La llegada de 10 Gigabit Ethernet (10 GbE), el puente del centro de datos (DCB) y Fibre Channel sobre Ethernet (FCoE) ofrece rendimiento mejorado para conectar el almacenamiento en red a los servidores. Ya sea que usen los protocolos de Internet SCSI (iSCSI) o Fibre Channel, las organizaciones actualmente cuentan con una ruta clara para la unificación de una estructura de red en entornos de 10 GbE.

El almacenamiento en red puede ofrecer varias ventajas clave para las organizaciones, entre ellas reducción de costes y mayor eficiencia, pero también presenta ciertos desafíos. Las redes de área de almacenamiento (SAN) pueden incorporar su propia complejidad y las organizaciones a menudo requieren mayores niveles de rendimiento para conectar el almacenamiento en red a los servidores a medida que crece la empresa.

La llegada de 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) junto con las especificaciones del puente del centro de datos (DCB) y de Fibre Channel sobre Ethernet (FCoE) mantiene la promesa de una estructura de red realmente convergente. Estas tecnologías ofrecen a los administradores de sistemas una ruta clara para unificar Internet SCSI (iSCSI) y las SAN Fibre Channel al tiempo que ofrecen niveles mejorados de eficiencia de almacenamiento, mayor rendimiento e implementación rentable del almacenamiento en red en los centros de datos.

 

Las SAN son elementos esenciales en el cambio a la virtualización del centro de datos. En los entornos virtualizados, las imágenes y los datos se almacenan en una SAN compartida para facilitar la migración en vivo de las máquinas virtuales. Las SAN también están creciendo ya que ofrecen valor en áreas clave que incluyen consolidación de almacenamiento, utilización mejorada del disco, recuperación ante desastres y protección centralizada de datos.
La implementación de las SAN presenta un número de desafíos para los administradores de sistemas. A medida que el entorno virtualizado crece, por ejemplo, las SAN requieren varias redes y cada red exige la incorporación de puertos y cables de cada servidor, lo cual puede aumentar los costes y el consumo de energía. Los servidores y el almacenamiento requieren integración y administración avanzadas para obtener todos los beneficios de la virtualización, lo que aumenta aún más los costes. Además, una infraestructura consolidada y virtualizada también genera más requisitos de E/S: ejecutar varias máquinas virtuales implica admitir varios flujos de E/S, y el conjunto de flujos aumenta el ancho de banda de E/S y las necesidades de rendimiento de las cabinas de almacenamiento y los servidores físicos.
Sin embargo, otra causa de la complejidad es el hecho de que muchas organizaciones implementan dos tipos de redes: Fibre Channel para almacenamiento y Ethernet para datos. Las organizaciones generalmente mantienen ambos tipos ya que cada protocolo tiene sus propias ventajas y desventajas. Los últimos dispositivos de almacenamiento Fibre Channel ofrecen un rendimiento relativamente alto (el hardware actualmente se encuentra disponible para 8 Gb/s Fibre Channel y se prevé que también lo esté para 16 Gb/s Fibre Channel); sin embargo, Fibre Channel también puede representar altos costes de adquisición y de administración. Ethernet suele ser más rentable que Fibre Channel y se conecta con las redes IP para ayudar a superar grandes distancias; no obstante, las redes Gigabit Ethernet (GbE) que predominan en los centros de datos de la actualidad ofrecen menos rendimiento y mayor latencia en comparación con Fibre Channel.

 

Al contar con dos redes, la administración del crecimiento y la optimización de la utilización pueden volverse mucho más difíciles, costosas y complejas. Ambos tipos de red requieren recursos informáticos independientes, que incluyen hardware y conocimientos técnicos diferentes, lo cual aumenta los costes de infraestructura y de administración. El surgimiento de iSCSI ha permitido la utilización de una infraestructura Ethernet rentable como estructura de SAN y ha impulsado una mayor adopción de SAN iSCSI, tales como las cabinas Dell™ EqualLogic™ serie PS.

