光纤通道交换机数据交换系统的设计与仿真

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1、华中科技大学硕士学位论文展性和可靠性等优点。图1-2网络化存储示意图目前，网络化存储具有两种不同的实现方式，一种是网络附加存储（NetworkAttachedStorage，NAS），另一种是存储区域网络（StorageAreaNetworks，SAN）。NAS采用网络（TCP/IP、ATM、FDDI）技术，通过网络交换机连接存储系统和服务器主机，建立专用于数据存储的存储私网。随着IP网络技术的发展，NAS技术发生了质的飞跃。由于具有安装过程简单、易于管理、利用现有网络实现数据共享和高扩展性等特点，NA

2、S在中小企业的内部网络中有很广泛的应用。SAN实质上是一种不同于局域网（LAN）和城域网（WAN）的专门为数据存储而建立的专用网络。它位于服务器和存储资源之间，用来将存储资源连接到不同的服务[3]器上。SAN由硬件和软件两部分构成，硬件部分为服务器与存储设备之间以及不同的存储设备之间提供高速的数据传输通道，软件部分则主要对数据存储过程进行监测[4]和管理，并肩负着对SAN进行配置的任务。经过十多年的发展，SAN技术已经相当成熟，成为了业界的事实标准，被广泛应用于高端的、企业级的存储应用中。1.2存储区域

3、网络存储区域网络(SAN)是一种高速网络或子网络，用于提供在计算机与存储系统之间2华中科技大学硕士学位论文的数据传输。SAN的体系结构如图1-3所示。在存储区域网络系统中，SAN以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的数据通道进行直接连接，为SAN内部任意节点之间提供多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中[5]在相对独立的存储区域网内。图1-3SAN体系结构目前，大多数的存储区域网络都是基于一个叫光纤通道（FibreChannel，FC）的体系结构构成。基于光纤通道技术的存

4、储区域网络，服务器和存储阵列之间通过光纤[6]通道交换机连接，形成专用于数据存储的区域网络。SAN采用了面向网络的存储结构，数据处理和数据存储分离，具有存储空间易于扩展、寻址灵活、可远距离传输数据、I/O性能高、存储设备利用率高等特点，是一种全新的存储体系结构。一个基于光纤通道的存储区域网络一般由一些专用的硬件和软件组成。硬件包括FC卡、FCHUB、FC交换机、存储系统等，软件主要是FC控制卡针对各种操作系统[7]的驱动程序和存储管理软件。本文课题的主要目标就是设计一款8×8的端口线速为2.125Gbp

5、s的光纤通道交换机。1.3国内外研究进展目前，存储区域网络产品已经完成了由4Gbps到8Gbps的过渡，并逐渐向更高的3华中科技大学硕士学位论文速度方向发展。在光纤通道交换机领域，作为全球数据中心fabric（光纤网络）创新与部署技术领导者的Brocade公司很早就推出了端口数最多可达80个的8Gb光纤通道交换机。近日，与Brocade公司处于竞争关系的Cisco公司也推出了一款新的面向中型企业的光纤通道交换机。Cisco公司这次推出的CiscoMDS9148MultilayerFabricSwitch

6、每个机架单元内配置了48个8Gb光纤通道端口，可以从最初的16个端口开始，每次扩展增加8个端口。而在国内光纤通道交换机的研究尚不成熟，还没有相关的产品问世。在光纤通道存储系统领域，Infortrend公司在2009年3月就发表了以8Gbps光纤通道为主机连接接口的EonStor®：S16F-R/G1840磁盘阵列系统，该存储系统适用于对存储处理效能需求严苛的企业级存储区域网络。而在国内由于存储阵列技术比较成熟，大容量的光纤通道存储产品也在相继推出。近日，民族企业浪潮公司就推出了8Gb光纤存储系统A

7、S2000。浪潮AS2000存储系统整体是采用8Gb全光纤存储体系架构，可提供超群的性能，并具备领先的可靠性、可扩展性、易管理和易维护特性。支持诸如Oracle数据库、OLTP等事务型应用程序，支持高性能计算和多媒体应用的吞吐量密集型应用程序，以及整合和虚拟化的并发工作等应用。1.4本课题的意义及本文的主要内容在存储区域网络中，国内生产的光纤通道存储系统正在逐渐缩小与国外同类产品的差距。而在光纤通道交换机领域，由于这方面的技术还不成熟，目前仍没有相关产品问世，这导致我们与国外的差距不断拉大。因此研究开发

8、拥有自主知识产权的光纤通道交换机具有十分重要的意义。本文课题的目标就是设计一款8×8的端口线速为2.125Gbps的光纤通道交换机，该交换机支持光纤通道标准Class3服务和SNMP（SimpleNetworkManagementProtocol，简单网络管理协议）协议。本文主要研究了光纤通道交换机的体系结构和光纤通道交换机底层物理平台的构成，并在此基础上详细介绍光纤通道交换机数据交换系统的设计。第一章简要介绍了存储技术的发展过程和存储区域