Fibre Channel frente a iSCSI: la guerra continúa

Al principio había Fibre Channel (FC) y era bueno. Si deseaba una verdadera SAN, en lugar de almacenamiento SCSI de conexión directa compartida, FC es lo que tiene. Pero FC era terriblemente caro, requería conmutadores dedicados y adaptadores de bus de host, y era difícil de admitir en entornos distribuidos geográficamente. Luego, hace unos seis o siete años, iSCSI llegó al mercado de las pymes a lo grande y poco a poco comenzó a escalar en la empresa.

El tiempo transcurrido ha sido testigo de muchas discusiones mal informadas sobre cuál es mejor. A veces, el debate iSCSI-vs-FC ha alcanzado el nivel de una guerra religiosa.

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Esta batalla fue el resultado de dos factores principales: en primer lugar, el mercado de almacenamiento se dividió entre los grandes proveedores de almacenamiento tradicionales que habían realizado una gran inversión en marketing de FC frente a proveedores más jóvenes con ofertas de bajo costo solo para iSCSI. En segundo lugar, a los administradores les gusta lo que saben y desconfían de lo que no. Si ha ejecutado SAN FC durante años, es probable que crea que iSCSI es una arquitectura lenta y poco confiable y que moriría antes que ejecutar un servicio crítico en él. Si ha ejecutado SAN iSCSI, probablemente piense que las SAN FC son enormemente caras y difíciles de configurar y administrar. Tampoco es del todo cierto.

Ahora que estamos un año por debajo del pico después de la ratificación del estándar FCoE (FC over Ethernet), las cosas no están mucho mejor. Muchos compradores aún no comprenden las diferencias entre los estándares iSCSI y Fibre Channel. Aunque el tema podría llenar fácilmente un libro, aquí hay un resumen rápido.

Los fundamentos de FC

FC es una arquitectura de red de almacenamiento dedicada que se estandarizó en 1994. En la actualidad, generalmente se implementa con conmutadores y adaptadores de bus de host (HBA) dedicados, que es la razón principal por la que FC se considera más cara que otras tecnologías de red de almacenamiento.

En cuanto al rendimiento, es difícil superar la baja latencia y el alto rendimiento de FC, porque FC se creó desde cero para manejar el tráfico de almacenamiento. Los ciclos de procesamiento necesarios para generar e interpretar tramas FCP (protocolo de canal de fibra) se descargan por completo en HBA dedicados de baja latencia. Esto libera la CPU del servidor para manejar aplicaciones en lugar de hablar con el almacenamiento.

FC está disponible en velocidades de 1Gbps, 2Gbps, 4Gbps, 8Gbps, 10Gbps y 20Gbps. Los conmutadores y dispositivos que admiten velocidades de 1Gbps, 2Gbps, 4Gbps y 8Gbps son generalmente compatibles con versiones anteriores con sus hermanos más lentos, mientras que los dispositivos de 10Gbps y 20Gbps no lo son, debido al hecho de que utilizan un mecanismo de codificación de fotogramas diferente (estos dos se usan generalmente para enlaces interswitch).

Además, FCP también está optimizado para manejar el tráfico de almacenamiento. A diferencia de los protocolos que se ejecutan sobre TCP / IP, FCP es un protocolo de un solo propósito significativamente más delgado que generalmente da como resultado una latencia de conmutación más baja. También incluye un mecanismo de control de flujo integrado que garantiza que los datos no se envíen a un dispositivo (ya sea de almacenamiento o servidor) que no esté listo para aceptarlos. En mi experiencia, no se puede lograr la misma latencia de interconexión baja con cualquier otro protocolo de almacenamiento existente en la actualidad.

Sin embargo, FC y FCP tienen inconvenientes, y no solo un alto costo. Una es que el soporte de la interconectividad del almacenamiento a largas distancias puede resultar caro. Si desea configurar la replicación en una matriz secundaria en un sitio remoto, o tiene la suerte de pagar la fibra oscura (si está disponible) o deberá comprar costosas pasarelas de distancia FCIP.

