FCoE – Konvergenzangebote aus der Speicherwelt

Fibre Channel over Ethernet soll iSCSI Paroli bieten

06.08.2007 | Autor / Redakteur: Hartmut Wiehr / Nico Litzel

Viele Protokolle führen zum Ziel. Mit FCoE ließen sich allerdings zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: effiziente, verlustfreie Flusssteuerung und die Konvergenz von SAN und LAN auf dem Ethernet-Transportlayer. (Quelle: SNIA)
Viele Protokolle führen zum Ziel. Mit FCoE ließen sich allerdings zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: effiziente, verlustfreie Flusssteuerung und die Konvergenz von SAN und LAN auf dem Ethernet-Transportlayer. (Quelle: SNIA)

Eine Reihe von Storage-Herstellern ist zu der Ansicht gekommen, dass die bestehenden Verfahren und Protokolle zur Übertragung von Daten in Speichernetzen Mängel aufweisen. Sie möchten Fibre-Channel- (FC) und Ethernet-Standards in einer gemeinsamen Spezifikation zusammenführen und so der aufkommenden iSCSI-Konkurrenz einen Riegel vorschieben.

Eigentlich sind IT-Standards dazu da, Geräte und Technologien unterschiedlichster Hersteller so miteinander zu verbinden, dass der Anwender sich nicht mehr um proprietäre Entwicklungen zu kümmern braucht. Plug-and-Play ist das Ideal einer Welt, in der vieles trotz gegenteiliger Versprechungen nicht so recht zueinander passen will. Als die Netzwerke nur bruchstückhaft miteinander sprechen konnten, wollten Hersteller den OSI-Standard in die Welt setzen – für tatsächliche Verbindung sorgten dann die Anwender, indem sie TCP/IP zu einem De-facto-Standard machten.

Latenzzeiten und mangelnde Performance von TCP/IP führten dazu, dass es zu Überlegungen kam, für Speichernetze ein eigenes und schnelles Netz zu schaffen. Neben den LANs werkelten bald abgetrennte Storage Area Networks (SANs) daran, Speicherdaten ungestört vom üblichen Netzverkehr zwischen Servern und Storage-Arrays hin- und herzuschicken.

Für die Administratoren wurde das Leben nicht einfacher, mussten sie sich doch neben TCP/IP in eine etwas komplexere Fibre-Channel-Welt einarbeiten. In den letzten Jahren sind noch InfiniBand und iSCSI als weitere Protokolle hinzugekommen.

Die FCoE-Initiative

Eine Gruppe von Herstellern, darunter Brocade, Cisco, EMC, Emulex, IBM, Intel, Nuova, Qlogic und Sun Microsystems, hat vor kurzem dem ANSI-Standardisierungskomittee T11 einen Vorschlag für die neue Spezifikation Fibre Channel over Ethernet (FCoE) vorgelegt. Ihr Ziel ist es, das FC-Protokoll über Ethernet zu mappen und den TCP/IP-Stack zu umgehen.

Wie Renato Recio, Chief Engineer Networks bei IBM und beteiligt an dem ANSI-Vorschlag, ausführt, geht es um eine Konvergenz zwischen FC und Ethernet. Wenn direkt auf die Ethernet-Ebene zugegriffen und Transportklassen und Priority-Scheduling beeinflusst werden, lässt sich ein TCP/IP-Overhead vermeiden. Bei diesem Verfahren wird ein FC-Frame direkt unter Fibre Channel over Convergence Enhanced Ethernet (FCoCEE) gekapselt und somit die bestehende FC-Infrastruktur unterstützt. In erster Linie geht es um den Datentransport im Rechenzentrum: FCoE würde nur noch eine einzige Ethernet-Verkabelung bedeuten, mit FC für den Verkehr von Server zu Storage und IP für Server zu Server und Server zu PC.

Für IBM besteht der Nutzen von FCoE in einer Leistungssteigerung der bestehenden Infrastruktur bei gleichzeitigem Investitionsschutz: „FCoE würde es ermöglichen, SAN-Datenverkehr nativ über Ethernet-Netzwerke zu transportieren und gleichzeitig die Investitionen schützen, die Kunden bisher in ihre Speichernetzwerke getätigt haben. FCoE könnte Anwendern neue Wahlmöglichkeiten für weiter übergreifende Server-Konnektivität im Rechenzentrum bieten und würde heute existierende Konnektivität und Protokolle, die bei Speicher- und Rechenzentrumsvernetzung genützt werden, ergänzen.”

Aus Sicht von Brocade bietet FCoE folgende Vorteile: „Die IT-Industrie hat lange über eine konsolidierte I/O-Architektur nachgedacht, die verschiedene Transporttechnologien im Rechenzentrum zusammenführt. Gelingt es, die bestehenden Typen von Datenverkehr miteinander zu verbinden, würden die Anwender von einer geringeren Managementkomplexität, reduzierten Implementierungs- und Verwaltungskosten sowie einem geringeren Energieverbrauch profitieren“, so das Unternehmen.

Noch ist unklar, inwieweit alle Hersteller, die die Initiative unterstützen, die gleichen Ziele verfolgen. Erste Vermutungen gehen dahin, dass insbesondere Brocade und Cisco jeweils ihren Virtualisierungsansatz in der SAN-Fabric favorisieren und als generellen Standard durchsetzen wollen.

Inzwischen haben die Arbeitstagungen zu FCoE begonnen und Interessierte können auf den Webseiten des ANSI-Standardisierungskomittees T11 nachlesen, welche Vorschläge einzelne Hersteller oder Gruppen von Herstellern bisher in den Diskussionsprozess eingebracht haben.

