SAN после Fibre Channel

По мнению аналитиков, через несколько лет решения на базе протокола IP вытеснят современные сети хранения.

Джеймс Нарди «присматривает» за сотнями терабайт данных. Иногда пользовательские программы «молотят» по жестким дискам так, что тем приходится обрабатывать до 10 тыс. запросов в секунду. Иногда наоборот — очередного обращения приходится ждать, словно полнолуния.

«Мы не можем использовать только одну технологию связи с дисками на все случаи жизни», — сказал Нарди, директор по специальным операциям Web-хостинга компании Verio. На сегодняшний день Verio — один из самых крупных в мире поставщиков услуг хостинга.

Джеймс Нарди отмечает, что, хотя в свое время Verio и вложила большие деньги в оборудование на базе Fibre Channel, сегодня в компании все чаще начинают присматриваться к решениям, которые идут на смену этой технологии

В свое время Verio вложила большие деньги в оборудование на базе технологии Fibre Channel, обеспечивавшее отличные результаты при построении масштабных систем хранения. Однако сегодня в Verio, точно так же как и во многих других организациях, все чаще начинают присматриваться к решениям, которые идут на смену Fibre Channel. В настоящее время наиболее сильными конкурентами Fibre Channel являются технологии iSCSI, Fibre Channel over IP (FCIP) и Internet Fibre Channel. Вероятно, вот-вот к ним добавится еще и InfiniBand.

В Verio тщательно изучают все эти решения. Многочисленные эксперты, работающие в центрах данных в штатах Вирджиния и Колорадо, все свое время посвящают исследованию самых последних новинок в области систем хранения.

«Мы всерьез рассматриваем возможность полномасштабного перехода на новые технологии, — заявил Нарди. — Особенно это касается комплексов, призванных удовлетворить потребности средних и крупных корпоративных заказчиков».

Сегодня компания использует сети хранения (storage area network, SAN) на базе Fibre Channel и дисковые накопители, подключенные к коммутируемой сети Gigabit Ethernet. Чтобы не отстать от развития технологий, пристально изучается возможность внедрения оборудования iSCSI.

«Впрочем, выбор конкретной технологии — не самое главное, — заметил Нарди. — Клиенты не собираются отдавать деньги только за то, что мы предоставим им какую-то особенную конфигурацию из дисков. Они платят за большие объемы хранимой информации, высокую надежность и производительность».

Университету штата Юта никто из клиентов не грозит штрафными санкциями за нарушение соглашений об уровне обслуживания. Поэтому вуз может позволить себе пойти даже дальше поставщиков услуг, обладающих самыми современными технологиями. В настоящее время в университете проводятся испытания систем хранения на базе SCSI, осуществляющих обмен информацией по Ethernet с использованием протокола IP на уровне блоков данных. Такое решение, уже успевшее получить определенную известность, получило название iSCSI.

«Здесь все зависит от вашего воображения, — отметил старший системный инженер университета Брайан Хэймор. — Оно должно подсказать вам, каков наиболее удачный вариант построения подобной системы. Сегодня очень многие хорошо знакомы с технологиями Ethernet и SCSI, поэтому остается только связать их воедино».

В университете установлены iSCSI-устройства Palisade производства компании 3ware. Каждая из них способна хранить до 650 Гбайт данных. Обмен данными осуществляется со скоростью 65 Мбайт/с, тогда как аналогичное оборудование на базе Fibre Channel способно работать на гигабитных скоростях. Цена одного устройства Palisade — 24 тыс. долл. (приведена примерная стоимость в США .— Прим. ред.).

По мнению Хэймора, единственным препятствием для распространения Ethernet в качестве базовой технологии построения сетей данных является относительно большое время задержки (около 75 микросекунд), обусловленное особенностями стека TCP/IP. При одновременном обращении к тысячам файлов это может стать серьезной проблемой.

Хэймор изучал возможность построения сетей хранения на базе Fibre Channel, но стоимость их слишком высока, а надежность сомнительна. Данные, циркулирующие по университетской IP-сети, защищаются путем маскировки коммутируемого сегмента сети от остальной ее части. Но при таком подходе возможно появление брешей в системе безопасности.

