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FCoE : l'avenir de la technologie Fibre Channel ?

Étant donné l'écho et l'excitation suscités par la technologie Fibre Channel over Ethernet (FCoE) — et le soutien dont elle bénéficie auprès de pratiquement toute l'industrie — il semble vraisemblable que ce système de transfert convergé finisse par supplanter les réseaux Fibre Channel existants. Cette norme devrait être finalisée et ratifiée aux alentours d'avril 2009. D'ici là, la version provisoire de la norme ne devrait pas changer et de nombreux fournisseurs préparent déjà leurs produits, y compris NetApp (voir l'encadré).

Si vous utilisez aujourd'hui la technologie Fibre Channel, il est important que vous connaissiez cette nouvelle technologie afin de préparer son arrivée. Dans cet article, j'essayerai de répondre aux principales questions que vous pouvez vous poser sur la technologie FCoE :

  • Qu'est-ce que la FCoE ?
  • Pourquoi utiliser la FCoE ?
  • Quelles sont les implémentations possibles de la FCoE ?
  • Que faut-il faire pour s'y préparer ?

Qu'est-ce que la FCoE ?

La Fibre Channel over Ethernet, ou FCoE, est un nouveau protocole (de transport) actuellement en cours de normalisation auprès du comité T11. (Le T11 est le comité créé au sein du INCITS — International Committee for Information Technology Standards — pour s'occuper des interfaces Fibre Channel). La FCoE gère le transport des trames Fibre Channel via Ethernet en les encapsulant dans des trames jumbo Ethernet. Même si cette norme ne devrait pas être ratifiée avant fin 2008, ses caractéristiques techniques ne devraient pas changer d'ici là.

Pourquoi utiliser la FCoE ?

La FCoE consolide les E/S en garantissant la cœxistence des différents types de trafic sur le même fil, ce qui permet de limiter et simplifier le câblage, de réduire le nombre d'adaptateurs requis pour chaque hôte et de diminuer les besoins en énergie.

FCoE

Figure 1) Réduction de la complexité des hôtes grâce à la FCoE.

L'adoption de la FCoE sera favorisée par plusieurs facteurs : elle offre un faible coût total de possession (TCO), elle préserve les investissements déjà réalisés en infrastructure et maintient la rétrocompatibilité avec les procédures et processus préexistants. En convergeant la Fibre Channel et l'Ethernet et en limitant le nombre de technologies de mise en réseau nécessaires, la FCoE devrait réduire considérablement la complexité des réseaux.
Au départ, il est probable que la plupart des déploiements FCoE s'effectueront au niveau des hôtes et des commutateurs, alors que les baies internes continueront à utiliser la Fibre Channel native. Les lourds investissements réalisés dans la FC au fil des années seront donc préservés.

Le grand avantage de la FCoE, c'est qu'elle permet une migration progressive de la FC à l'Ethernet. Vous pourrez étendre ou remplacer une partie de votre réseau FC avec des commutateurs Ethernet et ainsi opérer une transition méthodique d'une technologie réseau (la FC) à une autre (Ethernet) au moment opportun.
Sur le long terme, si la FCoE parvient à s'imposer, pour mettre votre infrastructure à niveau et/ou créer de nouveaux data centers, vous pourrez utiliser des baies stockage compatibles FCoE en natif. NetApp prendra en charge la FCoE en natif, tout en continuant à supporter la Fibre Channel sur tous ses systèmes de stockage.

Un livret commun récemment rédigé par NetApp, QLogic et Nuova Systems (désormais intégré à Cisco) détaille les avantages stratégiques inhérents à la convergence des réseaux.

Implémentations de la FCoE

Il existe deux moyens d'implémenter la FCoE :

  • En utilisant un initiateur matériel avec un adaptateur réseau convergé (CNA) et une cible matérielle identique au modèle Fibre Channel existant.


  • Fibre Channel Ethernet

    Figure 2) Le CNA prend en charge la FC et Ethernet depuis un périphérique unique, ce qui réduit le nombre d'interfaces réseau nécessaires.

  • La plupart des fournisseurs de CNA proposent également des HBA FC. C'est notamment le cas de Qlogic, Emulex et Brocade, mais je suis convaincu que les grands fournisseurs de cartes NIC comme Intel et Broadcom seront également du voyage. D'ailleurs, ces deux fournisseurs ont pris une part active au groupe de travail T11 (FC-BB-5) chargé de définir la norme FCoE.
  • En utilisant une cible et un initiateur logiciels avec des cartes NIC 10 Gigabit Ethernet (10GbE) classiques.

    En décembre 2007, Intel a commercialisé une offre d'initiateur logiciel destiné à favoriser le développement de solutions FCoE pour Linux®. Ainsi, plusieurs distributions Linux devraient être livrées avec des pilotes d'initiateurs logiciels FCoE au cours des 12 prochains mois. Il s'agit de faire en sorte que les distributions Linux soient d'entrée compatibles FCoE, tout comme les plates-formes de systèmes d'exploitation sont aujourd'hui compatibles iSCSI.

  • On pense que ces implémentations logicielles fourniront des performances relativement élevées pour un coût moindre que celui des implémentations matérielles. Quant aux surcharges imposées au serveur par ce type d'implémentations logicielles, en théorie, puisqu'on achète des serveurs comme on achète des vêtements à nos enfants, c'est-à-dire en les prenant trop grands, les unités centrales devraient encore disposer de nombreux cycles disponibles. Le marché iSCSI a confirmé cette théorie, même dans les implémentations de virtualisation de serveurs.

