I processori multi-core attualmente utilizzati nei server sono in grado di gestire grandi flussi di dati e la velocità di memoria delle nuove tecnologie di archiviazione, inclusi i dischi a stato solido (SSD), può essere sfruttata per fornire storage ad alte prestazioni nei data center, consentendo l'esecuzione di applicazioni con una densità operativa sempre maggiore. Il tentativo di sfruttare la virtualizzazione potrebbe rivelare colli di bottiglia nell'interconnessione o nell'input e output dei dati. Per risolvere questo problema, in linea di principio, sarebbe sufficiente aumentare la larghezza di banda moltiplicando gli adattatori del bus host e aggiungendo switch, ma questa soluzione comporterebbe inevitabilmente un aumento della complessità della rete e dei costi di gestione.
Con una previsione di virtualizzazione fino all'86% dei carichi di lavoro dei server entro il 2018[1], i principali produttori di apparecchiature e componenti devono tenere il passo con la domanda di larghezza di banda in entrata e in uscita nelle SAN. Fibre Channel rimane il protocollo principale utilizzato per interconnettere i server virtuali per lo storage. L'implementazione di Fibre Channel a 8G lascerà presto il posto a un Fibre Channel a 16G ancora più veloce negli switch di storage core e top-of-rack, negli adattatori host bus (HBA) dei server, nei collegamenti interswitch (ISL) e nei controller RAID Fibre Channel.
Fibre Channel 16G, interfaccia fisica
Il nuovo standard FC-PI-5 “16G FC” per i canali in fibra ottica, finalizzato nel 2009 dal gruppo di lavoro INCITS T11.2, definisce i ricetrasmettitori ottici ad alta velocità che risolveranno i colli di bottiglia in ingresso e in uscita che si verificano con un utilizzo intensivo del canale.
Questi ricetrasmettitori ottici sono conformi agli accordi di settore sui ricetrasmettitori SFP (INF-8074i) e SFP+ (SFF-8431) di piccole dimensioni, per quanto riguarda le specifiche elettriche e meccaniche a bassa velocità, e sono retrocompatibili, offrendo un percorso di migrazione semplice per migliorare le prestazioni delle SAN.
Per impostazione predefinita, i collegamenti Fibre Channel 16G sono configurati per operare a una frequenza di linea seriale di 14,025 Gb/s. Grazie a una modifica nella codifica dei dati, che ha aumentato il numero di bit (8b/10b) utilizzato nel Fibre Channel 8G a un più efficiente 64b/66b, la velocità di trasmissione di una singola interconnessione ottica è stata raddoppiata senza raddoppiare la frequenza di linea seriale. Questo schema di codifica più efficiente consente di raggiungere le distanze di collegamento richieste nei data center odierni (vedere Tabella 1) e, al contempo, di utilizzare la tecnologia laser a costi relativamente contenuti.
La tecnica standard definisce l'utilizzo di circuiti di recupero del clock e dei dati (CDR) per garantire una buona integrità del segnale e raggiungere lunghezze di collegamento che soddisfino i requisiti fisici delle crescenti infrastrutture di archiviazione e calcolo. Nell'agosto 2011 è entrato in produzione il primo ricetrasmettitore SFP FC da 16G (vedere Figura 1). Il dispositivo integra la funzionalità CDR sia in trasmissione che in ricezione e opera su distanze di collegamento fino a 125 metri, utilizzando fibra ottica multimodale OM4 50/125 µm.
I transceiver SFP 16G FC sono in grado di operare a 14,025 Gb/s, oltre a due velocità dati precedenti di 8,5 Gb/s (8G FC) e 4,25 Gb/s (4G FC), facilitando l'adozione di nuove tecnologie nelle infrastrutture SAN esistenti. Il percorso di trasmissione e ricezione può operare a velocità dati diverse, come tipicamente richiesto durante la negoziazione della velocità Fibre Channel. La negoziazione automatica della velocità, che non richiede alcun intervento da parte dell'utente, è fondamentale per garantire la compatibilità con i dispositivi di archiviazione a bassa velocità.
