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Wie FCoE und iSCSI zu Ihrer Storage-Strategie passen

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) ermöglicht die Konsolidierung auf einer Ethernet-Fabric zur Erfüllung von Storage- und LAN-Anforderungen. Jedoch bedeutet es auch, dass nun zwei SAN-Optionen für den Einsatz bei Ethernet-Netzwerken zur Verfügung stehen: FCoE und iSCSI. Daraus ergeben sich offensichtliche Fragen zu den Unterschieden zwischen beiden und welches Protokoll wann eingesetzt werden sollte.

Wie unterscheidet sich FCoE von iSCSI?

Die FCoE-Schicht ersetzt die in iSCSI verwendete TCP/IP-Schicht (Abbildung 1) und erfordert DCB-Ethernet-Verbesserungen (DCB: Data Center Bridging). Die DCB-Arbeitsgruppe des IEEE hat die IEEE-802-Normen erweitert, um die Anforderungen unterschiedlicher Daten-Traffic-Gruppen auf einem einzigen Netzwerk ohne die Erzeugung von „Traffic-Störungen“ zu erfüllen, d. h. ohne dass eine Daten-Traffic-Gruppe eine andere auslöscht.



Abbildung 1) FCoe, iSCSI und andere Netzwerk-Storage-Protokolle verglichen auf Blockebene.

Da FCoE ohne die Internet-Protokoll-(IP-)Schicht ausgelegt wurde, ist FCoE an sich per IP nicht routingfähig. Allerdings kann das FCoE-Routing mittels bereits erstellter Protokolle wie FCIP durchgeführt werden. In Tabelle 1 werden die Unterschiede zwischen FCoE und iSCSI zusammengestellt.

Tabelle 1) Vergleich zwischen FCoE und iSCSI.

Feature FCoE iSCSI
Aufbau einer direkten Verbindung von einer bestehenden FC-Infrastruktur zu einem Ethernet-Netzwerk X  
Nutzt bestehende FC-Management-Strukturen über Ethernet X  
Verlustfreies Ethernet verbessert die Servicequalität
X
X
Nutzt Ethernet Know-How X X
1GbE-Unterstützung   X
Natives IP-Routing   X

Das iSCSI-Protokoll kann in Netzwerken implementiert werden, die anfällig für Datenpaketverluste sind, wobei iSCSI über 1-Gigabit-Ethernet (1GbE) ausgeführt wird. FCoE benötigt 10-Gigabit-Ethernet (10GbE) und ein verlustfreies Netzwerk mit Infrastrukturkomponenten, die Pause-Rahmen-Anforderungen und Per Priority Pause Flow Controls (PFC) ordnungsgemäß implementieren, basierend auf separaten Daten-Traffic-Gruppen, welche verschiedenen Prioritäten zugeordnet sind. Der Zweck von PFC besteht darin, den Daten-Traffic mit hoher Priorität in Stauperioden weiterfließen zu lassen, während der Daten-Traffic mit niedriger Priorität pausiert wird.

Ihre 10GbE-Switches werden für FCoE DCB-Unterstützung benötigen, einschließlich verbesserter Eigenschaften, wie beispielsweise bessere Service-Klassen, verbesserte Staukontrolle und besseres Management. Des Weiteren muss FCoE Jumbo Frames unterstützen können, da die FC-Nutzlast 2.112 Bytes beträgt und nicht zerlegt werden kann. iSCSI benötigt keine Jumbo Frames.

Auswahl zwischen FCoE und iSCSI

Die strikteren Infrastrukturanforderungen von FCoE im Vergleich zu iSCSI können beeinflussen, welches Protokoll Sie letztendlich auswählen. In einigen Fällen kann Ihre Protokollwahl auch davon abhängen, welche infrastrukturkritischen Applikationen unterstützt werden sollen.

Darüber hinaus entscheiden Sie sich wahrscheinlich für iSCSI, wenn zu Ihren primären Zielen gehören:

  • Kostenersparnis
  • Benutzerfreundlichkeit

iSCSI wird mit ein paar Aktualisierungen wahrscheinlich auf Ihrer bestehenden Infrastruktur ausführbar sein. Die Netzwerkanforderungen von FCoE können bedeuten, dass Sie umfangreiche Aktualisierungen vornehmen und in naher Zukunft wahrscheinlich auch die Hardware für konvergierte Netzwerkadapter benötigen werden. (Auf lange Sicht können Sie so wie heute bei iSCSI bestehende NICs in Kombination mit einem Software-Initiator einsetzen.)

