技术简介

数据中心

博科第五代光纤通道技术的优势

网络对存储至关重要。本文深入讨论了服务器和存储领域的主要发展趋势和技术进步成果，介

绍了博科第五代光纤通道技术如何提供所需的性能、可靠性和简便性来满足当今数据中心的新

要求。

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目录

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引言 ........................................................................................................................................................3

第五代光纤通道技术概述 .......................................................................................................................3

对第五代光纤通道技术的需求 ................................................................................................................................. 3

应用增长 ...............................................................................................................................................................................4

高密度服务器虚拟化 ..................................................................................................................................................................4

固态硬盘（SSD） ........................................................................................................................................................................4

第五代光纤通道技术存储阵列 ................................................................................................................................... 4

更高速度的优势 ......................................................................................................................................................... 4

链路数量更少 .............................................................................................................................................................................4

每比特功耗更低 ..........................................................................................................................................................................5

更简单的线缆管理 .....................................................................................................................................................................6

简化的基础架构升级 .................................................................................................................................................................6

博科第五代光纤通道技术的独特创新之处 ........................................................................................................ 6

UltraScale 机箱连接（UltraScale Chassis Connectivity） .....................................................................................................6

Fabric Vision 技术 ......................................................................................................................................................................8

结语 ................................................................................................................................................................................ 9

引言

第五代光纤通道技术是存储区域网络（SAN）的最新演进成果。第五代光纤通道技术基于 T11 技术委员会——曾负责

制定了光纤通道接口标准——开发的技术，可将 8 Gbps 链路的数据吞吐量增加一倍，从每秒 800 兆（MB/sec）提高

到 1600 MB/sec。

更快速网络连接技术的优势显而易见。数据传输速率更快，完成相同任务需要的链路和需要管理的设备更少，而且使

用第五代光纤通道技术时功耗也更低。最近的几大服务器和存储技术进步成果增加了对更高 SAN 带宽的需求，包括应

用和存储容量增加、高密度服务器虚拟化、全新的第五代光纤通道技术存储阵列和固态硬盘（SSD）存储。第五代光纤

通道技术使企业数据中心可以充分发掘这些进步成果及其它先进技术的全部潜力。

然而，第五代光纤通道技术的优势不仅限于性能和更高的吞吐量。第五代光纤通道技术还可以提供几种重要功能，使

SAN 可靠性、可用性和管理简便性上升到一个新高度，同时大幅度降低运营成本。正是这些优势使第五代光纤通道技

术正以前所未有的速度广泛普及。

第五代光纤通道技术概述

光纤通道（FC）被部署在 90% 的财富 1000 强数据中心内，是数据中心内存储网络连接领域的事实标准。第五代光纤

通道技术是一种经过广泛实践验证的专用网络基础架构，用于满足数据中心存储需求，可提供无与伦比的可靠性、可

扩展性和 16 Gbps 的出色性能。

博科将第五代光纤通道技术提升到了一个新高度，可利用独特的技术创新成果提供全面的 SAN 产品系列，包括

Brocade Condor3 专用集成电路（ASIC）、Brocade Fabric OS®（FOS）和 Brocade Network Advisor（博科网络顾问软件）。

博科第五代光纤通道技术可提供：

关键应用和虚拟化应用所需的无与伦比的出色性能

硬件和软件可靠性，连续提供“6 个 9（99.9999%）的可用性

• UltraScale 机箱连接，提供 64 Gbps 并行第五代光纤通道技术，帮助实现大规模基础架构整合和简化

• Brocade Fabric Vision 技术，一种先进的硬件和软件架构，可通过创新的诊断、监控和管理技术最大限度地延长

运行时间，优化应用性能，简化 SAN 管理

• 全面的第五代光纤通道技术产品系列 — 从入门级交换机直到高度可扩展的骨干网交换机

采用第五代光纤通道技术的博科交换机可释放高密度服务器虚拟化、云架构和下一代存储架构的全部威力。这样，在

应对最严和峻的业务挑战，满足当前不断发展变化的数据中心要求的过程中，企业可以充分利用现有的新的 IT 设备。

对第五代光纤通道技术的需求

新的及不断变化的关键工作负载、更高密度的虚拟化和基于云的架构继续使 SAN 基础架构一再突破极限。此外，基于

SSD 的存储等新技术和新的第五代光纤通道技术存储阵列将重点从存储转移到了互连上。这一趋势要求更高的输入 /输出（I/O）和带宽，进而推动着对更高速度和更可靠网络的需求。

