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40G vs. 10G Fibre Channel over Ethernet: nur eine Frage der Geschwindigkeit?

Fibre Channel over Ethernet dient der Konvergenz von Netzwerken. 40G FCoE ist die nächste Stufe. Allerdings gibt es da noch 16G und 32G Fiber Channel.

Eines Tages musste es passieren. Nach der zunehmenden Akzeptanz von 10G Fibre Channel over Ethernet (FCoE) seit Ende 2008 war es nur eine Frage der Zeit, bis die nächste Geschwindigkeitsstufe auf dem Markt erscheinen würde. Der erste 40G-FCoE-Switch wurde Mitte 2013 auf den Markt gebracht und im Laufe dieses Jahres haben einige Anbieter ein noch größeres Portfolio an marktreifen 40G-FCoE-Geräten entwickelt. Auf den ersten Blick könnte man meinen, dass 40G FCoE im Vergleich zu seinem Vorgänger nur noch mehr Geschwindigkeit zu bieten hat. Wenn man aber näher hinsieht, erschließt sich ein ganz anderes Bild.

Der ursprüngliche Gedanke hinter FCoE war die Konvergenz von Netzwerken. Das ist auch der Grund, weshalb die Technologie von Anfang an mit einer Übertragungsrate von 10 Gbps und nicht 1 Gbps verfügbar war. Es schien eine gute Idee, mit einem einzigen Adapter, einem einzigen Kabel und einem einzigen Switch sowohl beim LAN- als auch beim SAN-Verkehr Kosten zu sparen und den Administrationsaufwand zu verringern. Als FCoE eingeführt wurde, war die 8G Fibre-Channel-Technologie (FC) bereits verfügbar, aber die meisten Deployments nutzen immer noch 4G FC. Daher bot ein 10G-Kabel eine praktische Konsolidierungsgelegenheit für den nativen Ethernet-Verkehr mit über Ethernet verkapseltem Fibre-Channel-Verkehr.

Wenige Jahre nach der erstmaligen Einführung von 10G-FCoE-fähigen Adaptern und Switches kam 16G FC auf den Markt. Die FCoE-Technologie bot weiterhin den Vorteil der Konvergenz, aber die Bandbreite wurde nun von 16G FC – insbesondere im Vergleich mit 8G FC – weit übertrumpft. In der Folge verlangsamte sich die Ausbreitung von 10G FCoE und die Technik blieb auf einen Bereich beschränkt, wo sie nach wie vor sehr sinnvoll ist: im Zugangsnetz. Das ist der Grund, weshalb viele Blade-Chassis heutzutage mit integrierter FCoE-Konnektivität verkauft werden. Das scheint eine logische Lösung, da es den Bedarf an Netzwerkadaptern für Blade-Server sowie an Kabeln reduziert, wodurch wiederum die Gesamtkosten gesenkt werden. Im Gegensatz dazu werden Rack-Server meistens mit separaten Ethernet- und Fibre-Channel-Adaptern verkauft. Bis jetzt deutet die Marktforschung darauf hin, dass der Fibre-Channel-Verkehr von Servern in circa 30 Prozent der Fälle über konvergierte Netzwerkadapter und der Rest über native FC-Adapter läuft.

Die spürbaren Einsparungen durch FCoE beruhen hauptsächlich auf der Zugangskonsolidierung, wenn Serverknoten mit dem Rand des Netzwerks verbunden werden. Doch wenn Switches untereinander oder Disk-Arrays verbunden werden müssen, auch wenn schlichtweg kein Interesse an einer Netzwerkkonvergenz besteht, dann gewinnt 16G FC in den meisten Installationen. Das soll nicht heißen, dass 10G FCoE nicht für End-to-End Multi-Hop-Lösungen geeignet ist. Es sind aber nicht viele Organisationen, die sich für diese Bereitstellungsart entschieden haben.

Die Einführung von 40G FCoE könnte die Verhältnisse aufs Neue verschieben. Tatsächlich wird 40G FCoE sowohl von Switches als auch modularen Plattformen unterstützt und ist daher möglicherweise für Organisationen unterschiedlicher Größe geeignet. Außerdem bietet diese Lösung die dreifache Bandbreite von 16G FC für etwa den doppelten Preis, so dass das Verhältnis Kosten/Gbps sehr ansprechend ist. Wenn man die Vereinfachung der Verkabelung mit einrechnet, wird 40G FCoE sogar noch attraktiver.

40G FCoE bietet im Vergleich zu 16G FC die dreifache Bandbreite.
Abbildung 1: 40G FCoE bietet im Vergleich zu 16G FC die dreifache Bandbreite.

Das bedeutet, dass die Gelegenheiten für 40G FCoE auch nicht weniger werden, wenn 32G FC an Beliebtheit zunimmt. Man geht davon aus, dass beide Protokolle in Rechenzentren zum Einsatz kommen werden.

