FCoE-技术介绍

©2012IBMCorporationSystemNetworking©2012IBMCorporationIBMSystemNetworkingBringingspeedandintelligencetotheedgeofthenetwork™FCoE介绍TSESongZhongruIBMConfidential©2012IBMCorporationSystemNetworking©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCoE-FiberChannelOverEthernetDCB-DataCenterBridgingFCoEProductsIntroductionandDeploymentIBMConfidential2议题©2012IBMCorporationSystemNetworking云计算时代，数据中心的网络融合趋势企业如何保留现有的FC基础架构？如何以更低的价格提供相同的性能？高速以太网时代已经到来：10GE以太网已经开始规模应用，目前正朝着40GE/100GE演进。增强以太网技术出现：FC在以太网传输可以确保无丢包。服务器FCIBGEIPCSANLANPCIe服务器IPC/SAN/LANPCIeCNA融合网络独立网络FC丌能直接不以太网互通：服务器配置多网卡，高散热，高能耗，运维成本高。FC行业封闭：寡头经济技术収展缓慢，目前还停留在8G。©2012IBMCorporationSystemNetworking存储连接技术Direct-connectstorage,FCSAN,andNASarethetop3©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCOE—数据中心的融合网络网络复杂，LAN/SAN独立部署，扩展困难能效比低，服务器上至少配置4~6块网卡，增加功耗当前数据中心架构的问题融合后融合网络服务器群&磁盘阵列数据中心融合网络架构网络简化，LAN/SAN融合，统一交换低TCO，服务器配置CAN融合网卡融合网络SANLAN前端网络服务器群后端网络传统的数据中心架构©2012IBMCorporationSystemNetworkingSAN网络组件和工作流程FCSwitchFCSwitchFCSwitchFCSwitchFCfabricFCSwitchServerStorageN_PortF_PortE_PortF_PortN_PortNport是服务器或存储等终端节点连接FC网络的的接口Fport是FC交换机设备连接服务器或存储等终端节点的接口EPort是FC交换机互联接口FCID：包含DomainID，是基于接口的，每个NPort的FCID是由直连的FCSwitch动态分配。FCID的主要作用就是供数据报文在FC网络中寻址转发，是端到端不变的，类似IP地址FSPF:FC网络用FabricShortestPathFirst进行FCID的寻址学习WWN：节点和每个接口唯一的，WWN的作用是为了身份识别和安全控制，在zone中区分FLOGI（FabricLogin）FLOGI获取FCIDPLOGI（PortLogin）注册到远端的目的存储NPort上建立连接(initiate-target)©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCOE基本组件链路类型：融合链路（FCOE&以太）FC以太FCoE交换机FCoE交换机的分类物理形态：FCoE交换机可以支持FCoE，FC两种端口。功能：挄照丌同功能分为FCF,NPV,FDF,FSB。FCoE组件服务器通过10G融合网卡接入到FCoE交换机。FCoE交换机对以太业务和FC业务进行分流。通过FIP协议，由交换机完成用户的FCoE的初始化，分配FCID和MAC地址。以太网络FCFabric网络FCoE交换机服务器CNACNAFCoE存储FIP协议SAN交换机©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCOE融合网络的特点服务器配置CNA融合网卡,减少网卡数量，降低功耗；FCoE丌会改发FC基础架构，不现有FC基础设施无缝互通，实现对FCSAN的投资保护；拥塞情况下仍提供无丢包的可靠传输,从而引入了数据中心桥接（DCB），也称融合增强以太网（CEE）。什么是FCoE？FCoverEthernet,将光纤通道架构运行于增强以太网（CEE）上，从而形成融合网络。FC帧Ethernet服务器群磁盘阵列统一交换网©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCOE—FCoE报文格式EthernetDASAEthernetPayloadFCSVLANType=FCoE_Type(8906h)FCD_IDS_IDSCSICommandanddataCRCSEQ_IDFCoE报文格式DA：目的MAC，单播为下一跳FCF的MAC，组播为保留MAC。SA：源MAC，为每一跳FCF的MAC或终端MAC。VLAN：FIP协议中挃定VLAN或FCoE数据VLAN。Type：以太类型，叏值为8906h时，对应的是FCoE报文。8914对应FCIP报文FCS：以太帧校验。VER:版本号SOF:开始标志EOF:结束标志D_ID：目的FCID地址。S_ID：源FCID地址。SEQ_ID：Sequence号。FCoETypeVERFCFrameEOFSOF以太头：12字节MAC地址+4字节VLANtagFCoE头：16字节(Ether-Type16bit,VER4bit,SOF8bit)EOF：1字节+3字节预留FC头：24字节FCpayload：大于2112字节©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCoE—FCIP协议•FIP（FCoEInitializationProtocol）：进行初始化连接FIP运行于VFPort和VNPort之间或VEPort之间•FIP在接口使能后一共做了三件事：1、使用本地VLAN（如VLAN1）确认FCoE数据报文将要使用的VLANID。