Fibre Channel over Ethernet - Symbiose für optimale Speichereffizienz

Ausgangspunkt für die Entwicklung von FCoE war der Bedarf an einer Technologie, die die Vorteile der Übertragungsstandards Ethernet und Fibre Channel verbindet. So fungiert Ethernet als Übertragungstechnik für die Protokolle Common Internet File System (CIFS), Network File System (NFS) sowie Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI). Bei Ethernet handelt es sich um eine bewährte Technologie, die in den Unternehmen sehr stark verbreitet ist und seit ihrer Einführung kontinuierlich weiterentwickelt wird. Bei einer Bandbreite von 10Mbit/S bis maximal 10Gbit/S unterstützt die Technik zahlreiche physische Media-Typen und bietet eine Vielzahl von Tools für Management, Diagnose und Troubleshooting. Nicht zuletzt existieren eine breite Basis an Experten, Herstellern und Integratoren.

Fibre Channel (FC) hingegen wird in Storage Area Networks (SANs) eingesetzt, das Server und Speicherressourcen verbindet. FC ermöglicht heute Datenraten von rund 10Gbit/S und damit eine sehr schnelle sowie effiziente Übertragung blockbasierter Daten mit geringer Fehlerquote. FC SANs sind heute die vorherrschende Speicherinfrastruktur in großen Unternehmen. Dabei ist das Fibre Channel Protocol (FCP) in der Lage, Datenblöcke nahezu verzögerungsfrei zu übermitteln. FC-Netze benötigen jedoch spezielle Switche (Fabrics) und Host Bus Adapter (HBA). Diese Netzwerkkomponenten und ihre Abstimmung erfordern entsprechendes Know-how und sind in der Regel erheblich teurer als Ethernet-Switche.

Verlustfreier Transport von FC-Daten über Ethernet-Infrastrukturen

Ließen sich auch SAN-Speichernetze auf dem Ethernet-Standard einrichten, wäre nur noch eine Art von Netz erforderlich, was sich auch auf die Kosten auswirken würde. Überdies ließen sich die genannten Vorteile von Ethernet auch für FC-Netzwerke nutzen. Die Antwort ist FCoE, eine noch vergleichsweise junge Technologie. Dabei werden Fibre Channel-Frames in Ethernet-Frames eingekapselt, was den verlustfreien Transport von FC-Daten über Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Infrastrukturen ermöglicht.

Das einheitliche FCoE-Netz hat zahlreiche Vorteile: Es werden deutlich weniger Kabel benötigt. Statt vier Verbindungen wie bei redundanter Anbindung (zwei für Ethernet und zwei für Fibre Channel) verlassen den Server nur noch zwei FCoE-Kabel. Auch kommt FCoE mit weniger und günstigeren Netzwerkkomponenten aus: Anstatt teurer HBAs und FC-Switche lassen sich preisgünstigere Ethernet/DCB-Switche verwenden. Dies spart nicht nur Kosten bei der Investition in die Netzwerk-Hardware. Da nur ein gemeinsames Netz betrieben wird, nehmen auch die Komplexität der Infrastruktur und damit der Aufwand für die Administration ab, was sich positiv auf die TCO auswirkt. Zudem sinken der Platzbedarf und der Energieverbrauch. Letzteres ist auch ganz im Sinne einer umweltfreundlichen und ressourcenschonenden IT (Stichwort Green IT), die im Rahmen der CO2- und Klimadebatte stark an gesellschaftlicher Bedeutung gewinnt.

