4G光纤通道：不只是简单的物理升级

【51CTO.com综合消息】过去一两年时间里，4Gbps光纤通道（4GFC）技术吸引了很多用户的眼球。从目前的情况来看，从HBA（Host Bus Adapter，主机总线适配器）到光纤通道交换机，再到存储系统设备，一个完整的4GFC存储区域网环境已经成熟出现在用户面前。然而，尽管如此，4GFC取代2GFC的进展仍然没有想象得那样顺利，究其原因，大部分都与技术因素无关。于是，一些厂商认为，4GFC是一项简单的物理升级，与技术层面没有任何关系。然而，情况果真如此吗？

性能一直是光纤通道（FC）引以为豪的看家本领，因此，FC一直尽量维护着这种优势。当2GFC面对千兆以太网（GE）时，数据的有效传输性能还存在很大领先优势，但是当面临iSCSI的10GE攻势时就显得有些被动了。

制定标准

维护性能领先优势

为了突出性能优势，T11技术委员会下属的T11.2任务组于2003年制定了10GFC标准。但是，10GFC在电气接口上不兼容2GFC和1GFC，而是采用了一种全新的体系架构，这也导致了它在价格上居高不下。所以，T11.2任务组还拿出了4GFC的过渡方案。

4GFC取代了拟定中的3Gbps标准，成为2GFC的接班人，这也符合接口速率倍增的惯例。但是它正式成为外部互联协议也不是一帆风顺的。最初，4GFC定位于磁盘级别的机内（Intra-cabinet）存储设备互连，不用作构建交换式SAN。不久之后Fibre Channel工业协会（FCIA）的态度就来了个180度的大转变：FCIA宣布其成员签署了赞成将4GFC从机内存储设备互连扩展至构建交换式SAN的协议，支持T11委员会批准FC-PI-2文档中允许4GFC作为磁盘和网络接口的双重用途。4GFC完全向后兼容2GFC和1GFC产品，通过自动协商功能实现互操作性，保护了用户的投资，从而可以平滑地从1GFC和2GFC迁移到4GFC。FCIA认为，4GFC成为10FC的有利补充。

2004年8月， FCIA及其在日本的姊妹协会（FCIA-J）正式宣布，他们的会员批准了将8GFC的应用范围从机内（“inside the box”）存储设备互连扩展到交换式SAN环境的提案。这个投票结果还支持ANSI INCITS T11技术委员会在FC-PI-4规范中为8GFC开发铜线和光纤的电气接口，通过向后兼容4GFC和2GFC来保护用户的投资。

Gartner副总裁Nick Allen先生在谈到4GFC的时候认为，4GFC电气接口上兼容2GFC的确是其相对于10GFC的一大优势，但更重要的是，服务器的处理能力还没有强大到非要使用10GFC不可，一般来说4GFC就足够了。SAN互联从现有的2GFC直接升级为10GFC需要换掉所有的HBA和交换机，代价实在太过昂贵。因此，核心网络设备（如Director）使用10GFC，4GFC和2GFC用于网络边缘（交换机和HBA）是比较合理的搭配。

与4GFC不同的是，8GFC的速率与10GFC相当接近，因此有用户这样认为，如果它早几年推出的话，就没有推出10GFC的必要了。然而，10GFC虽然因电气接口不兼容2GFC和1GFC而使市场接受程度大受影响，但毕竟发展较早，10GFC在产品开发和实际应用上已经走在了4GFC的前面，更别提8GFC了。现在看来，8GFC也只能在网络边缘阻击10FC，而难以深入网络核心去分一杯羹。

最近，FCIA给出了关于光纤通道速率发展的最新也是最官方的评判：2倍速率的光纤通道仍然是应用最广泛的，它可以应用到所有的光纤通道基础设施，每种速率都通过至少兼容上两代速率来实现对用户的投资保护（比如，4GFC兼容2GFC和1GFC）；而10倍速率则主要应用于ISL（光纤通道交换机互联）、核心连接以及其他最高带宽需求应用。