Da iSCSI über TCP/IP ausgeführt wird, ist die Netzwerkverwaltung wahrscheinlich bekannt, was die Einrichtung und Verwaltung erleichtert. FCoE unterstützt TCP/IP nicht. Die Verwaltung ähnelt einem traditionellen FC-SAN. Dies führt zu Problemen, wenn Sie mit der FC-SAN-Verwaltung nicht vertraut sein sollten.

Andererseits entscheiden Sie sich wahrscheinlich für FCoE, wenn Sie bereits über umfangreiche Erfahrungen mit Fibre-Channel-SANs (FC-SANs) verfügen sollten, insbesondere wenn zu den Anforderungen gehören:

  • Unterstützung betriebskritischer Anwendungen
  • Verfügbarkeit
  • Maximale Leistung

Dies soll nicht heißen, dass iSCSI nicht auch Anforderungen in Umgebungen erfüllen kann, in denen diese Anforderungen bestehen. Jedoch hat sich Fibre Channel während seines langen Einsatzes in betriebskritischen SAN-Umgebungen bewährt; FCoE bietet identische Funktionen und volle Kompatibilität mit bestehenden FC-SANs. Es ersetzt lediglich die physische Fibre Channel-Schicht mit 10GbE.

Die Leistungsvorteile von FCoE gegenüber iSCSI müssen noch bewiesen werden. Beide nutzen 10GbE, aber TCP/IP kann für iSCSI die Latenz erhöhen, sodass FCoE in bestimmten Umgebungen einen geringfügigen Leistungsvorteil aufweist.

Diese Richtlinien stimmen mit den aktuellen Vorgehensweisen für iSCSI und FC-SANs überein. Bisher war die Stärke von iSCSI die Storage-Konsolidierung für geschäftskritische Windows-Umgebungen, wobei die Mehrzahl der Installationen über 1GbE ausgeführt wurden. iSCSI-Implementierungen befanden sich üblicherweise in Tier-2- und Tier-3-Datencentern in Großunternehmen, im zentralen Datencenter von kleinen und mittelständischen Unternehmen und an Remote-Standorten.

Fibre-Channel-Implementierungen dominieren die Tier-1-Datencenter in Großunternehmen und führen üblicherweise betriebskritische Anwendungen in UNIX- und Windows-Umgebungen aus. Zu den Beispielen für übliche Workloads gehören Data Warehousing, Data Mining, ERP und OLTP.

Implementierungsszenarien

Eine genauere Betrachtung der möglichen Implementierungsszenarien sollte eine tiefergehende Anleitung bieten, die Sie dabei unterstützt, eine Entscheidung darüber zu treffen, wann und wo FCoE und iSCSI eingesetzt werden.

Szenario 1: Bestehende Datencenter mit größeren Investitionen in FC-Storage. Da Fibre Channel die bevorzugte SAN-Fabric für Tier-1-Datencenter war, verfügen die meisten großen Datencenter über ein separates, dediziertes Fibre-Channel-Storage-Netzwerk. Derartige Datencenter ziehen eher FCoE-Netzwerke in Betracht, um Investitionen in bestehende FC-SAN- und Management-Infrastruktur zu nutzen und auszubauen.

Übergänge zu FCoE beginnen eher am Rand, wo neue Server und Edge-Switches auf die Unterstützung von FCoE- und DCB-Verbesserungen hin aktualisiert werden, wodurch Zugriff auf bestehende Daten auf dem FC-Storage ermöglicht wird.

Szenario 2: Neue Datencenter-Installationen.
Bei einem neuen Datencenter ist die Wahl nicht so klar, da sowohl FCoE als auch iSCSI die erforderliche I/O-Last erfüllen können. Wenn Sie beispielsweise eine Ethernet-Infrastruktur planen, sind die Installationszeit und das vorhandene Know-How des IT-Personals entscheidende Faktoren. Wenn das Datencenter jetzt oder in naher Zukunft online geht, dann ist iSCSI die beste Wahl. Sollte das Datencenter jedoch erst in sechs Monaten oder später online gehen sollen, so ist FCoE eine praktikable Option.

Wenn Sie über umfangreiches FC-SAN-Fachwissen verfügen sollten, ziehen Sie höchstwahrscheinlich FCoE in Betracht, da hierdurch bestehendes Personal und vorhandenes Fachwissen genutzt werden. Sollte Ihr Unternehmen jedoch nur begrenzte oder gar keine Erfahrung mit Fibre Channel haben, werden Sie wahrscheinlich Ihr Ethernet- und TCP/IP-Wissen nutzen und sich für iSCSI entscheiden.

