La innovación y la confiabilidad hacen que el canal de fibra sea la opción para las SAN de los centros de datos | Grupo de tecnologías Chongqing BoldBridge

Los grandes centros de datos están repletos de servidores, almacenamiento, conmutadores y otro tipo de hardware, tratando de mantenerse al día con las últimas tendencias tecnológicas. De todos los cambios que ocurren dentro del centro de datos, una tecnología sigue siendo una opción para la conectividad de almacenamiento. Fibre Channel ha sido un pilar en el centro de datos durante muchos años debido a la confiabilidad y la seguridad. Sin embargo, no es solo una elección de primera ronda para el mercado empresarial. Muchos proveedores de hardware y software enfocan sus pruebas en Fibre Channel para garantizar que los productos estén listos para el horario de máxima audiencia antes del envío al cliente.

Dell PowerStore con canal de fibra

Los proveedores de almacenamiento y conmutadores continúan agregando nuevas funciones y mejoras a Fibre Channel, y los desarrolladores de software prueban la funcionalidad de Fibre Channel antes de lanzar actualizaciones de software a las masas. Fibre Channel sigue siendo la tecnología SAN predominante en los grandes centros de datos. La mayoría de los clientes de VMware utilizan Fibre Channel para aprovechar la innovación continua y la confiabilidad, resiliencia, seguridad y velocidad existentes en la actualidad.

Si hubiera alguna pregunta sobre la importancia y el significado de la tecnología Fibre Channel, VMware la soluciona al priorizar las pruebas de nuevas versiones con Fibre Channel. Con todos los anuncios más recientes en VMware Explore, vSphere 8 fue el más interesante. VMware continuó con el enfoque de ingeniería de almacenamiento de vVols y agregó compatibilidad con vVols en NVMe-oF.

Adaptador FC de 32 Gb y dos puertos Marvell QLogic QLE2772

Como se indica en el sitio de VMware, "Inicialmente, solo admitiremos FC, pero continuaremos validando y admitiendo otros protocolos compatibles con vSphere NVMe-oF". El consenso en VMware es que los clientes podrían estar cambiando a NVMe-oF, iSCSI y 100G Ethernet, pero se prefiere FC cuando se trata de aplicaciones de alto rendimiento y de misión crítica. Por lo tanto, Fibre Channel seguirá estando a la vanguardia de los avances tecnológicos en vSphere. Aunque hay un cambio a otras tecnologías, VMware no ve una disminución en la demanda de Fibre Channel.

Y no es solo VMware. Con todo el alboroto en torno a la automatización, el aprendizaje automático y DevOps, Fibre Channel sigue siendo una prioridad para la mayoría de los profesionales de TI. Debido a su confiabilidad, seguridad y baja latencia inherentes, SAN Fabrics es fundamental para industrias como la atención médica, las finanzas, la fabricación, los seguros y el gobierno. Por supuesto, la tecnología Fibre Channel no se detiene y continúa evolucionando con el envío de fabrics de 64G hoy y una hoja de ruta hacia 128G en proveedores de conmutadores progresivos y HBA. Marvell QLogic ha seguido demostrando un liderazgo e innovación incomparables en torno a la tecnología Fibre Channel.

Hay una razón por la que Fibre Channel es la tecnología de referencia para las redes de área de almacenamiento: simplemente funciona. Existe un fuerte compromiso de la comunidad de proveedores de trabajar juntos para avanzar en las especificaciones para satisfacer las demandas cambiantes de la industria. Las pruebas de los proveedores de software se centran en la interoperabilidad, así como en la seguridad y la confiabilidad, y eso es evidente en el caso de VMware vSphere 8. Los proveedores se comprometen a garantizar la interoperabilidad con Fibre Channel antes de lanzar nuevas actualizaciones o hardware en el centro de datos.

