Fibre Channel - The Need for Speed with OM3/OM4 Optical Connectivity | Data Center | Corning

El transporte Fibre Channel con conectividad de fibra OM3/OM4 multimodo de 50/125 µm optimizada por láser es el método principal para conectar servidores de manera confiable a dispositivos de almacenamiento de datos externos en centros de datos corporativos. La continua evolución de los servidores de alto rendimiento y las tecnologías de almacenamiento lleva a la necesidad de mayores velocidades de datos Fibre Channel para conectar de forma segura estos dispositivos y maximizar la eficiencia operativa, lo que permite propuestas de valor de bajo costo. Este documento discutirá las tecnologías de almacenamiento y servidores que garantizan velocidades de datos de canal de fibra más altas, además del uso de conectividad óptica OM3/OM4.

La entrega de datos deterministas Fibre Channel, la baja latencia y la confiabilidad probada la han convertido en la principal tecnología de transporte para conectar servidores al almacenamiento de datos externo. A medida que los servidores y las tecnologías de almacenamiento han progresado con el tiempo, las velocidades de datos de Fibre Channel han aumentado en paralelo para admitirlo. Ver figura 1.

Los centros de datos corporativos típicos actualmente están implementando servidores con procesadores multinúcleo integrados, que varían de cuatro a 12 núcleos. Cada núcleo tiene normalmente 2 GHz de capacidad de procesamiento, lo que se traduce en 8-24 GHz de capacidad total. Además, los servidores ahora utilizan velocidades de bus Peripheral Component Interconnect Express-3 (PCIe3 8G/vía) y PCIe4 16G/vía se ha acercado rápidamente para complementar la mayor cantidad de núcleos de procesador. Un mayor procesamiento del servidor requiere interconexiones de entrada/salida (E/S) de velocidad de datos de red Ethernet más altas (10G/25G) en la placa de interfaz de red (del inglés NIC) del servidor, así como mayores velocidades de datos de Fibre Channel (16 GFC/32 GFC) en los adaptadores de bus de host (del inglés HBA) del servidor para acceder y proporcionar datos externos a las aplicaciones del servidor.  La tendencia futura del servidor es hacia un mayor número de núcleos de procesador, por lo que se requerirán interconexiones 50G/100G Ethernet (NIC) y Fibre Channel 64 GFC (HBA). Ver figura 2.

Al utilizar Fibre Channel 32G (32 GFC), Brocade demostró una reducción del 71% en el tiempo de respuesta para acceder al almacenamiento flash 8G, en comparación con el uso de Fibre Channel 8G. Ver figura 3. Al adoptar flash, los centros de datos logran eficiencias de recursos que les permiten albergar más servicios de TI y almacenar más datos en el futuro. La implementación de almacenamiento flash es sólida. Los AFA están reemplazando rápidamente los sistemas heredados basados en HDD para convertirse en la principal solución de almacenamiento empresarial.

Los estándares de transmisión Ethernet y Fibre Channel desarrollan pautas basadas en criterios específicos, incluida la viabilidad técnica y comercial. El objetivo principal es brindar soluciones económicas que cumplan con los objetivos de distancia representativos de las longitudes de los canales de conectividad de fibra multimodo implantados. Corning ha rastreado y modelado las longitudes de los canales del centro de datos de conectividad de fibra monomodo y multimodo durante un largo período. Las tendencias han demostrado que a medida que las velocidades de datos Ethernet han aumentado de 10G a 40G y 100G, y las velocidades de datos Fibre Channel han aumentado de 8 a 16 y 32G, la distancia del canal de 100 metros representa aproximadamente el 95% de la longitud del OM3 implantado y el del canal OM4 implantado. Ver figura 4.  En otras palabras, para la gran mayoría de usuarios de centros de datos, una distancia de canal de 100 m es más que suficiente para satisfacer sus necesidades.

