光纖交換機(jī)

中文名  光纖交換機(jī)

類 別  網(wǎng)絡(luò)傳輸中繼設(shè)備

介 質(zhì)光纖電纜

特 點 速度快、抗干擾能力強(qiáng)

目錄
1 產(chǎn)生背景
2 特點
3 功能
4 選購須知
5 注意事項
▪ 品牌
▪ 通道協(xié)議支持
▪ 接口類型
▪ 端口數(shù)量
▪ 是否支持堆疊
▪ 交換機(jī)功能
▪ 可擴(kuò)展性能
▪ 冗余性能
6 使用方法

產(chǎn)生背景
在以前我們見到的數(shù)據(jù)存儲基本上都是在服務(wù)器上直接連接幾個SCSI、IDE之類的磁盤進(jìn)行的，這也就是我們常常聽說的DAS(直接連接存儲)方式。這種點對點的磁盤系統(tǒng)很顯然存在著很難擴(kuò)展和存儲性能很難提高的不足。不僅如此，受IDE和SCSI接口物理性能的限制，與它連接的磁盤通常最多只能有20米以內(nèi)的連接距離，大大限制了磁盤存儲系統(tǒng)的擴(kuò)展。
為了解決以上DAS存儲方式的這些諸多不足，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商和標(biāo)準(zhǔn)制定專家開始考慮開發(fā)一種新型的存儲技術(shù)，從根本上解決DAS存儲方式的傳輸速率和連接距離問題。最開始人們想到是一種把存儲系統(tǒng)獨立起來，作為一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備放在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上，這樣既可以大大減少服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲負(fù)荷，又可以極大地擴(kuò)展磁盤存儲系統(tǒng)，這就是后來的NAS（網(wǎng)絡(luò)附加存儲）方式。
這種存儲方式的確在相當(dāng)大程度上解決了以前DAS存儲方式的不足，可以滿足絕大多數(shù)中小型企業(yè)進(jìn)行本地存儲的需求。而且它最大的特點就是簡單易行，采用了與以太網(wǎng)相同的IP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)管理員可輕易地掌握NAS存儲系統(tǒng)的部署，受到許多企業(yè)的廣泛歡迎。但NAS還是沒有從根本上解決磁盤存儲性能和連接距離問題，總的來說磁盤存儲性能并沒有得到根本提高，只是提高了網(wǎng)絡(luò)出口帶寬。
正是因為NAS仍存著上述不足，所以人們繼續(xù)開發(fā)了一種全新的網(wǎng)絡(luò)存儲方式，那就是SAN存儲方式。這種存儲方式中最大的特點就是專為存儲設(shè)備提供了千兆串行網(wǎng)絡(luò)訪問能力的光纖通道(Fibre Channel)協(xié)議，然后在光纖通道協(xié)議的第四層上建立了以光纖通道為基礎(chǔ)的，用于存儲的SCSI協(xié)議、用于網(wǎng)絡(luò)的IP協(xié)議以及映射到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上的用于集群的虛擬接口(VI)協(xié)議，這樣就可多方面支持各種總線類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通道。光纖通道協(xié)議綜合了許多優(yōu)點，如網(wǎng)絡(luò)范圍的最遠(yuǎn)距離可達(dá)到10公里，可以使用多種介質(zhì)的簡單串行線纜、千兆網(wǎng)絡(luò)速率以及可以在同一線纜上同時使用多種協(xié)議。
SAN是一個由存儲設(shè)備和系統(tǒng)部件構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，所有的通信都在一個光纖通道的網(wǎng)絡(luò)上完成，可以被用來集中和共享存儲資源，而不再是NAS存儲方式那樣僅是作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。SAN不但提供了對數(shù)據(jù)設(shè)備的高性能連接，提高了數(shù)據(jù)備份速度，還增加了對存儲系統(tǒng)的冗余連接，提供了對高可用群集系統(tǒng)的支持。簡單地說，SAN是連接存儲設(shè)備和服務(wù)器的專用光纖通道網(wǎng)絡(luò)（與以太網(wǎng)不同），但它和以太網(wǎng)有類似的架構(gòu)，也是由支持光纖通道的服務(wù)器、光纖通道卡（網(wǎng)卡）、光纖通道集線器/交換機(jī)和光纖通道存儲裝置所組成。從技術(shù)上來講，SAN網(wǎng)絡(luò)最重要的三個組成部分就是：設(shè)備接口(如SCSI、光纖通道、ESCON等)、連接設(shè)備(交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、路由器、Hub等)和通信控制協(xié)議(如IP和SCSI等)。這三個組件再加上附加的存儲設(shè)備和服務(wù)器，構(gòu)成一個SAN系統(tǒng)。
隨著企業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的不斷增加和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的頻繁，許多企業(yè)開始意識到需要專門構(gòu)建自己的存儲系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來滿足日益提升的數(shù)據(jù)存儲性能要求。當(dāng)前，最為熱門的數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)就是SAN（Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)），就是把整個存儲當(dāng)做一個單獨的網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器所在企業(yè)局域網(wǎng)連接。

