Fibre Channel over IP: объединяя острова SAN

По мере того как организации сталкиваются с необходимостью хранить, защищать, резервировать и реплицировать огромные объемы данных, они все больше склонны строить свои системы хранения на базе SAN (Storage Area Network). Вместе с тем, чтобы обеспечить всем пользователям доступ к географически распределенным SAN корпорациям, нужны надежные, высокоскоростные и желательно недорогие каналы.

Современные SAN преимущественно базируются на протоколе Fibre Channel (FC) – гигабитовой или мультигигабитовой сетевой технологии, специально разработанной для соединения серверов и удаленных устройств хранения данных (подобно SCSI она реализует последовательную поблочную их передачу). Вопреки своему названию, в качестве среды передачи FC может использовать как оптоволокно, так и медный кабель. При применении одномодового оптоволокна длина канала может превышать 10 км, медные же соединения значительно короче – только около 30 м. Протокол поддерживает широкий спектр скоростей передачи, включая 133, 266, 532 и 10 625 Mbps (эти показатели удваиваются при дуплексном режиме).

Системы SAN получили широкое распространение в корпоративной среде благодаря возможности реализовать в них эффективные методы управления информацией. В то же время для обеспечения непрерывности бизнес-процессов и катастрофоустойчивости возникла необходимость в следующих функциях:

• удаленном архивировании на ленточные носители;
• удаленном зеркалировании дисков;
• разделении на уровне блоков данных, хранящихся на географически распределенных системах;
• разнесении систем хранения на большие расстояния для предотвращения последствий природных или других видов катастроф;
• централизованного управления распределенными ресурсами и ряде других, требующих соединения географически удаленных SAN.

Выбор технологии для объединения SAN зависит от таких факторов, как расстояние, полоса пропускания, стоимость, время ожидания (синхронные или асинхронные приложения) и т. п. Из имеющихся сегодня и появляющихся стандартов организации могут использовать:

• Fibre Channel over DWDM;
• Fibre Channel over SONET;
• Fibre Channel over ATM;
• Fibre Channel over IP.

Fibre Channel over DWDM в состоянии обеспечить бóльшую длину канала, нежели нативный FC, и преимущественно находит применение в сетях масштаба города. Эта технология является идеальной для удаленного зеркалирования, требующего крайне высокой пропускной способности, однако она довольно дорога.

Аналогично ей, если не принимать во внимание методы мультиплексирования, функционирует и Fibre Channel over SONET. При ее использовании сеть логически выглядит как единая система SAN, что делает ее удобной для удаленного зеркалирования.

Fibre Channel over ATM инкапсулирует FC-данные в ATM-ячейки и передает трафик со всеми присущими технологии особенностями, такими как различные уровни гарантированного сервиса и изменяемая полоса пропускания. При соответствующем выборе Class of Service (CoS) данное решение вполне приемлемо как для синхронных, т. е. чувствительных к задержке приложений (например, зеркалирования), так и для асинхронных (резервирования на магнитную ленту).

Fibre Channel over IP (FCIP) рассматривается как идеальная комбинация технологий, позволяющих решить проблемы, возникающие при объединении географически удаленных SAN. С одной стороны, FC – это зрелая технология для построения SAN в масштабах кампуса, в которую корпорациями вложено немало средств и для которой имеется много совместимых приложений, с другой, – IP-сети являются сегодня наиболее распространенными и наилучшим образом приспособлены для передачи данных через глобальные сети.

Спецификация FCIP разработана группой Internet Engineering Task Force (IETF) и описывает механизм создания прозрачного тоннеля для транспорта FC-фреймов через IP-сети. Выполняемые протоколом FCIP операции во многом подобны любому из тоннельных механизмов. Имеются два оконечных устройства (шлюза), служащие интерфейсом между локальной SAN и IP-сетью. В режиме передачи каждое из них принимает FC-фрейм от SAN и инкапсулирует его в IP-пакет, который затем передается через IP-сеть с использованием TCP в качестве транспортного протокола. Эти же устройства, работающие в режиме приема, получают входящий FCIP-трафик, отбрасывают заголовки IP-пакетов и направляют первоначальный фрейм в SAN.

Рис. 1

Рис. 2

На рис. 1 приведена схема модели тоннеля между двумя SAN. Как видно из рисунка, шлюз между коммутационной фабрикой FC и IP-сетью содержит два логических модуля, которые называются FC Entity (FC сущность) и FCIP Entity (напомним, что в многоуровневой модели OSI сущностью уровня является доступ к нижележащему уровню и предоставление услуг вышележащему).

FC Entity представляет собой специфический функциональный компонент, образующий в комбинации с FCIP Entity интерфейс между коммутационной фабрикой FC и IP-сетью. В свою очередь, FCIP Entity отвечает за обмен пакетами в IP-сети.

FCIP Link (канал FCIP) является базовым сервисом протокола FCIP. Он соединяет две FC-фабрики, используя IP-сеть в качестве транспорта, чтобы образовать единую коммутационную фабрику FC.

Конфигурация типичной сети FCIP представлена на рис. 2, из которого следует, что протокол FCIP практически не накладывает никаких ограничений ни на топологию, ни на протяженность сети.

В настоящее время многие организации реализуют сети FCIP, особенно для передачи данных в асинхронном режиме. Этому способствует, в частности, то, что FCIP полностью поддерживает весь набор оборудования и ПО, имеющегося для FC.