存储网络光域互联

随着电信行业大环境的整体滑坡和网络泡沫的破灭，预计在未来几年内，进一步挖掘已建网络的潜力是运营商在网络建设中的主要思路。而通过新技术对现有的网络进行优化，实现增值业务的适量开发，以少量的投入获得最佳效益，将是拓展网络生命力的有效手段。

　　存储网络承载着大量的增值业务和后台信息，是电信运营商的主要支撑网络。因此，提高存储网络的存储效率和可靠性，是优化电信支撑网络的关键。光网络依靠其固有的容量大、速率高、传输距离长和QoS好等优势，比传统的SCSI方式具有更广阔的发展空间。因此，利用光网络实现存储网络的互联，不仅有利于存储网络的发展，也将是未来光网络的一个热点。

　　1、VSR下的激光器

　　VSR(Very Short Reach，甚短距离传输)被ITU-T G.693定义为小于300 m的设备之间互联，已被视为降低中心局接口价格的主要手段。对于本地间的SAN备份，完全可以选择经济合理的光源，VSR是一个理想的解决方案。

　　VSR继续沿用各种SDH标准光接口，通过并行光技术来取代昂贵的串行互联。以10 Gbit/s为例，16路STM-4信号被12只850 nm VCSEL(垂直腔表面发射激光器)组成的激光器阵列映射到12条1.244 Gbit/s的光纤链路中，经过重新组合后再以10 Gbit/s的速率发送出去。VCSEL阵列制作在一块芯片上，它的封装成本与封装一只单波长激光器的成本相同，因此业务提供者可节省大量的投资成本。由于信号在多条线路上发送，而每条线路的速率很低，可降低发射功率，直接调制，所以这种技术只需要低成本的光设备。VCSEL的基本结构如图1所示。
　　

　　图1　VCSEL的基本结构

　　目前常用的SDH设备和存储设备都使用半导体激光二极管(LD)作为光发送机的光源。半导体激光二极管是通过F-P(Fabry-Perot)谐振腔提供光反馈，使光在谐振腔内来回反射，不断得到放大振荡，最后利用异质结的电子辐射跃迁，在侧面实现光的受激辐射。VCSEL光源的谐振腔位于晶粒层之间，光束是从晶粒的垂直面而非传统的侧面发射的。

　　目前广泛使用的VCSEL的波长大多为850 nm。相对于VSR而言，由于无需考虑1 310 nm和1 550 nm两个窗口的长距离传输，加上光功率受限，因此使用VCSEL解决VSR是一个非常理想的方案。国内在VCSEL上已实现1.25 Gbit/s和2.5 Gbit/s两种速率，下一步将是向10 Gbit/s和Array VCSEL迈进。

　　通过在SAN设备中或光纤通道交换机上内置VSR激光器，就可以更经济更方便地解决本地SAN备份问题。在长距离SAN备份时，则可以利用VSR做激光器的内部转接。

　　2、光纤操作系统

　　传统的存储网络通过并行SCSI实现DAS(直接存储)，但这种68 PIN的"菊花链"式连接的设备数目有限，而且是在68 PIN上同时进行信号的接收和发射，线缆之间的干扰非常严重，导致在提高速率时(并行SCSI的速率可以是40 Mbit/s、80 Mbit/s和160 Mbit/s)，物理连接距离从理论上的25 m降低到了实际上的12 m。

　　作为业界的四大存储巨头之一，IBM在解决并行SCSI传输的问题上提出了独有的ESCON和FICON两种方法。ESCON是一种主机信道，在光纤上支持200 Mbit/s的数据速率，可以达到3～10 km的传输距离。FICON是另一种主机信道，在光纤上支持1 Gbit/s的数据速率，传输距离为10～20 km。在某些部分，FICON借鉴了FC(Fiber Channel)的概念对ESCON进行了适量修改，但在故障恢复等一些关键机制上还是和FC有很大的区别。最为关键的是，ESCON和FICON是IBM私有的协议接口，任何厂商使用该接口互联都必须经过IBM的严格测试，这在一定程度上限制了ESCON和FICON的普及，也就成了FC诞生的催化剂。
使用FC构建SAN是业界普遍认可的方案。它的具体思路是，尽量摆脱电缆的连接，将各种存储服务器用光纤连接，提供企业级扩展能力、可管理能力、可靠性和可用能力的存储网络。通常而言，它比仲裁环、PTP的FC连接有更好的性能，即各服务器直接用FC接口连接到Fabric交换机上，由Fabric交换机负责对外的连接。

　　FC的分层协议结构如图2所示。

　　图2　FC的分层协议结构

　　作为一种串行全双工技术，在ANSI标准X3.230-1994中FC的传输速率可达1.06 Gbit/s，传输距离为10～20 km。在纠错能力和流程控制上，FC是原有铜线网络的1000倍。FC支持设备上的热插拔，增减设备对网络无影响。FC还是一种基于协议的技术，在物理层上光纤和铜缆两种连接可选，这也正是我们使用"FC"而不是"Fiber Channel"的原因。

　　随着存储技术的不断进步，业界提出了iSCSI和InfiniBand的概念。iSCSI是SCSI和IP相结合的产物，通过对SCSI数据块进行TCP/IP打包，由IP网络来承载SCSI，具有很强的通用性。iSCSI的帧结构与FC类似，由起始标识、帧头、地址段、应用数据和帧尾组成。iSCSI给存储网络带来了另一个发展方向--IP存储技术，进一步扩展了存储网络的传输距离。更重要的是，利用iSCSI构建IP SAN，与FC SAN互联，可更方便地实现NAS和FC SAN的连接。而InfiniBand是一个协议组，目标是协调来自不同厂商的多种不同标准，其设计思路是通过一种交换连接来消除PCI总线的性能瓶颈。从最近的动态看，InfiniBand进展缓慢，是否能够进入商用很成问题。