Fibre Channel over IP (FCIP) ist eine Technologie, die auf Fibre Channel basierende Storage Area Networks miteinander verbindet und über große Entfernungen erweitert. FCIP umfasst mehrere Transporttechnologien, die für die Übertragung von Speicherdaten optimiert sind, und nutzt das Internet Protocol (IP), um Daten über ein Wide Area Network zu übertragen.
Die Technologie ist für Unternehmen unverzichtbar, deren Daten über mehrere geografisch verteilte Standorte hinweg verteilt sind – etwa Bürogebäude, Rechenzentren, Disaster-Recovery-Rechenzentren und die Cloud –, da sie eine schnelle und effiziente Datenübertragung mit geringer Latenz ermöglicht.
Wie funktioniert Fibre Channel over IP (FCIP)?
FCIP ist im Grunde ein Tunneling-Protokoll, das weithin verfügbare IP-Netzwerke nutzt, um geografisch verteilte Fibre-Channel-(FC-) Storage Area Networks (SANs). FCIP kombiniert die Funktionen von Fibre Channel mit TCP/IP und ordnet damit den gesamten FC-Stack innerhalb des TCP-Stacks an.
TCP/IP bezeichnet eine Reihe von Regeln, die Internetverbindungen zwischen Computersystemen steuern. Sie legen fest, wie Daten ausgetauscht, in Pakete aufgeteilt und die einzelnen Pakete adressiert, übertragen, geroutet und empfangen werden:
- Transmission Control Protocol (TCP) –Es erstellt Kommunikationskanäle über das Netzwerk und kümmert sich um die Zerlegung der Pakete für die Übertragung sowie deren erneute Zusammensetzung am Empfangsort
- Internet Protocol (IP) –Es stellt sicher, dass Pakete korrekt adressiert sind und am richtigen Ziel (der IP-Adresse) ankommen
Diese Suite von Kommunikationsprotokollen bildet eine Abstraktionsschicht zwischen Internetanwendungen und der darunterliegenden Routing- und Switching-Infrastruktur und legt fest, welcher Datenverkehr wohin geleitet wird.
Transmission Control Protocol
TCP-Mechanismen verleihen FCIP Fähigkeiten wie Überlastungssteuerung, Fehlererkennung und Fehlerbehebung, indem sie FCIP-Verbindungen an TCP-Verbindungen binden und so Storage Networking und Networking über große Entfernungen kombinieren.
Internet Protocol
FCIP nutzt IP für den Transport über das Internet und behält gleichzeitig wichtige Verwaltungsfunktionen für Remote-SANs mithilfe von SAN-Management-Tools bei. Da IP dank der Einführung von Gigabit Ethernet, 10-Gigabit- und aufkommenden 400-Gigabit-Technologien einen enormen Leistungsschub erhalten hat, steigert die verfügbare Bandbreite den Nutzen und die Kosteneffizienz von FCIP erheblich.
FCIP-Tunneling
Beim FCIP-Tunneling wird Fibre-Channel-Datenverkehr über IP-Netzwerke übertragen, indem FC-Datenframes aufgeteilt, innerhalb des Tunnels in IP-Pakete eingefügt und beim Verlassen des Tunnels wieder zusammengesetzt werden. Dieser Punkt-zu-Punkt-Tunnel verbindet zwei oder mehr SAN-Fabrics transparent über die IP-Netzwerke, die zwischen ihnen liegen.
Die Bedeutung von Fibre Channel over IP
Eine direkte Fibre-Channel-Verbindung über große Entfernungen mithilfe von Glasfaserkabeln herzustellen, ist teuer – deutlich kostengünstiger ist es, das vorhandene, nahezu allgegenwärtige IP-Netzwerk zu nutzen. Angesichts der Fortschritte bei der Durchsatzleistung von IP ist es sinnvoll, IP für Fibre Channel über große Entfernungen einzusetzen.
Dies eröffnet auch den Weg zu einer günstigeren Disaster Recovery auf Unternehmensebene. Unternehmen können damit Disaster-Recovery-Standorte für Redundanz an gegenüberliegenden Küsten oder in unterschiedlichen Bundesstaaten einrichten, wo sich Geografie und Wettermuster unterscheiden. Fällt das Stromnetz in einer Region aus, sollte die andere davon unberührt bleiben und sofort einsatzbereit sein.
In manchen Fällen erweitert das transparente Tunneling von einem FC-Switch zu einem anderen über IP-Netzwerke die SAN-Management-Funktionen über ganze Kontinente hinweg.
Anwendungsfälle für Fibre Channel over IP
Fibre Channel ist weit verbreitet und aus zahlreichen Gründen nützlich. Zu den häufigsten Einsatzbereichen in Unternehmen gehören:
- SAN-Inseln miteinander verbinden –Storage Area Networks können über große Entfernungen verteilt sein – von mehreren hundert Kilometern bis hin zu einem ganzen Kontinent.
- Disaster-Recovery-Rechenzentren –FCIP ermöglicht die kostengünstige, zuverlässige und wiederholbare Übertragung großer Datenmengen von einem SAN zu einem anderen und erweitert so die Standorte für die Disaster Recovery.
- QoS-Verbesserungen –FCIP kann die höheren Quality-of-Service-Niveaus bereitstellen, die von SANs und vielen Anwendungen gefordert werden.
- Remote-Backup –Das Protokoll ermöglicht Backups und Replikation zu geringeren Kosten und über größere Entfernungen.
