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

O transporte Fibre Channel com conectividade de fibra multimodo OM3/OM4 de 50/125 µm otimizada para laser é o principal método para conectar servidores a dispositivos de armazenamento de dados externos em data centers corporativos de forma confiável. A evolução contínua de servidores de alto desempenho e tecnologias de armazenamento leva à necessidade de maiores taxas de dados Fibre Channel para conectar esses dispositivos de forma segura e maximizar a eficiência operacional, permitindo propostas de valor de baixo custo. Este documento discutirá as tecnologias de servidor e armazenamento que garantem taxas de dados Fibre Channel mais altas, além da utilização da conectividade óptica OM3/OM4.

A entrega de dados Fibre Channel determinísticos, a baixa latência e a confiabilidade comprovada o tornaram a principal tecnologia de transporte para conectar servidores ao armazenamento externo de dados. Conforme os servidores e as tecnologias de armazenamento progrediram ao longo do tempo, as taxas de dados Fibre Channel aumentaram paralelamente para dar suporte. Consulte a Figura 1.

Os data centers corporativos típicos estão atualmente implantando servidores com processadores multinúcleo integrados, que variam de quatro a 12 núcleos. Cada núcleo normalmente tem 2 GHz de capacidade de processamento, o que se traduz em 8-24 GHz de capacidade total. Além disso, os servidores agora estão usando velocidades de barramento Peripheral Component Interconnect Express-3 (PCIe3 8G/via) e a PCIe4 16G/via vem se aproximando rapidamente para complementar o maior número de núcleos de processador. O aumento do processamento do servidor necessita de interconexões de entrada/saída (E/S) de taxa de dados de rede Ethernet mais altas (10G/25G) na placa de interface de rede (do inglês NIC) do servidor, bem como taxas de dados de Fibre Channel aumentadas (16 GFC/32 GFC) nos adaptadores de barramento de host (do inglês HBA) do servidor para acessar e fornecer dados externos para os aplicativos do servidor.  A tendência futura do servidor é para um número maior de núcleos de processador, de forma que serão necessárias interconexões Ethernet 50G/100G (NIC) e Fibre Channel 64 GFC (HBA). Consulte a Figura 2.

Usando Fibre Channel 32G (32 GFC), a Brocade demonstrou uma redução de 71% no tempo de resposta para acessar o armazenamento flash de 8G, em comparação com o uso de Fibre Channel 8G. Consulte a Figura 3. Ao adotar o flash, os data centers obtêm eficiências de recursos que lhes permitem hospedar mais serviços de TI e armazenar mais dados no futuro. A implantação do armazenamento flash é robusta. Os AFAs estão substituindo rapidamente os sistemas legados baseados em HDD, para se tornarem a principal solução de armazenamento corporativo.

Os padrões de transmissão Ethernet e Fibre Channel desenvolvem orientações com base em critérios específicos, incluindo a viabilidade técnica e comercial. O principal objetivo é fornecer soluções econômicas que atendam aos objetivos de distância representativos dos comprimentos dos canais de conectividade de fibra multimodo implantados. A Corning rastreou e modelou os comprimentos de canal de data center de conectividade de fibra multimodo e monomodo por um longo período. As tendências mostraram que, conforme as taxas de dados Ethernet aumentaram de 10G para 40G e para 100G, e as taxas de dados Fibre Channel aumentaram de 8 para 16 e para 32G, a distância do canal de 100 metros representa aproximadamente 95% dos comprimentos do OM3 implantado e 90% do canal OM4 implantado. Consulte a Figura 4.  Em outras palavras, para a grande maioria dos usuários de data center, uma distância de canal de 100 m é mais do que suficiente para atender às suas necessidades.

