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Unified Connect

En los centros de datos empresariales se suelen usar redes Ethernet para el tráfico de datos LAN e IP, mientras que para el tráfico de red de área de almacenamiento se emplean redes de Fibre Channel (FC) por separado. A menudo, los centros de datos también disponen de otras interconexiones de clúster especializadas, como es el caso de InfiniBand. Ahora el tráfico Fibre Channel se puede consolidar con el de datos LAN e IP en la misma infraestructura Ethernet, gracias al uso cada vez más frecuente de 10 Gigabit Ethernet (10GbE) en los centros datos y a la posibilidad de disponer de Fibre Channel a través de Ethernet (FCoE) y las tecnologías 10GbE sin pérdidas.

La convergencia de redes garantiza que se pueden mantener las inversiones realizadas en almacenamiento FC a la vez que se reducen los costes y la complejidad inherentes a los centros de datos y simplificar la gestión de red. Dado el evidente potencial de la convergencia de redes de cara a simplificar los centros de datos y, asimismo, el enorme interés que despierta la tecnología FCoE, Tech OnTap ha incluido muchos artículos sobre este asunto en los últimos años (consulte el cuadro lateral).

Con la presentación de Data ONTAP® 8.0.1, NetApp ha completado el último paso hacia la plena convergencia de redes. Nuestra nueva tecnología Unified Connect hace posible que se puedan usar todos los protocolos de almacenamiento en una única conexión, desde servidores y switches al almacenamiento. En este artículo se describe la tecnología Unified Connect: qué es, cómo funciona y las consideraciones de rendimiento y mejores prácticas que deben tenerse en cuenta.

Método tradicional frente a Unified Connect. Unified Connect simplifica la infraestructura de red y libera puertos y ranuras en servidores, switches y el almacenamiento.

Figura 1) Método tradicional frente a Unified Connect. Unified Connect simplifica la infraestructura de red y libera puertos y ranuras en servidores, switches y almacenamiento.

¿Qué es Unified Connect?

Unified Connect es una nueva función de software incluida en Data ONTAP 8.0.1 junto con una serie de mejoras importantes como:

  • Compresión de datos
  • Agregados de 64 bits
  • Data Motion para volúmenes
  • Soporte para nuevo hardware

Encontrará más información sobre todas las funcionalidades de la última versión de Data ONTAP 8 en un artículo reciente de Tech OnTap®.

NetApp empezó a comercializar la funcionalidad integral FCoE hace un año y medio aproximadamente. Esto permitía que la infraestructura de FC anterior pudiera reemplazarse por una infraestructura de 10GbE, aunque seguía siendo necesario contar con conexiones independientes para los datos de bloques o los de archivos. La aparición de Unified Connect derriba esta última barrera hacia la plena convergencia y logra que todo el tráfico de red por IP y FCoE desde y hacia el sistema de almacenamiento utilice una única conexión.

La convergencia de redes con FCoE y Unified Connect supone una serie de ventajas, como, por ejemplo:

  • Se puede prescindir de hasta un 70% de los cables.
  • Los requisitos de puertos de sistema de almacenamiento se reducen de 12 a 4 en una configuración típica, por lo que se liberan puertos y/o ranuras PCIe para destinarlos para otros propósitos.
  • Permite consolidar varias conexiones GbE y 2/4G FC en una sola 10GbE.
  • El uso del ancho de banda es más provechoso, ya que varios tipos de tráfico de datos emplean la misma conexión.

Tabla 1) Impacto de Unified Connect en una configuración de sistema de almacenamiento típica.

  Típico 10 GbE con UTA % de mejora
Nº total de adaptadores 4 2 50%
Servidores/ranuras PCI 4 2 50%
Nº total de puertos 12 4 66%
Ancho de banda total 24 Gb 40 Gb 66%

 

Al no ser necesario ningún equipo redundante para mantener redes IP y FC discretas independientes:

  • Los costes de energía y refrigeración son menores y se puede disponer de más elementos provechosos dentro del centro de datos.
  • Se pone fin a la maraña de cables.
  • La gestión es más sencilla.
  • Se reducen los costes de centro de datos.

NetApp es el único proveedor de almacenamiento que ofrece compatibilidad de FCoE y protocolo IP en la misma conexión. Unified Connect, por su parte, es compatible con las plataformas de hardware existentes. Unified Connect es una actualización de software que se ha podido materializar con Data ONTAP 8.0.1. Si ya ha adquirido adaptadores de destino unificado (UTA), no tendrá que realizar cambios o actualizaciones de hardware, sino que únicamente deberá actualizar su software para obtener la funcionalidad Unified Connect.

