存储网络 – 了解FCoE的八个技术细节

[导读]Fibre Channel over Ethernet（FCoE）是一个把Fibre Channel（FC）中的帧（Frame）封装到一个增强的以太网（Ethernet）中的传输协议标准，它应用与组件存储网络。关于FCOE的介绍网络上非常多，但大多都比较分散。本文通过总结了8个关于FCoE的技术细节，将存储网络FCoE中必须要了解的知识进行整理。

Fibre Channel over Ethernet（FCoE）是一个把Fibre Channel（FC）中的帧（Frame）封装到一个增强的以太网（Ethernet）中的传输协议标准，它应用与组件存储网络。关于FCOE的介绍网络上非常多，但大多都比较分散。本文通过总结了8个关于FCoE的技术细节，将存储网络FCoE中必须要了解的知识进行整理。

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1.FCoE就是用以太网来传输FC：

FCoE的全称是Fiber Channel over Ethernet，旨在通过以太网直接传输光纤协议，让存储网络中的数据可轻易跨越光纤和以太网的界限，通过同一种截物理介质（以太网络）进行传输，同时保留了FC中的上层协议的特性，例如数据一致性，流控制等，但不使用原先光纤网络的物理线路与接口。目的在于降低用户在存储网络构建和管理方面的成本和复杂性。

2.FCoE的优势是融合网络和未来高速带宽的预期：

FCoE的优势显而易见，部署FCoE以后，企业只需要使用以太网络构建数据中心的网络，而不是原来使用光纤网络和以太网络进行结合。同时减低线路的总数，主机端接口卡（HBA，网卡）等的总数。而这两者会被集成为同一个接口设备 – 融合网卡Converged Network Adapter（CNA）用来同时处理FC协议和TCP/IP协议，从而保证在同一个主机接口上对存储网络和IP网络进行隔离。另外，未来FCoE可能会提供相比FC网络更大的带宽，FCoE目前起始就是用10 Gb的以太网，而40 Gbps和100 Gbps的以太网也相信在不久的将来也会推出，相对FC网络方面，8Gb和16Gb是主流，最新的32Gb也刚刚出现，但相对也在起步阶段的100Gb以太网来说还是稍逊不少。

3.FCoE主要协议还是FC，只是封装以后用以太网介质传输：

FCoE协议的发明目的很简单，用来把FC协议封装到以太网之中。下面一张图可以很清楚的清楚的看到一个FCoE的帧包含哪些部分。FC帧和以太网帧，在FCoE中的传输是一1：1的对应关系存在，没有任何封包和合并多个FC帧到一个以太网帧的情况。因此，在FCoE数据传输的每个节点上（网卡，交换机）都需要启用巨帧Jumbo Frame以支持封包以后的以太网帧的传输（以太网原来默认帧最大1500字节，传输FC帧需要2112）。不同的厂商的产品默认的巨帧MTU有所不同，比如思科的Nexus默认值是2158。

4.FCoE需要配合特定设备，且运行在增强的以太网上：

FCoE其实不能运行于普通的10/100Mb， 1Gb和10Gb的以太网络，因为普通的以太网并不是Lossless Ethernet，它不包含任何重传（重传由上层的TCP协议控制）和流控制技术， 保证传输等功能。FCoE所运行的以太网络是一种增强的以太网络（Enhanced Ethernet），可以包含这些功能。不同的厂商对这种增强命名有所不同，思科把它叫做Data Center Bridging（DCB），博科和其他厂商则把它叫做Converged Enhanced Ethernet（CEE）。

现有的支持1Gb以太网络的RJ45的CAT-5和CAT-6网线也不能支持FCoE的产品，转移到FCoE的用户可以选择现有光纤线和一种新类型的扁平线缆（Twin Axial）作为传输介质。FCoE同时还需要配合Converged Network Switch（CNS）作为连接以太网和光纤网络的桥梁

5.Enhanced/Lossless Ethernet比普通以太网增加了一些流控制协议；

原先的以太网使用到了一种叫做PAUSE的机制，PAUSE机制可以防止瞬时过载导致缓冲区溢出时不必要的帧丢失，实现了一种简单的停-等式流量机制，来提高传输的质量。而原有的PAUSE机制在决定对特定端口进行停-起的操作的时候并没有一个优先级的控制。增强的以太网解决这个问题，在原有的以太网的基础上增加了一些扩展的协议机制，使得让以太网更适合存储网络。这种控制机制主要包括以下几种：

•Priority Flow Control（IEEE 802.1Qbb）和Enhanced Transmission Selection（IEEE 802.1Qaz），它们的作用是可以对帧的传输优先级进行调整。例如将存储网络的帧的优先级调高，获得更高的带宽，以保证存储网络传输的速度和质量。

 

•Congestion Notification（IEEE802.1Qau）作用是对以太网中造成冲突的源和目标端同时叫停的机制。

另外，增强的以太网还提供了二层网络的多路径机制，替代原有Spanning Tree Protocol（STP）只支持单路径。

6.FCoE网络中的端口和FC网络类似，只是叫法不同：
•N_Ports（HBA和存储FC前端口）在FCoE中叫做VN_Ports（CNAA和存储FCoE端口）
•F_Ports（Fabric端口）在FCoE中叫做VF_Ports（FCoE交换机的端口）
•E_Ports（FC交换机到FC交换机）在FCoE中叫做VE_Ports（FCoE以太网交换机互联的端口）

7.FCoE应用场景是对现有存储架构的扩展，而不是作为iSCSI或者NAS的替代：

如果你的企业在以太网上部署存储，如果你的规模不是很大，iSCSI和NAS都是在BLOCK和FILE端很好的选择。那如果您的企业已经有更大规模的存储网络，在新建基础架构的情况，使用融合的FCoE网络可以同时兼顾BLOCK和FILE存储，10Gb的速度可以同时用来支持FCoE，iSCSI，NAS，将来以太网的高速发展也会使得企业在部署FCoE上得益。

8.EMC的存储产品全面支持FCoE：

EMC的存储产品已经从2010开始逐步支持FCoE网络，EMC支持FCoE的的产品列表参考：EMC产品的FCoE的兼容性列表

本文作者为EMC中文技术社区（https://community.emc.com/go/chinese）技术版主。如果您对本文有任何疑问和不同见解，也欢迎到EMC中文支持论坛参与讨论。