Virtual Fabric-博科的虚拟分区技术

1、博科的虚拟分区技术Virtual Fabric（以下内容为资料搜集集网上整理）以下内容中部分是参考考博科官方的白皮皮书所写，仅供参参考。博科和McDATA是是SAN网络这个个行业的鼻祖，博博科以前从开放环环境做起而McDATA则则是从大机环境做做起，随着大机环环境的日趋完善以以及开放环境的逐逐渐流行，不断壮壮大的两家各自都都开始盯上了对方方所擅长的市场，因因此在90年代末末期到21世纪10年年代初这段时间内内博科和McDATA两两家先后都试验性性的向市场推出了了一种称之为虚拟拟分区的技术，这这种技术当时只能能运行于各家的高高端产品之上，两两家都希望基于这这样一种技术的出出台，在各自高端端的产品

2、上都能通通过虚拟分区的方方式来同时运行开开放环境的FC和和主机环境的ESCON/FICON，在在满足数据服务的的同时更能蚕食对对方的市场。只是是可惜的是这个技技术在当时有些过过于超前，大多数数用户并不感兴趣趣，所以两家只好好陆续作罢从产品品功能清单中将其其移出封存。但在在此之后于10年年代中期慢慢进入入存储领域的第三三股势力思科，则借助助对此类技术的研研究并调整后作为为自己SAN交换换机的主力技术推推向市场，并起了了一个非常具有市市场眼光的名字VSAN。0。在博科完成并购McDATA之之后，尽管市场上上还有其他一些玩玩家，但事实上存存储网络这个市场场就真正能称得上上正式选手也就只只有博、思二科

3、了了。因此在完成收收购后博科迅速调调整自己的产品发发展战略，一方面面将原McDATA在在架构设计和软件件特性中的精华融融入到自己的设计计当中，而另一方方面一个更重要的的举措就是在新一一代产品上恢复虚虚拟分区技术，在在经过彻底的优化化与改良后，博科科在8G产品上按按照ANSI的工工业标准重新启用用的虚拟分区技术术Virtual Fabric，简简称VF。m。 使用Virtual Fabrics，客客户可以将一个物物理交换机划分为为若干个逻辑交换换机。而每个逻辑辑交换机均可独立立地建立或从属于于一个逻辑Fabric（逻逻辑SAN网），由由此而构成的任意意逻辑Fabric拥拥有独立的数据路路径、Fa

4、bric架架构配置（分区、服务质量（QoS）、互操作模式等）和和管理。事实上，无无论是否使用VirtualFabrics功功能，用户都可以以从Fabric OS（FOS）的诸诸多高级特性中受受益，通过轻松的的管理就能实现高高性能、高可扩展展性和高可用性。3。随着Brocade Fabric OS（FOS）6.2的的发布，博科的用用户在架构设计当当中又增加了一个个新的选择：基于于ANSI标准实实现的Virtual Fabrics。Virtual Fabrics的的两项新增功能：逻辑交换机和逻逻辑Fabric均均在FOS微码当当中默认提供。如如图1所示，物理理交换机可以分成成若干个独立管理理的逻辑

5、交换机，其其中每个都有自己己的数据、控制和和管理路径。逻辑辑交换机可以配置置为任何博科所支支持的互操作模式式，其中包括McDATA Fabric或或McDATA Open Fabric模模式。逻辑交换机机可用于：H。 按端口（而不是交换换机）分配Fabric架架构资源 简化按客户、部门、应用或存储层进进行的存储收费 整合多个Fabric架架构中的资源由于不需要在存储区域域网（SAN）中中的每台交换机上上启用逻辑交换机机，因此可在现有有环境中实现简单单而无中断的部署署。如图1所示，每每个逻辑交换机分分别属于一个逻辑辑Fabric。逻逻辑Fabric包包括分配给它的所所有逻辑交换机，而而且还可能包

6、括不不支持Virtual Fabrics的的物理交换机。每每个逻辑Fabric都都能支持FOS Native、McDATA Fabric或或McDATA Open模式。多多个逻辑Fabric内内的数据传输可以以通过共用 一种种被称为“XISL”的特殊交换机间间级联链路（ISL）来来实现，XISL可可以在同一条物理理链路上传输多个个逻辑Fabric的的数据流，同时保保持各个Fabric架架构间彼此的相互互隔离。或者在逻逻辑交换机之间亦亦可以使用传统的的ISL连接，来来传输单个Fabric架架构内的数据流。ISL和和XISL连接都都可以使用任意的的标准FC端口和和DCX系列交换换机所独有的机柜柜间