一系列服务器和存储趋势及技术进步成果使第五代光纤通道技术需求水涨船高，包括：

• 更多、更大的应用

• 高密度服务器虚拟化

• 固态硬盘（SSD）和闪存

• 新的 16 Gbps 磁盘阵列

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应用增长

所有计算环境快速增长，导致软件应用越来越大，数量越来越多。信息数字化、富媒体的日益普及和交互式 Web 2.0 应

用快速发展，推动着对更高存储容量和带宽的要求。从移动接入到电子邮件再到云计算，需要我们在更远的距离上高

速传输数据。此外，数据库等应用和其它关键任务应用快速增长，继续要求从不间断的可用性。随着维护窗口日益缩短

或彻底消失，会影响数据接入的性能问题或故障停机变得无法容忍。存储网络必须做好准备，提供更高的容量、吞吐

量和弹性。

高密度服务器虚拟化

Fibre Channel（光纤通道）刚面世时，一台服务器专用于某一种应用，导致服务器资源利用率很低。服务器虚拟化技术

的面世改变了这一局面，允许多种应用共享同一台物理服务器，进而提高了效率和服务器资源利用率。ESG 进行的年

度 IT 支出意向调查显示，连续两年，服务器虚拟化的更广泛普及是 IT 部门的首要重点之一。今天，不断演进的关键工

作负载和 Tier 1 应用正被托管到虚拟机（VM）上。除了服务器虚拟化的更广泛普及外，虚拟机密度（每台物理服务器上

托管的虚拟机数量）也稳步增长，达到了每物理服务器 10、20 甚至更多虚拟机——它们都从 SAN 中启动并接入 SAN资源。虚拟机（VM）的使用范围和重要性不断增加，密度不断提高，日益要求存储计算基础架构提供更高的性能（带宽

和 I/O）、可靠性和可用性。在高度虚拟化环境中，存储网络中的任何拥塞、低劣的 I/O 性能或故障都会影响到大量应用。

固态硬盘（SSD）

闪存和 SSD 的面世使存储技术突飞猛进，大大缩短了服务器侧（使用多核处理器和更快速的内存）与存储侧之间由来

已久的 I/O 性能差距。SSD 存储可化解 I/O 和吞吐量瓶颈，为高密度虚拟化工作负载和传统的关键任务应用提供更快

速的数据块和文件存储性能。然而，这以存储网络能跟上发展步伐为前提。不管是部署为基于 SSD 的独立阵列还是直

接连接到服务器 CPU和内存总线，SSD均可提高 I/O性能，更加需要存储网络提供更高的 I/O带宽性能和更高的可用性。

第五代光纤通道技术存储阵列

2013 年，预计领先的存储解决方案提供商将纷纷推出全新的 16 Gbps 光纤通道存储阵列。为充分利用这种下一代存

储设备提供的强大功能，用户必须确保网络不会成为瓶颈。希望部署全新第五代光纤通道技术阵列以赢得竞争优势的

数据中心管理员必须全面评估自己的存储网络基础架构，确定它能否提供新技术所要求的可靠性、性能和操作简便性。

如果不能，表示瓶颈只是移动了位置，您还是不能获得想要的优势。

所有这些还有另外一些数据中心演进趋势都推动着对第五代光纤通道技术基础架构的需求。

更高速度的优势

更快速的工具始终可带来相同的优势——帮助做到事半功倍。通过将速度提高一倍，第五代光纤通道技术可缩短两个

端口间的数据传输时间。如果一台服务器或存储设备可完成更多工作，那么完成相同工作所需的服务器、主机总线适

配器（HBA）、链路和交换机就更少。更高速度的优势和第五代光纤通道技术相得益彰，包括：

• 处理相同工作负载所需的链路、HBA 和交换机端口数量更少

• 每比特功耗更低

• 更简单的线缆管理

链路数量更少

与前几代光纤通道（Fibre Channel）一样，全新光纤通道速度的第一种应用也是交换机间的 Inter-Switch Links（ISL，互联链路捆绑）。大型 Fabric 架构包含很多台通过多条 ISL 连接的交换机。交换机间 ISL 数量的减少是更高速度的一

