Появление Fibre Channel over Ethernet (FCoE) делает возможным объединение вокруг Ethernet-фабрики, как средств сети хранения, так и локальной сети компании. Однако это также означает, что вам придется сделать выбор между двумя возможными вариантами SAN для использования в сети Ethernet: FCoE и iSCSI. Возникают вопросы о том, в чем между ними разница, и когда стоит предпочесть тот или иной вариант.
Что такое FCoE?
Fibre Channel over Ethernet, или FCoE, это новый протокол (транспорт), определенный стандартом в комитете T11. FCoE переносит фреймы Fibre Channel через Ethernet, инкапсулируя кадры Fibre Channel в jumbo frames Ethernet-а. Стандарт в полном объеме ратифицирован в 2009 году.
Почему FCoE?
Предпосылки, стоящие за созданием FCoE были в идее консолидировать ввод-вывод, и позволившей бы, тем самым, безопасно сосуществовать различным типам трафика в одном «проводе», что уменьшит номенклатуру и упростит кабельное хозяйство, уменьшит количество необходимых адаптеров на хост и снизит энергопотребление.
Сила, которая ведет вперед FCoE, это необходимость снижения совокупной стоимости владения (total cost of ownership (TCO)), одновременно с сохранением существующей инфраструктуры и обратной совместимости, а также привычных процедур и процессов. С помощью конвергенции Fibre Channel и Ethernet, и устранения необходимости в использовании разных сетевых технологий, FCoE обещает значительное снижение сложности сетевой структуры, а учитывая еще и стремительное дешевение элементов инфраструктуры 10Gb Ethernet — еще и снижение стоимости.
Первоначально, большинство внедрений FCoE делалось на «уровне» хост-систем и коммутаторов, в то время, как системы хранения продолжали использовать нативный Fibre Channel вместо FCoE. Это помогает сохранить большие инфраструктурные вложения, которые делались в FC на протяжении многих лет.
Большое достоинство FCoE в том, что он обеспечивает плавную миграцию от FC, как интерфейса, к Ethernet (сохраняя при этом FC как протокол). Можно будет расширять, или заменять часть вашей сети FC на коммутаторы Ethernet, позволяя вам осуществить переход от одной сетевой технологии (FC) к другим (Ethernet), по мере того, как это станет необходимым.
В дальней перспективе, если FCoE окажется успешен, вы сможете выбрать при обновлении вашей инфраструктуры, или построении нового датацентра, систему хранения, нативно поддерживающую FCoE. NetApp объявил о нативной поддержке в своих системах протокола и target HBA FCoE и параллельно продолжит поддержку Fibre Channel на всех своих системах.
А недавно NetApp и Cisco объявили о завершении процесса сертификации первого в индустрии решения «полностью FCoE», «от хоста, до хранилища», для систем серверной виртуализации под управлением VMware vSphere.
Внедрение FCoE
Существует два возможных пути развертывания FCoE в вашей IT-системе:
Использовать аппаратный initiator при помощи converged network adapter (CNA), и аппаратного target, что похоже на существующую модель использования Fibre Channel.
Производители CNA это компании, такие как Qlogic, Emulex, и Brocade, но скорее всего, стоит ожидать среди них появления и производителей традиционных Ethernet NIC, таких, как Intel и Broadcom. Обе они активно участвуют в рабочей группе T11 (FC-BB-5), разрабатывающей стандарты FCoE.
Использовать программный initiator и target с обычными 10 Gigabit Ethernet (10GbE) NIC.
В декабре 2007, Intel выпустил программный initiator, чтобы помочь разработке решений FCoE под Linux. Ожидается, что различные дистрибутивы Linux будут поставляться с программным FCoE initiator. Такая идея, что дистрибутивы Linux будут поставляться «FCoE ready», похожа на то, как все OS сегодня являются «iSCSI ready».
Такое программное решение будет достаточно быстрым за сравнительно небольшую цену, по сравнению с чисто аппаратным решением. Так как на практике покупаются сервера «навырост», с определенным запасом по производительности, в расчете на определенный рост задач и приложений, обычно всегда есть на них и некоторый запас мощности CPU. Рынок iSCSI подтверждает эту теорию, в том числе и в виртуальных инфраструктурах.
Что сохраняется?
Для тех, кто уже использует Fibre Channel, при использовании FCoE сохранится необходимость настройки зонинга и маппинга LUN-ов, равно как и обычные задачи в фабрике, такие как registered state change notification (RSCN) и link state path selection (FSPF). Это означает, что миграция на FCoE будет относительно простой и знакомой. Любые изменения болезненны, однако переход на новый протокол, когда он может использовать наработанные процедуры, процессы и ноу-хау, делает такой переход в Ethernet проще, и будет являться большим преимуществом FCoE.
Чем FCoE отличается от iSCSI?
FCoE не пользуется TCP/IP, который использует iSCSI, и имеет, вследствие этого, ряд отличий, таких как:
Использованием «pause frame»
Использование «Pause с приоритетом»
Отсутствие TCP retries (таймаутов)
Отсутствие возможности IP-маршрутизации
Отсутствие «broadcast storms» (не используется ARP)
Так как в FCoE целиком и полностью не используется уровень IP, то это значит, что FCoE не маршрутизируемый. Однако, это не означает, что он не может быть маршрутизирован вовсе. Маршрутизация FCoE может быть выполнена, при необходимости, при помощи таких проколов, как FCIP.
