En los últimos años, la popularidad de los servicios y el almacenamiento en la nube se ha disparado gracias, entre otras razones, a la tecnología de virtualización en el servidor, el escritorio y la red de área de almacenamiento (SAN por sus siglas en inglés). Los procesadores multinúcleo que actualmente se utilizan en los servidores son capaces de gestionar un gran flujo de datos, y la velocidad de memoria de las nuevas tecnologías de almacenamiento, incluidas las unidades de estado sólido (SSD por sus siglas en inglés), pueden utilizarse para ofrecer almacenamiento de alto rendimiento en centros de datos capaces de ejecutar aplicaciones con una creciente densidad de operaciones. El intento de aprovechar la virtualización podría revelar cuellos de botella en la interconexión o en la entrada y la salida de datos. Para resolver esto, en principio, bastaría con aumentar el ancho de banda mediante la multiplicación de adaptadores de bus del host y la adición de conmutadores, pero esa solución resultaría, inevitablemente, en un aumento de la complejidad de la red y los costes de gestión.  

Con un porcentaje de hasta el 86% de cargas en servidores que, para el año 2018[1], se habrán convertido en virtuales, los principales fabricantes de equipos y componentes deben mantenerse a la altura de la demanda de ancho de banda de entrada y salida en la SAN. El canal de fibra sigue siendo el protocolo principalmente utilizado para interconectar servidores virtuales para el almacenamiento. Una rampa de aceleración de un canal de fibra de 8G dará paso enseguida a un canal de fibra de 16G aún más rápido en conmutadores de almacenamiento centrales y de la parte superior de bastidores, adaptadores de bus del host del servidor (HBA), enlaces de interconmutación (ISL) y controladores RAID de canal de fibra.

Canal de fibra de 16G, interfaz física

El nuevo canal de fibra FC-PI-5 “16G FC”, estándar terminado en 2009 por el grupo de trabajo INCITS T11.2, define los transceptores ópticos de alta velocidad que se ocuparán de resolver los cuellos de botella de entrada y salida que se producen con el uso intensivo del canal.    

Estos transceptores ópticos cumplen con los acuerdos de la industria sobre transceptores conectables pequeños SFP (INF-8074i) y SFP+ (SFF-8431) sobre especificaciones eléctricas de baja velocidad y especificaciones mecánicas, y son compatibles con versiones anteriores, lo que proporciona una forma de migración sencilla para mejorar el rendimiento de la SAN.  

De forma predeterminada, los enlaces del canal de fibra de 16G se definen para operar con una frecuencia de línea en serie de 14,025Gb/s. Gracias a un cambio en la codificación de los datos, que ha aumentado los 8b/10b utilizados en el canal de fibra de 8G FC a un nivel más eficiente de 64b/66b, el rendimiento de una única interconexión óptica se ha visto duplicado, sin necesidad de duplicar la frecuencia de línea en serie. Este esquema de codificación más eficiente posibilita las distancias de enlace necesarias en los centros de datos actuales (ver tabla 1), mientras que, al mismo tiempo, permite un uso relativamente barato de la tecnología láser.  

La técnica estándar define el uso de circuitos de recuperación de datos y reloj (CDR) para asegurar una buena integridad de la señal y lograr longitudes de enlace que cumplan con las necesidades físicas de instalaciones de almacenamiento y computación en crecimiento. Agosto de 2011 marcó la disponibilidad de la producción del primer transceptor de 16G FC SFP (ver figura 1). El dispositivo incorpora funcionalidad CDR de a bordo en direcciones de transmisión y recepción y opera en distancias de enlace de hasta 125 metros, utilizando fibra óptica de modo múltiple OM4 50/125um.

Los transceptores SFP de 16G FC SFP son capaces de operar a 14,025Gb/s, así como a dos frecuencias de datos de legado de 8,5Gb/s (8G FC) y 4,25Gb/s (4G FC), facilitando la adopción de la nueva tecnología en infraestructura SAN existente. El transmisor y la ruta de recepción puede operar a diferentes frecuencias de datos, como suele requerirse durante la negociación de velocidad del canal de fibra. La negociación de velocidad automática, que no requiere de la intervención del usuario, es la clave para permitir la retrocompatibilidad con dispositivos de almacenamiento de baja velocidad.

