Inovace a spolehlivost dělají z Fibre Channel volbu pro sítě SAN v datových centrech

Velká datová centra jsou plná serverů, úložišť, přepínačů a různého dalšího hardwaru a snaží se držet krok s nejnovějšími technologickými trendy. Ze všech změn, které se v datových centrech odehrávají, je jedna technologie i nadále volbou pro konektivitu úložišť. Fibre Channel je v datových centrech již mnoho let oporou díky spolehlivosti a bezpečnosti. Není však pouze volbou prvního kola pro podnikový trh. Mnoho dodavatelů hardwaru a softwaru zaměřuje své testy na Fibre Channel, aby se ujistili, že jsou produkty připraveny k provozu před odesláním zákazníkům.

Dodavatelé úložišť a přepínačů neustále přidávají do Fibre Channel nové funkce a vylepšení a vývojáři softwaru testují funkčnost Fibre Channel před vydáním aktualizací softwaru pro široké publikum. Fibre Channel je stále dominantní technologií SAN ve velkých datových centrech. Většina zákazníků VMware používá Fibre Channel k využití neustálých inovací a stávající spolehlivosti, odolnosti, zabezpečení a rychlosti, které jsou dnes k dispozici.

VMware se zavázal k Fibre Channelu a Marvell je v tomto ohledu průkopníkem

Pokud existovaly nějaké otázky ohledně důležitosti a významu technologie Fibre Channel, společnost VMware je vyřešila tím, že upřednostňuje testování nových verzí s Fibre Channel. Ze všech nejnovějších oznámení na konferenci VMware Explore byla nejzajímavější vSphere 8. Společnost VMware se i nadále zaměřovala na inženýrství úložišť vVols a přidala podporu vVols v NVMe-oF.

Jak je uvedeno na stránkách VMware: „Zpočátku budeme podporovat pouze FC, ale budeme i nadále ověřovat a podporovat další protokoly podporované vSphere NVMe-oF.“ Ve VMware panuje shoda, že zákazníci by mohli přejít na NVMe-oF, iSCSI a 100G Ethernet, ale FC je preferován, pokud jde o vysoce výkonné a kritické aplikace. Fibre Channel proto bude i nadále v popředí technologického pokroku ve vSphere. Přestože dochází k posunu k jiným technologiím, VMware neeviduje pokles poptávky po Fibre Channel.

A nejde jen o VMware. Vzhledem k veškerému rozruchu kolem automatizace, strojového učení a DevOps je Fibre Channel stále pro většinu IT profesionálů prioritou. Díky své inherentní spolehlivosti, zabezpečení a nízké latenci jsou SAN Fabrics klíčové pro odvětví, jako je zdravotnictví, finance, výroba, pojišťovnictví a státní správa. Technologie Fibre Channel samozřejmě nestojí na místě a neustále se vyvíjí, přičemž dnes se dodávají 64G fabrics a u progresivních dodavatelů přepínačů a HBA je plánována cesta k 128G. Společnost Marvell QLogic i nadále prokazuje bezkonkurenční vedoucí postavení a inovace v oblasti technologie Fibre Channel.

Existuje důvod, proč je Fibre Channel oblíbenou technologií pro sítě SAN (Storage Area Networks): prostě funguje. Komunita dodavatelů má silný závazek spolupracovat na zdokonalování specifikací tak, aby splňovaly měnící se požadavky odvětví. Testování dodavateli softwaru se zaměřuje na interoperabilitu, bezpečnost a spolehlivost, což je patrné v případě VMware vSphere 8. Dodavatelé se zavázali k zajištění interoperability s Fibre Channel před vydáním nových aktualizací nebo hardwaru do datového centra.

FC získává v vSphere 8 posílení a posiluje implementaci FC-NVMe

Společnost VMware ve verzi vSphere 8 představila několik klíčových funkcí, včetně vylepšení technologie NVMe over Fabrics (NVMe-oF). Pro rostoucí popularitu NVMe-oF samozřejmě existuje několik důvodů. Zákazníci si v první řadě užívají vysokého výkonu a propustnosti spojené s technologií NVMe-oF oproti tradičním SCSI a NFS. Dodavatelé úložišť přecházejí na pole NVMe a přidali podporu pro FC-NVMe napříč svými produktovými řadami.