  • Fiber Channel Ethernet

    Figure 3) Pile d'initiateur logiciel pour FCoE.

Qu'est-ce qui ne change pas ?

Pour ceux qui utilisent déjà la Fibre Channel, les tâches quotidiennes réalisées grâce à la FCoE resteront les mêmes : zoning et mappage des LUN et événements d'infrastructure classiques comme la RSCN (Registered State Change Notification) et la FSPF (link state path selection). La FCoE sera donc une migration de protocole relativement simple. Comme tout changement apporte son lot de difficultés, le fait que ce nouveau protocole valorise les savoir-faire, les processus et les investissements existants tout en simplifiant la transition vers l'Ethernet représente un énorme avantage.

En quoi la FCoE est-elle différente de l'iSCSI ?

La FCoE remplace la couche TCP/IP utilisée dans l'iSCSI et bénéficie des améliorations offertes par la couche Ethernet :

  • Une implémentation appropriée des trames de pause
  • Des pauses par priorité
  • Pas de tentatives TCP (délais)
  • Pas de routage IP
  • Pas de tempêtes de diffusion (pas d'ARP)
Comparaison modulaire des divers protocoles de stockage

Figure 4) Comparaison modulaire des divers protocoles de stockage.

Comme il n'y a pas de couche IP dans la FCoE, intrinsèquement, celle-ci n'est pas routable. Toutefois, il n'est pas entièrement impossible de la router. Le routage FCoE peut être effectué via des protocoles déjà établis comme le FCIP.

Le protocole iSCSI peut être implémenté dans les réseaux qui sont sujet à la perte de paquets et il peut se passer de la technologie 10GbE. La FCoE a besoin de la technologie 10GbE et il lui faut un réseau sans perte, avec des composants d'infrastructure qui implémentent correctement les demandes de trames de pause et le contrôle des flux de pauses par priorité (« Pause Flow Control » ou PFC) selon des classes de trafic distinctes et mappées sur différentes priorités. Le contrôle PFC consiste à mettre en pause le trafic de basse priorité afin de permettre au trafic de haute priorité de continuer en cas d'encombrement du réseau.

Vos commutateurs 10GbE devront également prendre en charge le protocole DCE (Data Center Ethernet), un Ethernet amélioré qui intègre tout un éventail d'améliorations comme les classes de service, un meilleur contrôle des encombrements et une gestion simplifiée. La FCoE nécessite également la prise en charge des trames Jumbo car la charge FC est de 2 112 octets et ne peut pas être réduite. L'iSCSI n'a pas besoin des trames Jumbo.

Qu'arrivera-t-il à la Fibre Channel?

Avec tout l'écho qu'a suscité la FCoE, que va devenir la Fibre Channel ? La transition vers la technologie 16 Go va-t-elle vraiment s'opérer ou doit-on tout miser sur la FCoE ? L'Ethernet va-t-il quand même donner lieu à d'autres développements (40 GbE et 100 GbE) ? Au stade où nous en sommes, la FC 16 Go est prévue pour 2011. Dans un récent communiqué de presse, la FCIA a affirmé qu'elle soutenait « fermement » le développement de la FC 16 Go et qu'elle soutenait également la FCoE. Je pense que la FC 16 Go va effectivement exister, mais la grande question est de savoir quel sera son taux d'adoption par rapport à celui de la FCoE. Tout cela reste à voir.

Que devez-vous faire ?

Tout dépend entièrement de votre situation. Pour ceux qui ont largement investi dans la Fibre Channel et ne prévoient pas de mise à niveau dans les deux années à venir, il est probablement préférable de ne rien changer. Si vous envisagez des mises à niveau avant, la FCoE est une possibilité à clairement envisager. Étant donné que les fournisseurs actuels de commutateurs FC vont inviter la plupart de leurs clients à adopter l'Ethernet, à un moment ou un autre, il vous faudra probablement sauter le pas.

La technologie peut venir à bout de nombreux problèmes, mais l'alignement des différents groupes au sein d'une organisation n'en fait pas partie. Les débats incessants entre l'équipe chargée du stockage et celle chargée du réseau pour savoir qui était responsable du réseau ont été l'un des principaux obstacles rencontrés par l'iSCSI dans les entreprises. Dans les implémentations FC, ce sont les gens du stockage qui sont maîtres de l'infrastructure. Avec l'iSCSI, c'est le groupe chargé du réseau. Pour que la FCoE soit viable, il faudra que ces deux groupes s'entendent et collaborent plus étroitement qu'auparavant. Il s'agit peut-être là du plus grand problème auquel sera confronté la FCoE.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la FCoE, mon collègue Silvano Gai a récemment écrit un livre sur le sujet : Data Center Networks and Fibre Channel over Ethernet (FCoE). Cet ouvrage décrit en profondeur le protocole sous son aspect technique, ainsi que les fonctions de chacun des composants de la pile FCoE.

Vous avez des remarques à faire sur la FCoE ?

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Scott McCullough

Nick Triantos
Consultant en ingénierie système
NetApp

Membre du groupe de consulting en ingénierie système de NetApp, Nick est spécialisé dans le développement des partenariats NetApp et dans la conception des produits de virtualisation et de solutions SAN NetApp®. Nick occupe des fonctions dans le domaine des systèmes et de l'assistance technique depuis près de 15 ans. Auparavant, il a été ingénieur en support technique (pour les groupes de serveurs) et consultant technique d'avant-vente (groupe chargé du stockage) chez HP. Nick maintient un blog et contribue fréquemment à Tech OnTap.

 
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