VMware introdujo varias características principales en vSphere 8, incluidas mejoras en NVMe over Fabrics (NVMe-oF). Por supuesto, hay varias razones para la creciente popularidad de NVMe-oF. Principalmente, los clientes disfrutan del alto rendimiento asociado con NVMe-oF sobre SCSI y NFS tradicionales. Los proveedores de almacenamiento se están cambiando a arreglos NVMe y han agregado soporte para FC-NVMe en todas sus líneas de productos.

VMware siguió el ejemplo y realizó mejoras significativas en vSphere 8 específicas para NVMe-oF, que incluyen:

El zumbido en torno a todo lo autónomo se está volviendo razonablemente fuerte. Dado que estamos hablando de SAN, específicamente SAN de canal de fibra, este sería un excelente lugar para resaltar cómo funciona la SAN autónoma sin quedar atrapado en la maleza.

Las SAN autónomas son esenciales porque respaldan industrias importantes como la atención médica, las finanzas, el gobierno y los seguros. Las SAN de canal de fibra están muy implementadas en estas industrias debido a su confiabilidad y seguridad inherentes.

Una interrupción o un tiempo de inactividad en estas industrias críticas puede ser catastrófico. Dependiendo de la duración, una interrupción podría resultar en cientos de miles o millones de dólares en pérdida de ingresos. En el cuidado de la salud, una interrupción puede provocar el retraso de un procedimiento o la imposibilidad de realizar servicios de emergencia. Con esto en mente, el organismo de estándares de la industria de Fibre Channel continúa buscando mejoras en la confiabilidad y disponibilidad.

Para cumplir con las demandas del centro de datos moderno y las aplicaciones avanzadas, las industrias están configurando dispositivos para realizar tareas que originalmente no estaban previstas. No basta con tener dispositivos inteligentes. Hoy en día, es necesario tener una base instalada que esté al tanto de todo lo que le rodea. Esto se conoce como "inteligencia colaborativa", donde los dispositivos no solo son conscientes de las actividades que se llevan a cabo, sino que también tienen la capacidad de tomar medidas cuando sea necesario.

La primera fase del esfuerzo SAN autónomo es desarrollar un elemento de arquitectura denominado Notificaciones de impacto en el rendimiento de Fabric (FPIN). Fabric Notifications crea un mecanismo para notificar a los dispositivos en la red los eventos que ocurren en el tejido que ayudará a tomar decisiones de resiliencia. Pueden ocurrir dos tipos de condiciones de error. Los errores lógicos a menudo se pueden recuperar mediante un reintento o un restablecimiento lógico y son relativamente no perjudiciales para el sistema. Por otro lado, los errores físicos a menudo requieren el mismo tipo de intervención para completar la reparación. Los errores intermitentes son más difíciles de resolver y pueden consumir mucho tiempo.

Con Fabric Notifications, la estructura (o dispositivo final) detecta el problema físico intermitente, monitorea para ver si el error es persistente y, de ser así, genera un mensaje que se envía a los dispositivos afectados por el evento. Con esta información, la solución de rutas múltiples conoce la ubicación y la naturaleza del error físico y puede "enrutarlo". El administrador de TI no necesita involucrarse en identificar, aislar o iniciar comandos de recuperación para borrar el error.

Todos estos mecanismos son controlados por los dispositivos finales a través del intercambio de capacidades y registro de operaciones. Los conmutadores de canal de fibra en la estructura tienen la visibilidad de otros componentes de la estructura que les permiten recopilar información sobre la red de almacenamiento, los dispositivos conectados y la infraestructura general. Estos conmutadores intercambian esa información a través de la estructura, creando una verdadera visión de la SAN autónoma para el autoaprendizaje, la autooptimización y la autorreparación.

En última instancia, Fabric Notifications brinda inteligencia a los dispositivos en el tejido para eliminar el desperdicio de energía al solucionar, analizar y resolver problemas que se resuelven automáticamente cuando los dispositivos corrigen los problemas que afectan el rendimiento y las fallas.

VMware sentó las bases para ofrecer una SAN inteligente y autónoma con el proceso para recibir, mostrar y habilitar alertas para eventos de estructura FC mediante Fabric Performance Impact Notification (FPIN), una tecnología estándar de la industria.

