Ventajas y desventajas de la iSCSI frente al Canal de Fibra en entornos de servidores virtuales

Se ha hablado mucho de las redes de área de almacenamiento (o SANs, por sus siglas en ingles) de tipo iSCSI en entornos de servidores virtuales, pero el canal de fibra sigue siendo la tecnología más utilizada en estos casos.

El interés por las SANs iSCSI aumenta

Cuando los departamentos de TI (tecnología de la información) empezaron a virtualizar sus servidores, muchos de ellos optaron por la opción más conservadora en lo que se refiere al almacenamiento. Las pequeñas empresas decidieron adoptar, inicialmente, un sistema de almacenamiento directo (o DAS, por sus siglas en inglés, direct-attached storage) mientras sopesaban los méritos del almacenamiento compartido. Y las medianas y grandes empresas, por lo general, decidieron aprovechar las matrices (arrays) de canal de fibra de las que ya disponían.

La empresa AIMCO (Apartment Investment and Management Company) en Denver (EE. UU.) no fue una excepción. La incursión de este fondo de inversión inmobiliaria en el ámbito de la virtualización de servidores consistió en una licencia para dos procesadores de VMware ESX Server con un sistema DAS además de la SAN de canal de fibra con la que ya contaba. Cuando AIMCO incorporó a su sistema ocho servidores ESX nuevos el año pasado, también conservó su matriz de memoria virtual para empresas (o EVA, por sus siglas en inglés) StorageWorks 6100 de Hewlett-PackaDR (HP) para canal de fibra.

“Ya la teníamos. No tenía sentido comprar nada nuevo. Lo único que teníamos que hacer era añadir más discos”, comenta Chris Bell, administrador de sistemas del centro de datos que AIMCO tiene en Greenville (Carolina del Sur, EE. UU.).

Pero, ahora, Bell está intrigado con la Ethernet de 10 Gb (GbE) y con las SANs iSCSI, ya que es posible que AIMCO se plantee ampliar su entorno de servidores virtuales. Bell ha expresado un particular interés por la visualización del almacenamiento y por los dispositivos de almacenamiento multiprotocolo de NetApp, que soportan iSCSI fuera de la máquina, a diferencia de la EVA 6100, de la que AIMCO no tiene licencia para iSCSI.

La opción de NetApp es interesante porque “con el tiempo, nos permitiría eliminar los conmutadores de serie de la SAN de canal de fibra y pasar del tráfico basado en discos al tráfico de red ISCSI”, comenta Bell. “Todo gira en torno a reducir los costos”.

Que el costo sea bajo es un factor importante que ha de tenerse en cuenta a la hora de comprar una iSCSI, dado que una empresa puede utilizar su actual infraestructura IP en vez de gastar una suma importante en adquirir un sistema de canal de fibra nuevo. Los iniciadores de software que envían las óDRenes SCSI por la red IP están integrados en los principales sistemas operativos. Aún así, los departamentos de TI (tecnología de la información) tienen que realizar un análisis detallado de su entorno virtual para asegurarse de que el ahorro de costos responde a sus expectativas.

“Cuando se añaden máquinas virtuales a un servidor físico, se aumenta la cantidad de tráfico de E/S en los enlaces físicos”, comenta Stanley Zaffos, vicepresidente del departamento de investigación de la empresa Gartner, situada en StamfoDR (Connecticut, EE. UU.). Y el nivel de sobrecarga del iniciador de software aumentará proporcionalmente.

“Es posible que descubra, en algún momento, que aunque algo funcione en la prueba de concepto, no tiene porqué acabar respondiendo como usted esperaba”, comenta Zaffos.

Es posible que necesite comprar adaptadores de host o tarjetas de interfaz de red de mayor rendimiento que puede que eleven los costos hasta alcanzar a los del canal de fibra.

“El rendimiento tiene un precio. Y una vez que pagas ese precio, puede que la iSCSI pieDRa la ventaja que tenía frente al canal de fibra” dependiendo de si se la compara con un sistema de nivel básico o de alto costo, dice Greg Schulz, fundador y analista senior de StorageIO Group en Stillwater (Minnesota, EE. UU.).

Otros factores a tener en cuenta son si se van a virtualizar las cargas de trabajo de las aplicaciones en un servidor físico o no, así como sus necesidades de ancho de banda en caso de que así fuera. Bell de AIMCO, por ejemplo, ha comentado que él sólo se plantearía adoptar la Ethernet de 10 Gb.

Aunque el precio de las tarjetas de la Ethernet de 10 Gb está bajando, puede que muchas empresas consideren que la Ethernet de 1 Gb es más adecuada para ellas, sobre todo si están virtualizando cargas de trabajo de aplicaciones más ligeras.

