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Unified Connect

Les data centers d'entreprise font généralement appel à des réseaux Ethernet pour le trafic de données IP et LAN et disposent de réseaux Fibre Channel (FC) distincts pour le trafic SAN. En outre, les data centers disposent également souvent d'interconnexions de cluster supplémentaires et spécialisées telles qu'InfiniBand. La mise en place de plus en plus importante de la technologie 10 Gigabit Ethernet (10GbE) dans le data center, associée à la disponibilité de Fibre Channel over Ethernet (FCoE) et des technologies 10GbE sans perte, permet de consolider le trafic Fibre Channel avec le trafic de données IP et LAN sur une même infrastructure Ethernet.

La convergence réseau vous garantit de pouvoir conserver vos investissements existants en termes de stockage FC, réduire les coûts et la complexité liés au data center ainsi que simplifier la gestion du réseau. En raison du potentiel évident de la convergence réseau pour la simplification du data center et du fort intérêt suscité par la technologie FCoE, Tech OnTap a inclus de nombreux articles sur le sujet au cours des dernières années. (Voir l'encadré.)

Avec l'arrivée de Data ONTAP® 8.0.1, NetApp a achevé la dernière étape dans la mise en place d'une convergence réseau complète. Notre nouvelle technologie Unified Connect offre la possibilité d'exécuter tous vos protocoles de stockage via un même câble depuis les serveurs jusqu'aux commutateurs et enfin jusqu'au stockage. Cet article traite de Unified Connect, de sa définition, de son fonctionnement, de ses facteurs de performances et de ses meilleures pratiques.

L'approche traditionnelle comparée à Unified Connect. Unified Connect simplifie l'infrastructure réseau et libère des ports et des connecteurs sur les serveurs, les commutateurs et le stockage.

Figure 1) L'approche traditionnelle comparée à Unified Connect. Unified Connect simplifie l'infrastructure réseau et libère des ports et des connecteurs sur les serveurs, les commutateurs et le stockage.

Définition de Unified Connect

Unified Connect est une nouvelle fonction logicielle introduite au sein de Data ONTAP 8.0.1 avec de nombreuses autres améliorations importantes telles que :

  • Compression des données
  • Agrégats de 64 bits
  • DataMotion for Volumes
  • Prise en charge des nouveaux matériels

Pour en savoir plus sur les possibilités de la dernière version de Data ONTAP 8, consultez un récent article Tech OnTap®.

NetApp a commencé à proposer la technologie FCoE de bout en bout il y a plus de 18 mois. Elle a permis de remplacer les infrastructures FC plus anciennes par des infrastructures 10GbE, tout en exigeant des connexions séparées pour les données de bloc et de fichier. Le lancement de Unified Connect lève ce dernier obstacle à la convergence totale en permettant à l'intégralité du trafic réseau FCoE et IP en provenance et en partance d'un système de stockage de partager un même câble.

La convergence réseau avec FCoE et Unified Connect offre divers avantages, dont les suivants :

  • Jusqu'à 70 % de câbles en moins
  • Réduction des exigences quant aux ports du système de stockage, de 12 à 4 pour une configuration classique, libérant ainsi des ports et/ou des connecteurs PCIe qui peuvent être réservés à d'autres utilisations
  • Possibilité de consolider plusieurs connexions FC GbE et 2/4 Gbits sur un même câble 10GbE
  • Meilleure utilisation de la bande passante grâce au partage d'un même câble par plusieurs types de trafics de données

Tableau 1) Impact de Unified Connect sur une configuration de système de stockage type.

  Résultat type 10GbE avec UTA Pourcentage d'amélioration
Nombre total d'adaptateurs 4 2 50 %
Connecteurs PCI/Serveurs 4 2 50 %
Nombre total de ports 12 4 66 %
Bande passante totale 24 Gbits 40 Gbits 66 %

 

La suppression des équipements redondants nécessaires à la maintenance des réseaux IP et FC séparés et distincts présente les conséquences suivantes :

  • Réduction des coûts de refroidissement et d'alimentation tout en libérant un espace important dans le data center
  • Suppression de la complexité des câbles
  • Simplification de la gestion
  • Réduction des coûts du data center

NetApp est le seul fournisseur de stockage proposant la prise en charge des protocoles FCoE et IP sur le même câble, tandis que Unified Connect est pris en charge par les plateformes matérielles existantes. Unified Connect est une mise à jour logicielle permise par Data ONTAP 8.0.1. Si vous avez déjà acheté des adaptateurs cibles unifiés (UTA), aucune modification ou mise à niveau du matériel n'est nécessaire. Il vous suffit d'effectuer la mise à niveau du logiciel pour profiter de la fonction Unified Connect.

Performances de Unified Connect


Le niveau de performances réelles de Unified Connect avec plusieurs protocoles exécutés simultanément via un même câble constitue tout naturellement un point essentiel pour quiconque songe à adopter cette technologie. NetApp a récemment démarré une série de tests en collaboration avec Intel pour vérifier les performances de Unified Connect et des autres fonctions dans un environnement utilisant un système de stockage NetApp® FAS6280 avec des adaptateurs UTA installés, un commutateur Cisco Nexus® 5020 et des serveurs Intel® Xeon® dotés d'adaptateurs 10GbE de la gamme Intel X520.

