Ускоренный курс по организации сетей хранения данных (часть 6)

Введение

В предыдущей статье этой серии я обсуждал топологию коммутируемой фабрики Fibre Channel. Как я упоминал в этой статье, коммутируемая фабрика на сегодняшний день является наиболее распространенной топологией Fibre Channel, используемой в сетях хранения данных. Тем не менее, есть еще две топологии Fibre Channel, которые я хотел вам показать.

Топология «точка-точка»

«Точка-точка» — это, безусловно, самая простая топология Fibre Channel. На самом деле он настолько прост, что его простота делает его непригодным для использования в средах SAN.

Топологию «точка-точка» лучше всего рассматривать как прямое соединение между двумя узлами Fibre Channel. В этой топологии N_Port одного узла подключается к N_Port другого. Кабель, который используется для установления соединения, выполняет перекрестное соединение, так что трафик, передаваемый с первого узла, отправляется на порт приема на втором узле. Аналогично, порт передачи второго узла отправляет трафик на порт приема первого узла. Этот процесс очень похож на соединение двух устройств Ethernet без коммутатора с помощью перекрестного кабеля.

Как видите, топология «точка-точка» чрезвычайно проста в том смысле, что в ней не используются коммутаторы. Недостатком использования двухточечного подключения является то, что этот тип топологии серьезно ограничивает ваши возможности, поскольку проект нельзя масштабировать для удовлетворения более сложных требований к хранилищу без переключения на другую топологию.

Топология арбитражного цикла

Другой тип топологии, который иногда используется с Fibre Channel, известен как арбитражная петля. Этот тип топологии также иногда называют просто Loop или FC-AL.

Топология Arbitrated Loop исторически использовалась как недорогая альтернатива топологии коммутируемой фабрики, которую я обсуждал в предыдущей статье. Топологии коммутируемой фабрики могут быть дорогими в реализации из-за их зависимости от коммутаторов Fibre Channel. Напротив, в топологии арбитражной петли коммутаторы не используются.

Стоит отметить, что сегодня коммутаторы Fibre Channel дешевле, чем когда-то, что делает использование коммутируемой фабрики более практичным, чем несколько лет назад. Причина, по которой я упоминаю об этом, заключается в том, что в среде SAN вам действительно следует использовать коммутируемую фабрику. Коммутируемая фабрика обеспечивает высочайший уровень гибкости и высочайшую отказоустойчивость при отказе компонента. Тем не менее, арбитражная петля может быть допустимым вариантом в небольших организациях с ограниченным бюджетом, поэтому я хотел хотя бы поговорить об этом.

Точно так же, как топология фабрики может быть реализована (кабельной) несколькими различными способами, то же самое можно сказать и о кольцевой топологии. Хотя фраза «кольцевая топология» подразумевает, что устройства будут соединены кабелями в виде кольца, эта концепция не всегда верна.

Первый способ, которым можно связать кабель в кольцевой топологии, — это кольцо. При этом устройства Fibre Channel располагаются по кругу (по крайней мере, с точки зрения кабелей), и каждое устройство в круге имеет физическое соединение с устройством слева и с устройством справа.

Этот тип конструкции имеет один существенный недостаток (кроме ограничений, общих для всех форм кольцевой топологии). Этот недостаток заключается в том, что кабели могут стать единственной точкой отказа для кольца. Если кабель поврежден или отключен, все кольцо перестает функционировать. Это происходит потому, что между устройствами нет прямого соединения «точка-точка». Если одно устройство хочет установить связь с другим устройством, то передача должна передаваться от устройства к устройству до тех пор, пока не будет достигнуто предполагаемое место назначения.

Другой способ реализации кольцевой топологии — использование централизованного концентратора Fibre Channel. С точки зрения кабельной системы эта топология вовсе не кольцо, а скорее топология звезды. Несмотря на это, топология по-прежнему определяется как кольцевая топология, поскольку она использует NL_Ports (порты узловой петли), а не N_Ports, которые используются в коммутируемой звездообразной топологии.

Так зачем же организации использовать концентратор Fibre Channel как часть кольцевой топологии? Это связано с тем, что использование концентратора предотвращает превращение кабелей кольца в единую точку отказа. Если кабель сломан или отключен, это приведет к тому, что связанное устройство станет недоступным, но концентратор гарантирует, что затронутое устройство будет обойдено, а остальная часть кольца сможет продолжать функционировать. Это было бы не так без концентратора Fibre Channel. Если бы такой же сбой произошел в кольце Fibre Channel, не основанном на концентраторе, то все кольцо перестало бы функционировать.

Другое преимущество использования концентратора Fibre Channel состоит в том, что концентратор может повысить масштабируемость кольца. Я расскажу о масштабируемости чуть позже, а пока, я уверен, что некоторым из вас интересно узнать стоимость концентратора Fibre Channel. Цена варьируется в зависимости от поставщиков и зависит от количества портов на концентраторе. Однако цены на концентраторы Fibre Channel начинаются менее чем со ста долларов, а концентраторы более высокого уровня обычно стоят менее тысячи долларов. Для сравнения: некоторые недорогие коммутаторы Fibre Channel стоят менее пятисот долларов, но большинство стоят несколько тысяч.

Публичные циклы

Иногда петли Fibre Channel используют конструкцию, известную как общедоступная петля. Общедоступная петля — это петля Fibre Channel на основе концентратора, которая также связана с коммутируемой матрицей. В этом типе топологии устройства внутри кольца подключаются к концентратору с помощью NL_Ports. Однако сам концентратор также оснащен одним портом FL_Port, который соединяет петлю с одним портом коммутатора Fibre Channel. Излишне говорить, что это схема с низкой производительностью, поскольку полоса пропускания порта коммутатора должна совместно использоваться всем кольцом.

Масштабируемость

Количество арбитражных петель ограничено 127 портами. Когда концентратор не используется, для каждого устройства в петле требуется два порта, потому что оно должно подключаться к устройству слева и к устройству справа. Когда используется концентратор, каждому устройству требуется только один порт, поэтому петля теоретически может вместить до 127 устройств (хотя аппаратные ограничения часто ограничивают фактическое количество устройств, которые можно использовать).

На нижнем пределе арбитражная петля может иметь всего два устройства. Хотя петля, состоящая из двух устройств, подключается аналогично топологии «точка-точка», это настоящая кольцевая топология, поскольку в отличие от топологии «точка-точка» используются NL_Ports.

И последнее, что вам нужно знать о кольцевой топологии, это то, что это последовательная архитектура, и пропускная способность кольца распределяется между всеми устройствами в кольце. Другими словами, одновременно устройство может передавать только один раз. Это резко контрастирует с коммутируемой тканью, в которой одновременно может происходить несколько коммуникаций.

Вывод

Как видите, Fibre Channel использует уникальное аппаратное обеспечение, но эта технология имеет некоторое сходство с Ethernet, по крайней мере, в том, что касается сетевых топологий.