El transporte Fibre Channel es esencialmente conectividad óptica de extremo a extremo. La conectividad de fibra multimodo OM3/OM4 sigue siendo el medio óptico principal utilizado en el centro de datos para distancias de corto alcance de hasta 100-150 m. Actualmente se están implementando 16 redes GFC y 32 GFC que utilizan troncales de fibra óptica multimodo. La fibra multimodo OM3/OM4 permite el uso de láseres emisores de superficie de la cavidad vertical (del inglés VCSEL) para proporcionar conectividad óptica y soluciones electrónicas sinérgicas y de bajo costo.

Hasta la fecha, Fibre Channel ha utilizado solo transceptores enchufables de factor de forma pequeño (SFP+), con una interfaz de conector LC dúplex con la electrónica de la red de área de almacenamiento (del inglés SAN) (HBA de servidor, switch direccional y almacenamiento). Los troncales conectorizados MTP® terminados de fábrica se implementan comúnmente desde un área de patch central en el área de distribución principal (MDA) para cada área con servidores, almacenamiento y directores SAN. En el área de patch central, los módulos MTP/LC se utilizan para separar conectores MTP en troncales en puertos LC dúplex. Los puentes dúplex LC se utilizan para proporcionar la conectividad de puerto a puerto necesaria entre dos dispositivos cualesquiera, como el servidor para el director SAN o el almacenamiento para el director SAN.

En gabinetes de servidor y dispositivos de almacenamiento, los módulos MTP/LC se utilizan para separar el conector MTP del tronco en puertos dúplex, para la interconexión con el servidor y los HBA de almacenamiento mediante puentes dúplex LC. En los directores SAN, sin embargo, es común utilizar un arnés MTP/LC en lugar de un módulo para separar el conector MTP del tronco en los puertos LC dúplex. Estos conjuntos de arnés de alta densidad reducen el volumen del cable y la congestión en lo(s) gabinete(s) del director(es), y los terminales LC del arnés se pueden escalar para que coincidan con la separación de puertos de las placas de línea individuales. Este método de precableado del director SAN optimiza la gestión de cables y reduce los riesgos, trasladando el trabajo diario de mover, agregar y cambiar equipos electrónicos al área de conexión pasiva en MDA. Ver figura 5.

El Fibre Channel estándar FC-PI6 incluye una velocidad de datos de 128 GFC que utiliza un transceptor QSFP con una interfaz MTP de 8 o 12 fibras. La velocidad de datos de 128 GFC utiliza tecnología de transmisión óptica paralela. La óptica paralela se diferencia de la comunicación serial de la fibra óptica dúplex tradicional, ya que los datos se transmiten y reciben simultáneamente en varias fibras ópticas. La óptica paralela 128 GFC requiere ocho fibras OM3 u OM4, con transmisión 32 GFC en cada fibra: cuatro fibras (cuatro fibras x 32 GFC/fibra) para transmitir (Tx) y cuatro fibras (cuatro fibras x 32 GFC/fibra) para recibir (Rx).  Ver figura 6. 

La velocidad de datos 128 GFC es la primera variante de transmisión óptica paralela definida por Fibre Channel. La actividad de FC-PI7 está en marcha para incluir una variante óptica paralela de 256 GFC en el futuro.

Se esperan implementaciones iniciales de 128 GFC para enlaces entre switches (del inglés ISL) que utilizan conectividad MTP a través del enlace.  En comparación con la arquitectura tradicional del Fibre Channel con conexiones de fibra dúplex en componentes electrónicos, la conectividad óptica de transmisión paralela utilizará conectores MTP de 8 fibras con paneles adaptadores en lugar de módulos MTP/LC para las interconexiones.  Ver figura 7.

La transmisión del Fibre Channel necesita velocidad. Están surgiendo velocidades de datos Fibre Channel más altas (32/64/128 GFC) en respuesta a los avances en las tecnologías de almacenamiento y servidores. Las distancias de implementación del Fibre Channel en los centros de datos corporativos continúan centrándose en hasta 100 m. La fibra óptica multimodo OM3/OM4 de 50/125 μm está bien posicionada para proporcionar soluciones de conectividad confiables y de bajo costo para las velocidades de datos Fibre Channel heredadas y futuras utilizadas en las redes de área de almacenamiento.