Innovazione e affidabilità rendono Fibre Channel la scelta per le SAN dei data center

I grandi data center sono pieni di server, storage, switch e vari altri hardware, cercando di tenere il passo con le ultime tendenze tecnologiche. Di tutti i cambiamenti che si verificano all'interno del data center, una tecnologia continua a essere la soluzione ideale per la connettività dello storage. Fibre Channel è da molti anni un pilastro del data center grazie alla sua affidabilità e sicurezza. Tuttavia, non è solo una scelta di primo livello per il mercato aziendale. Molti fornitori di hardware e software concentrano i propri test su Fibre Channel per garantire che i prodotti siano pronti per il prime time prima della spedizione al cliente.

Dell PowerStore con Fibre Channel

I fornitori di storage e switch continuano ad aggiungere nuove funzionalità e miglioramenti a Fibre Channel e gli sviluppatori di software testano la funzionalità di Fibre Channel prima di rilasciare aggiornamenti software al grande pubblico. Fibre Channel è ancora la tecnologia SAN predominante nei data center di grandi dimensioni. La maggior parte dei clienti VMware utilizza Fibre Channel per trarre vantaggio dall'innovazione continua e dall'affidabilità, resilienza, sicurezza e velocità oggi disponibili.

VMware punta sul Fibre Channel e Marvell è all'avanguardia

Se ci fossero domande sull'importanza e il significato della tecnologia Fibre Channel, VMware le mette a tacere dando priorità ai nuovi test di rilascio con Fibre Channel. Tra tutti gli ultimi annunci di VMware Explore, vSphere 8 è stato il più interessante. VMware ha continuato a concentrarsi sull'ingegneria dello storage vVols e ha aggiunto il supporto vVols in NVMe-oF.

vmware canale in fibra ottica Marvell 32gfc nel server FC-NVMe

Adattatore FC Marvell QLogic QLE2772 a doppia porta da 32 Gb

Come affermato sul sito VMware, "Inizialmente supporteremo solo FC, ma continueremo a convalidare e supportare altri protocolli supportati con vSphere NVMe-oF". Il consenso di VMware è che i clienti potrebbero passare a NVMe-oF, iSCSI e 100G Ethernet, ma FC è preferibile quando si tratta di applicazioni mission-critical e ad alte prestazioni. Pertanto, Fibre Channel continuerà a essere in prima linea nei progressi tecnologici in vSphere. Nonostante si stia verificando uno spostamento verso altre tecnologie, VMware non vede una diminuzione della domanda di Fibre Channel.

E non si tratta solo di VMware. Con tutto il fermento attorno all'automazione, al machine learning e a DevOps, Fibre Channel è ancora al centro dell'attenzione della maggior parte dei professionisti IT. Grazie alla loro intrinseca affidabilità, sicurezza e bassa latenza, i SAN Fabric sono fondamentali per settori come quello sanitario, finanziario, manifatturiero, assicurativo e governativo. Naturalmente, la tecnologia Fibre Channel non si ferma e continua ad evolversi con i tessuti 64G disponibili oggi e una tabella di marcia verso 128G presso i fornitori di switch progressivi e HBA. Marvell QLogic ha continuato a dimostrare leadership e innovazione senza pari nel campo della tecnologia Fibre Channel.

C'è un motivo per cui Fibre Channel è la tecnologia di riferimento per le Storage Area Network: funziona e basta. C’è un forte impegno da parte della comunità dei fornitori a lavorare insieme per far avanzare le specifiche per soddisfare le mutevoli richieste del settore. I test condotti dai fornitori di software si concentrano sull'interoperabilità, nonché sulla sicurezza e sull'affidabilità, e ciò è evidente nel caso di VMware vSphere 8. I fornitori si impegnano a garantire l'interoperabilità con Fibre Channel prima di rilasciare nuovi aggiornamenti o hardware nel data center.

FC ottiene una spinta in vSphere 8, rafforza l'implementazione FC-NVMe

VMware ha introdotto diverse funzionalità principali in vSphere 8, inclusi miglioramenti a NVMe over Fabrics (NVMe-oF). Naturalmente, ci sono diverse ragioni per la crescente popolarità di NVMe-oF. In primo luogo, i clienti apprezzano le prestazioni elevate e il throughput associati a NVMe-oF rispetto ai tradizionali SCSI e NFS. I fornitori di storage stanno passando agli array NVMe e hanno aggiunto il supporto per FC-NVMe alle loro linee di prodotti.