7、链路（ICL），这这两种链接方式均均支持博科独有的的链路带宽合并技技术（Frame Based Trunking）和和领先的链路负载载均衡技术（动态态路径选择，DPS）从从而实现对多链路路带宽的充分利用用。此外，逻辑Fabric还还能够支持基于3层层的集成路由（IR）。基基于这一特性，由由部分或一个或多多个物理交换机所所创建出的逻辑交交换机即可创建或或被指定成为一个个骨干Fabric（BackboneFabric）。骨骨干Fabric架架构与各个独立的的边缘Fabric架架构以SAN路由由的方式连接；而而借助LSAN ZONE分区功功能即可允许数据据流在任意边缘Fabric架架构中所选择的设设

8、备之间传输。在在使用Virtual Fabrics功功能时，只有那些些构成逻辑交换机机且成为骨干交换换机的端口才会在在骨干Fabric架架构中，而其它端端口则不在骨干Fabric架架构中且可以分配配给任何其它逻辑辑交换机。Virtual Fabrics可可以在支持VF的的8 Gbit/sec平台上使使用，其中包括：f。 Brocade DCX Backbone Brocade DCX-4S Backbone Brocade 5300交交换机 Brocade 5100交交换机为了保护用户的投资，不不支持VF的产品品（如Brocade 48000导向向器、早期的2 Gbit/sec和和4 Gbit

9、/sec 运行FOS微微码的B系列平台台及运行M-Enterprise OS（M-EOS）微微码的M系列平台台等）也可以与支支持VF的产品中中的逻辑交换机进进行无缝连接，而而不需要重新进行行任何配置。为了了简化管理，一般般情况下建议用户户使用最新的管理理平台，即Brocade Data CenterFabric Manager（DCFM）。一旦创建成功，逻辑交换机和逻辑Fabric就可以采用与物理交换机和物理Fabric架构完全相同的方式进行管理。可以使用标准的FOS命令行界面（CLI）命令来执行Virtual Fabrics的配置和管理功能，或者为它们编写相应的脚本。6。VIRTUAL FA

10、BRICS与与FOS功能 Virtual Fabrics是是可以添加到现有有FOS众多功能能中的一个选项：它不会替换这些些功能。无论是否否使用Virtual Fabrics，所所有博科SAN都都具有以下功能：不停机搭建Fabric架架构。添加或删除除交换机和 ISL不会中中断Fabric架架构中其它任何位位置上的数据流。8。 注册状态变更通知（RSCN）隔隔离及压制。在Brocade 环境内Fabric架架构或终端设备状状态的任何改变不不会造成所谓广播播风暴。状态变更更通知的发送仅限限于那些“需要知道”的区域。m。 分区（Zoning）。可可以将应用数据流流安全地限制在那那些需要连接的设设备中

11、。s。 高级分区（Advanced Zoning）。可可以将诸如加密、数据流隔离、服服务质量（QoS）和和光纤通道（FC）路路由等Fabric架架构服务简单、快快速地配置为某个个区的属性。y。 快速Fabric架架构融合。路由表表的更新在经过优优化之后，可以在在几秒钟（而不是是几分钟）之内对对多达55台交换换机的6,000个个端口进行融合。i。 独有的基于帧级别的的链路带宽合并（Frame Based Trunking）。8 Gbit/sec的的链路带宽合并能能实现高达64 Gbit/sec的的完全可用传输带带宽而无单点故障障。Q。 分布式域名服务器数数据库。每台交换换机都包含一个完完整的Fa

12、bric架架构路由数据库，可可实现无单点故障障的极高可用性。u。 统一的微码体系。所所有FOS产品都都使用一个经过要要求最苛刻的应用用环境验证的微码码体系，该体系支支持整个产品线的的扩展和统一管理理，以实现投资保保护。F。 多协议支持。FOS支支持FC Protocol（FCP）、FICON、FC over IP（FCIP）、IP overFC（IPFC）、FC Routing、iSCSI、Converged Enhanced EthernetW。 （CEE）和FCoE。 无中断本地连接。运运行FOS和M-EOS的设备可可以在相同Fabric架架构中使用，可以以实现投资保护和和向FOS Fab