A la espera de la Ethernet de 10 Gb

Saddle Creek Corporation, por ejemplo, no ha hecho nada en particular para reunir varias conexiones GbE y potenciar su rendimiento. Kathy Fulton, directora senior de servicios técnicos del proveedor de logística de terceros, ha comentado que la empresa no se ha encontrado con ningún problema de rendimiento, a pesar del gran volumen que debe afrontar su sistema de gestión de almacén.

“En algún momento, nos plantearemos [la Ethernet de 10 Gb] porque siempre que surge la ocasión de hacer algo para mejorar el rendimiento, merece la pena tenerlo en cuenta”, dijo.

Esta empresa con sede en Lakeland (Florida, EE. UU.) fusionó entre 70 y 80 servidores físicos para obtener aproximadamente 10 que utilizan VMware. Ahora, todas las aplicaciones están virtualizadas, incluyendo el servidor de intercambio de Microsoft, que contiene más de 600 buzones. Saddle Creek pasó de un sistema de almacenamiento directo o DAS a una SAN iSCSI de LeftHand Networks (que ahora pertenece a Hewlett-PackaDR) y una iniciativa propia de virtualización de servidores.

Fulton sabía que el sistema DAS ya no les permitía sacar partido de las funciones avanzadas de VMware, como son el alto nivel de disponibilidad y VMotion, que permite a los usuarios trasladar las máquinas virtuales de un servidor a otro. Según comenta Fulton, la decisión estaba entre una iSCSI y una SAN de canal de fibra, pero el precio, la flexibilidad y la facilidad de su administración inclinaron la balanza a favor de la iSCSI.

“El tiempo que mis ingenieros tenían que invertir en administrar la SAN parecía ser significativamente inferior en el caso de la iSCSI”, comenta Fulton. “Les gustó mucho la interfaz porque todo estaba organizado siguiendo un oDRen lógico”.

Las funciones del aprovisionamiento de almacenamiento se amplían

Según Jeff Boles, analista senior y director de los servicios de validación de Taneja Group en Hopkinton (Massachusetts, EE. UU.), la mayor parte del aprovisionamiento de almacenamiento de una iSCSI puede llevarla a cabo el personal a cargo del servidor (y no especialistas en almacenamiento). Muchos usuarios tienden a utilizar la iSCSI para nuevos proyectos o cuando sus sistemas de almacenamiento de canal de fibra les ofrecen esa opción, añade.

Según una encuesta realizada en diciembre de 2007 por Enterprise Strategy Group (ESG), con sede en MilfoDR (Massachusetts, EE. UU.), el 86% de las 365 organizaciones de TI (tecnología de la información) consultadas utilizaban un sistema de unidades de almacenamiento en red en sus entornos de servidores virtuales. ESG también descubrió que la mayoría de empresas participantes no habían comprador nuevos recursos de almacenamiento para dar soporte a la virtualización de sus servidores.

Bob Laliberte, analista de ESG, afirmó que el área que había experimentado un mayor crecimiento había sido el de las iSCSI, aunque reconoció que podría deberse a las numerosas pequeñas y medianas empresas (PYMEs) que están aprovechándose de los beneficios de la virtualización de servidores. A las PYMEs les suele gustar la iSCSI porque es una tecnología con la que ya están familiarizas, añadió.

Aún así, el canal de fibra sigue siendo la tecnología de almacenamiento más utilizada en entornos de servidores virtuales. Por ejemplo, la encuesta de intención de compra realizada por la revista Storage durante la primavera de 2009 muestra que de las 470 empresas consultadas que virtualizan sus servidores, el 51% utiliza SANs de canal de fibra como principal sistema de almacenamiento. Le siguen las SANs iSCSI (con un 12%), los sistemas de almacenamiento directo o DAS (con un 10%) y los sistemas de almacenamiento en red o NAS (con un 9%).

Según Jon Bock, director senior de marketing de soluciones de continuidad empresarial de VMware, VMware no ofrecía soporte nativo para iSCSI o para sistemas de almacenamiento NAS hasta que no salió al mercado el ESX 3.0 en junio de 2006. Antes de entonces, para utilizar una iSCSI y un sistema de almacenamiento NAS, el usuario tenía que conectarlos desde la máquina virtual, en vez de conectarlos directamente al servidor ESX.

Bock reconoció que VMware introdujo por primera vez funciones como Storage VMotion y VMware Consolidated Backup para canal de fibra porque este sistema tenía un porcentaje mayor de penetración en el mercado. Pero también señaló que, actualmente, la empresa tiene la intención de ofrecer las mismas funciones en todos los casos (siempre que esto sea técnicamente posible) independientemente del tipo de almacenamiento compartido que pueda utilizar el cliente.

Los inconvenientes del canal de fibra

Las principales desventajas que presenta el canal de fibra en entornos virtualizados son las mismas que en entornos no virtuales: su costo y complejidad. Pero el rendimiento, la fiabilidad y el alto nivel de disponibilidad que ofrece para aplicaciones fundamentales han impedido que muchas empresas adoptasen redes SAN iSCSI basadas en Ethernet, sobre todo si ya habían realizado previamente inversiones significativas en el sistema de canal de fibra.

