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Stockage sur Ethernet : une approche essentielle

publié le lundi 05/07/2010

L’une des tendances actuelles les plus marquantes en matière de datacenters est celle de la convergence des structures de commutation. Les serveurs des datacenters sont traditionnellement connectés à trois périmètres réseaux différents : le stockage, TCP/IP et les clusters. Chacun de ces périmètres ayant ses propres définitions, différents types de commutation y sont appliqués : Fibre Channel, Ethernet ou Infiniband. Face à ce constat, il est clair que l’un des aspects valorisants d’Ethernet est sa capacité à être exploité dans chacun des types de réseaux pour interconnecter tous les serveurs. Une consolidation globale autour d’Ethernet réduit considérablement le volume d’équipements au sein du datacenter, de même que la consommation d’énergie et les budgets de gestion.

 

Solutions de stockage basées IP

 

La connectivité du stockage basé IP encapsule les messages de stockage dans un paquet IP, puis exploite la technologie Ethernet sous-jacente pour les transporter vers les serveurs et les équipements de stockage. Naturellement, des débits Ethernet élevés seront synonymes d’échanges d’informations plus rapides entre les serveurs et les dispositifs de stockage. A ce titre, on peut considérer qu’un transport 10 Gigabit Ethernet sera effectivement 10 fois plus rapide qu’un transport Gigabit Ethernet.

 

Les protocoles d’accès aux fichiers tels que NFS et CIFS sont aujourd’hui majoritairement associés à Ethernet ; leurs performances sont donc proportionnelles aux débits proposés, notamment grâce à 10G Ethernet. Pour les clients exploitant ce type de technologie pour leur stockage, Ethernet s’avère être la meilleure solution de convergence.

 

L’un des meilleurs moyens d’encapsulation de blocs d’informations de stockage sous forme de paquets IP est le protocole iSCSI. Dans un récent rapport publié par Gartneri, Robert E. Passmore propose une étude détaillée de ce protocole, au terme de laquelle il conclut que cette technologie est prête à être déployée sur des serveurs de datacenters. Il considère que les déploiements iSCSI peuvent représenter des économies allant jusqu’à 3500 $ par serveur, en comparaison de Fibre Channel.

 

Un analyste du Forrester Group, Andrew Reichmann, a lui aussi confirmé cette tendance. Il conclut dans son rapportii que iSCSI se traduit par d’importantes économies face à Fibre Channel. Lorsqu’on examine ces deux études, il apparaît clairement que iSCSI apporte une réelle valeur ajoutée dans les déploiements de datacenters.

 

IDC Group, quant à lui, a mesuré une augmentation annuelle en 2008iii de 61,6% pour les revenus générés par la technologie iSCSI. Son analyste Natalya Yezhkova estime que le contexte économique actuel et les budgets plus stricts ont contribué à cette augmentation en faveur de iSCSI. Dans le même rapport, Liz Connor, Research Analyst du Disk Strorage System Tracker, indique que les SAN Fibre Channel ont connu une baisse, sur l’année, d’environ 3,2%. Elle précise : « Les systèmes SAN FC satisfont à de nombreux impératifs de stockage haut de gamme, mais à un prix moyen nettement plus élevé. Dans le même temps, les alternatives iSCSI et NAS offrent des fonctionnalités très évoluées à un prix inférieur, ce qui pousse les fournisseurs à les adopter. L’information continue sur les technologies, la plus grande confiance dans le stockage basé IP, la sophistication grandissante des produits, ainsi que des tarifs plus attractifs, conduisent à une adoption de plus en plus large de iSCSI et de NAS par les entreprises soucieuses de préserver leurs budgets. »iv

 

Les solutions de stockage basées IP sont à la fois faciles à configurer et à administrer ; elles exploitent la même infrastructure réseau (Ethernet) et réduisent les complexités et les coûts d’exploitation des datacenters. La plupart des déploiements de stockage basés IP utilisent actuellement Gigabit Ethernet, et pourront bénéficier des améliorations de 10G Ethernet pour disposer de performances dépassant celles de Fibre Channel.

 

Homogénéisation des datacenters (Data Center Bridging)

 

Ethernet constituait jusqu’alors un réseau bien pensé, mais qui pouvait toutefois perdre des paquets ou les livrer dans un ordre aléatoire en cas de surcharge réseau, ce qui aboutissait à des re-transmissions et à des retards. Le protocole iSCSI est capable de son côté de se charger de ces tâches, en se basant sur les normes IP. Cependant, toute possibilité de réduction des pertes réseau ne pourra qu’améliorer les performances iSCSI.