Протокол iSCSI может быть использован в сети с потерей пакетов, и не безусловно требующей 10GbE. Для FCoE необходим именно 10GbE, и сеть без потерь пакетов, с инфраструктурными компонентами, правильно обрабатывающими запросы pause frame и per priority pause flow control (PFC), основанными на различных классах трафика, соответствующих разным приоритетам. Идея, лежащая в основе PFC состоит в том, чтобы, в моменты высокой загрузки канала, предоставить высокоприоритетному трафику преимущество в передаче, в то время, когда низкоприоритетный трафик будет задержан в пользу высокоприоритетного с помощью pause frame.
На коммутаторах 10GbE также потребуется поддержка Data Center Ethernet (DCE), расширения Ethernet, включающего в себя классы сервиса (classes of service), лучшую регулировку потока (congestion control), и улучшенные возможности управления. FCoE также требует поддержку Jumbo Frame, так как пакет FC имеет размер 2112 байт и не может быть разделен при передаче; iSCSI не требует обязательного использования Jumbo Frames.
Выбор между FCoE и iSCSI
Более строгие требования к инфраструктуре, характерные для FCoE, по сравнению с iSCSI, могут влиять на то, какой протокол вы выберете. В ряде случаев, выбор протокола определяется тем, какой из них поддерживается производителем ПО.
Кроме этого вы, возможно, предпочтете iSCSI в случае, если ваши цели:
Низкие затраты
Простота использования
iSCSI будет работать на вашей нынешней инфраструктуре, с минимальными ее изменениями. Требования по сетевой инфраструктуре для FCoE могут означать, что вам будут нужны устройства типа converged network adapter (CNA) и новые коммутаторы, поддерживающие DCE. (В будущем вы, возможно, сможете использовать существующие NICs в комбинации с программным инициатором, так, как это работает сегодня для iSCSI.)
Поскольку iSCSI работает поверх TCP/IP, управление такой сетью будет более знакомо, установка и управление ей проще. FCoE не использует TCP/IP. Его администрирование более похоже на администрирование традиционных FC SAN, которое может быть довольно непростым, в случае, если вы незнакомы с администрированием FC SAN.
Другими словами, вы, возможно, предпочтете FCoE в том случае, если уже имеете значительный опыт с сетями SAN на Fibre Channel (FC SAN), в особенности, если ваши требования включают в себя:
Поддержку mission-critical приложений
Высокую доступность данных
Максимально возможную производительность
Это не значит, что iSCSI не соответствует таким требованиям. Однако Fibre Channel уже хорошо зарекомендовал себя в течение длительного времени использования в таких системах; FCoE предлагает идентичный набор возможностей и полностью совместим с существующими сетями FC SAN. Он просто заменяет физический уровень Fibre Channel на 10GbE.
Преимущества в производительности FCoE над iSCSI все еще требуют подтверждений. И тот и другой используют 10GbE, но TCP/IP может увеличить задержки для iSCSI, возможно давая FCoE небольшое преимущество в сходной среде.
Эти принципы совместимы с текущими практиками применения как для iSCSI, так и FC SAN. До настоящего времени наиболее выгодной областью применения для iSCSI была консолидация хранилищ сред Windows, преимущественно на 1GbE. Использование iSCSI обычно для вспомогательных и резервных датацентров в больших организациях, в основных датацентрах компаний меньшего размера, и в удаленных офисах.
Системы Fibre Channel доминируют в больших датацентрах, в крупных организациях, и, как правило, используются для mission-critical приложений в системах UNIX и Windows. Примеры обычного поля использования это хранилища данных типа «data warehouse», data mining, enterprise resource planning, и OLTP.
Что выбрать?
Что вам выбрать зависит от вашей ситуации. Если вы многое вложили в Fibre Channel, и вам не нужно обновляться в течение нескольких ближайших лет, то лучше, возможно, не делать ничего. Если вы запланировали обновление в на ближайший год-два, то тогда обратите серьезное внимание на FCoE. Судя по всему, нынешние производители коммутаторов FC намерены переводить своих пользователей в Ethernet, и, возможно, прекратят создание собственных FC-коммутаторов.
Технологии могут решить многие проблемы, однако вопросы взаимодействия между группами в крупных организациях явно не то, где они помогут. Одной из проблем, с которыми, например, столкнулись при внедрении iSCSI в больших компаниях, был конфликт областей ответственности между группами сетевых администраторов, и администраторов сети и систем хранения. В традиционной инфраструктуре FC, группа админов сети хранения полностью отвечают за FC-fabric и владеют на нее всеми правами, в случае iSCSI она находится в ведении группы сетевых админов компании. В случае успеха FCoE, группы должны будут сблизиться, им придется работать ближе друг к другу, чем когда-либо, и это, как ни парадоксально, может оказаться крупнейшей проблемой, стоящей на пути FCoE в IT-инфраструктуры компаний.
Выводы
Хотя FСoE создает определенные сложности при решении, где и как вы его можете применить, его долговременные перспективы и преимущества ясны. Консолидировав ваши сети на одной Ethernet fabric, вы сможете заметно снизить как капитальные затраты, так и затраты на администрирование, без жертвования возможностями выбора протокола, который наилучшим образом удовлетворяет потребностям приложений.
Вне зависимости от того, что вы выберете, iSCSI, FCoE, или комбинацию из них, системы хранения NetApp поддерживают все эти протоколы хранения одновременно, на одной системе хранения.
