Sieci pamięci masowej

Bezpieczeństwo danych, przechowywanie danych i odzyskiwanie danych to wyzwania, którym muszą stawić czoła te branże. Jako ważna infrastruktura dla sieci pamięci masowej w centrach danych, systemy okablowania światłowodowego muszą być w stanie wytrzymać co najmniej 15-letni cykl życia.

Wraz z nadejściem ery pamięci masowej typu All Flash Array systemy światłowodowe stawiane są przed wyższymi wymaganiami dotyczącymi wydajności. Oprócz systemów światłowodowych o bardzo niskich stratach, które obsługują wyższe prędkości sieci i bardziej złożone macierze sieciowe, okablowanie światłowodowe powinno być projektowane, planowane i oceniane przy użyciu profesjonalnych narzędzi do obliczania wydajności światłowodów.

I. Plan rozwoju Fibre Channel

Sieć pamięci masowej to system sieciowy przeznaczony do przechowywania i tworzenia kopii zapasowych danych, który łączy macierze pamięci masowej (dyski półprzewodnikowe, napędy mechaniczne, taśmy) z hostami (Unix minis, serwery Linux, serwery PC) za pomocą kabli miedzianych lub optycznych. Sieci pamięci masowej można podzielić ze względu na protokoły na sieci IP-SAN oparte na protokole IP, Ethernet-SAN oparte na sieci Ethernet i FC-SAN oparte na Fibre Channel. FC-SAN wykorzystuje pamięć masową na poziomie „bloków”, aby uzyskać większe prędkości odczytu i zapisu, wyższą dostępność i niezawodność, mniejsze opóźnienia i łatwiejszą skalowalność. Według raportu rynkowego z 2017 r. opublikowanego przez Fibre Channel Industry Association (FCIA), sieci pamięci masowej oparte na Fibre Channel stanowią obecnie 80% udziału w rynku centrów danych.

Rysunek 1: Schemat sieci lokalnej (LAN) w centrum danych i sieci pamięci masowej Fibre Channel (FC-SAN)

INCITS International Committee on Information Technology Standards (INCITS) jest częścią American National Standards Institute (ANSI), a T11 Technical Committee jest odpowiedzialny za opracowywanie standardów technicznych dla Fibre Channel, INCITS T11 Technical Committee wydał pierwszą generację 1G Fibre Channel (Fiber Chanel) od 1997 roku i wypuszcza nowe protokoły średnio podwajając się co trzy do pięciu lat. Standardy technologii Fibre Channel (FC).

Według Fibre Channel Industry Association (FCIA), międzynarodowej organizacji non-profit zajmującej się edukacją i promocją rynku Fibre Channel, 90% użytkowników korporacyjnych na rynku stosuje obecnie urządzenia piątej generacji 16GFC lub szóstej generacji 32GFC Fibre Channel, zgodnie z badaniem rynkowym Fibre Channel Industry Association (FCIA) z 2017 r.

Sieci pamięci masowej Fibre Channel można podzielić na dwie części, z których jedna to wzajemne połączenia hostów lub macierzy pamięci masowej i przełączników, a druga to wzajemne połączenia między przełącznikami rdzeniowymi (rdzeń) i brzegowymi (krawędziowymi), znanymi również jako łącza międzyprzełącznikowe (ISL ). Podsumowując, istnieją trzy techniki zwiększania szybkości transmisji w sieci, jedna polega na zwiększeniu liczby kanałów fizycznych, czyli liczbie rdzeni światłowodowych, druga polega na zastosowaniu bardziej zaawansowanych metod kodowania, a trzecia polega na przesyłaniu większej liczby długości fal na jednym fizycznym błonnik.

Szósta generacja 128GFC została wprowadzona na rynek w 2016 roku i wykorzystuje technologię transmisji równoległej, z 4 kanałami odbiorczymi i 4 kanałami nadawczymi z szybkością 28.05 Gb/s. Siódma generacja 64GFC została wprowadzona na rynek w 2019 roku i wykorzystuje bardziej zaawansowaną metodę kodowania PAM4, która umożliwia wyższe prędkości na tym samym nośniku sygnału na poziomie 57.8 Gb/s na kanał, zmniejszając w ten sposób wpływ na światłowód. /s na tym samym nośniku sygnału, zmniejszając w ten sposób zapotrzebowanie na fizyczne rdzenie światłowodowe.

Tabela 1: Plan rozwoju FC

II. Plan działania FCoE

Plan działania FCoE jest podobny do planu działania Ethernet, z 10G FCoE dla macierzy hosta i pamięci masowej oraz 40G FCoE dla połączeń międzysieciowych (ISL), które ewoluują do 25G/50G dla macierzy hosta i pamięci masowej oraz 100G/200G/400G dla ISL w nadchodzące lata.

Tabela 2: Plan rozwoju FCoE

III. Plan połączeń między przełącznikami

Aby osiągnąć nieblokujący transfer danych między hostami a macierzami pamięci, łącze ISL (Inter Switch Link) od rdzenia do krawędzi musi wykorzystywać wyższe szybkości transferu. Jeśli macierz hosta i pamięci masowej używa 32GFC, przełącznik ISL z przełącznika Core na przełącznik Edge używa 128G FC; jeśli macierz hosta i pamięci masowej używa 64GFC, przełącznik ISL z przełącznika Core na Edge używa 256G FC; jeśli macierz hosta i pamięci masowej używa 10G FCoE, ISL z przełącznika Core na Edge używa 256G FC; jeśli macierz hosta i pamięci masowej używa 10G FCoE, przełącznik ISL z przełącznika Core na Edge używa 256G FC. FCoE, 40G FCoE jest używany do połączenia między przełącznikiem rdzeniowym a przełącznikiem brzegowym (ISL); 100G FCoE jest używane do połączenia między przełącznikiem rdzeniowym a przełącznikiem brzegowym (ISL), jeśli 25G FCoE jest używane do hostów i macierzy pamięci masowej.

Tabela 3: Harmonogram rozwoju przełącznika międzysieciowego (ISL).

Moduły optyczne używane w Fibre Channel

Z punktu widzenia modułów optycznych moduły optyczne 4GFC wykorzystują interfejsy SFP; Moduły optyczne 8GFC, 16GFC, 10G FCoE wykorzystują interfejsy SFP+; Moduły optyczne 32GFC, 64GFC, 25G FCoE, 50G FCoE wykorzystują moduły optyczne interfejsu SFP28; Złącza światłowodowe SFP, SFP+, SFP28 wykorzystują złącza światłowodowe typu duplex LC. Moduły QSFP+ obsługują 40G FCoE; Moduły QSFP28 obsługują 100G FCoE, 128G FC; Moduły optyczne 200G FCoE i 256FGFC wykorzystują moduły optyczne QSFP56.

Rysunek 7: Klasyfikacja modułów optycznych FC