【摘 要】如今，越來越多的系統(tǒng)需要外部存儲(chǔ)來解決其長(zhǎng)時(shí)間工作帶來的大量數(shù)據(jù)無(wú)處存放的問題，因此，外部存儲(chǔ)就成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的又一大熱點(diǎn)，目前外部存儲(chǔ)在和服務(wù)器連接上有很多方法，總體來說有光纖和以太網(wǎng)組合連接， Infiniband網(wǎng)連接等，本文對(duì)上述二種連接進(jìn)行介紹，研究不同的架構(gòu)模式，并對(duì)他們的性能進(jìn)行比較。

【關(guān)鍵詞】Infiniband網(wǎng) 以太網(wǎng) 外部存儲(chǔ)

如今的互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)通訊速度的要求越來越高，因此，在這種需求下，Infiniband 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。Infiniband（以下簡(jiǎn)稱IB）技術(shù)是一種開放標(biāo)準(zhǔn)的高帶寬，高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，他用于服務(wù)器端的高性能互聯(lián)，從處理器到系統(tǒng)的I/O，直至存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，穿過整個(gè)數(shù)據(jù)中心，形成一張高速數(shù)據(jù)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。ib技術(shù)發(fā)展的非常迅速，短短幾年時(shí)間，各大廠商，例如Cisco，IBM，HP等等，都加入了其技術(shù)陣營(yíng)，而其網(wǎng)卡單端口最大可達(dá)20Gbps的性能也沒有讓各廠商失望，可以說IB技術(shù)已經(jīng)是高性能計(jì)算機(jī)互聯(lián)技術(shù)和外部存儲(chǔ)技術(shù)的的首選。

一、以太網(wǎng)外部存儲(chǔ)架構(gòu)及特點(diǎn)

由于以太網(wǎng)出現(xiàn)的時(shí)候較早，組網(wǎng)也比較簡(jiǎn)單，所以現(xiàn)在很多單位和企業(yè)的整個(gè)架設(shè)也是基于以太網(wǎng)的?？蛻舳水a(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過千兆或者萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)到達(dá)I/O服務(wù)器，然后與通過光纖或者以太網(wǎng)線，經(jīng)過光纖交換機(jī)或者以太網(wǎng)交換機(jī)到達(dá)存儲(chǔ)設(shè)備里。在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)經(jīng)過2次交換機(jī)，并且即便是用最高級(jí)別的以太網(wǎng)交換機(jī)，其傳輸速度最大也只能達(dá)到10GBps，而且萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)價(jià)格也比較昂貴。

二、ib網(wǎng)外部存儲(chǔ)架構(gòu)及特點(diǎn)

ib技術(shù)作為新興的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要特點(diǎn)就是具有非常高的帶寬，QDR（Quad Data Rate，在DDR的基礎(chǔ)上，擁有獨(dú)立的寫接口和讀接口，以此達(dá)到4倍速率）技術(shù)甚至有望達(dá)到40GBps，而交換機(jī)延遲只有140ns，和以太網(wǎng)一樣的系統(tǒng)擴(kuò)展性，和更佳的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)性，另外其支持RDMA（Remote Direct Memory Across），也使得他在構(gòu)筑外部存儲(chǔ)的時(shí)候，擁有更好的性能，靈活性，并且對(duì)服務(wù)器的開銷也要小很多，再采用IB網(wǎng)構(gòu)建外部存儲(chǔ)時(shí)，可以采用一臺(tái)IB交換機(jī)連接所有的客戶端主機(jī)和I/O服務(wù)器，而I/O服務(wù)器則可以和外部存儲(chǔ)進(jìn)行交叉互聯(lián)，兩兩互備。在這個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)只經(jīng)過一個(gè)交換機(jī)，且速率至少可以達(dá)到20GBps。

