Nesmrteľný Fibre Channel

Peter Frasch

Data Center Systems Engineer

peter.frasch@alef.com

Vývoj v Fibre Channel (FC) networkingu sa nezastavil. Dátové centrá pribúdajú a existujúce sa zas stále rozširujú. Zákazníci potrebujú vyšší výkon od siete, teda aj od FC liniek a FC switchov, i nové  funkcionality. Prevádzkovatelia veľkých riešení ocenia nástup FC liniek s rýchlosťou 64G. Tým čo majú v DC malú SANku s jedným párom Cisco SAN switchov zas uľahčí život funkcionalita autozoningu.

Najprv však zopár zaujímavostí v skratke:

  • Cisco MDS 9000 portfólio FC switchov používa jeden ASIC vo všetkých svojich MDS produktoch. Má to tú unikátnu výhodu, že všetky funkcionality, ktoré potrebujú hardvérovú podporu, sú dostupné krížom cez celé produktové portfólio MDS switchov. Rozdiely teda nie sú v samotných funkciách, ale v prevedení switchov. Napr. rozdiel medzi FC switch-om a FC director-om je v spoľahlivosti. Director je v hardvéri redundantný. FC switch, nie.
  • Funkcionalita SAN Analytics a Telemetry Streaming je podporovaná v celom porfóliu MDS switchoch s rýchlosťami portov 32G. Vyžaduje to mať vo switch-i per chassis licenciu.
  • Cisco má plnú podporu NVMe over FC (NVMe/FC) protokolu v MDS switch-och. NVMe/FC poskytuje vyšší prenosový výkon než štandardný FC protokol (prenášajúci SCSI dátové bloky) pri prenose cez linky s rovnakou rýchlosťou média.
  • Energetická efektivita Cisco zariadení sa stále zvyšuje. Pri návrhu nového hardvéru sa napriek zvyšovaniu výkonu znižuje spotreba nového hardvéru. Napríklad pokým 48 portová line karta s 16G portami  do MDS 9700 mala spotrebu 650W, nová 48 portová karta s 32G portami  má už len 350W. Aj nový supervízor Sup-4 má cca. o 50% nižšiu spotrebu. Samotné zdroje pracujú s vyše 94% efektívnosťou (pri záťaži 50%). Dôvodom na obnovenie hardvéru teda môže byť aj snaha znížiť energetickú spotrebu sieťových zariadení, ktorá je vedená neustálym tlakom na znižovanie prevádzkové náklady.
  • V NX-OS verzii 8.4.2 začala podpora skriptovacieho jazyka Python verzie 3. Keďže spätná kompatibilita s Python 2 nie je v plnej miere, tak v NX-OS je podporovaná súčasne aj staršia verzia (2.7).

Cesta k 64G

V súčasnosti väčšina nových FC switchov v SAN sieťach sú s 32G portami. Koncom tohto roka sa predpokladá, že to bude vyše 90%. Aj keď diskové polia ešte nemusia dosiahnuť podobnú mieru počtu v SANkách inštalovaných 32G portov. No evolúcia Fibre Channel  sa nezastavila. Pomaly nastupuje 64G technológia. Zatiaľ v tomto momente je možné v Cisco portfóliu nájsť zatiaľ len akúsi „palebnú prípravu“ na 64G SAN siete. Konkrétne ide o hardvér do Cisco MDS 9700 direktorov v podobe Sup-4 a Fab-3. Táto kombinácia hardvérových komponentov, supervízora Sup-4 a fabric modulu Fab-3 neurobí z direktora ihneď plne funkčnú 64G platformu, no v čase príchodu 64G FC line kariet na trh, MDS direktor v SAN sieti bude pripravený tak, že jednoduchým vsunutím novej 64G line karty do MDS 9700 chassis upgrade-nete svoj bežiaci MDS direktor na 64G FC platformu. Čiže direktor bude preposielať FC dáta cez linky už na rýchlosti 64G. Z tohto dôvodu je zbytočné v súčasnosti upgrade-ovať v SAN sieťach aktuálne bežiace direktori. Avšak v prípade novej siete je zmysluplné kupovať MDS 9700 direktor so Sup-4/Fab-3 vnútornosťami, aby ste váš SAN direktor dostali už dnes do stavu 64G ready platformy.

