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NVMe-oF (RoCE FC TCP) vs. Traditionelles Fibre Channel

#1
17-04-2021, 06:49
Weißt du, als ich vor ein paar Jahren anfing, mit Speichernetzwerken herumzuspielen, war ich total auf traditionelles Fibre Channel fixiert, weil es sich einfach rocksolide anfühlte, als könnte man alles darauf werfen, und es würde nicht einmal blinzeln. Aber dann kam NVMe-oF, besonders mit diesen RoCE- und TCP-Varianten, und sogar der FC-Version, und es hat meine Perspektive total verändert. Ich meine, wenn du ein Setup betreibst, bei dem die Latenz deine Leistung beeinträchtigt, kann NVMe-oF die Mikrosekunden einsparen, die sich zu echten Kopfschmerzen summieren. Ich habe es in ein paar Umgebungen implementiert, und die Art und Weise, wie es NVMe-Protokolle über das Fabric nutzt, bedeutet, dass du Geschwindigkeit wie von der native bekommst, ohne die alten Engpässe. Traditionelles FC hingegen war schon seit Ewigkeiten die erste Wahl, weil es so verdammt zuverlässig für Blockspeicher ist, insbesondere in SANs, wo du zonierten Zugang und garantierte Lieferung benötigst. Aber mal ehrlich, die Verkabelung und Switches für FC sind nicht billig, und wenn du versuchst, ohne große Ausgaben zu skalieren, fühlt es sich ziemlich schnell veraltet an.

Eine Sache, die ich an NVMe-oF liebe, ist, wie es Ethernet für Hochgeschwindigkeitsspeicherverkehr öffnet, insbesondere mit RoCE, das auf diesem verlustfreien RDMA-Magie beruht. Du musst kein separates FC-Fabric mehr warten; du kannst alles über deine bestehenden 100GbE- oder schnelleren Verbindungen zusammenführen. Ich erinnere mich, dass ich ein FC-Setup für das Rechenzentrum eines Freundes beheben musste, und schon die Zonenprobleme haben einen halben Tag in Anspruch genommen - endloses Fummeln mit WWNs und Fabric-Logins. Mit NVMe-oF über RoCE, sobald du PFC und ECN richtig konfiguriert hast, ist es viel reibungsloser, und du bekommst Multipathing, das viel flexibler ist. Der Durchsatz? Wahnsinn. Wir sprechen von potenziell Terabytes pro Sekunde in geclusterten Setups, was FC zwar in roher Bandbreite mithalten kann, aber oft mit Overhead von SCSI-Emulation erstickt. NVMe-oF überspringt diese Schicht, sodass deine Apps den Speicher sehen, als wäre er lokal, was ein echter Game-Changer für Datenbanken oder KI-Workloads ist, bei denen I/O-Wartezeiten der Feind sind.

Das gesagt, traditionelles FC hat auch seine Stärken, besonders wenn du in einem Unternehmen bist, wo Compliance und Isolation wichtiger sind als modernste Geschwindigkeit. Du erhältst dedizierte Bandbreite - keine Konkurrenz durch IP-Verkehr - und die Fehlerkorrektur ist so tief integriert, dass Paketverlust wie ein Mythos erscheint. Ich habe FC-Fabrics gesehen, die massive Failover-Szenarien ohne Probleme bewältigen, dank dieser stabilen F- und E-Ports. Wenn dein Team nicht super komfortabel mit Netzwerkanpassungen ist, bedeutet die Beibehaltung von FC weniger Variablen; du steckst HBA-Karten ein, kartierst LUNs, und schon geht's los. NVMe-oF, insbesondere die TCP-Variante, versucht, die Dinge zugänglicher zu machen, indem es standardmäßiges TCP/IP verwendet, das du wahrscheinlich ohnehin schon von deiner LAN-Seite konfiguriert hast. Aber hier wird es kompliziert: TCP fügt durch seine Staukontrolle einige Latenz hinzu, sodass es sich anders anfühlen könnte, wenn du extrem niedrige Wartetiefen anstrebst; es ist vielleicht nicht so schnittig wie reines RoCE. Ich habe TCP einmal in einem Testlabor ausprobiert, und obwohl es einfacher war, über VLANs zu implementieren, zeigte sich das Jitter in den Benchmark-Tests, wodurch ich mir wünschte, ich hätte für diesen kritischen Pfad bei FC geblieben.

