Fibre Channel vs. iSCSI: Der Krieg geht weiter

Am Anfang war Fibre Channel (FC) und es war gut. Wenn Sie ein echtes SAN wünschen - im Vergleich zu gemeinsam genutztem direkt angeschlossenem SCSI-Speicher -, ist FC genau das Richtige für Sie. FC war jedoch furchtbar teuer und erforderte dedizierte Switches und Host-Bus-Adapter. In geografisch verteilten Umgebungen war die Unterstützung schwierig. Dann, vor ungefähr sechs oder sieben Jahren, eroberte iSCSI den KMU-Markt in großem Stil und begann langsam seinen Aufstieg in das Unternehmen.

In der Zwischenzeit wurde viel schlecht informiert darüber gestritten, welches besser ist. Manchmal hat die Debatte zwischen iSCSI und FC das Niveau eines Religionskrieges erreicht.

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Dieser Kampf war das Ergebnis zweier Hauptfaktoren: Erstens wurde der Speichermarkt zwischen großen etablierten Speicheranbietern aufgeteilt, die stark in das FC-Marketing investiert hatten, und zwar gegen jüngere Anbieter mit kostengünstigen iSCSI-Angeboten. Zweitens neigen Administratoren dazu, das zu mögen, was sie wissen, und misstrauen dem, was sie nicht wissen. Wenn Sie jahrelang FC-SANs ausgeführt haben, glauben Sie wahrscheinlich, dass iSCSI eine langsame, unzuverlässige Architektur ist und eher sterben würde, als einen kritischen Dienst darauf auszuführen. Wenn Sie iSCSI-SANs ausgeführt haben, denken Sie wahrscheinlich, dass FC-SANs enorm teuer und ein Bär für die Einrichtung und Verwaltung sind. Beides ist nicht ganz richtig.

Jetzt, da wir ungefähr ein Jahr nach der Ratifizierung des FCoE-Standards (FC over Ethernet) auf dem Vormarsch sind, sieht es nicht viel besser aus. Viele Käufer verstehen die Unterschiede zwischen den Standards iSCSI und Fibre Channel immer noch nicht. Obwohl das Thema leicht ein Buch füllen könnte, ist hier ein kurzer Überblick.

Die Grundlagen des FC

FC ist eine dedizierte Speichernetzwerkarchitektur, die 1994 standardisiert wurde. Heute wird sie im Allgemeinen mit dedizierten HBAs (Hostbusadaptern) und Switches implementiert. Dies ist der Hauptgrund, warum FC als teurer als andere Speichernetzwerktechnologien angesehen wird.

Was die Leistung angeht, ist die geringe Latenz und der hohe Durchsatz von FC kaum zu übertreffen, da FC von Grund auf für die Verarbeitung des Speicherverkehrs entwickelt wurde. Die Verarbeitungszyklen, die zum Generieren und Interpretieren von FCP-Frames (Fibre Channel Protocol) erforderlich sind, werden vollständig auf dedizierte HBAs mit geringer Latenz ausgelagert. Dadurch wird die CPU des Servers für die Verarbeitung von Anwendungen freigegeben, anstatt mit dem Speicher zu sprechen.

FC ist mit Geschwindigkeiten von 1 Gbit / s, 2 Gbit / s, 4 Gbit / s, 8 Gbit / s, 10 Gbit / s und 20 Gbit / s verfügbar. Switches und Geräte, die Geschwindigkeiten von 1 Gbit / s, 2 Gbit / s, 4 Gbit / s und 8 Gbit / s unterstützen, sind im Allgemeinen abwärtskompatibel mit ihren langsameren Brüdern, während Geräte mit 10 Gbit / s und 20 Gbit / s dies nicht tun, da sie einen anderen Frame-Codierungsmechanismus verwenden (diese beiden werden im Allgemeinen verwendet) für Zwischenschalterverbindungen).

Darüber hinaus ist FCP für die Verarbeitung des Speicherverkehrs optimiert. Im Gegensatz zu Protokollen, die auf TCP / IP ausgeführt werden, ist FCP ein wesentlich dünneres Einzweckprotokoll, das im Allgemeinen zu einer geringeren Switching-Latenz führt. Es enthält auch einen integrierten Flusskontrollmechanismus, der sicherstellt, dass Daten nicht an ein Gerät (entweder Speicher oder Server) gesendet werden, das nicht bereit ist, sie zu akzeptieren. Nach meiner Erfahrung können Sie mit keinem anderen heute existierenden Speicherprotokoll die gleiche niedrige Verbindungslatenz erreichen.

