Транспортни технологии за съвременния център за данни

Напоследък темата за изграждане на центрове за обработка на данни се радва на повишено внимание. Обикновено, когато стане дума за проектиране и реализация на такъв сложен комплексен проект, първо се решават въпросите за правилния избор на площадка за изграждане на бъдещия ЦОД, осигуряване на необходимото електрозахранване, климатизация и вентилация, системи за гасене на пожари, обсъждат се и особеностите на СКС. Подробно се разисква изборът на сървърни системи, дискови масиви, технологията за резервно копиране, клъстеризацията, виртуализацията и т.н.

Безусловно, всички споменати компоненти и технологии са важни за съвременния ЦОД, без тях неговата надеждна и ефективна работа е невъзможна. В същото време на една от важните части на ЦОД нерядко не се отделя необходимото внимание. Става дума за транспортната платформа, или „кръвоносната система“ на сложния организъм на ЦОД, обезпечаваща циркулацията на информационните потоци, жизнено необходими за мозъка на ЦОД (корпоративните ИС), по неговите „вени, артерии и капиляри“ (външни и вътрешни канали за предаване на данни).

Ако съвременният ЦОД се разглежда от гледна точка на техническата архитектура, то съвкупността от хардуерно/софтуерни средства (комутатори, маршрутизатори, сървъри, дискови масиви, защитни стени, библиотеки, SSL/VPN терминатори, устройства за балансиране на натоварването и т.н.) може условно да се раздели на функционални подсистеми, всяка от които отговаря за изпълнението на определени операции:

• подсистемата на сървърите предоставя изчислителни ресурси за работа на корпоративните приложения;
• подсистемата на мрежовото взаимодействие реализира надежден транспорт на информационните потоци между компонентите на ЦОД и свързването с магистралната мрежа за предаване на данни;
• подсистемата за съхранение осигурява надеждно съхранение и достъп до данните;
• подсистемата за информационна безопасност защитава информацията от несанкциониран достъп и модификация, отговаря за организирането на защитения отдалечен достъп до ресурсите и т.н.;
• подсистемата за управление и мониторинг осъществява наблюдението, управлението, диагностиката и локализацията на неизправностите на цялото оборудване и приложения в ЦОД.

Обща схема на техническата архитектура на ЦОД е показана на Фигура 1.

Фигура 1. Общ вид на техническата архитектура на ЦОД.

Техническа архитектура на ЦОД

Подсистема за управление и мониторинг

Подсистема за информационна сигурност

Подсистема на мрежовото взаимодействие

Подсистема на сървърите

Подсистема за съхранение на данни

Опорна мрежа за предаване на данни

Локална изчислителна мрежа и мрежа за предаване на данни

Мрежа за съхранение на данни

Междуклъстерни връзки

Подсистема за сигурност

Управление / мониторинг

Компонентите от различните подсистеми, обезпечаващи предаването на разнороден трафик както в ЦОД, така и извън пределите му (комутатори Ethernet/InfiniBand/Fibre Channel, шлюзове FCIP/iFCP/iSCSI/FCoE и т.н.) съставят транспортната подсистема на ЦОД. Мястото, което транспортната платформа заема в йерархичния модел на ЦОД, е представен на Фигура 2.

Фигура 2. Място на транспортната платформа в йерархичния модел на ЦОД.

Корпоративни приложения

Интерактивни услуги (услуги за унифицирани комуникации, идентификация, съхранение, доставка на приложения, виртуализация и т.н.)

Подсистема на сървърите, Подсистема за съхранение, Подсистема за управление и мониторинг, Подсистема за информационна сигурност

Транспортна система на ЦОД (Ethernet, Fibre Channel, iSCSI, FCIP, InfiniBand, FCoE и др.)

Инженерна инфраструктура на ЦОД (електрозахранване, климатични системи, пожаро-охранителни системи, системи за съхранение на данни, СКС, монтажни конструкции и др.)

