存儲(chǔ)網(wǎng)是一種專門用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它通過銅纜或者光纜將存儲(chǔ)陣列（固態(tài)硬盤、機(jī)械硬盤、磁帶）與主機(jī)(Unix小型機(jī)、Linux 服務(wù)器、PC服務(wù)器）連接起來(lái)。存儲(chǔ)網(wǎng)按照協(xié)議來(lái)分可以分為基于IP協(xié)議的IP-SAN，基于以太網(wǎng)的Ethernet-SAN,基于光纖通道的FC-SAN。 FC-SAN以”塊”的級(jí)別進(jìn)行存儲(chǔ)，讀寫速度更快，可用性和可靠性更高，延遲更低，更容易擴(kuò)展。根據(jù)光纖通道行業(yè)協(xié)會(huì)（FCIA）2017年發(fā)布的市場(chǎng)報(bào)告，目前數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)上基于光纖通道的存儲(chǔ)網(wǎng)占了80%的市場(chǎng)份額。

信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際委員（INCITS）隸屬于美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI），T11技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)制定光纖通道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， INCITS T11技術(shù)委員會(huì)自1997年發(fā)布了第一代 1G的光纖通道（Fiber Chanel）協(xié)議以來(lái)，以平均每三到五年速率翻一番的速度發(fā)布新的光纖通道(FC)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

光纖通道行業(yè)協(xié)會(huì)（FCIA）是一個(gè)非盈利的國(guó)際組織，該組織負(fù)責(zé)光纖通道市場(chǎng)的教育和推廣工作，根據(jù)光纖通道行業(yè)協(xié)會(huì)（FCIA）2017年的市場(chǎng)研究報(bào)告，目前市場(chǎng)上90%的企業(yè)用戶正在采用第五代16GFC或者第六代32GFC的光纖通道設(shè)備。

光纖通道存儲(chǔ)網(wǎng)可以分為兩個(gè)部分，一部分是主機(jī)或存儲(chǔ)陣列和交換機(jī)的互連，另外一部分是核心交換機(jī)(Core)和邊緣（Edge）交換機(jī)的之間互連，又稱為交換機(jī)互連(Inter-Switch Link)。總的來(lái)說，有三種技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，一種是增加物理通道數(shù)量也就是光纖芯數(shù)，另外一種是采用更高級(jí)的編碼方式，第三種是在一根物理光纖上傳輸更多的波長(zhǎng)。

第六代 128GFC于2016年推出市場(chǎng)，采用并行傳輸技術(shù)，4個(gè)通道收，4通道發(fā)，每個(gè)通道傳輸28.05Gb/s。第七代64GFC于2019年推出市場(chǎng)，采用更高級(jí)的PAM4編碼方式，PAM4編碼方式能夠在同樣的信號(hào)載波上實(shí)現(xiàn)更高速的傳輸，每個(gè)通道傳輸57.8Gb/s，因此可以降低對(duì)光纖物理芯數(shù)的需求。

未來(lái)更有可能根據(jù)市場(chǎng)需要開發(fā)出更少通道的128GFC和256GFC，甚至更高的速率。

為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)和存儲(chǔ)陣列之間無(wú)阻塞的數(shù)據(jù)傳輸，核心(Core)交換機(jī)到邊緣(Core)交換機(jī)之間互連(ISL)必須采用更高的傳輸速率。如果主機(jī)及存儲(chǔ)陣列采用32GFC，核心(Core)交換機(jī)到邊緣(Core)交換機(jī)互連(ISL)則采128G FC;如果主機(jī)及存儲(chǔ)陣列采用64GFC，核心(Core)交換機(jī)到邊緣(Core)交換機(jī)互連(ISL)則采用256G FC；如果主機(jī)及存儲(chǔ)陣列采用10GFCoE, 核心(Core)交換機(jī)到邊緣(Core)交換機(jī)互連(ISL)則采用40G FCoE; 如果主機(jī)及存儲(chǔ)陣列采用25G FCoE, 核心(Core)交換機(jī)到邊緣(Core)交換機(jī)互連(ISL)則采用100G FCoE。

為了在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部整合計(jì)算網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，國(guó)際電子電氣工程師委員會(huì)（IEEE）于2002年發(fā)布了第一個(gè)FCoE標(biāo)準(zhǔn)， FCoE發(fā)展路線圖和以太網(wǎng)的發(fā)展路線圖類似，目前市場(chǎng)上主機(jī)和存儲(chǔ)陣列主要采用10GFCoE，交換機(jī)互連(ISL)主要采用40GFCoE。未來(lái)幾年，主機(jī)和存儲(chǔ)陣列會(huì)演變到25G/50G，交換機(jī)互連(ISL)會(huì)演變到100G/200G/400G。