Společnost VMware se řídila tímto příkladem a provedla ve vSphere 8 významná vylepšení specificky pro NVMe-oF, včetně:

• Zvýšený počet podporovaných jmenných prostorů a cest pro NVMe-TCP i FC-NVMe. vSphere 8 nyní podporuje 256 jmenných prostorů a 2K cest s NVMe-TCP a FC-NVMe.
• Rozšířila podporu rezervace pro zařízení NVMe pro zákazníky, kteří používají podporu Microsoft Windows Server Failover Cluster (WSFC) pro uzamčení disků na úrovni aplikací. Zpočátku, pouze pro FC, to zákazníkům umožňuje používat funkci Clustered VMDK s Microsoft WSFC s datovými úložišti NVMe-oF.
• Podpora pokročilých služeb NVMe/TCP Discovery v ESXi pomáhá zákazníkům s nastavením NVMe-oF v ethernetovém prostředí. Byla přidána podpora pro NVMe Advance Discovery, která umožňuje platformě vSphere dotazovat se v síti na podporované řadiče polí NVMe, což zjednodušuje nastavení. NVMe/TCP využívá funkce automatického vyhledávání, které Fibre Channel podporuje od svého vzniku.

Čtyři pilíře pohánějící digitální transformaci s Fibre Channel

Autonomní sítě SAN

Rozruch kolem autonomního všeho je čím dál hlasitější. Jelikož mluvíme o sítích SAN, konkrétně o sítích SAN s technologií Fibre Channel, bylo by to skvělé místo k zdůraznění fungování autonomních sítí SAN, aniž bychom se museli zaseknout v detailech.

Autonomní sítě SAN jsou nezbytné, protože podporují významná odvětví, jako je zdravotnictví, finance, vláda a pojišťovnictví. Sítě SAN s technologií Fibre Channel jsou v těchto odvětvích hojně využívány kvůli své inherentní spolehlivosti a zabezpečení.

Výpadek nebo prostoje v těchto kritických odvětvích mohou být katastrofální. V závislosti na délce trvání může výpadek vést ke ztrátě příjmů v řádu stovek tisíc nebo milionů dolarů. Ve zdravotnictví může výpadek vést ke zpoždění zákroku nebo k nemožnosti provádět pohotovostní služby. S ohledem na to se organizace pro standardy v oboru Fibre Channel neustále snaží zlepšovat spolehlivost a dostupnost.

Aby průmyslová odvětví splnila požadavky moderních datových center a pokročilých aplikací, konfigurují zařízení tak, aby plnila úkoly, které původně nebyly zamýšleny. Nestačí mít inteligentní zařízení. Dnes je nutné mít instalovanou základnu, která si je vědoma všeho kolem sebe. Tomu se říká „kolaborativní inteligence“, kdy si zařízení nejen uvědomují probíhající aktivity, ale také mají schopnost v případě potřeby jednat.

První fází snahy o autonomní SAN je vývoj architektonického prvku nazvaného Fabric Performance Impact Notifications (FPIN). Fabric Notifications vytváří mechanismus pro upozorňování zařízení v síti na události, ke kterým dochází v síti Fabric, což pomůže při rozhodování o odolnosti. Mohou nastat dva typy chybových stavů. Logické chyby lze často opravit opakovaným pokusem nebo logickým resetem a relativně nenarušují systém. Na druhou stranu fyzické chyby často vyžadují stejný druh zásahu k dokončení opravy. Občasné chyby se obtížněji řeší a mohou být časově náročné.

Díky Fabric Notifications Fabric (nebo koncové zařízení) detekuje občasný fyzický problém, monitoruje, zda chyba přetrvává, a pokud ano, generuje zprávu, která se odešle na zařízení ovlivněná událostí. S těmito informacemi zná vícecestné řešení umístění a povahu fyzické chyby a může ji „obejít“. IT administrátor se nemusí zapojovat do identifikace, izolace nebo iniciování příkazů pro obnovení, aby chybu vymazal.

Všechny tyto mechanismy jsou řízeny koncovými zařízeními prostřednictvím výměny funkcí a registrace operací. Přepínače Fibre Channel v rámci sítě Fabric mají přehled o ostatních komponentách sítě Fabric, což jim umožňuje shromažďovat informace o úložné síti, připojených zařízeních a celkové infrastruktuře. Tyto přepínače si tyto informace vyměňují napříč sítí Fabric a vytvářejí tak skutečnou vizi autonomní sítě SAN pro samoučení, samooptimalizaci a samoopravu.

