Inovácie a spoľahlivosť robia z Fibre Channel voľbu pre siete SAN v dátových centrách

Veľké dátové centrá sú preplnené servermi, úložiskami, prepínačmi a rôznym ďalším hardvérom a snažia sa držať krok s najnovšími technologickými trendmi. Zo všetkých zmien, ktoré sa v dátových centrách dejú, jedna technológia zostáva stále hlavnou prioritou pre pripojenie úložísk. Fibre Channel je už mnoho rokov oporou v dátových centrách vďaka spoľahlivosti a bezpečnosti. Nie je to však len voľba prvej voľby pre podnikový trh. Mnoho dodávateľov hardvéru a softvéru zameriava svoje testy na Fibre Channel, aby sa zabezpečilo, že produkty sú pripravené na hlavný čas pred dodaním zákazníkom.

Dodávatelia úložísk a prepínačov neustále pridávajú nové funkcie a vylepšenia do Fibre Channel a vývojári softvéru testujú funkčnosť Fibre Channel predtým, ako vydajú aktualizácie softvéru pre širokú verejnosť. Fibre Channel je stále dominantnou technológiou SAN vo veľkých dátových centrách. Väčšina zákazníkov VMware používa Fibre Channel na využitie neustálych inovácií a existujúcej spoľahlivosti, odolnosti, zabezpečenia a rýchlosti, ktoré sú dnes k dispozícii.

Spoločnosť VMware sa zaviazala k Fibre Channelu a Marvell je v tomto smere príkladom.

Ak existovali nejaké otázky o dôležitosti a význame technológie Fibre Channel, spoločnosť VMware ich vyriešila tým, že uprednostnila testovanie nových vydaní s Fibre Channel. Zo všetkých najnovších oznámení na konferencii VMware Explore bola najzaujímavejšia vSphere 8. Spoločnosť VMware pokračovala v zameraní na inžinierstvo úložísk vVols a pridala podporu vVols v NVMe-oF.

Ako je uvedené na stránke VMware: „Spočiatku budeme podporovať iba FC, ale budeme naďalej overovať a podporovať aj ďalšie protokoly podporované vSphere NVMe-oF.“ V spoločnosti VMware sa zhodujú na tom, že zákazníci by mohli prejsť na NVMe-oF, iSCSI a 100G Ethernet, ale FC je uprednostňovaný, pokiaľ ide o vysokovýkonné a kritické aplikácie. Fibre Channel preto bude naďalej v popredí technologického pokroku vo vSphere. Hoci dochádza k posunu k iným technológiám, spoločnosť VMware neeviduje pokles dopytu po Fibre Channel.

A nejde len o VMware. Pri všetkom tom rozruchu okolo automatizácie, strojového učenia a DevOps je Fibre Channel stále na poprednom mieste pre väčšinu IT profesionálov. Vďaka svojej inherentnej spoľahlivosti, bezpečnosti a nízkej latencii sú SAN Fabrics kľúčové pre odvetvia ako zdravotníctvo, financie, výroba, poisťovníctvo a vláda. Technológia Fibre Channel samozrejme nestojí na mieste a neustále sa vyvíja, pričom dnes sa dodávajú 64G fabrics a u dodávateľov progresívnych prepínačov a HBA je plánovaná cesta k 128G. Spoločnosť Marvell QLogic naďalej preukazuje bezkonkurenčné líderstvo a inovácie v oblasti technológie Fibre Channel.

Existuje dôvod, prečo je Fibre Channel preferovanou technológiou pre siete SAN (Storage Area Networks): jednoducho funguje. Komunita dodávateľov má silný záväzok spolupracovať na zdokonaľovaní špecifikácií s cieľom splniť meniace sa požiadavky odvetvia. Testovanie dodávateľmi softvéru sa zameriava na interoperabilitu, ako aj na bezpečnosť a spoľahlivosť, čo je evidentné v prípade VMware vSphere 8. Dodávatelia sa zaviazali zabezpečiť interoperabilitu s Fibre Channel pred vydaním nových aktualizácií alebo hardvéru do dátového centra.

