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光纤存储网络

对于金融、政府、医疗、教育等行业的数据中心,数据是重要的资产,数据安全、数据存储、数据恢复成为这些行业必须面对的挑战,光纤布线系统作为数据中心存储网的重要基础设施,必须能够支持至少15年的生命周期。

随着全闪存(All Flash Arrays) 存储时代的到来,对于光纤系统的性能提出更高的要求,光纤布线除了必须采用超低损耗光纤系统以支持更高的网络速率和更复杂的网络矩阵,另外应该采用专业的光纤性能计算器工具来设计、规划和评估网络。

Ⅰ、光纤通道发展路线图

存储网是一种专门用于数据存储和备份的网络系统,它通过铜缆或者光缆将存储阵列(固态硬盘、机械硬盘、磁带)与主机(Unix小型机、Linux 服务器、PC服务器)连接起来。存储网按照协议来分可以分为基于IP协议的IP-SAN,基于以太网的Ethernet-SAN,基于光纤通道的FC-SAN。 FC-SAN以“块”的级别进行存储,读写速度更快,可用性和可靠性更高,延迟更低,更容易扩展。根据光纤通道行业协会(FCIA)2017年发布的市场报告,目前数据中心市场上基于光纤通道的存储网占了80%的市场份额。

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图1:数据中心局域网(LAN)和光纤通道存储网(FC-SAN)示意图

信息技术标准国际委员(INCITS)隶属于美国国家标准协会(ANSI),T11技术委员会负责制定光纤通道的技术标准, INCITS T11技术委员会自1997年发布了第一代 1G的光纤通道(Fiber Chanel)协议以来,以平均每三到五年速率翻一番的速度发布新的光纤通道(FC)技术标准。

光纤通道行业协会(FCIA)是一个非盈利的国际组织,该组织负责光纤通道市场的教育和推广工作,根据光纤通道行业协会(FCIA)2017年的市场研究报告,目前市场上90%的企业用户正在采用第五代16GFC或者第六代32GFC的光纤通道设备。

光纤通道存储网可以分为两个部分,一部分是主机或存储阵列和交换机的互连,另外一部分是核心交换机(Core)和边缘(Edge)交换机的之间互连,又称为交换机互连(Inter-Switch Link,即ISL)。总的来说,有三种技术可以提高网络传输速率,一种是增加物理通道数量也就是光纤芯数,另外一种是采用更高级的编码方式,第三种是在一根物理光纤上传输更多的波长。

第六代 128GFC于2016年推出市场,采用并行传输技术,4个通道收,4通道发,每个通道传输28.05Gb/s。第七代64GFC于2019年推出市场,采用更高级的PAM4编码方式,PAM4编码方式能够在同样的信号载波上实现更高速的传输,每个通道传输57.8Gb/s,因此可以降低对光纤物理芯数的需求。

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表1:FC发展路线图

Ⅱ、FCoE发展路线图

FCoE发展路线图和以太网的发展路线图类似,目前市场上主机和存储阵列主要采用10G FCoE,交换机互连(ISL)主要采用40G FCoE。未来几年,主机和存储阵列会演变到25G/50G, 交换机互连(ISL)会演变到100G/200G/400G。

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表2:FCoE发展路线图

Ⅲ、交换机互连 (Inter Switch Link) 发展路线图

为了实现主机和存储阵列之间无阻塞的数据传输,核心(Core)交换机到边缘(Edge)交换机之间互连(ISL)必须采用更高的传输速率。如果主机及存储阵列采用32GFC ,核心(Core)交换机到边缘(Edge)交换机互连(ISL)则采用128G FC;如果主机及存储阵列采用64GFC,核心(Core)交换机到边缘(Edge)交换机互连(ISL)则采用256G FC;如果主机及存储阵列采用10G FCoE,核心(Core)交换机到边缘(Edge)交换机互连(ISL)则采用40G FCoE; 如果主机及存储阵列采用25G FCoE, 核心(Core)交换机到边缘(Edge)交换机互连(ISL)则采用100G FCoE。

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表3:交换机互连(ISL)发展路线图

光纤通道使用的光模块

从光模块的角度来看,4GFC光模块采用SFP接口;8GFC、16GFC、10G FCoE光模块采用SFP+接口;32GFC、64GFC、25G FCoE、50G FCoE光模块采用SFP28接口光模块;SFP、SFP+、SFP28光纤连接器采用双工LC光纤连接器。QSFP+模块支持40G FCoE; QSFP28模块支持100G FCoE、128G FC;200G FCoE和256FGFC光模块采用QSFP56光模块。

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图7:FC光模块的分类

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