So wählen Sie zwischen iSCSI und Fibre Channel für Ihr SAN

Fibre Channel 

Das FC-Protokoll ist eine Hochgeschwindigkeits-Netzwerktechnologie. Es bietet in der Regel Durchsatzgeschwindigkeiten von 8 Gbit/s, 16 Gbit/s, 32 Gbit/s und 64 Gbit/s, kann aber durch die Kombination von vier 32-Gbit/s-Lanes bis zu 128 Gbit/s und durch die Verbindung von vier 64-Gbit/s-Lanes sogar bis zu 256 Gbit/s erreichen.

Heutzutage wird die Nomenklatur üblicherweise mit GFC anstelle von Gb/s und einer Generationsnummer, wie 32GFC (Gen 6) und 64GFC (Gen 7), angegeben. FC wurde ursprünglich für den Einsatz in SANs als zuverlässigeres, skalierbareres und latenzarmes Protokoll als SCSI entwickelt. In modernen Rechenzentren wird es aufgrund der wachsenden Datenmengen, die Unternehmen durch den Einsatz von Analyse-, KI- und maschinellen Lerntechnologien generieren, sowie durch den zunehmenden Einsatz von SSDs und NVMe-oF zur Verbesserung der Anwendungs- und Netzwerkleistung eingesetzt.

FC wird hauptsächlich verwendet, um Server mit gemeinsamem Speicher zu verbinden und Konnektivität zwischen Speicher-Controllern und Array-Laufwerken bereitzustellen. Es wird häufig zur Übertragung von Daten zwischen Rechenzentren, Servern, Speichern und Switches verwendet. Punkt-zu-Punkt-, Switched- und Loop-Schnittstellen liefern verlustfreie, geordnete rohe Blockdaten (Raw Block Data). FC-Netzwerke sind so konzipiert, dass sie mit SCSI, IP und anderen Protokollen zusammenarbeiten.

Aufgrund seiner hohen Zuverlässigkeit wird FC bevorzugt für unternehmenskritische Arbeitslasten in SANs mit hoher Kapazität eingesetzt. Allerdings erfordert FC spezielle Host-Bus-Adapter (HBAs) und Switches sowie umfangreiche technische Kenntnisse und Fähigkeiten für den Einsatz dieser Technologie. Außerdem benötigen Unternehmen in der Regel zwei Netzwerke, wenn sie ein FC-SAN verwenden: das FC-Netzwerk für den Speicherverkehr und ein Ethernet-Netzwerk für die Verbindung von Clients und Servern sowie für andere Kommunikations- und Bandbreitenanforderungen.

ISCSI 

ISCSI ist ein Ethernet-basiertes Protokoll, das für den Transport von SCSI-Paketen über ein TCP/IP-Netzwerk entwickelt wurde. Da es Standard-Ethernet-Netzwerkschnittstellenkarten (Network Interface Cards, NICs) und Switches verwendet, müssen Netzwerkadministratoren keine speziellen Netzwerkadapter und Netzwerkkarten kaufen, die die Kosten und Komplexität der FC-SAN-Technologie erhöhen. ISCSI kann über ein bestehendes Ethernet-Netzwerk ausgeführt werden und ist damit kostengünstiger und einfacher zu implementieren als FC.

Sowohl iSCSI- als auch FC-Technologien lösen das gleiche technische Problem der Vernetzung von Blockspeichern. Die Unterschiede zwischen den beiden Konfigurationen liegen in den Details.

Ein iSCSI-Netzwerk kann mit Geschwindigkeiten von bis zu 400 Gbit/s betrieben werden, indem mehrere 50-Gbit/s-Lanes zu einer Gruppe zusammengefasst werden. Es transportiert Daten auf Blockebene zwischen Servern und Speicher-Arrays oder anderen Speichergeräten. Das Protokoll kapselt SCSI-Befehle ein, stellt die Daten in Paketen für die TCP/IP-Schicht zusammen und sendet die Pakete über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung über das Netzwerk. Am Zielort angekommen, werden die Pakete zerlegt, und der Speicher erscheint dem Betriebssystem wie ein lokal angeschlossenes SCSI-Gerät.

Hauptunterschiede zwischen Fibre Channel und iSCSI

Im Laufe der Jahre haben sich einige der Funktionslücken zwischen FC- und iSCSI-SANs verringert, und die beiden Technologien wurden größtenteils auf der Grundlage spezifischer Merkmale und der Art und Weise, wie diese Merkmale auf bestimmte Anwendungsrollen angewendet werden können, positioniert. Dennoch sind die vier hier beschriebenen Kriterien bei der Kaufentscheidung für Block Storage nach wie vor von Bedeutung.