Nuevas características para facilitar la gestión de SAN
La información de monitorización de diagnóstico digital (DMI) está presente en el 16G FC SFP, Acuerdo sobre Dispositivos Pequeños para la industria, SFF-8472. Esto proporciona información de control en tiempo real del láser transceptor, el receptor y las condiciones medioambientales en una interfaz en serie de 2 cables (TWI).  
Además de estas características, los transceptores 16G FC SFP ofrecen diversas funcionalidades nuevas (ver figura 2) que garantizan la interoperabilidad del host y mejoran el aislamiento de fallos del sistema. La configuración de la ecualización de entrada eléctrica variable (EQ) y la configuración de pre-énfasis de salida eléctrica (PE), controlada a través de la interfaz TWI, permite a los usuarios flexibilidad adicional en la optimización de canales eléctricos de sistemas complejos. El gestor del sistema puede seleccionar in situ la configuración SFP más adecuada para un puerto de interconexión dado, optimizando el rendimiento de enlace.  

Para seguir ayudando en la optimización de enlace y la solución remota de problemas, el usuario puede configurar automáticamente el SFP para que devuelva internamente el tráfico local al ASIC del host mediante la salida eléctrica SFP (EWRAP) o, de forma similar, devuelva los datos ópticos generados remotamente por bucle SFP al puerto de origen mediante la salida óptica SFP (OWRAP).

EWRAP y OWRAP dan a los arquitectos de sistemas opciones para el diagnóstico de redes de almacenamiento y el aislamiento de ubicaciones potenciales de errores. Ambas funciones WRAP pasan la señal a través de la degradación y fluctuación de la señal interna de eliminación de CDR antes de la retransmisión. También está disponible una función opcional para transmitir simultáneamente la información envuelta a través del módulo.  

Resumen
El primer beneficio de migrar a 16G FC es el mayor rendimiento. Las interconexiones de mayor velocidad crean transferencias de datos más rápidas que garantizarán que las aplicaciones muy intensivas y de gran demanda continúen teniendo una vía simple de migración a través del centro de datos.  

La migración del canal de fibra de 8G a los enlaces ópticos de 16G más rápidos y eficientes junto con los servidores virtualizados actuarán para reducir el número total de cables/enlaces gestionados en la SAN. La consolidación de enlace combinada con las características mejoradas de diagnóstico de enlace disponibles en el nuevo SFP simplificará el mantenimiento de la red. La reducción de la cantidad global de dispositivos (conmutadores, HBAs, etc.) puede reducir además los costes de IT.

Para grandes centros de datos empresariales o SAN, no debería pasarse por alto la mejora en vatios por Gb/s. La migración de infraestructura 4G o 8G a canal de fibra de 16G puede tener un impacto significativo en los costes de electricidad, mientras que ayuda a cumplir con los objetivos ecológicos de la empresa.

 
La conectividad de los centros de datos y de SAN es una de las principales áreas para iniciativas de desarrollo de producto óptico, incluidos productos de alta densidad y soluciones en serie de alta velocidad. El nuevo 16G FC SFP posibilitará una nueva generación de conmutadores de alta densidad, ISL y adaptadores bus del host. Para más adelante, el grupo de trabajo T11 se está ocupando del próximo canal de fibra de velocidad 32G FC (FC-PI-6).  
Las nuevas aplicaciones intensivas de almacenamiento, el crecimiento de computación a través de la nube y la virtualización de servidores continuará aportando ancho de banda y convergencia en el SAN/centro de datos. Esta evolución abre nuevos caminos para la innovación.

Autor:

Por Robert Hannah, gestor de aplicaciones, y Randy Clark, gestor de productos Tecnologías Avago

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