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利用Cisco MDS 9000系列交换机和Cisco SAN-OS 2.1实现VSAN间路由

简介

在当今的复杂SAN中,提高并保持高可靠性是任何SAN构建师都面临的最大问题。如果将思科系统®公司屡获大奖的硬件和业界领先的软件特性相结合,将能够为各公司提供业界无与伦比的可扩展性和可靠性。

思科虚拟SAN(VSAN)技术已经改变了SAN部署的方式。它能够为客户提供以前只能由以太网等先进网络技术提供的设计灵活性。VSAN已经给业界带来了巨大的影响,目前已经被ANSI T11定为所有虚拟网络实施都必须遵守的标准。

IVR是VSAN技术的自然发展。通过VSAN间路由,设备可以在网络服务和网络级事件方面保持隔离,以便实现最高的可靠性,并在数千台设备之间实现数据共享。借助Cisco SAN-OS 2.1中的IVR增强,思科增强了其在SAN路由、可扩展性和可靠性方面的技术领先地位。利用Cisco SAN-OS 2.1中对IVR的两项重要改进——光纤通道ID(FCID)网络地址转换(NAT)和增强可扩展性,IVR堪称当今最灵活的光纤通道路由解决方案。

IVR NAT

在光纤通道中,设备定址由两种方式处理。第一种方式,即最终用户经常见到的方式,是设备的全局名称(WWN)。这种64位地址能够在全局范围内惟一标识每台设备,以保证光纤通道网络中没有重复的WWN。这种方式经常用于执行基本的用户级管理变更,例如设备访问分区。第二种方式最终用户不常见,称为FCID。24位FCID是在设备登录时由网段分配的动态地址,能够降低定址复杂性,供网络内部使用。这种方式共包含三个组件:

  • 域——域是逻辑网段中分配给每台交换机的惟一号码。分配给交换机的域ID的范围为1~239。该号码为FCID的前8位。
  • 区——也是由交换机分配的8位区字段,范围为0~256。在某些第三方交换机中,这个号码使用物理端口号(例如16个端口中的端口3)分配,因而无法在某些操作系统上使用。Cisco MDS顺序分配该号码,与物理端口号无关。
  • 端口——端口字段也使用0~256的8位号码。该字段还用于为使用环回的设备分配仲裁环回物理地址(ALPA),这是个独特的特性。如果设备没有使用仲裁环回,一般将该字段设为0,尽管并不要求这样做。

利用这三个字段,登录到网络中时,每台设备都将拥有一个FCID。FCID包含24位域、区和端口号,可以作为简化地址方案使用,在网络内部取代WWN执行一切操作,例如名称服务器查询和路由等。WWN是全局惟一的,FCID则只需要在它所在的逻辑网段中保持惟一。

首次部署SAN时,域字段似乎足够宽。由于一个网段最多能支持239台交换机,因此,如果客户只部署了包含1~2台交换机的网段,则域字段就显得太宽了。而目前,SAN设计的规模正在大幅提高。

对于可能包含数万个端口的SAN,239个域并不算多。随着SAN整合力度的增加,物理网络数量的减少,以及这些网络中交换机数量的增加,域ID分配问题越来越突出。

在许多环境中,由于SAN规模太大,未能正确预测SAN的扩展速度,或者没有制订未来整合计划,域ID已经在不同的物理基础设施中出现重叠。在许多情况下,部署的都是一些SAN孤岛(通常发生在SAN出现早期)。在这种情况下,域ID问题只局限在每个岛中,不需要对域融合进行规划。但是,无论在哪种情况下,问题都是相同的。当SAN整合开始且交换机互联之后,必须通信的两台或多台设备将可使用相同的域ID(参见图1)。


