Добавить в закладки

AddThis Social Bookmark Button

Последние комментарии

Авторизация



  
Home Протокол FCoE
Протокол FCoE
Структура протокола FCoE

Fibre Channel over Ethernet ( Glossary Link FCoE) - стандарт передачи пакетов данных Fibre Channel через full duplex IEEE 802.3 сети. Данная технология позволяет Fibre Channel использовать 10 Gigabit Ethernet сети для передачи данных. Основное применение FCoE ожидается в дата центрах.

FCoE в основном транслирует пакеты данных Fibre Channel через родной Ethernet но, в тоже время независимо от пакетов Ethernet. Спецификация протокола FCoE заменяет уровни FC0 и FC1 стэка Fibre Channel на Ethernet стэк. Сохраняя структуру Fibre Channel, FCoE позволяет создать прямую интеграцию с Fibre Channel сетями и управляющим софтом.

В большинстве дата центров, которые используют Ethernet для TCP/IP сетей и Fibre Channel для сетей передачи данных (SANs), при помощи FCoE, Fibre Channel становится еще одним сетевым протоколом, который работает, через Ethernet, вместе со стандартным Internet Protocol (IP). Это означает, что FCoE работает наряду с IP через Ethernet, в отличие от iSCSI, который работает поверх IP используя TCP. Т.к FCoE не использует IP (3-й уровень), к нему неприменим роутинго на уровне IP, и не будет работать в сетях IP, где используется роутинг.

Применение FCoE требует от Ethernet 3-х дополнительных возможностей для передачи пакетов Fibre Channel в SANs.

  • Инкапсуляция родного пакета fibre channel в пакет Ethernet
  • Расширение возможностей протокола Ethernet для обеспечения передачи пакетов без потерь (lossless Ethernet)
  • Замена fibre channel соединения MAC адресом в lossless Ethernet

 

Компьютеры, использующие FCoE должны использовать специальные сетевые адаптеры Converged Glossary Link Network Glossary Link Adapter (CNA), которые объединяют в себе Fibre Channel Host Bus Adapter (HBA) и Ethernet Network Interface Card (NIC) с точки зрения сервера, но является одним сетевым подключением Ethernet NIC. Converged Network Adapters в основном обеспечивают эволюционный подход к консолидации I/O сервера, через единую сеть передаются Storage и IP данные (Ethernet), тем самым уменьшается количество используемых физических подключений в дата центрах.

Технология FCoE наибольший результат приносит при использовании blade систем и стоек с высокой плотностью заполнения в дата центрах, где уменьшение количество кабельных подключений, является ключевым фактором, а также для серверов виртуализации, которые используют большое количество подключений I/O.

При помощи FCoE, сеть (IP) и Storage (SAN) трафик могут быть сведены в единый свитч. Кроме того, с возможностью комбинировать Fibre Channel с 10 Gigabit Ethernet (GbE), компании могут консолидировать I/O, данная технология называется унифицированной I/О. Многократная консолидация:

  • сокращение числа сетевых карт требуемых для соединения с сетями хранилищ и IP сетей
  • сокращение числа кабелей и адаптеров
  • сокращение общего энергопотребления, а в следствие сокращение затрат на охлаждение
  • расширение использования серверов на основе технологии виртуализации серверов.

 

 

Состав пакета протокола FCoE:

  • FC-Eth Ethertype указывает на то, как FCoE загружает сеть Ethernet.
  • Двух-битное поле версий указывает на версию протокола FCoE. Это поле должно содержать ноль для текущей версии FCoE. Если полученный фрагмент FCoE будет указывать на другую версию, то результатом будет ошибка.
  • Для того чтобы справиться с минимальным размером пакета, стандарта Ethernet, 10-бит FC LengthFC-LEN) часть фрагмента может быть отрезана и добавлена в конец FCoE фрагмента. FC-LEN поле указывает на размер FC пакета, содержимое которого указывается в 32-bit words.
  • FC-CRC находится внутри кадра Ethernet в дополнение к Ethernet FCS, чтобы гарантировать целостность Fibre Channel.
  • Ethernet таргет получающий FCoE пакет с неправильным Ethernet FCS должен: 1) отбросить FCoE пакет (если возможно); 2) отметить неправильность FCS; или 3) сменить E-EOF на EOFni или EOFa, чтобы пометить, что содержимое FC пакета испорчено.
 
Введение в технологию

Введение

Консолидация IT - инфраструктуры в центрах обработки данных, происходит во всех формах. IT - администраторы завязали большую часть инфраструктуры с технологией виртуализации от VMware, Microsoft и Citrix и получают всевозможные преимущества от использования технологий виртуальной среды, также как и от инфраструктуры хранения с виртуализацией программного и аппаратного обеспечения. Теперь IT стремится к консолидации своих сетей, сосредоточившись на реализации единой структуре, и избежать отдельных сетей Glossary Link LAN, SAN и роста количества межсетевых коммутаторов и ретрансляторов. Консолидации сетей дает возможность уменьшить количество сетевых адаптеров (HBAs, NICs и HCAs) установлены в серверах; сократить количество сетевых кабелей; уменьшить количество используемых свитчей (FC, Ethernet и InfiniBand); уменьшить площадь занимаемую оборудованием дата-центра; рационализировать управление, а также уменьшить потребление энергии.