FC získava posilnenie vo vSphere 8, posilňuje implementáciu FC-NVMe

Spoločnosť VMware predstavila vo vSphere 8 niekoľko základných funkcií vrátane vylepšení NVMe over Fabrics (NVMe-oF). Samozrejme, existuje niekoľko dôvodov pre zvýšenú popularitu NVMe-oF. Zákazníci si v prvom rade užívajú vysoký výkon a priepustnosť spojenú s NVMe-oF oproti tradičným SCSI a NFS. Dodávatelia úložísk prechádzajú na polia NVMe a pridali podporu pre FC-NVMe vo všetkých svojich produktových radoch.

Spoločnosť VMware sa riadila týmto trendom a vykonala významné vylepšenia vSphere 8 špecifické pre NVMe-oF, vrátane:

• Zvýšený počet podporovaných menných priestorov a ciest pre NVMe-TCP aj FC-NVMe. vSphere 8 teraz podporuje 256 menných priestorov a 2K ciest s NVMe-TCP a FC-NVMe.
• Rozšírila podporu rezervácií pre zariadenia NVMe pre zákazníkov, ktorí používajú podporu Microsoft Windows Server Failover Cluster (WSFC) pre uzamykanie diskov na úrovni aplikácií. Spočiatku, iba pre FC, to umožňuje zákazníkom používať funkciu Clustered VMDK s Microsoft WSFC s dátovými úložiskami NVMe-oF.
• Podpora pokročilých služieb NVMe/TCP Discovery v ESXi pomáha zákazníkom s nastavením NVMe-oF v prostredí Ethernet. Bola pridaná podpora pre NVMe Advance Discovery, ktorá umožňuje vSphere dotazovať sa na sieť a nájsť podporované ovládače polí NVMe, čím sa zjednodušilo nastavenie. NVMe/TCP využíva možnosti automatického vyhľadávania, ktoré Fibre Channel podporuje od svojho vzniku.

Štyri piliere poháňajúce digitálnu transformáciu s Fibre Channel

Autonómne siete SAN

Rozruch okolo autonómneho všetkého je čoraz hlasnejší. Keďže hovoríme o sieťach SAN, konkrétne o sieťach SAN s technológiou Fibre Channel, toto by bolo vynikajúce miesto na zdôraznenie fungovania autonómnej siete SAN bez toho, aby sme sa museli zaseknúť v detailoch.

Autonómne siete SAN sú nevyhnutné, pretože podporujú dôležité odvetvia, ako je zdravotníctvo, financie, vláda a poisťovníctvo. Siete SAN s technológiou Fibre Channel sú v týchto odvetviach hojne nasadené kvôli ich inherentnej spoľahlivosti a bezpečnosti.

Výpadok alebo prestoje v týchto kritických odvetviach môžu byť katastrofálne. V závislosti od trvania môže výpadok viesť k strate príjmov v stovkách tisíc alebo miliónoch dolárov. V zdravotníctve môže výpadok viesť k oneskoreniu postupu alebo k neschopnosti vykonávať núdzové služby. S ohľadom na to sa orgán pre štandardy v odvetví Fibre Channel neustále snaží o zlepšenia spoľahlivosti a dostupnosti.

Aby sa splnili požiadavky moderných dátových centier a pokročilých aplikácií, priemyselné odvetvia konfigurujú zariadenia tak, aby vykonávali úlohy, ktoré pôvodne neboli určené. Nestačí mať inteligentné zariadenia. Dnes je potrebné mať nainštalovanú základňu, ktorá si je vedomá všetkého okolo seba. Toto sa označuje ako „kolaboratívna inteligencia“, kde zariadenia nielenže vedia o prebiehajúcich aktivitách, ale majú aj schopnosť konať, keď je to potrebné.