IOmeter a été utilisé pour exécuter des tests d'E/S avec un trafic FCoE accédant à une LUN et un trafic CIFS accédant à un lecteur mappé, le tout simultanément. Les deux utilisaient la même interface réseau sur le serveur et le même adaptateur cible sur le FAS6280. Conformément aux meilleures pratiques, le lecteur mappé et la LUN se trouvaient sur des volumes flexibles séparés du système de stockage.

Les deux protocoles subissaient les contraintes d'une classe de service dédiant 80 % de la capacité de ligne 10GbE au trafic FC et 20 % au trafic Ethernet. Même avec un protocole de stockage de blocs et de fichiers accédant au même câble, le FAS6280 et les adaptateurs Ethernet X520 n'ont rencontré aucune difficulté pour maintenir le même taux de ligne que lors des tests avec protocole unique. Les performances réseau n'ont pas changé et la classe de service a été maintenue au rapport 80/20 du trafic de blocs à fichiers.

Un résultat type est présenté dans la Figure 2. Pour plus de détails et pour connaître les résultats de performances, consultez l'étude complète.

Performances de Unified Connect. IOmeter a été utilisé pour générer des trafics FCoE et CIFS simultanés sur un même câble. Une classe de service a été utilisée pour dédier 80 % de la bande passante disponible à FCoE et 20 % à CIFS.

Figure 2) Performances de Unified Connect. IOmeter a été utilisé pour générer des trafics FCoE et CIFS simultanés sur un même câble. Une classe de service a été utilisée pour dédier 80 % de la bande passante disponible à FCoE et 20 % à CIFS.

Fonctionnement de Unified Connect


FCoE, Ethernet convergé et Unified Connect sont activés grâce aux améliorations de pontage DCB (Data Center Bridging) apportées au protocole Ethernet. Ces améliorations incluent l'attribution de bande passante et le contrôle de flux basé sur la classification du trafic et la notification de congestion de bout en bout. La détection et la configuration des capacités DCB sont effectuées à l'aide de DCBX sur LLDP.

L'attribution de bande passante sur Ethernet avec DCB est effectuée grâce à la sélection améliorée des transmissions (ETS) définie dans la norme IEEE 802.1Qaz. Le trafic est classé dans l'un des huit groupes (0 à 7) à l'aide d'un champ dans l'en-tête Ethernet. Une bande passante disponible minimale est attribuée à chaque classe. Dans le cas d'une concurrence ou d'une souscription excessive à une liaison, chaque classe de trafic reçoit au minimum sa quantité de bande passante configurée. En l'absence d'encombrement au niveau de la liaison, toutes les classes peuvent utiliser plus ou moins que la valeur attribuée.

La première implémentation de la sélection améliorée des transmissions (ETS) dans Unified Connect ne fait appel qu'à deux classifications. L'une d'entre elles prend en charge la technologie FCoE sur une file prioritaire, tandis que l'intégralité du trafic IP se trouve sur une autre file prioritaire. La génération suivante propose une granularité supérieure avec un maximum de 8 files prioritaires.

Le contrôle de flux basé sur la priorité (PFC) offre un contrôle de flux de niveau de liaison fonctionnant selon la priorité. Ce contrôle est similaire à la fonction PAUSE 802.3x, il peut par contre mettre en pause une classe de trafic individuelle. Ainsi, vous disposez d'un réseau sans aucune perte due à la congestion pour les classes de trafic faisant appel au contrôle de flux basé sur la priorité (PFC). Certains trafics n'ont pas besoin de ce contrôle de flux particulier. Un trafic TCP normal offre ses propres mécanismes de contrôle de flux en fonction des tailles des fenêtres. Étant donné que le protocole Fibre Channel attend un support sans perte, la technologie FCoE ne possède pas de contrôle de flux intégré et exige que le contrôle de flux basé sur la priorité (PFC) fournisse une couche de liaison sans perte. Le contrôle de flux basé sur la priorité (PFC) est défini dans la norme 802.1Qbb.

Les valeurs de la sélection améliorée des transmissions (ETS) et du contrôle de flux basé sur la priorité (PFC) sont généralement configurées au niveau du commutateur compatible avec DCB et repoussées vers les nœuds d'extrémité. Pour la sélection améliorée des transmissions (ETS), le port d'envoi contrôle l'attribution de la bande passante pour ce segment de la liaison (initiateur au commutateur, commutateur au commutateur ou commutateur à la cible). Avec le contrôle de flux basé sur la priorité (PFC), le port récepteur envoie la pause par priorité et le port d'envoi réagit en n'envoyant pas de trafic pour cette classe de trafic en sortie du port ayant reçu la pause.

Meilleures pratiques


Pour en savoir plus sur le meilleur moyen d'introduire FCoE dans votre data center, consultez un précédent article Tech OnTap.