Nuove funzionalità per facilitare la gestione SAN:
le informazioni di monitoraggio diagnostico digitale (DMI) sono presenti nel modulo SFP FC 16G, conforme allo standard SFF-8472 (Small Devices for Industry Agreement). Queste informazioni forniscono dati di controllo in tempo reale per il ricetrasmettitore laser, il ricevitore e le condizioni ambientali tramite un'interfaccia seriale a 2 fili (TWI).
Oltre a queste funzionalità, i ricetrasmettitori SFP FC 16G offrono diverse nuove caratteristiche (vedere Figura 2) che garantiscono l'interoperabilità con l'host e migliorano l'isolamento dei guasti di sistema. Le impostazioni variabili di equalizzazione elettrica in ingresso (EQ) e pre-enfasi elettrica in uscita (PE), controllabili tramite l'interfaccia TWI, offrono agli utenti maggiore flessibilità nell'ottimizzazione dei canali elettrici in sistemi complessi. L'amministratore di sistema può selezionare in loco la configurazione SFP più adatta per una determinata porta di interconnessione, ottimizzando le prestazioni del collegamento.
Per agevolare ulteriormente l'ottimizzazione del collegamento e la risoluzione dei problemi da remoto, l'utente può configurare automaticamente l'SFP per restituire internamente il traffico locale all'ASIC host tramite SFP Electrical Out (EWRAP) o, analogamente, per restituire i dati ottici generati da remoto tramite loopback SFP alla porta sorgente tramite SFP Optical Out (OWRAP).
EWRAP e OWRAP offrono agli architetti di sistema diverse opzioni per diagnosticare le reti di storage e individuare potenziali punti di guasto. Entrambe le funzioni WRAP elaborano il segnale, eliminando le fluttuazioni e i degradi interni, per eliminare i CDR (Critical Data Recorder) prima della ritrasmissione. È inoltre disponibile una funzione opzionale per trasmettere simultaneamente le informazioni incapsulate attraverso il modulo.
In sintesi,
il principale vantaggio della migrazione a 16G FC è l'aumento delle prestazioni. Le interconnessioni ad alta velocità consentono trasferimenti di dati più rapidi, garantendo che le applicazioni ad alta intensità di risorse e con elevate esigenze continuino ad avere un percorso di migrazione semplice all'interno del data center.
La migrazione da Fibre Channel 8G a collegamenti ottici 16G più veloci ed efficienti, unitamente ai server virtualizzati, ridurrà il numero totale di cavi/collegamenti gestiti nella SAN. Il consolidamento dei collegamenti, combinato con le funzionalità di diagnostica avanzate disponibili nei nuovi SFP, semplificherà la manutenzione della rete. La riduzione del numero complessivo di dispositivi (switch, HBA, ecc.) può ulteriormente diminuire i costi IT.
Per i data center o le SAN di grandi dimensioni, il miglioramento in termini di watt per Gb/s non va sottovalutato. La migrazione da infrastrutture 4G o 8G a Fibre Channel 16G può avere un impatto significativo sui costi dell'energia elettrica, contribuendo al contempo al raggiungimento degli obiettivi ambientali dell'azienda.
La connettività dei data center e delle SAN è un'area chiave per le iniziative di sviluppo di prodotti ottici, inclusi prodotti ad alta densità e soluzioni seriali ad alta velocità. Il nuovo SFP FC a 16G consentirà una nuova generazione di switch, ISL e adattatori host bus ad alta densità. Guardando al futuro, il gruppo di lavoro T11 si sta occupando del prossimo Fibre Channel FC a 32G (FC-PI-6).
Le nuove applicazioni ad alta intensità di storage, la crescita del cloud computing e la virtualizzazione dei server continueranno a guidare la larghezza di banda e la convergenza nelle SAN/data center. Questa evoluzione apre nuove strade per l'innovazione.
Autore:
A cura di Robert Hannah, Application Manager, e Randy Clark, Product Manager, Avago Technologies