交换机厂商

修路工人最勤奋

博科中国区技术总监张大伦介绍说，在光纤通道领域，交换机厂商承担了建设信息高速公路的工作，在整个光纤通道技术与产品的发展过程中，交换机厂商始终起到了最积极的带头作用。回顾过去几年国内存储行业的发展，情况也确实如此，许多用户都是通过光纤通道厂商的介绍才了解的存储备份等基本概念。

张大伦说，4GFC的光纤通道交换机产品与2GFC的光纤通道交换机相比，价格相当，性价比更好，但提供了更高的速率，并且与原来的1GFC光纤通道交换机、2GFC光纤通道交换机保持端口上的兼容，在工作中自动识别、自动适应，这也保护了用户以前的投资。因此，用户在考虑购买新的光纤通道交换机时，4GFC的产品是很自然的选择。

早在2004年10月举行的美国SNW 2004秋季大会上，博科就发布了业界第一个16-32端口4GFC交换机——SilkWorm 4100，为4GFC技术的发展开辟了道路。

随后，博科又迅速推出多款4GFC交换机并且在去年5月发布了SilkWorm 48000——4G SAN导向器平台。

无独有偶，McDATA中国区技术经理雷涛也用高速道路来形容存储网络。雷涛说，相对于原有的2GFC来说，4GFC就好像是把道路拓宽了，而需要用户注意的是，问题并没有想象得那样简单，在应用中还需要注意多方面问题。比如，光纤通道网络是一个自发现、自收敛的网络，如果仅是将一台4GFC交换机简单地放置在一个原有的2GFC光纤通道网络中，那么这个4GFC交换机的权值最小，在默认的情况下，网络中的所有流量，都首先使用该路径。打个比方来说，就像在北京开车，交通管理局下达了这样一条命令，所有机动车首先选择四环路行驶。即使四环路有快速的四条车道，而假设二环路仅有两条车道，那么也很容易形成四环路拥塞，而二环无车的情况。

雷涛指出，按照目前国内存储用户的应用情况，他们对存储网络的需求并不高。比方说，一条“大路”修好后，很长一段时间不需改变。这也是存储网络厂商，尽管数量不多，但是竞争的激烈程度远远超过系统厂商的主要原因。所以，McDATA在4GFC上的态度远没有博科那么积极。在去年春季的SNW上，McDATA已经展示了新的4Gbps Sphereon FC交换机，并承诺其Intrepid系列Director（包括i10K、6140和6064）将可以无缝地升级到4GFC技术。不过，之后McDATA并未立刻发布4GFC产品，只在去年6月前宣布推出与QLogic携手开发的专用于刀片交换机的4Gbps嵌入式FC交换机，随后的9月，McDATA开始通过其主要的OEM合作伙伴EMC和IBM以及McDATA代理商和分销商供货两款4GFC交换机Sphereon 4400和Sphereon 4700。

在光纤通道交换机领域还有一个厂商不能不提，那就是思科。业内消息人士认为思科（Cisco）原计划在今年一月发布其带有4GFC刀片的MDS 9513导向器，但现在被推迟到4月或更晚。有猜测说思科在其导向器获得OEM合作伙伴认证的环节遇到了麻烦——特别是EMC。这样看来，思科在4GFC导向器的发布至少要晚博科半年时间。

究竟何时推出4GFC产品，这对所有的存储网络厂商都是一个很大的挑战。

博科是第一个发布4GFC产品的厂商，但是博科去年的业绩较前年有小幅下滑，有分析人士认为与产品从2GFC到4GFC的转换有一定关系。也就是说，即使拥有了成熟的4GFC技术，在选择何时推出产品、何时完全换代原有产品的时机上仍要仔细思量。主要问题在于，厂商原有系统都是2GFC产品，用户为了维护这部分投资会有多方面考虑，而会直接影响到购买新4GFC产品的积极性。

思科和McDATA最开始都认为除非端到端的系统可用，否则4Gbps设备的积极影响不会很大。因此，分析人士认为McDATA在选择推出4GFC新产品的时间问题上最明智，既表明了在技术方面的实力，也没有对原有2GFC产品造成太大影响。