Транспортната платформа, въпреки че е спомагателен елемент, изпълнява и важни функции, осигурявайки на потребителите достъп до сървъри, на които функционират ИС, от една страна, и достъп на сървърите до записваните корпоративни данни, от друга. По този начин производителността на ИС на предприятието зависи от надеждното и ефективно функциониране на транспортната платформа.

Технологията ETHERNET

Доминираща позиция в ЦОД заема технологията Ethernet, която еволюира в две направления: увеличава се скоростта на пренос на данни, а от друга страна, интензивно се развива функционалността, насочена към удовлетворяване на изискванията на нови протоколи, работещи върху Ethernet. Тук ще разгледаме само мащабирането на скоростта.

Класическите технологии Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet са широко разпространени в локалната мрежа на ЦОД, като те биват притиснати вече и от 10 Gigabit Ethernet. Причините са няколко: значителното поевтиняване на портовете 10GbE (цената за 10-гигабитов порт днес е няколко пъти по-ниска отколкото преди 6 г., когато 10 Gigabit Ethernet бе ратифициран като стандарта IEEE 802.3), възможността за използване на вече съществуващи оптични трасета за организиране на 10-гигабитови канали, а също така непрекъснато нарастващите изисквания на приложенията по отношение на пропускателната способност. Тези фактори доведоха до стремително развитие на 10GE пазара, който, по оценки на анализаторите от Dell’Oro Group, се е увеличил многократно - от $385 млн. през 2004 г. на $2,9 млрд. през 2009 г.

Технологията 10GE, използваща протокола IEEE 802.3 Ethernet MAC, формат и размер на кадрите Ethernet, представлява поредното превъплъщение на Ethernet. Днес 10GE включва няколко стандарта за физическа среда за различни разстояния:

• 10GBaseSR и 10GBaseSW — многомодово оптично влакно (дължина на вълната 850 nm), пренос на сигнала на разстояние до 300 м;
• 10GBaseLR и 10GBaseLW — едномодово оптично влакно (дължина на вълната 1310 nm), предаване на сигнала на разстояние до 10 км;
• 10GBaseER и 10GBaseEW — едномодово оптично влакно (дължина на вълната 1550 nm), пренос до 40 км;
• 10GBaseLX4 — многомодово оптично влакно (дължина на вълната 1310 nm), технология WDM, поддръжка на разстояния до 300 м. В случай на едномодово оптично влакно далечината на предаване достига 10 км;
• 10GBaseZR — едномодово оптично влакно (дължина на вълната 1550 nm), пренос на разстояние до 80 км;
• 10GBaseCX4 — меден кабел CX4 и съединители InfiniBand, пренос на 10 Gigabit Ethernet на къси разстояния (до 15 метра);
• 10GBaseT (стандарт, приет през юни 2006 г.) - кабел с усукани чифтове, пренос на сигнала на разстояние до 100 м.

Разликите между стандартите с обозначения SR/LR/ER и SW/LW/EW е в това, че първите са предназначени за предаване на сигнала по „тъмно влакно“, а вторите - за свързване към оборудване SONET/SDH.

Технологията 10GE притежава редица предимства. Значително е увеличена пропускателната способност в сравнение с вариантите Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet. Освен това при изграждането на СКС прилагането на 10GE дава възможност да се ползват съществуващите компоненти, значително да се намали броят на мрежовите връзки (особено при дълги оптични линии), а също оптимизиране на разходите чрез агрегиране на няколко гигабитови канала в един 10-гигаботов. Освен това технологията 10GE позволява да се създават не само локални, а и градски и дори глобални мрежи, осигурявайки поддръжката на стандартни функции от второ ниво на модела OSI (802.1p, 802.1Q, Ether Channel, STP) и различни протоколи и услуги (MPLS, QoS, защитни и т.н.).

