IP上のファイバーチャネル（FCIP）は、ファイバーチャネルベースのストレージエリアネットワークを接続し、長距離にわたって拡張する技術です。FCIPは、ストレージデータの移動に最適化された複数のトランスポート技術で構成され、インターネットプロトコル（IP）を使ってワイドエリアネットワーク上でデータを移動させます。
この技術は、オフィスビル、データセンター、ディザスタリカバリ用データセンター、クラウドなど、地理的に分散した複数の拠点にデータを分散している企業にとって不可欠です。低レイテンシでデータを迅速かつ効率的に転送できるためです。
IP上のファイバーチャネル（FCIP）はどのように機能するのか？
FCIPは基本的に、広く利用可能なIPネットワークを使って、地理的に分散したファイバーチャネル（FC）のストレージエリアネットワーク（SAN）を接続するトンネリングプロトコルです。FCIPはファイバーチャネルの機能とTCP/IPを組み合わせ、FCスタック全体をTCPスタック内に配置します。
TCP/IPは、コンピューターシステム間のインターネット接続を規定する一連のルールです。データの交換方法、パケットへの分割方法、各パケットのアドレス指定、送信、ルーティング、受信方法を次のように定めます。
- 伝送制御プロトコル（TCP）—ネットワーク上に通信チャネルを作成し、送信時のパケット分解と、受信地点での再構成を処理します。
- インターネットプロトコル（IP）—パケットに適切なアドレスを付け、正しい宛先（IPアドレス）に届くようにします。
この通信プロトコル群は、インターネットアプリケーションと、その基盤となるルーティングおよびスイッチングファブリックの間に抽象化レイヤーを形成し、どのトラフィックをどこへ送るかを決定します。
伝送制御プロトコル
TCPの仕組みにより、FCIPは輻輳制御、エラー検出、エラー回復などの機能を利用できます。これは、ストレージネットワーキングと長距離ネットワーキングを組み合わせるために、FCIPリンクをTCP接続にバインドするものです。
インターネットプロトコル
FCIPは、SAN管理ツールによるリモートSANの重要な管理機能を維持しながら、インターネット経由の転送にIPを使用します。ギガビットイーサネット、10ギガビット、そして登場しつつある400ギガビット技術の普及により、IPの性能が大幅に向上したことで、利用可能な帯域幅が増え、FCIPの価値と費用対効果は大きく高まっています。
FCIPトンネリング
FCIPトンネリングは、FCデータフレームを分割してトンネル内のIPパケットに格納し、トンネルを出る際に再構成することで、IPネットワーク上でファイバーチャネルのトラフィックを転送します。このポイントツーポイントのトンネリング方式により、間にあるIPネットワークを介して、2つ以上のSANファブリックを透過的に接続できます。
IP上のファイバーチャネルの重要性
広大な距離にわたって光ケーブルでファイバーチャネルを直接接続するのは高コストです。一方、ほぼどこでも利用できる既存のIPネットワークに相乗りする方が、はるかに費用対効果に優れています。IP技術のスループットが向上したことで、FCが長距離通信にIPを利用するのは理にかなっています。
これにより、より低コストのエンタープライズ向けディザスタリカバリも実現できます。組織は、冗長性を確保するために、ディザスタリカバリサイトを対岸の沿岸地域や、地理・気象パターンの異なる別の州に配置できます。一方の地域で電力網が停止しても、もう一方は影響を受けず、直ちに利用できる状態を維持できます。
場合によっては、IPネットワークを介して一方のFCスイッチから別のFCスイッチへ透過的にトンネリングすることで、SANの管理機能を大陸全体に拡張できます。
IP上のファイバーチャネルのユースケース
ファイバーチャネルは広く利用されており、多くのメリットがあります。企業における代表的な用途は次のとおりです。
- SANアイランド間の相互接続—ストレージエリアネットワークは、数百キロメートルから大陸全体に及ぶ、広大な距離に分散して配置できます。
- ディザスタリカバリ用データセンター—FCIPにより、大量のデータをあるSANから別のSANへ、低コストかつ確実に、繰り返し移動でき、ディザスタリカバリ拠点を拡張できます。
- QoSの改善—FCIPは、SANや多くのアプリケーションが必要とする、より高いサービス品質（QoS）レベルを提供できます。
- リモートバックアップ—このプロトコルにより、より低コストで、より長距離にわたるバックアップとレプリケーションが可能になります。
