L'archiviazione di rete può offrire diversi vantaggi chiave per le organizzazioni, tra cui la riduzione dei costi e una maggiore efficienza, ma presenta anche alcune sfide. Le reti di archiviazione (SAN) possono avere una complessità intrinseca e, con la crescita dell'azienda, le organizzazioni spesso necessitano di livelli di prestazioni più elevati per connettere l'archiviazione di rete ai server.
L'avvento di Ethernet a 10 Gigabit (10 GbE), insieme alle specifiche Data Center Bridging (DCB) e Fibre Channel over Ethernet (FCoE), mantiene viva la promessa di una vera e propria infrastruttura di rete convergente. Queste tecnologie offrono agli amministratori di sistema un percorso chiaro per unificare le SAN Internet SCSI (iSCSI) e Fibre Channel, garantendo al contempo una maggiore efficienza di archiviazione, una velocità di trasmissione superiore e un'implementazione economicamente vantaggiosa dello storage di rete nei data center.
Crescita delle SAN negli ambienti di archiviazione di rete
Le SAN (System Access Network) sono elementi essenziali nella transizione alla virtualizzazione dei data center. Negli ambienti virtualizzati, immagini e dati vengono archiviati su una SAN condivisa per facilitare la migrazione live delle macchine virtuali. Le SAN stanno inoltre guadagnando popolarità perché offrono vantaggi in aree chiave come il consolidamento dello storage, il miglioramento dell'utilizzo dei dischi, il disaster recovery e la protezione centralizzata dei dati.
L'implementazione delle SAN presenta una serie di sfide per gli amministratori di sistema. Ad esempio, con la crescita dell'ambiente virtualizzato, le SAN richiedono più reti e ogni rete necessita dell'aggiunta di porte e cablaggi per ogni server, il che può aumentare i costi e il consumo energetico. Server e storage richiedono un'integrazione e una gestione avanzate per sfruttare appieno i vantaggi della virtualizzazione, con un ulteriore aumento dei costi. Inoltre, un'infrastruttura consolidata e virtualizzata genera anche maggiori requisiti di I/O: l'esecuzione di più macchine virtuali implica il supporto di più flussi di I/O e il pool di flussi aumenta la larghezza di banda I/O e i requisiti prestazionali degli array di storage e dei server fisici.
Tuttavia, un'ulteriore fonte di complessità è il fatto che molte organizzazioni implementano due tipi di rete: Fibre Channel per lo storage ed Ethernet per i dati. Le organizzazioni in genere mantengono entrambi i tipi perché ogni protocollo ha i propri vantaggi e svantaggi. I dispositivi di storage Fibre Channel più recenti offrono una velocità di trasmissione relativamente elevata (attualmente è disponibile hardware per Fibre Channel a 8 Gb/s e si prevede che sarà disponibile anche per Fibre Channel a 16 Gb/s); tuttavia, Fibre Channel può anche comportare elevati costi di acquisizione e gestione. Ethernet è generalmente più conveniente di Fibre Channel e si connette con reti IP per superare le lunghe distanze; tuttavia, le reti Gigabit Ethernet (GbE) che predominano nei data center odierni offrono una velocità di trasmissione inferiore e una latenza maggiore rispetto a Fibre Channel.
L'implementazione delle SAN presenta una serie di sfide per gli amministratori di sistema. Ad esempio, con la crescita dell'ambiente virtualizzato, le SAN richiedono più reti e ogni rete necessita dell'aggiunta di porte e cablaggi per ogni server, il che può aumentare i costi e il consumo energetico. Server e storage richiedono un'integrazione e una gestione avanzate per sfruttare appieno i vantaggi della virtualizzazione, con un ulteriore aumento dei costi. Inoltre, un'infrastruttura consolidata e virtualizzata genera anche maggiori requisiti di I/O: l'esecuzione di più macchine virtuali implica il supporto di più flussi di I/O e il pool di flussi aumenta la larghezza di banda I/O e i requisiti prestazionali degli array di storage e dei server fisici.
