FC存储的尴尬与IP存储的未来

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FC存储的尴尬与IP存储的未来


　  2007年4Gb FC技术的应用终于得到了广泛的普及应用。但业内人士都知道，这种灵验背后大多带有浓重的“政治”色彩，光纤协议技术的升级也难逃嫌疑。本身和周边配套设备，似乎都在暗示着4Gb FC更像是一个迟来的“新”技术。
　　我们H3C基于IP构件了存储理念，那存储的未来是ISCSI吗?FC的前景又如何呢?

　　4Gb FC技术是新技术吗?

　　2007年4Gb FC技术的应用终于得到了广泛的普及应用。但业内人士都知道，这种灵验背后大多带有浓重的“政治”色彩，光纤协议技术的升级也难逃嫌疑。本身和周边配套设备，似乎都在暗示着4Gb FC更像是一个迟来的“新”技术。

　　实际上在物理层上，4Gb FC并无设计阻力，采用的是与2Gb FC完全相同的接口标准——LC SFP，而且我们完全有理由相信，在未来的8Gb FC技术中，依然会沿用这一标准。因为这本来就是10Gbps以太网络中的XFP标准。也就是说，物理介质方面根本没有技术瓶颈，4Gb和8Gb只是用来吸引用户眼球的数字游戏而已。

　　也许大家认为4Gb FC和8Gb FC采用了新的芯片的设计，但是实际上早在2002年的时候，Brocade公司就已经开始在其Fabric光纤交换机中使用8Gb带宽的端口控制芯片了。同样是在2002年，Vixel公司被Emulex收购之前，推出过一款做在芯片上的交换机。这款SOC(Switch on Chip)在一颗芯片上就实现了20个FC端口的交换。在2Gb FC推出之后，SOC迅速支持了2Gb FC，其总交换带宽在2003年就已经达到了40Gb之多。

　　PCI总线带宽曾经是个经常被提及的瓶颈。然而时过境迁，如今的PCI技术不仅可以支持全64位工作，而且已经PCI-E已经实现了串型结构，已经可以达到将近40Gb的带宽。这个数字是4Gb FC理论带宽的10倍之多!

　　我们从存储设备的角度来看，似乎FC是高性能的代表，但实际上中端磁盘阵列的控制器可以支持8Gb甚至更大带宽的比比皆是。其实正是由于光纤通道协议升级不够及时，为了充分发挥控制器的能力，才迫使各磁盘阵列厂商在设计控制器时拼命的增加后端磁盘环路数量。2006年开始，四个甚至八个后端磁盘环路的设计开始盛行。要是4Gb FC发布的早些，这些阵列控制器的设计肯定会精炼得多。

　　了解过物理介质、核心芯片、总线技术和阵列控制器的发展状况之后，回头再看4Gb FC的出现。才真正有发展速度滞后的感觉。 打开“光纤协会”网页就会发现，与其他IT技术协会相比，这个协会中缺少几个重要的会员——IBM、英特尔、微软、思科，甚至连惠普和Sun均缺席其列。这些公司对IT技术发展的影响之大路人皆知，因没有这些公司的支持而没落甚至胎死腹中的例子也比比皆是。古有NetWare与Windows NT之争，今有1394“火线”技术与USB之战，还有数不清的大小战役，都结结实实的证明了强者与趋势之间的同一关系。而翻看“光纤协会”的会员名单，其中强者寥寥，更多的是名不见经传的“潜力股”或是本行业中位列二流的“趋势追随者”。以这样的班底，实难长期领跑于产业前沿。

　　在那些“巨无霸”之中，最让人看不懂的就是思科公司。事实上，思科公司在两年以前就已经开始生产光纤交换设备。时至今日，其该领域全球市场份额已经位列三甲之中。但“光纤协会”的会员列表中，至今也没有思科的影子，而且思科却在FCoe的协议上下了很大的功夫。桌面上的理由版本众多，而真正的玄机或许不久就可以揭晓。

　　磁盘SAS FC未来是谁呢?