В центъра за обработка на данни технологията 10GE става дефакто стандарт за създаване на високоскоростни канали както вътре в ЦОД (DataCenter Tier Uplink), така и при изграждане на канали за връзка между ЦОД и ядрото на корпоративната мрежа на предприятието. Днес най-търсените стандарти са 10GBaseSR, 10GBaseT, 10GBaseCX4 и 10GBaseLX4.

Но прогресът не стои на едно място и още преди окончателното приемане на стандарта 10GE през 2002 г. специалистите от комитета IEEE пристъпиха към разглеждане на вариантите 40GE и 100GE. В резултат на конференцията на IEEE в Сан Франциско през юли 2007 г. бе взето решение за включване на 40GE и 100GE в следващия стандарт Ethernet. Той получи името IEEE 802.3ba, а появата му се очаква през 2010 г. По оценка на експертите в следващите 4 г. търсенето на пропускателна способност в ЦОД ще се увеличи на порядък, така че ратифицирането на новия стандарт 40GE/100GE едва ще стигне.

Ако говорим за перспективите при използването на 40GE и 100GE в ЦОД, то технологията 40GE може да послужи за свързване на сървъри към локалната мрежа на ЦОД, а 100GE — за агрегиране на канали, свързване на ЦОД към магистралата, създаване на високоскоростни канали между основния и резервния ЦОД, а също за създаване на междуклъстерни съединения, изискващи висока пропускателна способност.

Трябва да отбележим и факта, че в процеса на обсъждане на технологията 40GE/100GE се чуха предложения за начало на разработка на терабитов стандарт, чиято цел е удовлетворяване на нарастващите потребности от свръхвисокоскоростни канали, от които се нуждаят големите ЦОД и водещите доставчици на услуги.

Освен мащабиране на скоростта, функционалното развитие на технологията Ethernet се изрази и в нова архитектура Data Center Ethernet (DCE), базирана на съвкупност от отворени стандарти. Тази архитектура разширява функционалността на класическата технология Ethernet и я адаптира за поддръжка на специфични потребности на съвременния ЦОД, като консолидация на входно/изходните операции и изграждане на унифицирани фабрики.

Технологията FIBRE CHANNEL

Практически всички големи и средни компании, на които ежедневно се налага да обработват значителни обеми информация, преминаха от разпокъсани децентрализирани хранилища за данни към заделени високонадеждни мащабируеми мрежи за съхранение (Storage Area Network, SAN). Този процес бе обусловен от редица причини. Най-важните са неефективно използване на съществуващото дисково пространство, лавинообразен ръст на информацията и проблеми с мащабирането, невъзможност да се обезпечи пълноценна защита на корпоративните данни. Към тези пречки трябва да добавим сложното организиране на процеса по резервно копиране и възстановяване, а също високите разходи за администриране.

Под SAN мрежа обикновено се подразбира мрежа, изградена с използване на технологията (интерфейса) Fibre Channel. Макар че в отделни случаи могат да се приложат и други технологии (например SCSI, SCI, IP Storage), своята популярност SAN мрежи дължат именно на Fibre Channel, обединяваща най-добрите качества на каналните технологии за предаване на данни от света на мейнфреймите и мрежовите технологии за пакетно предаване на данни.

Свойствата и експлоатационните характеристики на мрежите на базата на Fibre Channel осигуряват консолидация на разнородни хранилища в единна мрежа, високоскоростен обмен между възлите на мрежата и необходимата мащабируемост на системите за съхранение, а също изграждане на географски разпределени мрежи с гъвкав избор на типа топология. Освен това мрежите Fibre Channel се характеризират с висока надеждност и ниски мрежови закъснения, позволяват да се повиши ефективността на утилизация на съществуващите ресурси, да се опрости администрирането и да се понижат разходите за управление и мониторинг.