三、以太網(wǎng)與ib網(wǎng)組建外部存儲(chǔ)比較分析

在看過了上面的以太網(wǎng)和IB網(wǎng)的外部結(jié)構(gòu)圖之后，我們不難發(fā)現(xiàn)這兩者的不同，首先在結(jié)構(gòu)上；因?yàn)镮B網(wǎng)單線通訊速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以太網(wǎng)單線通訊速度，所以用一根IB線纜可以取代幾條甚至十幾條以太網(wǎng)線纜，因而ib網(wǎng)更簡(jiǎn)潔，利用較少的交換機(jī)連接整個(gè)網(wǎng)絡(luò)布局，一臺(tái)IB交換機(jī)，最多可擁有324個(gè)交換端口用于對(duì)外連接，但是交換機(jī)和交換機(jī)之間，為了達(dá)到最穩(wěn)定效果要求板間互聯(lián)，所以在整體上可以看做是一個(gè)交換機(jī)；在速度上ib網(wǎng)20GBps完敗以太網(wǎng)的10GBps，并且在QDR技術(shù)發(fā)展后，20GBps也遠(yuǎn)不是IB網(wǎng)的速率上線，而其實(shí)，很有意思的事，很多的萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)廠家，在進(jìn)行交換機(jī)內(nèi)部互聯(lián)的時(shí)候，也往往會(huì)采用ib技術(shù)；在成本上，ib網(wǎng)減少了若干交換機(jī)，但是ib線纜本身價(jià)格比較昂貴，所以ib網(wǎng)組網(wǎng)成本較高；在配置上，ib網(wǎng)本身兼容以太網(wǎng)的ieee協(xié)議；在維護(hù)上，ib網(wǎng)擁有自己的子網(wǎng)管理系統(tǒng)，InfiniBand與現(xiàn)存的I/O技術(shù)在許多重要的方面都不相同。不像PCI、PCI-X、 IDE/ATA 和 SCSI那樣共享總線，因此沒有相關(guān)的電子限制、仲裁沖突和內(nèi)存一致性問題。相反，InfiniBand在交換式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上，采用點(diǎn)到點(diǎn)的、基于通道的消息轉(zhuǎn)發(fā)模型，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)閮蓚€(gè)不同的節(jié)點(diǎn)提供多種可能的通道。因?yàn)橐材軌驅(qū)栴}定位到每一個(gè)端口，是管理員能迅速找到網(wǎng)絡(luò)不健康的癥結(jié)所在。在整體規(guī)劃上，這一點(diǎn)雖然沒有理論依據(jù)，但是根據(jù)筆者實(shí)際情況感覺，當(dāng)一個(gè)用以太網(wǎng)連接的系統(tǒng)，當(dāng)其節(jié)點(diǎn)數(shù)超過1000個(gè)的時(shí)候，以太網(wǎng)就開始趨于不穩(wěn)定，各VLAN可能會(huì)出現(xiàn)小型的網(wǎng)絡(luò)擁塞，而ib網(wǎng)的在超過1000個(gè)節(jié)點(diǎn)接入時(shí)，依舊沒有類似情況發(fā)生；在可擴(kuò)展性上，InfiniBand的擴(kuò)展性非常高，在一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)可支持上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可有幾千個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)安裝的系統(tǒng)中可以有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。InfiniBand交換機(jī)通過子網(wǎng)路由分組，InfiniBand路由器將多個(gè)子網(wǎng)連接在一起。相對(duì)以太網(wǎng)，InfiniBand可以更加分散地進(jìn)行管理，每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)有一個(gè)管理器，其在路由分組、映射網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒃诰W(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供多個(gè)鏈路、監(jiān)視性能方面起決定性的作用。子網(wǎng)管理器也能保證在特別通道內(nèi)的帶寬，并為不同優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)流提供不同級(jí)別的服務(wù)。子網(wǎng)并不一定是一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備，它可以是內(nèi)置于交換機(jī)的智能部件；在數(shù)據(jù)傳輸速率上ib技術(shù)繼承了總線的高帶寬和低延時(shí)，同時(shí)還采用了繼承自DMA的RDMA技術(shù)，即不對(duì)操作系統(tǒng)有任何影響，而直接把數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)區(qū)，消除了外部存儲(chǔ)器復(fù)制和文本交換的過程，，所以傳輸?shù)男Ч蟠筇岣?，增?qiáng)了整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀寫能力，解放服務(wù)器內(nèi)存帶寬和CPU周期，增強(qiáng)了應(yīng)用系統(tǒng)性能，而這些都是以太網(wǎng)很難辦到的地方。

四、結(jié)論

總而言之，ib網(wǎng)在很多方面都有著以太網(wǎng)所不具備的優(yōu)勢(shì)，和發(fā)展前景。而且隨著各大龍頭計(jì)算機(jī)廠商和交換機(jī)廠商的關(guān)注，必將成為下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)硬件設(shè)備之一，所以用ib網(wǎng)搭建外部存儲(chǔ)，也必將取代傳統(tǒng)的以太網(wǎng)組網(wǎng)搭建外部存數(shù)狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《InfiniBandTM Architecture Specification Volume 1Release 1.2.1》

[2]《Infiniband網(wǎng)絡(luò)存數(shù)研究》盧德平

作者簡(jiǎn)介：

余苗，北京，漢，（1984--6） 海軍裝備研究院。