Además, administrar una infraestructura FC requiere un conjunto de habilidades especializadas, lo que puede hacer que la experiencia del administrador sea un problema. Por ejemplo, la zonificación FC hace un uso intensivo de nombres de puertos y nodos mundiales hexadecimales largos (similares a las direcciones MAC en Ethernet), que pueden ser difíciles de administrar si se realizan cambios frecuentes en la estructura.

El meollo de iSCSI

iSCSI es un protocolo de red de almacenamiento construido sobre el protocolo de red TCP / IP. Ratificado como estándar en 2004, el mayor reclamo a la fama de iSCSI es que se ejecuta en el mismo equipo de red que ejecuta el resto de la red empresarial. No requiere específicamente ningún hardware adicional, lo que lo hace comparativamente económico de implementar.

Desde una perspectiva de rendimiento, iSCSI va por detrás de FC / FCP. Pero cuando iSCSI se implementa correctamente, la diferencia se reduce a unos pocos milisegundos de latencia adicional debido a la sobrecarga requerida para encapsular los comandos SCSI dentro del protocolo de red TCP / IP de uso general. Esto puede marcar una gran diferencia para cargas de E / S transaccionales extremadamente altas y es la fuente de la mayoría de las afirmaciones de que iSCSI no es apto para su uso en la empresa. Sin embargo, estas cargas de trabajo son raras fuera de las Fortune 500, por lo que en la mayoría de los casos el delta de rendimiento es mucho más estrecho.

iSCSI también coloca una carga mayor en la CPU del servidor. Aunque existen HBA iSCSI de hardware, la mayoría de las implementaciones iSCSI utilizan un iniciador de software, que básicamente carga el procesador del servidor con la tarea de crear, enviar e interpretar comandos de almacenamiento. Esto también se ha utilizado como un argumento eficaz contra iSCSI. Sin embargo, dado el hecho de que los servidores de hoy en día a menudo se envían con significativamente más recursos de CPU de los que la mayoría de las aplicaciones pueden esperar usar, los casos en los que esto hace algún tipo de diferencia sustancial son pocos y distantes entre sí.

iSCSI puede sostenerse con FC en términos de rendimiento mediante el uso de múltiples enlaces Ethernet de 1 Gbps o Ethernet de 10 Gbps. También se beneficia de ser TCP / IP, ya que se puede utilizar a grandes distancias a través de enlaces WAN existentes. Este escenario de uso generalmente se limita a la replicación de SAN a SAN, pero es significativamente más fácil y menos costoso de implementar que las alternativas solo de FC.

Además de los ahorros a través de la reducción de los costos de infraestructura, muchas empresas encuentran que iSCSI es mucho más fácil de implementar. Gran parte del conjunto de habilidades necesarias para implementar iSCSI se superpone con el del funcionamiento general de la red. Esto hace que iSCSI sea extremadamente atractivo para las empresas más pequeñas con personal de TI limitado y explica en gran medida su popularidad en ese segmento.

Esta facilidad de despliegue es un arma de doble filo. Debido a que iSCSI es fácil de implementar, también es fácil de implementar incorrectamente. No implementar el uso de interfaces de red dedicadas, garantizar la compatibilidad con funciones de conmutación, como el control de flujo y la trama gigante, y la implementación de E / S de múltiples rutas, son errores comunes que pueden resultar en un desempeño mediocre. En los foros de Internet abundan las historias sobre implementaciones de iSCSI fallidas que podrían haberse evitado debido a estos factores.

Canal de fibra sobre IP

FCoIP (Fibre Channel over Internet Protocol) es un protocolo de nicho que se ratificó en 2004. Es un estándar para encapsular tramas FCP dentro de paquetes TCP / IP para que puedan enviarse a través de una red TCP / IP. Se utiliza casi exclusivamente para crear puentes entre tejidos FC en varios sitios para permitir la replicación y el respaldo de SAN a SAN a largas distancias.