Oznámení v rámci fabric v konečném důsledku poskytují zařízením v rámci fabric informace, aby se eliminovalo plýtvání energií při odstraňování problémů, analýze a řešení problémů, které jsou automaticky řešeny zařízeními, jež opravují problémy ovlivňující výkon a selhání.

Společnost VMware položila základy pro inteligentní a samořídící síť SAN s procesem pro příjem, zobrazování a povolování upozornění na události FC Fabric pomocí technologie Fabric Performance Impact Notification (FPIN), což je standardní technologie v oboru.

FPIN je notifikační rámec vysílaný fabric portem, který upozorňuje koncové zařízení na stav pro jiný port v jeho zóně. Mezi tyto podmínky patří:

• Problémy s integritou odkazů, které snižují výkon
• Oznámení o vynechaných rámcích
• Problémy s dopravní zácpou

Díky proaktivnímu mechanismu upozornění lze problémy s porty rychle vyřešit a nastavit akce obnovy pro zmírnění prostojů.

 

Obrázek 1: vSphere 8.0 s Marvell QLogic FC se registruje a přijímá oznámení o fabric, která indikují překročení limitu v síti SAN.

Obrázek 2: vSphere 8.0 s Marvell QLogic FC se registruje a přijímá oznámení o fabric, která indikují zhoršující se integritu spojení.

HBA Marvell QLogic Enhanced 16GFC, Enhanced 32GFC a 64GFC jsou plně integrovány do vSphere 8.0 a podporují technologii fabric notifikací, která slouží jako stavební kámen pro autonomní sítě SAN.

Produktivita s vVols

Společnost VMware se v posledních několika verzích vSphere zaměřila na vVols. S verzí vSphere 8.0 přidala úložiště v core podporu vVols pro NVMe-oF a v úvodní verzi podporu FC-NVMe. Společnost VMware však bude i nadále ověřovat a podporovat další protokoly podporované vSphere NVMe-oF. Novou specifikaci vVols a framework VASA/VC naleznete zde.

Vzhledem k tomu, že odvětví a mnoho dodavatelů polí přidávají podporu NVMe-oF pro lepší výkon a nižší latenci, chtěla společnost VMware zajistit, aby technologie vVols zůstaly aktuální s ohledem na nejnovější technologie úložišť.

Kromě vylepšeného výkonu je zjednodušeno i nastavení NVMe-oF vVols. Po registraci VASA se základní nastavení dokončí na pozadí a zbývá už jen vytvořit datové úložiště. VASA zpracovává všechna virtuální připojení Protocol Endpoints (vPE). Zákazníci nyní mohou spravovat úložná pole NVMe-oF v datovém úložišti vVols prostřednictvím správy založené na zásadách úložiště ve vCenteru. vSphere 8 také přidala podporu pro další jmenné prostory a cesty a vylepšila výkon vMotion.

Sledování virtuálních počítačů pomocí technologie VM-ID

Virtualizace serverů se stala katalyzátorem pro rostoucí sdílení linek, o čemž svědčí technologie Fibre Channel. S rostoucím počtem virtuálních strojů (VM) v datových centrech přenášejí sdílené linky data spojená s jádry CPU, pamětí a dalšími systémovými prostředky s využitím maximální dostupné šířky pásma. Data odesílaná z jakéhokoli virtuálního stroje a dalších fyzických systémů se vzájemně prolínají. Tato data putují stejnou cestou jako provoz sítě SAN (Storage Area Network), takže se všechna jeví stejně a nelze je vnímat jako jednotlivé datové toky.

Využití VM-ID od společnosti Marvell QLogic (komplexní řešení využívající označování rámců k propojení různých virtuálních strojů a jejich I/O toků v síti SAN) umožňuje dešifrovat každý virtuální stroj na sdíleném propojení. Společnost QLogic tuto funkci povolila u svých nejnovějších adaptérů hostitelské sběrnice (HBA) 64GFC, Enhanced 32GFC a Enhanced 16GFC. Tato technologie má vestavěný monitor aplikačních služeb, který shromažďuje globálně jedinečné ID z VMware ESX. Poté dokáže interpretovat různá ID z každého virtuálního stroje a provádět inteligentní monitorování.