Prvou fázou autonómneho úsilia o SAN je vývoj architektonického prvku s názvom Fabric Performance Impact Notifications (FPIN). Fabric Notifications vytvára mechanizmus na upozorňovanie zariadení v sieti na udalosti, ku ktorým dochádza v sieti, čo pomôže pri rozhodovaní o odolnosti. Môžu sa vyskytnúť dva typy chybových stavov. Logické chyby sa často dajú opraviť opakovaním alebo logickým resetom a relatívne nenarúšajú systém. Na druhej strane, fyzické chyby často vyžadujú rovnaký druh zásahu na dokončenie opravy. Občasné chyby sa riešia ťažšie a môžu byť časovo náročné.

Vďaka Fabric Notifications Fabric (alebo koncové zariadenie) zistí občasný fyzický problém, monitoruje, či chyba pretrváva, a ak áno, vygeneruje správu, ktorá sa odošle zariadeniam postihnutým udalosťou. Vďaka týmto informáciám viaccestné riešenie pozná umiestnenie a povahu fyzickej chyby a dokáže ju „obijsť“. IT administrátor sa nemusí zapájať do identifikácie, izolácie alebo iniciovania príkazov na obnovenie na odstránenie chyby.

Všetky tieto mechanizmy sú riadené koncovými zariadeniami prostredníctvom výmeny funkcií a registrácie operácií. Prepínače Fibre Channel v sieti Fabric majú prehľad o ostatných komponentoch siete Fabric, čo im umožňuje zhromažďovať informácie o úložnej sieti, pripojených zariadeniach a celkovej infraštruktúre. Tieto prepínače si vymieňajú tieto informácie v rámci siete Fabric a vytvárajú tak skutočnú víziu autonómnej siete SAN pre samoučiace sa, samooptimalizujúce sa a samoopravujúce sa systémy.

Oznámenia v rámci siete Fabric v konečnom dôsledku poskytujú zariadeniam v sieti Fabric informácie, aby sa eliminovalo plytvanie energiou pri riešení problémov, analýze a riešení problémov, ktoré sa automaticky riešia zariadeniami, ktoré opravujú problémy ovplyvňujúce výkon a poruchy.

Spoločnosť VMware položila základy pre poskytovanie inteligentnej a samoriadiacej siete SAN s procesom prijímania, zobrazovania a aktivácie upozornení na udalosti FC fabric pomocou technológie Fabric Performance Impact Notification (FPIN), ktorá je štandardom v tomto odvetví.

FPIN je notifikačný rámec vysielaný fabric portom, ktorý upozorňuje koncové zariadenie na stav pre iný port v jeho zóne. Medzi tieto podmienky patria:

• Problémy s integritou prepojenia, ktoré znižujú výkon
• Upozornenia na vynechané snímky
• Problémy s dopravnými zápchami

Vďaka proaktívnemu mechanizmu upozornení je možné problémy s portami rýchlo vyriešiť a nastaviť opatrenia na obnovu, aby sa zmiernili prestoje.

 

Obrázok 1: vSphere 8.0 s Marvell QLogic FC sa registruje a prijíma oznámenia o fabric, ktoré indikujú prekročenie počtu predplatených v sieti SAN.

Obrázok 2: vSphere 8.0 s Marvell QLogic FC sa registruje a prijíma upozornenia siete Fabric, ktoré indikujú zhoršujúcu sa integritu pripojenia.

HBA adaptéry Marvell QLogic Enhanced 16GFC, Enhanced 32GFC a 64GFC sú plne integrované do platformy vSphere 8.0 a podporujú technológiu fabric notifikácií, ktorá slúži ako stavebný kameň pre autonómne siete SAN.

Produktivita s vVols

Spoločnosť VMware sa v posledných niekoľkých vydaniach vSphere zameriava na vVols. S verziou vSphere 8.0 pridala úložiská pre jadro podporu vVols pre NVMe-oF s podporou FC-NVMe iba v úvodnom vydaní. Spoločnosť VMware však bude naďalej overovať a podporovať ďalšie protokoly podporované vSphere NVMe-oF. Novú špecifikáciu vVols a framework VASA/VC nájdete tu.

