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Comprendre le FCoE
Fibre Channel over Ethernet (FCoE) est une méthode de prise en charge de la convergence du trafic Fibre Channel (FC) et Ethernet sur un réseau de pontage de centre de données (DCB). FCoE encapsule des trames FC nonmodées dans Ethernet pour les transporter sur un réseau Ethernet physique. Le comité technique T11, qui est le comité du Comité international des normes de technologie de l’information (INCITS) responsable des interfaces FC, a développé la norme FCoE pour fournir une méthode de transport des trames FC sur un réseau DCB. Le document T11 Fibre Channel Backbone - 5 (FC-BB-5) Rev 2.00 à http://www.t11.org/ftp/t11/pub/fc/bb-5/09-056v5.pdf fournit des détails sur la norme FCoE version 1.
Le commutateur ne prend pas en charge le protocole d’instanciation de liaison virtuelle pré-FIP de l’annexe FCoE T11.
Pour le réseau Ethernet, une trame FCoE est la même que n’importe quelle autre trame Ethernet, car l’encapsulation Ethernet fournit les informations d’en-tête nécessaires pour transférer les trames. Toutefois, pour atteindre le comportement sans perte requis par le transport FC, le réseau Ethernet doit être conforme aux normes DCB.
Les normes DCB créent un environnement sur lequel FCoE peut transporter le trafic FC natif encapsulé dans Ethernet tout en préservant la classe de service obligatoire (CoS) et les autres caractéristiques requises par le trafic FC.
La prise en charge de FCoE dans un réseau DCB nécessite que les équipements FCoE du réseau Ethernet et les commutateurs FC à la périphérie du réseau SAN gèrent à la fois le trafic Ethernet et FC natif. Pour gérer le trafic Ethernet, un commutateur FC fait deux choses :
Intègre des interfaces FCoE.
Utilise une passerelle FCoE-FC telle qu’un commutateur QFX3500 pour encapsuler le trafic FCoE des équipements FCoE dans le FC natif et pour encapsuler le trafic FC natif du commutateur FC dans FCoE et le transférer aux équipements FCoE via le réseau Ethernet.
Les commutateurs autonomes prennent en charge le FCoE. Les configurations Virtual Chassis (VC) et Virtual Chassis Fabric (VCF) en mode mixte ne prennent pas en charge FCoE. Le commutateur VNF pur QFX5100 (composé uniquement de commutateurs QFX5100) prend en charge FCoE.
Les concepts FCoE comprennent :
Équipements FCoE
Chaque équipement FCoE dispose d’un adaptateur réseau convergé (CNA) qui combine les fonctions d’un adaptateur de bus hôte FC (HBA) et d’une carte d’interface réseau Ethernet sans perte (NIC) avec des ports Ethernet 10 Gbit/s. La partie du CNA qui gère le trafic FCoE s’appelle un nœud FCoE (ENode). Un ENode combine les fonctions de terminaison FCoE et la partie cliente de la pile FC sur l’ASSISTANT.
Les ENodes présentent des interfaces FC virtuelles aux commutateurs FC sous forme de N_Ports virtuel (VN_Ports). Un VN_Port est un point de terminaison dans une connexion point à point virtuelle appelée liaison virtuelle. L’autre point de terminaison de la liaison virtuelle est un port fc (ou FCF). Une VN_Port émule un N_Port FC natif et exécute des fonctions similaires : gérer la création, la détection et le flux de messages vers et depuis le commutateur FC. Un seul ENode peut héberger plusieurs VN_Ports. Chaque VN_Port dispose d’une liaison virtuelle distincte et unique avec un commutateur FC.
Les ENodes contiennent au moins un contrôleur d’accès multimédia Ethernet sans perte (MAC). Chaque MAC Ethernet est associé à un contrôleur FCoE. L’Ethernet MAC sans perte est un MAC Ethernet full-duplex qui implémente des extensions Ethernet pour éviter les pertes de trames dues à la congestion et prend en charge des trames d’au moins 2 500 octets. Le contrôleur FCoE instancie et termine les instances VN_Port de manière dynamique au fur et à mesure qu’elles sont nécessaires pour les sessions FCoE. Chaque instance VN_Port dispose d’une liaison virtuelle unique vers un commutateur FC.
