Fibre Channel адаптеры и коммутаторы для эффективной сети хранения SAN

   Сеть Fibre Channel по-прежнему пользуется заслуженным доверием для построения сети передачи данных (SAN). FC планомерно развивается, удваивая скорость передачи с каждым новым поколением протокола.

   Протокол Fibre Channel "родился" в 1988 году и изначально предназначался для применения в области суперкомпьютеров. Но впоследствии, применение FC полностью перешло в сферу сетей хранения данных, где долгое время он был практически безальтернативным стандартом. Долгая успешная жизнь Fibre Channel в качестве основного решения для систем хранения привела к тому, что интерфейс а) "вылизан" с точки зрения надежности, эффективности, поддержки со стороны программного обеспечения и драйверов; б) в мире установлено огромное количество Fibre Channel сетей; в) все программное обеспечение, завязанное на системы хранения в обязательном порядке включает всестороннюю поддержку Fibre Channel протокола.

Сравнение Fibre Channel сети с альтернативными решениями

  Fibre Channel широко применяется для создания сетей хранения данных (Storage Area Networks), благодаря высокой скорости передачи данных, малой задержке и расширяемости. Однако, в последние годы, область его применения постепенно перемещается в сегмент высокопроизводительных систем и решений, а бюджетный сегмент с успехом осваивается недорогими решениями iSCSI на базе Gigabit Ethernet и 10G Ethernet. Наметилась также тенденция к переносу транспортного уровня протокола FC в тот же Gigabit и 10G Ethernet при помощи протокола FCoE.

   Однако, преимущества Fibre Channel по-прежнему востребованы для задач, чувствительных к скорости получения данных от массива хранения. Здесь на первый план выходят такие характеристики среды передачи, как задержка передачи пакетов по каналу, накладные расходы при передаче информации, надежность доставки пакетов на всем протяжении линии связи. Пиковая скорость передачи, при этом, которая заявляется протоколом, отодвигается на вторые роли.

   У лиц, принимающих решения для ИТ-центров предприятия, есть широкий выбор технологий и базовых протоколов, которые они могут использовать для подключения серверов к внешнему блочному хранилищу. Часто сравниваются Fibre Channel и iSCSI.

   К примеру, приведем сравнение производительности систем, построенных на Gen 6 (32Gb ) Fibre Channel и на 40Gb Software-based iSCSI. Казалось бы - 40 гигабит на 25% больше, чем 32Gb. Значит - iSCSI должен быть если не намного быстрее, то на уровне Fibre Channel. Но нет, за счет своих преимуществ, безусловным победителем в сравнении выходит Fibre Channel (по материалам Qlogic). Сравнения производительности между QLogic Gen 6 FC и Intel XL710 40GbE iSCSI

Рисунок 1. Слева - количество операций ввода-вывода (IOPS) в пересчете на 1 процессор. Синим - 32Gb Fibre Channel, красным - 40GB Sofrware iSCSI. Справа - скорость передачи данных (Mb/s) в пересчете на 1 процессор.

   Диаграмма показывает преимущество по обеим ключевым характеристикам канала связи - в количестве операций ввода-вывода 32Gb Fibre Channel в два раза эффективнее, а в скорости передачи данных - преимущество у 32Gb Fibre Channel в шесть раз! Объяснение результатов следующее: инициаторы iSCSI, основанные на программном обеспечении, потребляют циклы ЦП при работе с интенсивными нагрузками ввода-вывода, оставляя небольшой запас для растущих приложений и виртуальных сред. В отличие от программных решений, Fibre Channel является полностью загруженным транспортным механизмом без потерь, который не конкурирует с циклами обработки процессором приложений верхнего уровня, таких как электронная почта или веб-приложения.

   Это сравнивались два блочных протокола, ориентированных на интенсивную работу с данными.

Сравнение производительности Fibre Channel разных поколений

   Текущая реализация протокола - Gen 6, скорость передачи 32Gb/s. Заявленный одновременно протокол 128Gb/s является объединением воедино четырех 32Gb/s каналов.

Предыдущие поколения:

   От сухих цифр переходим к сравнительным тестам. Сравнение производительности систем с 32GFC и 16GFC в пересчете на 1 процессор.

Рисунок 2. Сравнение производительности систем с 32GFC и 16GFC. Одна и та же система имеет прирост производительности порядка 30% за счет более быстрого интерфейса к хранилищу.

Рисунок 3. Работа с базами данных. Чтение и запись в базу данных. Прирост производительности от 30 до 50%

   Похожая ситуация получается в сравнении 16Gb/s и 8Gb/s систем

Рисунок 4. Время выполнения задания сервером, связанным с хранилищем 16G/s и 8Gb/s каналом Fibre Channel

   Тесты показывают, что используемый в системе протокол Fibre Channel существенно влияет на общую производительность. С каждым поколением прирост составляет от 30 до 50%, то есть тот же самый сервер может работать на 30 - 50% более эффективно только за счет изменения на одно поколение используемого канала передачи Fibre Channel.