　　从技术角度看，光纤通道占据了两个阵地：一是高端磁盘的端口;二是高端系统中主机与存储设备连接。而随着SAS技术和iSCSI技术这些“后浪”的日益成熟，两个阵地都遭受着强烈的炮火轰击，随时有失守的可能。

　　首先，在磁盘端口方面，光纤通道技术在扩展连接能力、性能和管理能力等方面明显优于传统SCSI技术，所以博得了高端用户的青睐。自产生之初，就牢牢的占据了高端磁盘端口这个阵地。然而SAS(串行SCSI)的出现，已经彻底打破了光纤通道技术的优势。

　　表面上4Gb FC与3Gb SAS相比，仍然具有一定的性能优势。但是实验室中的测试结果证明，事实并非如此。为什么呢?原因其实也很简单。大家都知道单个磁盘的性能瓶颈，主要是盘体内的机械部分，即硬盘的内部传输速率，而绝非端口部分。也就是说，对单个磁盘而言，无论是3Gb SAS还是4Gb FC，都已经足够宽阔。磁盘端口协议的瓶颈效应，只有在磁盘数量足够多的时候才会显现。而SAS技术的优势也正是在此体现。

　　对光纤通道技术的研究表明，当50～60颗磁盘连接在一个光纤环路上的时候，光纤通道基本达到性能上限。换句话讲，当一个光纤环路连接的磁盘数量少于50的时候，最大性能由盘体决定。而当磁盘数量超过60时，所有磁盘的总体性能就基本等于此光纤通道的最大性能。请记住：是一条光纤通道的最大性能!在SAS磁盘系统中，各个磁盘是以交换的方式连接，不存在共享的通道带宽，自然就不存在性能上限瓶颈。在达到前端控制器最大能力之前，总体性能基本完全由盘体决定。而SAS磁盘和光纤磁盘的盘体部分，包括NCQ(指令优化队列深度)都完全相同。自此不难得出结论：当磁盘数量较少时，SAS磁盘系统与光纤通道磁盘系统的性能基本相同;当磁盘数量超过60时，SAS磁盘系统性能更优。

　　环路连接方式不仅拖累了光纤通道磁盘系统的性能，也影响了系统扩展能力。光纤通道协议规定，每个环路最多可以连接126个设备。这其实也是一些中高端磁盘阵列厂商拼命增加环路数的原因之一，否则怎能推出那些动辄支持数百上千颗磁盘的系统呢。SAS技术在这一点上进步了不小，其协议机制可以支持到每交换域16384个节点，比光纤通道的扩展连接能力足足提高了一百多倍。

　　当然，光纤技术可以将其交换机制使用在这个阵地上，依此收复一些性能和连接性方面的失地。但那样做的结果只能是，性能方面勉强与SAS技术持平，价格方面却高出太多。要知道，脱胎于SCSI技术的SAS，其控制芯片成本比光纤环路控制芯片都要低很多，更不要说光纤交换芯片了。

　　与SAS技术相比，光纤通道技术唯一的优势就是连接距离。SAS可以支持8米的连接线缆，而光纤通道技术则是傲人的10公里之多。不过很遗憾，在磁盘端口这个阵地上，光纤通道的这个强项恐怕无用武之地了。谁会需要磁盘与背板之间的连接在数公里之遥?

　　磁盘端口这个阵地频频吃紧的同时，主机连接那个阵地上，光纤通道技术的日子也不好过。面临来自iSCSI和SAS的双重威胁，光纤通道技术已经难有腾挪的空间了。

　　SAS技术支持了交换式连接机制，也可以构建具有相当复杂结构的存储网络。而且SAS由传统SCSI脱胎而来，很快各个主流服务器厂商就会在其主板内附带SAS控制器。显然，届时基于SAS的SAN，将比基于光纤通道的SAN更具成本优势。

　　目前的SAS主机连接端口采用4条均衡负载的3Gb SAS链路，这样不仅提高了连接可靠性和容错能力，更重要的是使每根实际物理连接承载的带宽达到了12Gb.这一性能是4Gb FC的三倍之多。如此看来，以SAS实现DAS或SAN的连接，不仅成本非常低，而且性能也会比4Gb FC高出很多。如此说来，为什么还需要4Gb FC呢?答案是…

　　从存储的发展来看，iSCSI才是未来!

