FCoE und iSCSI beschleunigen Speichernetzwerke auf bis zu 10 Gbit/s. Trotz technischer Differenzen halten sich die praktischen Unterschiede in Grenzen.

Von Max Lessel

Im Streit zwischen FC und iSCSI fragen immer mehr IT-Manager nach dem Sinn noch schnellerer Speichernetzwerke. Bei I/O-lastigen Workloads schafft bereits ein einzelner 1-Gbit/s-Link – egal ob iSCSI oder FC – ganze 10.000 IOPs/s (bei einer Blockgröße von 8 KByte). Das erscheint enorm im Vergleich zu den lächerlichen 80 bis 180 IOPs/s, welche eine einzelne Festplatte tatsächlich liefern kann. Um eine einzelne Leitung überhaupt auslasten zu können, wäre rein rechnerisch ein Array nötig, welches über mindestens 56 Platten striped. Und selbst mit einem solchen RAID gibt es wohl kaum einen Server, ein Dateisystem oder eine Applikation, welche diese IOPs dann auch noch in Echtzeit verarbeitet.

Warum also sollen sich Systemverantwortliche angesichts dieser Schieflage Gedanken über eine SAN-Technologie machen, welche ganze 100.000 IOPs/s pro Kanal verarbeiten kann? Zwei sich stark im Aufwind befindende Technologien geben die Antwort: Virtualisierung und SSDs. Auf der einen Seite betreibt ein Server heute eben nicht nur einen Netzwerkdienst auf einer Systeminstanz. Dutzende virtualisierter Rechner auf einem einzelnen Host drängen mit ihren IOPs ins SAN. Auf der anderen Seite können SSDs diese Anforderung locker abwickeln. Deren IOPs, Bandbreite und Antwortzeiten liegen mindestens um Faktor zehn über der Leistung mechanischer Platten – und die Entwicklung der SSDs steht erst am Anfang. Die Flaschenhälse im SAN finden sich heute eher in den Storage-Controllern, welche ursprünglich für SAS- oder Fibre-Channel-Platten (FC) entwickelt wurden. Zunächst also müssen die Speicherhersteller ihren Controllern Beine machen, dann können auch die Speichernetzwerke mächtig aufdrehen. Die Anwender stehen vor der Wahl: 8-Gbit/s-FC, 10-Gbit/s-FCoE oder 10-Gbit/s-iSCSI.

Fibre-Channel und FCoE

FC ist nach wie vor eine der verlässlichsten SAN-Technologien. Aktuell arbeitet ein reines FC-SAN mit Portgeschwindigkeiten von acht Gbit/s, das bedeutet 80.000 IOPs/s bei einer Bandbreite von rund 800 MByte/s. Der 16-Gbit/s-Standard wurde Oktober 2010 verabschiedet und erste HBAs und Switche mit 16 Gbit/s sollen 2011 auf den Markt kommen. FC liefert niedrige Latenzzeiten, große Bandbreiten und ist wider alle Unkenrufe aus dem iSCSI-Lager vergleichsweise simpel zu konfigurieren. Aber FC bleibt eine teure Angelegenheit. Die Auswahl der Switch-Hersteller bleibt mit Brocade, Cisco und QLogic sehr überschaubar.

»Fibre-Chennel over Ethernet« (FCoE) als Erweiterung zum FC-Standard erlaubt es, 8-Gbit/s-FC in 10-Gbit/s-Ethernet-Frames einzukapseln. Allerdings erfordert diese Technologie die Transportsicherheit von FC, sprich kein Frame geht verloren. Das kann rohes Ethernet nun einmal nicht. Daher sind für FCoE besondere Switche erforderlich, welche den Standard »Data Center Ethernet« erfüllen. Da wird die Auswahl noch kleiner als bei FC, denn FCoE-fähige Switche liefern aktuell nur Brocade oder Cisco. Zudem ist FCoE in erster Linie als Initiator-Technologie gedacht. Der CNA (Converged Network Adapter) im Server stellt sich dort gleichermaßen als FC-HBA wie auch als 10-Gbit/s-NIC dar. Es ist die Aufgabe des Switches das SAN von LAN zu trennen und über eigene Uplink-Module mit nicht DCE-fähigen Ethernet- und regulären 8-Gbit/s-FC-Ports weiterzuleiten.

iSCSI - Performance von der Konfiguration abhängig

10-Gbit/s-iSCSI setzt unverändert auf die Kapselung von SCSI-Daten in IP-Frames. Den normalerweise die CPU belastenden Overhead beim Ein- und Auspacken der Speicherdaten in IP-Blöcke übernehmen heute überwiegend Offload-Adapter, die sich mehr und mehr als Standardausrüstung moderner Server etablieren. Bei den Switchen hat der Anwender wiederum freie Auwahl, denn eine besondere Technologie wie DCE setzt iSCSI auch bei 10 Gbit/s nicht voraus.

Dennoch ist Vorsicht geboten. Die Preise aktueller 10-Gbit/s-ToE-Adapter sind FC-HBAs ebenbürtig. Hier gibt es keine finanziellen Vorteile. Und auch bei den Switches hält sich die Preisdifferenz zwischen FC und 10-Gbit/s-iSCSI in Grenzen. Um eine gute Performance zu erzielen kann der Anwender eben nicht einen x-beliebigen Switch verwenden. Die tatsächliche iSCSI-Geschwindigkeit hängt sehr stark von der richtigen Switch-Konfiguration ab und davon, ob alle Komponenten von Target über Switch bis zum Initiator die exakt gleichen Parameter verwenden. Das fängt bei der Blockgröße an und zieht sich über die Flow-Control bis hin zum korrekten LACP- und Buffer-Setup. Unter dem Strich sind Fehlersuche und Performance-Tuning in einem IP-SAN deutlich aufwendiger als bei FC.

Fazit: Jeder SAN-Ansatz hat seine Berechtigung

Preislich liegen 10-Gbit/s-iSCSI und 8-Gbit/s-FC gleich auf. Es ist jedoch zu erwarten, dass die Preise für 10-Gbit/s-Ethernet deutlich stärker fallen als für FC. Auch in punkto Geschwindigkeit liegen FC und iSCSI in etwa gleich auf, wobei iSCSI sehr stark von der korrekten End-to-End-Konfiguration aller Komponenten abhängt. Die Vorteile der Technologie sind: die breite Unterstützung bei Hard- und Software-Herstellern sowie die etwas bessere IOPs-Geschwindigkeit. Letztere ergibt sich aus dem Packaging (Jumbo-Frames), wobei sich ein kompletter IOP mit einem einzigen Frame statt mit deren vier (FC) übertragen lässt.

FC hingegen punktet mit seiner enormen Zuverlässigkeit. Auch ohne große Detailkonfiguration liefert das SAN hohe Geschwindigkeiten. Dank der niedrigen Latenzzeiten kann FC schnellere Transferraten bei sequenziellen Transfers mit großen Blöcken erreichen. FCoE ist in diesem Zusammenhang lediglich eine alternative Anbindungsart für die Initiatoren.