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SAN交换机常识

发表时间:2021-12-06 15:04

SAN交换机的起源
  在20世纪80年代,连接主机和存储设备的标准方法是通过像IDE或并行SCSI这样的接口实现的点对点的DAS(直接连接存储)方式。并行SCSI提供了相对快速的访问SCSI硬盘的速度(5MBps或10MBps),并且几个硬盘可以通过同一个接口连接到计算机上。
  但是,随着存储子系统变得越来越大,计算机变得越来越快,一个新问题出现了:外部存储设备开始变得庞大起来。磁带库、RAID(廉价冗余磁盘阵列)和其他SCSI设备开始需要越来越多的空间,这就要求并行SCSI连接从主机延伸出来得越来越远。同时,I/O(输入/输出)速率也在不断增长,于是如何在一大捆线(32或64位数据总线)中保持信号的一致性也就成为了一个需要在物理学上解决的问题。

简单地说,SAN是关连存储设备和服务器的专用光纤通道网络,它和以太网有类似的架构,以太网由服务器、以太网卡、以太网集线器/交换机及工作站所组成,SAN则由服务器、光纤通道卡、光纤通道集线器/交换机和光纤通道存储装置所组成,SAN把大容量、长距离连接从SCSI解放出来,并避开以太网的束缚使数据得以高速传输。

SAN光纤交换机技术
 光纤通道交换机为高带宽和低延迟数据通信提供光纤通道切换功能。目前,光纤通道交换机提供无连接服务(Class2和3)。光纤交换机是使用光纤网络路由直接连接的方式,使用路由软件直接连接发起者和目标,这样就可以独享光纤的所有带宽。这就意味着光纤中每一个连接都可以单独存在,与其他连接互不干扰。光纤交换机端口的数量从8口到96口,甚至更多,其中包含智能交换硬件,使交换机所有端口中的任意两点可以建立连接。光纤交换机通过E_Ports(扩展端口)可以进行级联堆叠,这种方法可以使光纤网络扩展到数千个节点,交换机堆叠最多可以达到239个。

  较大型的SAN通过在一个网状网络中连接多个交换机来实现。其中每个交换机有一个到网络中其他交换机的单向连接。
   我们目前见的san交换机主要是博科(Brocade)和思科(Cisco)两大类。

1、细分厂商中,大部分的存储厂商自带的大多是基于博科的OEM,如EMC的DS系列,IBM的B系列,HP StorageWorks,华为的OceanSotr 等SAN交换机,在整体架构和操作命令以及概念上,都与Brocade如出一辙,可以大体上归为一类。

2、思科的SAN光交则自成一派,在相关概念和整体架构命令操作上,与Brocade有很大区别,但是也可触类旁通,实现的功能和最终目的是一样的,只是所走的道路不通

入门级SAN光纤通道交换机(代表是博科的brocade300)

  入门级交换机的应用主要集中于8到24个端口的小型工作组,它适合低价格、很少需要扩展和管理的场合。它们往往被用来代替集线器,可以提供比集线器更高的带宽和提供更可靠的连接。Brocade 300是一款24端口交换机,可为入门级SAN奠定经济而灵活的基础,也可在核心到边缘SAN环境中用作边缘交换机。它可以在高能效、经过优化的1U机型中提供8 Gbps的性能,来支持最苛刻的服务器和虚拟服务器部署。Brocade 300易于部署和管理,并且可以轻松集成到新的和现有的IT环境中。Brocade 300具有按需端口扩展(Ports on Demand)(端口可由8个扩展至16或24个)等多种功能,因此,企业可以根据需要随时扩展自己的存储网络而不会影响业务正常运行。另外,企业可以先部署4 Gbit/秒的SFP,然后根据需要升级为8 Gbit/秒的SFP。

  工作组级光纤交换机(代表产品:brocade300,brocade5100)
  光纤交换机提供将许多交换机级联成一个大规模的Fabric的能力。通过连接两台交换机的一个或多个端口,连接到交换机上的所有端口都可以看到网络的唯一的映像,在这个Fabric上的任何节点都可以和其他节点进行通信。从本质上讲,通过级联交换机,能够建立一个大型的、虚拟的、具有分布式优点的交换机,并且它可以跨越的距离非常大。由多个交换机建立起来的Fabric,看起来就像是一个由单独的交换机组成的Fabric,所有交换机上的端口可以像访问本地交换机一样查看和访问Fabric上的所有其他端口。统一的名字服务器和管理服务允许通过单独的接口查看和修改全部Fabric的信息。

  创建分布式Fabric的一个重要因素,是获得交换机之间连接的带宽。任何两个端口之间的有效速率受到交换机之间连接的有效带宽的影响,可能需要使用多条交换机之间的连接来维护必要的带宽。工作组光纤通道交换机数量众多并且更加通用。用户可以将工作组交换机用于多种途径,但应用的最多的领域是小型SAN。这类交换机可以通过交换机间的互联线路连接在一起提供更多的端口数量。交换机间的互联线路可以在光纤通道交换机上的任意端口上创建。

  核心级光纤交换机(代表产品:brocade8510交换机)

  核心级交换机(又叫导向器)一般位于大型SAN的中心,使若干边缘交换机相互连接,形成一个具有上百个端口的SAN网络。核心交换机也可以用作单独的交换机或者边缘交换机,但是它增强的功能和内部结构使它在核心存储环境下工作的更好。核心交换机的其他功能还包括:支持光纤以外的协议(像InfiniBand)、支持2Gbps光纤通道、高级光纤服务(例如:安全性、中继线和帧过滤等)。


  核心级光纤交换机通常提供很多端口,从64口到128个端口到更多。它使用非常宽的内部连接,以最大的带宽路由数据帧。使用这些交换机的目的是为了建立覆盖范围更大的网络和提供更大的带宽,它们被设计成为在多端口间以尽可能快的速度用最短的延迟路由帧信号。另外,核心光纤交换机往往采用基于“刀片式”的热插拔电路板:只要在机柜内插入交换机插板就可以添加需要的新功能,也可以作在线检修,还可以做到在线的分阶段按需扩展。许多核心级交换机不支持仲裁环或者其他的直连环路设备,它们只关心核心交换的能力。

  由于在整个环境里面可用性是最重要的,人们都愿意花更多的钱购买冗余性,高冗余交换机的所有部件都是冗余的,完全去除了单点故障,而且保证了非常长久的正常运行时间。这些在冗余上支出的费用一般花费在高可用性背板、电源、冗余电路和维护可用性的软件上。这种类型的交换机内置很多逻辑电路,用来处理交换机内部的硬件故障。除了冗余之外,核心级光纤交换机支持不中断服务式的软件升级,这样就消除了升级时对系统维护的需要。交替通路是网络上的一种冗余级别,它可以配置一个有弹性的双重Fabric,这种网络完全排除了单点故障,可以避免由于软件或硬件错误、火灾、自然灾害或者操作错误给网络带来的严重后果。对于大多数的高可用性网络,应该选择由核心光纤交换机构建的双通道网络。核心级交换机提供最高的可靠性和端口密度。在拥有大量光纤通道基础设施的数据中心中,这类产品就是几乎刀枪不入的、集中式的存储交换机。