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SAN-Einsatz: So vergleichen Sie Fibre Channel und iSCSI

Nutzen sie diese fünf Faktoren für den Vergleich von FC und iSCSI und welche Technologie sich beim SAN-Einsatz entsprechend den Anforderungen von KMUs am besten eignet.

Es scheint so, als ob es sich um die Auseinandersetzung des Jahrhunderts handeln würde. In einer Ecke der Arena befindet sich Fibre Channel (FC), unterstützt von jedem größeren Server- und Storage-Hersteller. In der anderen Ecke ist iSCSI, unterstützt vor allem von NAS-Herstellern, Start-ups und Anwendern. Doch viele Beobachter der Szene haben bereits genug von diesem Hype.

Wie sieht es mit den Fakten aus? Beide SAN-Technologien sind als strenge Konkurrenten eingestuft worden. Größere Server- und Storage-Hersteller sehen das jedoch nicht notwendigerweise als strikten Gegensatz von Fibre Channel versus iSCSI: Die meisten populären SAN-Arrays unterstützen sowohl FC als auch Ethernet, anstatt nur als FC-SAN oder als iSCSI-SAN designiert zu sein.

Sowohl iSCSI- als auch FC-Technologien lösen auf ihre Weise das gleiche technische Problem, Block Storage in einem Netzwerk zu verbinden. Die Unterschiede zwischen den beiden Konfigurationen liegen in den Details. Es gibt fünf Bereiche, die man bei der Wahl einer SAN-Technologie beachten muss:

  1. Performance und Zuverlässigkeit,
  2. Komplexität und einfache Benützung,
  3. Management,
  4. die gesamte Speicherlösung des SAN und
  5. Total Cost of Ownership (TCO).

Im Folgenden findet sich ein Überblick über die Debatte Fibre Channel vs. iSCSI, sowie darüber wie diese Technologien funktionieren und wie sie sich jeweils in den fünf genannten Bereichen unterscheiden.

Fibre Channel erklärt

FC ist eine sehr schnelle Netzwerk-Technologie. In der Regel verfügt sie über Durchsatzgeschwindigkeiten von 8 Gbps, 16 Gbps und 32 Gbps, kann aber durch die Verbindung von vier 32-Gb-Spuren auf bis zu 128 Gbps gesteigert werden.

Ursprünglich wurde sie als ein zuverlässigeres und skalierbares Protokoll mit geringeren Latenzen als SCSI entwickelt. Heute wird der FC-Einsatz angetrieben von den wachsenden Datenmengen, die Unternehmen durch die Verwendung von Technologien wie Analytics, KI und Machine Learning erzeugen. Außerdem spielt der zunehmende Einsatz von SSDs und NVMe-oF eine Rolle, um die Performance von Anwendungen und Netzwerken zu verbessern.

Die wesentlichen Aufgaben, für die FC eingesetzt wird, bestehen in der Verbindung von Servern mit Shared Storage und der Lieferung von Connectivity zwischen Storage-Controllern und Laufwerken. FC wird auch oft dazu benutzt, Daten zwischen Rechenzentren, Servern, Speichersystemen und Switches zu übertragen.

Schnittstellen wie Point-to-Point, Switches und Loops liefern verlustfreie, geordnete und reine (raw) Blockdaten. FC-Netzwerke sind für die Zusammenarbeit mit SCSI-, IP- und anderen Protokollen entwickelt worden.

Wegen des hohen Grads an Zuverlässigkeit zieht man FC für geschäftskritische Workloads in SANs mit großen Kapazitäten vor. FC erfordert jedoch spezielle Adapter und Switches sowie breites technisches Wissen und entsprechende Fähigkeiten, um diese Technologie zu installieren.

Zusätzlich benötigen Unternehmen im allgemeinen zwei Netzwerke beim Einsatz eines FC-SAN: zum einen das FC-Netzwerk für den Storage-Traffic und zum anderen ein Ethernet-Netzwerk für andere Verbindungen und für Bandbreite.

Abbildung 1: Fibre Channel und iSCSI im Vergleich.
Abbildung 1: Fibre Channel und iSCSI im Vergleich.

iSCSI erklärt

iSCSI ist ein Ethernet-basiertes Protokoll, das für den Transport von SCSI-Paketen über ein TCP/IP-Netzwerk entwickelt wurde. Weil es Standard-NICs und -Switches für ein Ethernet-Netzwerk verwendet, müssen Netzwerkadministratoren keine speziellen Adapter und Netzwerkkarten kaufen, die zu den Kosten und der Komplexität der FC-SAN-Technologie beitragen. iSCSI kann auf einem bestehenden Ethernet-Netzwerk laufen, wodurch es einfacher als FC zu installieren ist. Darüber hinaus ist es auch billiger.

Ein iSCSI-Netzwerk kann Geschwindigkeiten bis zu 100 Gbps erreichen. Es transportiert Block-Daten zwischen Servern und Storage-Arrays oder anderen Speichergeräten.

