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SAN : FC Gen 6 veut maintenir la domination de Fibre Channel

Avec l’émergence des premiers matériels conformes au standard FC Gen 6, les constructeurs d’équipements FC entendent préserver la domination du protocole sur le marché des réseaux de stockage face à la montée en puissance des architectures de stockage Ethernet dans les datacenters.

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La dernière évolution de Fibre Channel, le FC Gen 6 à 32 Gbit/s a fait son apparition au second semestre 2016 avec l’introduction par Brocade de ses premiers commutateurs et directeurs et avec le lancement par QLogic et Emulex de leurs nouveaux modèles de cartes CNA (Converged Network Adapters).

On estime que Fibre Channel est aujourd’hui utilisé par 90 % des datacenters des entreprises du classement Fortune 1000 pour la mise en œuvre de leurs réseaux de stockage. Les entreprises auraient déjà investi près de 11 Md$ dans leurs fabrics Fibre Channel

Des améliorations qui vont au-delà du seul débit accru

Cette sixième génération du standard Fibre Channel, ratifiée par la FCIA (Fibre Channel Industry Association), a été conçue pour doper les performances des réseaux SAN.

Elle spécifie des débits de 32 et 128 Gbit/s en Half-Duplex (64 et 256 Gbit/s en bi-directionnel), avec respectivement deux liens mono-voie et deux liens à 4 voies (voir Roadmap ci-contre). Elle apporte aussi de multiples améliorations pour accroître la fiabilité et la sécurité des environnements SAN FC.

La Roadmap Fibre Channel face à la roadmap Ethernet (FCoE) - (Source : FCIA, septembre 2016)

FC Gen 6 standardise ainsi l’utilisation du mécanisme de correction d’erreurs FEC (Forward Error Correction) pour améliorer la fiabilité des transmissions de données sur les réseaux FC et minimiser les erreurs de communication susceptibles de dégrader la performance des SAN. Selon la FCIA, la mise en œuvre d’un algorithme FEC Reed Solomon permet de réduire le taux d’erreurs de 10-6 à 10-12

La FCIA a aussi ajouté des mécanismes d’économie d’énergie. FC Gen 6 permet par exemple d’éteindre ou de mettre en veille des liens inactifs. On peut ainsi réduire de 30 à 60 % la consommation électrique d’une fabric Fibre Channel. Ces mécanismes de réduction de la consommation s’inspirent de ceux déjà disponibles sur les fabric Ethernet.

FC Gen 6 standardise aussi les fonctions de virtualisation de ports FC, dites NPIV (N-Port ID Virtualization) afin de simplifier l’utilisation de Fibre Channel dans les environnements virtualisés.

NPIV facilite le déploiement et la mobilité des Machines Virtuelles en sous-traitant à la fabric la gestion des World Wide Names (WWNs) dans les grandes fabrics Fibre Channel. Enfin, FC Gen 6 normalise les mécanismes de sécurité FC, comme FC-SP, FC-SP-2 et FC-SP-2/AM1. FC-SP2 s’appuie sur le protocole d’échange de clés cryptographiques DH-CHAP qui combine l’algorithme CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol, normalisé par la RFC 1994) et l’algorithme Diffie Hellman (RFC 2631).

Selon le cabinet IHS Markit Technology, le FC Gen6 devrait représenter environ 31 % des ports livrés en 2020 soit près de 1,8 million de ports sur un total de 5,7 millions de ports vendus.

Mais cette prédiction est à prendre avec des pincettes. Car contrairement à ce qu’il s’était passé pour le Gen5, les HBA Gen6 sont arrivées avant les commutateurs et la validation du Gen6 par les OEM semble plus rapide qu’à l’accoutumée. Ainsi, des baies Gen 6 sont déjà disponibles chez Hitachi Data Systems, NetApp ou Kaminario, par exemple.

e même plusieurs fabricants de serveurs dont HPE ont déjà validé l’intégration des derniers CNA Gen 6 dans leurs matériels.

Brocade et Emulex, premiers à dégainer sur le FC Gen 6

Comme à l’accoutumée, c’est Brocade qui a mis sur le marché les premiers équipements FC Gen 6, conjointement avec les premières cartes CNA de Qlogic et Broadcom/Emulex. Brocade (lui aussi en cours d’acquisition par Broadcom) a dévoilé son premier commutateur Fibre Channel Gen 6, le G620, en mars 2016, puis a lancé ses premiers directeurs Gen 6, les Brocade X6 en juillet.

Les Brocade X6 viennent compléter l’actuelle famille Brocade DCX 8510, limitée au FC 4, 8 et 16 Gbit/s et affichent une rétro-compatibilité parfaite avec les générations précédentes de fabrics FC (8 et 16 Gbit). Comme la gamme DCX, l’offre Brocade X6 se compose de deux châssis, l’un de milieu de gamme avec 4 emplacements pour cartes de commutation et un de haut de gamme avec 8 emplacements.