Tuttavia, un'ulteriore fonte di complessità è il fatto che molte organizzazioni implementano due tipi di rete: Fibre Channel per lo storage ed Ethernet per i dati. Le organizzazioni in genere mantengono entrambi i tipi perché ogni protocollo ha i propri vantaggi e svantaggi. I dispositivi di storage Fibre Channel più recenti offrono una velocità di trasmissione relativamente elevata (attualmente è disponibile hardware per Fibre Channel a 8 Gb/s e si prevede che sarà disponibile anche per Fibre Channel a 16 Gb/s); tuttavia, Fibre Channel può anche comportare elevati costi di acquisizione e gestione. Ethernet è generalmente più conveniente di Fibre Channel e si connette con reti IP per superare le lunghe distanze; tuttavia, le reti Gigabit Ethernet (GbE) che predominano nei data center odierni offrono una velocità di trasmissione inferiore e una latenza maggiore rispetto a Fibre Channel.
Con due reti, gestire la crescita e ottimizzare l'utilizzo può diventare molto più difficile, costoso e complesso. Entrambi i tipi di rete richiedono risorse di calcolo separate, tra cui hardware e competenze tecniche differenti, il che aumenta i costi di infrastruttura e gestione. L'avvento di iSCSI ha reso possibile l'utilizzo di un'infrastruttura Ethernet economicamente vantaggiosa come struttura SAN e ha favorito una maggiore adozione di SAN iSCSI, come gli array Dell™ EqualLogic™ serie PS.
L'avvento di 10 GbE
Si prevede che la tecnologia 10GbE si affermerà come il futuro delle reti dei data center, preservando i vantaggi di Ethernet e offrendo al contempo nuove possibilità. Ad esempio, si prevede che i nuovi componenti 10GbE manterranno il vantaggio in termini di costi dell'Ethernet esistente rispetto a Fibre Channel, e che le interfacce 10GbE economiche contribuiranno a ridurre la complessità di gestione.
La tecnologia 10GbE offre un modo efficace per espandere la larghezza di banda per gli ambienti virtualizzati, fornendo una connettività altamente scalabile e semplificata che consente di distribuire più reti virtuali sulla stessa connessione fisica. In genere, l'utilizzo della connettività 10GbE si traduce anche in una maggiore efficienza energetica e in una maggiore convenienza economica rispetto all'utilizzo di più schede di interfaccia di rete GbE.
Inoltre, la tecnologia 10GbE offre un percorso chiaro per unificare lo storage iSCSI e Fibre Channel in un'unica infrastruttura di rete. Consente di ottenere le prestazioni superiori necessarie per unificare le comunicazioni e garantire la coerenza della rete, basandosi al contempo sulle tecnologie IP ed Ethernet, familiari ed economiche, che le aziende già utilizzano. I produttori di apparecchiature originali (OEM) stanno preparando i loro prodotti per supportare l'ascesa della tecnologia 10GbE. Dell ha presentato un modulo I/O iSCSI 10GbE per i sistemi di storage della serie Dell/EMC CX4 e prevede di aggiungere la funzionalità 10GbE alla sua ampia gamma di array di storage.
La tecnologia 10GbE offre un modo efficace per espandere la larghezza di banda per gli ambienti virtualizzati, fornendo una connettività altamente scalabile e semplificata che consente di distribuire più reti virtuali sulla stessa connessione fisica. In genere, l'utilizzo della connettività 10GbE si traduce anche in una maggiore efficienza energetica e in una maggiore convenienza economica rispetto all'utilizzo di più schede di interfaccia di rete GbE.
Inoltre, la tecnologia 10GbE offre un percorso chiaro per unificare lo storage iSCSI e Fibre Channel in un'unica infrastruttura di rete. Consente di ottenere le prestazioni superiori necessarie per unificare le comunicazioni e garantire la coerenza della rete, basandosi al contempo sulle tecnologie IP ed Ethernet, familiari ed economiche, che le aziende già utilizzano. I produttori di apparecchiature originali (OEM) stanno preparando i loro prodotti per supportare l'ascesa della tecnologia 10GbE. Dell ha presentato un modulo I/O iSCSI 10GbE per i sistemi di storage della serie Dell/EMC CX4 e prevede di aggiungere la funzionalità 10GbE alla sua ampia gamma di array di storage.
