Inovação e confiabilidade tornam o Fibre Channel a escolha para SANs de data center

Os grandes centros de dados estão repletos de servidores, armazenamento, switches e vários outros hardwares, tentando acompanhar as últimas tendências tecnológicas. De todas as mudanças que ocorrem dentro do data center, uma tecnologia continua a ser uma opção para a conectividade de armazenamento. O Fibre Channel tem sido um dos pilares do data center por muitos anos com base na confiabilidade e segurança. No entanto, não é apenas uma escolha de primeira rodada para o mercado corporativo. Muitos fornecedores de hardware e software concentram seus testes em Fibre Channel para garantir que os produtos estejam prontos para o horário nobre antes do envio ao cliente.

Os grandes centros de dados estão repletos de servidores, armazenamento, switches e vários outros hardwares, tentando acompanhar as últimas tendências tecnológicas. De todas as mudanças que ocorrem dentro do data center, uma tecnologia continua a ser uma opção para a conectividade de armazenamento. O Fibre Channel tem sido um dos pilares do data center por muitos anos com base na confiabilidade e segurança. No entanto, não é apenas uma escolha de primeira rodada para o mercado corporativo. Muitos fornecedores de hardware e software concentram seus testes em Fibre Channel para garantir que os produtos estejam prontos para o horário nobre antes do envio ao cliente.

Os fornecedores de armazenamento e switch continuam a adicionar novos recursos e aprimoramentos ao Fibre Channel, e os desenvolvedores de software testam a funcionalidade do Fibre Channel antes de lançar atualizações de software para as massas. Fibre Channel ainda é a tecnologia SAN predominante em grandes data centers. A maioria dos clientes da VMware usa o Fibre Channel para aproveitar a inovação contínua e a confiabilidade, resiliência, segurança e velocidade existentes atualmente.

A VMware está comprometida com o Fibre Channel e a Marvell lidera o caminho

Se havia alguma dúvida sobre a importância e o significado da tecnologia Fibre Channel, a VMware esclarece isso ao priorizar novos testes de lançamento com Fibre Channel. Com todos os anúncios mais recentes no VMware Explore, o vSphere 8 foi o mais interessante. A VMware manteve o foco na engenharia de armazenamento vVols e adicionou suporte a vVols no NVMe-oF.

Conforme declarado no site da VMware, “Inicialmente, daremos suporte apenas a FC, mas continuaremos a validar e oferecer suporte a outros protocolos compatíveis com o vSphere NVMe-oF”. O consenso na VMware é que os clientes podem estar migrando para NVMe-oF, iSCSI e 100G Ethernet, mas o FC é o preferido quando se trata de aplicativos de missão crítica e de alto desempenho. Portanto, o Fibre Channel continuará na vanguarda dos avanços tecnológicos no vSphere. Embora haja uma mudança para outras tecnologias, a VMware não vê uma diminuição na demanda por Fibre Channel.

E não é apenas VMware. Com todo o burburinho em torno de automação, aprendizado de máquina e DevOps, o Fibre Channel ainda é uma prioridade para a maioria dos profissionais de TI. Devido à sua confiabilidade, segurança e baixa latência inerentes, os SAN Fabrics são essenciais para setores como saúde, finanças, manufatura, seguros e governo. É claro que a tecnologia Fibre Channel não está parada e continua a evoluir com as malhas 64G sendo enviadas hoje e um roteiro para 128G em fornecedores de switch progressivo e HBA. A Marvell QLogic continuou a demonstrar liderança e inovação inigualáveis ​​em torno da tecnologia Fibre Channel.

Há uma razão pela qual o Fibre Channel é a tecnologia ideal para redes de área de armazenamento: ele simplesmente funciona. Há um forte compromisso da comunidade de fornecedores em trabalhar em conjunto para aprimorar as especificações para atender às demandas em constante mudança do setor. Os testes dos fornecedores de software concentram-se na interoperabilidade, bem como na segurança e confiabilidade, e isso é evidente no caso do VMware vSphere 8. Os fornecedores estão comprometidos em garantir a interoperabilidade com o Fibre Channel antes de lançar novas atualizações ou hardware no data center.