Технологията Fibre Channel поддържа различни скорости - 1, 2, 4, 8 и 10 Gbps. Трябва да отбележим, че интерфейсите на 1 и 2 Gbps все още удовлетворяват потребностите на много от съществуващите приложения, но постепенно те биват изместени от по-производителните интерфейси на 4 и 8 Gbps. При използване на интерфейси 10 Gbps обикновено се създават високопроизводителни връзки между комутатори. При избора на скорост на интерфейса трябва да се отчете фактът, че интерфейсите 1, 2, 4 и 8 Gbps са съвместими един с друг, а интерфейсът 10 Gbps не е съвместим с предишните варианти. Причина за това е, че технологията FC на 1, 2, 4, 8 Gbps исполза физически метод за кодиране 8B/10B, докато FC 10 Gbps - 64B/66B. Тъй като номиналната и полезна скорост на предава не се различават, производителите на оборудване за SAN мрежи указват номиналната скорост, изразена в гигабити за секунда (Gbps), а в същото време потребителите оперират с полезна пропускателна способност, изразена в мегабайти за секунда (MBps). В Таблица 1 е дадено съответствието на хардуерната и полезната пропускателна способност за Fibre Channel.

Таблица 1. Съответствие на апаратна и полезна пропускателна способност за технологията Fibre Channel.

В качеството на физическа среда за пренос на сигнали по технологията Fibre Channel могат да се използват както медни, така и оптични (многомодови с диаметър на сърцевината 50 или 62,5 мкм и едномодови с диаметър на сърцевината 9 мкм) кабелни линии. Далечината на връзката с меден кабел е около 30 м, а при оптичните (с едномодово влакно) може да достигне 10 км.

В ЦОД технологията Fibre Channel се прилага за обединяване в мрежата за съхранение на сървърите чрез специални адаптери (Host Bus Adapter, HBA), дисковите масиви, библиотеките и шлюзовете NAS, а също за свързване на SAN комутаторите помежду им.

Като недостатъци на мрежите, построени с Fibre Channel, могат да се споменат високата цена на специализираното оборудване, ограниченията за обхват на мрежата, значителните експлоатационни разходи за модернизация и поддръжка на оборудването.

Диаметърът на SAN мрежата може да достигне около 10 км, а често това се оказва недостатъчно за обезпечаване на взаимодействие на отдалечени центрове, разстоянието между които се измерва със стотици или хиляди километри. В този случай на помощ идват технологии за капсулиране и тунелиране, позволяващи предаване на блокове от данни SCSI (технологията iSCSI) или кадри Fibre Channel (технологията FCIP/iFCP) по съществуващата IP инфраструктура. Трябва да подчертаем, че независимо от някои външни прилики, тези технологии се прилагат в различни области.

Технологията FCIP/IFCP

Технологията (тунелиращият протокол) за предаване на Fibre Channel върху IP (Fibre Channel over IP, FCIP) е разработена от IETF и е определена в RFC 3821. От страната на изпращача кадрите FC се капсулират в IP пакети и се предават по TCP/IP мрежи до отдалечения получател, който декапсулира кадрите FC и ги праща по-нататък в мрежата Fibre Channel. Схемата за капсулиране на кадри FC е показана на Фигура 3.

Фигура 3. Схема на капсулиране на кадър Fibre Channel в IP пакет.

Заглавна част на Ethernet

Заглавие на IP

Заглавие на TCP

Заглавие на FCIP

Заглавие FC

Команди или данни SCSI

Технологията FCIP е абсолютно прозрачна за FC устройствата (заглавието и съдържанието на оригиналния пакет FC при предаване през IP мрежата остават непроменени) и по този начин се преодоляват налаганите от Fibre Channel ограничения за разстояние между възлите и се обединяват географски разпределени мрежи за съхранение в единна фабрика, използвайки за това съществуващите IP мрежи. Устройствата FC не подозират за съществуването на тунела FCIP и работят с отдалечените устройства все едно че те са разположени в пределите на локалната SAN мрежа. В този случай TCP/IP изпълнява ролята на транспорт, осъществяващ пренос на капсулираните пакети между разпределените площадки и осигуряващ контрол на претоварването в мрежата, възстановяване на загубените пакети и тяхната доставка в правилен ред.

