Tin tức

So sánh các giao thức lưu trữ - Fibre Channel, FCoE, Infiniband, iSCSI?

06/05/2021

Khi có lượng dữ liệu lớn, điều rất quan trọng là chúng tôi chọn công nghệ nào để lưu trữ dữ liệu. Có thông số quan trọng gì sẽ có tác động lớn đến tốc độ truy cập dữ liệu được lưu trữ cũng như so sánh xem các giao thức lưu trữ - Fibre Channel, FCoE, Infiniband, iSCSI có gì?

Lượng dữ liệu kỹ thuật số trong vũ trụ đang tăng với tốc độ cấp số nhân, cứ sau hai năm thì tăng gấp đôi và thay đổi cách chúng ta sống trên thế giới. Nếu chúng ta xem xét dữ liệu, chúng ta có thể chia chúng thành: Dữ liệu có cấu trúc (được tổ chức cao và được tạo thành phần lớn từ các bảng với các hàng và cột xác định ý nghĩa của chúng, như bảng tính Excel và cơ sở dữ liệu quan hệ) và  Dữ liệu không có cấu trúc (Sách, chữ cái, tệp âm thanh, video , power point, hình ảnh…)

Sự phát triển của dữ liệu có cấu trúc so với dữ liệu không có cấu trúc trong thập kỷ qua cho thấy dữ liệu phi cấu trúc chiếm hơn 90% tổng số dữ liệu. “ Giữa buổi bình minh của nền văn minh và năm 2003, chúng tôi chỉ tạo ra năm exabyte; bây giờ chúng tôi tạo ra số tiền đó hai ngày một lần. Đến năm 2020, con số đó được dự đoán là 53 zettabyte (53 nghìn tỷ gigabyte) - tăng gấp 50 lần ”.

Có một ví dụ điển hình cho nó ngay cả trong các ngành truyền thống như năng lượng khi ngành công nghiệp đang thay đổi. Lượng dữ liệu được tạo ra bởi các mạng cảm biến trên thiết bị hạng nặng là đáng kinh ngạc. Nguồn cấp dữ liệu thời gian thực của một ngày trên Twitter lên tới 80GB. Một cảm biến trên cánh tuabin tạo ra 520GB mỗi ngày và bạn có 20 cảm biến trong số đó. ”Các cảm biến này tạo ra dữ liệu lớn theo thời gian thực cho phép GE quản lý hiệu quả của từng cánh của mỗi tuabin trong một trang trại điện gió.

Dữ liệu cần được lưu trữ:

Khi chúng tôi có lượng dữ liệu lớn này, điều rất quan trọng là chúng tôi chọn công nghệ nào để lưu trữ dữ liệu. Có 3 thông số quan trọng sẽ có tác động lớn đến tốc độ chúng ta truy cập dữ liệu được lưu trữ:
Dữ liệu cần được lưu trữ
  • Băng thông: thước đo tốc độ truyền dữ liệu, MB / s;
  • Độ trễ: thời gian cần thiết để hoàn thành yêu cầu I / O, còn được gọi là thời gian phản hồi. Thường được đo bằng mili giây (1/1000 giây). Tua đi trong micro giây (1/1000 của mili giây);
  • IOPS - Hoạt động đầu vào / đầu ra mỗi giây (IOPS, phát âm là mắt) là phép đo hiệu suất đầu vào / đầu ra được sử dụng để mô tả đặc điểm của các thiết bị lưu trữ máy tính như ổ đĩa cứng (HDD), ổ đĩa trạng thái rắn (SSD) và mạng vùng lưu trữ (SAN)
Hai thông số khác mà trung tâm dữ liệu quan tâm là: mức tiêu thụ điện năng và độ tin cậy .