 

 

Se espera que 10 GbE surja como el futuro de las redes de centros de datos ya que conserva las ventajas de Ethernet a la vez que ofrece nuevas posibilidades. Por ejemplo, se prevé que los nuevos componentes de 10 GbE que estén disponibles mantengan la ventaja del coste de Ethernet existente frente a Fibre Channel y que las interfaces 10 GbE rentables puedan ayudar a reducir la complejidad de la administración.
10 GbE ofrece una forma efectiva de expandir el ancho de banda para entornos virtualizados, al proporcionar conectividad altamente escalable y simplificada que permite que varias redes virtuales se distribuyan a la misma conexión física. Por lo general, usar la conectividad 10 GbE también implica mayor eficiencia energética y más rentabilidad frente al uso de varias tarjetas de interfaz de red GbE.
Además, 10 GbE ofrece una ruta clara para la unificación del almacenamiento iSCSI y Fibre Channel en una sola estructura de red. Posibilita un rendimiento mayor, necesario para unificar las comunicaciones y permitir la consistencia de redes, al tiempo que se basa en la conocida y rentable tecnología IP y Ethernet que, por lo general, las empresas ya estaban utilizando. Los fabricantes de equipos originales (OEM) están preparando productos que respaldan el surgimiento de 10 GbE. Dell presentó un módulo de E/S 10 GbE iSCSI para el almacenamiento Dell/EMC serie CX4 y planea agregar capacidad de 10 GbE a su amplia gama de cabinas de almacenamiento.

 

 

Las organizaciones buscan formas de combinar sus redes de datos y almacenamiento en una sola estructura convergente que ayude a reducir el coste total de propiedad de la infraestructura del centro de datos, a conectar varias islas de almacenamiento y a mejorar la capacidad de ampliación. 10 GbE ofrece el rendimiento necesario para alcanzar este objetivo, y la especificación de DCB es la última pieza del paradigma de la convergencia en incorporarse (consulte el artículo separado “Mejora del puente Ethernet” en esta página). La especificación de DCB proporciona un conjunto de extensiones basadas en estándares para la Ethernet tradicional, que ofrece un nivel de transporte del centro de datos sin pérdidas que permite la convergencia de LAN y SAN en una sola estructura de red unificada.
DCB ofrece ventajas para el almacenamiento iSCSI y Fibre Channel. Las organizaciones pueden usar la especificación de FCoE (que depende de las capacidades de DCB y está respaldada por una gran cantidad de proveedores de almacenamiento y redes) para conectar infraestructuras heredadas a una red 10 GbE y DCB Ethernet. FCoE asigna tramas de Fibre Channel a través de la red Ethernet a la vez que preserva el protocolo de Fibre Channel. La especificación de DCB está diseñada para mantener las características de entrega asegurada de los niveles de enlace y físicos de Fibre Channel. La especificación de DCB también garantiza el almacenamiento iSCSI al proporcionar administración de congestión mejorada y ancho de banda elevado e integral para el tráfico Ethernet, incluido el tráfico iSCSI.

 

 

Juntos, 10 GbE y DCB pueden proporcionar una estructura de red única y eficiente que ofrece a las organizaciones alternativas estratégicas en la planificación de redes de centros de datos.1 Las organizaciones pueden usar iSCSI, FCoE, o ambas: utilizar FCoE requeriría nuevas inversiones en infraestructura, mientras que iSCSI simplemente aguarda la disponibilidad futura de interfaces 10 GbE rentables.

Se prevé que las organizaciones que optan por usar FCoE como puente a SAN Fibre Channel heredadas puedan aprovechar la evolución continua de FCoE (consulte la figura 1). Se espera que la primera generación de dispositivos compatibles con FCoE se centre en la convergencia de E/S en el servidor mediante un switch Ethernet. En la segunda fase de esta evolución, se prevé que las grandes redes FCoE admitidas con switches habilitados para DCB ofrezcan características de entrega asegurada por Ethernet, equivalentes a los switches Fibre Channel. Por último, se prevé que la tercera fase ofrezca disponibilidad de almacenamiento FCoE nativo para la conectividad con la red FCoE, lo cual requiere que se ejecuten los servicios FCoE en la red DCB.

 

 