С помощта на протокола FCIP се решават задачи за обединяване на териториално разпределени SAN за обезпечаване на достъпа до отдалечени данни, изпълнява се синхронно или асинхронно тиражиране (в зависимост от изискванията на приложенията, скоростта и качеството на канала), осъществяват се операции по отдалечено резервно копиране на данни и тяхното възстановяване

Трябва обаче да се отчитат такива особености на IP мрежите като по-голямо закъснение и значителни загуби на пакети (по мерките на мрежите за съхранение). Тези фактори водят до понижаване на производителността на мрежите за съхранение при тяхното обединяване чрез тунели FCIP, а за някои типове приложения, сред които оперативната обработка на транзакции (On-line Transaction Processing, OLTP), работата на хостове с отдалечени хранилища може да се окаже нецелесъобразно заради катастрофалното спадане на производителността на приложенията.

Протоколът Internet Fibre Channel Protocol (iFCP) е базиран на TCP/IP и служи за обединяване на устройства FC чрез IP мрежа с помощта на специализирани шлюзове iFCP. В този случай транспортното ниво FC се заменя с транспорт по IP мрежа. Основната разлика между протоколите FCIP и iFCP е в това, че FCIP свързва помежду им разпределени SAN мрежи, а iFCP осигурява връзката между конкретни FC устройства. Това позволява вариране на нивото на качеството на услугата (реализуемо със средствата на мрежовото оборудване) и уникални маршрути за всяка двойка взаимодействащи си FC устройства. Освен това FCIP предвижда обединяване на териториално разпределени FC фабрики, докато iFCP не предлага такава възможност.

Решения на базата на протокола iFCP се използват, когато се налага по-гъвкава схема за управление на взаимодействието на ниво отделни устройства. А решения на базата на FCIP са най-подходящи за обединяване на ниво мрежи.

Технология ISCSI

Транспортният протокол Internet Small Computer System Interface (iSCSI), разработен от групата IP Storage Working Group (IETF), бе създаден за предаване на команди SCSI чрез TCP/IP мрежата, като те се капсулират в IP пакети. За разлика от описаните по-горе технологии FCIP и iFCP, протоколът iSCSI изобщо не е свързан с Fibre Channel и работи върху TCP, използвайки функцията за гарантирана поредност при доставката на пакети и контрол на претоварването.

Схема за капсулира не командите и данните SCSI в IP пакети е показана на Фигура 4.

Фигура 4. Схема за капсулиране на командите и данните SCSI в IP пакет.

Заглавна част на Ethernet

Заглавие на IP

Заглавие на TCP

Заглавие на iSCSI

Команди или данни SCSI

Технологията iSCSI позволява реализация на следните възможности:

• свързване на сървъри към устройства за съхранение, поддържащи протокола iSCSI (или към устройства за съхранение на базата на FC чрез специализирани шлюзове), със сравнително неголеми финансови разходи, когато няма необходимост от високоскоростен обмен на данни;
• предимства на технологията IP за предаване на SCSI данни, сред които са гъвкавост и простота на разгръщане на нова IP инфраструктура и възможност за употреба на вече съществуваща;
• средства за обезпечаване на информационна безопасност (междумрежови екрани, устройства IDS/IPS, криптографски шлюзове и различни средства за шифриране);
• механизми QoS и инженеринг на трафика за iSCSI;
• съществуващите средства за мониторинг, а също за търсене и отстраняване на неизправности в IP мрежите;
• свободно разпространявани драйвери iSCSI и вече съществуващи мрежови адаптери.