特點
它的特點就是采用傳輸速率較高的光纖通道與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，或者SAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組件的連接，這樣，整個存儲網(wǎng)絡(luò)就具有非常寬的帶寬，為高性能的數(shù)據(jù)存儲提供了保障。而在這種SAN存儲網(wǎng)絡(luò)中，起著關(guān)鍵作用的就是我們常常聽到的光纖交換機(jī)（FC Switch，也有稱“光纖通道交換機(jī)”和“SAN交換機(jī)”的）了。因為這屬于一種新型的設(shè)備，而且與我們平常所見的、用到的以太網(wǎng)交換機(jī)有太多的區(qū)別(主要體現(xiàn)在協(xié)議的支持上)，所以許多讀者，甚至是已經(jīng)用上SAN存儲網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)用戶都對SAN交換機(jī)一知半解。為此，本文就專門就SAN交換機(jī)選購時需要注意的事項向各位進(jìn)行一番介紹，其實就是介紹一下SAN交換機(jī)的主要特點。先來簡單了解SAN交換機(jī)的由來，這樣可以使我們加深對SAN交換機(jī)的了解，不再充滿“神秘”色彩。

功能
光纖以太網(wǎng)交換機(jī)是一款高性能的管理型的二層光纖以太網(wǎng)接入交換機(jī)。用戶可以選擇全光端口配置或光電端口混合配置，接入光纖媒質(zhì)可選單模光纖或多模光纖。該交換機(jī)可同時支持網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程管理和本地管理以實現(xiàn)對端口工作狀態(tài)的監(jiān)控和交換機(jī)的設(shè)置。

光纖端口特別適合于信息點接入距離超出五類線接入距離、需要抗電磁干擾以及需要通信保密等場合適用的領(lǐng)域包括：住宅小區(qū)FTTH寬帶接入網(wǎng)絡(luò)；企業(yè)高速光纖局域網(wǎng)；高可靠工業(yè)集散控制系統(tǒng)（DCS）；光纖數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；醫(yī)院高速光纖局域網(wǎng)；校園網(wǎng)絡(luò)。

功能描述
無阻塞存儲-轉(zhuǎn)發(fā)交換模式，具有8.8Gbps的交換能力，所有端口可同時全線速工作在全雙工狀態(tài)
支持6K 個MAC地址，具備自動的MAC地址學(xué)習(xí)、更新功能
支持端口聚合，提供7組聚合寬帶干路
支持優(yōu)先級隊列，提供服務(wù)質(zhì)量保證
支持802.1d生成樹協(xié)議/快速生成樹協(xié)議
支持802.1x基于端口接入認(rèn)證
支持IEEE802.3x全雙工流量控制/半雙工背壓式流量控制
支持基于標(biāo)記的VLAN/基于端口的VLAN/基于協(xié)議的VLAN，可提供255 個VLAN組，多達(dá)4K個VLAN
支持基于端口的網(wǎng)絡(luò)接入控制
具有端口隔離功能
具有包頭阻塞(HOL)預(yù)防機(jī)制，最大限度地減少包丟失
支持端口與MAC地址綁定，MAC地址過濾
支持端口鏡像
具有SNIFF網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽功能
具有端口帶寬控制功能
支持IGMP偵聽組播控制
支持廣播風(fēng)暴控制
網(wǎng)絡(luò)管理：
遠(yuǎn)程集中網(wǎng)管：支持SNMP，基于Web的管理，Telnet；基于指定端口或802.1Q VLAN，以增加安全性。
本地獨立網(wǎng)管：通過標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口實現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議：
IEEE：
802.3,802.3u, 802.3z,802.3ab, 802.1d, 802.1p,802.1q, 802.1v, 802.3ad, 802.3x,802.1x
IEFT：
RFC1157 SNMP, RFC 1112/2236 IGMP, RFC854 Telnet, RFC 1123/1493/1643 MIB