FC und FCP haben jedoch Nachteile - und nicht nur hohe Kosten. Zum einen kann die Unterstützung der Speicherkonnektivität über große Entfernungen teuer sein. Wenn Sie die Replikation auf ein sekundäres Array an einem Remotestandort konfigurieren möchten, haben Sie entweder das Glück, sich dunkle Glasfaser leisten zu können (falls verfügbar), oder Sie müssen teure FCIP-Distanzgateways erwerben.

Darüber hinaus erfordert die Verwaltung einer FC-Infrastruktur spezielle Fähigkeiten, die dazu führen können, dass der Administrator Probleme hat. Bei der FC-Zonierung werden beispielsweise lange hexadezimale weltweite Knoten- und Portnamen (ähnlich wie bei MAC-Adressen in Ethernet) häufig verwendet. Dies kann schwierig zu handhaben sein, wenn häufige Änderungen an der Fabric vorgenommen werden.

Das Wesentliche bei iSCSI

iSCSI ist ein Speichernetzwerkprotokoll, das auf dem TCP / IP-Netzwerkprotokoll aufbaut. Als Standard im Jahr 2004 ratifiziert, besteht der größte Bekanntheitsgrad von iSCSI darin, dass es über dieselben Netzwerkgeräte läuft, die auch den Rest des Unternehmensnetzwerks betreiben. Es erfordert keine spezielle Hardware, was die Implementierung vergleichsweise kostengünstig macht.

Aus Sicht der Leistung bleibt iSCSI hinter FC / FCP zurück. Wenn iSCSI jedoch ordnungsgemäß implementiert ist, reduziert sich der Unterschied auf einige Millisekunden zusätzliche Latenz aufgrund des Overheads, der zum Einkapseln von SCSI-Befehlen in das allgemeine TCP / IP-Netzwerkprotokoll erforderlich ist. Dies kann einen großen Unterschied bei extrem hohen Transaktions-E / A-Belastungen bewirken und ist die Quelle der meisten Behauptungen, dass iSCSI nicht für den Einsatz im Unternehmen geeignet ist. Solche Workloads sind außerhalb des Fortune 500 jedoch selten, sodass das Leistungsdelta in den meisten Fällen viel enger ist.

iSCSI belastet auch die CPU des Servers stärker. Obwohl Hardware-iSCSI-HBAs vorhanden sind, verwenden die meisten iSCSI-Implementierungen einen Software-Initiator, der im Wesentlichen den Prozessor des Servers mit der Aufgabe lädt, Speicherbefehle zu erstellen, zu senden und zu interpretieren. Dies wurde auch als wirksames Argument gegen iSCSI verwendet. Angesichts der Tatsache, dass Server heutzutage häufig mit erheblich mehr CPU-Ressourcen ausgeliefert werden, als die meisten Anwendungen erhoffen können, gibt es nur wenige Fälle, in denen dies einen wesentlichen Unterschied darstellt.

Durch die Verwendung mehrerer 1-Gbit / s-Ethernet- oder 10-Gbit / s-Ethernet-Verbindungen kann sich iSCSI in Bezug auf den Durchsatz mit FC behaupten. TCP / IP ist auch insofern von Vorteil, als es über große Entfernungen über vorhandene WAN-Verbindungen verwendet werden kann. Dieses Verwendungsszenario ist normalerweise auf die SAN-zu-SAN-Replikation beschränkt, ist jedoch erheblich einfacher und kostengünstiger zu implementieren als reine FC-Alternativen.

Abgesehen von Einsparungen durch geringere Infrastrukturkosten ist die Bereitstellung von iSCSI für viele Unternehmen viel einfacher. Ein Großteil der für die Implementierung von iSCSI erforderlichen Fähigkeiten überschneidet sich mit denen des allgemeinen Netzwerkbetriebs. Dies macht iSCSI für kleinere Unternehmen mit begrenztem IT-Personal äußerst attraktiv und erklärt weitgehend seine Beliebtheit in diesem Segment.

Diese einfache Bereitstellung ist ein zweischneidiges Schwert. Da iSCSI einfach zu implementieren ist, kann es auch leicht falsch implementiert werden. Die Nichtimplementierung über dedizierte Netzwerkschnittstellen, die Gewährleistung der Unterstützung für Switching-Funktionen wie Flusskontrolle und Jumbo-Framing sowie die Implementierung von Mehrweg-E / A sind häufige Fehler, die zu einer mangelhaften Leistung führen können. In Internetforen gibt es zahlreiche Geschichten über erfolglose iSCSI-Bereitstellungen, die aufgrund dieser Faktoren hätten vermieden werden können.