El FPIN es un marco de notificación transmitido por un puerto de estructura para notificar a un dispositivo final de una condición para otro puerto en su zona. Las condiciones incluyen lo siguiente:

Con un mecanismo de notificación proactivo, los problemas de puertos se pueden resolver rápidamente y se pueden configurar acciones de recuperación para mitigar el tiempo de inactividad.

Figura 1: vSphere 8.0 con Marvell QLogic FC se registra y recibe notificaciones de estructura que indican una sobresuscripción en la SAN

Figura 2: vSphere 8.0 con Marvell QLogic FC se registra y recibe notificaciones de estructura que indican el deterioro de la integridad del enlace.

Los HBA Marvell QLogic Enhanced 16GFC, Enhanced 32GFC y 64GFC están completamente integrados en vSphere 8.0 y admiten la tecnología de notificaciones de estructura que sirve como componente básico para las SAN autónomas.

VMware se ha centrado en vVols para las últimas versiones de vSphere. Con vSphere 8.0, el almacenamiento central agregó compatibilidad con vVols para NVMe-oF con compatibilidad con FC-NVMe solo en la versión inicial. Sin embargo, VMware seguirá validando y admitiendo otros protocolos compatibles con vSphere NVMe-oF. La nueva especificación vVols, marco VASA/VC se puede encontrar aquí.

Dado que la industria y muchos proveedores de arreglos agregaron compatibilidad con NVMe-oF para mejorar el rendimiento y reducir la latencia, VMware quería asegurarse de que los vVols se mantuvieran actualizados con las tecnologías de almacenamiento recientes.

Además del rendimiento mejorado, la configuración de NVMe-oF vVols se simplifica. Una vez que se registra VASA, la configuración subyacente se completa en segundo plano y lo único que queda por crear es el almacén de datos. VASA maneja todas las conexiones de puntos finales de protocolo virtual (vPE). Los clientes ahora pueden administrar arreglos de almacenamiento NVMe-oF en un almacén de datos vVols a través de la administración basada en políticas de almacenamiento en vCenter. vSphere 8 también agregó soporte para espacios de nombres y rutas adicionales y mejoró el rendimiento de vMotion.

La virtualización de servidores ha sido el catalizador para un mayor uso compartido de enlaces, como lo demuestra Fibre Channel. Con el creciente número de máquinas virtuales (VM) dentro del centro de datos, los enlaces compartidos transportan datos asociados con núcleos de CPU, memoria y otros recursos del sistema, utilizando el ancho de banda máximo disponible. Los datos enviados desde cualquier máquina virtual y otros sistemas físicos se entremezclan. Esos datos viajan a lo largo de la misma ruta que el tráfico de la red de área de almacenamiento (SAN), por lo que todos parecen iguales y no se pueden ver como flujos de datos individuales.

El uso de VM-ID de Marvell QLogic (una solución integral que utiliza el etiquetado de tramas para asociar las diferentes VM y sus flujos de E/S en la SAN) hace posible descifrar cada VM en un enlace compartido. QLogic ha habilitado esta capacidad en sus últimos adaptadores de bus de host (HBA) 64GFC, 32GFC mejorado y 16GFC mejorado. Esta tecnología tiene un monitor de servicios de aplicaciones incorporado, que reúne la identificación global única de VMware ESX. Luego puede interpretar las diferentes ID de cada VM para realizar un monitoreo inteligente.

VM-ID brinda una visión de nivel profundo para la E/S desde la VM de origen a través de la estructura, lo que brinda a los administradores de SAN la capacidad de controlar y dirigir los servicios de nivel de aplicación a cada carga de trabajo virtual dentro de un HBA QLogic Fibre Channel.

Figura 3: El motor de análisis de switches Brocade ahora puede mostrar estadísticas por VM contando los marcos de Fibre Channel etiquetados con ID de VM individuales por el HBA de Fibre Channel de Marvell.