選購須知
光纖以太網(wǎng)交換機(jī)的選購主要需要考慮光口模塊的配置
百兆端口
單纖單模，雙波長1550nm/1310nm，20/40km
雙纖單模，單波長1310nm或1550nm，20/40/60km
雙纖多模，單波長1310nm，2km
千兆端口
雙纖50/125μm多模，波長 850nm，550m；
雙纖62.5/125μm多模，波長850nm，275m；
雙纖單模，波長1310nm或1550nm，10/20/40/60km
萬兆端口
SFP+,10GBase-SR萬兆光模塊,波長850nm，多模300m
SFP+,10GBase-LR萬兆光模塊,波長1310nm或1550nm，單模10/20/40/60/80km
注意事項編輯
由于交換機(jī)是構(gòu)造存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN的核心構(gòu)件，所以選擇最合適的交換機(jī)是至關(guān)重要的。只有正確選擇對存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)最合適的光纖交換機(jī)才能提高企業(yè)信息管理的效率，滿足最具挑戰(zhàn)性的需求。從前面的介紹可以清楚地看出，SAN網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別，但因各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商對于SAN的理解各不一樣，所以就出現(xiàn)了采用多種設(shè)備接口和通道協(xié)議的SAN系統(tǒng)。這就是前面介紹的SCSI、光纖通道、ESCON、FICON等，通道協(xié)議也有光纖通道（FC）協(xié)議、SCSI和FCIP協(xié)議等幾種。這些不同的接口和通道類型決定了整個SAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的部署在設(shè)備的選擇上還是比較復(fù)雜的。下面我們介紹幾個主要注意事項。

品牌

雖然我們在媒體上可以看到許多廠商聲稱有SAN交換機(jī)可以選擇，其實這是一種假象，絕大多數(shù)廠商的SAN交換機(jī)都是OEM幾個主要品牌的。在SAN交換機(jī)方面真正有實力主要有：IBM、Brocade（博科）、Cisco、McDATA等，像EMC這樣的軟件廠商基本上都是OEM其它廠商的SAN交換機(jī)產(chǎn)品。因為市場上OEM的SAN交換機(jī)產(chǎn)品較多，所以現(xiàn)在有許多用戶買了SAN交換機(jī)都不知道它到底是哪家公司開發(fā)、生產(chǎn)的。這時你就得問清楚供應(yīng)商了，千萬別買了雜牌的。
通道協(xié)議支持

SAN交換機(jī)所用的通道協(xié)議根據(jù)具體的應(yīng)用也有好幾種不同的類型，如前面介紹的FC、SCSI和FCIP協(xié)議等，不同的支持對應(yīng)支持不同類型的設(shè)備接口。FC協(xié)議一般是所有SAN交換機(jī)都支持的，SCSI協(xié)議在中低檔的光纖交換機(jī)中可能支持，基于以太網(wǎng)IP協(xié)議的FCIP協(xié)議現(xiàn)在也有許多廠商的SAN交換機(jī)開始提供支持，因為它實現(xiàn)的成本比較簡單，很受企業(yè)用戶歡迎。如下圖所示的是Cisco公司的一款全面支持以上通道協(xié)議的多層光纖通道交換機(jī)Cisco MDS 9216。
 

接口類型

不同的SAN交換機(jī)可能支持的接口類型并不完全一樣，而各種接口類型的性能也不一樣，選購時一定要看清楚。如SCSI接口我們知道最新的Ultra 320可達(dá)到320MB/s，傳輸距離最長只有20米，通常是磁盤設(shè)備連接的專用接口；光纖通道（FC）目前可以提供1~4GB/s的傳輸速率（最高可達(dá)10GB/s），至少比SCSI快3倍，通常用于服務(wù)器主機(jī)與SAN交換機(jī)的連接，也有一些磁盤支持FC接口；由IBM設(shè)計的Escon接口，在光纖上全雙工模式下它可支持200 MB/s的數(shù)據(jù)速率，這一般是服務(wù)器主機(jī)或SAN交換機(jī)間連接的接口。根據(jù)不同的配置，Escon接口所支持的傳輸距離也可達(dá)到3~10公里，取決于光纖的質(zhì)量和產(chǎn)品特點。同樣由IBM開發(fā)的FICON接口是目前最新的一種接口類型，也是服務(wù)器或SAN交換機(jī)間的連接接口。它傳輸速度是ESCON的6倍。傳輸距離也在19公里以上。不過許多SAN交換機(jī)都同時提供對這以上接口支持。