Rendimiento de Unified Connect


Como es natural, cualquiera que esté barajando la posibilidad de usar Unified Connect estará interesado en saber cómo funciona realmente esta tecnología cuando hay varios protocolos funcionando al mismo tiempo en una sola conexión. Hace poco, NetApp llevó a cabo una serie de pruebas en colaboración con Intel y comprobar el rendimiento de Unified Connect y otras funciones en un entorno en el que se usaba un sistema de almacenamiento FAS6280 de NetApp®, un switch 5020 Cisco Nexus® y servidores Intel® Xeon® con adaptadores de 10GbE de la serie X520 de Intel.

Se utilizó IOmeter para someter a algunas pruebas de I/O simultáneamente al tráfico FCoE con acceso a LUN y al tráfico CIFS con acceso a una unidad asignada. Ambos usaban el mismo interfaz de red en el servidor y el adaptador de destino en FAS6280. Como indican las mejores prácticas, la unidad asignada y LUN se encontraban en volúmenes flexibles separados en el sistema de almacenamiento.

Ambos protocolos estaban limitados por una clase de servicio (CoS) que dedicaba el 80% de la capacidad de la línea 10GbE al tráfico FC y el restante 20%, al tráfico Ethernet. Aun cuando un protocolo de almacenamiento de bloques y archivos usaba la misma conexión, los adaptadores Ethernet de FAS6280 y X520 no presentaron dificultad alguna a la hora de mantener la misma velocidad de línea que la que arrojaron las pruebas de protocolo único. El rendimiento de red permaneció invariable, mientras CoS conservó la proporción 80/20 del tráfico de bloque y archivo.

La figura 2 muestra un resultado típico. Si quiere más información o conocer más resultados de rendimiento, consulte el estudio completo.

Rendimiento de Unified Connect. Se utilizó IOmeter para generar tráfico FCoE y CIFS al mismo tiempo en una sola conexión. También se usó CoS para destinar el 80% del ancho de banda disponible a FCoE y el 20% restante, a CIFS.

Figura 2) Rendimiento de Unified Connect. Se utilizó IOmeter para generar tráfico FCoE y CIFS al mismo tiempo en una sola conexión. También se usó CoS para destinar el 80% del ancho de banda disponible a FCoE y el 20% restante, a CIFS.

Funcionamiento de Unified Connect


FCoE, Ethernet convergente y Unified Connect son posibles gracias a las mejoras de Puentes de Centros de Datos (DCB) realizadas en el protocolo Ethernet. Estas mejoras engloban la asignación de ancho de banda y control del flujo basados en la clasificación del tráfico, así como la notificación integral de congestiones. La detección y configuración de las funcionalidades de DCB se realizan mediante el intercambio de Puentes de Centros de Datos (DCBX) a través de LLDP.

La asignación de ancho de banda en Ethernet con DCB se efectúa con Enhanced Transmission Selection (ETS), método que se define en el estándar IEEE 802.1Qaz. El tráfico se clasifica dentro de uno de los ocho grupos (0-7) a través de un campo en el encabezado de marco de Ethernet. A cada clase se le asigna un ancho de banda mínimo disponible. Si hay un concurso o un exceso de suscripciones en un enlace, cada clase de tráfico recibirá como mínimo esta cantidad de ancho de banda establecida. Si sigue habiendo desacuerdo en el enlace, cualquier clase podrá hacer uso de más o menos ancho de banda del que tenga asignado.

La primera puesta en marcha de ETS en Unified Connect emplea solo dos clasificaciones: una es compatible con FCoE en una cola de prioridad, mientras todo el tráfico IP se encuentra en otra. La siguiente generación estará dotada de una mayor granularidad, con hasta ocho colas de prioridad.

El control de flujo basado en prioridad (PFC) ofrece un control en el nivel de enlace que funciona según la prioridad. Es parecido a 802.3x PAUSE, solo que puede pausar una clase de tráfico individual. De este modo, se obtiene una red sin pérdidas a causa de una congestión en esas clases de tráfico que usan PFC. No todo el tráfico necesita PFC. El tráfico TCP normal presenta sus propios mecanismos de control de flujo basados en los tamaños de ventana. Dado que el protocolo Fibre Channel espera un medio sin pérdidas, FCoE carece de control de flujo integrado y preciso de PFC para proporcionar una capa de enlace sin pérdidas. PFC se define en el estándar 802.1Qbb.

Normalmente, los valores de ETS y PFC se configuran en el switch compatible con DCB y se envían a los nodos de los extremos. En ETS, el puerto de envío controla la asignación de ancho de banda de esa parte del enlace (iniciador a switch, switch a switch o switch a destino). En PFC, el puerto receptor envía la pausa basada en prioridad, y el puerto de envío reacciona no llevando tráfico de esa clase fuera del puerto que recibió la orden de pausa.

Mejores prácticas


En un artículo anterior de Tech OnTap encontrará más información sobre la mejor forma de implantar FCoE en su centro de datos.