Los avances en Fibre Channel han sido continuos desde que se inició el protocolo por primera vez en 1988. Los primeros productos FC SAN, FC de 1 Gb, comenzaron a enviarse en 1997 y la evolución continúa hoy, con productos de 128 Gb en el horizonte.

Cada tres o cuatro años, las velocidades de FC se duplican. Además de los avances en el aumento del rendimiento, se incluyeron nuevos servicios como Fabric Services, StorFusion™ con Universal SAN Congestion Mitigation, NPIV (virtualización) y servicios en la nube. Las empresas de redes y los OEM participan en el desarrollo de estos estándares y continúan trabajando juntos para ofrecer productos de red de almacenamiento confiables y escalables.

Fibre Channel se considera la solución de conectividad de almacenamiento más confiable del mercado, con una herencia para ofrecer mejoras progresivas. Las tecnologías de servidor y almacenamiento están impulsando la demanda de un mayor ancho de banda SAN. La capacidad de aplicaciones y almacenamiento, los arreglos de almacenamiento de 32 Gb y 64 Gb que admiten SSD y NVMe, la virtualización de servidores y las implementaciones de múltiples nubes están demostrando que Fibre Channels vale la pena, ya que ofrece un mayor rendimiento, una latencia más baja y mayores velocidades de enlace, todo con un rendimiento predecible.

Marvell anunció recientemente la introducción de sus nuevos HBA 64GFC. Estos incluyen la serie QLE2870 de HBA FC de uno, dos y cuatro puertos que duplican el ancho de banda disponible, funcionan en un bus PCIe 4.0 más rápido y son compatibles simultáneamente con FC y FC-NVMe, ideales para empresas de misión crítica preparadas para el futuro. aplicaciones

No hay duda de que los dispositivos NVMe ofrecen un acceso de lectura y escritura extremadamente rápido. Entonces, la discusión se dirige a conectar estos dispositivos NVMe a redes de alta velocidad sin considerar que estos todavía son dispositivos de almacenamiento que requieren una entrega garantizada. La tecnología que se desarrolló como método de entrega sin pérdidas es Fibre Channel. En numerosas pruebas realizadas por líderes de la industria, NVMe-oF y NVMe/FC funcionaron mejor cuando la tecnología subyacente era Fibre Channel.

Los arreglos flash permiten un rendimiento de almacenamiento en bloque más rápido en cargas de trabajo virtualizadas de alta densidad y reducen el tiempo de respuesta de las aplicaciones con uso intensivo de datos. Todo esto se ve bastante bien a menos que la infraestructura de la red no pueda funcionar al mismo nivel que las matrices de almacenamiento flash.

El almacenamiento basado en flash exige una infraestructura determinista y de baja latencia. Otras arquitecturas de redes de almacenamiento a menudo aumentan la latencia, lo que crea cuellos de botella y congestión de la red. Se deben enviar más paquetes cuando esto ocurre, creando aún más congestión. Con el control de flujo basado en créditos de Channel, los datos se pueden entregar tan rápido como el búfer de destino puede recibirlos, con la eliminación de paquetes o la retransmisión forzada.

Publicamos una revisión detallada a principios de este año sobre el enfoque FC-NVMe de Marvell. Para obtener más información, consulte Marvell Doubles Down en FC-NVMe.

Un blog de VMware describió NVMe over Fabrics (NVMe-oF) como una especificación de protocolo que conecta hosts a almacenamiento flash de alta velocidad a través de estructuras de red utilizando el protocolo NVMe. VMware introdujo NVMe-oF en vSphere 7 U1. El blog de VMware indicó que los resultados de referencia mostraron que Fibre Channel (FC-NVMe) superó constantemente a SCSI FCP en entornos virtualizados de vSphere, proporcionando un mayor rendimiento y una latencia más baja. Se agregó compatibilidad con NVMe sobre TCP/IP a vSphere 7.0 U3.