个关键优势。博科交换机将继续支持基于帧的 16 Gbps FC 链路捆绑，进而在任意两台交换机之间提供 128 Gbps 的

FC 带宽。

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图 1 所示的表格显示了 8 Gbps FC Fabric 架构和 16 Gbps FC Fabric 架构间的简单链路数量对比情况。与 8 Gbps FC Fabric 架构相比，速度更高的 16 Gbps FC 链路可将端口数量减少数十甚至数百。HBA、交换机和终端设备数量的减少

可带来真正的成本节约，因为 16 Gbps FC 可提供更高的性能。在图 1 所示的例子中，一台架顶式（ToR）交换机需要

100 Gbps 的带宽，因此用户需要 8 条 16 Gbps FC ISL 而不是 16 条 8 Gbps FC ISL。图 1 还对 16 Gbps FC ISL 和 8 Gbps FC ISL 进行类似的对比，显示了16 Gbps FC 可减少多少端口和链路。

图 1 第五代光纤通道技术对网络设计的影响。

8 Gbps FC 链路

第五代光纤通道技术 （16 Gbps）链路

从 ToR 交换机到核心的 ISL 数量 16 8 从刀片交换机到核心的 ISL 数量 10 5 核心到核心 24 12 ISL 总数 50 25 端口总数 100 50

每比特功耗更低

除了减少所需设备数量，进而大大降低功耗之外，第五代光纤通道技术还可以降低通过链路传输比特的功耗。如果将

布线成本和电力、冷却等运营支出（OpEx）考虑在内，链路以两倍的速度运行时总体拥有成本（TCO）通常更低。第五

代光纤通道技术的设计目标是使一个 16 Gbps FC 端口的功耗低于提供相同吞吐量的 2 条 8 Gbps FC 链路。初期功耗

预测显示，第五代光纤通道技术 SFP+ 的功耗为 0.75 瓦，而 8 Gbps FC SFP+ 为 0.5 瓦。这些估算显示，一条第五代

光纤通道技术链路的功耗比 2 个 8 Gbps FC 端口要低 25%。

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更简单的线缆管理

如果需要的链路更少，线缆管理也更简单。管理台式机或家庭娱乐中心后面杂乱的线缆已经够复杂，而管理来自一台

交换机的数百条线缆或来自一台服务器的多束线缆则是一项令人望而生畏的工作。线缆数量的减少意味着可以减轻故

障排除和重新布线工作量。布线成本很高；利用第五代光纤通道技术链路减少链路数量，可减轻线缆管理工作量并降

低成本。

简化的基础架构升级

现在部署第五代光纤通道技术 SAN，还可以简化未来的服务器和存储升级。部署了第五代光纤通道技术基础架构之后，

您可以轻松而平滑地更换服务器，升级存储阵列，根据需要充分利用技术进步成果而不影响基础架构的其它部分。与

需要升级时全面更换 Fabric 架构、服务器和存储设备相比，这种方法要简单得多。

博科第五代光纤通道技术的独特创新之处

更高的吞吐量可带来非常明显的优势。博科第五代光纤通道技术可带来更多优势，帮助满足新的及不断变化的要求，

包括： • 低延时和出色的 IOPS（每秒 I/O 操作数）性能可最大限度地增加每物理服务器支持的虚拟主机数。

• 在数据中心经过实践验证的定制架构可最大限度地降低高密度服务器虚拟化的风险及故障率。

• 不停机网络和自动化管理功能可最大限度地降低运营成本和复杂性。

• 集成式高级诊断、监控和 RAS（可靠性、可用性和可维护性）功能可简化管理并增强弹性。

• 集成式 ISL 数据压缩和加密可优化带宽，保护数据。

• 向后兼容现有基础架构，最大限度地减少彻底淘汰和更换设备的需求。

• 很低的开销和延时可避免 I/O 瓶颈，释放 Flash、SSD 及 16 Gbps 存储产品的全部性能潜力。

此外，博科第五代光纤通道技术平台还采用了多种突破性技术，来大大简化 SAN 部署和管理并降低运营成本。以下各

部分更详细地介绍了这些独特功能：

• UltraScale 机箱连接，实现更高的密度和更简单的 Fabric 架构，进而降低网络复杂性和成本。

• 借助创新的诊断、监控和管理功能，Fabric Vision 技术可最大限度地延长运行时间，优化应用性能，简化 SAN 管理。

UltraScale 机箱连接（UltraScale Chassis Connectivity）

Brocade UltraScale 机箱连接可提供专用的 64 Gbps 并行第五代光纤通道技术机箱间连接，来连接最多 10 台

Brocade DCX® 8510 Backbone，实现更扁平、更快速更简单的 Fabric 架构，提高整合程度，同时降低网络复杂性和成

本。如图 2 和图 3 所示，UltraScale 可支持高度可扩展的“核心 - 边缘（core-edge）”和“主动 - 主动（active-active）”网状机箱拓扑结构。