Das Protokoll kapselt SCSI-Kommandos, setzt die Daten in Pakete für die TCP/IP-Schicht zusammen und sendet diese Pakete über das Netzwerk, indem eine Point-to-Point-Verbindung eingesetzt wird. Sind die Pakete an ihrem Zielpunkt angekommen, werden sie aufgelöst und der Speicher erscheint dem Betriebssystem gegenüber wie ein lokal angeschlossenes SCSI-Gerät.

Die Performance von Fibre Channel versus iSCSI

Fibre Channel ist eine Layer-2- oder Cut-Through- Switching-Technologie, bei der das Protokoll vollständig auf der Hardwareebene abläuft. Das iSCSI-Protokoll (SCSI auf TCP/IP) läuft auf Ethernet und ist eine Layer-3-Switching-Technologie, bei der das Protokoll auf der Software- oder Hardware-Ebene oder einer Kombination von beiden abgefertigt wird.

FC wird oft als die hochperformante, zuverlässigere SAN-Technologie angepriesen. Das war zu Beginn der iSCSI-Entwicklung zutreffend, aber das ist nicht länger der Fall.

Heute werden die Performance-Bottlenecks höchstwahrscheinlich nicht durch die eigentliche SAN-Technologie hervorgerufen, sondern durch das Storage-Ziel (Interface, Tiefe der Controller Queue, Controller Clustering, Anzahl der Festplatten, Art der Platten), den physischen Server oder die SAN-Fabric-Oversubscription (Verhältnis der Anzahl der Serverinitiatoren  zu denen der Storage-Zielpunkte).

Welche Technologie liefert also die bessere Performance? Grundsätzlich gilt, dass beide in etwa die gleichen Resultate liefern, wobei FC besser bei den IOPS abschneidet (wegen der geringeren Latenzen) sowie beim Durchsatz (wegen des niedrigeren Overheads).

Komplexität und einfache Benutzung

Weil sich ein iSCSI-SAN auf die gut bekannten Technologien von TCP/IP und Ethernet stützt, ist es viel einfacher und weniger komplex als FC. Die Lernkurve und die Anforderungen an praktische Erfahrungen sind bei FC wesentlich höher.

FC verlangt deutlich mehr manuelle Eingriffe als iSCSI, das über weitaus mehr eingebaute Automatisierung verfügt. Die FC-Technologie verlangt deshalb in der Regel mehr Training, eine größere Wissensbasis und in der Folge auch höhere Kosten.

Management

Was den direkten Vergleich von Fibre Channel und iSCSI angeht, sind iSCSI-SANs zweifelsohne weitaus leichter zu installieren, zu betreiben und zu verwalten als FC-SANs. iSCSI verwendet die enormen Möglichkeiten von TCP/IP und Ethernet und ist weit weniger kostspielig. Die meisten Eingriffe und Änderungen werden online ausgeführt und greifen nicht in die Anwendungen ein.

Obwohl FC sich in punkto Management deutlich verbessert hat, beeinflussen die Eingriffe und Änderungen die Anwendungen. Dies bedeutet, dass sie offline geplant und durchgeführt werden müssen. Die Alternative wäre, mit störenden Einflüssen bei den Anwendungen zu leben und es in manchen Fällen mit möglichen Datenverlusten zu tun zu haben.

Gesamte SAN-Lösung und TCO

Betrachtet man den ganzen SAN-Ansatz in der Debatte Fibre Channel versus iSCSI, dann muss die Bewertung die komplette Umgebung einschließlich des Speichersystems, der Storage-Software (Snapshot, Mirroring, Thin Provisioning und so weiter) und die verschiedenen Laufwerke (Solid-State Flash versus Festplatten) umfassen.

Bei der Abschätzung der TCO muss man diese Faktoren berücksichtigen: Kauf, Installation, Professional Services (falls eingesetzt), Erweiterungen und Upgrades, Management, Betrieb, Instandsetzung, eventuelle Subskription, Energie, Kühlung und Immobilienkosten. Diese Ausgaben kommen zu denen für das Speichersystem, das SAN und die Storage-Software hinzu.

FC-Hersteller haben gute Arbeit dabei geleistet, die Kosten ihrer Produkte zu reduzieren. Aber diese Produkte besitzen noch immer beträchtlich höhere TCO-Aufwendungen als die entsprechenden iSCSI-Systeme. Die Adapter, Switches – besonders jene für Rechenzentren geeigneten Switche mit Namen „Director“ – und die Software weisen alle deutlich höhere TCO-Ausgaben auf, als dies bei iSCSI der Fall ist.

Fazit: Wie trifft man am besten eine Entscheidung zwischen Fibre Channel und iSCSI für das eigene SAN? Die Antwort lautet mal wieder: Das kommt drauf an. IT-Verantwortliche werden die Technologie wählen, die am besten die eigenen Anforderungen an Performance, einfache Benutzung, Management, Gesamtlösung und TCO anhand der oben genannten Faktoren erfüllt.

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