Zuverlässige, schnelle Datennetze bilden das Fundament für den Datenaustausch. Zur Übertragung werden hauptsächlich die auf SCSI basierende Protokolle iSCSI und FC (Fibre Channel) verwendet. Zusätzlich wird seit einiger Zeit immer häufiger das FCoE-Protokoll (Fibre Channel over Ethernet) genannt, erste Produkte dazu sind bereits auf dem Markt. Aber was ist FCoE eigentlich? Und: brauchen wir überhaupt noch ein Protokoll?

Zur begrifflichen Abgrenzung betrachten wie zunächst einmal die bisherigen Protokolle. iSCSI ist ein Protokoll zum Transport von blockorientierten Daten und verwendet als Transportmedium Ethernet. Die SCSI-Pakete werden vom Sender auf Layer 3 in IP-Pakete „eingepackt“ und vom Empfänger wieder „ausgepackt“. Der dadurch bedingte Overhead und kleinere Paketgrößen als beim FC-Protokoll bedingen einen geringeren Durchsatz; dem gegenüber stehen allerdings deutlich niedrigere Kosten. FC bzw. Fibre-Channel dagegen ist ein für den Transport von blockorientierten Daten optimiertes Protokoll. Es erfordert eine eigene Infrastruktur (HBAs, Switche, Verkabelung), ist deutlich effizienter als iSCSI, aber auch kostenintensiver.

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) wurde vom American National Standard Institute (ANSI) entwickelt. Es ist ein Protokoll zum Transport von FC-Paketen über Ethernet-Netzwerke und erlaubt die Nutzung von Standard IEEE-802.3-Netzwerken unter Beibehaltung des FC-Protokolls. Zum Transport wird der Layer 2 (Link-Layer, geringer Overhead) genutzt.

Um FC-Pakete per FCoE verlustfrei transportieren zu können, müssen folgende Voraussetzungen durch das Ethernet-Protokoll (ggf. durch Erweiterungen) erfüllt sein:

• Kein Frame-Verlust
• Priorisierung von FC-Daten gegenüber Nicht-FC-Daten 802.1Q (QoS)
• Gleiche Frame-Latenz wie in reinen FC-Netzen

Der Anschluss eines Servers an ein FCoE-Netz erfordert sogenannte Converged-Netzwerk-Adapter (CNA). Das sind HBAs, die sowohl die Funktionalitäten eines Ethernet-NIC als auch eines FC-HBAs enthalten. CNAs sorgen für eine Entlastung der CPU des Rechners, indem sie die Verarbeitung der Ethernet-Pakete selbst vornehmen. In Richtung Netzwerk stellen sie sich physikalisch als Ethernet-Adapter dar. Der Server behandelt sie wie bisher getrennt als virtuelle FC- und Ethernet- Schnittstellen. Durch diese Zusammenfassung kann die Netzwerkinfrastruktur signifikant vereinfacht werden, z.B. durch Reduzierung der Verkabelung.

Darüber hinaus sprechen weitere Vorteile für FCoE als zukunftsweisendes Datenübertragungsprotokoll:

• ein Leitungstyp; bestehende, bewährte Technologie
• bessere Kühlung im Rack durch weniger HBAs
• weniger Leistungsaufnahme
• Investitionsschutz: FC-Geräte können weitergenutzt werden
• keine Geschwindigkeitseinschränkungen mit 10 Gbit/s-Ethernet
• kein Routing und schnellere Ãœbertragung
• kein Frame-Verlust
• besseres Traffic-Management
• Priorisierung von FC-Daten gegenüber Nicht-FC-Daten
• gleiche Frame-Latenz wie in reinen FC-Netzen

Die Leistung eines FCoE-Netzwerks hängt von der Bandbreite der Ethernet-Verbindungen ab. Mit 1 oder 10 Gbit/s stehen nach Abzug des Protokoll-Overheads ca. 110 MB/s oder 1,1 GB/s zur Verfügung (Vergleich iSCSI 14 MB/s netto bei 1 GBit/s).

Zusammenwachsen von FC- und Ethernet-Netzen

Mit HBAs bzw. Chips, die FC- und Ethernet-Datenströme kombinieren, wird FCoE zu einer Konvergenz der Datennetze beitragen. Bestehende SAN-Funktionen wie Zoning, Multipathing oder Adressierung als World-Wide-Name bleiben erhalten. Die ursprünglichen FC-Strukturen und höheren FC-Layer werden ebenfalls nicht verändert. Eine Integration vorhandener FC-Technologie und entsprechender Management-Software wird problemlos möglich sein.

IP- und FCoE-Verkehr können so parallel und unabhängig über eine Ethernet-Verbindung transportiert werden. Bei allen anderen Protokollen wie iSCSI, Fibre-Channel over Internet Protocol (FCIP) oder das Internet Fibre Channel Protocol (iFCP), die auf IP aufsetzen und das TCP-Protokoll zur Transportkontrolle benötigen, geht das nicht.

Momentaufnahme

Trotz der oben genannten FCoE-Vorteile – bislang ist nur das Protokoll normiert, die Implementierung ist es noch nicht. Es gibt z.B. Diskussionen um die Ethernet-Erweiterungen zur verlustfreien Datenübertragung (Losless Ethernet). Wenn diese Probleme gelöst sind, kann sich FCoE als Industriestandard etablieren. Die derzeit existierenden Produkte können nicht darüber hinwegtäuschen, dass sich die FCoE-Impementierung noch im Teststadium befindet. Der häufig anzutreffende Ausdruck „FCoE-ready“ deutet jedoch auf eine höhere Produktverfügbarkeit in naher Zukunft hin.

Letztendlich bleibt dennoch die Frage, wie sinnvoll eine Migration der Infrastruktur ist und ob sich FCoE tatsächlich durchsetzen wird. Wir werden die Entwicklung für Sie sorgsam beobachten.