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图 2 包含 2 个核心机箱和 8 个边缘机箱的“核心 - 边缘（Core-edge）”拓扑。

图 3 9 机箱网状拓扑。

Brocade UltraScale 基于 Quad Small Form Factor Pluggable（QSFP）技术，可连接两个 Brocade DCX 8510 机箱的

核心路由刀片。每个基于 QSFP 的 UltraScale 端口将 4 条 16 Gbps 链路合并在一起，通过一根线缆提供 64 Gbps 的

吞吐量。Brocade DCX 8510-8 和 Brocade DCX 8510-4 安装有 Brocade Fabric OS（FOS）v7.0 或更高版，分别可提供

32 个 QSFP UltraScale 端口和 16 个 QSFP UltraScale 端口。

基于 Brocade QSFP 的 UltraScale 技术还有光学版本，可支持最远达 100 米（108 码）的线缆连接距离，进而提供更

大的架构设计灵活性。其次，将 4 条线缆合并到单一 QSFP 中，还可以为部署不同技术提供令人难以置信的灵活性，包

括 Fabric 架构中任意两点之间只有一个中继段的大型 9 机箱全网状设计。

此外，Brocade DCX 8510 UltraScale 机箱连接还可以大幅度减少所需 ISL 线缆的数量——与传统 ISL 相比，提供相

同互连带宽的情况下可将线缆数量减少 4：1。由于基于 QSFP 的 UltraScale 连接建立在核心路由刀片上，而不占用端

口刀片上的传统端口，因此可用于服务器和存储连接的 FC 端口数量可增加 33%。

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Fabric Vision 技术

Brocade Fabric Vision 技术带来了一种突破性的硬件和软件技术，可将 Brocade Condor3 ASIC、Brocade Fabric OS及 Brocade Network Advisor（博科网络顾问软件）的功能相结合，最大限度地延长运行时间，简化 SAN 管理，提供前

所未有的存储网络可视性。Brocade Fabric Vision 技术可提供创新的诊断、主动监控和管理功能，帮助管理员预防问题，

最大限度地提高应用性能并降低运营成本

Brocade Fabric Vision 技术可扩展博科第五代光纤通道技术，提供业内无与伦比的技术创新成果。Fabric Vision 技术

包括：

ClearLink 技术：随着网络速度的提高，介质和线缆容忍性对于避免性能下降和长期循环冗余校验（CRC）错误变得至

关重要。Brocade ClearLink 是一种正在申请专利的技术，它利用独特的诊断端口（D_Port）模式来确保第五代光纤通

道技术光模块和线缆的光学及信号完整性，进而简化高性能 Fabric 架构的部署和支持。通过积极主动地监控关键的

收发器，客户可以快速解决任何物理层问题而不需要特殊的光学测试工具。

ClearLink 是一种先进的诊断技术，使用户可自动进行一系列测试，以测量并验证交换机链路延时和距离，确认 Fabric架构中所有 16 Gbps 收发器的完整性——在部署前或出现疑似物理层问题时。此外，ClearLink 只要求使连接到所测

