Fibre Channel over Ethernet (FCoE) bezeichnet die Kapselung und Übertragung von Fibre-Channel-(FC-)Frames über erweiterte Ethernet-Netzwerke. Dabei werden die Vorteile von Ethernet für den Informationsaustausch in einem lokalen Netzwerk (LAN) mit den Storage-Management-Funktionen von FC kombiniert, wie sie in einem Storage Area Network (SAN) zum Einsatz kommen. Dadurch können beide Arten von Datenverkehr über dasselbe physische Kabel übertragen werden, während die Vorteile des FC-Protokolls erhalten bleiben. Einige Unternehmen nutzen FCoE, um ihre LAN- und SAN-Netzwerke vollständig zu konvergieren.
Für Storage im unteren Leistungssegment kann iSCSI für Unternehmen ausreichend sein. Wenn Leistung, Zuverlässigkeit und geringe Latenz entscheidend sind, ist ein FC-SAN die richtige Wahl. FCoE liegt irgendwo dazwischen und bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Leistung und Kosten sowie eine Möglichkeit, schrittweise von einem herkömmlichen und deutlich teureren FC-SAN auf kostengünstigere Ethernet-basierte Lösungen umzusteigen.
Das müssen Sie über die Storage-Technologie FCoE wissen.
Wie funktioniert Fibre Channel over Ethernet (FCoE)?
FCoE funktioniert ähnlich wie natives Fibre Channel, kapselt FC-Frames jedoch in einen Ethernet-Header statt in einen FC-Header. Storage- und Datenverkehr werden von einem konvergierten Netzwerkadapter (CNA) übertragen, der einen FC-Hostbusadapter (HBA) und eine Netzwerkkarte (NIC) für TCP/IP-Ethernet-Datenverkehr umfasst.
Möglich wird dies durch Erweiterungen der IEEE-Standards für Data Center Bridging, die das Verhalten von Ethernet so anpassen, dass die Ein-/Ausgabe-(I/O-)Konvergenz von LAN- und SANDatenverkehr über dieselbe physische Ethernet-Netzwerkinfrastruktur unterstützt wird. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass FC ein verlustfreies Protokoll ist, das Buffer-to-Buffer-Credits verwendet, um den Verlust von Frames zu verhindern. Ethernet verfügt nicht über diese verlustfreie Funktion, sondern stützt sich auf andere Protokolle wie TCP, die durch Bestätigungen und erneute Übertragungen den Verlust von Paketen vermeiden.
FC-Frames werden niemals segmentiert, um über mehrere Ethernet-Frames übertragen zu werden. Wichtig ist jedoch, dass der Datenverkehr weiterhin eine MAC-Adresse benötigt. Dies wird erreicht, indem die physische Schnittstelle in eine virtuelle NIC mit einer MAC-Adresse für den Datenverkehr und einen virtuellen HBA für den Storage virtualisiert wird. Abgesehen davon funktioniert FCoE genau wie herkömmliches Fibre Channel.
Die Bedeutung von Fibre Channel over Ethernet (FCoE)
Ethernet-Netzwerke sind allgegenwärtig. Sie werden in Büros, Rechenzentren, vielen Haushalten und den meisten Unternehmen eingesetzt. Die Geschwindigkeiten sind auf mehr als 100 Gbit/s gestiegen; die aktuelle Roadmap reicht bis 400 Gbit/s. Daher liegt es nahe, dass FC seine allgegenwärtige Verbreitung nutzt.
Die Ethernet-Erweiterungen, die FCoE ermöglichen, machten den Einsatz in vielen Großunternehmen möglich; die meisten Gerätehersteller und Softwareanbieter unterstützen die Technologie. In manchen Fällen, etwa bei Servern, kann FCoE über eine standardmäßige Ethernet-NIC betrieben werden. Wer FCoE einsetzt, verlangt jedoch in der Regel hohe Leistung, die sich am besten mit einem CNA erzielen lässt.
FCoE arbeitet tatsächlich auf einer anderen Schicht des Stacks als Ethernet und kann dadurch über nicht zusammenhängende Netzwerke geroutet werden. Wird FCoE in einem SAN eingesetzt, ist es deutlich kostengünstiger als eine reine FC-Lösung, da keine dedizierte FC-Hardware angeschafft werden muss. Außerdem sind die für den Betrieb von FCoE erforderlichen Kenntnisse häufiger verfügbar als die für ein FC-SAN, was die Personalkosten senkt und die Zuverlässigkeit erhöht.
