综述：万兆以太网 IP存储的东风？(2)

武内空

10Gbps产品价格下跌是影响采用万兆局域网的一个重大因素。当万兆以太网每个端口的价格为7万美元(这指2002年和2003年市场上出现的第一批产品)时，用户所出的价格要比千兆以太网端口高出一大截。这种价格上的差异使得链路聚合作为一种过渡的解决方案极具吸引力。万兆以太网要迅速发展，价格就得大幅下降。

在服务器内部，终结万兆以太网链路给整个服务器架构带来了压力。2003年，如果一台运行Windows 2000的典型服务器的 I/O子系统采用运行速度为66MHz的PCI，有效带宽仅为350Mbps左右。

不过要让万兆以太网链路达到饱和状态，单向就需要大约1.25Gbps的带宽，即总共2.5Gbps，这相当于PCI总线带宽的7倍。

第三个问题涉及TCP/IP处理开销——许多人认为这将是基于千兆以太网的存储面临的问题，几乎每个人都认为在10Gbps速度下这更成问题。事实证明，对基于千兆以太网的iSCSI而言，TCP/IP卸载不是什么重大问题。如今的CPU有足够的性能提升空间，可以满足TCP/IP处理的需要，而不会影响应用性能，所以只有极少数部署的iSCSI使用了TCP/IP卸载硬件。如果在10Gbps 速度下，情况就不会是这样，可能需要TCP/IP卸载引擎(TOE)解决方案。

第四个问题涉及主机操作系统对I/O请求的处理。如今，I/O流量在放到工作内存之前先缓存在内存中，然后写入到磁盘上。这通常需要好几次拷贝到内存的操作，每次都需要通过内存总线传送流量。在10Gbps速度下，这些拷贝带来的影响可能会让内存总线难以招架。为了解决这个问题，互联网工程任务组(IETF)正在制订多项标准，有望减少内存拷贝次数，能够直接把数据放到内存中(譬如远程直接内存访问即RDMA)。万兆以太网服务器集群所需的高带宽、低时延需要这样的性能。

万兆以太网产品自2002年以来就已上市。最初的产品专注于交换机到交换机连接及服务器到服务器集群连接。如今，促进万兆以太网采用的因素包括：基于IP的语音和基于IP的存储(NAS和iSCSI)这些应用在许多企业迅速增加。

每个端口的价格一直在稳步下跌。到去年年底，一条10Gbps链路可能比聚集多条1Gbps 链路更为划算。上面提到的另外三个问题方面也取得了重大进展。譬如说，如今服务器的众多高速I/O选项(如PCI-X和PCI-Express)使得 10Gbps I/O连接更切合实际。

市场上出现了实现TCP/IP卸载机制的低成本芯片，这也使得TOE解决方案更具有吸引力。在软件方面，出现了几项用于TCP/IP卸载及加速的事实上的标准。这方面的一个例子是微软最近发布的Windows Server 2003 Scalable Networking Pack，该服务包实施了TCP Chimney(TCP/IP卸载架构)、Task Offload(校验和计算卸载)及Receive-Side Scaling(这让TCP可以接受可在多个处理器上运行的处理任务)。这一切都会对得到广泛支持的万兆以太网TOE解决方案的可用性带来积极影响。

最后，旨在实现使用万兆以太网的服务器集群机制的标准已在IETF内部取得了重大进展。这些协议(如DDR和RDMAP)预计会在不远的将来进入标准制订过程的最后阶段。

对存储领域的影响

万兆以太网的出现对基于IP的存储的所有应用产生了影响，包括NAS、iSCSI以及通过广域网连接一个个孤立的光纤通道SAN。万兆以太网为这每一种协议提供了更大的性能提升空间。

不过，因为万兆以太网和iSCSI这两项标准前后出现相隔一年左右，所以它们经常作为相互依赖的技术连接起来——各自对另一方来说就是“杀手级应用”。不过，这其实是一种误解。

本机iSCSI磁盘阵列和IP SAN问世已有好几个年头。而IP SAN部署的数量已从2004年的大约2500个增加到了去年年底的22000个。迄今为止，所有这些基于iSCSI的SAN都采用万兆以太网，而且几乎全都在服务器端使用软件驱动程序。

IP SAN大多数部署在大企业的部门级，或者部署在中小企业的主数据中心。大多数是取代直接连接存储的“新部署的”SAN，特别是在由小型服务器组成的 Windows环境。在这种环境下，有限的管理员支持、主机连接成本以及基础设施的复杂性都阻碍了光纤通道SAN的部署。

如今有些企业建有“纯以太网的数据中心”，所有存储流量使用千兆以太网用于NAS、SAN和数据中心之间的连接。

考虑到全球40%以上的存储系统仍采用直接连接方式，IP SAN有着进一步增长的广阔空间。而iSCSI不需要万兆以太网的额外带宽，就能成功地满足这个市场的需求。