13、ric架架构的无中断移植植。P。您Virtual Fabric功功能允许用户创建建多个关于光纤交交换机或Fabric的的实例，这些实例例彼此间拥有完全全相互独立的控制制路径、架构协议议体系、名称服务务器、分区、架构构最短路径优先（FSPF）路路由协议等等。而而博科的统一架构构管理工具DCFM使用用一个安全、基于于角色的访问控制制（RBAC）模模型来简化向管理理员分配权限的过过程：管理员可以以拥有针对每个逻逻辑交换机或逻辑辑Fabric的的不同权限等级。I。从这一节开始将重点介介绍VF当中的每每个基本概念和原原理。逻辑交换机 逻辑交换机是Virtual Fabric的的基本组成部分。如如果在支持

14、VF的的交换机上启用了了VirtualFabrics，用用户就可以将该交交换机划分为多个个逻辑交换机。物物理交换机上的端端口则可以动态地地分配给机柜内的的任何逻辑交换机机，而且可以根据据需要重新分配给给其它逻辑交换机机。端口、交换机机和Fabric架架构的管理方式与与物理交换机或物物理Fabric架架构完全相同。如如图2所示，Virtual Fabrics包包括一个系统定义义的默认逻辑交换换机和多个用户定定义的逻辑交换机机。D。默认逻辑交换机 默认逻辑交换机（以以下简称为默认交交换机）是在支持持VF的交换机上上启用Virtual Fabrics时时自动创建的。在在尚未配置逻辑交交换机/Fabr

15、ic的的初始阶段，默认认交换机包含了所所有物理交换机资资源和端口。对于于骨干级交换机，插插入机柜中的任何何刀片上的端口起起初都属于默认交交换机。而用户定定义的逻辑交换机机所需要的端口则则由交换机硬件管管理员从默认交换换机上动态分配。只只要启用了Virtual Fabrics，就就有默认交换机，即即使它上面的所有有端口都已经被分分配给其它逻辑交交换机。默认交换换机可支持的端口口类型与物理交换换机相同。9。逻辑交换机 在用户创建逻辑交换换机时，会为其分分配一个独一无二二的Fabric ID（FID），用用于识别该逻辑交交换机属于哪个逻逻辑Fabric。如如果逻辑交换机需需要更多的端口，可可以轻易地

16、从默认认交换机或任何其其它逻辑交换机中中分配。逻辑交换换机支持F_Port、E_Port和和VE_Porta。基本逻辑交换机 基本逻辑交换机（以以下简称基本交换换机）是一类可选选的且由用户定义义的逻辑交换机。每每台物理交换机最最多只能有一个基基本交换机。基本本交换机用于提供供一个公共的通信信架构，这个通讯讯架构可以供同个个物理交换机中的的所有逻辑交换机机共享。多个基本本交换机可以在二二层（交换层）通通过标准FC端口口或者ICL连接接来互联组成一个个基本逻辑Fabric（以以下简称基本Fabric架架构）。基本交换换机之间的物理连连接被称为eXtendedISL（XISL）。XISL连连接可以同

17、时传输输多个逻辑Fabric的的数据流，同时保保持共享XISL连连接的各个逻辑Fabric之之间是相互隔离的的。1。此外，基本交换机还可可用于创建基于第第三层的骨干Fabric架架构（Backbone Fabric），它它可以通过Fabric间间链路（IFL）连连接（EX_Port、VEX_Port）来来连接边缘Fabric架架构（EdgeFabric）。IFL可可以同边缘Fabric架架构中的任何一个个逻辑交换机或物物理交换机进行相相连。高级分区功功能通过运用逻辑辑SAN（LSAN）分分区以实现在各个个边缘Fabric中中的特定设备之间间对数据流进行路路由传递。具备VF特特性的物理交换机机都

