Överbryggning av datacenter - Data center bridging

Data center bridging ( DCB ) är en uppsättning förbättringar av Ethernet- nätverkskommunikationsprotokollet för användning i datacentermiljöer , särskilt för användning med kluster- och lagringsnät .

Motivering

Ethernet är det primära nätverksprotokollet i datacenter för dator-till-dator-kommunikation. Ethernet är dock utformat för att vara ett bästa nätverk som kan uppleva paketförlust när nätverket eller enheterna är upptagen.

I IP- nätverk är transporttillförlitlighet enligt principen slut-till-slut ansvaret för transportprotokollen, till exempel Transmission Control Protocol (TCP). Ett utvecklingsområde för Ethernet är att lägga till tillägg till den befintliga protokollsviten för att ge tillförlitlighet utan att det krävs komplexitet i TCP. Med övergången till 10 Gbit / s och snabbare överföringshastigheter finns det också en önskan om finare granularitet i kontrollen av bandbreddsallokering och att säkerställa att den används mer effektivt. Dessa förbättringar är särskilt viktiga för att göra Ethernet till en mer livskraftig transport för lagring och serverklustertrafik. En primär motivation är känsligheten för Fibre Channel över Ethernet för ramförlust. Det högre målet är att använda en enda uppsättning fysiska Ethernet-enheter eller adaptrar för datorer för att prata med ett Storage Area Network , Local Area-nätverk och InfiniBand- material.

Närma sig

DCB syftar, för vald trafik, att eliminera förlust på grund av kööverflöde (ibland kallad förlustfritt Ethernet ) och att kunna allokera bandbredd på länkar. I huvudsak möjliggör DCB till viss del behandling av olika prioriteringar som om de vore olika rör. För att nå dessa mål utvecklas (eller har) utvecklats nya standarder som antingen förlänger den befintliga uppsättningen Ethernet-protokoll eller efterliknar anslutningen som erbjuds av Ethernet-protokoll. De utvecklas (eller har utvecklats) av två separata standardiseringsorgan:

• Den Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Data Center Bridging Task Gruppen IEEE 802.1 Working Group
• Internet Engineering Task Force (IETF).

Att aktivera DCB i stort sett på godtyckliga nätverk med oregelbundna topologier och utan speciell routing kan orsaka dödlägen, stora buffertfördröjningar, orättvisa och head of line blocking . Det föreslogs att använda DCB för att eliminera TCP långsam start med användning av TCP-Bolt .

Terminologi

Olika termer har använts för att marknadsföra produkter baserade på övergångsstandarder för datacenter:

• Data Center Ethernet (DCE) var ett begrepp som varumärke av Brocade Communications Systems 2007 men övergavs på begäran 2008. DCE hänvisade till Ethernet-förbättringar för Data Center Bridging-standarder, och inkluderade också en Layer 2 Multipathing-implementering baserad på IETF: s Transparent Interconnection of Massor av länkar (TRILL) standard.
• Convergence Enhanced Ethernet eller Converged Enhanced Ethernet (CEE) definierades från 2008 till januari 2009 av en grupp med Broadcom , Brocade Communications Systems , Cisco Systems , Emulex , HP , IBM , Juniper Networks , QLogic . Ad-hoc-gruppen bildades för att skapa förslag för förbättringar som möjliggör nätverksprotokollkonvergens över Ethernet, speciellt Fibre Channel . Föreslagna specifikationer till IEEE 802.1-arbetsgrupper inkluderade ursprungligen:
  • Den prioriteringsbaserade flödeskontrollen (PFC) version 0-specifikationen lämnades in för användning i IEEE 802.1Qbb- projektet under DCB-arbetsgruppen i IEEE 802.1-arbetsgruppen.
  • Den Enhanced Transmission Selection (ETS) Version 0 Specification lämnades för användning i IEEE 802.1Qaz projektet under DCB uppgiften gruppen i IEEE 802.1 arbetsgrupp.
  • Den Data Center Bridging eXchange (DCBX) Version 0 Specification också fram för användning i IEEE 802.1Qaz projektet.