Szenario 3: Bestehende Datencenter mit Storage-Mix (DAS, FC, NAS), die eine kurzfristige Datencenter-Konsolidierung erfordern.
Vielleicht planen Sie eine Konsolidierung aus einem der folgenden Gründe:

  • Verringerung der Kosten durch Server-Virtualisierung
  • Verringerung der Peripheriekosten (Strom und Kühlung)
  • Verbesserung der Verwaltbarkeit (verringerte Arbeitskosten)
  • Verbesserung der Service Levels für Kunden (Verfügbarkeit der Daten, Test/Entwicklung)
  • Räumliche Einschränkungen im Datencenter

Ihre Entscheidungskriterien kreisen üblicherweise um bestehende Storage-Bereitstellungs- und Datenmanagement-Praktiken. In bestehenden NAS-dominierten Netzwerken ist iSCSI eine gute Wahl, um den Netzwerkzugriff auf Blockdaten hinzuzufügen. In Umgebungen, die von FC-SANs dominiert werden, ist FCoE eine gute Wahl, da hier die bestehende Ausrüstung zur SAN-Verwaltung und der Infrastruktur, bestehende Tools und vorhandenes Know-How genutzt werden und Kompatibilität mit der bestehenden Infrastruktur besteht.

Szenario 4: Kleine bis mittlere Datencenter. Für kleine bis mittelständische Unternehmen hängt die Wahl zwischen FCoE und iSCSI zum größten Teil vom Budget, dem Know-How des IT-Personals und von Anwendungsanforderungen ab. iSCSI wird die Leistungsanforderungen für die Mehrzahl der Geschäftsanwendungen in diesem Segment erfüllen, während es gleichzeitig einen Mehrwert bietet. Auch dort, wo Datenbanken mit hoher Verfügbarkeit oder leistungsorientierte Datenbanken gefordert werden, sind FCoE und iSCSI praktikable Optionen.

Szenario 5: Remote-Standort-Installationen. Wenn Remote-Standorte weit auseinander liegen, bietet iSCSI im Vergleich zu FCoE die Vorteile des nativen IP-Routing zur Berücksichtigung größerer Distanzen, bei dem Ethernet-Überbrückung notwendig ist. Auch kann eine leichte Verwaltbarkeit für Standorte mit geringem IT-Wissen vor Ort eine Anforderung sein. Daher wird iSCSI eher die beste Wahl für Remote-Standorte sein.

Schlussfolgerung

Während FCoE kurzfristig bei der Entscheidungsfindung zu Verwirrungen darüber führen kann, ob und wann es in Ihrer Infrastruktur zweckmäßig ist, sind die langfristigen Vorteile deutlich. Durch die Konsolidierung Ihres Netzwerks auf einer einzigen Ethernet Fabric, können Sie Ihren Kapitalaufwand und die Netzwerkverwaltungskosten entscheidend verringern, ohne die Fähigkeit einbüßen zu müssen, das für Ihren Anwendungssatz am besten geeignete Protokoll auswählen zu können.

Egal, ob Sie sich für iSCSI, FCoE oder eine Kombination aus beidem entscheiden, um Ihre Anforderungen zu erfüllen, NetApp® Unified Storage unterstützt alle Storage-Protokolle gleichzeitig über ein einziges Storage-System hinweg. Die Entscheidung für NetApp Storage kann sich bei steigenden Anforderungen an die Storage-Protokolle als wichtiges Sicherheitsnetz herausstellen.

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Joshua Konkle

Silvano Gai
Fellow
Cisco

Silvano verfügt über 27 Jahre Erfahrung in den Bereichen Computertechnik und Netzwerke. Aus seiner Feder stammen diverse Bücher über Netzwerkbetrieb und er ist verantwortlich für 30 Patente. Silvano war Architekt mehrerer Produktfamilien von Cisco Switches, einschließlich der Datencenter-Switches der Nexus-Familie. Er unterrichtet einen Kurs über FCoE an der Universität von Stanford.

Joshua Konkle

Mike McNamara
Sr. Manager, Product Marketing
NetApp

Mike verfügt über 20 Jahre an Marketing-Erfahrung in der IT-Industrie, 15 Jahre davon konzentrierte er sich insbesondere auf Storage. Er arbeitete bei Adaptec, EMC und Hewlett Packard, bevor er vor mehr als drei Jahren zu NetApp kam. Mike ist darüber hinaus Marketing Chair der Fibre Channel Industry Association (FCIA).

 
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