Struttura di rete unificata per un paradigma di convergenza
Le organizzazioni sono alla ricerca di soluzioni per combinare le proprie reti dati e di storage in un'unica infrastruttura convergente che contribuisca a ridurre il costo totale di proprietà dell'infrastruttura del data center, a connettere più isole di storage e a migliorare la scalabilità. La tecnologia 10 GbE offre le prestazioni necessarie per raggiungere questo obiettivo e la specifica DCB rappresenta l'ultimo tassello del paradigma di convergenza (si veda l'articolo separato "Migliorare il bridging Ethernet" in questa pagina). La specifica DCB fornisce una serie di estensioni basate su standard per Ethernet tradizionale, offrendo un livello di trasporto per data center senza perdite che consente la convergenza di LAN e SAN in un'unica infrastruttura di rete unificata.
DCB offre vantaggi per lo storage iSCSI e Fibre Channel. Le organizzazioni possono utilizzare la specifica FCoE (che si basa sulle funzionalità DCB ed è supportata da un gran numero di fornitori di storage e networking) per connettere le infrastrutture legacy a una rete Ethernet 10 GbE e DCB. FCoE mappa i frame Fibre Channel sulla rete Ethernet preservando il protocollo Fibre Channel. La specifica DCB è progettata per mantenere le caratteristiche di consegna garantita del collegamento Fibre Channel e dei livelli fisici. La specifica DCB garantisce inoltre lo storage iSCSI fornendo una gestione della congestione migliorata e un'elevata larghezza di banda completa per il traffico Ethernet, incluso il traffico iSCSI.
DCB offre vantaggi per lo storage iSCSI e Fibre Channel. Le organizzazioni possono utilizzare la specifica FCoE (che si basa sulle funzionalità DCB ed è supportata da un gran numero di fornitori di storage e networking) per connettere le infrastrutture legacy a una rete Ethernet 10 GbE e DCB. FCoE mappa i frame Fibre Channel sulla rete Ethernet preservando il protocollo Fibre Channel. La specifica DCB è progettata per mantenere le caratteristiche di consegna garantita del collegamento Fibre Channel e dei livelli fisici. La specifica DCB garantisce inoltre lo storage iSCSI fornendo una gestione della congestione migliorata e un'elevata larghezza di banda completa per il traffico Ethernet, incluso il traffico iSCSI.
Opzioni di struttura di rete con 10 GbE e DCB
Insieme, 10 GbE e DCB possono fornire un'unica ed efficiente infrastruttura di rete che offre alle organizzazioni alternative strategiche nella pianificazione delle reti dei data center.<sup>1</sup> Le organizzazioni possono utilizzare iSCSI, FCoE o entrambi: l'utilizzo di FCoE richiederebbe nuovi investimenti infrastrutturali, mentre iSCSI attende semplicemente la futura disponibilità di interfacce 10 GbE economicamente vantaggiose.
Le organizzazioni che scelgono di utilizzare FCoE come ponte verso le SAN Fibre Channel legacy trarranno vantaggio dalla continua evoluzione di FCoE (vedere Figura 1). La prima generazione di dispositivi abilitati FCoE si concentrerà sulla convergenza I/O dei server tramite uno switch Ethernet. Nella seconda fase di questa evoluzione, le grandi reti FCoE supportate da switch abilitati DCB offriranno funzionalità Assured Delivery over Ethernet (ADE), equivalenti a quelle degli switch Fibre Channel. Infine, la terza fase offrirà la disponibilità nativa di storage FCoE per la connettività alla rete FCoE, che richiede l'esecuzione dei servizi FCoE sulla rete DCB.