隨著CPU計(jì)算速度和內(nèi)存存取速度的不斷提高，一直以來(lái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)成為數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)網(wǎng)的瓶頸。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)經(jīng)歷了從磁帶、硬盤（HDD）到閃存的不同發(fā)展階段。閃存（包括固態(tài)硬盤SSD）具有高速度，高可靠性的特點(diǎn)，根據(jù)FCIA2017年的市場(chǎng)研究報(bào)告，目前市場(chǎng)上60%的存儲(chǔ)網(wǎng)采用固態(tài)硬盤（SSD），F(xiàn)CIA預(yù)計(jì)未來(lái)固態(tài)硬盤（SSD）會(huì)逐漸取代機(jī)械硬盤(HDD)，數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)網(wǎng)將進(jìn)入“全閃存”(All Flash Arrays)的時(shí)代＂。目前市場(chǎng)上SATA接口或者SAS接口的硬盤所采用的高級(jí)主機(jī)控制器接口協(xié)議（Advanced Host ControllerInterface, AHCI），然而AHCI協(xié)議是針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì),AHCI協(xié)議大大地限制了閃存的性能包括讀寫速度、造成延遲增加。

為了解決閃存包含固態(tài)硬盤(SSD)的傳輸瓶頸，2011年業(yè)界開發(fā)出了非易失存儲(chǔ)器(Non-Volatile Memory Express, NVMe)協(xié)議，NVMe協(xié)議基于PCIe總線。NVMe具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1）  更快的存取速度；

2）  更低的延遲（降低55%）；

3）  更低的功耗；

4）  更好的擴(kuò)展能力（NVMe-OF支持Ethernet，F(xiàn)C，InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)矩陣）；

5）  更多的驅(qū)動(dòng)支持（Windows, Linux, Unix, VMWae, Solaris ,UEFI）。

為了在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部支持更多的NVMe存儲(chǔ)設(shè)備和支持更遠(yuǎn)的傳輸距離，2014年業(yè)界內(nèi)開發(fā)出了NVMe-oF網(wǎng)絡(luò)矩陣（NVMe over Fabric）,目前主要有兩種類型的NVMe網(wǎng)絡(luò)矩陣（NVMe-oF）正在開發(fā)中，一種是使用遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(Remote Direct Memory Acess)的NVMe-oRDMA網(wǎng)絡(luò)矩陣，另外一種是使用光纖通道（FC）的NVMe-oFC網(wǎng)絡(luò)矩陣。基于光纖通道（FC）的NVMe網(wǎng)絡(luò)矩陣?yán)^承了傳統(tǒng)光纖通道(FC)的優(yōu)點(diǎn)，包括高性能、低延遲、高可用性、易擴(kuò)展,光纖通道行業(yè)協(xié)會(huì)（FCIA）于2017年發(fā)布的市場(chǎng)研究報(bào)告顯示目前市場(chǎng)上大約80-90%的“全閃存”存儲(chǔ)網(wǎng)采用基于光纖通道（FC）的網(wǎng)絡(luò)矩陣。

大型的金融機(jī)構(gòu)通常在兩個(gè)城市擁有三個(gè)數(shù)據(jù)中心，一個(gè)是主數(shù)據(jù)中心，另外兩個(gè)是災(zāi)備數(shù)據(jù)中心，兩地三個(gè)數(shù)據(jù)中心之間通過FCIP交換機(jī)形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，三個(gè)數(shù)據(jù)中心互為容錯(cuò)。每發(fā)生一次交易，數(shù)據(jù)會(huì)同時(shí)寫入到三個(gè)數(shù)據(jù)中心，當(dāng)任何一個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份會(huì)自動(dòng)切換到另外兩個(gè)數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)中心互連布線介質(zhì)選擇

