光纖通道到以太網存儲結構解析

行業專家認為，以太網存儲結構（ESF）是下一代存儲網絡的理想選擇，因為其具有卓越的性能、智能和效率。

這帶來了一個問題：那么為什么不是光纖通道呢？傳統上，高性能網絡存儲意味著采用塊存儲技術，并構建光纖通道存儲區域網絡（SAN）。實際上，當存儲和數據中心架構師開發分布式存儲，并評估可用網絡技術來釋放硬盤驅動器空間時，采用光纖通道是一個明智的選擇。它提供了性能、存儲感知智能效率和可靠性的最佳組合。然而，如果快速推進二十年，采用相同的指標評估網絡發展，就會產生一個截然不同的答案。事實上，以太網將最終獲得勝利。而根據性能、靈活性、可靠性、可擴展性，以及安全性等指標進行評估，如今的以太網在各個方面都超過了光纖通道。

以太網的性能優勢

更高的性能是以太網取代光纖通道的關鍵原因。但是存儲網絡不僅僅是帶寬和延遲，還涉及存儲協議。光纖通道當時是一種創新技術，它采用并行SCSI總線并將其串行化。這也意味著它可以被切換，并因此實現網絡化和可擴展。但從本質上來說，其存儲協議前端本身并沒有創新?；镜腟CSI協議保持不變，只是簡單的序列化。因此，其傳統的命令、就緒、數據響應序列只是以串行方式復制。

當所有存儲設備都是10毫秒量級的硬盤驅動器（HDD）介質時，這并不重要。由于旋轉的磁盤盤片的機械讀/寫磁頭的延遲時間很長，誰會在乎網絡延遲100微秒的時間，更何況還面臨有限的并行性、軟件鎖定和CPU中斷？但是，這一切都隨著閃存產品的出現而改變。如今，閃存固態硬盤（SSD）存儲的延遲不是以毫秒為單位，而是以幾十微秒來衡量。

新的低延遲存儲介質的應用暴露了SCSI硬盤的性能瓶頸。由于SCSI協議固有的限制，基于光纖通道的介質不能充分利用閃存SSD硬盤的高速特性。意識到這一點，技術人員開發了NVMe協議，完全繞過了SCSI協議。

NVMe協議直接通過PCI-Express接口簡化閃存訪問，以實現最佳性能、延遲和并行性，同時最大限度地減少中斷和軟件鎖定。如今，NVMe固態硬盤可以提供當前最高的性能，其技術已經成熟，價格逐漸下降，使閃存固態硬盤得到更廣泛的應用，但是，這種閃存性能僅限于單個服務器，限制了其可擴展性，降低了效率，并導致利用率低下。

NVMe-oF協議

采用NVMe-over-Fabrics（NVMe-oF）標準協議，即可獲得開箱即用的帶寬。NVMe-oF定義了一個可以盡可能有效地遠程訪問NVMe閃存協議。為此，NVMe-oF利用遠程直接內存訪問（RDMA）技術在應用程序之間訪問和移動數據，而不涉及主機CPU。融合以太網或RoCE上的RDMA是使其成為普通以太網網絡的關鍵技術。

NVMe-oF的標準化版本利用RDMA（InfiniBand或RoCE）作為實現低延遲，傳輸卸載，用戶空間數據傳輸和無CPU數據傳輸的完整手段。包括光纖通道在內的其他數據傳輸商已經意識到NVMe-oF構成的威脅，試圖開發類似于NVMe-oF的類似Rube Goldberg的裝置，但事實上，這些裝置只是在舊裝置上改裝的新技術。理論上，在未來的某個時候，用戶可能能夠通過光纖通道運行NVMe-over-Fabric，但為什么要這樣做？

很明顯，光纖通道正在減少，NVMe-Over-Fabrics的出現將加速這一下滑。具有前瞻性的企業存儲架構師已經意識到這一點，并且正在接受云計算中斷帶來的變化。這些創新者正在放棄光纖通道，使用以太網存儲結構（ESF）滿足數據傳輸需求，以實現企業級安全性的云計算的可擴展性和高效性。

超大規模廠商和公共云提供商是首先意識到這一點的組織，并且在其大型數據中心采用了融合以太網存儲結構。這有助于解釋光纖通道端口為什么以-6%的速度下滑，而以太網以復合年增長率為18%快速增長的原因。NVMe-Over-Fabrics協議和RoCE協議的問世只會加速這種下滑。

總之，市場是技術競爭的最終仲裁者。在當今的市場，許多OEM廠商、閃存供應商和初創公司投資于NVMe-oF解決方案和強大的以太網交換機，以及RoCE NIC供應商生態系統，投資技術并爭奪市場優勢。相比之下，鑒于光纖通道領域的整合，目前還沒有哪一家公司為了這項技術向前推進而投資。