学文网摘 要 FCoE，全称Fibre Channel over Ethernet，是一种将Fibre Channel映射到无损以太网从而实现在无损以太网上上传输FC数据帧的技术。本文主要讨论介绍了FCOE应用场景及FCOE-F模式的协议实现。
关键词 Fibre Channel；DCB；FCOE；FCOE-F模式；以太网
中***分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0212-02
0背景
当前数据中心的存储网络主要采用的是FC SAN和IP SAN两种组网方式，两种组网方式比较：第一，FC SAN关键的技术特征在于FC网络所采用的的不丢包机制（lossless BB-Credit），而以太网IP SAN采用的是一种尽力服务的网络模式，当网络繁忙时有可能发生丢包或传输故障，所丢数据包只能通过上层协议（比如TCP）的可靠性保障机制来重新发送，这就可能大大降低网络整体的性能；其次，SAN网络也在多年专注于后端存储网络设计中形成了一套成熟的基于FC技术的整网环境。
当然随着网络技术不断发展，FC SAN也逐渐暴露出了自身的一些不足。第一，FC协议传输速率发展缓慢，与以太网技术对比，FC传输速率达到1Gbps时，以太网刚刚普及10Mbps；到现在，以太网已经进入10G时代，甚至40G/100G普及的时代也马上到来了，FC才普及4G/8G，16G也仅在部分厂商（比如博科）设备上开始普及支持；另一方面，服务器端存储网络和以太网分开部署，需要接入设备多（以太网和存储网络需要有分别的接入网络设备），线路结构复杂，难于管理（以太网和存储分两套管理人员和系统）、数据中心整体功耗高，难于扩展。
基于上述问题的基础上，IEEE推出无损以太网技术标准（Data Center Bridging（DCB）），彻底解决了传统以太网传输尽力而为不可靠的问题，数据中心网络存储网和前端网络有了统一接口技术的变得有可能了。这时基于无损以太网的FCoE（Fibre Channel over Ethernet）技术就应运而生，统一了服务器连接以太网和存储网络的布线。
1 FCOE协议标准介绍
FCoE，全称Fibre Channel over Ethernet，FCOE将FC技术映射到以太网的技术，在无损以太网上能够传输FC数据帧。FCoE是由包括Brocade、IBM、思科等服务器和存储网络界多家厂商所共同支持与贡献T11标准委员会的协议。FCoE技术标准由T11组织制定，07年启动FCoE的制定，2009年基于无损以太网的FCoE标准的FC-BB-5标准。协议主要规定FCoE直接在CEE基础设施上传输FC信号的协议的标准。FCoE可以提供标准的光纤通道同等的多种服务如发现（FIP）、全局名称命名（world wide name）、分区（zone）等，而且这些服务都可以完全贴合原标准的运作，保有FC技术的低延迟性、高性能。FCoE采用CEE增强型以太网作为物理网络基础传输架构，提供标准的光纤通道有效内容载荷。当前厂商也已经开发了针对无损10Gb/40G以太网的数据中心架构。而此以太网标准被称为“聚合增强型以太网（CEE）”，可以避免类似TCP/IP协议的开销和数据包损失（只是在FC协议报文基础上增加以太网头部封装）。
根据《FC-BB-5》协议描述，FCoE设备存在三种接口模式：F模式、N模式、E模式。其中：当FCF（FC-Forwarder）设备与Enode设备（终端，例如服务器和存储等）相连时，FCF设备接口为F模式，Enode设备接口为N模式；当FCF设备与FCF设备相连时，FCF设备接口均为E模式。在Cisco交换机中还存在AUTO模式，AUTO模式不是一个新的模式，而是接口根据对端接口模式，自适应地将自己设置为F模式、N模式或E模式。
支持工作于F模式的接口称为F端口，F端口通常存在于fabric switch上，用来连接终端设备（如主机，磁盘等）上的N端口。F端口处理和响应来自N端口的数据与请求。一个F端口只能与一个N端口连接。F口支持class2、class 3。
FCOE-F模式应用场景介绍
主要应用在数据中心场景中，连接交换机和服务器以及交换机和存储设备。
连接方式2：远程连接模型（远程连接FCoE交换机模型）
主机通过支持CEE网络的二层交换机连接到FCoE交换机上，如下***所示：
3 FCOE-F模式工作过程介绍
网络中承担转发角色的FCF交换机能够为主机设备完成动态地址分配、拓扑/设备发现以及服各类务访问控制。FCOE-F模式主要交互过程如下：
1）装载有FCOE CNA的Server使用FIP协议发送FIP VlanRequest报文，Fabric端收到报文后回复FIP VLAN Notification报文完成Vlan协商。
2）服务器N-Port A 发MDA（Multicast Discovery Solicitation） 报文，发现FCF设备。
3）N-PortA向F-Port A发送FLOGI（默认地址为0xFFFFFE），获取N_A_ID（地址标识），FC-MAP生成的MAC地址，ELS参数，FCID等。
4）F-Port A收到Server端的FLOGI请求后，分配一个N_A_ID给N-Port A，完成虚FC链路（vfc）的建立。
5）N-Port A向Name Server（默认地址为0xFFFFFC，一般FCF为自带功能）发起PLOGI。
6）N-Port A在PLOGIC之后向FCF发出SCR注册。N-Port注册SCR是为了有变化时可以及时发送RSCN。
7）N-Port A向Name Server查询获得所有的N-Port信息。发送GID_FT报文查询，Name Server回复ACC GID_FT 包含所有N节点的FCID。另一种获取FCID的方式是，当有新的用户注册上了的时候，Name Server自动发送RSCN通告给N 节点，包含FCID.
8）FCID获取完成后，N-Port会向各个节点发送PRLI进程注册请求报文。其他Server CNA网卡收到该报文的时候没有修改任何字段只做ACC.存储设备会将target字段置为1，说明他本身是存储，可以进行磁盘获取。服务器端在收到存储端发来的信息后，就可以向存储的lun发送inquiry命令进行磁盘获取和读写。
9）N-Port A在完成Name Server注册其FC接口的特征信息后会发送一个PLOGO表示完成注册。
10）N-Port B注册过程同N-Port A类似，不再赘述。
4 结论
FCOE已经逐渐成为存储区域网络（SAN）一种重要的部署模式，能够在SAN TCO总成本（布线/功耗等方面）及网络管理成本给用户带来很大的优势，今后几年可能大规模的推广。
参考文献
[1]《FC-FS-3》T11标准，Fibre Channel Framing and Signaling-3.
[2]《FC-LS-2》T11标准，Fibre Channel Link Services
[3]《FC-GS-6》T11标准，Fibre Channel Generic Services-6.
[4]《FC-SW-5》T11标准，Fibre Channel Switch Fabric-5.
[5]《FC-BB-5》T11标准，Fibre Channel Backbone -5.
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