FC recebe um impulso no vSphere 8 e reforça a implementação do FC-NVMe

A VMware introduziu vários recursos principais no vSphere 8, incluindo aprimoramentos para NVMe sobre Fabrics (NVMe-oF). Claro, existem várias razões para o aumento da popularidade do NVMe-oF. Principalmente, os clientes desfrutam do alto desempenho e taxa de transferência associados ao NVMe-oF em relação ao SCSI e NFS tradicionais. Os fornecedores de armazenamento estão migrando para arrays NVMe e adicionaram suporte para FC-NVMe em suas linhas de produtos.

A VMware aproveitou a deixa e fez melhorias significativas no vSphere 8 específicas para NVMe-oF, incluindo:

• Maior número de namespaces e caminhos suportados para NVMe-TCP e FC-NVMe. O vSphere 8 agora oferece suporte a 256 namespaces e 2K caminhos com NVMe-TCP e FC-NVMe.
• Ele estendeu o suporte de reserva para dispositivos NVMe para clientes que usam o suporte Microsoft Windows Server Failover Cluster (WSFC) para bloqueio de disco no nível do aplicativo. Inicialmente, apenas para FC, isso permite que os clientes usem o recurso Clustered VMDK com Microsoft WSFC com armazenamentos de dados NVMe-oF.
• Suporte avançado de serviços de descoberta NVMe/TCP no ESXi para ajudar os clientes com a configuração NVMe-oF em um ambiente Ethernet. O suporte para NVMe Advance Discovery foi adicionado, permitindo que o vSphere consulte a rede em busca de controladores de matriz NVMe compatíveis, simplificando a configuração. O NVMe/TCP aproveitou os recursos de descoberta automática que o Fibre Channel tem suportado desde o seu início.

Os quatro pilares que impulsionam a transformação digital com Fibre Channel

SANs autônomos

O zumbido em torno de tudo autônomo está ficando razoavelmente alto. Já que estamos falando de SANs, especificamente SANs Fibre Channel, este seria um excelente lugar para destacar como o SAN autônomo funciona sem ser pego no mato.

As SANs autônomas são essenciais porque oferecem suporte a grandes setores, como saúde, finanças, governo e seguros. As SANs Fibre Channel são amplamente implantadas nesses setores devido à sua confiabilidade e segurança inerentes.

Uma interrupção ou tempo de inatividade nesses setores críticos pode ser catastrófico. Dependendo da duração, uma interrupção pode resultar em centenas de milhares ou milhões de dólares em perda de receita. Na área da saúde, uma interrupção pode resultar no atraso de um procedimento ou na incapacidade de realizar serviços de emergência. Com isso em mente, o corpo de padrões da indústria Fibre Channel continua buscando melhorias em confiabilidade e disponibilidade.

Para atender às demandas do data center moderno e dos aplicativos avançados, as indústrias estão configurando dispositivos para executar tarefas não planejadas originalmente. Não basta ter dispositivos inteligentes. Hoje, é preciso ter uma base instalada que esteja atenta a tudo ao seu redor. Isso é chamado de “inteligência colaborativa”, em que os dispositivos não apenas estão cientes das atividades que estão ocorrendo, mas também têm a capacidade de agir quando necessário.

A primeira fase do esforço autônomo de SAN é desenvolver um elemento de arquitetura chamado Fabric Performance Impact Notifications (FPINs). Fabric Notifications cria um mecanismo para notificar os dispositivos na rede sobre eventos que ocorrem na malha que ajudarão na tomada de decisões de resiliência. Podem ocorrer dois tipos de condições de erro. Os erros lógicos geralmente podem ser recuperados por meio de nova tentativa ou redefinição lógica e são relativamente ininterruptos para o sistema. Por outro lado, erros físicos geralmente requerem o mesmo tipo de intervenção para concluir o reparo. Erros intermitentes são mais difíceis de resolver e podem consumir muito tempo.

Com o Fabric Notifications, o fabric (ou dispositivo final) detecta o problema físico intermitente, monitora para ver se o erro é persistente e, em caso afirmativo, gera uma mensagem que é enviada aos dispositivos afetados pelo evento. Com essas informações, a solução de caminhos múltiplos conhece a localização e a natureza do erro físico e pode “roteá-lo”. O administrador de TI não precisa se envolver na identificação, isolamento ou início de comandos de recuperação para eliminar o erro.