VMware ha colto l'occasione e ha apportato miglioramenti significativi a vSphere 8 specifici per NVMe-oF, tra cui:

Aumento del numero di spazi dei nomi e percorsi supportati sia per NVMe-TCP che per FC-NVMe. vSphere 8 ora supporta 256 spazi dei nomi e percorsi 2K con NVMe-TCP e FC-NVMe.
Ha esteso il supporto della prenotazione per i dispositivi NVMe per i clienti che utilizzano il supporto WSFC (Microsoft Windows Server Failover Cluster) per il blocco del disco a livello di applicazione. Inizialmente, solo per FC, ciò consente ai clienti di utilizzare la funzionalità VMDK in cluster con Microsoft WSFC con archivi dati NVMe-oF.
Supporto avanzato dei servizi di rilevamento NVMe/TCP in ESXi per aiutare i clienti con la configurazione NVMe-oF in un ambiente Ethernet. È stato aggiunto il supporto per NVMe Advance Discovery, consentendo a vSphere di interrogare la rete per i controller di array NVMe supportati semplificando la configurazione. NVMe/TCP ha sfruttato le funzionalità di rilevamento automatico supportate da Fibre Channel sin dal suo inizio.

I quattro pilastri che guidano la trasformazione digitale con Fibre Channel

SAN autonome

Il brusio intorno ai sistemi autonomi sta diventando ragionevolmente forte. Dato che stiamo parlando di SAN, in particolare di SAN Fibre Channel, questo sarebbe un luogo eccellente per evidenziare come funziona la SAN autonoma senza rimanere intrappolato.

Le SAN autonome sono essenziali perché supportano i principali settori come quello sanitario, finanziario, governativo e assicurativo. Le SAN Fibre Channel sono ampiamente utilizzate in questi settori per la loro affidabilità e sicurezza intrinseche.

Un’interruzione o un tempo di inattività in questi settori critici può essere catastrofico. A seconda della durata, un'interruzione potrebbe comportare una perdita di entrate di centinaia di migliaia o milioni di dollari. Nel settore sanitario, un'interruzione potrebbe comportare il ritardo di una procedura o l'impossibilità di eseguire servizi di emergenza. Tenendo presente tutto ciò, l'ente per gli standard del settore Fibre Channel continua a perseguire miglioramenti in termini di affidabilità e disponibilità.

Per soddisfare le esigenze dei moderni data center e delle applicazioni avanzate, le industrie stanno configurando i dispositivi per eseguire attività non originariamente previste. Non basta avere dispositivi intelligenti. Oggi è necessario avere una base installata che sia consapevole di tutto ciò che la circonda. Si parla di “intelligenza collaborativa”, in cui i dispositivi non solo sono consapevoli delle attività in corso, ma hanno anche la capacità di agire quando necessario.

La prima fase dell'impegno della SAN autonoma consiste nello sviluppare un elemento di architettura chiamato Fabric Performance Impact Notifications (FPIN). Fabric Notifications crea un meccanismo per notificare i dispositivi nella rete degli eventi che si verificano nel fabric che aiuterà a prendere decisioni sulla resilienza. Potrebbero verificarsi due tipi di condizioni di errore. Gli errori logici possono spesso essere recuperati tramite nuovi tentativi o ripristino logico e non disturbano relativamente il sistema. D'altro canto, gli errori fisici spesso richiedono lo stesso tipo di intervento per completare la riparazione. Gli errori intermittenti sono più difficili da risolvere e possono richiedere molto tempo.

Con Fabric Notifications, il fabric (o il dispositivo finale) rileva il problema fisico intermittente, monitora se l'errore è persistente e, in tal caso, genera un messaggio che viene inviato ai dispositivi interessati dall'evento. Con queste informazioni, la soluzione multipercorso conosce la posizione e la natura dell'errore fisico e può “aggirarlo”. Non è necessario che l'amministratore IT venga coinvolto nell'identificazione, nell'isolamento o nell'avvio dei comandi di ripristino per eliminare l'errore.

Tutti questi meccanismi sono controllati dai dispositivi finali attraverso lo scambio di capacità e la registrazione delle operazioni. Gli switch Fibre Channel nella struttura hanno la visibilità di altri componenti della struttura che consentono loro di raccogliere informazioni sulla rete di storage, sui dispositivi collegati e sull'infrastruttura complessiva. Questi switch scambiano tali informazioni attraverso la struttura, creando una vera visione della SAN autonoma per l'autoapprendimento, l'autoottimizzazione e l'autoriparazione.