Une session est une connexion de fabric (FLOGI) ou une connexion FDISC (Fabric Discovery) à la structure FC SAN. Session ne fait pas référence aux sessions de bout en bout du serveur au stockage.
Les ENodes contiennent également un point de fin de liaison FCoE (LEP) pour chaque connexion VN_Port. Un LEP FCoE est une interface FC virtuelle mappée à l’interface Ethernet physique.
Un LEP FCoE :
Transmet et reçoit des trames FCoE sur la liaison virtuelle.
Gère l’encapsulation de trame FC pour le trafic allant du serveur au commutateur FC.
Effectue la décapsulation de trame du trafic reçu du commutateur FC.
La figure 1 montre un diagramme des principaux composants ENode.
ENode
Trames FCoE
La spécification du protocole FCoE remplace les couches FC0 et FC1 de la pile FC par Ethernet, mais conserve l’en-tête de trame FC. La rétention de l’en-tête de trame FC permet à la trame FC de passer directement à un SAN FC natif après la déscapsulation. L’en-tête FCoE transporte les bits de début de fichier (SOF) FC et les bits de fin de fichier (EOF) dans un format encodé. FCoE prend en charge deux types de trames, les trames de contrôle et les trames de données. Le protocole FIP (FCoE Initialization Protocol) transporte toutes les trames de découverte et de connexion à la structure.
Les trames de contrôle FIP gèrent la découverte des équipements FCoE, l’initialisation de la communication et le maintien de la communication. Ils ne transportent pas de charge utile de données. FIP a son propre EtherType (0x8914) pour distinguer le trafic FIP du trafic FCoE et d’autres trafics Ethernet. Pour établir la communication, l’ENode utilise l’adresse MAC unique à l’échelle mondiale qui lui a été attribuée par le fabricant de l’AIC.
Une fois que FIP établit une connexion entre les équipements FCoE, les trames de données FCoE gèrent le transport des trames FC encapsulées dans Ethernet. FCoE dispose également de son propre EtherType (0x8906) pour distinguer les trames FCoE des autres trafics Ethernet et garantir le traitement des trames en ordre requis par FC. Les trames FCoE comprennent :
Charge utile FC 2 112 octets
24 octets d’en-tête FC
14 octets d’en-tête Ethernet standard
14 octets d’en-tête FCoE
Vérification de redondance cyclique (CRC) de 8 octets et EOF
4 octets d’en-tête VLAN
Séquence de vérification des trames (FCS) de 4 octets
La charge utile, les en-têtes et les vérifications totalise jusqu’à 2 180 octets. Par conséquent, les interfaces qui transportent le trafic FCoE doivent avoir une unité de transmission maximale (MTU) configurée de 2 180 ou plus. Une taille MTU de 2 180 octets est la taille minimale ; certains administrateurs réseau préfèrent un MTU de 2 2240 ou 2 500 octets.
Liens virtuels
Le FC natif utilise des liaisons physiques point à point entre les équipements FC. Dans FCoE, les liaisons virtuelles remplacent les liaisons physiques. Une liaison virtuelle émule une liaison point à point entre deux terminaux FCoE, comme un serveur VN_Port et un commutateur FC (ou FCF) VF_Port.
Chaque interface FCoE peut prendre en charge plusieurs liaisons virtuelles. Les adresses MAC des terminaux FCoE (le VN_Port et le VF_Port) identifient chaque lien virtuel de manière unique et permettent au trafic de plusieurs liaisons virtuelles de partager la même liaison physique tout en préservant la séparation et la sécurité des données.
Une liaison virtuelle existe dans un VLAN FCoE et ne peut pas appartenir à plusieurs VLAN. Bien que le commutateur FC et l’équipement FCoE détectent une liaison virtuelle comme une connexion point à point, les liaisons virtuelles n’ont pas besoin d’être des connexions directes entre un VF_Port et un VN_Port. Une liaison virtuelle peut traverser un ou plusieurs commutateurs de transit, également appelés commutateurs de passage. Un commutateur de transit peut agréger de manière transparente des liaisons virtuelles tout en continuant d’apparaître et de fonctionner comme une connexion point à point aux équipements FCoE. Toutefois, une liaison virtuelle doit rester dans un seul domaine de couche 2.
VLAN FCoE
Tout le trafic FCoE doit se déplacer dans un VLAN dédié au transport uniquement du trafic FCoE. Seules les interfaces FCoE doivent être membres d’un VLAN FCoE. Le trafic Ethernet qui n’est pas FCoE ou FIP doit circuler dans un autre VLAN.