当然，太晚推出4GFC产品则可能说明厂商在技术方面的落后。而更多的用户则对4GFC产品充满期待，一方面能够“以类似2G产品的价格购买到4GFC产品”，另一方面，用户及早拥有4GFC产品的选择，可以更加方便决定在何时对整个系统进行升级。

存储系统

有人热身有人冷观

早在2005年2月，Engenio（目前是LSILogic公司存储系统部门）便推出了基于其XBB技术的业内第一款4GFC磁盘阵列6998，与博科的SilkWorm 4100 4GFC交换机一同提供了业内第一个端到端的4GFC解决方案。Engenio的4Gbps光纤通道阵列主要由IBM、SGI和StorageTek（目前是Sun公司DMG部门）售出，这三家公司都是OEM Engenio的产品，IBM去年8月在北京发布中端4GFC存储系统DS4800。

目前，HDS也发布了4GFC存储系统，通过4GFC适配器，HDS为其高端存储设备实现了4G的升级工作。HDS表示，USP和NSC55都支持4GFC适配器，每个端口最大提供255MBps吞吐量，性能都比2GFC适配器提升40％。同时采用配有博科SilkWorm 200E 8到16端口光纤通道交换机的WMS100、AMS200和AMS500型存储设备，可以为中小用户建立第一个SAN或用新技术升级现有SAN环境。

有消息称，HP也推出了4GFC存储系统，把EVA系统的前端连通性升级为4GFC，但是有分析人士表示，该产品的后端以及输入/输出速度（IOPS）都没有任何改变，因此，HP在系统上的改变“很大程度上是浅层面的”。

NEC则认为，4G接口的磁盘阵列产品不仅会在一些大型企业，比如金融、电信等领域得到推广，而且随着技术本身不断成熟，产品生产制造成本大幅降低，以及人们对4G技术的认同度逐步加深，4G技术也会很快在中小型企业的存储系统中开花结果。为此，NEC在去年年底的时候发布了定位于中低端用户的4GFC存储系统S2500和S1500。

直到目前，EMC仍然没有发布任何4GFC产品，无论是中端的CLARiiON还是高端的Symmetrix。

应用不急价格急

尽管相关的宣传很多，可市场还没有达到那么高的需求，也是4GFC市场未能起飞的重要因素之一。当然，从厂商的角度来讲，必须要领先市场一步，才能引导用户，而不是被潮流甩下。至于哪些行业会最先应用4GFC，大家普遍认为首先是金融行业，其次是电信行业，因为银行等金融机构往往是“新业务的先驱”，喜欢尝鲜。

4GFC技术的采用，光有存储网络是不够的，还需要HBA与存储系统的配合。HBA的发展则比较顺利，从技术层面上讲，无论是使用PCI-E还是PCI-X，实现4GFC HBA并不困难，主要存在的问题是价格。在4GFC HBA刚推出的时候，用户采购量较少，因此不能够大规模量产，导致了价格居高不下，这个因素几乎成了4GFC初期发展不顺利的“替罪羊”。目前，情况大为改观，一方面产品实现了规模量产，另一方面在这领域又加入了新的厂商进行竞争，如今4GFC HBA价格已经可以被广大用户接受。

依目前市场各大厂商的定价策略来看，厂商为了力推4GFC存储系统，在价格上几乎与2GFC产品相去不远。而厂商在产品订价上的犀利策略，显然欲在短时间内将4Gb光纤存储设备推升为中端存储市场的主流。

编看编想

4GFC需要端到端

如果不考虑价格因素，用户对性能的追求是无止境的。这一点非常容易理解，高性能的存储环境不仅可以极大地提高各项工作的效率，还能够在极端情况下轻松应对极限性能问题。所以，在刚推出4GFC产品不久，就有心急的用户尝试使用了。

然而，通过仔细的分析，笔者发现，有些产品尽管声称是4GFC产品，但是实际情况却非如此。举个最简单的例子，某厂商的存储系统在其他部件都没有做任何改动的情况下，只是简单地把2GFC SFP（小型可插拔式光学模块收发器）更换为4GFC SFP，然后就声称是4G存储系统了。这是典型的“挂羊头卖狗肉”的做法。