 

De nouveaux standards ont permis de créer des protocoles Ethernet moins sujets aux pertes éventuelles. Ces standards sont génériquement regroupés sous l’appellation DCB (Data Center Bridging) :

  • Priority Flow Control (IEEE 802.1Qbb)
  • Congestion notification - (IEEE 802.1Qau)
  • Enhanced Transmission Selection (802.1Qaz)
  • Data Centre Bridging eXchange protocol (DCBX) 

Ce type de réseau “loss less” permet à une connexion 10G Ethernet de supporter simultanément plusieurs types de trafics, en respectant leurs propriétés respectives. Grâce à ces extensions, le même lien Ethernet améliorera les performances et la robustesse d’iSCSI, tout en autorisant les trafics de stockage Fibre Channel via FCoE, et en favorisant la mise en œuvre d’une structure E/S consolidée.

 

Avec l’introduction de produits supportant l’approche DCB, iSCSI (et NFS) pourront bénéficier de performances et d’une fiabilité supérieures, à partir d’une trame Ethernet “loss less”.

 

FCoE (Fibre Channel over Ethernet)

 

Il a été indiqué plus haut que les réseaux de stockage SAN utilisent soit des solutions basées IP (avec Ethernet), soit des solutions Fibre Channel. Le marché du stockage connaît actuellement un fort engouement en faveur d’une technologie dénommée FCoE (Fibre Channel over Ethernet). FCoE est souvent décrit comme “le meilleur des deux mondes”. Il offre une protection des investissements et une compatibilité ascendante des applications pour les environnements Fibre Channel, tout en exploitant l’ubiquité reconnue et l’économie qui caractérisent la technologie Ethernet pour le transport, en remplacement d’une trame de commutation Fibre Channel. Ceci est réalisé via l’encapsulation des messages Fibre Channel au sein de “frames” Ethernet, et par l’utilisation de la même infrastructure Ethernet que celle équipant tous les datacenters pour faire transiter les informations entre les serveurs et les systèmes de stockage. FCoE impose une infrastructure Ethernet DCB “loss less” en tant que trame de commutation. Bob Laliberte, analyste du cabinet ESG, décrit FCoE comme l’un des moteurs qui vont pousser à l’adoption de 10G Ethernet en tant que référence de commutation au sein des datacenters. Il prévoit également une forte poussée des déploiements FCoE sur la période 2010-2012v. FCoE est censé apporter des performances qui seront supérieures à celles des solutions de type Fibre Channel.

 

Conclusion

 

Le concept de trame de commutation Ethernet est sur le point de vivre une importante évolution : celle d’une capacité supérieure à transporter les informations critiques telles que celles du stockage. D’ores et déjà, les réseaux de stockage évoluent indiscutablement de l’approche Fibre Channel vers des solutions de stockage 10G Ethernet, et cette tendance s’accélère désormais encore avec des produits Ethernet DCB Loss-Less tels que l’offre RackSwitch G8124 de BLADE Network Technologies.

 

Les applications HPC (High Performance Computing) sont par définition sensibles au ratio prix/performances. Grâce aux progrès qu’apportent l’approche DCB et la proposition de standard RoCE (RDMA over Converged Ethernet), Ethernet sera bientôt en mesure d’offrir aux clusters HPC la connectivité IPC à faible latence qui leur est nécessaire.

 

Grâce à l’adoption des nouveaux protocoles Ethernet DCB, Ethernet sera donc en mesure de proposer toutes les fonctionnalités qui en feront la seule trame de commutation permettant de répondre aux besoins du réseau, du stockage et des clusters.

 

Par Charles Ferland, VP EMEA de BLADE Network Technologies.

 

 

 

 

i Passmore, Robert E. (2009), “Significant Cost-Savings on Storage Area Network

Deployments for Data Centers”, Gartner research id # G00165856,

 

ii Reichman, Andrew and Yates and Simon, Dines, Rachel A., (2008), “Cost Comparison Of iSCSI Versus Fibre Channel SAN Components - Favorable Economics Makes iSCSI Worthy Of Serious Consideration”, Forrester Research, USA

 

iii Yezhkova, Natalya, (2009) “Year-Over-Year Quarterly External Disk Storage Systems Market Experiences Negative Growth for the First Time in More Than 5 Years”, IDC Group , USA

 

iv Ibid.

 

v Laliberte, Bob, (2008), “10 Gb Ethernet Drive to the Data Center in 2008:

“Will Economics Accelerate Widespread Adoption?,” Enterprise Strategy Group (ESG)

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