Pour tous les déploiements FCoE, il est fortement conseillé de suivre les directives présentées dans les guides TR-3800 : Guide de déploiement de bout en bout de Fibre Channel over Ethernet (FCoE) (en anglais) et TR-3802 : Meilleures pratiques de stockage Ethernet (en anglais).

Quelques meilleures pratiques supplémentaires doivent être implémentées pour garantir un déploiement fructueux de Unified Connect :

  • Évaluez les besoins en bande passante de l'intégralité du trafic partageant le réseau convergé pour déterminer la quantité nécessaire pour le trafic FCoE et la quantité à prévoir pour les autres types de trafic Ethernet.
  • Configurez les paramètres de sélection améliorée des transmissions (ETS) et de contrôle de flux basé sur la priorité (PFC) sur les commutateurs de sorte que tous les nœuds partagent la même configuration.
  • Lors de la connexion de plusieurs commutateurs compatibles avec DCB, configurez tous les commutateurs à l'aide des mêmes paramètres DCB.
  • Définissez l'attribution de bande passante de sélection améliorée des transmissions (ETS) pour FCoE de sorte à prendre en charge le débit acceptable minimal pour l'intégralité du trafic SAN devant utiliser une liaison. Par exemple, si 10 hôtes se connectent à un même système de stockage et commutateur FCoE à partir de ce commutateur, déterminez le débit combiné acceptable minimal des 10 hôtes. Ceci correspond à votre paramètre de sélection améliorée des transmissions (ETS) pour la classe de trafic FCoE. Étant donné que la valeur d'attribution de la sélection améliorée des transmissions (ETS) définit la bande passante disponible minimale, si un débit supérieur est nécessaire pendant les pics de trafic, il peut être utilisé tant qu'il est disponible. De la même façon, si le trafic FCoE n'utilise pas la quantité attribuée, le reste du trafic Ethernet peut profiter du trafic restant.
  • Vous devez configurer un VLAN dédié pour chaque VSAN du commutateur compatible FCoE.
  • Il est conseillé de configurer une instance MST (Multiple Spanning Tree) séparée pour chaque VSAN.
  • Des ports unifiés doivent être configurés en tant qu'interfaces IEEE 802.1Q sur le commutateur compatible avec DCB.
  • Data ONTAP 8.0.1 ne prend actuellement pas en charge l'offre groupée d'interfaces, également appelée IFGRP, sur les ports utilisés pour FCoE.

Écosystème de réseau convergé en pleine expansion


Avec la disponibilité de Unified Connect, NetApp a largement tenu la promesse FCoE pour les déploiements de data centers. Le déploiement de la technologie FCoE de bout en bout sur les réseaux convergés promet la suppression de la complexité du câblage, la simplification de la gestion et une réduction considérable des dépenses globales de data center sans sacrifier les performances.

Un écosystème de fournisseurs de solutions et services en pleine expansion contribue à garantir votre réussite. La plupart des principaux systèmes d'exploitation hôtes proposent déjà la prise en charge FCoE ou la proposeront sous peu. Intel, Broadcom, Emulex, QLogic, Brocade et Cisco disposent d'adaptateurs prenant en charge la technologie FCoE ; Cisco et Brocade possèdent des commutateurs prenant en charge les technologies FCoE et DCB.

En outre, de nouvelles normes voient le jour pour renforcer encore davantage l'écosystème. La norme Open FCoE propose une pile logicielle FCoE open source pour Linux®. Open FCoE inclut un initiateur logiciel permettant d'utiliser FCoE avec un plus grand éventail d'interfaces réseau. Intel et Broadcom ont déjà annoncé la prise en charge de cette norme. La norme FC-BB-6 est en cours de développement pour étendre le nombre de configurations prises en charge avec FCoE, notamment les configurations permettant aux commutateurs Ethernet standard (sans DCB) de faire partie de la topologie.

Performances relatives des lectures séquentielles des nouveaux modèles FAS6200 par rapport aux plateformes existantes.

Figure 3) Écosystème FCoE de NetApp en pleine expansion.

Communauté NetApp
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Jason Blosil

Jason Blosil
Responsable marketing produit
NetApp

Jason possède une expérience de plus de 15 ans dans le secteur de l'informatique, dont plus de 10 ans dans le stockage des données, la gestion et le marketing de produits de stockage RAID serveurs et les systèmes de stockage externes. Il est actuellement spécialisé dans les solutions de stockage SAN Ethernet (iSCSI et FCoE) chez NetApp. Il participe activement à diverses associations du secteur, notamment l'Ethernet Alliance et le SNIA ESF, où il est coprésident de l'iSCSI SIG.

Mike McNamara

Mike McNamara
Responsable senior, Marketing produit
NetApp

Mike possède plus de 22 ans d'expérience dans le marketing informatique, dont 16 ans plus spécialement dans le stockage. Il a travaillé chez Adaptec, EMC et Hewlett Packard avant de rejoindre NetApp il y a plus de cinq ans. Mike est également le président marketing de la FCIA (Fibre Channel Industry Association) et membre de l'Ethernet Alliance.

 
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