Le premier, le Brocade X6-4, est un châssis rackable de 8U qui peut accueillir un maximum de 192 ports FC Gen6 et dispose également de 16 ports ICL (Liens inter-châssis) à 128 Gbit/s (ce débit est obtenu par agrégation de 4 liens 32Gbit/s sur des interfaces QSFP, que Brocade baptise Q-Flex). Le second, le Brocade X6-8, est un châssis de 14U supportant un maximum 384 ports à 32 Gbit/s ainsi que 32 ports ICL à 128 Gbit/s.

En plus des lames de commutation standard, les Brocade X6 peuvent également accueillir la lame d’extension SX6 dédiée à la réplication entre sites. Cette carte dispose de 16 ports FC à 32 Gbit/s, de 16 ports Ethernet WAN/LAN à 10 Gigabit et de deux ports Ethernet QSFP à 40 Gbit/s. Elle permet la réplication de donnée sur les réseaux FC, sur FC/IP et FiCON.

Le constructeur annonce aussi que les Brocade X6 sont prêts pour la prochaine génération de Fibre Channel (la « Gen 7 »). Ils pourront accueillir des cartes Gen 7 lorsqu’elles arriveront sur le marché (à l’horizon 2019/2020), une façon pour Brocade de garantir à ses clients la protection de leurs investissements.

Il est à noter que pour sa nouvelle génération de directeurs, Brocade a apporté une autre innovation intéressante pour certains datacenters, à savoir la possibilité de gérer les flux d’air dans les deux sens pour le refroidissement du châssis.

Cisco dans les starting-blocks

Pour l’instant, Cisco n’a pas mis à jour ses équipements pour le FC Gen 6, mais le constructeur a lancé début 2016 un directeur massif officiellement prêt pour le nouveau standard. Le directeur MDS 9718 est un commutateur Fibre Channel à 768 ports 16 Gbit/s que Cisco présente comme « prêt pour le Fibre Channel 32 Gbit/s ». Il offre deux fois plus de ports que le précédent directeur haut de gamme de la firme, le 9710 à 384 ports.

Son fond de panier dispose d’une capacité de commutation de 48 Terabit/s, soit de quoi supporter le 32 Gbit/s à la vitesse du lien sur la quasi-totalité de ses ports. Pour l’instant, le nouveau haut de gamme de Cisco accepte les mêmes cartes ligne FC 16 Gbit/s à 48 ports que les commutateurs de la gamme MDS 9700. Mais selon le constructeur, les utilisateurs pourront ajouter des cartes 32 Gbit/s dès que ces dernières seront disponibles, ce qui ne saurait plus tarder.

Faire face à la montée en puissance des baies Flash

Sans surprise, l’un des principaux arguments avancé par les fournisseurs d’équipements FC Gen 6 est la demande accrue en performance générée par l’adoption du stockage Flash dans les datacenters. Brocade met par exemple en avant un test réalisé avec le cabinet Demartek avec ses derniers commutateurs et des cartes FC Emulex à 8, 16 et 32 Gbit/s et une baie de stockage 100 % Flash.

Ce test montre qu’avec une infrastructure de commutation FC Gen6 et des cartes 32Gbit/s sur les serveurs, une tâche de type DataWareHouse sous Oracle 12c s’exécute 1,8x plus vite qu’avec une infrastructure FC 16 Gbit/s et 3,4x plus vite qu’avec une infrastructure FC 8 Gbit/s. Sur une application décisionnelle, les temps d’exécution des requêtes sont réduits respectivement de 45 % et de 72 %. Selon Brocade, les gains sont à la fois liés aux plus hauts débits permis par les cartes, mais aussi à la latence de commutation améliorée de ses nouveaux ASICs.

Ces performances pourraient encore être améliorées par le support à venir de la technologie NVMe over Fabric (FC-NVMe) sur les commutateurs Brocade X6. Comme avec NVMe over Fabrics sur les réseaux Ethernet, FC-NVMe permet de remplacer le jeu de commandes SCSI historiquement utilisé par les réseaux Fibre Channel pour communiquer les commandes entre serveurs et baies de stockage par le protocole NVMe, optimisé pour les SSD. Les tenants de FC estiment que FC-NVME offre plusieurs avantages sur les approches NVMe over Fabric sur Ethernet du fait de la nature prédictive des fabrics FC, mais aussi des débits supérieurs offerts par le FC Gen 6 (32/128 Gbit/s au lieu de 25/100Gbit/s pour les fabrics Ethernet).

Selon Broadcom, la mise en œuvre de FC-NVMe pourrait réduire de 55 % la latence sur les réseaux FC. Broadcom a déjà publié le code source des pilotes pour le support de FC-NVMe sur Linux et travaille aussi avec VMware et Microsoft sur l’intégration de la technologie dans vSphere et Windows. La firme a également commencé à tester le code d’une cible FC NVMe, qui permettrait aux constructeurs de baies de stockage de déployer des baies JBOD NVMe, éliminant ainsi potentiellement le recours aux adaptateurs SAS à l’intérieur de futures baies 100 % Flash NVMe.

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