Vorhandene Infrastruktur weiter nutzen

Ein weiterer Vorteil von FCoE besteht darin, dass sich durch eine nahtlose Anbindung an bestehende Ethernet- und Storage-Netzwerke die bewährten Technologien weiter nutzen lassen. So ist beispielsweise das SAN-Management für FCoE und Fibre Channel vollständig kompatibel. Zudem kommt das Protokoll mit nur einem Leistungstyp aus. Aufgrund der geringeren Leistungsaufnahme ist eine bessere Kühlung im Rack möglich. Da sowohl Ethernet-Komponenten, als auch Fibre Channel-Geräte weiterhin im Netzwerk nutzbar bleiben, ist der Investitionsschutz hoch. Nicht zuletzt verhindert die 10Gbit/s Ethernet-Technik ungewollte Beschränkungen der Geschwindigkeit und sichert so eine gleichbleibend hohe Performance.

Es liegt nahe, dass die signifikanten Vorteile viele Storage-Verantwortliche in Unternehmen von einem FCoE-Einsatz überzeugen, hält sich doch der Investitionsaufwand durch die Nutzung vorhandener Netzwerkinfrastrukturen in Grenzen. So rechnen Experten noch im Laufe des Jahres 2009 mit einer deutlichen Zunahme der Technologie in den Rechenzentren. Daher bieten einige Storage-Hersteller bereits heute ein innovatives Portfolio an FCoE-kompatibler Technik an.

FCoE als Evolution von Unified Storage

NetApp etwa sieht in FCoE die logische Weiterführung seines ganzheitlichen Unified Storage-Ansatzes, nämlich neben Fibre Channel-, iSCSI- und NAS-Protokollen nun auch FCoE in seine Enterprise-Storage-Systeme zu integrieren. Kunden, die heute eine Fibre Channel SAN-Lösung nutzen, haben damit die Möglichkeit, einfach auf die neue Technologie zu migrieren. Dabei war NetApp aktiv an der Entwicklung und Vermarktung des FCoE-Standards beteiligt und ist daher in der Lage, aktuelle Technologien in diesem Umfeld anbieten zu können. Dazu zählen neben innovativen Fibre Channel-SAN-Lösungen auch eine durchgehende Multiprotokollunterstützung für FCoE, FC, iSCSI, CIFS und NFS innerhalb desselben Systems.

Fraglich ist aber, wie sich FCoE zu anderen Standards wie etwa iSCSI verhält. Auch mit IP-SANs auf iSCSI-Basis ist eine Zusammenführung von Speicher- und Datennetz denkbar. Während sich für FCoE die Fibre Channel-Tools weiter nutzen lassen, ist dies bei iSCSI nicht möglich. Denn Gateways für die Verbindung beider Standards sind nach wie vor teuer. Die Flusssteuerung erfolgt ausschließlich über höhere TCP-Protokolle und wirkt sich bei schlechten Verbindungen auf Bandbreite und Performance aus. Daher halten iSCSI-Anwender meist das Kommunikations- und Speichernetz getrennt.

Auch wenn iSCSI nicht die ideale Architektur für konvergente Netze ist, wird sie keinesfalls von FCoE verdrängt. Experten sind sich einig, dass iSCSI weiterhin seinen Platz in der Riege innovativer Storagetechnologien hat. Für viele gilt das iSCSI-Protokoll als Schlüsseltechnologie, welche die schnelle Entwicklung des SAN-Marktes weiter vorantreiben wird. Der große Trumpf von iSCSI ist die Allgegenwärtigkeit der IP-Netzwerke. So lässt sich der Standard problemlos für den Datentransport über Local Area Networks (LANs), Wide Area Networks (WANs) sowie über das Internet verwenden und ermöglicht dabei eine vom Standort unabhängige Speicherung und Wiederherstellung der Daten.

Fazit

Aufgrund der vielen Vorteile wie Nutzbarkeit der vorhandenen Netzwerkinfrastruktur und dem damit verbundenen geringen Investitionsaufwand wird sich FCoE wohl mehr und mehr durchsetzen. Gerade für Unternehmen, die ihre Netze für Datentransport und Datenspeicherung mit vertretbaren Kosten konsolidieren und dabei von hoher Performance profitieren möchten, ist FCoE eine lohnende Alternative.