数据中心网络接入层FCOE设计.docVIP

数据中心网络接入层FCOE部署方案 文/康乐 数据中心网络接入层是将服务器连接到网络的第一层基础设施，这里最常见的网络类型是用于局域网（LAN）连接的以太网，以及用于存储网络（SAN）连接的FC网络。为支持不同类型网络，服务器需要为每种网络配置单独的接口卡，即以太网卡（NIC）和光纤通道主机总线适配器(FC HBA)。多种类型的接口卡和网络设备削弱了业务灵活性，增加了数据中心网络管理复杂性、增加了设备成本、增加了电力等方面的开销。 FCOE技术，实现了用以太网承载FC报文，使得FC SAN和以太网LAN可共享同一个单一的、集成的网络基础设施，很好的解决了不同类型网络共存所带来的问题。然而，传统以太网LAN和传统FC SAN具有不同的技术要求，在拓扑结构、高可用性、传输保障机制、流量模型等方面存在较大差别。在数据中心网络接入层FCOE规划设计时，应该注意哪些问题？“FC SAN + Ether LAN = FCOE”的原则是否适用？希望通过本文的分析和探讨，给读者提供一些相关的设计思路。 FCOE技术部署模式 FCOE技术在网络中有两种部署模式，如图1所示。 FCOE技术的两种部署模式 FCOE只部署在服务器网络接入层。目的是实现服务器I/O整合，简化服务器网络接入层的线缆设施。服务器安装支持FCoE的10GE CNA网卡，并连接到接入层FCoE交换机（FCF或NPV），接入层交换机再分别通过10GE链路和FC链路连接到现有的LAN和SAN。 整网端到端（接入—汇聚—核心）的FCOE部署。FCoE技术的应用范围扩大到整网，除接入层交换机外，汇聚核心层交换机也支持FCoE功能；除服务器外，存储设备也逐渐支持FCoE接口。由此实现了LAN与SAN的融合，简化了整网基础设施。 FCOE整网部署是数据中心网络未来发展趋势，但在目前，业界还没有出现较为成熟的支持全网端到端FCOE部署的方案和产品，因此FCOE的网络接入层部署是当前的主要应用模式。此外，从保护用户现有投资（已建设的FC SAN）角度出发问题，也建议现阶段只在网络接入层通过FCOE实现服务器IO整合，简化接入层线缆部署，而保留原有LAN骨干与原有FC SAN骨干的独立性。为便于说明，后文以H3C S5820X（FCOE NPV 交换机）为例，说明服务器网络接入层FCOE的设计要素。 服务器网络接入层FCOE设计思路 FCoE技术是将FC帧封装在以太网帧中，允许LAN和SAN的业务流量在同一个以太网中传送。对于FCOE网络设计，应从网络模型的五要素着手考虑。 拓扑结构 服务器端安装CNA接口卡（10GE/CEE）,同时承担以太网 “主机”和FC SAN “Initiator”角色。服务器操作系统将CNA接口卡当做两个硬件设备（FC HBA和以太网NIC）进行配置管理。所以对操作系统而言，可以不考虑FCOE的存在。 如图2所示是FCOE接入层交换机端的拓扑结构。交换机的FCOE端口（ETH1/0/1）上承载三类VLAN：服务器VLAN（承载普通以太网报文）、存储VLAN（承载FCOE数据报文）、FIP VLAN（承载FCOE初始化协议报文）。服务器到FCOE交换机的报文中，FCOE数据报文采用TAG方式，FIP报文和普通以太网报文采用UNTAG方式。FCOE数据报文对应的VLAN ID，由FIP协议与FCOE交换机协商获得。在部署时，应将交换机的FCOE端口配置成Hybrid类型，允许存储VLAN报文以TAG方式通过，服务器VLAN报文和FIP报文以UNTAG方式通过，并将该端口的PVID设置为服务器VLAN的VID。当该端口收到除FIP协议以外的其它UNTAG报文时，将在服务器VLAN内转发该报文。这里将FIP VLAN配置成“协议VLAN模式”，是为保证服务器在获取存储VLAN的VID前，FIP协议能够通过“协议VLAN”完成FCOE初始化过程。接入层FCOE交换机在正常转发时，来自服务器的FCOE数据报文，通过存储VLAN（TAG方式）转发到交换机的NPV插卡，并通过NPV插卡的FC端口上行到FC SAN。而来自服务器的普通以太网报文则按正常流程转发（图2中的ETH1/0/10是接入交换机的ETH LAN上行端口）。所以，就接入层FCOE交换机而言，主要功能是将从服务器端接收的报文进行LAN业务与SAN业务分离。 FCOE接入层交换机拓扑结构 高可用性 传统FC SAN与传统以太网LAN在高可用性设计思路有很大差异。以太网通过全连接和全冗余实现高可用，而FC SAN则通过多个独立的纵向网实现多路径负载分担和高可用性。因此，在进行网络高可用性设计时，应将FCOE网络中的SAN业务与LAN业务分开考虑，并应用不同的设计思路。如图3所示，一个具备高可用性的FCOE网络，分别由