Debido a la ineficacia de la fragmentación de grandes tramas FC en varios paquetes TCP / IP (los circuitos WAN no suelen admitir paquetes de más de 1500 bytes), no está diseñado para tener una latencia baja. En su lugar, está diseñado para permitir la vinculación de tejidos Fibre Channel geográficamente separados cuando la fibra oscura no está disponible para hacerlo con FCP nativo. FCIP casi siempre se encuentra en puertas de enlace de distancia FC, esencialmente puentes FC / FCP a FCIP, y rara vez o nunca se usa de forma nativa por los dispositivos de almacenamiento como un método de acceso de servidor a almacenamiento.

Canal de fibra sobre Ethernet

FCoE (Fibre Channel over Ethernet) es el protocolo de red de almacenamiento más nuevo del grupo. FCoE, ratificado como estándar en junio del año pasado, es la respuesta de la comunidad Fibre Channel a los beneficios de iSCSI. Al igual que iSCSI, FCoE utiliza redes Ethernet multipropósito estándar para conectar servidores con almacenamiento. A diferencia de iSCSI, no se ejecuta sobre TCP / IP; es su propio protocolo Ethernet que ocupa un espacio junto a IP en el modelo OSI.

Es importante comprender este diferencial, ya que tiene buenos y malos resultados. Lo bueno es que, aunque FCoE se ejecuta en los mismos conmutadores de propósito general que iSCSI, experimenta una latencia de extremo a extremo significativamente más baja debido al hecho de que el encabezado TCP / IP no necesita ser creado e interpretado. Lo malo es que no se puede enrutar a través de una WAN TCP / IP. Al igual que FC, FCoE solo puede ejecutarse en una red local y requiere un puente para conectarse a una estructura remota.

En el lado del servidor, la mayoría de las implementaciones de FCoE utilizan CNA (adaptadores de red convergente) Ethernet FCoE de 10 Gbps, que pueden actuar tanto como adaptadores de red como HBA FCoE, lo que descarga el trabajo de hablar con el almacenamiento de manera similar a como lo hacen los HBA FC. Este es un punto importante, ya que el requisito de un FC HBA separado era a menudo una buena razón para evitar el FC por completo. A medida que pasa el tiempo, los servidores comúnmente pueden enviarse con CNA con capacidad FCoE incorporados, esencialmente eliminando esto como un factor de costo por completo.

Los principales beneficios de FCoE se pueden realizar cuando se implementa como una extensión de una red de canal de fibra preexistente. A pesar de tener un mecanismo de transporte físico diferente, que requiere algunos pasos adicionales para implementar, FCoE puede usar las mismas herramientas de administración que FC, y gran parte de la experiencia obtenida en la operación de un tejido FC se puede aplicar a su configuración y mantenimiento.

Poniendolo todo junto

No hay duda de que el debate entre FC e iSCSI seguirá en auge. Ambas arquitecturas son ideales para determinadas tareas. Sin embargo, decir que FC es bueno para empresas mientras que iSCSI es bueno para SMB ya no es una respuesta aceptable. La disponibilidad de FCoE contribuye en gran medida a consumir el argumento de costo y convergencia de iSCSI, mientras que la creciente prevalencia de Ethernet de 10 Gbps y el aumento del rendimiento de la CPU del servidor se come el argumento de rendimiento de FC.

Independientemente de la tecnología que decida implementar para su organización, trate de no dejarse atrapar por la guerra religiosa y haga su tarea antes de comprar. Puede que te sorprenda lo que encuentres.

Este artículo, "Fibre Channel vs. iSCSI: La guerra continúa", apareció originalmente en .com. Lea más del blog Information Overload de Matt Prigge y siga los últimos desarrollos en almacenamiento de datos y administración de información en .com.