详细解析FCoE协议

基于以太网的蜕变

光纤通道和以太网传输都是使用的数据链路层协议（第二协议层）。在OSI七层模型中，第一协议层是传输网络信号的物理媒介，第二协议层是成帧协议（Framing Protocol ），当上层协议处理网络路由和会话管理等更高层级服务时，本层协议会立即作用于下层介质。因为每个附加协议层都会带来更多的协议处理和开销，所以第二协议层是从一个网络节点向另一个网络节点快速传输数据的最为快捷的途径。

光纤通道作为链路层传输协议，最初是专门被设计用来保证数据中心传输通道的高效率。这其中多方面原因的。首先，在千兆或数千兆的速率下，网络需要一个流控机制来避免网络阻塞引起的丢帧问题。光纤通道借助Buffer-to-buffer Credit解决了流控制问题。一端设备只有当接收方的缓冲区已清空并且发出接收准备信号（（R_RDY））后才能发送附加帧。其次，光纤通道结构从本质上来说是一个独立的子网，专门处理在数据中心内的主机与目标设备之间的数据通讯问题。尽管现在光纤通道有SAN到SAN交流的辅助路由能力，但光纤通道路由使用的是网络地址转换协议 （Network Address Translation，NAT），而不是上面第三层的路由协议。

光纤通道技术在这几年时间中，发展出了很多更适用于存储需求的更高层功能。例如，基于每台光纤通道交换机都配备的简单域名服务（Simple Name Service，SNS），就为发起者寻找目标资源提供了设备发现机制。基于端口或WWN（World Wide Name）的分区实现了不同存储单位间的彼此隔离，防止未授权服务器与特定存储资产之间通信。

注册状态变化通告（Registered state change notifications，RSCNs）提供了一种将服务器与存储网络中存储系统相链接的方式。通信重路由（Fabric Shortest Path First ，FSPF）协议可在多台交换机架构下建立最佳的路径。并允许多在多台交换机之间进行多重连接，以提高带宽。具备故障隔离的光纤路由实现了各个独立SAN间的资源共享。虚拟光纤网络技术可以使不同部门或应用程序之间共享一个公共的SAN，而相互不受影响与限制。

为了保持此前光纤通道所具备的传输优势和以存储为中心的特征，FCoE需要对传统的以太网和相应的控制器进行重大的改进，以提供设备发现、通知（Notification）、安全和其他高级存储服务。如果以太网可以满足数据中心的苛刻要求的话，那么通过以太网封装光纤通道帧的FCoE协议就完全能够成为终端到终端传输（FCoE发起者与FCoE目标直接通信）或网关应用（FCoE发起者通过网关与光纤通道目标设备通信）最简单直接的解决方法。但是为了使用户实施成为可行，那些光纤通道上的高级服务必须得到保留。

防止丢包

FCoE发展过程中所遇到的第一个挑战是将通过本地光纤通道的Buffer-to-buffer Credits特性所实现的流控制机制得以延续。虽然以太网交换机没有相对应的缓冲到缓冲机制，但以太网标准可以通过支持MAC控制帧来调节流入的信息量。IEEE 802.3x 流量控制标准是基于暂停帧流量控制技术的。这个技术会使得发送者后面的传输内容延迟一段特定的时间再发送，如果接收设备在这段时间过去之前清除缓冲，那么它会重新发送暂停帧，同时将终止时间归零。这使发送者可以重新传送直至接收到另一个暂停帧。

因为FCoE机制必须支持存储数据的读写，所以所有网络存储路径下的终端设备和以太网交换机必须支持双向IEEE 802.3x流控制。尽管这样的效果可能不如Buffer-to-buffer Credits机制那么理想，但是IEEE 802.3x暂停帧可以提供对应的功能性，来调节存储流量并防止阻塞和缓冲区溢出引起的丢帧。

IEEE中的IEEE 802.3ar阻塞管理研究小组和IEEE 802.1au阻塞通知研究小组负责以太网阻塞问题的研究工作。特别是对于存储事务来说，这有助于增强流控机制的服务层级质量，使得最关键的任务的数据流在可能发生阻塞的情况下获得最高优先权。(编辑：小宇)