Mit der ständig zunehmenden Rechenleistung in Rechenknoten steigen auch die Anforderungen an die Server. Es wird erwartet, dass Anbieter von Cloud-Services die Dichte von virtuellen Maschinen pro Host 2017 im Vergleich zu 2015 verdoppeln werden, um ihre Rentabilität zu steigern. Gleichzeitig werden neue Unternehmensanwendungen diese neue Rechenleistung nutzen, und damit wird 10G die Anforderungen an die Netzwerke bald nicht mehr erfüllen können. Wenn die Konsolidierung von hoher Priorität ist, sind 40G-Adpater ausgezeichnet geeignet, um den Datenverkehr von modernen Rechenzentren zu übertragen. Damit sind sie eine ernst zu nehmende Alternative für den Einsatz getrennter 16/32G FC HBAs und 10/40G NICs. Seit ihrer Einführung 2015 haben sich konvergierte 40G-FCoE-Netzwerkadapter daher Stück für Stück am Markt durchgesetzt.

Die wichtigste Eigenschaft von 32G FC im Vergleich zu 40G FCoE ist die Rückwärtskompatibilität mit 8G und 16G FC Ports.
Abbildung 2: Die wichtigste Eigenschaft von 32G FC im Vergleich zu 40G FCoE ist die Rückwärtskompatibilität mit 8G und 16G FC Ports.

Dennoch ist die Zukunft ungewiss. Ein erhöhter Preisdruck, Anforderungen an die tatsächliche Gesamtbandbreite von Servern und neu eingeführte Netzwerkgeschwindigkeiten könnten die Verbreitung von 40G ausbremsen. Tatsächlich sieht es so aus, als ob 25G die nächste Servergeschwindigkeit werden wird, sobald 10G nicht mehr ausreichen. Das erklärt sich mit der Tatsache, dass die tatsächliche große Stärke von 40G FCoE mehr als alles andere die Verbindung von Netzwerkgeräten ist.

So wie 10G FCoE für die Konvergenz von Zugangsnetzen bekannt wurde, könnte 40G FCoE sich durch seine hohe Bandbreite für die Verbindung von Netzwerkrändern mit dem Zentrum einen Namen machen. Dieser Ansatz scheint sehr logisch für IT-Abteilungen, die sich bereits zugunsten von FCoE für ihr Zugangsnetz entschieden haben. Aber auch Organisationen mit einem Zugangsnetz mit nativem FC könnten davon profitieren.

Fausto Vaninetti, SNIA Europe

„Die spürbaren Einsparungen durch FCoE beruhen hauptsächlich auf der Zugangskonsolidierung, wenn Serverknoten mit dem Rand des Netzwerks verbunden werden.“

Fausto Vaninetti, SNIA Europe

Mit der wachsenden Bitrate wird auch die Komplexität von Schaltkreisen und modulierten Lichttransmittern und -empfängern zunehmen. Aus diesem Grund wird ein weiterer wichtiger Aspekt die Entscheidungen beeinflussen: die Kosten des eigentlichen Transceivers im Vergleich zu einem Netzwerk-Port an einem Switch. Ein Multimode-Transceiver für 16G FC kostet nur etwa 20 bis 40 Prozent eines 16G-FC-Ports an einem Switch.

Dieser Preisunterschied wird sich auch auf das Tempo der Einführung von 32G-FC-Transceivern sowohl für Server als auch für Switches auswirken. Doch mit Sicherheit wird das selbst während der anfänglichen Markteinführungsphase von höheren Bitraten nicht die Verwendung an Inter-Switch-Links (ISLs) behindern. Darüber hinaus wird erwartet, dass 32G FC auch für Speicher immer beliebter werden wird. Oft werden Netzwerkgeräte und Disk-Arrays nicht gleichzeitig modernisiert und neu gekaufte Geräte müssen mit den bereits vorhandenen Geräten arbeiten können. Unter diesem Gesichtspunkt ist die wichtigste Eigenschaft von 32G FC im Vergleich zu 40G FCoE seine Rückwärtskompatibilität mit 8G und 16G FC Ports.

Anwendungsfälle und Trends für 2017.
Abbildung 3: Anwendungsfälle und Trends für 2017.

Es ist nie einfach, Vorhersagen zu treffen. Sie sollten sich aber nicht wundern, wenn 2017 10G FCoE für neue Zugangs-Deployments weiterhin beliebt bleibt und sowohl 40G FCoE als auch 32G FC auf dem Markt der Networking-Geräte und in anderen Bereichen Fuß fassen werden. Mehr als zwei konkurrierende Lösungen, scheinen sie die zwei Seiten ein und derselben Medaille zu sein. Sie stehen beide ganz klar für zuverlässige, skalierbare und überzeugende Storage-Networking-Optionen.

Über den Autor:
Dr. Fausto S. Vaninetti ist Mitglied im Board of Directors der Storage Networking Industry Association (SNIA) Europe. Neben dieser ehrenamtlichen Tätigkeit arbeitet er hauptberuflich als Senior Technical Consultant for Datacenter Technologies bei Cisco Systems. Dr. Vaninetti verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der IT-Branche. Zu seinen Fokusthemen gehören Storage Networking, Datacenter-Verbindungen, Unified Computing und Applikationsbeschleunigung.

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Artikel wurde zuletzt im Februar 2017 aktualisiert

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