Fibre Channel over IP

FCoIP (Fibre Channel over Internet Protocol) ist ein Nischenprotokoll, das 2004 ratifiziert wurde. Es ist ein Standard für die Kapselung von FCP-Frames in TCP / IP-Paketen, damit diese über ein TCP / IP-Netzwerk versendet werden können. Es wird fast ausschließlich zur Überbrückung von FC-Fabrics an mehreren Standorten verwendet, um die Replikation und Sicherung von SAN zu SAN über große Entfernungen zu ermöglichen.

Aufgrund der Ineffizienz der Fragmentierung großer FC-Frames in mehrere TCP / IP-Pakete (WAN-Verbindungen unterstützen normalerweise keine Pakete über 1.500 Byte) ist die Latenz nicht gering. Stattdessen ist es so konzipiert, dass geografisch getrennte Fibre Channel-Fabrics verknüpft werden können, wenn für native FCP keine Dark Fibre verfügbar ist. FCIP ist fast immer in FC-Distanzgateways zu finden - im Wesentlichen FC / FCP-zu-FCIP-Bridges - und wird von Speichergeräten selten oder nie nativ von Servergeräten als Server-zu-Speicher-Zugriffsmethode verwendet.

Fibre Channel über Ethernet

FCoE (Fibre Channel over Ethernet) ist das neueste Speichernetzwerkprotokoll der Reihe. FCoE wurde im Juni letzten Jahres als Standard ratifiziert und ist die Antwort der Fibre Channel-Community auf die Vorteile von iSCSI. Wie iSCSI verwendet FCoE Standard-Mehrzweck-Ethernet-Netzwerke, um Server mit Speicher zu verbinden. Im Gegensatz zu iSCSI läuft es nicht über TCP / IP - es ist ein eigenes Ethernet-Protokoll, das im OSI-Modell einen Platz neben IP einnimmt.

Dieses Differential ist wichtig zu verstehen, da es sowohl gute als auch schlechte Ergebnisse hat. Das Gute ist, dass FCoE, obwohl es über dieselben Allzweck-Switches wie iSCSI ausgeführt wird, eine deutlich geringere End-to-End-Latenz aufweist, da der TCP / IP-Header nicht erstellt und interpretiert werden muss. Das Schlimme ist, dass es nicht über ein TCP / IP-WAN geroutet werden kann. Wie FC kann FCoE nur über ein lokales Netzwerk ausgeführt werden und benötigt eine Bridge, um eine Verbindung zu einer Remote-Fabric herzustellen.

Auf der Serverseite verwenden die meisten FCoE-Implementierungen 10-Gbit / s-Ethernet-FCoE-CNAs (Converged Network Adapters), die sowohl als Netzwerkadapter als auch als FCoE-HBAs fungieren können. Dies ist ein wichtiger Punkt, da die Forderung nach einem separaten FC-HBA oft ein guter Grund war, FC insgesamt zu vermeiden. Im Laufe der Zeit werden Server normalerweise mit integrierten FCoE-fähigen CNAs ausgeliefert, wodurch dies im Wesentlichen als Kostenfaktor vollständig beseitigt wird.

Die Hauptvorteile von FCoE können realisiert werden, wenn es als Erweiterung eines bereits vorhandenen Fibre Channel-Netzwerks implementiert wird. Trotz eines anderen physischen Transportmechanismus, für dessen Implementierung einige zusätzliche Schritte erforderlich sind, kann FCoE dieselben Verwaltungstools wie FC verwenden, und ein Großteil der beim Betrieb einer FC-Fabric gesammelten Erfahrungen kann auf deren Konfiguration und Wartung angewendet werden.

Alles zusammenfügen

Es besteht kein Zweifel, dass die Debatte zwischen FC und iSCSI weiter toben wird. Beide Architekturen eignen sich hervorragend für bestimmte Aufgaben. Es ist jedoch keine akzeptable Antwort mehr zu sagen, dass FC gut für Unternehmen ist, während iSCSI gut für KMU ist. Die Verfügbarkeit von FCoE trägt wesentlich dazu bei, das Kosten- und Konvergenzargument von iSCSI zu berücksichtigen, während die zunehmende Verbreitung von 10-Gbit / s-Ethernet und die zunehmende Leistung der Server-CPU das Leistungsargument von FC beeinflusst.

Unabhängig davon, welche Technologie Sie für Ihr Unternehmen implementieren möchten, versuchen Sie, sich nicht in den Religionskrieg hineinziehen zu lassen und Ihre Hausaufgaben zu machen, bevor Sie kaufen. Sie werden vielleicht überrascht sein, was Sie finden.

Dieser Artikel "Fibre Channel vs. iSCSI: Der Krieg geht weiter" erschien ursprünglich auf .com. Lesen Sie mehr über den Information Overload-Blog von Matt Prigge und verfolgen Sie die neuesten Entwicklungen in den Bereichen Datenspeicherung und Informationsmanagement auf .com.