VM-ID přináší hluboký přehled o I/O operacích z původního virtuálního počítače přes síťovou strukturu (fabric), což správcům SAN umožňuje řídit a směrovat služby na úrovni aplikací pro každou virtuální úlohu v rámci QLogic Fibre Channel HBA.

 

Obrázek 3: Analytický engine pro přepínače Brocade nyní dokáže zobrazit statistiky pro každý virtuální počítač počítáním rámců Fibre Channel označených jednotlivými ID virtuálního počítače adaptérem Marvell Fibre Channel HBA.

Zvýšení výkonu s 64GFC

Pokroky v oblasti Fibre Channel probíhají od jeho spuštění v roce 1988. První produkty FC SAN, 1Gb FC, se začaly dodávat v roce 1997 a vývoj pokračuje dodnes, kdy se na obzoru objevují produkty s kapacitou 128 Gb.

Každé tři až čtyři roky se rychlost FC zdvojnásobuje. Kromě pokroku ve zvýšení výkonu byly zahrnuty nové služby, jako jsou Fabric Services, StorFusion™ s univerzálním zmírňováním přetížení SAN, NPIV (virtualizace) a cloudové služby. Síťové společnosti a výrobci originálních zařízení (OEM) se podílejí na vývoji těchto standardů a nadále spolupracují na poskytování spolehlivých a škálovatelných síťových produktů pro úložiště.

Fibre Channel je považován za nejspolehlivější řešení pro připojení úložišť na trhu s tradicí v poskytování progresivních vylepšení. Serverové a úložné technologie zvyšují poptávku po větší šířce pásma SAN. Kapacita aplikací a úložiště, 32GB a 64GB úložná pole s podporou SSD a NVMe, virtualizace serverů a nasazení v více cloudech dokazují hodnotu Fibre Channels, protože nabízí vyšší propustnost, nižší latenci a vyšší rychlosti připojení – to vše s předvídatelným výkonem.

Společnost Marvell nedávno oznámila uvedení svých zcela nových adaptérů HBA 64GFC. Patří mezi ně řada QLE2870 s jedním, dvěma a čtyřmi porty FC HBA, které zdvojnásobují dostupnou šířku pásma, pracují na rychlejší sběrnici PCIe 4.0 a současně podporují FC a FC-NVMe, což je ideální pro budoucnost kritických podnikových aplikací.

NVMe splňuje očekávání!

Není pochyb o tom, že zařízení NVMe poskytují extrémně rychlý přístup pro čtení a zápis. Diskuse se tedy směřuje k připojení těchto zařízení NVMe k vysokorychlostním sítím, aniž by se zohledňovalo, že se stále jedná o úložná zařízení, která vyžadují garantovaný přenos dat. Technologie, která byla vyvinuta jako bezztrátová metoda přenosu dat, je Fibre Channel. V četných testech provedených lídry v oboru si NVMe-oF a NVMe/FC vedly lépe, když jako základní technologie sloužila technologie Fibre Channel.

Flash pole umožňují rychlejší blokové ukládání dat ve virtualizovaných úlohách s vysokou hustotou a zkracují dobu odezvy aplikací náročných na data. To vše vypadá docela dobře, pokud síťová infrastruktura nedokáže podávat stejný výkon jako flash úložná pole.

Úložiště založené na flash paměti vyžaduje deterministickou infrastrukturu s nízkou latencí. Jiné architektury úložných sítí často zvyšují latenci, což vytváří úzká hrdla a přetížení sítě. V takovém případě je nutné odeslat více paketů, což vede k ještě většímu přetížení. Díky řízení toku založenému na kreditech v Channel lze data doručovat tak rychle, jak je cílová vyrovnávací paměť dokáže přijmout, přičemž dochází k zahazování paketů nebo vynucování opakovaných přenosů.

Začátkem tohoto roku jsme zveřejnili podrobnou recenzi přístupu Marvell FC-NVMe. Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na článek Marvell Doubles Down on FC-NVMe.

Základní funkce úložiště NVMe poprvé představené ve vSphere 7.0

Blog společnosti VMware popsal NVMe over Fabrics (NVMe-oF) jako protokolovou specifikaci, která připojuje hostitele k vysokorychlostnímu flash úložišti prostřednictvím síťových fabric s využitím protokolu NVMe. Společnost VMware představila NVMe-oF ve verzi vSphere 7 U1. Blog společnosti VMware uvedl, že výsledky benchmarků ukázaly, že Fibre Channel (FC-NVMe) konzistentně překonává SCSI FCP ve virtualizovaných prostředích vSphere a poskytuje vyšší propustnost a nižší latenci. Podpora pro NVMe over TCP/IP byla přidána do verze vSphere 7.0 U3.