Todos esses mecanismos são controlados pelos dispositivos finais por meio da troca de capacidades e registro de operações. Os switches Fibre Channel na malha têm a visibilidade de outros componentes da malha que permitem que eles coletem informações sobre a rede de armazenamento, dispositivos conectados e a infraestrutura geral. Esses switches trocam essas informações pela malha, criando uma verdadeira visão da SAN autônoma para autoaprendizagem, autootimização e autocorreção.

As notificações de malha fornecem inteligência aos dispositivos na malha para eliminar o desperdício de energia na solução de problemas, analisando e resolvendo problemas que são resolvidos automaticamente por dispositivos que corrigem problemas que afetam o desempenho e as falhas.

A VMware estabeleceu a base para fornecer uma SAN inteligente e autônoma com o processo para receber, exibir e habilitar alertas para eventos de malha FC usando Fabric Performance Impact Notification (FPIN), uma tecnologia padrão do setor.

O FPIN é um quadro de notificação transmitido por uma porta de malha para notificar um dispositivo final de uma condição para outra porta em sua zona. As condições incluem o seguinte:

• Problemas de integridade do link que estão degradando o desempenho
• Notificações de frame perdido
• problemas de congestionamento

Com um mecanismo de notificação proativo, os problemas de porta podem ser resolvidos rapidamente e as ações de recuperação podem ser definidas para reduzir o tempo de inatividade.

 

Figura 1: vSphere 8.0 com Marvell QLogic FC registra e recebe notificações de malha indicando excesso de assinatura na SAN

Figura 2: O vSphere 8.0 com Marvell QLogic FC registra e recebe notificações de malha indicando deterioração da integridade do link.

Marvell QLogic Enhanced 16GFC, Enhanced 32GFC e 64GFC HBAs são totalmente integrados ao vSphere 8.0 e oferecem suporte à tecnologia de notificações de malha que serve como um bloco de construção para SANs autônomos.

Produtividade com vVols

A VMware concentrou-se em vVols nos últimos lançamentos do vSphere. Com o vSphere 8.0, o armazenamento principal adicionou suporte a vVols para NVMe-oF com suporte a FC-NVMe apenas na versão inicial. No entanto, a VMware continuará validando e oferecendo suporte a outros protocolos compatíveis com o vSphere NVMe-oF. A nova especificação vVols, estrutura VASA/VC pode ser encontrada aqui.

Com o setor e muitos fornecedores de array adicionando suporte a NVMe-oF para melhor desempenho e menor latência, a VMware queria garantir que os vVols permanecessem atualizados com as tecnologias de armazenamento recentes.

Além do desempenho aprimorado, a configuração do NVMe-oF vVols é simplificada. Depois que o VASA é registrado, a configuração subjacente é concluída em segundo plano e a única coisa que resta a ser criada é o armazenamento de dados. O VASA lida com todas as conexões virtuais de terminais de protocolo (vPEs). Os clientes agora podem gerenciar matrizes de armazenamento NVMe-oF em um armazenamento de dados vVols via gerenciamento baseado em políticas de armazenamento no vCenter. O vSphere 8 também adicionou suporte para namespaces e caminhos adicionais e melhorou o desempenho do vMotion.

Rastreamento de máquinas virtuais com tecnologia VM-ID

A virtualização do servidor tem sido o catalisador para o aumento do compartilhamento de links, conforme evidenciado pelo Fibre Channel. Com o crescente número de máquinas virtuais (VMs) dentro do data center, os links compartilhados transportam dados associados a núcleos de CPU, memória e outros recursos do sistema, utilizando a largura de banda máxima disponível. Os dados enviados de qualquer VM e outros sistemas físicos se misturam. Esses dados viajam ao longo do mesmo caminho que o tráfego da rede de área de armazenamento (SAN), portanto, tudo parece o mesmo e não pode ser visualizado como fluxos de dados individuais.

A utilização do VM-ID da Marvell QLogic (uma solução de ponta a ponta que usa marcação de quadro para associar as diferentes VMs e seus fluxos de E/S na SAN) torna possível decifrar cada VM em um link compartilhado. A QLogic habilitou essa capacidade em seus mais recentes 64GFC, Enhanced 32GFC e Enhanced 16GFC Host Bus Adapters (HBAs). Essa tecnologia possui um monitor integrado de Application Services, que reúne o ID globalmente exclusivo do VMware ESX. Ele pode então interpretar os diferentes IDs de cada VM para realizar monitoramento inteligente.