　　在iSCSI技术刚刚诞生之初，曾经被贬其为低端技术，冠以“小型系统适用”的名分。而当时iSCSI性能的确乏善可陈，客观上纵容了这种言论流行坊间。然而，随着万兆以太网的降临，这种言论已经越来越站不住脚了。4Gb FC与10Gb以太网哪个更快?这个问题小学生都可以回答。

　　业界对iSCSI性能表现的微词，其中最常见的就是以太网的性能保证问题。用术语讲，叫做QoS问题。但置疑这些问题，大多引用的都是过时的老黄历。以今天以太网交换技术的发展，识别并保证数据库和媒体应用数据流的QoS都不在话下，iSCSI协议里面这点小问题早就不成问题了。

　　另外一个问题是针对磁盘动作的，大意是讲iSCSI协议需要经过太多的拆包动作才可以指挥磁盘。不像光纤通道，主机端与磁盘端口协议相同，根本无需拆包。这个说法看似有理，实则纯属无稽。除非我们讨论的是iSCSI接口的JBOD，否则主机端根本无需也无法直接与磁盘通讯。磁盘动作实际上是经由磁盘阵列控制器指挥完成的。而在这种情况下，主机与阵列控制器间无论采用iSCSI还是光纤通道连接，都要经过拆包，将数据还原为SCSI-3指令。两者的劳动量和复杂程度几乎是一样的。此前iSCSI设备性能较低，其实是因为IP的包头相对于FC多，而且有效数据只有1.5K效率不高，并且这个拆包动作由主CPU完成，耗费过多系统资源。而光纤通道技术从诞生第一天，采用的就是专用芯片处理拆包。所幸现在各个主流适配器厂商都发布了基于硬件处理的iSCSI适配器，而且iSCSI协议提供现在采用9K的巨桢方式，拆装包效率已经完全不逊色于光纤通道技术了。

　　至于iSCSI技术的连接能力、扩展能力以及先天的成熟性等方面的优势，就不再赘述了。这里再强调一点，在安全性方面，iSCSI完全是压倒式胜出。细数光纤通道技术中对安全性的设计，就会发现，这里简直就是光纤通道技术的不毛之地。仅有的分区(zoning)和卷隔离(LUN Masking)概念，也完全是照搬以太网几辈子之前的老套路。如果哪天光纤通道技术从这个世界上消失了，罪魁祸首绝对是安全性方面的严重设计缺陷。以架设存储专用网络为初衷的技术，怎么对安全性的关注这么低?难到存储专用网络就不是网络，就不需要安全了吗?

　　在未来的存储协议技术上，我们看好iSCSI，而且不仅仅是出于技术层面的原因，或许“政治”因素才真正使iSCSI胜券在握。看看iSCSI阵营中的主力——IBM、英特尔、微软、思科……当今IT世界中主掌生杀大权的角色悉数到齐。这场角逐实力对比之悬殊，不需多言。实际上，以HDS、EMC为首的光纤通道已经倒戈投降了，以EMC为例，EMC CX3系列全部有了C后缀支持iSCSI的产品，甚至DMX也全线支持。目前仍在真正奋力抗争的，只剩下博科这样的公司。他们的业务几乎100%是来自光纤通道市场，如果让他们放弃光纤通道技术，基本等于自杀。不过，07年博科也在考虑全面介入iSCSI市场了。不禁让人想起了当年Novell公司那婉转的投降标语：“从今天起，不要讲‘Novell or NT’，而要说‘Novell and NT’就对了。”