因此，我们说，只有一套系统真正做到了4GFC的端到端，才能够认为是真正的4G存储环境。我们可以这样理解端到端的4GFC，即从数据在服务器中的产生，经过传输路径直至最终存放到存储系统之上，中间所有涉及到的设备与部件（包括服务器数据通道、光纤通道HBA卡、FC交换机或者导向器以及存储系统的光纤接口与内部传输结构等）都达到了4GFC的要求了，整个系统才能够称之为4G存储环境。

我们都知道“木桶原理”，木桶装水的容量是由最短的那块木板决定的。同样，在存储系统中整个系统的性能是由性能最差的部分决定的，一个存储系统中其他所有的部件都是4GFC产品，如果有个别部件还是2GFC产品，那么它就成为了整个系统的瓶颈，

笔者对用户的建议是，仔细考察清楚厂商的解决方案是否为真正的4GFC系统。如果应用还没有特别的需要，部署4GFC系统就不需特别着急，首先要做好充分的技术储备，等到系统升级时，一步到位全部升级到端到端的4GFC应该是个不错的选择。

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主要4GFC产品一览

LSI Logic：HBA加强管理功能

2005年8月，LSI逻辑（LSI Logic）公司宣布开始出货完全投入生产的单端口和双端口4GFC HBA，单端口的LSI7104XP-LC和双端口的LSI7204XP-LC 4Gb/s PCI-X HBA提供了两倍于2GFC HBA的性能，而价格只高出了一点点。每款适配器都具有800MBps全双工FC端口，并且能够输出超过16万IOPS（每秒I/O数）的性能。LSI逻辑的4GFC HBA也支持T10技术委员会新的端到端错误检测（CRC），以在读和写磁盘时提高数据的完整性。该公司的MyStorage管理软件提供HBA监测、负载均衡和路径故障转移保护。

博科：交换机与导向器同升级

博科SilkWorm 4100采用该公司第五代FC技术，提供了16、24、32端口的配置，而新的专用芯片（ASIC）允许将8个4Gbps端口进行逻辑建组，从而可在两个交换机之间建立带宽达32Gbps的主干道。博科SilkWorm 48000与其上一代产品SilkWorm 24000尺寸相同，但是最多却可支持多达256个端口，因而特别适用于大型的SAN部署和独立导向器配置部署。

Engenio：存储系统拓荒者

Engenio 6998是业界第一款4GFC存储系统，它的推出标志4GFC正式进入成熟阶段。它的重要性还表现为IBM、SGI和StorageTek三家重要厂商的4GFC解决方案都是OEM该产品。Engenio 6998最多可以支持224块FC或者SATA硬盘，在传输光纤通道数据时可以持续达到1600MBps的吞吐量。

IBM：DS4800抢占中端市场

尽管IBM的4GFC存储系统的硬件平台OEM自Engenio，但是IBM为该系统配备的各类软件功能都使得该系统得到很大提升。DS4800 具有8个独立的4Gbps FC主机端口，或直接连接到主机（FC-AL）或通过光纤方式连接到存储区域网络（FC-SW）。DS4800存储系统可连接8个4Gbps驱动器，通过与16个DS4000 EXP710或16个DS4000 EXP100磁盘机柜相连。

NEC：中低端系统也需要4GFC

多数厂商认为4GFC是中高端用户的需求，而NEC则不这样认为，其最新4GFC产品S1500和S2500就定位在中低端用户。S1500和S2500标准配置最大为400MBps的高速4Gbps FC主机接口，通过FC/SATA硬盘混插功能实现备份及存档的低成本化，除了沿袭NEC特有的Dynamic Pool、Phoenix、动态数据复制、动态快照、FC/SATA混插等技术外，还能支持动态数据复制、动态快照链接等新技术。

HDS：高端系统高要求

HDS在高端系统方面一直占据着举足轻重的地位，而且与其他高端产品不同，它总是尝试各类新技术，比如RAID 6以及存储虚拟化。由于HDS声称其TagmaStore通用存储平台（USP）能够虚拟化其他厂商高端产品，因此，为了不使USP成为整个系统的瓶颈，为USP配备高性能的4GFC也就容易理解了。