Una red basada en Ethernet acarrea una sobrecarga de TCP/IP que le sirve para compensar los reintentos, las discoDRancias y el control de flujo a la hora de enviar la información. Pero incluso en estos casos, no hay ninguna garantía de que no se pieDRa algún paquete. El estándar CEE (Converged Enhanced Ethernet) pretende solventar estas deficiencias, pero aún se está trabajando en su desarrollo.

Cuando lleguen al mercado productos con soporte para CEE, el canal de fibra sobre Ethernet (FCoE) puede convertirse en otra opción viable para entornos de servidores virtuales. Para empresas que necesitan un gran ancho de banda, la Ethernet de 10 Gb supondrá una gran mejora respecto al canal de fibra de 8 Gbps.

Hasta entonces, las grandes empresas suelen inclinarse por lo que ya conocen. Por ejemplo, RiskMetrics Group, tiene años de experiencia en el ámbito del canal de fibra y sabe cómo hacer frente a problemas potenciales. La empresa de servicios financieros con sede en Nueva York sólo ha tenido cuatro averías (una relacionada con un adaptador de bus de host o HBA y las otras tres relacionadas con los cables del canal de fibra) en ocho años y ninguna de ellas ha sido crítica, según Ed Delgado, arquitecto de almacenamiento de la empresa.

“Eso fue lo que realmente nos confirmó que habíamos tomado la decisión correcta” para el entorno de servidores virtuales, escribió Delgado en un correo electrónico.

Otro factor adicional fue el salto que dio la empresa al canal de fibra de 4 Gbps. RiskMetrics tiene 30 servidores ESX de VMware repartidos entre seis ubicaciones distintas y de cada uno de ellos suelen depender entre 10 y 15 máquinas virtuales.

“El principal problema que tuvimos con la iSCSI tenía que ver con la confianza que nos inspiraba la infraestructura de red, que nuestros servidores ya utilizaban en gran medida para realizar labores generales de comunicación y transferencia de datos", escribía Delgado. “La fibra nos proporcionó un entorno especializado que podía someterse a diagnósticos y adaptarse a las necesidades del fabricante en caso de ser necesario fácilmente.”

Aunque Delgado consideraba que la iSCSI era “demasiado impredecible para que pudiésemos ejecutar una implementación de VMware completa”, apoyó la idea de que la empresa la pusiera a prueba en una de sus sucursales más pequeñas. Tres de las nuevas matrices o arrays de disco de RiskMetrics soportar iSCSI, aunque el personal encargado del almacenamiento aún no la ha utilizado.

“Hemos ido para adelante y para atrás respecto a la aplicación de la iSCSI en nuestro entorno, no sólo para los servidores virtuales”, escribe Delgado. “Aunque estaría bien aprovechar el equipo de red de Cisco [Systems] que ya tenemos, experimentaríamos una reducción en el ancho de banda y cargaríamos al personal de red con un trabajo adicional al tener que crear y gestionar diversas VLANs [LANs virtuales] independientes dedicadas exclusivamente al almacenamiento”.

Dan Iacono, ingeniero senior de sistemas SAN del departamento de ingeniería de sistemas multifabricante de HP, considera que el canal de fibra ya es más apropiado que la iSCSI para entornos de servidores virtualizados sólo por la sobrecarga asociada a la iSCSI y al sistema NAS.

“El proceso de traducción del sistema de almacenamiento al protocolo IP utiliza ciclos de la CPU del servidor”, dice. “Lo que siempre ha hecho más atractivo al cable de fibra es la encapsulación de protocolos de almacenamiento en un circuito integrado de aplicación específica [o ASIC, por sus siglas en inglés, application-specific integrated circuit ]. No se añade ningún tipo de sobrecarga a la CPU”.

Pero para esos casos en los que un usuario quiere pasar un volumen de almacenamiento de una máquina virtual a otra, la iSCSI y el sistema NAS son la mejor opción, según Iacono.

El NAS se utiliza pocas veces en entornos virtuales, aunque puede que tenga cierto éxito entre organizaciones de TI (tecnología de la información) que prefieren un sistema de almacenamiento basado en archivos y de fácil gestión. Con velocidades de red superiores, el rendimiento ya no es el problema que fue para las aplicaciones de gama más alta.

Bock, de VMware, considera que la mayoría de empresas toma esta decisión basándose en “cuál es la mejor opción teniendo en cuenta lo que [están] haciendo actualmente” y en si “esa plataforma de almacenamiento implementa o no las funciones que ellos necesitan”. No considera que una opción presente ninguna ventaja técnica inherente respecto a la otra.

“Es mejor un coche rojo o un coche azul?”, se pregunta Bock. “Hay coches rojos buenos y coches rojos malos, así como también hay coches azules buenos y coches azules malos”.