Le notifiche Fabric forniscono infine intelligenza ai dispositivi nel Fabric per eliminare gli sprechi di energia nella risoluzione dei problemi, nell'analisi e nella risoluzione dei problemi che vengono risolti automaticamente dai dispositivi che correggono i problemi che influiscono sulle prestazioni e sui guasti.

VMware ha gettato le basi per fornire una SAN intelligente e autonoma con il processo per ricevere, visualizzare e abilitare avvisi per eventi fabric FC utilizzando Fabric Performance Impact Notification (FPIN), una tecnologia standard del settore.

L'FPIN è un frame di notifica trasmesso da una porta Fabric per notificare a un dispositivo finale una condizione per un'altra porta nella sua zona. Le condizioni includono quanto segue:

Problemi di integrità del collegamento che riducono le prestazioni
Notifiche di frame saltati
Problemi di congestione

Con un meccanismo di notifica proattivo, i problemi relativi alle porte possono essere risolti rapidamente e le azioni di ripristino possono essere impostate per mitigare i tempi di inattività.

Figura 1: vSphere 8.0 con Marvell QLogic FC si registra e riceve notifiche Fabric che indicano un eccesso di sottoscrizione nella SAN

Figura 2: vSphere 8.0 con Marvell QLogic FC registra e riceve notifiche fabric che indicano il deterioramento dell'integrità del collegamento.

Gli HBA Marvell QLogic Enhanced 16GFC, Enhanced 32GFC e 64GFC sono completamente integrati in vSphere 8.0 e supportano la tecnologia di notifica Fabric che funge da elemento costitutivo per SAN autonome.

Produttività con vVols

VMware si è concentrata sui vVol per le ultime versioni di vSphere. Con vSphere 8.0, lo storage core ha aggiunto il supporto vVols per NVMe-oF con supporto FC-NVMe solo nella versione iniziale. Tuttavia, VMware continuerà a convalidare e supportare altri protocolli supportati con vSphere NVMe-oF. È possibile trovare il nuovo vVols Spec, framework VASA/VC qui.

Con il settore e molti fornitori di array che aggiungono il supporto NVMe-oF per migliorare le prestazioni e ridurre la latenza, VMware voleva garantire che vVols rimanesse aggiornato con le recenti tecnologie di storage.

Oltre alle prestazioni migliorate, la configurazione di NVMe-oF vVols è semplificata. Una volta registrato VASA, la configurazione sottostante viene completata in background e l'unica cosa rimasta da creare è il datastore. VASA gestisce tutte le connessioni vPE (Virtual Protocol Endpoints). I clienti possono ora gestire gli array di storage NVMe-oF in un datastore vVols tramite gestione basata su policy di storage nel vCenter. vSphere 8 ha inoltre aggiunto il supporto per spazi dei nomi e percorsi aggiuntivi e prestazioni migliorate di vMotion.

Tracciamento delle macchine virtuali con la tecnologia VM-ID

La virtualizzazione dei server è stata il catalizzatore di una maggiore condivisione dei collegamenti, come evidenziato da Fibre Channel. Con il crescente numero di macchine virtuali (VM) all'interno del data center, i collegamenti condivisi trasportano i dati associati ai core della CPU, alla memoria e ad altre risorse di sistema, utilizzando la massima larghezza di banda disponibile. I dati inviati da qualsiasi VM e altri sistemi fisici vengono mescolati. Tali dati viaggiano lungo lo stesso percorso del traffico SAN (Storage Area Network), quindi appaiono tutti uguali e non possono essere visualizzati come flussi di dati individuali.

Utilizzando il VM-ID di Marvell QLogic (una soluzione end-to-end che utilizza il frame tagging per associare le diverse VM e i relativi flussi I/O attraverso la SAN) è possibile decifrare ciascuna VM su un collegamento condiviso. QLogic ha abilitato questa funzionalità sugli ultimi HBA (Host Bus Adapters) 64GFC, Enhanced 32GFC e Enhanced 16GFC. Questa tecnologia dispone di un monitor dei servizi applicativi integrato, che raccoglie l'ID univoco globale da VMware ESX. Può quindi interpretare i diversi ID di ogni VM per eseguire un monitoraggio intelligente.