Глава компании Berg Software Design Брайан Берг отметил, что уже сейчас у тех, кто ближе познакомился с интерфейсом iSCSI, возникает масса вопросов, связанных с безопасностью.

«Вы будете постоянно что-то терять до тех пор, пока не установите у себя соответствующую систему шифрования, — подчеркнул он. — Кроме того, без механизмов, позволяющих разгрузить стек TCP/IP, добиться нужной производительности не удастся. Наконец, iSCSI гораздо менее надежен по сравнению со SCSI или с Fibre Channel».

Но даже несмотря на эти недостатки, iSCSI привлекает к себе немало пользователей. Эта технология предусматривает объединение стандартных для SCSI команд и данных в пакеты TCP/IP и их пересылку через Internet. Таким образом, удается преодолеть ограничения SCSI, не позволяющие осуществлять резервное копирование и восстановление данных с дисков, которые находятся на расстоянии более 50 метров; при этом используется общепринятый коммуникационный протокол.

Большинство ИТ-специалистов хорошо знакомы с сетями Ethernet, и устройства iSCSI очень легко будет можно подключить к уже существующим сетям intranet. Кроме того, TCP/IP способен автоматически распределять нагрузку при установлении сразу нескольких соединений. В случае разрыва соединения прерванная операция повторяется. Поддерживается автоматическое восстановление работоспособности после сбоя. В настоящее время стандарты построения систем хранения на базе IP рассматриваются специальной рабочей группой IETF и вот-вот будут утверждены.

Однако сторонники Fibre Channel не собираются безучастно взирать на все это. Еще одной «туннельной» технологией, позволяющей островкам сетей хранения на базе Fibre Channel наладить взаимодействие с IP-сетями, является стандарт FCIP. Таким образом, можно построить единый унифицированный механизм, обеспечивающий резервное копирование, зеркальное отображение или создание основанной на Fibre Channel сети хранения с расширенным набором функциональных возможностей.

Технология FCIP предусматривает использование специального устройства — коммутатора или маршрутизатора, с помощью которого кадрами Fibre Channel преобразуются в TCP-пакеты. После того как информация достигает цели, TCP-пакеты разворачиваются, вновь превращаясь в кадры Fibre Channel.

Еще одним переходным решением является протокол iFCP (Internet Fibre Channel Protocol), предназначенный для подключения к существующей сети хранения оконечных устройств Fibre Channel путем присваивания им IP-адресов. Каждое устройство с интерфейсом Fibre Channel в сети iFCP имеет уникальный адрес, который используется для определения местонахождения данных.

Специалисты верят, что технологии iSCSI, iFCP и FCIP найдут свое место. «Но это вовсе не значит, что их непременно ждет коммерческий успех», — подчеркнул аналитик исследовательской компании Enterprise Storage Group Арун Танеджа.

Вице-президент компании Home Depot по информационным системам Майк Андерсон заявил, что, прежде чем купить какие-то новые решения, он хотел бы убедиться в том, что они достаточно совершенны и завоевали признание на рынке.

Андерсон руководил построением централизованной архитектуры, обеспечивающей управление 60 Тбайт данных. По его словам, технология локальных IP-сетей для тиражирования данных в целях резервного копирования и последующего восстановления имеет хорошие перспективы.

«У нас нет дополнительного центра данных, с помощью которого можно было бы осуществлять резервное копирование в оперативном режиме, — заметил он. — IP-сети имеют определенные преимущества благодаря зрелости и стандартизации лежащей в их основе технологии».

Для эффективного управления дисками необходимо ответить на следующий вопрос: можно ли обращаться к ним из различных операционных систем? Протокол IP поддерживается всеми современными ОС. Сотрудники Андерсона координируют работу центра данных, в котором вполне уживаются друг с другом OS/390, Unix, Windows NT и Novell.

Прощай, Fibre Channel

«Через семь лет, а может, и раньше системы хранения на базе IP вытеснят сети хранения на базе Fibre Channel, — считает аналитик компании Giga Information Group Боб Циммерман. — Это произойдет благодаря их простоте, стремлению предприятий унифицировать сетевые технологии и богатому опыту, накопленному персоналом».