O VM-ID traz uma visão de nível profundo para a E/S da VM de origem por meio da malha, dando aos gerentes de SAN a capacidade de controlar e direcionar serviços de nível de aplicativo para cada carga de trabalho virtual dentro de um QLogic Fibre Channel HBA.

 

Figura 3: O mecanismo de análise de switch Brocade agora pode exibir estatísticas por VM contando os quadros Fibre Channel marcados com VM-ID individual pelo Marvell Fibre Channel HBA.

Aumentando o desempenho com 64GFC

Os avanços no Fibre Channel estão em andamento desde que o protocolo foi iniciado em 1988. Os primeiros produtos FC SAN, FC de 1 Gb, começaram a ser comercializados em 1997, e a evolução continua até hoje, com produtos de 128 Gb no horizonte.

A cada três ou quatro anos, as velocidades do FC dobram. Além dos avanços no aumento do desempenho, novos serviços como Fabric Services, StorFusion™ com Universal SAN Congestion Mitigation, NPIV (Virtualization) e serviços de nuvem foram incluídos. Empresas de rede e OEMs participam do desenvolvimento desses padrões e continuam trabalhando juntos para oferecer produtos de rede de armazenamento confiáveis ​​e escaláveis.

O Fibre Channel é considerado a solução de conectividade de armazenamento mais confiável do mercado, com tradição em fornecer aprimoramentos progressivos. As tecnologias de servidor e armazenamento estão aumentando a demanda por maior largura de banda SAN. Capacidade de armazenamento e aplicativos, matrizes de armazenamento de 32 Gb e 64 Gb com suporte para SSDs e NVMe, virtualização de servidor e implantações multinuvem estão provando que os Fibre Channels valem a pena, pois oferecem maior taxa de transferência, menor latência e maiores velocidades de link - tudo com desempenho previsível.

A Marvell anunciou recentemente a introdução de seus novos HBAs 64GFC. Isso inclui a série QLE2870 de HBAs FC de porta única, dupla e quádrupla que dobram a largura de banda disponível, funcionam em um barramento PCIe 4.0 mais rápido e suportam simultaneamente FC e FC-NVMe, ideal para empresas de missão crítica à prova de futuro formulários.

NVMe oferece!

Não há dúvida de que os dispositivos NVMe fornecem acesso de leitura e gravação extremamente rápido. Portanto, a discussão vai para conectar esses dispositivos NVMe a redes de alta velocidade sem considerar que ainda são dispositivos de armazenamento que exigem entrega garantida. A tecnologia desenvolvida como método de entrega sem perdas é o Fibre Channel. Em vários testes realizados por líderes do setor, NVMe-oF e NVMe/FC tiveram melhor desempenho quando a tecnologia subjacente era o Fibre Channel.

Os arrays flash permitem um desempenho de armazenamento de bloco mais rápido em cargas de trabalho virtualizadas de alta densidade e reduzem o tempo de resposta de aplicativos com uso intensivo de dados. Tudo isso parece muito bom, a menos que a infraestrutura de rede não possa funcionar no mesmo nível que as matrizes de armazenamento flash.

O armazenamento baseado em flash exige uma infraestrutura determinística de baixa latência. Outras arquiteturas de rede de armazenamento geralmente aumentam a latência, criando gargalos e congestionamento de rede. Mais pacotes devem ser enviados quando isso ocorre, criando ainda mais congestionamento. Com o controle de fluxo baseado em crédito do Channel, os dados podem ser entregues tão rápido quanto o buffer de destino pode recebê-los, descartando pacotes ou forçando retransmissões.

Publicamos uma revisão detalhada no início deste ano sobre a abordagem FC-NVMe da Marvell. Para saber mais, confira Marvell dobra para baixo no FC-NVMe.