So sánh giao thức lưu trữ - Fibre Channel, FCoE, Infiniband, iSCSI :

Có một số loại giao thức lưu trữ để lựa chọn và dựa trên sự lựa chọn này phần lớn sẽ phụ thuộc vào các thông số mạng của chúng ta, loại cơ sở hạ tầng mạng mà chúng ta sẽ có, thậm chí cả bộ chuyển mạch và bộ định tuyến của thương hiệu nào mà chúng ta có nhiều khả năng thấy trong trung tâm dữ liệu của mình và loại cáp nào chúng tôi sẽ có trong đó.
So sánh giao thức lưu trữ - Fibre Channel, FCoE, Infiniband, iSCSI
Dưới đây sẽ là tóm tắt về các lựa chọn có thể có và một chút xem xét sâu hơn về từng lựa chọn trong số đó:
Thuộc tính Infiniband Fibre Channel FCoE iSCSI
Bandwidth (Gbps) 2.5/5/10/14/25/50 8/16/32/128 10/25/40/100 10/25/40/100
Adapter Latency 25us 50us 200us Wide range
Switch latency 100-200 ns 700 ns 200 ns 200 ns
Adapter HCA – host channel adapter HBA – host bus adapter CNA – converged network adapter NIC – network interface card
Hãng Switch Mellanox, Intel Cisco, Brocade Cisco, Brocade HPE, Cisco, Brocade
Hãng cạc Mellanox, Intel Qlogic, Emulex Qlogic, Emulex Intel, Qlogic
Deployment amount Low Medium Low High
Reliability Medium High Medium Medium
Ease of management Low Medium Medium High
Future upgrade path Medium High Medium High

InfiniBand (IB)

InfiniBand (IB) là một trong những tiêu chuẩn truyền thông mạng máy tính mới nhất được sử dụng trong máy tính hiệu suất cao, có thông lượng rất cao và độ trễ rất thấp và nó thường được sử dụng để kết nối các siêu máy tính với nhau. Mellanox và Intel là hai nhà sản xuất chính của adapter bus máy chủ InfiniBand và bộ chuyển mạch mạng. Intel đã nhảy vào cuộc chơi này bằng cách mua lại bộ phận Qlogic InfiniBand và mảng kinh doanh kết nối HPC của Cray.
Tốc độ thay đổi từ 2,5Gbit / s (SDR) đến 50Gbit / s (HDR) và cũng có thể được kết hợp trong tối đa 12 liên kết, nơi chúng tôi có thể nhận được kết nối 600 Gbit / s,
Infiniband Speed Form Factor DAC AOCs Optical transceivers DAC breakout AOC breakout
HDR 200Gb/s QSFP56 Y Y Y Y Y
EDR 100Gb/s QSFP28 Y Y Y    
FDR 56Gb/s QSFP+ Y Y Y    
FDR10 QDR 40Gb/s QSFP+ Y Y Y    
QDR 40Gb/s QSFP+ Y Y Y    
Khoảng cách     0.5m to 7m 3m to 300m 30m to 10km 1-2.5m 3m to 30m
Đối với kết nối Infiniband, chúng tôi có thể sử dụng cáp DAC, AOC, module quang và chúng tôi có khả năng sử dụng cáp DAC và AOC.

Fibre Channel (FC)

Fibre Channel (FC) đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho mạng SAN vào giữa những năm 1990. Mạng Fibre Channel truyền thống chứa phần cứng có mục đích đặc biệt được gọi là thiết bị chuyển mạch Fibre Channel kết nối bộ lưu trữ với SAN cộng với HBA Fibre Channel (adapter bus chủ) kết nối các thiết bị chuyển mạch này với máy tính chủ. Fibre Channel là một giao thức có độ trễ thấp, băng thông cao, thông lượng cao. Là một giao thức lưu trữ, FC rất đơn giản để cấu hình và quản trị, và đã được chấp nhận rộng rãi trong 18 năm qua.
Tốc độ kênh sợi quang đã phát triển và ngày nay tốc độ 16GFC, 32GFC và 128GFC được hỗ trợ trong các thiết bị chuyển mạch FC hiện đại và HBA và tốc độ 256GFC và 512GFC đang trong lộ trình.

Nếu chúng ta kiểm tra thì các thương hiệu chính cho công nghệ chuyển mạch Fibre Channel là Cisco, Brocade và các thương hiệu chính cho HBA là Qlogic và Emulex. Cũng có các thiết bị chuyển mạch của Dell và Lenovo FC, nhưng đây là thiết bị OEM của Brocade.