IEEE-arbetsgrupp

Följande har antagits som IEEE-standarder:

• Prioritetsbaserad flödeskontroll (PFC): IEEE 802.1Qbb tillhandahåller en länknivåflödeskontrollmekanism som kan styras oberoende för varje bildprioritet. Målet med denna mekanism är att säkerställa noll förlust vid trängsel i DCB-nätverk.
• Enhanced Transmission Selection (ETS): IEEE 802.1Qaz ger en gemensam hanteringsram för tilldelning av bandbredd till ramprioriteringar.
• Meddelande om trängsel: IEEE 802.1Qau tillhandahåller trängselhantering från början till slut för protokoll som kan begränsa överföringshastigheten för att undvika ramförlust. Det förväntas gynna protokoll som TCP som har naturlig överbelastningshantering eftersom det reagerar på trängsel på ett snabbare sätt.
• Data Center Bridging Capabilities Exchange Protocol (DCBX): ett upptäckts- och kapacitetsutbytesprotokoll som används för att förmedla funktioner och konfigurering av ovanstående funktioner mellan grannar för att säkerställa konsekvent konfiguration över nätverket. Detta protokoll utnyttjar funktionalitet som tillhandahålls av IEEE 802.1AB ( LLDP ). Det ingår faktiskt i 802.1az-standarden.

Andra grupper

• Den IETF TRILL (Transparent Sammankoppling av massor av länkar) standarden ger lägsta kostnad parvis data vidarebefordran utan konfiguration i flera hop nätverk med godtycklig topologi, säker vidarebefordran även under perioder av tillfälliga loopar och stöd för flervägs både unicast och multicast trafik . TRILL åstadkommer detta genom att använda IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) länk-tillstånds routing och genom att inkapsla trafik med hjälp av en rubrik som inkluderar ett hoppantal. TRILL stöder VLAN och prioriterar ramar. Enheter som implementerar TRILL kallas RBridges. RBridges kan stegvis ersätta IEEE 802.1 kundbroar. TRILL-arbetsgruppens stadga
• IEEE 802.1aq specificerar kortaste vägbryggning av unicast- och multicast Ethernet-ramar för att beräkna flera aktiva topologier (virtuella LAN) som kan dela inlärd stationsplaceringsinformation. Två driftsätt beskrivs, beroende på om källan Bridge är 802.1ad (QinQ) som kallas SPBV eller 802.1ah (MACinMAC), som kallas SPBM . SPBV stöder ett VLAN med en VLAN-identifierare (VID) per nod för att identifiera det kortaste sökvägsträdet (SPT) som är associerat med den noden. SPBM stöder ett VLAN genom att använda en eller flera MAC-adresser i ryggraden för att identifiera varje nod och dess tillhörande SPT, och den kan stödja flera vidarebefordranstopologier för belastningsdelning över lika kostnadsträd med hjälp av en enda B-VID per vidarebefordranstopologi. Både SPBV och SPBM använder routing-teknik för länkstatus. SPBM på grund av sin MACinMAC-inkapsling är lämpligare för ett stort datacenter än SPBV. 802.1aq definierar 16 inställbara flervägsalternativ som en del av basprotokollet, med en utdragbar flervägsmekanism för att möjliggöra många fler flervägsvariationer i framtiden. 802.1aq stöder det dynamiska skapandet av virtuella LAN som sammankopplar alla medlemmar med symmetriska kortaste vägar. De virtuella nätverken kan tilldelas deterministiskt till de olika flervägarna som ger en viss trafikteknik utöver flervägar och kan växa eller krympa med enkla medlemsbyten. 802.1aq är helt bakåtkompatibel med alla 802.1-protokoll. 802.1aq blev en IEEE-standard i april 2012.
• Fibre Channel via Ethernet : T11 FCoE Detta projekt använder befintliga Fibre Channel-protokoll för att köras på Ethernet för att göra det möjligt för servrar att ha åtkomst till Fibre Channel-lagring via Ethernet. Som nämnts ovan är en av drivkrafterna bakom förbättring av Ethernet att stödja lagringstrafik. Medan iSCSI var tillgängligt beror det på TCP / IP och det fanns en önskan att stödja lagringstrafik vid lager 2. Detta gav upphov till utvecklingen av FCoE-protokollet, som behövde pålitlig Ethernet-transport. Standarden slutfördes i juni 2009 av ANSI T11-kommittén.
• IEEE 802.1p / Q tillhandahåller åtta trafikklasser för prioritetsbaserad vidarebefordran.
• IEEE 802.3bd tillhandahöll en mekanism för länknivå per prioritets pausflödeskontroll.

Dessa nya protokoll krävde ny hårdvara och programvara i både nätverket och nätverksgränssnittskontrollen . Produkter utvecklades av företag som Avaya , Brocade , Cisco , Dell , EMC , Emulex , HP , Huawei , IBM och Qlogic .

Referenser