 

Чтобы сделать эту консолидацию реальной, ведущие производители систем передачи данных, предлагают усовершенствование стандарта ANSI IEEE 802 и введение новых спецификаций. Эти усовершенствования были названы Enhanced Ethernet (EE), Converged Enhanced Ethernet (CEE), DataCenter Ethernet (DCE) and Lossless Ethernet. Новая спецификация была названа Fibre Channel over Ethernet ( Glossary Link FCoE), и создана при поддержке таких компаний, как Cisco, IBM, EMC, Qlogic, Sun, Emulex и Intel, что позволяет протоколу Fibre Channel работать поверх IP-based Ethernet сети во взаимодействии с другими видами сетевого трафика. FCoE объединяет распространенный протокол Fibre Channel (SAN) и Enhanced Ethernet, что приводит к созданию единой сети, которая разделяет общие технологии физического уровня (оптоволокно, кабели, трансиверы и сетевые интерфейсы). Ратификация Fibre Channel over Ethernet, как стандарта, ожидается, в 2009 году.
Проще говоря, Fibre Channel over Ethernet (FCoE) позволяет IT - администраторам запустить трафик Fibre Channel через 10Gbit/sec. Ethernet сети. Кроме того, FCoE может получить высокое распространение, поскольку ИТ - подразделения по своей природе консервативно относятся к расходам, и Fibre Channel over Ethernet позволит им сохранить свои существующие инвестиции в Fibre Channel (SAN) технологии.

 

Сети будущего

Запуск Fibre Channel через Ethernet имеет смысл. Ethernet распространен повсеместно на предприятии, как в малых, так и средних бизнес сетях. С этим протоколом системные администраторы наиболее знакомы. Появление 10Gbit/sec. Ethernet и оборудования, связанного с этим являются катализатором к консолидации. 10GbE в сочетании дает широкую полосу пропускания, необходимую для поддержки нескольких классов трафика - хранение, IP, IPC и управления - по одному кабелю.
Были некоторые технические проблемы по объединению Fibre Channel и 10Gbit/sec. Ethernet. Ethernet отказывается от пакета, в случае перегрузки сети, данное правило допустимо для IP трафика, но недопустимо для Fibre Channel, который требует передачи данных без потерь. Протоколом передачи данных, обычно является протокол SCSI, который работает поверх Fibre Channel, SCSI плохо адаптируется к потере фрагментов и задержкам, связанными с перегрузкой сети. Усовершенствование стандарта IEEE 802 были необходимы для того, чтобы Fibre Channel работал через сети Ethernet и Ethernet передавал данные без потерь.
Для того, чтобы решить вопрос о потерях пакетов при передаче данных, заторы и задержки, вендоры, которые вложили огромные инвестиции в Fibre Channel (SANS) предложили усовершенствования для спецификации Ethernet. Эти усовершенствования, повели за собой создание Enhanced Ethernet (EE), для стандарта Ethernet. С EE решает вопрос о потере пакетов, EE также иногда называют Lossless Ethernet.

Enhanced Ethernet (EE): Ethernet функция которого передавать данные без потерь
Предлагается EE, как усовершенствование сетей стандарта IEEE 802 построенных на 10GbE. EE предназначен для устранения потерь на втором уровне Ethernet. Четыре новых функций содержатся в EE: Priority Flow Control (PFC); Congestion Notification; DCB Capability Exchange Protocol и Enhanced Transmission Selection (ETS). Ниже приводится определение каждой из этих функций:

Функция

Описание

Назначение

Priority Flow Control (PFC)

Позволяет организовывать передачу пакетов, согласно заданному приоритету

Позволяет исключить потерю FC-пакетов, связанных с задержками сети Ethernet

Congestion Notification

Замедление передачи трафика на внешние сети
в пользу внутреннего, когда
возникают задержки

Lossless Ethernet, в котором пакеты не теряются во время заторов

DCB Capability Exchange Protocol

Позволяет Enhanced Ethernet – совместимым устройствам
передавать настройки

Обеспечивает последовательную передачу конфигурации через сеть

Enhanced Transmission Selection (ETS)

Позволяет низкоприоритетным классам трафика использование имеющейся пропускной способности, неиспользуемой более высокоприоритетным классом трафика

Позволяет максимизировать передачу данных через сеть

Эти усовершенствования обеспечивают прослойку, которая позволяет запускать Fibre Channel через Ethernet более эффективно и надежно.