1. Leistung und Zuverlässigkeit

Fibre Channel ist eine Layer-2-Switching-Technologie, bei der das Protokoll vollständig in Hardware abgewickelt wird. Das iSCSI-Protokoll - SCSI, das auf TCP/IP abgebildet wird -, das auf Ethernet läuft, ist eine Layer-3-Switching-Technologie, bei der das Protokoll in Software, Hardware oder einer Kombination aus beidem verarbeitet wird.

FC wird oft als die leistungsfähigere und zuverlässigere SAN-Technologie angepriesen. In den Anfängen der iSCSI-Entwicklung war das auch so, aber heute ist das nicht mehr der Fall, da sich der Leistungsunterschied erheblich verringert hat.

Heutzutage sind Leistungsengpässe viel wahrscheinlicher das Ergebnis des Zielspeichers – Schnittstelle, Controller-Warteschlangentiefe (Queue Depth), Controller-Clustering, Anzahl der Laufwerke, Laufwerkstyp – des physischen Servers oder der Überbelegungsrate der SAN-Fabric, das heißt des Verhältnisses zwischen der Anzahl der Serverinitiatoren und der Anzahl der Speicherziel-Ports, als auf die SAN-Technologie selbst zurückzuführen.

Bei gleichen Voraussetzungen sollte FC aufgrund der geringeren Latenzzeit und des geringeren Durchsatzes aufgrund des geringeren Overheads bei den IOPS geringfügig besser sein als iSCSI. Ein Vergleich der Leistungsangaben von Anbietern kann jedoch verwirrend sein, so dass potenzielle SAN-Kunden die Leistungszahlen sorgfältig prüfen sollten, um sicherzustellen, dass sowohl auf die FC- als auch auf die iSCSI-Kandidaten dieselben Konfigurationen und Bedingungen angewendet wurden.

2. Komplexität und Benutzerfreundlichkeit

Da das iSCSI-SAN auf dem bekannten TCP/IP und Ethernet basiert, bedeutet die Allgegenwart dieser Technologien, dass es für die meisten Administratoren von Rechenzentren viel einfacher zu implementieren und weniger komplex zu warten ist als FC. Die Lernkurve und die Anforderungen an das Fachwissen sind bei FC messbar höher.

FC ist im Vergleich zu iSCSI, das über eine weitaus stärkere Automatisierung verfügt, in der Regel wesentlich arbeitsintensiver. Infolgedessen erfordert die FC-Technologie in der Regel mehr Schulungen, eine größere Wissensbasis und letztlich höhere Kosten. Und mit der zunehmenden Beliebtheit von iSCSI-Blockspeichern ist es etwas schwieriger geworden, FC-Kenntnisse zu erhalten oder zu erwerben.

3. Verwaltbarkeit

Wenn es um die Verwaltung von FC oder iSCSI geht, sind iSCSI-SANs viel einfacher zu implementieren, zu betreiben und zu verwalten als FC. iSCSI nutzt die umfangreichen Möglichkeiten von TCP/IP und Ethernet und ist wesentlich kostengünstiger, da es auf bekannten Ethernet-Komponenten, wie NICs und Switches, läuft. Die meisten Verschiebungen und Änderungen werden online durchgeführt und beeinträchtigen die Anwendungen nicht.

Obwohl FC einen großen Fortschritt bei der Verwaltbarkeit gemacht hat, stören die meisten Verschiebungen und Änderungen wahrscheinlich die Anwendungen. Alle Konfigurationsänderungen müssen geplant und offline durchgeführt werden. Die Alternative ist, mit den Unterbrechungen der Anwendungen zu leben und in einigen Fällen einen möglichen Datenverlust in Kauf zu nehmen.

Auch hier gilt, dass Mitarbeiter mit FC-Verwaltungskenntnissen deutlich weniger zur Verfügung stehen als solche, die sich mit der Verwaltung der Ethernet-Umgebung von iSCSI auskennen.

4. SAN-Gesamtlösung und TCO

Bei der Betrachtung des gesamten SAN-Ansatzes in der Diskussion zwischen Fibre Channel und iSCSI muss die Bewertung das gesamte End-to-End-Paket umfassen, einschließlich des Speichersystems, der Speichersoftware (beispielsweise Snapshot, Mirroring, Thin Provisioning) und der Laufwerkstypen (Solid-State-Flash oder HDDs).

Bei der Bewertung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) sollten Sie die Kosten für Anschaffung, Installation, professionelle Dienstleistungen (falls zutreffend), Ergänzungen und Upgrades, Verwaltung, Betrieb, Wartung, Abonnements, Strom, Kühlung und Immobilien berücksichtigen. Diese Kosten beziehen sich auf das Speichersystem, das SAN und die Speichersoftware. Einige dieser Überlegungen können für beide SAN-Typen gleich sein, zum Beispiel physische Faktoren wie Stellfläche und HVAC, während andere Kosten erheblich variieren können.

