)中兩點(diǎn)之間的可用鏈路僅為一條。這樣設(shè)計(jì)的目的是為了避免環(huán)路問題。
在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，總會(huì)有冗余線路，但由于STP技術(shù)，它們被屏蔽或者被關(guān)掉了。一旦主鏈路失效，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)聚合到另一條鏈路上。在大型網(wǎng)絡(luò)中，重新聚合的過程可能需要數(shù)秒來完成。結(jié)果是，不僅僅潛在的帶寬浪費(fèi)了，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)帶來響應(yīng)滯后的影響。
在1 GbE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中出現(xiàn)失效鏈路問題不是太大，因?yàn)閹捓速M(fèi)現(xiàn)象不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，且每條鏈路本身也不是非常昂貴。而將網(wǎng)絡(luò)遷移至10 GbE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這就成了一個(gè)更顯眼的問題，因?yàn)楸焕速M(fèi)的帶寬將可能達(dá)到先前的10倍或者更多。
IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商們也在嘗試創(chuàng)建架構(gòu)式基于IP的網(wǎng)絡(luò)，這種方式下不會(huì)有之前方式中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。然而由于每家服務(wù)提供商提供的實(shí)施是其獨(dú)有的，因而供應(yīng)商之間的互通性像拼湊的一樣。需要補(bǔ)充的是，這類實(shí)施所耗費(fèi)的硬件資源往往會(huì)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)服務(wù)提供商。
IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以在SCSI協(xié)議和IP協(xié)議之間做到相互轉(zhuǎn)化，甚至可以涉及TCP協(xié)議層。然而這些問題可以通過特定的網(wǎng)絡(luò)接口適配卡實(shí)現(xiàn)更為有效的IP和SCSI協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，但按照這樣的做法就會(huì)增加硬件成本，同時(shí)也會(huì)增加現(xiàn)有無縫IP網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。
16 Gbps 第五代光纖通道
大多數(shù)存儲(chǔ)專家們對(duì)FC存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)都不會(huì)陌生。光纖通道網(wǎng)絡(luò)給人的印象往往是價(jià)格昂貴并且更為復(fù)雜。然而光纖通道使用架構(gòu)式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)拓?fù)洌识械逆溌范际腔钴S的。這就是說，第五代光纖通道里，16 Gpbs的鏈路不會(huì)有浪費(fèi)或者使用不充分的現(xiàn)象。
光纖通道同樣也是一個(gè)無損網(wǎng)絡(luò)，這就是說數(shù)據(jù)一定會(huì)到達(dá)目的地，不會(huì)出現(xiàn)像在IP網(wǎng)絡(luò)里那樣重傳數(shù)據(jù)的需要。最后，協(xié)議之間也無需額外翻譯和轉(zhuǎn)換，因?yàn)镕C協(xié)議可以透明地處理SCSI通訊包。
光纖通道在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中不算新生代，但第五代光纖通道架構(gòu)中所描述的功能實(shí)際上也能優(yōu)化現(xiàn)今流行的虛擬機(jī)里面I/O帶寬的顆粒度。
服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)
服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)通常會(huì)借用軟件定義存儲(chǔ)來聚合不同服務(wù)器之間的本地存儲(chǔ)以實(shí)現(xiàn)虛擬層的計(jì)算資源層。聚合的存儲(chǔ)則由一個(gè)單一的資源池共享。這些類型的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上顛覆了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的概念，但也不能完全替代，因?yàn)樗麄儽旧硪矔?huì)依存于相同的物理設(shè)備上。
服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)程度上依賴于基于IP的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，盡管有些場(chǎng)景也會(huì)用到無限帶寬技術(shù)。這樣會(huì)減輕一些之前描述過的問題，因?yàn)镮P之間的通信功能是由物理主機(jī)里面的CPU資源實(shí)現(xiàn)的。此外，STP網(wǎng)絡(luò)故障應(yīng)該可減少到最低，因?yàn)榉⻊?wù)器間的連接是私有的，需要的連接也極少。
這些解決方案中某些方案會(huì)將聚合的存儲(chǔ)池里的數(shù)據(jù)切片。這樣做的目的在于提供了數(shù)據(jù)保護(hù)的同時(shí)，也將數(shù)據(jù)共享在集群式的環(huán)境中。但也同樣導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，因?yàn)檫@畢竟也是通過網(wǎng)絡(luò)連接到了服務(wù)器。
還有一些方案解決了這方面問題，實(shí)現(xiàn)方法是通過一臺(tái)虛擬機(jī)分配所有的資源。所有都從本地服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，故而不涉及延時(shí)。寫操作會(huì)發(fā)往本地池以及聚合資源池，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全及共享。簡(jiǎn)要說來，這些系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)性能上的提升也犧牲了一部分存儲(chǔ)容量上的使用效率。
高級(jí)網(wǎng)絡(luò)：無限帶寬技術(shù)，40 GbE以及第六代光纖通道技術(shù)
現(xiàn)今有一些高級(jí)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)供使用者選擇，例如無限帶寬技術(shù)、40 GbE以及第六代光纖通道技術(shù)。后面描述的兩類已經(jīng)升級(jí)到了現(xiàn)今的IP及光纖通道標(biāo)準(zhǔn)，提供了更為強(qiáng)大的帶寬支持。無限帶寬技術(shù)是類似光纖通道的一項(xiàng)技術(shù)，但是帶寬在40 Gbps。
IT規(guī)劃者需要認(rèn)真考慮選擇哪種架構(gòu)，以確保對(duì)計(jì)算及存儲(chǔ)層投資回報(bào)率的最大化。
無限帶寬技術(shù)常見的使用場(chǎng)景是集群中的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間的相互連接，往往這些節(jié)點(diǎn)之間的連接對(duì)I/O都有較高的需求，例如高頻交易等。此外，在閃存設(shè)備之間的服務(wù)器鏡像也會(huì)用到相應(yīng)技術(shù)。
雖然無限帶寬技術(shù)能夠在更為廣泛的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)配置中得到使用，尤其是服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)，但是將其廣泛推廣可說是非常困難。它仍將作為一個(gè)特殊網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景使用的可選技術(shù)。
純粹的網(wǎng)絡(luò)
毋庸置疑的是，許多數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景都分別遇到了逐漸升級(jí)到下一代存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，計(jì)算及存儲(chǔ)層的投資回報(bào)率將會(huì)非常有限。如果沒有純粹的網(wǎng)絡(luò)帶寬，當(dāng)虛擬化到達(dá)最大密度的時(shí)候，閃存存儲(chǔ)也無法提供最大的性能。
問題是：應(yīng)該選擇哪一種網(wǎng)絡(luò)作為下一代的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)?大多數(shù)情況是要看有哪些方案可供選擇。大多數(shù)企業(yè)還是更愿意選擇現(xiàn)有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及協(xié)議模式，僅作少量的變更就可以平滑過渡到下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上。然而作為IT規(guī)劃者，更需要結(jié)合可供選擇的架構(gòu)，以確保對(duì)計(jì)算及存儲(chǔ)層的投資可獲得最大投資回報(bào)率。在能實(shí)現(xiàn)更大密度及更高性能的前提下，升級(jí)到一個(gè)全新的架構(gòu)也不是沒有可能的。
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本文標(biāo)題：存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀
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