Vorteile von Fibre Channel over Ethernet
FCoE bietet in einer Vielzahl von Anwendungen zahlreiche Vorteile. Hier sind die häufigsten:
- Kostensenkung –Unternehmen, die FC für Storage einsetzen möchten, können mit FCoE viele der Vorteile von FC zu geringeren Kosten nutzen, ohne so viel dedizierte FC-Hardware kaufen zu müssen.
- Mangel an technischen Fachkenntnissen –Die Einstellung erfahrener SAN-Administratoren kann schwierig und teuer sein. FCoE kann jedoch von Fachleuten mit Erfahrung in Ethernet und iSCSI nach entsprechender Schulung verwaltet werden.
- Leistungssteigerungen –FCoE bietet eine bessere Leistung als iSCSI-Netzwerke, erreicht jedoch nicht das Niveau einer reinen FC-Lösung. Unternehmen, die ein iSCSI-SAN betreiben, werden durch den Wechsel zu FCoE eine Leistungssteigerung feststellen.
- Erneuerung von SANs –Viele SANs nähern sich dem Ende ihrer Lebensdauer, und die Kosten für ein Upgrade können beträchtlich sein. Ethernet-basierte FCoE-Lösungen halten die Kosten niedriger, da bereits ein Ethernet-Netzwerk und NICs vorhanden sind. Möglicherweise müssen jedoch CNAs sowie Multiprotokoll-Switches hinzugefügt werden.
- Flexibilität –FCoE sorgt in stark virtualisierten Serverumgebungen oder Umgebungen mit mehreren Mandanten häufig für mehr Flexibilität. Workloads und virtuelle Maschinen (VMs) derselben physischen Server können mit unterschiedlichen Storage-Typen verbunden werden, was durch FCoE erleichtert wird.
Herausforderungen von FCoE
FCoE bringt einige Herausforderungen und Einschränkungen mit sich, die Nutzer kennen sollten. Hier sind die häufigsten:
- Netzwerkkonflikte –Der Betrieb getrennter FC-SAN- und Ethernet-Netzwerke hat den Vorteil, dass wichtiger Storage-Datenverkehr vom Datennetzwerk ferngehalten wird. FCoE überträgt den Storage-Datenverkehr jedoch über dasselbe Netzwerk wie den übrigen Datenverkehr, was zu Netzwerkkonflikten, Verzögerungen und Engpässen führen kann.
- Kompatibilität –FCoE erfordert häufig neue Netzwerkadapter und speziell entwickelte Switches. Einige Geräte unterstützen mehrere Protokolle und können FC- und Ethernet-Datenverkehr gleichzeitig verarbeiten. Vor dem Kauf sollten jedoch mögliche Kompatibilitätsprobleme berücksichtigt werden.
- Implementierung –Da FC-SANs als komplex gelten, wird der Aufwand für die Migration von FC zu FCoE möglicherweise unterschätzt. Für einen erfolgreichen Wechsel von FC zu FCoE ist eine sorgfältige Planung erforderlich.
Fazit
Wenn ein modernes FC-SAN-Netzwerk betrieben wird, besteht kein Grund für einen Wechsel zu FCoE. Wenn die Infrastruktur jedoch altert, sollte ihre Ergänzung durch FCoE in Betracht gezogen werden. Unternehmen können einen langsamen Übergang von einer reinen FC-Umgebung zu einer teilweisen FCoE-Umgebung erwägen, indem sie Hybrid-Switches und andere Geräte einführen, die beide Technologien unterstützen.
FCoE kann die Storage-Kosten senken, und viele Anwendungen funktionieren gut, selbst wenn Netzwerkkonflikte gelegentlich ein Problem darstellen. Für die höchstmögliche Storage-Leistung sind FC-SANs jedoch die beste Option. Zu beachten ist allerdings, dass FCoE relativ schnelle Datenübertragungen bei vergleichsweise geringer Latenz ermöglicht. Die Technologie schließt die Leistungslücke zwischen FC und Ethernet wirkungsvoll. FCoE kann daher häufig anspruchsvolle Workloads bewältigen. Manche Unternehmen setzen FCoE sogar erfolgreich für Anwendungen im Bereich künstliche Intelligenz (KI), Echtzeit-Datenanalyse und High-Performance-Computing (HPC) ein.
Wer FCoE in Betracht zieht, sollte die allgemeinen Leistungsanforderungen bewerten. FCoE ermöglicht schnellere Datenübertragungen und eine geringere Latenz als herkömmliche iSCSI-Storage-Netzwerke. Obwohl FCoE deutlich günstiger als FC ist, kostet es mehr als eine einfache iSCSI-SAN-Architektur, die auf Standardhardware betrieben werden kann.
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