Освен предимства, iSCSI има и недостатъци. Тази технология доста интензивно натоварва процесорите на сървърите при капсулиране/декапсулиране на данните и обработката на командите SCSI, „отклонявайки“ изчислителни ресурси от потребителските приложения. При внедряване на iSCSI в съществуваща IP инфраструктура има голяма вероятност натоварването на мрежата да е достатъчно голямо, значи може да се очаква понижаване на производителността при обмена на данни с хранилищата. Не може да се гарантира и липсата на проблеми със сигурността – корпоративните данни се предават по IP мрежи или чрез недоверени глобални мрежи , вкл. интернет, където не са изключени тяхното изтичане, модификация и други рискове.

За щастие съществуват средства за минимизиране на описаните рискове – това са специализираните платки TCP Off-load Engine (TOE) или хост адаптерите iSCSI за разтоварване на централните процесори в сървърите от операциите по обработка на TCP/IP, вградени в мрежовото оборудване средства за обезпечаване на качеството на обслужване, както и средства за шифриране на предавания iSCSI трафик.

Технологията INFINIBAND

В началото на това десетилетие стана очевидно, че темповете на растеж на производителността на процесорите значително изпреварват тези на пропускателната способност на входно/изходните шини. Шината PCI, която до този момент се ползваше най-често за свързване на периферни устройства към системните платки на сървърите, имаше редица недостатъци, като най-съществена бе неголямата пропускателна способност. Шината за вход/изход стана „тясно място“ в сървърните системи, което обезценяваше всички предимства на високопроизводителните процесорни подсистеми. Технологията InfiniBand, обединяваща технологиите Next Generation I/O (NGIO) и Future I/O, бе призвана да реши тези проблеми.

InfiniBand представлява комутируема двупосочна последователна връзка „точка-точка“ с базова скорост 2,5 Gbps във всяко направление. За повишаване на производителността могат да се ползват версиите InfiniBand с 4- и 12-кратни скорости, при необходимост базовата скорост за предаване на данни се увеличава два пъти (Double Data Rate, DDR – 5 Gbps) и четири пъти (Quad Data Rate, QDR – 10 Gbps). Като физически метод за кодиране се прилага схемата 8B/10B, затова реалната ефективна скорост за предаване е 20% по-малка.

В съвременните InfiniBand комутатори най-търсени са 10 Gbps (4Х-SDR), 20 Gbps (4Х-DDR), 30 Gbps (12Х-SDR) и 60 Gbps (12Х-DDR).

Фундаментален аспект на технологията InfiniBand са изнесените високопроизводителни среди за предаване на данни извън пределите на физическото устройство, например, сървъра (концепция Bandwidth out of the Box). С други думи с въвеждането на InfiniBand се появи възможност за осигуряване извън пределите на устройствата на същата производителност, както и в тях. Предишният опит за изграждане на канали за връзка показа, че колкото по-далече от централния процесор се намира получателят на данните, толкова по-малка скорост за пренос на данните успяваме да осигурим). Сред достойнствата на технологията InfiniBand са:

• високоскоростни връзки между взаимодействащи си устройства;
• малки закъснения при предаване на трафик;
• поддръжка на протоколи за пряк достъп до паметта (Remote Direct Memory Access, RDMA), благодарение на които данните се доставят непосредствено в паметта на процеса, без обръщане към системните заявки на ОС;
• разтоварване на централните процесори от изчисления, свързани с входно/изходните операции;
• гъвкави апаратни транспортни механизми;
• висока степен на надеждност, достъпност и удобство на експлоатация;
• вградени механизми за обезпечаване на качеството на обслужване, използване на технологии за виртуални канали с приоритети за всеки канал;
• възможност за изграждане на базата на InfiniBand на унифицирана, гъвкава, мащабируема инфраструктура за пренос на различни видове трафик със запазване целостността на данните и управление на потоците;
• понижено енергопотребление на оборудването.

InfiniBand с успех се ползва за организиране на високопроизводителни междуклъстерни съединения и изграждане на мащабни системни мрежи (System Area Network). Освен това с помощта на InfiniBand може да се създаде унифицирана комутационна инфраструктура за предава на трафика между процесорите, трафика за съхранение, потребителския мрежов и други видове трафик (макар че сега сериозна конкуренция представлява технологията FCoE).