Vzhledem k rostoucímu využívání NVMe společnost VMware přidala podporu pro sdílené úložiště NVMe s využitím NVMe-oF. Vzhledem k inherentně nízké latenci a vysoké propustnosti využívají různá odvětví NVMe pro úlohy v oblasti umělé inteligence, strojového učení a IT. NVMe obvykle používalo lokální sběrnici PCIe, což ztěžovalo připojení k externímu poli. V té době odvětví rozvíjelo možnosti externího připojení pro NVMe-oF založené na IP a FC.

Ve verzi vSphere 7 společnost VMware přidala podporu pro sdílené úložiště NVMe pomocí technologie NVMe-oF s technologií NVMe over FC a NVMe over RDMA.

Fabric sítě i nadále nabízejí vyšší rychlosti a zároveň si zachovávají bezztrátové a garantované doručování, které vyžadují sítě SATA. vSphere 8.0 podporuje 64GFC, což je dosud nejrychlejší rychlost FC.

vSphere 8.0 dále rozvíjí své zaměření na NVMe a upřednostňuje Fibre Channel

V posledních několika verzích se úložiště VMware zaměřovalo především na vVols a s verzí vSphere 8.0 přidalo úložiště podporu vVols v NVMe-oF. Zpočátku bude VMware podporovat pouze FC, ale bude i nadále ověřovat a podporovat další protokoly NVMe-oF.

Toto je nová specifikace vVols, framework VASA/VC. Chcete-li se dozvědět více, navštivte VASA 4.0/vVols 3.0, kde si můžete prohlédnout podrobnosti o této nové specifikaci vVols.

vSphere 8 nadále přidává nové funkce a vylepšení a nedávno rozšířil podporované jmenné prostory na 256 a cesty na 2K pro NVMe-FC a TCP. Do vSphere byla přidána další funkce, podpora rezervačních příkazů pro zařízení NVMe. Rezervační příkazy umožňují zákazníkům využívat clusterové funkce VMDK s Microsoft WSFC s datovými úložišti NVMe-oF.

Snadné nastavení a snadná správa!

Fibre Channel má další vestavěnou efektivitu: automatické vyhledávání. Když je zařízení FC připojeno k síti, je automaticky vyhledáno a přidáno do sítě Fabric, pokud má potřebné přihlašovací údaje. Mapa uzlů se aktualizuje a provoz může procházet přes optické vlákno. Jedná se o jednoduchý proces bez zásahu administrátora.

Implementace NVMe/TCP s sebou nese větší režijní náklady. Protože NVMe/TCP nemá mechanismus automatického vyhledávání, ESXi přidal podporu pro službu NVMe Discovery Service. Pokročilá podpora služby NVMe-oF Discovery Service v ESXi umožňuje dynamické vyhledávání služeb NVMe Discovery Service, které jsou v souladu se standardy. ESXi používá službu mDNS/DNS-SD k získání informací, jako je IP adresa a číslo portu aktivních služeb NVMe-oF Discovery v síti. ESXi odesílá dotaz multicast DNS (mDNS) s žádostí o informace od entit poskytujících službu (NVMe) Discovery Service (DNS-SD). Pokud je taková entita v síti (na které byl dotaz odeslán) aktivní, odešle hostiteli odpověď (unicast) s požadovanými informacemi, tj. IP adresou a číslem portu, na kterém je služba spuštěna.

Závěr

Fibre Channel byl účelově vytvořen pro přenos blokového úložiště a jak je uvedeno v tomto článku, jedná se o nízkolatenční, bezztrátovou, vysoce výkonnou a spolehlivou fabricu. Aby bylo jasno, v některých významných vysokorychlostních sítích se podnikají kroky ke zlepšení používání TCP pro úložný provoz. Faktem však zůstává, že TCP není bezztrátová síť a opakovaný přenos dat je stále problémem.

Produktová řada Marvell FC

Tuto zprávu sponzoruje společnost Marvell. Veškeré názory a stanoviska vyjádřené v této zprávě vycházejí z našeho nezaujatého pohledu na posuzovaný produkt (produkty).