试链路的端口离线，而其它端口可继续在线运行，与所测试的链路完全隔离。

除了交换机间链路验证外，Brocade FOS v7.1 还可在以 16 Gbps 的速度运行时在第五代光纤通道技术交换机和

Brocade 1860 多功能卡之间提供动态 ClearLink 支持。Brocade FOS v7.1 还能够为以接入网关（Access Gateway）模

式运行的 16 Gbps 交换机，以及 Brocade DCX 8510 Backbone 上的 UltraScale 机箱连接提供 ClearLink 支持。

Bottleneck Detection（瓶颈检测）：及时发现设备或 ISL 拥塞及 Fabric 架构中的延时异常情况，并向管理员发出预警。

在 F_Ports 上使用时，瓶颈检测（Bottleneck Detection）可连续监控特定设备端口上的中等或严重延时，并发出通知，

说明延时的性质及时长。存储延时被疑为是导致主机性能不良的原因时，瓶颈检测还可以用作对主机信息的确认。也

可以执行反向流程（使存储不再成为导致性能不良的原因）。在 E_Ports 上使用时，瓶颈检测在检测到某条 ISL 上出现

严重延时时会发出预警。这种延时通常是 Fabric 架构中别处的拥塞或延时导致的，设备中多个数据流的延时累计时也

会出现这种情况。

Brocade Network Advisor（博科网络顾问软件）与 Bottleneck Detection（瓶颈检测）一同运行，自动监控并检测

Fabric 架构中的网络拥塞和延时，在连接图和产品树中直观地显示瓶颈。Brocade Network Advisor 还可以显示哪些

设备和主机受存在瓶颈的端口影响。

前向纠错：自动检测位错误并从位错误中恢复，进而增强传输可靠性和性能。

虚拟通道级 BB_Credit Recovery：自动检测虚拟通道级缓冲信用丢失并从中恢复，防止性能下降，增强应用可用性。

此外，在 2013 年，Fabric Vision 技术将继续得到增强，增加新功能和技术，包括：

Monitoring and Alerting Policy Suite（MAPS）：这是一种基于策略的监控工具，可简化全 Fabric 架构范围的门限配置

和监控。利用预先制定的规则 / 基于策略的模板，只需简单的两步就可以将门限和预警应用于端口。您可以利用通用

的规则和策略来一次性地配置整个 Fabric（或多个 Fabric 架构），也可以为特定端口定制策略——所有这些只需一次

对话就可以完成。集成控制面板可汇总显示交换机总体健康状况报告和策略违反条件的详细信息，帮助确定潜在问题。

此外，客户可以利用 MAPS 和 Brocade Network Advisor（博科网络顾问软件）来在整个网络中部署一致的配置策略，

进一步简化网络操作。

Brocade Flow Vision：这是一种功能全面的工具，可帮助管理员识别、监控并分析特定应用数据流，以最大限度地提高

性能，避免拥塞，优化资源利用。Flow Vision 包括：

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• 数据流性能监控应用：允许平滑地监控 Fabric 架构中任何数据流的性能状况和指标，而不需要使用会导致业务

中断、信号质量下降的网络分流器。使用户可以：监控从特定主机到多个目标或逻辑单元号（LUN）或从多个主机

到特定目标 /LUN 的所有数据流，以及特定 ISL 上的所有数据流，并对特定帧类型进行 LUN 级监控，进而发现会

影响应用性能的资源争用或拥塞。

• Flow Generator（流生成）应用：对特定交换机或整个 SAN Fabric 架构中的数据流进行预测试和验证，包括以全

线速验证路由、光模块、线缆、端口、交换机内链路及 ISL 的完整性，并启用全面的 Brocade FOS 特性，而不要求

任何 16 Gbps 主机、目标（target）或外部流量生成器（generator）。

• Flow Mirroring（流镜像）应用：选择需要镜像的数据流，并将它们发送到本地嵌入式端口上以进行进一步分析。

在交换机的任何端口上提供非侵入式流量监控和故障排除。 Brocade Fabric Vision 技术被集成到 Brocade Network Advisor（博科网络顾问软件）中，提供可定制的健康状况和

性能控制面板视图，以简化 SAN 配置和管理，通过更快速地确定问题来实现积极主动的管理并降低运营成本。利用

Fabric Vision 技术，Brocade Network Advisor 可在单一屏幕上显示所有关键状态信息，包括交换机健康状况汇总、不

符合策略的条件、主要应用流和历史数据，进而帮助您一目了然地查看各种趋势。

结语

更高的吞吐量对于跟上服务器和存储技术进步步伐非常重要，但博科第五代光纤通道技术的真正价值不光在于更快

速的链路。更高的可靠性、UltraScale 机箱连接等突破性技术和 Fabric Vision 技术可大大简化 SAN 部署和管理，同时

降低运营成本。

作为存储网络领域公认的领导者和创新产品，Brocade Fibre Channel（博科光纤通道）是最可靠、部署最广泛的企业

存储网络基础架构。博科一如既往地致力于推动未来光纤通道开放标准和技术进步，提供无与伦比的商业价值。

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还无法提供。有关功能和产品供应的信息，请与博科公司销售办事处联系。本文档中包含的技术数据的出口可能需要有美国政府的出口许可。

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