La convergencia de redes permite a las organizaciones consolidar el almacenamiento al proporcionar niveles mejorados de eficiencia y reducción de costes. Varias redes pueden compartir una conexión de host de 10 GbE, lo que ayuda a minimizar los adaptadores del servidor, el cableado y el consumo de energía (consulte la figura 2). Asimismo, combinar el tráfico SAN y LAN en la misma red ayuda a reducir significativamente el número de adaptadores, cables y switches. El tráfico SAN en la red convergente puede usar iSCSI o FCoE.
La disponibilidad de ancho de banda adicional suministrada por la estructura de 10 GbE unificada ayuda a abordar los desafíos de E/S que presenta la virtualización de servidores y almacenamiento. Se prevé que las redes que implementen 10 GbE y DCB admitan un ancho de banda de hasta 20 Gb/s con dos adaptadores 10 GbE para redundancia. A continuación, se presentan otros beneficios:
- Costes de asistencia técnica reducidos: la convergencia puede reducir la complejidad de la administración y los recursos ya no deben dividirse entre Ethernet y Fibre Channel.
- Ancho de banda para informática de alto rendimiento (HPC) expandido: 10 GbE está diseñado para expandir el ancho de banda para conectar los clústeres HPC a la red.
- Ahorro de energía: al usar menos adaptadores, cables y switches en una estructura de red unificada en comparación con una red de centro de datos heredada, se reduce la infraestructura física, lo que mejora la eficiencia de la energía y la refrigeración.
- Seguridad: se pueden usar las funciones de Ethernet de las listas de control de acceso al puente Ethernet y a las redes LAN virtuales para proporcionar aislamiento del tráfico y seguridad para diversos flujos de tráfico. La seguridad se mantiene sólida ya que el tráfico de almacenamiento (iSCSI o FCoE) simplemente se lleva en las tramas de Ethernet.

 

Las organizaciones cuentan con una flexibilidad considerable mientras se preparan para unificar el almacenamiento en red. FCoE puede utilizarse para conectar los servidores FCoE a las SAN Fibre Channel heredadas a través de Ethernet, sin afectar la experiencia del usuario de Fibre Channel mientras la organización migra a 10 GbE. Por su parte, iSCSI ofrece la posibilidad de llevar a cabo el almacenamiento en entornos Ethernet nativos y de direccionar el tráfico a través de redes LAN y redes de área ancha (WAN). Mientras la organización migra desde GbE a 10 GbE, iSCSI puede funcionar en un entorno de red de GbE y 10 GbE combinado, y el tráfico iSCSI puede aprovechar las funciones de red mejoradas cuando la infraestructura se actualiza a la especificación de DCB.
Muchas empresas pueden, en última instancia, beneficiarse con la migración a la conectividad de iSCSI o de FCoE. Ahora es un buen momento para que las organizaciones realicen una revisión exhaustiva de la estrategia de almacenamiento. Las empresas pueden seguir consolidando las operaciones sin preocuparse por inversiones dificultosas ya que la especificación de DCB para Ethernet puede beneficiar equitativamente tanto el almacenamiento en red iSCSI como el FCoE.

 

Mejora del pueuente Ethernet
Cisco Systems originalmente creó el término Ethernet de centros de datos para referirse a un conjunto de mejoras de los estándares del puente Ethernet diseñado para potenciar la
administración de la congestión de Ethernet de nivel 2 y permitir la convergencia de diferentes tipos de tráfico, que no sólo incluyen el tráfico de red de área de almacenamiento (SAN), sino también el tráfico de LAN, la administración y la comunicación entre procesos (IPC), en la misma red. Estas mejoras condujeron a la creación del grupo de trabajo dedicado al puente del centro de datos (DCB) IEEE 802.1 y, actualmente, Cisco hace referencia directa a la especificación de DCB, que según se estima, pronto será adoptada formalmente y cumplirá con los siguientes estándares.
El control de flujo basado en prioridades (IEEE 802.1Qbb) a nivel de enlace ayuda a garantizar que no se pierdan paquetes durante la congestión en las redes DCB.
La selección de transmisión mejorada (IEEE 802.1Qaz) permite a los administradores reservar una cantidad específica de ancho de banda para cada tipo de tráfico a fin de asegurar una buena calidad de servicio.
La notificación de congestión (IEEE 802.1Qau) ayuda a mejorar la administración de congestión integral y a evitar la congestión y la pérdida de tramas recurrentes.
El protocolo DCB Exchange (DCBX) ayuda a garantizar una configuración uniforme en toda la red.

Junto con otros estándares IEEE 802.1, se prevé que la especificación de DCB ayude
a las organizaciones de sistemas a aprovechar la calidad de comunicación mejorada para las redes convergentes.

 

Autores:

- Achmad Chadran es gerente de marketing en soluciones de almacenamiento de la unidad empresarial para grandes empresas de Dell.

- Gaurav Chawla es especialista en estrategias tecnológicas del Enterprise Storage Architecture and Technology Group (Grupo de tecnología y arquitectura de almacenamiento para empresas)
en las oficinas de Dell del director técnico.

- Ujjwal Rajbhandari es asesor de marketing de productos para las soluciones de almacenamiento de Dell.

 

"Reprinted with permission from Dell Power Solutions Magazine, September 2009."