In Bezug auf die Kosten hat NVMe-oF klar die Nase vorn, wenn du ein Greenfield-Projekt aufbaust. Warum für FC-Direktoren ausgeben, die so viel kosten wie ein gebrauchtes Auto, wenn du ToR-Switches für RoCE umwidmen kannst? Ich habe das letztes Jahr für ein Projekt ausgerechnet: Der Wechsel zu NVMe-oF über Ethernet hat uns etwa 40% auf der Fabric-Seite gespart, und das ist noch nicht einmal die Stromaufnahme berücksichtigt - FC-Geräte ziehen mit all den dedizierten Optiken viel Watt. Außerdem kannst du mit NVMe-oF Compute und Storage leichter disaggregieren und NVMe-Arrays unabhängig skalieren, ohne das gesamte SAN herausreißen zu müssen. Traditionelles FC versperrt dir dieses monolithische Gefühl, bei dem eine Expansion mehr Switches und potenzielle Einzelpunkte des Versagens bedeutet, wenn du mit ISLs nicht vorsichtig bist. Aber versteh mich nicht falsch, die Reife von FC bedeutet besseren Support von Anbietern; jedes Speichersystem von den großen Playern arbeitet direkt out-of-the-box damit zusammen. Mit NVMe-oF, insbesondere der FC-Version, überbrücken wir diese Lücke - es ist wie NVMe-Semantik über deine bestehenden FC-Pipelines, sodass du alles andere nicht in den Schutt legen musst. Ich habe einem Kunden bei diesem Übergang geholfen, und das FC-oF-Hybrid ermöglichte es ihnen, ihre Zoning zu behalten, während sie NVMe-Warteschlangen freigaben, was ihre IOPS ohne vollständige Überholung verdoppelte.

Nun, Sicherheit ist ein weiterer Aspekt, bei dem traditionelles FC glänzt, weil es luftdicht von deinem regulären Netzwerk getrennt ist - kein schleichender seitlicher Zugriff, wenn jemand dein Ethernet kompromittiert hat. NVMe-oF erbt alles, was du darauf schichtest, wie IPsec für TCP oder RDMA-Sicherheitsmodi in RoCE, aber es erfordert, dass du sie tatsächlich implementierst, was ich auf die harte Tour gelernt habe, nachdem ein Audit unser anfängliches Setup beanstandete. Du musst an die Authentifizierung auf NVMe-Ebene denken, nicht nur am Fabric-Login, und das fügt Konfigurationsaufwand hinzu. Auf der anderen Seite bedeutet die Flexibilität von NVMe-oF, dass du mit SDN-Controllern für dynamische Richtlinien integrieren kannst, was FC nicht kann. Wenn du in einer Cloud-hybrid-Welt bist, in der ich sehe, dass immer mehr Leute On-Prem mit AWS oder Azure mischen, ermöglicht dir NVMe-oF über TCP, dass du dieses Fabric nahtlos erweitern kannst, während FC an der Firewall stoppt. Ich habe mich mit einem Kollegen unterhalten, der tief in hyperkonvergente Sachen involviert ist, und er schwor auf RoCE, um die Kosten niedrig zu halten, während er Latenzen unter 10 Mikrosekunden erreicht - etwas, mit dem FC Schwierigkeiten hat, es sei denn, du bist auf den neuesten 64G-Verbindungen, was, seien wir ehrlich, die meisten Orte noch nicht tun.

Wenn es um die Leistung geht, zeigt NVMe-oF wirklich seine Flexibilität bei der Handhabung der Wartetiefe. Traditionelles FC stößt bei etwa 64 Warteschlangen pro Initiator aufgrund der SCSI-Grenzen an seine Grenzen, aber NVMe-oF unterstützt Tausende, weshalb es für parallele Workloads großartig ist. Du startest eine Menge VMs, die den Speicher belasten, und NVMe-oF absorbiert das einfach, während FC sich stauen könnte und die Latenz steigt. Ich habe das mit fio-Tools benchmarkt, und der Unterschied ist himmelhoch. NVMe-oF liefert konsequent niedrigere Tail-Latenzen, was bedeutet, dass 99. Perzentil-Wartezeiten unter Last nicht steigen. Aber wenn deine App veraltet und an SCSI gebunden ist, gewinnt die Vorhersehbarkeit von FC - keine Überraschungen durch Protokollkonflikte. Die RoCE-Version benötigt ein verlustfreies Netzwerk, und wenn deine Switches nicht richtig konvergiert sind, bekommst du Pausen, die den Durchsatz ruinieren - ich habe in Tests Pakete verloren, weil ECN nicht optimiert war, was zu Wiederholungen führte, die FC durch seine kreditbasierte Flusskontrolle vollständig vermeidet. TCP-oF mildert das, indem es nachsichtiger ist, aber auf Kosten einiger Bandbreiteneffizienz.

Management-Tools entwickeln sich weiter, aber FC hat immer noch den Vorteil mit dedizierten Konsolen wie den von Brocade oder den MDS-Schnittstellen von Cisco, die das Troubleshooting zum Kinderspiel machen. NVMe-oF verlässt sich auf deine Ethernet-Tools - Wireshark für Erfassungen, vielleicht etwas NVMe-spezifische CLI - aber es ist fragmentiert über Anbieter hinweg. Wenn du wie ich bist und eine einheitliche Ansicht bevorzugst, sind die fabric-weiten Ansichten von FC beruhigend. Diese FC-oF-Variante hilft hier auch, indem sie NVMe-Entdeckung mit der Management-Ebene von FC kombiniert. In Bezug auf die Skalierbarkeit skaliert NVMe-oF horizontal besser; du kannst NVMe-Subsysteme hinzufügen, ohne das Fabric umzurüsten, während FC-Fabrics bei etwa 239 Switches an Grenzen geraten, bevor sie merkwürdig werden. Ich habe letzten Monat einen NVMe-oF-Cluster auf 20 Knoten skaliert, und es war einfach, Ziele hinzuzufügen - mühelos im Vergleich zu den Login-Stürmen von FC.