VM-ID offre una visione di livello approfondito per l'I/O dalla VM di origine attraverso la struttura, offrendo ai gestori SAN la capacità di controllare e dirigere i servizi a livello di applicazione su ciascun carico di lavoro virtuale all'interno di un HBA Fibre Channel QLogic.

Figura 3: Il motore di analisi dello switch Brocade ora può visualizzare statistiche per VM contando i frame Fibre Channel contrassegnati con ID VM individuale dall'HBA Marvell Fibre Channel.

Aumento delle prestazioni con 64GFC

I progressi in Fibre Channel sono stati continui da quando il protocollo è stato avviato per la prima volta nel 1988. I primi prodotti SAN FC, FC da 1 Gb, sono stati distribuiti nel 1997 e l'evoluzione continua ancora oggi, con prodotti da 128 Gb all'orizzonte.

Ogni tre o quattro anni la velocità della FC raddoppia. Oltre ai progressi nell'aumento delle prestazioni, sono stati inclusi nuovi servizi come Fabric Services, StorFusion™ con Universal SAN Congestion Mitigation, NPIV (virtualizzazione) e servizi cloud. Le società di networking e gli OEM partecipano allo sviluppo di questi standard e continuano a collaborare per fornire prodotti di rete di storage affidabili e scalabili.

Fibre Channel è considerata la soluzione di connettività di storage più affidabile sul mercato, con una tradizione nel fornire miglioramenti progressivi. Le tecnologie server e di storage stanno spingendo la domanda di una maggiore larghezza di banda SAN. La capacità di applicazioni e storage, gli array di storage da 32 Gb e 64 Gb che supportano SSD e NVMe, la virtualizzazione dei server e le implementazioni multi-cloud stanno dimostrando il valore di Fibre Channel in quanto offre throughput più elevato, minore latenza e maggiori velocità di collegamento, il tutto con prestazioni prevedibili.

Marvell ha recentemente annunciato l'introduzione dei suoi nuovissimi HBA 64GFC. Questi includono la serie QLE2870 di HBA FC a porta singola, doppia e quadrupla che raddoppiano la larghezza di banda disponibile, funzionano su un bus PCIe 4.0 più veloce e supportano contemporaneamente FC e FC-NVMe, ideali per le imprese mission-critical a prova di futuro applicazioni.

NVMe consegna!

Non c'è dubbio che i dispositivi NVMe offrano un accesso in lettura e scrittura estremamente veloce. Quindi la discussione si sposta sulla connessione di questi dispositivi NVMe a reti ad alta velocità senza considerare che si tratta pur sempre di dispositivi di archiviazione che richiedono una consegna garantita. La tecnologia sviluppata come metodo di consegna senza perdite è Fibre Channel. In numerosi test condotti da leader del settore, NVMe-oF e NVMe/FC hanno ottenuto risultati migliori quando la tecnologia sottostante era Fibre Channel.

Gli array flash consentono prestazioni di storage a blocchi più veloci nei carichi di lavoro virtualizzati ad alta densità e riducono i tempi di risposta delle applicazioni ad uso intensivo di dati. Sembra tutto abbastanza buono a meno che l'infrastruttura di rete non possa funzionare allo stesso livello degli array di archiviazione flash.

Lo storage basato su Flash richiede un'infrastruttura deterministica e a bassa latenza. Altre architetture di rete di storage spesso aumentano la latenza, creando colli di bottiglia e congestione della rete. Quando ciò si verifica è necessario inviare più pacchetti, creando ancora più congestione. Con il controllo del flusso basato sul credito di Channel, i dati possono essere consegnati alla stessa velocità con cui il buffer di destinazione può riceverli, eliminando i pacchetti o forzando le ritrasmissioni.

All’inizio di quest’anno abbiamo pubblicato un’analisi approfondita sull’approccio FC-NVMe di Marvell. Per saperne di più, dai un'occhiata Marvell raddoppia su FC-NVMe.

Funzionalità di storage NVMe principali introdotte per la prima volta in vSphere 7.0

Un blog VMware ha descritto NVMe over Fabrics (NVMe-oF) come una specifica di protocollo che collega gli host allo storage flash ad alta velocità tramite tessuti di rete utilizzando il protocollo NVMe. VMware ha introdotto NVMe-oF in vSphere 7 U1. Il blog di VMware ha indicato che i risultati dei benchmark hanno mostrato che Fibre Channel (FC-NVMe) ha costantemente sovraperformato SCSI FCP negli ambienti virtualizzati vSphere, fornendo un throughput più elevato e una latenza inferiore. Il supporto per NVMe su TCP/IP è stato aggiunto a vSphere 7.0 U3.