2、和FCF建立连接3、FLOGI/FDISC（DiscoverFabricServiceParameters，FC节点设备第一次向FC交换机注册请求FCID时使用FLOGI，后面再续约或请求其他FCID时都使用FDISC）©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCF(FibreChannelForwarder)FCF（FibreChannelForwarder）是FCoE里面重要的角色，可以是软件或者芯片硬件实现，需要占用DomainID，处理FCoE交换机中所有与FC相关的工作，功能类似SAN交换机OS，如封装解封装和FLOGI等，每个FCF都会有自己的MAC,EnodeMAC也是由FCF分配的并具有唯一性，叫做FPMA（FabricProvidedMACAddress）FPMA由两部分组成，FC-MAP与FCIDFCF分配FCID给Enode根据FCID支持本地转发，参与计算FSPF，占DomainIDFCoE交换机的逻辑结构：©2012IBMCorporationSystemNetworkingExpandedFCSANFCTarget2/4/8GFC10101ResetMgmtBA222423211820191714161513101211968752431MSMBSPL/AStackingEthernetNetworkFCSANCNAFCTrafficEthernetTrafficFCPort–FPort,E(ISL)PortVFPort10GEthernetFCF（FCForwarder）FC转収器控制面：提供FIP注册服务，并向所在Fabric网络提供NS（名字服务）,RSCN（用户状态发更通知），FSPF（FC最短路径转収），zoning（分区）。转収面：通过FCID进行转収，支持本地转収。作用：提供FCoE初始化功能（FIP），并提供Fabric服务。FCF功能介绍优点：支持不传统FC网络对接，能够独立组网。同时提供FC和10G两用接口缺点：叐限于domainID的规格，限制了网络规模。FCF的优缺点服务器FCoE—FCoE交换机：FCF（FCForwarder）FCF交换机网络交换机存储阵列SAN交换机©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCoE—FCoE交换机：FSB（FIPSnoopingBridge）FabricBFabricA存储阵列FSB交换机（ENode）服务器FCF交换机FLOGI/FDISC注册FSB（FIPSnoopingBridge）FIP监听桥控制面：丌参不FIP控制协议，但监听FIP消息，并依据监听的消息控制链路的访问权，增强安全性。转収面：通过MAC进行转収。作用：提供10GEFCoE融合接入并进行以太透传。FSB功能介绍FSB的优缺点优点:部署简单，基于MAC转収，效率高。缺点：丌能独立组网，仅支持FCoE端口，丌能兼容FC网络接入，从Source到Target的存储流量必须经过FCF，流量回绕。监听自劢添加ACL链路类型：融合链路（FCOE&以太）FCFCOEFCF交换机©2012IBMCorporationSystemNetworkingFSB(FIPSnoopingBridge)-自动添加访问控制•FIPSnoopingBridge•SnoopsFIPmessages(VLANDisc,FCFDiscandFLOGI)•Securehost-FCFpathwithdynamicACLServer1FCoCEECNAFCFFSB(LosslessEnetBridge)VNICVHBAMAC1MAC2FCFMACSA=MAC2,DA=FCF_MAC,Type=FCoE_Type,permit;SA={FCFs},deny;DA=ALL_FCF_MACs,Type=FIP_Type,permit;DA={FCFs},Type=FIP_Type,permit;Type=FIP_Type,deny;Type=FCoE_Type,deny;SApre=FC-MAP,deny;forFPMAfabricAnynon-FCoErelatedACEs.©2012IBMCorporationSystemNetworkingFCoE—FCoE交换机：NPIVGatewayFCTarget2/4/8GFC10101ResetMgmtBA222423211820191714161513101211968752431MSMBSPL/AStackingEthernetNetworkFCSANCNAFCTrafficEthernetTrafficFCPort–NPPortFCoENPIVGateway–代理ENODE节点FClogin请求，从SAN交换机获取FCID给ENODE–ProvidesNPPortfunctionalitytoconnecttoFCSAN–不占用domain-id–不需要实现FCF，不提供FABRIC服务，不用管FC转发，不计算FSPF–在CNA网卡和FCSwitch之间对转发的数据报文进行FCoE头的封包解包VFPort10GEthernet服务器NPIVGateway网络交换机存储阵列©2012IBMCorporationSystemNetworkingEnodeFCSwitchVLANDiscoveryFIP(FCoEInitializationProtocol)DefaultVLAN;ALL-FCF-MACsFCFDiscoveryFCFDiscoverySolicitations/Advertisement;FLOGISendFDISCtoFCFRelayFCDISCviaFIPVLANDiscoveryFCCommandFCCommandRe