O transporte Fibre Channel é essencialmente conectividade óptica ponta a ponta. A conectividade de fibra multimodo OM3/OM4 continua como a principal mídia óptica usada no data center para distâncias de curto alcance de até 100-150 m. Redes 16 GFC e 32 GFC usando troncos de fibra óptica multimodo estão agora sendo implantadas. A fibra multimodo OM3/OM4 permite a utilização de lasers emissores de superfície de cavidade vertical (do inglês VCSELs) para fornecer conectividade óptica e soluções eletrônicas sinérgicas e de baixo custo.

Até o momento, o Fibre Channel usou apenas transceptores plugáveis de fator de forma pequeno (SFP+), com uma interface de conector LC duplex com os componentes eletrônicos da rede de área de armazenamento (do inglês SAN) (HBA de servidor, switch direcionador e armazenamento). Os troncos conectorizados MTP® terminados em fábrica são comumente implantados de uma área de patch central na área de distribuição principal (do inglês MDA) para cada área com servidores, armazenamento e direcionadores SAN. Na área de patch central, os módulos MTP/LC são usados para separar os conectores MTP nos troncos em portas duplex LC. Os jumpers duplex LC são usados para fornecer a conectividade porta a porta necessária entre quaisquer dois dispositivos, como servidor para direcionador SAN ou armazenamento para direcionador SAN.

Nos gabinetes de servidor e dispositivos de armazenamento, os módulos MTP/LC são usados para separar o conector MTP do tronco em portas duplex, para interconexão com o servidor e HBAs de armazenamento usando jumpers LC duplex. Nos direcionadores SAN, entretanto, é comum usar um chicote MTP/LC em vez de um módulo para separar o conector MTP do tronco em portas duplex LC. Esses conjuntos de chicotes de alta densidade reduzem o volume de cabos e o congestionamento no(s) gabinete(s) direcionador(es), e os terminais LC do chicote podem ser escalonadas para coincidir com o espaçamento de porta das placas de linha individuais. Esse método de pré-cabeamento do direcionador SAN otimiza a gestão de cabos e reduz os riscos, movendo o trabalho diário de movimentação, adição e alteração do equipamento eletrônico para a área de patching passivo na MDA. Consulte a Figura 5.

O Fibre Channel FC-PI6 padrão inclui uma taxa de dados de 128 GFC que usa um transceptor QSFP com uma interface MTP de 8 ou 12 fibras. A taxa de dados de 128 GFC usa tecnologia de transmissão óptica paralela. A óptica paralela difere da comunicação serial da fibra óptica duplex tradicional, pois os dados são transmitidos e recebidos simultaneamente em várias fibras ópticas. A óptica paralela 128 GFC exige oito fibras OM3 ou OM4, com transmissão 32 GFC em cada fibra: quatro fibras (quatro fibras x 32 GFC/fibra) para transmitir (Tx) e quatro fibras (quatro fibras x 32 GFC/fibra) para receber (Rx).  Consulte a Figura 6.   

A taxa de dados de 128 GFC é a primeira variante de transmissão óptica paralela definida pelo Fibre Channel. A atividade do FC-PI7 está em andamento para incluir uma variante óptica paralela de 256 GFC no futuro.

As implantações iniciais de 128 GFC são esperadas para enlaces entre switches (do inglês ISL) usando conectividade MTP em todo o enlace.  Em comparação com a arquitetura tradicional do Fibre Channel com conexões de fibra duplex nos componentes eletrônicos, a conectividade óptica de transmissão paralela usará conectores MTP de 8 fibras com painéis adaptadores em vez de módulos MTP/LC para interconexões.  Consulte a Figura 7.

A transmissão do Fibre Channel precisa de velocidade. Taxas de dados Fibre Channel mais altas (32/64/128 GFC) estão surgindo em resposta aos avanços nas tecnologias de servidor e armazenamento. As distâncias de implantação do Fibre Channel em data centers corporativos continuam a se concentrar em até 100 m. A fibra óptica multimodo OM3/OM4 de 50/125 μm está bem posicionada para fornecer soluções de conectividade confiáveis e de baixo custo para taxas de dados Fibre Channel legadas e futuras utilizadas em redes de área de armazenamento.