Sulla base della crescente adozione di NVMe, VMware ha aggiunto il supporto per lo storage NVMe condiviso utilizzando NVMe-oF. Data la bassa latenza intrinseca e l’elevato throughput, le industrie stanno sfruttando NVMe per carichi di lavoro AI, ML e IT. In genere, NVMe utilizzava un bus PCIe locale, rendendo difficile la connessione a un array esterno. All’epoca, il settore stava promuovendo opzioni di connettività esterna per NVMe-oF basate su IP e FC.

In vSphere 7, VMware ha aggiunto il supporto per lo storage NVMe condiviso utilizzando NVMe-oF con NVMe over FC e NVMe over RDMA.

I tessuti continuano a offrire velocità maggiori pur mantenendo la consegna garantita e senza perdite richiesta dalle reti SAN. vSphere 8.0 supporta 64GFC, la velocità FC più veloce fino ad oggi.

vSphere 8.0 migliora la sua focalizzazione su NVMe, dando priorità al Fibre Channel

vVols è stato l'obiettivo principale della progettazione dello storage VMware nelle ultime versioni e con vSphere 8.0, lo storage core ha aggiunto il supporto vVols in NVMe-oF. Inizialmente, VMware supporterà solo FC ma continuerà a convalidare e supportare altri protocolli NVMe-oF.

Questa è una nuova specifica vVols, framework VASA/VC. Per saperne di più, visita VASA 4.0/vVols 3.0 per visualizzare i dettagli di questa nuova specifica vVols.

vSphere 8 continua ad aggiungere funzionalità e miglioramenti e recentemente ha aumentato gli spazi dei nomi supportati a 256 e i percorsi a 2K per NVMe-FC e TCP. Un'altra funzionalità, il supporto dei comandi di prenotazione per i dispositivi NVMe, è stata aggiunta a vSphere. I comandi di prenotazione consentono ai clienti di utilizzare la funzionalità VMDK in cluster con Microsoft WSFC con archivi dati NVMe-oF.

Semplice da configurare e semplice da gestire!

Fibre Channel ha un'altra efficienza integrata: il rilevamento automatico. Quando un dispositivo FC è connesso alla rete, viene rilevato automaticamente e aggiunto alla struttura se dispone delle credenziali necessarie. La mappa dei nodi viene aggiornata e il traffico può passare attraverso la fibra. È un processo semplice senza intervento da parte di un amministratore.

C'è un sovraccarico maggiore quando si implementa NVMe/TCP. Poiché NVMe/TCP non dispone di un meccanismo di rilevamento automatico, ESXi ha aggiunto il supporto del servizio di rilevamento NVMe. Il supporto avanzato del servizio di rilevamento NVMe-oF in ESXi consente il rilevamento dinamico del servizio di rilevamento NVMe conforme agli standard. ESXi utilizza il servizio mDNS/DNS-SD per ottenere informazioni quali l'indirizzo IP e il numero di porta dei servizi di rilevamento NVMe-oF attivi sulla rete. ESXi invia una query DNS multicast (mDNS) richiedendo informazioni alle entità che forniscono il servizio di rilevamento (NVMe) (DNS-SD). Se tale entità è attiva sulla rete (sulla quale è stata inviata la query), invierà una risposta (unicast) all'host con le informazioni richieste, ovvero l'indirizzo IP e il numero di porta su cui è in esecuzione il servizio.

Conclusione

Fibre Channel è stato creato appositamente per supportare lo storage a blocchi e, come sottolineato in questo articolo, è un tessuto affidabile a bassa latenza, senza perdite, ad alte prestazioni. Per essere chiari, si stanno facendo passi avanti per migliorare l’uso del TCP per il traffico di archiviazione su alcune importanti reti ad alta velocità. Ma resta il fatto che TCP non è una rete senza perdite e la ritrasmissione dei dati rappresenta ancora una preoccupazione.

Famiglia di prodotti Marvell FC

Questo rapporto è sponsorizzato da Marvell. Tutti i pareri e le opinioni espressi in questo rapporto si basano sulla nostra visione imparziale dei prodotti in esame.

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