Đối với chuyển mạch FC và kết nối HBAs, chúng tôi sử dụng các module quang. Dưới đây sẽ là tài liệu rất hữu ích cho tất cả người dùng chuyển mạch Brocade FC về ma trận hỗ trợ Fibre Channel Transceiver
Name Line-Rate Gigabyte Available Since
1GFC 1.0625 1997
2GFC 2.125 2001
4GFC 4.25 2004
8GFC 8.5 2005
10GFC 10.51875 2008
16GFC 14.025 2011
32GFC 28.05 2016
128GFC 28.05×4=112.2 2016
256GFC   2021
512GFC   2024
Chúng ta có thể thấy rằng Brocade hỗ trợ các module quang FC với SWL (Bước sóng ngắn lên đến 300m), LWL (Bước sóng dài, lên đến 10km) và ELWL (Bước sóng dài mở rộng lên đến 25km). Giải pháp module quang CABLEXA có khả năng cung cấp không chỉ các module quang tiêu chuẩn mà còn cung cấp các giải pháp kết hợp sẽ hỗ trợ khoảng cách xa hơn (ví dụ lên đến 100km cho 8G FC) và vì chúng tôi là loại 8G - 16G FC CWDM và DWDM có thể rất hữu ích cho trung tâm dữ liệu sự liên kết với nhau. Một tài nguyên kết nối tốt khác nếu bạn có cơ sở hạ tầng FC dựa trên Cisco: Bảng dữ liệu module quang có thể cắm được dòng Cisco MDS 9000 . Ở đây chúng ta có thể thấy mối quan hệ giữa các nền tảng Cisco FC và các module quang Fibre Channel có sẵn cho nó.

Fibre Channel over Ethernet (FCoE)

Một dạng FC thay thế được gọi là Fibre Channel over Ethernet (FCoE) đã được phát triển để giảm chi phí của các giải pháp FC bằng cách loại bỏ nhu cầu mua phần cứng HBA. FCoE là FC qua Ethernet không mất dữ liệu.

Fibre Channel yêu cầu ba phần mở rộng chính để cung cấp các khả năng của Fibre Channel over Ethernet :
  • Đóng gói các khung Kênh sợi quang vào các Khung Ethernet.
  • Các phần mở rộng cho chính giao thức Ethernet để cho phép một kết cấu Ethernet trong đó các khung không bị mất thường xuyên trong thời gian tắc nghẽn.
  • Ánh xạ giữa các ID N_port của Kênh Sợi (hay còn gọi là FCID) và địa chỉ MAC Ethernet.
Ưu điểm chính của FCoE là khả năng sử dụng cáp Ethernet cho mạng trung tâm dữ liệu và lưu lượng lưu trữ, giúp loại bỏ nhu cầu về cấu trúc và cơ sở hạ tầng Fibre Channel. Nó làm giảm số lượng cáp cũng như số lượng thẻ giao diện cần thiết. Thay vì các cạc mạng Ethernet riêng biệt và adapter máy chủ Fibre Channel (HBA), hai chức năng này sẽ được kết hợp vào một adapter mạng hội tụ duy nhất (CNA). CNA xử lý cả hai giao thức trên một thẻ duy nhất, đồng thời cho phép các miền lưu trữ và mạng được kiểm soát độc lập.

Giờ đây, nhiều thiết bị chuyển mạch Fibre Channel cũng hỗ trợ FCoE, ví dụ như dòng Cisco Nexus và dòng Cisco MDS hỗ trợ nó giống như thiết bị chuyển mạch Brocade hỗ trợ nó. Cisco là một trong những nhà cung cấp đang đẩy mạnh FCoE vì Cisco không giỏi bằng Brocade trên FC nhưng lại có nhiều chuyên môn về Ethernet và IP. Trong khi FCoE hứa hẹn cải thiện tính kinh tế, nó không cải thiện tính khả dụng hoặc hiệu suất so với FC. Nó làm tăng thêm sự phức tạp trong quản trị. Một cân nhắc khác là mối liên hệ giữa tỷ lệ chấp nhận thấp và việc thiếu các quản trị viên FCoE có kinh nghiệm, nhân viên dịch vụ và hỗ trợ. Việc áp dụng FCoE đã không thành công, và như dự kiến ​​ban đầu của các nhà cung cấp FCoE, FCoE đã không thay thế FC.