Convergenza per consolidare l'archiviazione di reteLa convergenza di rete consente alle organizzazioni di consolidare lo storage, migliorando l'efficienza e riducendo i costi. Più reti possono condividere un'unica connessione host 10GbE, minimizzando il numero di adattatori server, il cablaggio e il consumo energetico (vedere Figura 2). La combinazione del traffico SAN e LAN sulla stessa rete riduce significativamente il numero di adattatori, cavi e switch. Il traffico SAN nella rete convergente può utilizzare iSCSI o FCoE.
La maggiore larghezza di banda fornita dalla struttura 10GbE unificata contribuisce a risolvere le problematiche di I/O della virtualizzazione di server e storage. Le reti che implementano 10GbE e DCB dovrebbero supportare fino a 20 Gb/s di larghezza di banda con due adattatori 10GbE per la ridondanza. Ulteriori vantaggi includono:
- Riduzione dei costi di supporto: la convergenza può ridurre la complessità di gestione e le risorse non devono più essere suddivise tra Ethernet e Fibre Channel.
- Larghezza di banda ampliata per il calcolo ad alte prestazioni (HPC): 10 GbE è progettato per espandere la larghezza di banda per connettere i cluster HPC alla rete.
- Risparmio energetico: utilizzando un numero inferiore di adattatori, cavi e switch in una rete unificata rispetto a una rete di data center tradizionale, l'infrastruttura fisica viene ridotta, migliorando l'efficienza energetica e il raffreddamento.
- Sicurezza: funzionalità Ethernet come le liste di controllo degli accessi possono essere utilizzate per il bridging Ethernet e le LAN virtuali per fornire isolamento e sicurezza del traffico per vari flussi di traffico. La sicurezza rimane elevata perché il traffico di storage (iSCSI o FCoE) viene semplicemente trasportato all'interno dei frame Ethernet.
La maggiore larghezza di banda fornita dalla struttura 10GbE unificata contribuisce a risolvere le problematiche di I/O della virtualizzazione di server e storage. Le reti che implementano 10GbE e DCB dovrebbero supportare fino a 20 Gb/s di larghezza di banda con due adattatori 10GbE per la ridondanza. Ulteriori vantaggi includono:
- Riduzione dei costi di supporto: la convergenza può ridurre la complessità di gestione e le risorse non devono più essere suddivise tra Ethernet e Fibre Channel.
- Larghezza di banda ampliata per il calcolo ad alte prestazioni (HPC): 10 GbE è progettato per espandere la larghezza di banda per connettere i cluster HPC alla rete.
- Risparmio energetico: utilizzando un numero inferiore di adattatori, cavi e switch in una rete unificata rispetto a una rete di data center tradizionale, l'infrastruttura fisica viene ridotta, migliorando l'efficienza energetica e il raffreddamento.
- Sicurezza: funzionalità Ethernet come le liste di controllo degli accessi possono essere utilizzate per il bridging Ethernet e le LAN virtuali per fornire isolamento e sicurezza del traffico per vari flussi di traffico. La sicurezza rimane elevata perché il traffico di storage (iSCSI o FCoE) viene semplicemente trasportato all'interno dei frame Ethernet.
Flessibilità per la migrazione verso un sistema di archiviazione di rete unificato
Le organizzazioni godono di una notevole flessibilità nella preparazione all'unificazione dello storage di rete. FCoE può essere utilizzato per connettere i server FCoE alle SAN Fibre Channel legacy tramite Ethernet, senza compromettere l'esperienza utente di Fibre Channel durante la migrazione a 10GbE. Allo stesso tempo, iSCSI offre la possibilità di eseguire lo storage in ambienti Ethernet nativi e di instradare il traffico attraverso LAN e reti geografiche (WAN). Durante la migrazione da GbE a 10GbE, iSCSI può operare in un ambiente di rete combinato GbE e 10GbE e il traffico iSCSI può sfruttare le funzionalità di rete avanzate quando l'infrastruttura viene aggiornata alla specifica DCB.
Molte aziende possono trarre vantaggio dalla migrazione alla connettività iSCSI o FCoE. Questo è il momento ideale per le organizzazioni per condurre una revisione approfondita della propria strategia di storage. Le aziende possono continuare a consolidare le operazioni senza preoccuparsi di investimenti onerosi, poiché la specifica DCB per Ethernet può apportare benefici sia allo storage di rete iSCSI che a FCoE.