Basado en la creciente adopción de NVMe, VMware agregó soporte para almacenamiento NVMe compartido mediante NVMe-oF. Dada la baja latencia inherente y el alto rendimiento, las industrias están aprovechando NVMe para las cargas de trabajo de IA, ML y TI. Por lo general, NVMe usaba un bus PCIe local, lo que dificultaba la conexión a un arreglo externo. En ese momento, la industria había estado avanzando en las opciones de conectividad externa para NVMe-oF basadas en IP y FC.

En vSphere 7, VMware agregó soporte para almacenamiento NVMe compartido mediante NVMe-oF con NVMe sobre FC y NVMe sobre RDMA.

Las estructuras continúan ofreciendo mayores velocidades mientras mantienen la entrega garantizada y sin pérdidas que requieren las redes de área de almacenamiento. vSphere 8.0 es compatible con 64GFC, la velocidad de FC más rápida hasta la fecha.

Los vVols han sido el enfoque principal de la ingeniería de almacenamiento de VMware en las últimas versiones y, con vSphere 8.0, el almacenamiento central ha agregado compatibilidad con vVols en NVMe-oF. Inicialmente, VMware solo admitirá FC, pero continuará validando y admitiendo otros protocolos NVMe-oF.

Esta es una nueva especificación vVols, marco VASA/VC. Para obtener más información, visite VASA 4.0/vVols 3.0 para ver los detalles de esta nueva especificación de vVols.

vSphere 8 continúa agregando funciones y mejoras, y recientemente aumentó los espacios de nombres admitidos a 256 y las rutas a 2K para NVMe-FC y TCP. Se agregó a vSphere otra función, la compatibilidad con comandos de reserva para dispositivos NVMe. Los comandos de reserva permiten a los clientes usar la capacidad de VMDK en clúster con Microsoft WSFC con almacenes de datos NVMe-oF.

Fibre Channel tiene otra eficiencia integrada: descubrimiento automático. Cuando un dispositivo FC se conecta a la red, se detecta automáticamente y se agrega a la estructura si tiene las credenciales necesarias. El mapa de nodos se actualiza y el tráfico puede pasar a través de la fibra. Es un proceso simple sin la intervención de un administrador.

Hay más gastos generales al implementar NVMe/TCP. Debido a que NVMe/TCP no tiene un mecanismo de detección automática, ESXi agregó compatibilidad con el servicio de detección de NVMe. La compatibilidad avanzada con el servicio de descubrimiento de NVMe-oF en ESXi permite el descubrimiento dinámico del servicio de descubrimiento de NVMe que cumple con los estándares. ESXi usa el servicio mDNS/DNS-SD para obtener información, como la dirección IP y el número de puerto de los servicios de descubrimiento NVMe-oF activos en la red. ESXi envía una consulta DNS de multidifusión (mDNS) solicitando información de las entidades que brindan el servicio de detección (DNS-SD) (NVMe). Si dicha entidad está activa en la red (en la que se envió la consulta), enviará una respuesta (unicast) al host con la información solicitada, es decir, la dirección IP y el número de puerto donde se ejecuta el servicio.

Fibre Channel se diseñó específicamente para transportar almacenamiento en bloque y, como se describe en este artículo, es una estructura confiable, de baja latencia, sin pérdidas y de alto rendimiento. Para ser claros, se están realizando avances para mejorar el uso de TCP para el tráfico de almacenamiento en algunas redes importantes de alta velocidad. Pero el hecho es que TCP no es una red sin pérdidas y la retransmisión de datos sigue siendo una preocupación.

Familia de productos Marvell FC

Este informe está patrocinado por Marvell. Todos los puntos de vista y opiniones expresados en este informe se basan en nuestra visión imparcial de los productos bajo consideración.

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He estado en la industria de la tecnología desde que IBM creó Selectric. Mi experiencia, sin embargo, es la escritura. Así que decidí dejar el negocio de preventa y volver a mis raíces, escribir un poco pero seguir involucrado en tecnología.