Protokollstandard für Fibre-Channel-Daten

Was ist Fibre Channel over Ethernet (FCoE)?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt. (Bild: © aga7ta - Fotolia)

Fibre Channel over Ethernet ist ein Protokollstandard, mit dem sich Fibre-Channel-Daten direkt über Ethernet übertragen lassen. Dadurch ist die Standard-Ethernet-Architektur zur Realisierung von Speichernetzwerken nutzbar. Für eine performante und zuverlässige Übertragung der Daten wurde der Ethernet-Standard um einige Funktionen erweitert.

Die Abkürzung FCoE steht für „Fibre Channel over Ethernet“. Es handelt sich um einen Protokollstandard zur Übertragung von Fibre-Channel-Daten direkt über eine Ethernet-Infrastruktur nach IEEE 802.3. Der Standard sieht die Kapselung von FC-Frames in Ethernet-Frames vor und ermöglicht die Realisierung performanter und zuverlässiger Speichernetzwerke über eine gemeinsame Switching-Umgebung.

Die Kosten für die Infrastruktur und die Komplexität der Technik reduzieren sich. FC lässt sich sowohl über Twisted-Pair- als auch glasfaserbasierte Ethernet-Verbindungen übertragen. Dank der Verwendung von voll-duplex 10-Gigabit-Ethernet sind keine Geschwindigkeitseinschränkungen hinzunehmen. Die Veröffentlichung von FCoE fand mit der Übergabe des FC-BB-5-Draft-Standards an die INCITS (International Committee for Information Technology Standards) im Jahr 2009 statt.

Funktionsweise von FCoE

Im Gegensatz zum traditionellen Fibre Channel ersetzt Fibre Channel over Ethernet die ersten beiden der insgesamt fünf FC-Schichten FC-0 und FC-1 (physikalische Schicht und Datenschicht) durch die ersten beiden Schichten von Ethernet des ISO/OSI-Modells. Im Gegensatz zu Protokollen wie FCIP (Fibre Channel over IP) oder iSCSI (internet Small Computer System Interface) werden keine höheren Schichten wie Netzwerkschicht oder Transportschicht (IP oder TCP) verwendet, weshalb FCoE in einem IP-Netz nicht routbar ist. Es bleibt auf die Layer-2-Domäne beschränkt, hat aber im Vergleich zu iSCSI oder FCIP einen geringeren Overhead.

FC-Frames mit einer Länge von bis zu 2.112 Bytes werden in einen Ethernet-Frame mit dem Ethertype (0x8906) verpackt. Im Ethernet-Header sind die Informationen zur Ziel-MAC-Adresse und Quell-MAC-Adresse sowie zur IEEE-802.1Q-Markierung enthalten. Nach dem Ethernet-Header folgen der FC-Header, die eigentlichen FC-Nutzdaten und eine Prüfsumme.

Damit die FC-Frames nicht auf mehrere Ethernet-Frames aufgeteilt werden müssen, sind Jumbo Frames zu unterstützen. Für eine zuverlässige, fehlerfreie und performante Übertragung der FC-Daten wurde der Ethernet-Standard um einige Funktionen erweitert. Diese sind:

  • Flusssteuerung mithilfe von PAUSE-Befehle,
  • Priorisierung von FC-Daten,
  • Traffic Management.

Zur Erkennung und Initialisierung von FCoE-Komponenten kommt das FCoE Initialization Protokoll (FIP) zum Einsatz. Es verwendet den Ethertype (0x8914).

Vorteile der Kapselung von Fibre Channel in Ethernet

Fibre Channel over Ethernet bietet gegenüber dem klassischen Fibre Channel einige Vorteile. Diese sind:

  • Nutzung einer einheitlichen Netzinfrastruktur,
  • Reduktion der Komplexität und der Kosten der Netzinfrastruktur,
  • Unterstützung hoher Geschwindigkeiten von 10, 40 oder 100 Gbps (Gbit/s),
  • geringerer Protokolloverhead und niedrigere Latenzzeiten im Vergleich zu iSCSI oder FCIP,
  • Nutzung von Standardnetz-Hardware,
  • Unterstützung virtualisierter Systeme.

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