В качеството на физическа среда за пренос могат да се използват както медни (дължина до 17 м) връзки, така и оптични многомодови (дължина до 300 м) и едномодови (до 10 км) линии.

Тъй като не успя навреме да получи широко разпространение, технологията InfiniBand остана нишово, тясноспециализирано решение. То се прилага в съвременните ЦОД при организиране на високоскоростно междуклъстерно взаимодействие за решаване на редица финансови, научно-изследователски и медицински задачи, а същ за анализ на данни, рендване на изображения и т.н.

Внедряването на технологията InfiniBand (ако не я разглеждаме в качеството на унифицирана комутационна инфраструктура) влече след себе си изграждане на паралелна мрежа, в допълнение към съществуващите Ethernet и Fibre Channel мрежи, което предполага специално обучение на служители и други допълнителни разходи.

Технология FCOE

Разработена под егидата на комитета INCITS T11, стандартът за предаване на кадри Fibre Channel чрез Ethernet мрежи (Fibre Channel over Ethernet, FCoE) позволява разширяване на границите SAN мрежата с помощта на съществуващата Ethernet инфраструктура, което помага на организациите да запазят направените инвестиции и в редица случаи да избегнат ненужни разходи.

За предаване на трафика Fibre Channel чрез Ethernet мрежа кадърът FC, включително заглавието му, се капсулира от страната на изпращача в Ethernet кадър и се предава на получателя, който изпълнява декапсулиране на оригиналния кадър FC и неговата последваща обработка.

Схемата за капсулиране на кадъра FC в кадър Ethernet е показана на Фигура 5.

Фигура 5. Схема на капсулиране на кадър Fibre Channel в кадър Ethernet.

Заглавна част на Ethernet

Заглавие на FCOE

Заглавие на FC

Команди или данни SCSI

Сървърите, работещи в съвременния ЦОД, обикновено имат няколко типа мрежови адаптери (за свързване към локална и мрежата за съхранение). Това води до излишен брой кабелни връзки, сложности при тяхното администриране и по-нататъшно мащабиране.

Съвместното използване на технологиите за високоскоростен Ethernet (10GE, а в бъдеще и 40GE/100GE) в качеството на транспорт за трафика TCP/IP и трафика Fibre Channel ще позволи да се създаде единна консолидирана виртуализирана среда за вход/изход и ще обезпечи редица предимства в сравнение с традиционното разделение на средите за предаване, включително:

• намаляване на броя на мрежовите адаптери за свързване към мрежи от различен тип – вместо няколко адаптера се ползва един адаптер Ethernet, обезпечаващ предаване на трафика в локалната мрежа (например IP) и SAN трафика (Fibre Channel);
• намаляване на броя на необходимите кабелни връзки, комутационните панели, органайзери и други елементи от СКС;
• намаляване на броя на портовете на комутиращото оборудване;
• понижаване на общото енергопотребление и топлоотделяне на оборудването;
• повишаване на коефициента на използване на високоскоростните връзки и елементи на транспортната инфраструктура;
• спадане на съвкупната цена на притежание на транспортната инфраструктура.

При анализ на възможностите за внедряване на технологията FCoE трябва да се отчетат нейните особености. Тъй като Fibre Channel реагира „крайно негативно“ на загубата на пакети, при предаване на кадри FC мрежата Ethernet не трябва да го допуска (необходимо е обезпечаване на т.нар. „Ethernet без загуби“- Lossless Ethernet). Обикновено протоколът Fibre Channel осъществява управление на потоците с помощта на механизма буфериране (Buffer-to-Buffer Credit, BB Credit). В мрежата Ethernet загубата на пакети може да се избегне чрез прилагане на средства за управление на претоварването, например чрез изпращане на команда PAUSE до претоварения порт, който спира временно предаването.