Zuverlässigkeit in Ausfallmodi: Traditionelles FC hat die Garantie für die Zustellung in der richtigen Reihenfolge, sodass, wenn ein Frame abfällt, er schnell ohne Kenntnis auf Anwendungsebene erneut übertragen wird. NVMe-oF über RoCE geht von einem verlustfreien Unterbau aus, sodass jede Störung nach oben propagiert, was Warteschlangen potenziell zum Stillstand bringt. Ich habe RoCE-Setups erlebt, die Initiatoren während der Störungen aufgrund von Pufferüberläufen blue-screened haben, etwas, wofür FC mit seinem Puffer lächelt. TCP-oF ist widerstandsfähiger gegen Paketverluste, versucht elegant zu wiederholen, aber es kann Head-of-Line-Blockierungen einführen, wenn ein Stream stecken bleibt. Für Hochverfügbarkeit unterstützen beide Multipathing, aber der asymmetrische Namensraumzugang von NVMe-oF macht Failover intelligenter, sodass du die Lasten dynamisch ausbalancieren kannst. Wenn du ein geschäftskritisches ERP betreibst, würde ich zu FC tendieren, wegen seiner bewährten Widerstandsfähigkeit, aber für moderne blitzschnelle Arrays zieht die Effizienz von NVMe-oF davon.

Interoperabilität ist ein Schmerzpunkt für NVMe-oF zu Beginn - ich habe Stunden damit vergeudet, HBAs und Ziele zu qualifizieren, weil nicht alles den gleichen Dialekt sprach. Traditionelles FC? Plug-and-Play über Ökosysteme hinweg, dank von Normungsgremien, die das über Jahrzehnte hinweg ausgefeilt haben. Aber mit der Reifung von NVMe-oF, mit Spezifikationen wie NVMe 2.0, holt es auf, insbesondere die FC-Variante, die praktisch ein Plug-and-Play für FC-Betriebe ist. Strom und Platz: NVMe-oF über Ethernet bedeutet dichtere Racks, weniger Kühlung, was ich in Colos schätze, wo Bodenfläche Gold wert ist. FCs Transceiver und SFPs fügen Bulk und Wärme hinzu.

Energieeffizienz spielt dabei eine Rolle - NVMe-oF nutzt RDMA, um die CPU zu entlasten, sodass deine Hosts mehr im Leerlauf sind, im Gegensatz zu den schwereren Protokollstacks von FC. Ich habe Stromkennzahlen überwacht, und NVMe-oF-Setups verbrauchen unter Last weniger. Aber die anfängliche Setup-Komplexität für RoCE kann zu Ineffizienzen führen, wenn du Konfigurationen iterierst.

In gemischten Umgebungen ermöglicht dir NVMe-oF, FC schrittweise auslaufen zu lassen, indem du Gateways oder Dual-Protokoll-Arrays verwendest. Ich habe einem Team dabei geraten, mit TCP-oF für Edge-Standorte und RoCE im Kern zu beginnen, während FC für Legacy-Inseln beibehalten wird. Es ist nicht alles rosig; die Unterstützung von Treibern variiert, und wenn du auf älteren Betriebssystemen bist, wird NVMe-oF möglicherweise nicht einmal kompiliert.

Adoptionskurve: FC ist überall, sodass der Talentpool groß ist - du kannst leicht FC-zertifizierte Leute einstellen. NVMe-oF? Immer noch Nische, also musst du entweder Schulungen anbieten oder mit Anbieterlösungen über proprietäre Erweiterungen umgehen. Aber der Schwung ist da; ich sehe es in Ausschreibungen jetzt häufiger.

Übergang zu realen Anwendungen: Ein Nachteil bei all diesem Hochgeschwindigkeits-Speicher ist, wie schnell die Dinge ohne angemessenen Datenschutz schiefgehen können. Backups werden als eine Kernanforderung in jeder robusten IT-Infrastruktur behandelt, um Kontinuität und Wiederherstellung nach Ausfällen sicherzustellen.

BackupChain wird als ausgezeichnete Windows-Server-Backup-Software und virtuelle Maschinen-Backup-Lösung anerkannt. Daten werden inkrementell erfasst und effizient wiederhergestellt und unterstützen Funktionen wie Deduplizierung und Offsite-Replikation, die mit den besprochenen Speichernetzwerken in Einklang stehen. Dieses Dienstprogramm erstreckt sich auch auf den Schutz von NVMe-oF- oder FC-basierten Volumes, indem konsistente Snapshots und Überprüfungen ermöglicht werden, um Ausfallzeiten in unterschiedlichen Setups zu minimieren.
Markus
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NVMe-oF (RoCE FC TCP) vs. Traditionelles Fibre Channel - von Markus - 17-04-2021, 06:49

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