Principais recursos de armazenamento NVMe introduzidos pela primeira vez no vSphere 7.0

Um blog da VMware descreveu o NVMe sobre Fabrics (NVMe-oF) como uma especificação de protocolo que conecta hosts ao armazenamento flash de alta velocidade por meio de malhas de rede usando o protocolo NVMe. A VMware introduziu o NVMe-oF no vSphere 7 U1. O blog da VMware indicou que os resultados do benchmark mostraram que o Fibre Channel (FC-NVMe) superou consistentemente o SCSI FCP em ambientes virtualizados do vSphere, fornecendo maior rendimento e menor latência. O suporte para NVMe sobre TCP/IP foi adicionado ao vSphere 7.0 U3.

Com base na crescente adoção de NVMe, a VMware adicionou suporte para armazenamento NVMe compartilhado usando NVMe-oF. Dada a baixa latência inerente e o alto rendimento, os setores estão aproveitando o NVMe para cargas de trabalho de IA, ML e TI. Normalmente, o NVMe usava um barramento PCIe local, dificultando a conexão com um array externo. Na época, o setor estava avançando nas opções de conectividade externa para NVMe-oF com base em IP e FC.

No vSphere 7, a VMware adicionou suporte para armazenamento NVMe compartilhado usando NVMe-oF com NVMe sobre FC e NVMe sobre RDMA.

Fabrics continuam a oferecer maiores velocidades, mantendo a entrega garantida sem perdas exigida pelas redes de área de armazenamento. O vSphere 8.0 oferece suporte a 64GFC, a velocidade FC mais rápida até o momento.

vSphere 8.0 avança seu foco em NVMe, priorizando Fibre Channel

O vVols tem sido o foco principal da engenharia de armazenamento VMware nos últimos lançamentos e, com o vSphere 8.0, o armazenamento principal adicionou suporte a vVols no NVMe-oF. Inicialmente, a VMware oferecerá suporte apenas a FC, mas continuará a validar e oferecer suporte a outros protocolos NVMe-oF.

Esta é uma nova especificação vVols, estrutura VASA/VC. Para saber mais, visite VASA 4.0/vVols 3.0 para ver os detalhes desta nova especificação vVols.

O vSphere 8 continua a adicionar recursos e aprimoramentos e recentemente aumentou os namespaces com suporte para 256 e os caminhos para 2K para NVMe-FC e TCP. Outro recurso, suporte de comando de reserva para dispositivos NVMe, foi adicionado ao vSphere. Os comandos de reserva permitem que os clientes usem o recurso Clustered VMDK com Microsoft WSFC com armazenamentos de dados NVMe-oF.

Simples de configurar e simples de gerenciar!

O Fibre Channel tem outra eficiência integrada: descoberta automática. Quando um dispositivo FC é conectado à rede, ele é descoberto automaticamente e adicionado à malha se tiver as credenciais necessárias. O mapa do nó é atualizado e o tráfego pode passar pela fibra. É um processo simples sem intervenção de um administrador.

Há mais sobrecarga ao implementar NVMe/TCP. Como o NVMe/TCP não possui um mecanismo de descoberta automática, o ESXi adicionou suporte ao serviço de descoberta NVMe. O suporte avançado ao serviço de descoberta NVMe-oF no ESXi permite a descoberta dinâmica do serviço de descoberta NVMe compatível com os padrões. O ESXi usa o serviço mDNS/DNS-SD para obter informações como o endereço IP e o número da porta dos serviços de descoberta NVMe-oF ativos na rede. O ESXi envia uma consulta DNS multicast (mDNS) solicitando informações de entidades que fornecem serviço de descoberta (NVMe) (DNS-SD). Se tal entidade estiver ativa na rede (na qual a consulta foi enviada), ela enviará uma resposta (unicast) ao host com as informações solicitadas, ou seja, endereço IP e número da porta onde o serviço está sendo executado.

Conclusão

O Fibre Channel foi desenvolvido especificamente para transportar armazenamento em bloco e, conforme descrito neste artigo, é uma estrutura confiável, de baixa latência, sem perdas, de alto desempenho. Para ser claro, avanços estão sendo feitos para melhorar o uso do TCP para tráfego de armazenamento em algumas redes significativas de alta velocidade. Mas permanece o fato de que o TCP não é uma rede sem perdas e a retransmissão de dados ainda é uma preocupação.

Família de produtos Marvell FC

Este relatório é patrocinado pela Marvell. Todas as visões e opiniões expressas neste relatório são baseadas em nossa visão imparcial do(s) produto(s) em consideração.

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