iSCSI

iSCSI  được tạo ra như một giải pháp thay thế chi phí thấp hơn, hiệu suất thấp hơn cho Fibre Channel và bắt đầu phổ biến vào giữa những năm 2000. iSCSI hoạt động với bộ chuyển mạch Ethernet và kết nối vật lý thay vì phần cứng chuyên dụng được xây dựng riêng cho khối lượng công việc lưu trữ. Nó cung cấp tốc độ dữ liệu từ 10 Gbps trở lên.

iSCSI đặc biệt thu hút các doanh nghiệp nhỏ hơn, những người thường không có nhân viên được đào tạo về quản trị công nghệ Fibre Channel. iSCSI được IBM và Cisco tiên phong vào năm 1998. Không giống như một số giao thức SAN, iSCSI không yêu cầu cáp chuyên dụng; nó có thể được chạy trên cơ sở hạ tầng IP hiện có. Khi chúng ta sử dụng Ethernet đúng cách hơn, TCP có rất nhiều nhà cung cấp, sản phẩm và thành phần để lựa chọn.

Do đó, iSCSI thường được coi là một giải pháp thay thế chi phí thấp cho Fibre Channel. Tuy nhiên, hiệu suất của việc triển khai iSCSI SAN có thể bị suy giảm nghiêm trọng nếu không được vận hành trên mạng chuyên dụng hoặc mạng con (LAN hoặc VLAN), do sự cạnh tranh về lượng băng thông cố định. Để kết nối thiết bị trong iSCSI, chúng ta có thể sử dụng module quang 10G / module quang 40G / module quang 100G Ethernet, module cáp DACcáp AOC hoặc các loại module quang khác


Kết luận:
Dựa trên phân tích ở trên, chúng tôi có thể kết luận rằng Fibre Channel là một trong những giao thức tốt nhất cho cơ sở hạ tầng mạng lưu trữ dữ liệu vì nó hoàn thiện, độ trễ thấp, băng thông cao, cấu hình và quản trị đơn giản, vì nhược điểm có thể là không có nhiều nhà cung cấp để lựa chọn nó, làm cho công nghệ này khá đắt. Đây có thể là công nghệ tuyệt vời cho các doanh nghiệp lớn hơn vì nó được xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ lưu trữ và đó là tất cả những gì nó làm được.

iSCSI cũng là một lựa chọn tốt như một giao thức lưu trữ vì nó được thiết kế dựa trên Ethernet, iSCSI rẻ hơn nhiều so với Fibre Channel. iSCSI sử dụng thiết bị chuyển mạch và cáp Ethernet tiêu chuẩn và hoạt động ở tốc độ 1GB / s, 10GB / s, 40GB / s và 100GB / s. Về cơ bản, khi Ethernet tiếp tục phát triển, iSCSI cũng tiến bộ theo nó. Có vẻ như iSCSI ban đầu được thiết kế cho các tổ chức nhỏ hơn không đủ khả năng cung cấp mạng FC riêng biệt và những nơi sẵn sàng chấp nhận hiệu suất thấp hơn một chút vì lợi ích chi phí .. ngày nay với sự tiến bộ của Ethernet, điều này không còn đúng nữa.

FCoE chưa trở thành xu hướng chủ đạo cũng cho biết FCoE giải pháp của họ ít phức tạp hơn và hiệu quả hơn về chi phí do giảm hệ thống cáp cùng với việc sử dụng các bộ điều hợp máy chủ chi phí thấp hơn, FC có thể cung cấp hiệu suất tốt hơn nhiều so với FCoE.

Infiniband là công nghệ có thể cung cấp một trong những thông số thông lượng và độ trễ tốt nhất, nhưng nhược điểm là nó không được sử dụng rộng rãi, phần quản trị có thể khó hơn nhiều so với các giao thức khác và từ góc độ chi phí, nó là công nghệ đắt tiền.

Đây là những suy nghĩ của chúng tôi về chủ đề này, như mọi khi, bạn luôn được chào đón bình luận, bạn đặt câu hỏi hoặc thảo luận gửi tới: contact@netsystem.vn
Các tin bài khác