Aufgrund seiner Ethernet-Herkunft ist iSCSI in der Regel billiger und einfacher zu implementieren als FC-SANs, obwohl die FC-Anbieter die Kosten ihrer Produkte in den letzten Jahren gesenkt haben. Aber FC-SANs haben immer noch eine wesentlich höhere TCO als ihre iSCSI-Wettbewerber. Die Adapter, Switches - vor allem Switches der Rechenzentrumsklasse, so genannte Directors - und die Software haben alle erheblich höhere TCO als ihre iSCSI-Konkurrenten.

Neuere Speichertechnologien können die Entscheidung zwischen Fibre Channel und iSCSI beeinflussen

In den letzten zehn Jahren haben zahlreiche technologische Entwicklungen im Bereich der Netzwerkspeicher einige neue Kriterien in den Entscheidungsprozess bei der Wahl zwischen FC- und iSCSI-Blockspeichersystemen eingebracht. Es sind Variationen der beiden Protokolle aufgetaucht, die den Auswahlprozess ein wenig verwirren können – oder aber eine der beiden Optionen zu einer klareren Wahl machen. Auch hier sind die wirklich entscheidenden Faktoren die Anwendungen, die das Array unterstützt, und die aktuelle Daten- und Speichernetzwerkinfrastruktur. Im Folgenden finden Sie einige der Varianten von FC und iSCSI, die bei der Anschaffung von Block Storage in Betracht gezogen werden sollten.

Unified Storage kombiniert Block- und Dateiprotokolle

Seit mehr als einem Jahrzehnt haben die meisten Anbieter von Speichersystemen Unified-Storage- oder Multiprotokoll-Storage-Arrays in ihr Produktportfolio für vernetzte Speicher aufgenommen. Das Konzept hinter Unified Storage ist einfach, aber für bestimmte Umgebungen äußerst attraktiv: Bereitstellung von Datei- und Blockspeicher in einem einzigen Gerät, das NFS und SMB auf der Dateiseite und FC oder iSCSI für Blockspeicher bietet.

Der Dateiteil des Arrays verwendet Ethernet als Transportmedium, und der Blockspeicher kann ebenfalls Ethernet oder, bei Angeboten einiger Hersteller, FC über zusätzliche Schnittstellenhardware verwenden. Für Unternehmen, die über keine installierte FC-Netzwerkinfrastruktur verfügen, ist die Entscheidung für iSCSI-Blockspeicher in einem Unified Array wahrscheinlich die kostengünstigste Lösung.

Was ist FCoE?

FC over Ethernet (FCoE) ist eine weitere Variante für Blockspeicher, die die speicherspezifische Leistung und Zuverlässigkeit von FC mit einem einfach zu wartenden und kostengünstigen Ethernet-Netzwerk verbindet.

FCoE kapselt FC-Frames in Ethernet-Frames ein, sodass sie über ein Ethernet-Netzwerk transportiert werden können. Diese Anordnung macht teure FC-Netzwerkgeräte wie HBAs und FC-Switches überflüssig, da Server über ihre vertrauten Ethernet-Schnittstellen an das FC-Array angeschlossen werden können. Erweiterte Ethernet-Techniken, wie Jumbo Framing, können die Netzwerkleistung verbessern, so dass die Daten mit ähnlichen oder sogar höheren Geschwindigkeiten übertragen werden als bei nativem FC.

NVMe-oF steigert die FC-Leistung für Flash-Speicher

NVMe ist ein internes Verbindungsprotokoll, das speziell entwickelt wurde, um die hohe Leistung von SSD-Speichern im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten zu bewältigen. NVMe-oF ist eine Implementierung von NVMe, die das Hochgeschwindigkeitsprotokoll über eine FC-Fabric erweitert und eine Hochleistungsverbindung bereitstellt, die die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten von SSDs besser ausnutzen kann.

FC ist aufgrund seiner Leistung und Zuverlässigkeit ein beliebtes Blockspeicher-Netzwerkprotokoll für All-Flash-Arrays, und NVMe-oF baut auf dem hohen Durchsatz und der geringen Latenz von FC auf. NVMe-oF kann auch über ein InfiniBand- oder Ethernet-Netzwerk laufen, und eine Variante des Protokolls kann die Vorteile des Remote Direct Memory Access (RDMA) nutzen, der den schnellen Austausch von Daten über eine direkte Verbindung ermöglicht, die nicht auf Prozessor- oder Cache-Ressourcen angewiesen ist.

Daten und Verarbeitung sind nach wie vor das A und O beim Blockspeicher

Die beste Entscheidung zwischen Fibre Channel und iSCSI - oder einer der beiden Varianten - hängt immer noch von Ihrer Umgebung und Ihren Erwartungen ab. Es ist wichtig, alle möglichen Konfigurationen in Betracht zu ziehen, um die Technologie zu wählen, die Ihre Anforderungen an Leistung, Benutzerfreundlichkeit, Verwaltbarkeit, Gesamtpaket und TCO am besten erfüllt.