Однако, по словам специалистов, сети хранения на базе iSCSI, сравнимые с сегодняшними инфраструктурами на основе Fibre Channel, войдут в нашу жизнь не раньше чем в конце 2002-го — начале 2003 года. Именно поэтому гибридные технологии туннелирования и преобразования (в частности, FCIP и iFCP), с помощью которых оборудование с интерфейсом Fibre Channel будет подключаться к IP-сетям, на какое-то время получат право на существование.

Аналитики утверждают, что в настоящее время от 3 до 10% общего числа систем хранения уровня предприятия — это сети хранения на базе Fibre Channel. Быстрое совершенствование технологии Fibre Channel, а также инструментальных средств для управления подобным оборудованием привело к тому, что доля рынка сетей Fibre Channel продолжает увеличиваться и, по оценкам специалистов, в ближайшие два года достигнет 25%.

Есть и те, кто уверен, что InfiniBand полностью вытеснит Fibre Channel, а также все прочие решения, которые претендуют на роль преемников существующих систем хранения. Разработчики технологии InfiniBand предполагали, что она заменит шину PCI в серверах и настольных ПК. В ее проектировании принимали участие такие гиганты, как Intel, Hewlett-Packard и другие.

Несмотря на то что технология InfiniBand только недавно «сошла с чертежной доски», встречают ее с энтузиазмом. Это объясняется не только заменой сугубо внутренней шины на внешнюю коммутирующую структуру, но и перспективой вывода устройств хранения на один коммуникационный уровень с кэш-памятью. По своей производительности подобное решение оставляет далеко позади все существующие на сегодняшний день протоколы.

Конечно, InfiniBand еще далеко до того, чтобы стать реальной альтернативой Fibre Channel. Даже убежденный сторонник данной технологии Эйал Уолдмэн, генеральный директор компании Mellanox Technologies, которая занимается производством поддерживающих InfiniBand микросхем, согласился с тем, что появления «миллионов» оборудованных InfiniBand серверов и устройств хранения следует ожидать не раньше 2004 года.

«Но зато когда это произойдет, можно будет забыть о технологии iSCSI и иных претендентах в наследники Fibre Channel, — подчеркнул он. — Ни по своей масштабируемости, ни по соотношению цена/производительность им не сравниться с InfiniBand».

Что идет на смену?

В настоящее время наиболее сильными конкурентами Fibre Channel являются технологии iSCSI, FCIP и iFCP. Более полную информацию о них можно найти в статье Леонида Черняка «IP для сетей хранения» («Открытые системы», 2002, №1).

iSCSI — полностью основанный на TCP/IP протокол, позволяющий установить взаимодействие и управлять устройствами хранения, серверами и клиентами, построенными на идеях IP. Это самый революционный подход к преображению SAN, предлагающий использовать для SCSI транспортный протокол, оперирующий поверх TCP. В частности, он предусматривает новый механизм для передачи инкапсулированных в пакеты команд SCSI. Протокол iSCSI предполагает разработку нового поколения устройств, полностью отказываясь от Fibre Channel в пользу «чистого» TCP/IP.

Fibre Channel over IP (FCIP) — основанный на TCP/IP туннельный протокол, позволяющий объединить географически разнесенные сети хранения, построенные по технологии Fibre Channel. Иногда его называют также Fibre Channel over TCP/IP. Данный подход ориентирован на объединение IP-сетями изолированных сетей хранения, построенных по технологии Fibre Channel. Как следует из названия, спецификация является сочетанием двух подходов; из трех вариантов это наименее радикальное решение. В нем необходимая функциональность распределена между Fibre Channel и TCP/IP.

Internet Fibre Channel (iFCP) — основанный на TCP/IP протокол для объединения в сеть устройств или сетей, выполненных по технологии Fibre Channel, использующий инфраструктуру IP вместо коммутирующих и маршрутизирующих элементов Fibre Channel. Образуется шлюз, который использует верхний уровень протокола Fibre Channel для SCSI и переносит его на TCP/IP. Таким образом, удается исключить коммутатор Fibre Channel и подключать существующие накопители Fibre Channel к IP-сети.