FAB-3 zdvojnásobuje prenosové pásmo na fabric module z 256Gbps na  512Gbps per modul. V MDS 9700 chassis je 6 slotov pre fabric moduly. Ak budúca line karta so 64G FC portmi má podporovať neblokovaný dátový prenos na direktore, tak jednoduchým matematickým násobením prídeme k tomu, že bez Fab-3 s kapacitou 512Gbps by sme cez direktor nepreniesli dáta zo 48 portov line karty s rýchlostou 64Gbps (teda line rate). Fab -3 si však vyžaduje mať v MDS 9700 chassis Sup-4. Z toho vyplýva, že upgrade MDS direktora musí zahŕňať oba nové HW komponenty, Sup-4 aj Fab-3. Toto je dôvod, prečo MDS 9700 až so Sup4 a Fab-3 je 64G ready platforma!

Obrázok 1: Postup pri bezvýdavkového upgrade MDS 9700 direktora na Sup-4/Fab-3

Upgrade HW je bez vypadkový. Čiže bez reštartu, bez prerušenia prenosu dát cez direktor.

Ako ukazuje obrázok 1, najprv je potrebné upgrade-núť NX-OS na verziu, ktorá podporuje nový hardvér (minimálne na 8.4(1)). Následne je potrebné vymeniť supervízor zo staršej verzie na Sup-4, keďže Fab-3 vyžaduje SUP-4. Preto až v poslednej fáze sa smú vymieňať staré fabric moduly za Fab-3 moduly. Inak by upgrade nebol bezvýpadkový. Mixovanie Fab-3 so staršími verziami fabric modulov je podporované iba vo fáze migrácie.

Autozone

Cisco prináša pre malé SAN implementácie funkcionalitu Autozone. Ide o automatizované vytváranie zón single initiator single target (SIST). Nie, nejde o default zoning s nastavením permit, teda full mesh komunikáciou medzi pripojenými SAN zariadeniami, kedy aj initiator s initiator-om, či target s target-om má povolenú vzájomnú komunikáciu. Autozone podvoľuje výhradne komunikáciu medzi initiator-om (server) a target-om (diskové pole). Cenou je stav, keď server vie komunikovať s viacerými diskovými poliami pomocou viacerých zón. Pri manuálnej konfigurácii zoningu na MDS switchoch by administrátor dal do jednej zóny s jedným initiator-om všetky targety, s ktorými smie komunikovať. Konfigurácia je teda prehľadnejšia.

Obrázok 2: Porovnanie komunikácie SAN zariadení medzi sebou - default zoning vs. Autozone

Autozone funguje iba ak SAN sieť pozostáva z jedného MDS switchu. Čiže žiadne ISL na switch-i. Ak teda zákazník má v SAN sieti jeden SAN switch, ku ktorému sú priamo pripojené koncové zariadenia ako servre a diskové polia, po zapnutí funkcie Autozone, switch vytvorí sadu SIST zón, ktoré dá do jednej zoneset, a ktorú následne hneď aktivuje. Celý zázrak sa skrýva v python skripte, ktorý Cisco nakódovalo a vložilo do MDS switchov. Tento script sa spúšťa v 5 minútových intervaloch, takže novo pripojený server, či diskové pole sa do zoning konfigurácie dostane do 5 minút, nie ihneď.

  • Autozone funkcionalita je podporovaná iba v MDS switchoch s 32G portami (MDS 9132T/9148T/9396T). Čiže nie v MDS direktoroch, či 16G MDS switch-och.
  • Autozone funkcionalita je rozšírená o automatické ukladanie running kofigurácie do startup. Ak ho zapnete. MDS switch potom automaticky ukladá skriptom novo nastavené zoning konfigurácie, takže sa nestratia po reboote switchu, resp. skript ich nemusí nanovo vytvárať.
  • Nato, aby funkcionalita správne fungovala, musí MDS switch pri registrácii SAN zariadení rozpoznať ich typ. Používa sa nato „FC-4 Feature Bits“ v PLOGI FC rámci počas registrácie. Ak switch nevie, či sa mu registruje initiator alebo target, nemôže mu nakonfigurovať správne zóny. Vygeneruje syslog správu.
  • Autozone sa prvý raz objavil vo verzii NX-OS 8.3.1, rozšírenie od 8.4.1 verzie.
  • Škálovateľnosť Autozone funkcionality je do 100 lognutých zariadení.
  • Autozone funguje iba vo VSAN 1 (pri jedno switchových implementáciách sa zriedkavo používa viacero VSANiek).
  • Nevyžaduje si to žiadnu licenciu.

Use case Autozone funkcionality je buď pri malých zákazníkoch s jedným párom 32G MDS switch-ov (redundantné SANky), alebo pri väčších zákazníkoch, ktorí vytvára samostatné SANky per aplikácie (application-specific POD) a vyžadujú rýchle nasadenie.

V prípade záujmu vám veľmi radi pomôžeme s výberom a PoC.

 kontaktujte nás