端口數(shù)量

SAN交換機(jī)與平常所見的以太網(wǎng)交換機(jī)有個明顯的區(qū)別就是端口數(shù)非常多，密集度非常高。一般的SAN交換機(jī)端口數(shù)都在48口以上，目前最高的已達(dá)256口，當(dāng)然低檔入門級的SAN交換機(jī)也有16口以下的。之所以SAN交換機(jī)需要這么多端口，那是因為它的連接方式與以太網(wǎng)交換機(jī)不同，當(dāng)然主要體現(xiàn)在多SAN交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中。在SAN網(wǎng)絡(luò)中，每個SAN交換機(jī)都必須與其它SAN交換機(jī)進(jìn)行連接（如下圖所示），這種單向連接，很明顯的一點就是可以大大提高數(shù)據(jù)的交換速率。因為一臺交換機(jī)中有些端口是用于SAN交換機(jī)之間的連接了，所以實際可用的SAN交換機(jī)端口就少了，對于端口數(shù)少的SAN交換機(jī)顯然就不適合了，所以SAN交換機(jī)端口一般都比較多，至少在24口以上。如果在SAN網(wǎng)絡(luò)中存在多個SAN交換機(jī)，則最好不要選擇24口以下的。

是否支持堆疊

工作組以上的SAN光纖交換機(jī)也有支持堆疊的，通過堆疊來達(dá)來到擴(kuò)展交換機(jī)端口和總體背板帶寬的目的。SAN交換機(jī)是通過E_Ports(擴(kuò)展端口)可以進(jìn)行堆疊，這種方法可以使光纖網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到數(shù)千個節(jié)點，目前的技術(shù)下，最可多堆疊239個。

交換機(jī)功能

光纖通道交換機(jī)有著許多不同的功能，包括支持GBIC、冗余風(fēng)扇和電源、分區(qū)、環(huán)操作和多管理接口等。每一項功能都可以增加整個交換網(wǎng)絡(luò)的可操作性，理解這些特點可以幫助用戶設(shè)計一個功能強(qiáng)大的大規(guī)模的SAN?？傮w來說，SAN光纖交換機(jī)的主要功能如下：自配置端口、環(huán)路設(shè)備支持、交換機(jī)級聯(lián)、自適應(yīng)速度檢測、可配置的幀緩沖、分區(qū)(基于物理端口和基于WWN的分區(qū))、IP over Fiber Channel(IPFC)廣播、遠(yuǎn)程登錄、Web管理、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)以及SCSI接口獨立設(shè)備服務(wù)(SES)等，根據(jù)具體需求來選擇了。

可擴(kuò)展性能

任何一個存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)都不會是一成不變的，它時刻面臨著擴(kuò)展及與新技術(shù)、新產(chǎn)品集成的問題。而存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)正是通過靈活的可擴(kuò)展性來滿足未來的需求，從而保護(hù)用戶的投資。它的擴(kuò)展性又包括兩個方面，一方面是隨著存儲網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，原有的系統(tǒng)不能滿足用戶的存儲需求時怎樣擴(kuò)展為一個更大的光纖存儲網(wǎng)絡(luò)；另一方面是，隨著技術(shù)的發(fā)展，能夠順利地升級到新的技術(shù)與應(yīng)用。比如，IP存儲的發(fā)展使得越來越多的用戶考慮iSCSI和FCIP，F(xiàn)C交換機(jī)將來能否進(jìn)行IP存儲的擴(kuò)展就顯得很重要。