- 距離を隔てたコンピューティング—FCIPは低レイテンシで費用対効果にも優れているため、地理的に離れた拠点間でリソースを共有し、データを移動できます。
- SANの簡素化—このプロトコルを利用すると、分散した大規模なSANネットワークの管理を簡素化し、既存のIPネットワークを活用してコストを削減できます。
FCIPは、ファイバーチャネルとインターネットSmall Computer Systems Interface（iSCSI）の機能を組み合わせる用途にも利用できます。相互補完的なストレージソリューションとして、FCIPはIPネットワーク上でFCアイランドを接続し、iSCSIはIPベースのホストからiSCSIまたはFC接続ストレージへのアクセスを可能にします。
ただし、一般的には異なる目的で使用されます。SCSIコマンドがIPネットワーク経由のディスク入出力アクセスをサポートするのに対し、FCIPはIPを使ってSCSIフレームと非SCSIフレームをIPネットワーク上で転送します。
FCIPのメリット
FCIPが企業にもたらすメリットは数多く、主に次のものが挙げられます。
- 低レイテンシ—長距離でも効率的に動作し、ウィンドウスケーリングや選択的確認応答などの機能によって、従来のTCPトラフィックを高速化します。
- パケットの合体—複数の小さなパケットを1つの大きなパケットに再パッケージ化することで、レイテンシをさらに削減します。
- 動的パス制御—リモート拠点への最速の経路を探して利用します。
- 輻輳の軽減—ネットワーク間で最高の性能を発揮できる最適な経路を見つけます。
- 損失パケットのリアルタイム再構成—複数回の往復再送が発生した際に生じる一般的な遅延を解消します。
- 順序が入れ替わったパケットの再整列—順序が入れ替わったパケットを自動的に認識して再整列します。
- 柔軟性の向上—組織は、低レイテンシやミッションクリティカルなストレージにはFC接続を、リアルタイム性を必要としないストレージや低コストのストレージおよびアプリケーションにはIPを使い分けられます。
FCIPの課題
メリットが多い一方で、FCIPには広く認識されている制約もいくつかあります。
純粋なファイバーチャネルとのトレードオフ
FCとIPを組み合わせることで、さまざまな追加サービスが利用でき、ディザスタリカバリやデータ転送のために、より遠距離へ費用対効果の高い方法で到達できます。しかしその反面、性能、信頼性、データ整合性、管理性の面では純粋なFCに及びません。IPネットワークを使用するため、FC SANの稼働率はFCIPよりも高くなります。
IPネットワークでは、完全なFC SANと比べて、ネットワーク遅延、パケット損失、レイテンシが発生しやすくなります。FCIPを使用するトラフィック、アプリケーション、データは明確に定義し、重要なトラフィックはFC SAN内にとどめる必要があります。
セキュリティの欠如
FCIPにはセキュリティ機能が組み込まれていません。これは、多くのプロトコルやアプリケーションに共通する問題です。まず機能性を重視して設計され、セキュリティ上の懸念が後から明らかになるためです。幸い、IPSECプロトコルスイートは、データの機密性、認証、鍵管理のためのサービスを提供します。
複雑さ
FCIPのトラブルシューティングと性能分析は容易ではありません。FC SAN内では、問題を解決するために知識と経験のあるSAN管理者が必要ですが、FCIPでは、FCファブリック、IP LAN、IP WANにまたがるデータパス全体を評価するため、SANとIPネットワークの双方に関する専門知識が実質的に必要になります。
結論
FCIPとFC SANは、どちらもエンタープライズの世界で活用できる場があります。FCIPを利用すれば、SAN同士を長距離にわたって接続するルーターを使い、拠点間に高価なFCケーブルを敷設することなく、SANファブリック間でデータを送信できます。既存のLANとWANが相互接続を担います。
FCIPは、ディザスタリカバリのコストを抑える優れた方法でもあります。FCを使って長距離にあるデータセンターをミラーリングするのは安価ではありません。IPを組み合わせることで費用を削減し、大量のデータを確実かつ比較的高速に移動できるようになります。
多くの組織は、FCとIPの双方にすでに大規模な投資を行っており、多くの用途でIPベースのWANを利用しています。FCIPで既存のIPネットワークに相乗りすれば、SANを拡張するためのシンプルで費用対効果の高いソリューションを実現できます。
詳しくはエンタープライズデータストレージの5つの種類をご覧ください。企業が依存する膨大なデータを保存するために採用している、さまざまなアプローチについて解説しています。