Starnberg, 19. März 2013 – High-Performance SSDs und Datenbanken-Anwendungen profitieren von 16 GB/s Fibre Channel, 10 GBE und Ethernet Fabrics...
Zum Hintergrund: Bislang war es hauptsächlich die Diskrepanz zwischen steigender CPU-Performance und den hohen Latenzzeiten mechanischer Laufwerke, die „I/O-Performance-Gaps“ wie I/O wait time = Latency stärker in den Vordergrund gebracht hat. Grund: über Jahre hinweg wurde bei Festplatten nur der Kapazitätsaspekt betont und es wird wohl in absehbarer Zeit auch kein Laufwerk mit >15k RPM geben. Neue Entwicklungen im Halbleiterbereich in Verbindung mit Storage-Software wie All-Flash-SSD Storage-Systeme, 16 Gbps Fibre Channel Arrays und 10 GbE Speicher (iSCSI und NAS) sind jedoch dabei, massive Leistungszuwächse für Rechenzentren zu liefern und damit dieses Performance-Gap zu reduzieren.
Damit taucht ein weiterer Flaschenhals auf: das Netzwerk: Durch das Wachstum von hochgradig virtualisierten Serverumgebungen und high-performance Anwendungen sind mögliche I/O-Engpässe bei der Weiterbenutzung von Legacy Fibre Channel und traditionellen Ethernet-Netzwerken auf mittlere Sicht vorprogrammiert.
- SSD-Storage und Hochleistungs-Datenbanken provozieren sowohl I/O- als auch Durchsatzraten (GB/s), die ohne großen Aufwand mit 16 Gbps FC gelöst werden können. Netzwerk Hersteller Brocade hat hierzu kürzlich Performance-Ergebnisse veröffentlicht (über Demartek-Studie), die Datenbank-Leistungen von über 1.0 Mio. IOPS bei 7.200 MB/s Durchsatz zeigen – mittels Kombination von 16 Gbps FC Storage und All-Flash SSD-Caching-Appliance. Gemeinsam mit Dell hat Brocade inzwischen auch die erste End-to-End-16 Gbps Storage-Lösung vorgestellt, die einen Übergang von 8 auf 16 Gbps Fibre Channel im RZ markiert.
- Aber auch HBA (Host-Bus-Adapter) Anbieter wie z.B. Emulex melden eine breite Partnerunterstützung ihrer 16Gb Fibre Channel Adapters zur Entwicklung gemeinsamer Virtualisierungs-, Flash Storage-, Datenarchivierungs- und Backup-Lösungen. DataCore Software, GreenBytes, Pure Storage, Quantum und X-IO haben gerade erst Emulex 16Gbps HBAs für den Einsatz mit ihren Lösungsangeboten zertifiziert. So profitieren Unternehmen von den verschiedensten skalierbaren Lösungen für Datenbanken, virtuellen- und transaktionsintensiven Umgebungen. Emulex 16GFC HBAs sind derzeit nach Herstellerangaben die am häufigsten von OEMs eingesetzten 16GFC HBAs mit über 70 Prozent Marktanteil nach Umsatz im Jahr 2012* und kombinieren hohe Performance mit niedrigen Latenzzeiten (Quelle: Dell'Oro Group's Q4 2012 Fibre Channel Adapter Vendor, February 2013).
Ein weiterer Trend betrifft 10GbE iSCSI-und NAS-basierte Storagearrays und Ethernet Fabrics: Der Übergang von 1 GbE auf 10 GbE – Speicherarrays hat für Betreiber meist erhebliche Auswirkungen auf das Netzwerk. Ein Umzug auf 10GbE Storage bedeutet deshalb in der Regel auch, dass Storage für Workloads bereitgestellt wird, die deutlich höhere Leistungs- und Verfügbarkeitswerte fordern. Analog zu Fibre Channel SANs sind Funktionen wichtig, die neben Low-Latency eine verlustfreie Datenübertragung erlauben.
Die aktuelle VCS Fabric-Technologie von Brocade adressiert diese Themen und ermöglicht im Gegensatz zu herkömmlichen hierarchischen Ethernet-Netzwerkstrukturen höhere Leistung, Verfügbarkeit, QoS und Sicherheit, die für z.B. Netzwerkspeicher-Systeme quantifizierbare Vorteile gegenüber Non-Fabric-Architekturen liefert. Ein anderes Beispiel betrifft den Security-Aspekt im Speichernetzwerk: mit der Server-Virtualisierung steigt auch die Migration virtueller Maschinen und das manuelle Policy-Management wird für den Netzwerk-Administrator zum Problem. Ethernet Fabrics bieten durch das Abstrahieren der logischen Verwaltung (Policies) von den physikalischen Ports und Switches in der Fabric eine skalierbare Lösung: Policies werden nur einmal innerhalb der Fabric und nicht auf alle physischen Switch-Ports angewendet. Die Fabric Control Plane setzt automatisch die Richtlinien für alle Switche-/Ports, so dass Daten weder beschädigt noch verloren gehen können.
Fazit: Fibre Channel ist neben Infiniband (meist im Storage Backend / Clustering / Server) die erste Wahl für Hochleistungs-Storagesysteme im Rechenzentrum, egal ob dediziert als DAS oder als Shared-Storage für Speichernetze eingesetzt. Ein Fabric-basiertes Netzwerk bietet Vorteile für alle kritischen Anforderungen derzeit gängiger Storage-Protokolle. Fabrics sind nicht hierarchisch strukturiert (Bäume); alle Knoten sind in Bezug auf Bandbreite und Latenz gleich weit voneinander entfernt. Durch die flache Topologie kann jeder Knoten mit einem beliebigen anderen Knoten ohne Verlust von Bandbreite oder nicht-vorhersehbare Variationen in Bezug auf I/O-Latenz kommunizieren. Fabrics sind deshalb ein optimierter Weg für den Transport von (virtualisiertem) Storage-Traffic. Gerade Storage-Protokolle reagieren sehr empfindlich auf Traffic-Delays und variable Latenzen, was gravierende Folgen für die Anwendungsleistung- und Verfügbarkeit im Unternehmen haben kann.
Mehr zum Thema Speichernetze, Brocade und Ethernet Fabrics finden Sie auch unter den folgenden Links:
http://www.brocade.com/solutions-technology/technology/vcs-technology/index.page
http://www.storageconsortium.de/content/content/software-defined-networks-sdn-und-ethernet-fabrics