Sur un commutateur autonome ou un équipement de nœud système QFabric, le même VLAN ne peut pas être utilisé à la fois en mode de commutation de transit et en mode passerelle FCoE-FC.
Les VLAN FCoE (tout VLAN transportant le trafic FCoE) ne prennent en charge que les fonctionnalités STP (Spanning Tree Protocol) et LAG (Link Aggregation Group) de couche 2.
Le trafic FCoE ne peut pas utiliser un LAG standard, car il peut être hachage vers différentes liaisons LAG physiques sur différentes transmissions. Cela rompt la liaison point à point (virtuelle) nécessaire au trafic Fibre Channel. Si vous configurez une interface LAG standard pour le trafic FCoE, le trafic FCoE peut être rejeté par le SAN FC.
Les systèmes QFabric prennent en charge un LAG spécial appelé FCoE LAG, ce qui vous permet de transporter le trafic FCoE et le trafic Ethernet normal (trafic qui n’est pas un trafic FCoE) sur le même offre d’agrégation de liaisons. Les LAG standard utilisent un algorithme de hachage pour déterminer quelle liaison physique du LAG est utilisée pour une transmission, de sorte que la communication entre deux équipements peut utiliser des liaisons physiques différentes dans le LAG pour différentes transmissions. Un LAG FCoE garantit que le trafic FCoE utilise la même liaison physique dans le LAG pour les requêtes et les réponses, afin de préserver la liaison virtuelle point à point entre l’adaptateur réseau convergé (CNA) de l’équipement FCoE et le commutateur SAN FC sur l’équipement de nœud du système QFabric. Un LAG FCoE ne fournit pas d’équilibrage de charge ni de redondance de liaison pour le trafic FCoE. Cependant, le trafic Ethernet normal utilise l’algorithme de hachage standard et bénéficie des avantages LAG habituels de l’équilibrage de charge et de la redondance des liaisons dans un LAG FCoE.
La surveillance IGMP est activée par défaut sur tous les VLAN de toutes les versions logicielles avant Junos OS R13.2. Désactiver la surveillance IGMP sur les VLAN FCoE si vous utilisez un logiciel de plus de 13.2.
Vous pouvez configurer plusieurs VLAN FCoE, mais n’importe quelle liaison virtuelle donnée doit être dans un seul VLAN FCoE.
Toutes les interfaces 10 Gigabit Ethernet qui se connectent aux équipements FCoE doivent disposer d’un VLAN natif configuré pour transporter le trafic FIP, car les trames de détection et de notification du VLAN FIP sont échangées sous forme de paquets non identifiés.
Sur les commutateurs qui utilisent la cli els (Enhanced Layer 2 Software), il ne suffit pas seulement de configurer le VLAN natif sur l’interface, mais l’interface doit également être configurée en tant que membre du VLAN natif. (En effet, la CLI ELS ne prend pas en charge le mode d’interface d’accès balisé, de sorte que les interfaces membres des VLAN FCoE doivent utiliser le mode trunk, et les interfaces de port de tronc doivent être explicitement incluses en tant que membres d’un VLAN natif.)
En outre, l’ID VLAN doit correspondre à l’ID VLAN natif que vous configurez sur l’interface physique. Par exemple, pour configurer un VLAN natif avec un ID d’interface 20 xe-0/0/15 qui est membre d’un VLAN FCoE, vous devez inclure les deux déclarations suivantes dans la configuration :
Configurez le VLAN natif sur l’interface :
user@switch# set interfaces xe-0/0/15 native-vlan-id 20
(L’énoncé de configuration équivalent sur un commutateur d’équipement non-ELS serait set interfaces xe-0/0/15 unit 0 family ethernet-switching native-vlan-id 20.)
Configurez le port en tant que membre du VLAN natif (cette étape n’est pas obligatoire sur les commutateurs qui n’utilisent pas le logiciel ELS) :
user@switch# set interfaces xe-0/0/15 unit 0 family ethernet-switching vlan members 20
Seul le trafic FCoE est autorisé sur le VLAN FCoE. Un VLAN natif peut avoir besoin de transporter un trafic non identifié de différents types et protocoles. Par conséquent, il est bon de séparer le VLAN natif des VLAN FCoE.