為了降低光纖布線的芯數(shù)，對(duì)于距離通常在10km內(nèi)，主數(shù)據(jù)中心和災(zāi)備數(shù)據(jù)中心之間通常采用波分復(fù)用(包含CWDM和DWDM)技術(shù)，數(shù)據(jù)中心互連建議采用OS2室外單模光纜，對(duì)于距離在500m內(nèi)，建議采用OS1a室內(nèi)/室外單模光纜。不同類型的光模塊，采用的技術(shù)傳輸距離也不同，以128G 光纖通道（FC）為例，128GFC-PSM4光模塊采用并行傳輸方式，4芯單模光纖收，4芯單模光纖發(fā)，每芯光纖傳輸28.05Gbps,傳輸距離500m；128GFC-CWDM4光模塊采用粗波分復(fù)用(CWDM)技術(shù), 1芯單模光纖收，1芯單模光纖發(fā)，每芯光纖傳輸4個(gè)波長(zhǎng)，每個(gè)波長(zhǎng)傳輸28.05Gbps, 傳輸距離2km。

數(shù)據(jù)中心機(jī)柜互連布線介質(zhì)選擇

基于總體成本的考慮，數(shù)據(jù)中心機(jī)柜互連通常采用多模光纖， 2017年6月最新發(fā)布的ANSI/TIA-942-B推薦最低采用OM4多模光纖，OM4多模光纖能夠支持16G FC到125m，支持32/64/128/256G光纖通道到100m。128GFC-SW4的光模塊需要至少采用8芯光纖布線，而且距離只有100m。為了滿足大型數(shù)據(jù)中心更遠(yuǎn)的距離需求，同時(shí)降低光纖的物理芯數(shù)，光纖通道未來(lái)會(huì)借鑒100/200/400G以太網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)，采用短波分復(fù)用（SWDM）技術(shù)，對(duì)于短波分復(fù)用（SWDM）技術(shù)的光模塊，OM5多模光纖能夠以兩芯光纖支持128GFC和256GFC更遠(yuǎn)的距離。

光模塊和連接器的選擇

從光模塊的角度來(lái)看，4GFC光模塊采用SFP接口，8GFC，16GFC，10G FCoE光模塊采用SFP 接口，32GFC、64GFC，25G FCoE、50G FCoE光模塊采用SFP28接口光模塊，SFP,SFP ，SFP28光纖連接器采用雙工LC光纖連接器。QSFP 模塊支持40G FCoE， QSFP28模塊支持100GFCoE,128G FC,200G FCoE和256FGFC光模塊采用QSFP56光模塊. 

交換機(jī)的功率預(yù)算(Power Budget)是指的交換機(jī)發(fā)送端的輸出功率和接收端接收功率的差值，交換機(jī)傳輸距離取決于交換機(jī)的功率預(yù)算(power budget),交換機(jī)功率預(yù)算=光纖鏈路損耗預(yù)算 信號(hào)失真（包括色散、抖動(dòng)） 噪音 余量，光纖鏈路損耗預(yù)算(Loss Budget)=連接器插入損耗 光纖衰減，光纖鏈路損耗預(yù)算(Loss Budget)占交換機(jī)功率預(yù)算很大的比重，光纖鏈路損耗預(yù)算值越小，交換機(jī)功率預(yù)算余量越大，支持的網(wǎng)絡(luò)連接越多，傳輸距離越遠(yuǎn)。

由于數(shù)據(jù)中心機(jī)柜之間的距離通常在100m以內(nèi)，光纖本身的衰減基本可以忽略不計(jì)，所以光纖鏈路損耗主要由光纖器件包括光纖模塊盒和連接器的插入損耗造成的。如下圖所示，隨著光纖通道網(wǎng)絡(luò)速率的提升，光纖鏈路損耗預(yù)算(Loss Budget)越來(lái)越低。另外，大型的存儲(chǔ)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)矩陣(Fabric)通常采用雙層甚至三層矩陣，因此在光纖鏈路中會(huì)存在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。綜上所述，越來(lái)越高的網(wǎng)絡(luò)速率及越來(lái)越復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)矩陣對(duì)于光纖器件的性能要求越來(lái)越高。

目前市場(chǎng)上的光纖布線器件分為有三個(gè)等級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)損耗，低損耗和超低損耗。ISO/IEC 11801-1-2017 規(guī)定耦合器的最大插入損耗0.75dB，接合器的最大插入損耗0.3dB, OM4多模光纜的最大衰減3.5dB/km, OS1a單模光纜和OS2單模光纜的最大衰減分別是1.0dB/km和0.4dB/km。在某些復(fù)雜的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，多連接點(diǎn)的線路必須采用低損耗甚至超低損耗的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)整體光纖鏈路的損耗預(yù)算滿足應(yīng)用的要求。