 

Инкапсуляция Fibre Channel в Ethernet
FCoE позволяет Fibre Channel работать через 10Gbit/sec. Ethernet сети без снижения производительности и изменений в стандарте Fibre Channel. Передача Fibre Channel на втором уровне Ethernet TCP снижает накладные расходы, поскольку Enhanced Ethernet предоставляет возможность передавать пакеты без потерь.
В FCoE, FC-пакеты полностью упаковываются в кадры Ethernet. Передаваемые наборы SCSI команд, через Fibre Channel пакет не требует обработки на уровне TCP / IP, в отличии от iSCSI, Fibre Channel over IP (FCIP), а также Internet Fibre Channel Protocol (iFCP).

 

Развертывание Fibre Channel over Ethernet

Предприятия, стремящаяся, экономить на носителях информации, энергопотреблении и площади, могут либо использовать FCoE частично, или полностью перейти на FCoE, когда они будут создавать архитектуру своих будущих датацентров. Вот несколько сценариев реализации:

 

 

Активное изображение

Рис.1 "До внедрения FCoE"

 

На изображении "до" использования конвергенция сетевых адаптеров, отображена ситуация использования множества различных адаптеров. Так до шести адаптеров могли быть установлены в каждом сервере - два избыточных HBAs, которые подключаются к коммутаторам Fibre Channel, два избыточным Gigabit Ethernet NICs, которые подключаются в Ethernet коммутатор, и два избыточных HCAs для кластеризации и подключения к InfiniBand коммутаторам. Слишком много сетевых адаптеров, и слишком много дорогостоящих коммутаторов.

 

Активное изображение

 

Рис.2 "Гибридное использование"

 

 

 

Пример изображения

 

Рис.3 "Конвергентные сети"
Если мигрировать на сближение архитектуры, то это может упростить конфигурацию сети и сэкономить расходы на системы храния данных и адаптеры, установив консолидированные сетевые адаптеры и будет необходимо, лишь, обеспечение моста между серверами и Fibre Channel, Ethernet и InfiniBand сетями. При этом, данное решение, может не только сократить число адаптеров, установленных в сервере, но и сократить количество систем хранения данных, используемых для подключения каждого сегмента вплоть до 66%.
Заглядывая дальше, когда новые датацентры будут проектироваться, либо перестраиваться ныне существующие, с учетом конвергенции, то вся сетевая инфраструктура может быть построена вголишь на одной паре FCoE сетевых адаптеров, в то время как отдельные Fibre Channel, Gigabit Ethernet и InfiniBand комутаторы будут заменены конвергентными сетевыми коммутаторами, такими, как Brocade DSX либо Cisco Nexus 5000.

 

 

Пример изображения

 

 

Преимущества конвергентных оптоволоконных сетей

Fibre Channel over Ethernet and Enhanced Ethernet не требует больших инвистиций для интеграции в уже существующий аппаратно програмный комплекс, достаточно лишь поставить дополнитеньные маршрутизаторы между существующими Fibre Channel SANS и Ethernet сетями датацентра. Установка конвергентных сетевых адаптеров сокращает издержки на развертывание и управление системами, также уменьшение используемого в датацентре оборудования, ведет к уменьшению затрат на кондиционирование серверных помещений.

 

Приемущества технологии FCoE:

Сохранение существующих инвестиций

Не требуется замены существующих Fibre Channel коммутаторов и HBAs; Ethernet коммутаторов и NICs

Поддержка большого количесва ОС

Используется стандартный стэк драйвера, как для Fibre Channel, так и для Ethernet

Минимизация использования кабелей

Отпадает необходимость в прокладке лишних кабелей к системам хранения данных, IP и Fibre Channel работают через один кабель

Зеленая ИТ-инфраструктура

Уменьшение потребляемой электроэнергии, на счет снижения количесва сетевых адаптеров и свитчей

Минимизация общей площади датацентра

Исключение из Rack стоек лишнего комутационного оборудования, замена серверов с 6-ю PCI картами, на меньшие, к примеру, с двумя

Консолидированное управление

Консолидация управления сетями Ethernet и Fibre Channel

Storage Strategies NOW видит в FCoE приминение в различных секторах рынка: датацентрах предприятий, где существует потребность в конвергенции сетей, необходимых для поддержки виртуальных или Blade серверных систем, FCoE может сосуществовать с  Fibre Channel и IP SANS. Но для малых предприятий переход со стандарта iSCSI на FCoE, окажется достаточночно дорогим, впрочем, как и на Fibre Channel .

 

Итак подведем итоги:

Отдельная сеть

Конвергентные сети

Отдельные сети

1 Gb Ethernet

1 Gb Ethernet

10Gbit

Ethernet

(FCoE)

10Gbit

Ethernet

(FCoE)

8/16Gbit Fibre

Channel

InfiniBand

Оптические сети/критичные бизнесс-приложения

-

-

+

+

+

Датацентры

-

+

-

-

-

Средние предприятия

+

+

+

-

-

-

Малые предприятия

+

+

-

-

-

-