图1 独立SAN孤岛可以拥有重叠的域

独立SAN孤岛可以拥有重叠的域

在交换机数量少于239台的小网络中,有时候,当交换机(具有相同的域ID)连接到网络,准备合并网络时,需要修改域ID。修改域ID时,必须为每台设备分配新的FCID(因为域ID包含FCID的前8位)。这个过程将在很短的一段时间内干扰主机与磁盘之间的通信。对于某些操作系统,例如AIX和HP-UX,修改FCID可能会造成更大的影响(丢失与磁盘的捆绑配置,需要在OS级重新建立)。在大网络(交换机数量多于239台)中,不同逻辑网段(VSAN)之间经常出现重叠的域ID,因为每个逻辑网段的地址是惟一的,但不同网段之间可重叠。

采用IVR NAT,不同VSAN之间的重叠域ID将不再成为问题。如图2所示,如果使用了VSAN技术和IVR NAT,具有相同域ID的两个逻辑网段可以共享设备。


图2 VSAN间路由能够处理包含重叠域的不同VSAN之间的转换

VSAN间路由能够处理包含重叠域的不同VSAN之间的转换

此项技术不但能提高数据中心的扩展能力,还能利用IP光纤通道(FCIP)通过城域网(MAN)技术或WAN技术延长距离,使SAN无需执行全局惟一定址方案就能扩展到本地以外(见图3)。


图3 借助IVR,可以利用FCIP或其它SAN扩展技术在数据中心或扩展距离内使用NAT功能

借助IVR,可以利用FCIP或其它SAN扩展技术在数据中心或扩展距离内使用NAT功能

利用带NAT的IVR,不需要重新配置现有基础设施就能执行当今企业需要的SAN整合。由于不再需要修改域ID,因此不会干扰主机到磁盘的通信过程。在提高IVR NAT灵活性的同时,并不会降低网络的性能。NAT功能由专用ASIC在硬件中提供,因而不会影响关键业务应用的性能。与在IP网络中相似,利用IVR NAT,也能灵活地突破当今的光纤通道技术对可用地址空间的限制。

IVR可扩展性

虽然物理基础设施中的交换机限制可以通过NAT突破,但基础设施中支持的路径数量也需要随之扩展。路由技术刚出现时,这意味着需要为网络添加数十台甚至数百台外部设备,但这样不但会提高运营和管理的复杂性,还会降低环境的总可靠性。利用当今的先进交换技术,可以将基于硬件的路由功能直接嵌入在交换机和导向器中,因此,不需要使用外部设备就能实现强大的路由可扩展性(见图4)。


图4 传统网络使用外部设备执行路由,不但增加了延迟和管理要求,还降低了高可靠性。

传统网络使用外部设备执行路由,不但增加了延迟和管理要求,还降低了高可靠性。

配有Cisco SAN-OS 2.1的IVR能够将一台思科光纤通道交换机或导向器的路由可扩展性提高到以前需数十台或数百台外部设备才能够实现的水平。这种集成化路由扩展方法能够前所未有地支持当今最大、最复杂的SAN(参见图5)。


图5 通过在包含数千台设备的Cisco SNA-OS 2.1 SAN中使用IVR,
不但能利用VSAN实现高度隔离,还能继续执行与其它任意VSAN的通信。

通过在包含数千台设备的Cisco SNA-OS 2.1 SAN中使用IVR,不但能利用VSAN实现高度隔离,还能继续执行与其它任意VSAN的通信
。

Cisco SAN-OS 2.1中的网段路由不需要外部路由器,就能通过扩展让每台交换机支持数千条路由。由于能支持128个VSAN中的10000台设备,因此,不需要降低可靠性或易管理性,IVR就能满足最苛刻的连接要求。这种可扩展性不但能加强服务器、存储和网络资源的整合,还能提高数据中心的利用率,降低数据中心的成本。

结论

思科光纤通道网段路由功能在性能和可扩展性方面居业界领先地位。由于思科解决方案将路由集成在交换机内而非集成到外部设备,因此,不但提高了价值和可靠性,还降低了成本和复杂性。由于能够在思科交换机与第三方交换机之间路由,IVR还是业界互操作性最好的解决方案。以这种领先地位为基础,Cisco SAN-OS 2.1还能支持更多路由和NAT,进一步提高可扩展性和功能,帮助客户提高存储环境的效率,并降低成本。

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