Keďže odvetvie a mnohí dodávatelia polí pridávajú podporu NVMe-oF pre lepší výkon a nižšiu latenciu, spoločnosť VMware chcela zabezpečiť, aby vVols zostali aktuálne s najnovšími technológiami úložísk.

Okrem zlepšeného výkonu je zjednodušené aj nastavenie NVMe-oF vVols. Po registrácii VASA sa základné nastavenie dokončí na pozadí a už len zostáva vytvoriť dátový úložisko. VASA spracováva všetky pripojenia virtuálnych koncových bodov protokolu (vPE). Zákazníci teraz môžu spravovať úložné polia NVMe-oF v dátovom úložisku vVols prostredníctvom správy založenej na politikách úložiska vo vCenter. vSphere 8 tiež pridala podporu pre ďalšie menné priestory a cesty a zlepšila výkon vMotion.

Sledovanie virtuálnych počítačov pomocou technológie VM-ID

Virtualizácia serverov bola katalyzátorom zvýšeného zdieľania liniek, o čom svedčí aj technológia Fibre Channel. S rastúcim počtom virtuálnych počítačov (VM) v dátových centrách zdieľané linky prenášajú dáta spojené s jadrami CPU, pamäťou a ďalšími systémovými zdrojmi, pričom využívajú maximálnu dostupnú šírku pásma. Dáta odoslané z akéhokoľvek virtuálneho počítača a iných fyzických systémov sa premiešavajú. Tieto dáta putujú rovnakou cestou ako prevádzka siete Storage Area Network (SAN), takže sa všetky javia rovnako a nemožno ich považovať za jednotlivé dátové toky.

Využitie VM-ID od spoločnosti Marvell QLogic (komplexné riešenie využívajúce označovanie rámcov na priradenie rôznych virtuálnych počítačov a ich I/O tokov v sieti SAN) umožňuje dešifrovať každý virtuálny počítač na zdieľanom prepojení. Spoločnosť QLogic túto funkciu umožnila vo svojich najnovších adaptéroch hostiteľskej zbernice (HBA) 64GFC, Enhanced 32GFC a Enhanced 16GFC. Táto technológia má vstavaný monitor aplikačných služieb, ktorý zhromažďuje globálne jedinečné ID z VMware ESX. Následne dokáže interpretovať rôzne ID z každého virtuálneho počítača a vykonávať inteligentné monitorovanie.

VM-ID prináša podrobný prehľad o I/O operáciách z pôvodného virtuálneho počítača cez sieťovú štruktúru (Fabric), čo umožňuje správcom SAN riadiť a smerovať služby na úrovni aplikácií ku každej virtuálnej pracovnej záťaži v rámci QLogic Fibre Channel HBA.

 

Obrázok 3: Analytický engine prepínačov Brocade teraz dokáže zobraziť štatistiky pre každý virtuálny počítač počítaním rámcov Fibre Channel označených jednotlivými identifikátormi virtuálneho počítača adaptérom Marvell Fibre Channel HBA.

Zvyšovanie výkonu s 64GFC

Pokroky v oblasti Fibre Channel prebiehajú od jeho spustenia v roku 1988. Prvé produkty FC SAN, 1Gb FC, sa začali dodávať v roku 1997 a vývoj pokračuje dodnes, pričom na obzore sú produkty s kapacitou 128 Gb.

Každé tri až štyri roky sa rýchlosti FC zdvojnásobia. Okrem pokroku vo zvýšení výkonu boli zahrnuté aj nové služby, ako napríklad Fabric Services, StorFusion™ s univerzálnym zmierňovaním preťaženia SAN, NPIV (virtualizácia) a cloudové služby. Sieťové spoločnosti a výrobcovia originálnych dielov sa podieľajú na vývoji týchto štandardov a naďalej spolupracujú na poskytovaní spoľahlivých a škálovateľných sieťových produktov pre úložiská.

