Konsolidierung von LAN- und SAN-Rechenzentrumsnetzwerken basierend auf DCB- und FCoE-Protokollen

    Der Zweck dieses Artikels besteht darin, dem Leser ein grundlegendes Verständnis der Technologien zu vermitteln, die die Integration der beiden Ethernet-Netzwerke und von Fibre Channel (FC) ermöglicht haben. Diese Netze werden seit vielen Jahren parallel aufgebaut und unabhängig voneinander gewartet. Die Protokolle Data Center Bridging (DCB) und Fibre Channel over Ethernet (FCoE) vereinen die Funktionen beider Geräte in einem Gerät, wodurch die Kapital- und Betriebskosten der Rechenzentrumsinfrastruktur gespart werden.

    Ethernet ist ohne Zweifel die bislang beliebteste Netzwerktechnologie. Während der Existenz von Ethernet hat sich die maximale Datenübertragungsrate von 10 Mbit / s auf 100 Gbit / s erhöht. Ethernet hat viele andere Protokolle aufgrund seiner Einfachheit, geringen Kosten und der weit verbreiteten Unterstützung durch die Netzwerkindustrie vom Markt verdrängt. In Ethernet-Netzwerken sind Datenübertragungsverluste zulässig, was für Fibre Channel-Netzwerke grundsätzlich nicht akzeptabel ist. DCB ist eine Ethernet-Erweiterungstechnologie, die einen verlustfreien Datentransport ermöglicht. FCoE - FC-Transportprotokoll über „erweitertes“ Ethernet.

    Obwohl DCB und FCoE zusammen verwendet werden, um eine vollständige Lösung zu erstellen, handelt es sich um zwei verschiedene Technologien, die wir separat betrachten werden


    Data Center Bridging-Technologie (DCB)


    Was ist für Ethernet erforderlich, um die Anwendbarkeit für den FC-Transport sicherzustellen? Dieses Problem war in der Netzwerkbranche und bei der Entwicklung von Standards im Laufe der Jahre ein Thema, und mehrere Begriffe beziehen sich offenbar auf eine Reihe von Ethernet-Verbesserungen für Rechenzentrumsanforderungen:
    • CEE (Converged Enhanced Ethernet) - ein Begriff, der von IBM vorgeschlagen und im Rahmen des Standardisierungsprozesses aktiv verwendet wird Channel over Ethernet Fiber
    • DCB (Data Center Bridging) - der Begriff in dem Verfahren verwendet, die verschiedenen Verbesserungen Ethernet Organisationskomitee IEEE Standardisierung
    • DCE (Data Center Ethernet) - ein Begriff verwendet , Cisco zu trainieren Achen Ethernet - Architektur für eine neue Generation von Rechenzentrum Aufgaben.

    Um auf „erweitertes Ethernet“ zu verweisen, wird der Begriff „Data Center Bridging“ später in diesem Artikel verwendet.

    Die Hauptkomponenten der Data Center Bridging-Lösung umfassen:
    • Bereitstellung eines verlustfreien Transports (verlustfreies Ethernet). Dazu müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
    o Die interne Architektur des Switch muss eine verlustfreie Datenvermittlung gewährleisten . Insbesondere bei Cisco Nexus-Switches wird dies mithilfe des VOQ-Konzepts (Virtual Output Queuing) erreicht, bei dem die Datenübertragung über die Switching-Matrix zum Ausgabeport nur erfolgt, wenn diese Daten empfangen werden können.

    • Es müssen Mechanismen vorhanden seinFlusskontrolle , die nicht zulässt, dass mehr Informationen dieses Typs an das Netzwerk gesendet werden, als das Netzwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt senden kann (ähnlich wie in Fibre Channel-Netzwerken dank des Buffer-to-Buffer-Credits-Mechanismus). In DCB wurde ein PFC-Flusssteuerungsmechanismus (Priority-based Flow Control, IEEE 802.1Qbb) erstellt, der für jede Verkehrsklasse separat funktioniert und es Ihnen ermöglicht, die Übertragung von Speichernetzwerkdaten anzuhalten, ohne die Steuerdaten und Client-Server-Sitzungen zu beeinträchtigen. Spurverwaltungfür verschiedene Arten von Verkehr zur Verfügung. Dies ist erforderlich, um die für verschiedene Arten von Verkehr in einem konsolidierten Netzwerk bereitgestellten Dienstebenen zu bestimmen und damit deren gemeinsame Übertragung ohne Qualitätsverlust zu ermöglichen. Dieses Problem wird in der DCB-Architektur mithilfe des ETS-Mechanismus (Enhanced Transmission Selection, IEEE 802.1Qaz) gelöst.
    Einstellungen automatisch erkennenInteragierende Geräte. Dies ist notwendig, um automatisch eine konsistente Flusssteuerung und dedizierte Bandbreiteneinstellungen für verschiedene Arten von Verkehr, den logischen Zustand der "virtuellen Bänder" usw. sicherzustellen und um zu bestimmen, ob das Kommunikationsgerät DCB-Funktionen unterstützt, d. H. Definieren der DCB-Domänengrenze in einem Ethernet-Netzwerk. Das von IEEE 802.1Qaz entwickelte DCBX-Protokoll (Data Center Bridging Exchange) löst dieses Problem.

    FCoE-Technologie (Fibre Channel over Ethernet)


    Fibre Channel-Protokollinformationen werden in der FCoE-Architektur über das „verbesserte“ Ethernet übertragen, wobei die Fibre Channel-Frame-Struktur vollständig erhalten bleibt. Fibre Channel-Frames sind mit zusätzlichen Headern ausgestattet und befinden sich in Ethernet-Frames.
    Es ist zu beachten, dass die Anforderung für die Übertragung (Kapselung) von Fibre-Channel-Frames zwei wesentliche zusätzliche Anforderungen für den FCoE-DCB-Transport impliziert:
    Unterstützung für große Ethernet-Frames . Da die maximale Größe eines Fibre Channel-Frames 2 KB überschreitet, kann er nicht in einen Standard-Ethernet-Frame mit einer Größe von bis zu 1518 Byte eingekapselt werden. Daher sind größere Frames, die sogenannten Jumbo-Frames, erforderlich, um Fibre Channel über Ethernet zu übertragen.

    Arbeiten Sie mit einer Geschwindigkeit von 10 Gbit / s und höher . Moderne Server sind in der Regel mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 8 Gbit / s an das Speichernetz angeschlossen, daher können wir für den konsolidierten Transport natürlich keine Geschwindigkeiten von 1 Gbit / s oder weniger verwenden.

    Bislang sind FCoE und DCB weit verbreitet, insbesondere bei der Verbindung von Servern mit dem Rechenzentrumsnetzwerk, wodurch Sie die Anzahl der Netzwerkadapter und -switches halbieren und die Kabelinfrastruktur reduzieren können. Die I / O-Konsolidierungstechnologie ist eine effektive Methode, um die Kosten für die Erstellung und den Betrieb eines Rechenzentrums zu senken und die Flexibilität und Geschwindigkeit der Bereitstellung neuer Dienste zu erhöhen.

    Zusätzliche Ressourcen:
    Cisco Data Center Switches Cisco Data Center-
    Lösungen

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