18、拥有集成路由由的功能，它们可可以根据需要在其其基本交换机中创创建EX_Port，无无需额外插卡。Brocade FR4-18i FCIP容灾刀刀片上的千兆以太太网（GbE）端端口亦可以分配给给基本交换机，并并配置为VEX_Port，以便便透过广域网（WAN）链链路进行存储数据据的路由传输。基基本交换机支持E_Port、EX_Port和VEX_Port。v。还有一些补充的、但很很重要的概念。逻辑Fabric 分配给逻辑交换机的的Fabric ID（FID）用用于识别属于某个个特定逻辑Fabric的的数据流。其它机机柜中具有相同FID的的逻辑交换机也可可以加入到同一个个逻辑Fabric中中。逻辑F

19、abric中中的逻辑交换机之之间可以直接用 ISL（包括标标准FC端口和/或ICL连接）进进行互联，这些ISL链链路完全支持数据据帧级别链路带宽宽合并和DPS链链路负载均衡。与与物理Fabric架架构相同，在逻辑辑Fabric内内ISL连接也是是用于传输Fabric内内部的数据流。对对于专用ISL连连接在二层上还有有另外一种实现方方法：使用基本Fabric架架构在相同物理连连接上传输多个逻逻辑Fabric的的数据流，同时可可保持各个Fabric的的相互隔离。m。XISL/LISL 如果基本交换机与另另一个基本交换机机相连，就会建立立一条XISL连连接，如图3中所所示的大链路管道道。如果带有相同

20、同FID的逻辑交交换机配置使用了了XISL（如逻逻辑交换机#1和和#2）进行互联联，则相关的基本本交换机将自动在在XISL中创建建一条逻辑ISL（LISL，无无需人工干预自动动完成）。该LISL可可以将自身承载的的数据流同来自多多个Fabric的的其他数据流隔离离开：每条LISL专专用于一个Fabric架架构的数据流。可可以这样理解：两两台基本交换机之之间的物理XISL连连接自动组成一条条LISL“隧道”，这条隧道专用用于数据流往返于于两端的逻辑交换换机，如XISL中中的虚线所示。S。这类虚拟分区的技术在在理论上的优势 大家要注意的是这种种技术所产生的背背景和目的是什么么，我们并不需要要在SA

21、N中的所所有交换机上都启启用Virtual Fabrics。向向现有环境中添加加一台支持VF的的交换机不需要中中断系统的运行：逻辑交换机可以以连接到以任何博博科支持的互操作作模式运行的现有有Fabric当当中。在使用了博博科的DCFM的的环境内，只需要要在一个Virtual Fabric架架构管理面板上点点击几次鼠标，就就能创建一个逻辑辑交换机，并将其其分配给一个逻辑辑Fabric。相相关的其它主要优优势也将在本节内内逐一说明。A。每端口资源分配 在有多个Fabric架架构的大型应用环环境中，其它Fabric架架构不能使用某个个Fabric架架构中未使用的端端口。而使用Virtual Fabr

22、ics，可可以动态、无中断断地将未使用的端端口移动到任何逻逻辑Fabric中中。由于只需使用用数量更少的物理理交换机就能扩展展多个Fabric架架构，因此在通过过对未用端口重部部署以提高交换机机端口利用率的同同时，功耗和冷却却方面的成本也得得以降低。8。提高ISL带宽利用率率 基本交换机可以将来来自物理交换机中中逻辑交换机的数数据流汇聚到一个个公共基本Fabric架架构中。而该基本本Fabric架架构将保持通过其其传输的所有逻辑辑Fabric数数据流的相互隔离离。向基本交换机机中添加端口可以以增加XISL的的带宽。通过运用用帧级别链路带宽宽合并技术（FrameTrunking）和和DPS多链路负负载均衡技术，XISL的的整体带宽可得到到充分有效地利用用，同时最大程度度地减少需要的物物理连接数量。最最后，由于XISL支支持FC最短路径径优先（FSPF）协协议，一旦干线当当中的某一链路中中发生故障，数据据流都会被自动重重路由到其它链路路上，从而保持高高可用性。k。灵活的管理分区 Virtual Fabrics特特性允许管理层根根据不同的管理模模式进行分区以适适应不同的管理需需求：包括部门级级别、不同的服务务水平协议（SLA）、FICON、开开放式系统或基于于应用架构。博科科的DCFM允许许管理员根据RBAC体体系将不同的管理理功能进行分发。针针对逻辑交换机、逻辑Fabric或或物理机