Fibre Channel sa považuje za najspoľahlivejšie riešenie pripojenia úložiska na trhu s tradíciou v poskytovaní progresívnych vylepšení. Serverové a úložné technológie zvyšujú dopyt po väčšej šírke pásma SAN. Kapacita aplikácií a úložiska, 32 GB a 64 GB úložné polia s podporou SSD a NVMe, virtualizácia serverov a nasadenie viacerých cloudov dokazujú hodnotu Fibre Channels, pretože poskytuje vyššiu priepustnosť, nižšiu latenciu a vyššie rýchlosti pripojenia – to všetko s predvídateľným výkonom.

Spoločnosť Marvell nedávno oznámila uvedenie svojich úplne nových adaptérov HBA 64GFC. Patria sem adaptéry HBA série QLE2870 s jedným, dvoma a štyrmi portami FC, ktoré zdvojnásobujú dostupnú šírku pásma, pracujú na rýchlejšej zbernici PCIe 4.0 a súčasne podporujú FC a FC-NVMe, čo je ideálne pre budúcnosť kritických podnikových aplikácií.

NVMe prináša výsledky!

Niet pochýb o tom, že zariadenia NVMe poskytujú extrémne rýchly prístup na čítanie a zápis. Diskusia sa teda vedie k pripojeniu týchto zariadení NVMe k vysokorýchlostným sieťam bez toho, aby sa bral do úvahy, že ide stále o úložné zariadenia, ktoré vyžadujú garantovaný prenos dát. Technológia, ktorá bola vyvinutá ako bezstratová metóda prenosu dát, je Fibre Channel. V mnohých testoch lídrov v odvetví si NVMe-oF a NVMe/FC viedli lepšie, keď bola základnou technológiou Fibre Channel.

Flashové polia umožňujú rýchlejší výkon blokového ukladania vo virtualizovaných pracovných zaťaženiach s vysokou hustotou a znižujú čas odozvy aplikácií náročných na dáta. To všetko vyzerá celkom dobre, pokiaľ sieťová infraštruktúra nedokáže fungovať na rovnakej úrovni ako flashové úložné polia.

Úložisko založené na flash pamäti vyžaduje deterministickú infraštruktúru s nízkou latenciou. Iné architektúry sieťových úložísk často zvyšujú latenciu, čo vytvára úzke miesta a preťaženie siete. V takom prípade je potrebné odoslať viac paketov, čo vedie k ešte väčšiemu preťaženiu. Vďaka riadeniu toku založenému na kreditoch v Channel je možné dáta doručovať tak rýchlo, ako ich cieľová vyrovnávacia pamäť dokáže prijať, pričom dochádza k zahadzovaniu paketov alebo vynúteniu opakovaného prenosu.

Začiatkom tohto roka sme uverejnili podrobnú recenziu prístupu Marvell FC-NVMe. Viac informácií nájdete v článku Marvell zdvojnásobuje FC-NVMe.

Základné funkcie úložiska NVMe prvýkrát predstavené vo vSphere 7.0

Blog spoločnosti VMware opísal NVMe over Fabrics (NVMe-oF) ako protokolovú špecifikáciu, ktorá pripája hostiteľov k vysokorýchlostnému flash úložisku prostredníctvom sieťových fabric pomocou protokolu NVMe. Spoločnosť VMware predstavila NVMe-oF vo verzii vSphere 7 U1. Blog spoločnosti VMware uviedol, že výsledky benchmarkov ukázali, že Fibre Channel (FC-NVMe) konzistentne prekonáva SCSI FCP vo virtualizovaných prostrediach vSphere, čím poskytuje vyššiu priepustnosť a nižšiu latenciu. Podpora pre NVMe over TCP/IP bola pridaná do verzie vSphere 7.0 U3.

Vzhľadom na rastúce využívanie NVMe spoločnosť VMware pridala podporu pre zdieľané úložisko NVMe pomocou NVMe-oF. Vzhľadom na inherentnú nízku latenciu a vysokú priepustnosť využívajú rôzne odvetvia NVMe pre úlohy v oblasti umelej inteligencie, strojového učenia a IT. NVMe zvyčajne používalo lokálnu zbernicu PCIe, čo sťažovalo pripojenie k externému poľu. V tom čase odvetvie zlepšovalo možnosti externého pripojenia pre NVMe-oF na základe IP a FC.