FCoE versus FC-IP und iFCP

EMC begrüßt bei FCoE die Möglichkeit, nur noch ein Kabel für Fibre Channel und Ethernet zu verwenden: „Fibre Channel wird in hochleistungsfähigen, latenzabhängigen Anwendungen in transaktionsorientierten Umgebungen eingesetzt, während Ethernet im allgemeinen in Server-zu-Server- und Client-Server-Konfigurationen zu finden ist. Ein möglicher Vorteil von FCoE ist eine einzige Ethernet-Verkabelung, die Fibre Channel für Server-zu-Storage nutzt und IP für Server-zu-Server sowie für PC-zu-Server“, erklärt Wayne Adams, Senior Technologist. Da es keinen IP-Layer bei FCoE gibt, kann FCoE die hauptsächliche Verbindung in Storage Area Networks (SANs) werden, meint man bei EMC. FC-IP und iFCP verbinden bisher SANs über weite Strecken, während vor Ort FC eingesetzt wird.

FC-IP kapselt einen FC-Frame in einem Ethernet-Frame, der mit TCP/IP übertragen wird. Ein IP-Netz wird dazu benützt, um weit auseinander liegende FC-SANs miteinander zu verbinden, wobei einfache FC-Signale und -Sequenzen nicht übertragen werden. Die Vorteile dieser Technologie bestehen darin, nicht auf ein einzelnes Subnetz beschränkt zu sein. Die Fehlerbehebung geschieht auf dem TCP-Packetlevel, sobald Frames – aus welchem Grund auch immer – verloren gehen. Außerdem wird die bestehende FC-Implementation unterstützt. Es entsteht allerdings ein TCP/IP-Overhead. FC-IP wird auch als Overkill für Speichernetze bezeichnet

Auch IFCP kapselt einen FC-Frame in einem Ethernet-Frame. Eine IP-Fabric wird eingesetzt, die FC-Infrastruktur für Switching und Routing zu ersetzen. Die Vorteile bestehen hier ebenfalls darin, nicht auf ein einzelnes Subnetz beschränkt zu sein und die gleiche Fehlerbehebung zu benützen. Nachteile sind darin zu sehen, dass es ebenfalls einen TCP/IP-Overhead gibt, zusätzlich aber noch ein unterschiedliches Geräte- und Netzmanagement als unter FC.

FCoE zielt dagegen auf eine Konvergenz der Netze ab. Mit FCoE allein würde lediglich FC über heutige Ethernet-Verbindungen gemappt werden, wobei man sich die Pausenregelung von Ethernet zunutze macht. Um echte Konvergenz herzustellen, ist ein weiteres Unterprotokoll namens FCoCEE (FC over Convergence Enhanced Ethernet) notwendig, das korrigierend im Ethernet eingreift, um mehrere Traffic-Klassen und Prioritäten nebeneinander zu ermöglichen.

Die Initiatoren des neuen Standards haben eine Weiterentwicklung von FC im Auge, nicht einen komplett neuen Ansatz. Allerdings sehen sie bestimmte Mängel bei bestehenden Verfahren wie InfiniBand und iSCSI. InfiniBand hat sich im Serverbereich und bei High Performance Computing (HPC) einen Platz verschafft, verlangt aber Anpassungen auf allen Ebenen des Transportlayers. Dieser Aufwand zahlt sich nur bei bestimmten Anwendungen aus wie zum Beispiel Risiko- oder Portfolio-Berechnungen. Dagegen kann iSCSI noch nicht bei der Performance überzeugen, darüber hinaus sind die Probleme mit den Offload-Engines ungelöst. Beide Punkte relativieren die Kostenvorteile, die iSCSI zweifelsohne bietet. Doch gerade große Unternehmen setzen lieber auf bewährte Technologien wie FC, wenn sich der Aufwand lohnt.

SAN-Funktionen bleiben erhalten

Würde es eine echte Konvergenz zwischen FC und Ethernet geben, könnten die Unternehmen ihre Managementkosten für die Storage-Infrastruktur senken, da gleiche Linktypen für die getrennten Storage- und LAN-Fabrics verwendet würden. Bestehende SAN-Funktionen wie Zoning, Multipathing oder World-Wide-Name-Adressierung blieben erhalten, meint der Analyst Tony Asaro von der Enterprise Strategy Group (ESG).

Dennoch hat sich bei Bekanntwerden der FCoE-Initiative sofort eine Polemik entwickelt. Getragen wurde sie vor allem von Anhängern der reinen iSCSI-Lehre, die ihre Felle davonschwimmen sehen. Sie unterstellen ihrerseits den FCoE-Protagonisten, einen Abwehrkampf gegen iSCSI zu führen. Anwender sollten sich da raushalten und auf konkrete Ergebnisse warten.

Wie alle Standardanstrengungen dürfte auch der FCoE-Prozess mehrere Jahre brauchen, bis etwas auf dem Tisch liegt und bis die Hersteller mit Produkten nachziehen. Das Warten könnte sich aber lohnen, da unterschiedliche LAN- und SAN-Welten wieder zusammenwachsen könnten.

Dieser Beitrag stammt aus Ausgabe 4 unseres Fachmagazins STORAGE. Registrieren Sie sich jetzt auf Storage-Insider.de (Link siehe unten), und Ausgabe 5 (Erscheinungstermin 9. Oktober 2007) kommt gratis zu Ihnen nach Hause.

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