Si lo que desea es poner en marcha un modelo FCoE, deberá seguir las pautas descritas en TR-3800: Guía de puesta en marcha integral de Fibre Channel a través de Ethernet [FCoE]) y TR-3802: Mejores prácticas de almacenamiento Ethernet.

Es necesario realizar algunas mejores prácticas más para garantizar que la puesta en marcha de Unified Connect se realiza correctamente:

  • Evalúe las necesidades de ancho de banda del tráfico que se produce en la red convergente para averiguar cuánto debe ir destinado al tráfico FCoE y cuánto al resto de tipos de tráfico Ethernet.
  • Establezca la configuración de ETS y PFC en los switches para que todos los nodos tengan la misma configuración.
  • Si va a conectar varios switches compatibles con DCB, configúrelos con las mismas opciones de configuración de DCB.
  • Fije una asignación de ancho de banda de ETS para FCoE para permitir un rendimiento mínimo aceptable en todo el tráfico SAN que va a usar un enlace. Por ejemplo, si hay diez hosts que se conectan a un solo switch de FCoE y al sistema de almacenamiento de ese switch, establezca el rendimiento combinado mínimo aceptable de los diez hosts. Esto conformará la configuración de ETS de la clase de tráfico FCoE. Como el valor de asignación de ETS solo indica el ancho de banda mínimo disponible, en caso de que se necesite más rendimiento en los picos de tráfico, se podrá usar siempre que esté disponible. En esta misma línea, si el tráfico FCoE no utiliza la cantidad asignada, esta puede destinarse a otro tráfico Ethernet para que haga uso de ella.
  • Se debe configurar una VLAN dedicada por cada VSAN existente en el switch compatible con FCoE.
  • De igual modo, se debe configurar una instancia independiente de árbol de expansión múltiple por cada VSAN.
  • Los puertos unificados se deben configurar como interfaces de IEEE 802.1Q en el switch compatible con DCB.
  • Actualmente Data ONTAP 8.0.1 no admite la unión de interfaces (proceso conocido como IFGRP) en los puertos que se usan para FCoE.

Ecosistema de red convergente en expansión


Con Unified Connect, NetApp ha cumplido su promesa de FCoE para la puesta en marcha de centros de datos. Al disponer de FCoE integral en las redes convergentes, se acaba con la maraña de cables, la gestión se simplifica y los gastos generales de los centros de datos se reducen notablemente, manteniendo el mismo nivel de rendimiento.

Existe un ecosistema cada vez mayor de proveedores de soluciones y servicios que contribuirán para que el éxito esté garantizado. La mayoría de los principales sistemas operativos de host ya admiten FCoE o lo harán en breve. Intel, Broadcom, Emulex, QLogic, Brocade y Cisco tienen adaptadores que admiten FCoE, mientras que Cisco y Brocade también poseen switches que admiten FCoE y DCB.

Aparte de todo esto, están surgiendo nuevos estándares que van consolidando cada vez más el ecosistema. Así, el estándar Open-FCoE proporciona una pila de software FCoE de código abierto para Linux®. Open-FCoE incluye un iniciador de software que permite el uso de FCoE en una mayor variedad de interfaces de red. Intel y Broadcom ya han anunciado que darán soporte a este estándar. El estándar FC-BB-6 se está desarrollando para ampliar el número de configuraciones compatibles en FCoE, como, por ejemplo, las configuraciones que hacen que los switches de Ethernet (sin DCB) puedan formar parte de la topología.

Rendimiento relativo de lectura secuencial de los nuevos modelos FAS6200 en comparación con plataformas existentes.

Figura 3) El ecosistema FCoE NetApp en expansión.

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Jason Blosil

Jason Blosil
Director de Marketing de Productos
NetApp

Jason cuenta con más de 15 años de experiencia en el sector de TI, ha dedicado más de una década a la gestión del sector del almacenamiento de datos y el marketing de productos de almacenamiento RAID basados en servidor y sistemas de almacenamiento externos. Actualmente está especializado en soluciones de almacenamiento de SAN Ethernet (iSCSI y FCoE) en NetApp y participa activamente en asociaciones del sector, como Ethernet Alliance y SNIA ESF, donde codirige el grupo de interés especial de iSCSI.

Mike McNamara

Mike McNamara
Director Senior, Marketing de Productos
NetApp

Mike cuenta en su haber con más de 22 años de experiencia de marketing en el sector de la informática, 16 de ellos dedicados específicamente al campo del almacenamiento. Trabajó en Adaptec, EMC y Hewlett Packard antes de unirse a NetApp hace más de cinco años. Mike también preside la FCIA (asociación del sector de Fibre Channel) y es miembro de Ethernet Alliance.

 
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