Vo verzii vSphere 7 spoločnosť VMware pridala podporu pre zdieľané úložisko NVMe pomocou technológie NVMe-oF s technológiou NVMe cez FC a NVMe cez RDMA.

Fabric siete naďalej ponúkajú vyššie rýchlosti a zároveň zachovávajú bezstratové a garantované doručovanie, ktoré vyžadujú siete SATA. vSphere 8.0 podporuje 64GFC, čo je doteraz najrýchlejšia rýchlosť FC.

vSphere 8.0 posilňuje svoje zameranie na NVMe s prioritou pre Fibre Channel

V posledných vydaniach sa spoločnosť VMware zamerala najmä na vVols, čo sa týka úložného inžinierstva spoločnosti VMware, a s verziou vSphere 8.0 pridala podpora pre vVols aj v NVMe-oF. Spočiatku bude spoločnosť VMware podporovať iba FC, ale bude naďalej overovať a podporovať aj ďalšie protokoly NVMe-oF.

Toto je nová špecifikácia vVols, rámec VASA/VC. Viac informácií nájdete na stránke VASA 4.0/vVols 3.0, kde nájdete podrobnosti o tejto novej špecifikácii vVols.

vSphere 8 naďalej pridáva funkcie a vylepšenia a nedávno zvýšil počet podporovaných menných priestorov na 256 a ciest na 2K pre NVMe-FC a TCP. Do vSphere bola pridaná ďalšia funkcia, podpora príkazov rezervácie pre zariadenia NVMe. Príkazy rezervácie umožňujú zákazníkom používať funkcie klastrovaného VMDK s Microsoft WSFC s dátovými úložiskami NVMe-oF.

Jednoduché nastavenie a jednoduchá správa!

Fibre Channel má ďalšiu vstavanú efektívnosť: automatické vyhľadávanie. Keď je zariadenie FC pripojené k sieti, automaticky sa objaví a pridá do siete, ak má potrebné poverenia. Mapa uzlov sa aktualizuje a prevádzka môže prechádzať cez optické vlákno. Je to jednoduchý proces bez zásahu správcu.

Pri implementácii NVMe/TCP je spojená vyššia réžia. Keďže NVMe/TCP nemá mechanizmus automatického vyhľadávania, ESXi pridal podporu pre službu vyhľadávania NVMe. Pokročilá podpora služby vyhľadávania NVMe-oF v ESXi umožňuje dynamické vyhľadávanie služby vyhľadávania NVMe, ktorá je kompatibilná so štandardmi. ESXi používa službu mDNS/DNS-SD na získanie informácií, ako je IP adresa a číslo portu aktívnych služieb vyhľadávania NVMe-oF v sieti. ESXi odosiela multicastový DNS (mDNS) dotaz so žiadosťou o informácie od entít poskytujúcich službu vyhľadávania (NVMe) (DNS-SD). Ak je takáto entita aktívna v sieti (v ktorej bol dotaz odoslaný), odošle hostiteľovi odpoveď (unicast) s požadovanými informáciami, t. j. IP adresou a číslom portu, na ktorom je služba spustená.

Záver

Fibre Channel bol vytvorený na prenos blokového úložiska a ako je uvedené v tomto článku, ide o nízkolatenciovú, bezstratovú, vysokovýkonnú a spoľahlivú sieť. Pre objasnenie treba povedať, že sa podnikajú kroky na zlepšenie používania TCP pre úložnú prevádzku v niektorých významných vysokorýchlostných sieťach. Faktom však zostáva, že TCP nie je bezstratová sieť a opakovaný prenos údajov je stále problémom.

Produktová rada Marvell FC

Túto správu sponzoruje spoločnosť Marvell. Všetky názory a stanoviská vyjadrené v tejto správe vychádzajú z nášho nestranného pohľadu na posudzovaný(e) produkt(y).