冗余性能

如果要保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的不間斷運行，就需要按照冗余方式構(gòu)建系統(tǒng)。冗余方案其實服務(wù)器類型，方案是各種各樣的，可以是單交換機(jī)部件冗余，也可以考慮用雙光纖交換網(wǎng)冗余配置方案，不過這種成本非常高。但由于這種雙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_保了冗余性，所以可以使用較為便宜的單電源交換設(shè)備即可，即使一個交換機(jī)發(fā)生故障，主機(jī)和存儲陣列上的鏈路切換軟件也會自動將通信切換到冗余設(shè)備上，直到故障設(shè)備被更換為止。如果定期停機(jī)維護(hù)不會影響企業(yè)的應(yīng)用，那么采用一個只帶熱插拔冗余電源和風(fēng)扇的交換機(jī)即可，可大大降低成本。同時還保證了電源或風(fēng)扇的任何一個單點故障都不影響網(wǎng)絡(luò)的運行。
總之，在選擇使用哪種交換機(jī)來建立SAN光纖交換網(wǎng)絡(luò)前需要考慮的地方很多，同其他設(shè)備采購計劃一樣，需要在比較交換機(jī)之前明確未來的關(guān)鍵需求，還要明確這些需求的優(yōu)先級別。
以上只是在選購光纖交換機(jī)時特別要注意的一些事項，其實光纖交換機(jī)技術(shù)非常復(fù)雜，所支持的協(xié)議和接口類型也在日益增多，性能不斷增強(qiáng)，要注意的方面還有很多，但限于篇幅原因在此文只能為大家起到拋磚引玉的作用，希望對各位在選購光纖交換機(jī)時有一定的參考意義。

使用方法
1、在說明及6臺接入交換機(jī)，可以適應(yīng)120臺到150臺左右規(guī)模網(wǎng)絡(luò)使用。
萬兆交換機(jī)的擺放使用易管理
萬兆交換機(jī)的擺放使用易管理 (4張)
2、8個獨立電口，可以接路由器，收費機(jī)以及其它服務(wù)器等。
3、接入層交換機(jī)選用RHS4226GS全千兆智能監(jiān)控型交換機(jī)，它們提供24個10/100/1000Base-T端口，2個千兆SFP復(fù)用端口，具有48Gbps的背板帶寬，能夠充分滿足整個網(wǎng)吧的網(wǎng)絡(luò)性能需求。
4、RHS4226GS支持端口/IP/MAC一鍵綁定功能，在PC接入層端口即對各類ARP病毒實行防御，可有效的緩解中心網(wǎng)吧光纖交換機(jī)及網(wǎng)關(guān)路由器的ARP處理壓力。
5、RHS4226GS還支持端口匯聚功能，在流量大的主干線路或服務(wù)器采用端口匯聚功能，可成倍的增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，以保證各類數(shù)據(jù)的暢通。而且雙線路相當(dāng)于一道雙保險，在很大程度上減少了單線路時將會出現(xiàn)的故障機(jī)率。
二、200臺—300臺左右規(guī)模網(wǎng)吧方案
1、網(wǎng)絡(luò)中心使用RHS4624GMS全千兆管理型網(wǎng)吧光纖交換機(jī)，它提供16個千兆SFP光纖端口，8個獨立的10/100/1000Base-T端口，具有48Gbps的背板帶寬，能夠充分滿足整個網(wǎng)吧的網(wǎng)絡(luò)性能需求。并且支持ARP安全功能、端口VLAN與802.1QVLAN，支持端口鏡像、端口匯聚、QOS等功能，以適用不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求。
2、中心交換機(jī)的16個SFP光纖端口，可以支持4臺無盤服務(wù)器以及12臺網(wǎng)吧光纖交換機(jī)，可以適應(yīng)200臺到300臺左右規(guī)模網(wǎng)絡(luò)使用。8個獨立電口，可以接路由器，收費機(jī)以及其它服務(wù)器。
3、網(wǎng)吧光纖交換機(jī)選用RHS4226GS全千兆智能監(jiān)控型網(wǎng)吧光纖交換機(jī)，它們提供24個10/100/1000Base-T端口，2個千兆SFP復(fù)用端口，具有48Gbps的背板帶寬，能夠充分滿足整個網(wǎng)吧的網(wǎng)絡(luò)性能需求。
4、RHS4226GS支持端口/IP/MAC一鍵綁定功能，在PC接入層端口即對各類ARP病毒實行防御，可有效的緩解中心交換機(jī)及網(wǎng)關(guān)路由器的ARP處理壓力。
5、RHS4226GS還支持端口匯聚功能，在流量大的主干線路或服務(wù)器采用端口匯聚功能，可成倍的增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，以保證各類數(shù)據(jù)的暢通。而且雙線路相當(dāng)于一道雙保險，在很大程度上減少了單線路時將會出現(xiàn)的故障機(jī)率。