Принятие верных и обдуманных решений — ключевая задача в мире ИТ. Если говорить о дата-центрах и коммерческих сетях, то чуть ли не первое, о чем придется позаботиться — это о выборе подходящего протокола передачи данных: Fibre Channel или Ethernet. В статье — кратко об их истории, отличиях и ближайших перспективах.
Что такое Fibre Channel
Для начала о Fibre Channel или FC. История FC берет свое начало в 1988 г., а уже в 1994 стандарт был утвержден ANSI как преодолевающий ограничения интерфейсов HIPPI и SCSI и стал повсеместно внедряться в сети вычислительных центров с высоконагруженными системами хранения данных.
Основные преимущества FC:
- высокая дальность коммутации и низкие задержки за счет использования оптоволоконного соединения;
- безопасность: FC — самостоятельная изолированная сеть.
Прямой конкурент FC — проприетарный стандарт SSA компании IBM, однако последняя проиграла технологическую гонку ввиду простоты развертывания и все той же пресловутой масштабируемости FC.
Для чего нужна технология Fibre Channel? Это тип сетевого соединения, подключающий FC-устройства. Пропускная способность достигает 64 Гбит/с, но есть стандарты и медленнее. Для того чтобы было легче понимать, с какими скоростями работает то или иное устройство, используются соответствующие обозначения: 16GFC (16 Гбит/с), 32GFC и так далее.
Применяется FC в области сетей хранения данных или SAN (Storage Area Network). За счет гибкости коммутации и масштабируемости FC — идеальное решение для инфраструктур с постоянно растущим объемом хранимой информации.
Однако есть и свои нюансы. В частности, для развертывания FC нужны соответствующие свитчи и адаптеры. Плюс к тому неизбежно потребуется строить не одну, а две сети: Ethernet как межсерверное соединение и FC для передачи данных.
Ethernet
Термин Ethernet означает «эфирная сеть» или «сетевая среда». Технологическая основа зародилась в 1973 г. Именно тогда Роберт Меткалф — сотрудник исследовательского центра Xerox предложил ее концепцию, фундаментом которой стал сетевой протокол ALOHAnet за авторством Нормана Абрамсона.
Работала она по простому принципу: устройство отправляет сообщение и ждет ответа от принимающей стороны. Если ничего не приходит — в момент передачи на том конце транслировался сигнал и ни одно из устройств не приняло сообщения.
Выход из ситуации — определить время задержки и повторить процесс с самого начала. Какое-то время этот подход был эффективен, но с ростом нагрузки на сеть ALOHA перестала с ней справляться.
Эта система была адаптирована Меткалфом для связи ПК и принтеров в Xerox, и получившееся получило имя Alto Aloha Network. Позднее, в 1973 г., название сменилось на Ethernet.
Затем в протокол был внедрен концепт Listen before talk, что значимо увеличило эффективность сетей. В 1979 г. Роберт Меткалф покинул компанию, и Ethernet стал открытой технологией. Годом позже появилась спецификация Ethernet Blue Book. Она описывала 10 Мбит-сеть, коммутируемую с помощью коаксиальных кабелей длиной 2,5 м.
В 1983 г. IEEE (институт инженеров электротехники и электроники) опубликовал единый стандарт Ethernet — IEEE 802.3, а спустя два года появилась его доработанная версия IEEE 802.3a. Она подразумевала увеличенную до 185 м длину кабелей.
В 1991 г. EIA (альянс отраслей электронной промышленности) предложили стандарт коммутации на основе медной витой пары третьей категории: UTP Cat 3. Немного позже появились четвертые и пятые категории.
В 1995 г. появился стандарт IEEE 802.3u, увеличивший пропускную способность соединений до 100 Мбит/с, а в 1997 г. она возросла до 1 Гбит/с с приходом IEEE 802.3z сначала по оптическим кабелям, а затем и по медным.
С тех самых пор началась погоня за скоростью: IEEE 802.3ae достиг 10 Гбит/с, 40GbE и 100GbE в стандарте IEEE 802.3ba покорили 40 и 100 Гбит/с соответственно, а произошло это в 2011 г.
К 2014 г. индустрия овладела пропускной способностью 400Gbe или 400 Гбит/с в стандарте IEEE 802.3bs, а на текущий момент консорциум технологии Ethernet, не относящийся к IEEE, разработал стандарт, ставящий новый рекорд: 800 Гбит/с.
Сегодня Ethernet используется повсеместно: от локальных домашних и корпоративных сетей до ЦОД и СХД, и именно исходя из требований двух последних скоростная гонка не останавливается.
FC vs Ethernet: отличия
Функциональность
Дата-центры используют Ethernet для сетей TCP/IP и Fibre Channel для сетевых хранилищ данных (SAN). Технология Ethernet универсальна: объединяет большой спектр вычислительной техники в LAN- и WAN-сети, используя пакетную передачу данных.
Fibre Channel — скоростной сетевой протокол, специализирующийся на доставке больших объемов блоков данных между серверами и СХД.
Скорость и отказоустойчивость
Технология FC работает на скоростях вплоть до 128 Гбит/с, а к 2025 г. эта цифра может достичь уже 256 Гбит/с.
У Ethernet более широкие границы: от Fast Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с до 400 Гбит/с.
Однако на стороне FC более низкие задержки и повышенная отказоустойчивость доступа к СХД. К последней относятся многоуровневая защита данных и механизмы обнаружения ошибок с их последующей коррекцией.
Цена
В отличие от Ethernet, FC — гораздо более финансово затратный протокол. Оборудование дорого стоит, и его не так просто обслуживать, так как производством устройств занимается весьма узкий круг вендоров.
До недавнего времени плюсы протокола FC перевешивали повышенную стоимость закупки и обслуживания, но в современных реалиях картина начинает меняться в противоположную сторону.
Один из способов сократить финансовые издержки — использовать протокол NVMEof или iSCSI. Поскольку он работает через Ethernet, используя стек TCP/IP, предприятию не нужно тратиться на дорогие FC-адаптеры и сетевые карты. Плюс к тому не требуется квалифицированный персонал со стороны вендора FC-оборудования, с Ethernet-устройствами справиться локальный ИТ-штат.
Перспективы FC в России
Будущее FC в России туманно, поскольку вендоры, выпускающие соответствующее оборудование, покинули рынок, оставив бизнес без возможностей приобрести нужные коммутаторы и адаптеры. Вдобавок к этому под удар попало сервисное обслуживание.
К этому добавляется еще и то, что эксплуатация FC-оборудования требует крайне высокой квалификации сотрудников, что приводит к дополнительным финансовым затратам бизнеса: нужно либо нанимать дорогостоящего сотрудника, либо обучать его своими силами, что влечет за собой дополнительные трудности, ведь доступ к обучающим материалам для жителей России также закрыт.
В связи со всем этим перспективным выглядит переход на программно-определяемые хранилища — SDS. Их задача — упрощение архитектуры традиционных SAN путем подмены аппаратных компонентов на их программные эмуляторы. Параллельно с этим облегчаются задачи развертывания и масштабирования.
До сих пор для этих целей служил программный комплекс VMware vSAN, но и этот вендор покинул территорию РФ. Теперь ему на замену пришла vStack с функционалом Unified Storage, работающим через iSCSI или NVMe-oF.