Ускоренный курс по организации сетей хранения данных (часть 5)

В предыдущей статье этой серии я рассказал о коммутаторах Fibre Channel и о том, как они работают вместе, образуя коммутируемую фабрику. Теперь я хочу обратить внимание на отдельные порты коммутатора.

Одним из существенных отличий Fibre Channel от Ethernet является то, что не все порты коммутатора созданы одинаково. В среде Ethernet все порты Ethernet более или менее идентичны. Конечно, некоторые порты Ethernet поддерживают более высокую пропускную способность, чем другие, и иногда вы можете столкнуться с восходящим портом, предназначенным для маршрутизации трафика между коммутаторами, но в наши дни большинство портов Ethernet распознаются автоматически. Это означает, что порты Ethernet являются более или менее универсальными сетевыми портами plug and play.

Чего нельзя сказать о Fibre Channel. Существует множество типов портов коммутаторов Fibre Channel. Наиболее распространенный тип порта коммутатора Fibre Channel, с которым вы столкнетесь, известен как N_port, который также известен как порт узла. N_port — это просто базовый порт коммутатора, который может существовать на хосте или на устройстве хранения.

Порты узлов существуют на хостах и устройствах хранения, но в среде SAN трафик от хоста почти всегда проходит через коммутатор, прежде чем попадет на устройство хранения. Коммутаторы Fibre Channel не используют N_ports. Если вам нужно подключить устройство N_port к коммутатору, тогда соединение выполняется через F_port (известный как порт Fabric).

Еще один распространенный тип порта, о котором вам нужно знать, — это E_port. E_port — это порт расширения. Порты расширения используются для соединения коммутаторов Fibre Channel друг с другом почти так же, как коммутаторы Ethernet могут быть подключены друг к другу. В Fibre Channel канал E_port между двумя коммутаторами называется каналом ISL или Inter Switch.

Последний тип порта, который я хочу быстро упомянуть, прежде чем двигаться дальше, — это D_port. D_port — это диагностический порт. Как следует из названия, этот порт используется исключительно для устранения неполадок коммутатора.

Стоит отметить, что это самые основные типы портов, которые используются в SAN Fibre Channel. Есть еще около полудюжины стандартных типов портов, с которыми вы можете иногда сталкиваться, и некоторые поставщики также определяют свои собственные проприетарные типы портов. Например, некоторые коммутаторы Brocade Fibre Channel предлагают порт U_port или универсальный порт.

Прямо сейчас я уверен, что многие из вас, должно быть, задаются вопросом, почему существует так много дополнительных типов портов и почему я не рассмотрел каждый из них по отдельности. В SAN Fibre Channel типы используемых портов во многом зависят от используемой топологии Fibre Channel.

Топологии Fibre Channel слабо имитируют топологии, используемые другими типами сетей. Наиболее распространенной топологией является коммутируемая топология фабрики. Топология коммутируемой фабрики использует ту же базовую схему, что и большинство сетей Ethernet. Сети Ethernet используют множество различных имен для этой топологии. Его часто называют топологией «концентратор и луч» или топологией «звезда».

Независимо от названия, основная идея этой топологии заключается в том, что каждое устройство подключается к центральному коммутатору. В случае Ethernet каждый сетевой узел подключен к Ethernet-коммутатору. В случае Fibre Channel все сетевые узлы и устройства хранения данных подключены к коммутатору. Все типы портов коммутатора, о которых я говорил ранее, встречаются в топологиях коммутируемой фабрики.

Важно понимать, что описание топологии коммутируемой фабрики как звезды или топологии концентратора и луча является чрезмерным упрощением. Когда вы описываете топологию сети как «звезда» или «концентратор и луч», предполагается, что существует центральный коммутатор и что каждое устройство в сети связано с этим коммутатором.

Несмотря на то, что этот тип конструкции является вполне жизнеспособным вариантом для сетей Fibre Channel, в большинстве сетей Fibre Channel используется несколько коммутаторов, которые соединяются вместе через E_ports. Часто одному коммутатору не хватает портов для всех сетевых устройств, поэтому несколько коммутаторов должны быть соединены вместе, чтобы обеспечить достаточное количество портов для устройств.

Еще одна причина, по которой модель «звезда» или «концентратор и луч» несколько упрощена, заключается в том, что в среде SAN важно обеспечить полную избыточность. Таким образом, сбой коммутатора не может вывести из строя всю SAN. В некотором смысле избыточную коммутируемую матрицу все еще можно рассматривать как топологию типа «звезда» или «концентратор и луч», просто требование избыточности создает несколько «параллельных звезд».

Чтобы дать вам более конкретное представление о том, о чем я говорю, посмотрите на диаграммы ниже. На рис. A показана базовая коммутируемая структура, которая полностью соответствует топологии «звезда» или «концентратор и луч». На этом рисунке видно, что все хосты и устройства хранения подключены к центральному коммутатору Fibre Channel.

Рисунок A: Это самый простой пример коммутируемой ткани.

Напротив, сеть Fibre Channel, показанная на рисунке B, использует ту же базовую топологию, но с избыточностью. Самая большая разница между этими двумя диаграммами заключается в том, что на рисунке B каждый хост и каждое устройство хранения оснащены двумя адаптерами главной шины. Также присутствует второй переключатель. Каждый хост и устройство хранения поддерживает два отдельных соединения Fibre Channel — по одному соединению с каждым коммутатором. Это предотвращает появление каких-либо одиночных точек отказа в SAN. Если коммутатор выходит из строя, то трафик хранилища просто направляется через оставшийся коммутатор. Кроме того, эта конструкция невосприимчива к отказу адаптера главной шины или кабеля Fibre Channel, поскольку сеть полностью избыточна.

Рисунок B. Это коммутируемая структура с резервированием.

Взглянув на диаграмму выше, вы заметите, что между двумя коммутаторами Fibre Channel нет связи. Если бы это была настоящая сеть Fibre Channel, то коммутаторы, по всей вероятности, были бы оборудованы портами расширения (E_ports). Тем не менее, их использование в данной ситуации нецелесообразно. Помните, наша цель — обеспечить избыточность, а не просто увеличить количество доступных F_ports.

В более крупной SAN, как правило, будет гораздо больше коммутаторов, чем показано на схеме. Это связано с тем, что вам, как правило, необходимо использовать порты расширения для обеспечения большей емкости, но при этом продолжать обеспечивать избыточность. Чтобы увидеть, как это работает, посмотрите на рисунок C.

Рисунок C. Это избыточная коммутационная сеть с несколькими коммутаторами.

На рисунке выше для ясности я опустил все, кроме одного узла и одного устройства хранения. Несмотря на это, схема использует ту же базовую схему, что и схема, показанная на рисунке B. Каждый узел и каждое устройство хранения используют несколько адаптеров главной шины для подключения к двум резервным коммутаторам.

Эта схема отличается тем, что мы использовали порты расширения коммутатора и, по сути, сформировали две параллельные резервные сети. Каждая сторона сети использует серию коммутаторов, которые связаны друг с другом через свои порты расширения для обеспечения необходимой пропускной способности, но две сети не соединены друг с другом на уровне коммутатора.

Вывод

Хотя коммутируемая структура является наиболее распространенной топологией Fibre Channel, это не единственная топология, которую можно использовать в SAN. В следующей статье этой серии я покажу вам топологию «точка-точка» и топологию «кольцо». При этом я буду обсуждать уникальные требования к портам для колец Fibre Channel.

• Ускоренный курс по организации сетей хранения данных (часть 6)