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从“彻底网络化”看SAN的发展历程

    【IT168 专稿】计算机系统外部存储,从纸带,磁带,软盘,硬盘,磁盘阵列,flash,经历了从低级到高级,由慢速到快速的发展过程。同样系统外部IO总线也随着这些外设速度的提升,经历了ISA,PCI,PCI-X的发展过程。而本地存储IO接口,ATA从当初的ATA33,ATA100,ATA133发展到现在的SATA150Mhz;SCSI也发展到现在命令和接口分离的SCSI3体系。

    研究一下网络传输我们可以发现,所有的网络传输技术都采用了清一色的串行编码技术,例如:10M以太网用曼彻斯特编码,100M以太网用4b5b编码,1000M以太网用8b10b编码,万兆以太用64b65b编码,都是串行传输,似乎从并行转向串行已经成为系统IO从本地化转为网络化的必经之路!

    引起接口网络化发展趋势的根本原因就是:传输速度的提高。现代接口的趋势可以概括为:高速、串行化。当速度提高之后,必将迫切的需要冲破系统后端IO只在本地化的限制,使各个节点之间的通信域扩大成网络规模,节点之间可以无障碍的通信,而传统网络IO的慢速的难题,已经被高频电路新技术发展所解决,万事具备,只欠东风。。。。。。。

百花齐放的传输标准
    不久,以Fiber Channel传输技术为代表的存储区域网络(SAN),乘东风翩翩而来。Fiber Channel可以说是第一个吃螃蟹的,不仅吃到了螃蟹,而且取得了巨大的成功!Fiber Channel定义了一系列网络化元素,从物理层到传输层。比如物理层8b10b编码串行传输;链路层帧格式,寻址层(exchange,sequence,frame的三次结构模型),传输层(带确认或者不带确认机制)。FC和上层协议的接口由FC4层来定义,FC可以传输IP,SCSI等多种协议(在传输象IP这种已经定义了寻址机制的协议时候,必须设置neme server进行名称映射)。拓扑上,定义了private loop,public loop,p2p,fabric,intran fabric,inter fabric六种结构。

    FC的出现,催生了一大批做FC SAN的厂商,更加深了FC势力的扩张,同时出现了FC接口的磁盘(fSCSI,fata)FC的HBA,FC的控制器。。。。FC接口的磁盘串,可以形成一个loop,接入IO控制器或者盘阵中常用的DA(disk adaptor)。同时由于SCSI3体系分离了命令和接口,所以使得SCSI上层体系可以以FC为底层传输手段,再加上FC loop最多可以接127个设备(FC al地址字段长度为8位,所以最大地址数127),所以极大得扩展了原来SCSI总线最多接15个设备得而且最长25米线缆得限制。因此,在竞争者还并未发展强大的年代里,FC成为存储局域网的首选黄金标准。

    与此同时,另一路存储网络化大军:IP存储也在屯兵遣将,准备和FC存储分天下。同样是网络化,IP存储则是建立在非常成熟而且广泛使用并且价格低廉的IP网络基础之上的。由于IP已经提供了成熟的传输和寻址机制,所以基本就是拿来就用的程度(之所以用TCP/IP而不是UDP/IP,是因为IP协议是专门为大规模跨地域网络而设计,它假设链路传输是不可靠的,所以引入了TCP来保障传输,但是我认为现在的链路质量,完全可以用UDP传输,将纠错机制给上层处理,就像FC用class3服务来传输SCSI一样)。

    同样,以串行SCSI接口(SAS)技术和IBM自有的SSA接口技术为代表的存储区网络,也正在发展之中。(SSA由于IBM私有,已经淘汰)

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