Molte aziende possono trarre vantaggio dalla migrazione alla connettività iSCSI o FCoE. Questo è il momento ideale per le organizzazioni per condurre una revisione approfondita della propria strategia di storage. Le aziende possono continuare a consolidare le operazioni senza preoccuparsi di investimenti onerosi, poiché la specifica DCB per Ethernet può apportare benefici sia allo storage di rete iSCSI che a FCoE.
termine "
Data Center Ethernet" per riferirsi a una serie di miglioramenti agli standard di bridging Ethernet progettati per ottimizzare
la gestione della congestione Ethernet di livello 2 e consentire la convergenza di diversi tipi di traffico, inclusi non solo il traffico di rete di archiviazione (SAN), ma anche il traffico LAN, di gestione e di comunicazione interprocesso (IPC), sulla stessa rete. Questi miglioramenti hanno portato alla creazione del gruppo di lavoro IEEE 802.1 Data Center Bridging (DCB) e Cisco ora fa riferimento diretto alla specifica DCB, che dovrebbe essere formalmente adottata a breve e sarà conforme ai seguenti standard.
Il controllo di flusso basato sulla priorità (IEEE 802.1Qbb) a livello di collegamento contribuisce a garantire che nessun pacchetto venga perso durante la congestione sulle reti DCB.
La selezione broadcast avanzata (IEEE 802.1Qaz) consente agli amministratori di riservare una quantità specifica di larghezza di banda per ciascun tipo di traffico al fine di garantire una buona qualità del servizio.
La notifica di congestione (IEEE 802.1Qau) contribuisce a migliorare la gestione complessiva della congestione e a prevenire congestioni ricorrenti e perdita di frame.
Il protocollo DCB Exchange (DCBX) contribuisce a garantire una configurazione coerente in tutta la rete.
Data Center Ethernet" per riferirsi a una serie di miglioramenti agli standard di bridging Ethernet progettati per ottimizzare
la gestione della congestione Ethernet di livello 2 e consentire la convergenza di diversi tipi di traffico, inclusi non solo il traffico di rete di archiviazione (SAN), ma anche il traffico LAN, di gestione e di comunicazione interprocesso (IPC), sulla stessa rete. Questi miglioramenti hanno portato alla creazione del gruppo di lavoro IEEE 802.1 Data Center Bridging (DCB) e Cisco ora fa riferimento diretto alla specifica DCB, che dovrebbe essere formalmente adottata a breve e sarà conforme ai seguenti standard.
Il controllo di flusso basato sulla priorità (IEEE 802.1Qbb) a livello di collegamento contribuisce a garantire che nessun pacchetto venga perso durante la congestione sulle reti DCB.
La selezione broadcast avanzata (IEEE 802.1Qaz) consente agli amministratori di riservare una quantità specifica di larghezza di banda per ciascun tipo di traffico al fine di garantire una buona qualità del servizio.
La notifica di congestione (IEEE 802.1Qau) contribuisce a migliorare la gestione complessiva della congestione e a prevenire congestioni ricorrenti e perdita di frame.
Il protocollo DCB Exchange (DCBX) contribuisce a garantire una configurazione coerente in tutta la rete.
Insieme ad altri standard IEEE 802.1, la specifica DCB dovrebbe aiutare
le organizzazioni di sistemi a sfruttare i vantaggi di una migliore qualità di comunicazione per le reti convergenti.
Autori:
- Achmad Chadran è responsabile marketing per le soluzioni di storage nella divisione dedicata alle grandi imprese di Dell.
- Gaurav Chawla è uno specialista di strategia tecnologica presso l'Enterprise Storage Architecture and Technology Group
degli uffici del direttore tecnologico di Dell.
degli uffici del direttore tecnologico di Dell.
- Ujjwal Rajbhandari è un consulente di marketing del prodotto per le soluzioni di storage Dell.
"Ristampato con l'autorizzazione di Dell Power Solutions Magazine, settembre 2009."