Стандартният размер на кадъра Ethernet е 1518 байта, а размерът на капсулирания в него кадър Fibre Channel е 2112 байта. Затова е необходимо изпращащата страна да реализира тяхното фрагментиране, а приемащата - дефрагментиране. Всичко това води до създаване на допълнително натоварване за процесорите и понижава цялостната производителност на канала. За предотвратяване на тази ситуация комутиращата инфраструктура трябва да поддържа възможност за предаване на кадри Ethernet с увеличен размер (т. нар. jumbo кадри).

Технологията FCoE не се използва на трето ниво на протокола IP, и затова за трафика FCoE не може да бъде обезпечена маршрутизация чрез IP мрежата.

По този начин за предаване на капсулирани кадри FC технологията Ethernet се нуждае от усъвършенстване, в частност е необходима поддръжка за управление на потоците трафик от различен тип (предаване без загуби за FC и обичайния тип предаване за TCP/IP) и заделяне на различна пропускателна способност за всеки клас трафик.

На Фигура 6 е представена обобщена схема на транспортната инфраструктура на ЦОД и са дадени примери за използване на всяка от разгледаните по-горе транспортни технологии, а в Таблица 3 да дадени техните характеристики.

Таблица 3. Обобщени характеристики на различните транспортни технологии, използвани в ЦОД.

* В зависимост от физическата среда за предаване (без употреба на технология за спектрално мултиплексиране за Ethernet/FC)

** В перспектива 40/100 Gbps

*** В съвременните комутатори InfiniBand се използват скорости 10/20/30/60 Gbps

Фигура 6. Обобщена схема на транспортната инфраструктура на ЦОД.

Основен център

Резервен център

Тунел FCIP, iSCSI

Мрежа за предаване на данни

Условни обозначения:

Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand, IP/FC върху Ethernet

Ethernet/IP комутатор

Комутатор Fibre Channel

Комутатор InfiniBand

Оборудване на SAN мрежата

Шлюз FCoE/Ethernet/FC

Избор по твой вкус

Съвременният ЦОД представлява сложен организъм с цяла йерархия от нива на различна функционалност. Техническата архитектура на ЦОД и нейната транспортна платформа са едни от тези нива, съвкупността от които служи за достигане на основната цел от създаването на ЦОД - надеждно и ефективно функциониране на корпоративните бизнес приложения. Трябва да разберем, че потребностите на бизнес приложенията, работещи в ЦОД, играят основополагаща роля за определяне състава и реализация на функционалните нива - от изискванията към площадката, електрозахранването, климатизацията и СКС до необходимите интелигентни услуги, помагащи за по-ефективната работа на приложенията.

Не съществува панацея за всички болести. Това важи и по отношение избора на технологии при планиране или модернизация на транспортната платформа на съвременния ЦОД. Не е възможно отрано да се предскаже какви технологии ще да нужни (или оптимални) във всеки конкретен случай. Затова трябва да се направи старателен анализ на изискванията за набора от приложения, функциониращи в ЦОД, съпоставяне с възможностите и особеностите на една или друга технология и отчитане на фактори като начална цена, ефективност, простота на внедряване, по-нататъшна експлоатация и съвкупна цена на притежание.

Последни новини

• Стартира проектът „ТОП ИКТ Работодател“
• В 29 общини и 24 малки селища ще се изгражда инфраструктура за ШЛ интернет по проект на ЕСМИС
• Двуобхватен маршрутизатор от новата серия amplifi обяви D-Link
• D-Link вдига HD оборотите с нов двулентов високопроизводителен рутер DIR-857
• Мултимедийните системи Aastra 400 обслужват комуникациите на СМБ

Активни теми във форума

• » Само за родители и кандидат-родители
• » Питай Малинка - сайт за въпроси и отговори
• » Супер Боб
• » въпрос:Как да изградя мрежа
• » Закони за успех във високите доходи.