- Computing über große Entfernungen –Die geringe Latenz und Kosteneffizienz von FCIP machen es möglich, Ressourcen gemeinsam zu nutzen und Daten zwischen geografisch getrennten Standorten zu übertragen.
- SANs vereinfachen –Der Einsatz des Protokolls kann die Verwaltung eines großen, verteilten SAN-Netzwerks vereinfachen und durch die Nutzung vorhandener IP-Netzwerke Kosten senken.
FCIP kann auch dazu eingesetzt werden, die Funktionen von Fibre Channel und der Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI) zu kombinieren. Als ergänzende Storage-Lösungen kann FCIP FC-Inseln über IP-Netzwerke verbinden, während iSCSI IP-basierte Hosts beim Zugriff auf iSCSI- oder FC-verbundenen Speicher unterstützen kann.
Sie werden jedoch im Allgemeinen für unterschiedliche Zwecke eingesetzt: Während SCSI-Befehle den Zugriff auf Festplatten für Ein-/Ausgabevorgänge über ein IP-Netzwerk unterstützen, nutzt FCIP IP, um SCSI- und Nicht-SCSI-Frames über IP-Netzwerke zu transportieren.
Vorteile von FCIP
Die Vorteile von FCIP für Unternehmen sind zahlreich und umfassen unter anderem:
- Geringere Latenz –FCIP arbeitet über große Entfernungen effizient und umfasst Funktionen wie Window Scaling und selektive Bestätigungen, um den herkömmlichen TCP-Datenverkehr zu beschleunigen.
- Paketbündelung –Sie reduziert die Latenz weiter, indem mehrere kleinere Pakete zu einem einzigen größeren Paket neu verpackt werden.
- Dynamische Pfadsteuerung –Sie sucht den schnellsten Pfad zu entfernten Standorten und nutzt ihn.
- Überlastungsreduzierung –Sie ermittelt den besten Pfad für eine maximale Leistung über Netzwerke hinweg.
- Echtzeitrekonstruktion verlorener Pakete –Sie beseitigt Verzögerungen, die bei mehreren erneuten Übertragungen mit Hin- und Rückweg häufig auftreten.
- Neuordnung falsch sortierter Pakete –Falsch sortierte Pakete werden automatisch erkannt und neu geordnet.
- Mehr Flexibilität –Unternehmen können FC-Konnektivität für geringe Latenz und geschäftskritische Speicheranwendungen sowie IP für nicht echtzeitfähige oder kostengünstigere Speicherlösungen und Anwendungen einsetzen.
Herausforderungen von FCIP
Obwohl die Vorteile zahlreich sind, bringt FCIP einige weithin anerkannte Einschränkungen mit sich.
Kompromisse gegenüber reinem Fibre Channel
Die Kombination aus FC und IP bietet eine Reihe zusätzlicher Dienste und ermöglicht kostengünstig größere Entfernungen für Disaster Recovery und Datentransport. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass sie in puncto Leistung, Zuverlässigkeit, Datenintegrität und Verwaltbarkeit nicht mit reinem FC mithalten kann. Ein FC-SAN bietet eine höhere Verfügbarkeit als FCIP, da FCIP IP-Netzwerke nutzt.
Verzögerungen im Netzwerk, Paketverluste und Latenz treten in IP-Netzwerken im Vergleich zu vollständig auf FC basierenden SANs eher auf. Datenverkehr, Anwendungen und Daten, die FCIP nutzen, sollten klar definiert sein, und kritischer Datenverkehr sollte innerhalb eines FC-SANs bleiben.
Fehlende Sicherheit
FCIP verfügt über keine integrierte Sicherheit. Dies ist ein häufiges Defizit vieler Protokolle und Anwendungen, die zunächst auf Funktionalität ausgelegt wurden, während Sicherheitsaspekte erst später berücksichtigt wurden. Glücklicherweise bietet die IPSEC-Protokollsuite Dienste für Datenvertraulichkeit, Authentifizierung und Schlüsselverwaltung.
Komplexität
Die Fehlersuche und Leistungsanalyse bei FCIP können schwierig sein. Innerhalb eines FC-SANs wird ein sachkundiger und erfahrener SAN-Administrator benötigt, um Probleme zu beheben. Bei FCIP sind dagegen sowohl SAN- als auch IP-Networking-Kenntnisse erforderlich, um den gesamten Datenpfad zu beurteilen, der sich über die FC-Fabric, ein IP-LAN und ein IP-WAN erstreckt.
Fazit
Sowohl FCIP als auch FC-SANs haben ihren Platz in der Unternehmenswelt. FCIP ermöglicht den Einsatz von Routern, die SANs über große Entfernungen verbinden und Daten zwischen SAN-Fabrics übertragen, ohne dass teure FC-Verkabelung zwischen den Standorten erforderlich ist. Vorhandene LANs und WANs stellen die Interkonnektivität bereit.
FCIP ist außerdem eine hervorragende Möglichkeit, die Kosten für die Disaster Recovery niedrig zu halten – die Spiegelung von Rechenzentren über große Entfernungen mithilfe von FC ist nicht billig. Die Einbindung von IP senkt die Kosten und ermöglicht die zuverlässige und relativ schnelle Übertragung großer Datenmengen.
Viele Unternehmen haben bereits erhebliche Investitionen sowohl in FC als auch in IP getätigt und nutzen IP-basierte WANs für zahlreiche Funktionen. Die Nutzung vorhandener IP-Netzwerke mit FCIP kann eine einfache und kostengünstige Lösung für die Erweiterung von SANs bieten.
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