Cómo elegir un conmutador de canal de fibra para su red SAN

Uno de los puntos clave en la decisión para cualquier organización que esté diseñando una SAN es determinar el conmutador de Canal de Fibra que va a utilizar para conectar sus servidores con los dispositivos de almacenamiento.

Una de las decisiones clave para cualquier empresa que vaya a crear una red de área de almacenamiento (o  SAN, por sus siglas en inglés) es elegir el conmutador. Puede que una compañía que se plantee por primera vez implantar una SAN baraje la opción de basarla en iSCSI, ya que así podrá utilizar la conmutación Ethernet y la infraestructura IP ya existentes. Pero la mayoría de empresas que ya cuentan con una SAN, prefieren invertir una cantidad considerable en conmutadores de canal de fibra para conectar sus servidores y sus dispositivos de almacenamiento.

Los conmutadores de canal de fibra para redes SAN tienen el mismo propósito general que el resto de conmutadores de red, es decir, conectar automáticamente transmisores y receptores. El conmutador examina un paquete de datos, determina de dónde viene y a dónde va y, después, remite el paquete al destino de almacenamiento deseado dentro del centro de datos.

Sin embargo, los conmutadores de canal de fibra han sido diseñados específicamente para poder soportar el intercambio de grandes cantidades de datos en redes de canal de fibra de alto rendimiento. Existen distintos tipos de conmutadores dependiendo del número de puertos que tengan, su nivel de rendimiento, su arquitectura y su precio. Brocade Communications Systems es la empresa líder en el mercado de los conmutadores de canal de fibra, seguida de Cisco Systems y de QLogic, que se encuentra a bastante distancia de las dos primeras.

Hay dos clases principales de conmutadores de canal de fibra para redes SAN: el conmutador director, que tiene numerosos puertos y es modular, y el conmutador de puerto fijo o semi-modular, que es más pequeño y que también se conoce con el nombre de conmutador básico, de serie o, sencillamente, conmutador. La mayoría de conmutadores básicos son de puerto fijo y tienen una capacidad de entre 8 y 80 puertos. Una empresa pequeña puede comenzar comprando 8 de los 24 puertos de los que dispone un conmutador de canal de fibra de gama baja y puerto fijo de Brocade. Según vaya ampliando su entorno SAN, la empresa podrá ir habilitando puertos adicionales utilizando una clave de licencia de software para desbloquearlos.

De prestaciones inferiores a las de su conmutador de clase director, Cisco ofrece lo que ella misma denomina un “conmutador modular de serie” que incluye una primera ranura fija y otra ranura abierta que permite a los usuarios ampliar sus entornos SAN con puertos de canal de fibra o servicios inteligentes adicionales. Mark Allen, director de marketing técnico en el ámbito de almacenamiento de Cisco, define este conmutador como un producto de gama media diseñado para PYMEs o pequeños centros de datos.

Como los conmutadores de clase director, más caros, los conmutadores básicos también pueden dar soporte a aplicaciones empresariales. De hecho, algunos conmutadores de gama media ofrecen alimentación eléctrica redundante. Pero el modelo básico sólo tiene una CPU, y dado que no es modular, si falla alguno de sus componentes activos es necesario sustituir todo el conmutador.

Pueden encontrarse puertos para conmutadores básicos desde alrededor de 500 USD o quizá menos. El precio de cada puerto puede doblarse, si no más, en el caso de conmutadores director. Normalmente, los usuarios comienzan a utilizar conmutadores de clase director según va creciendo su SAN.

Los conmutadores director son sistemas modulares en chasis con ranuras a las que se pueden conectar tarjetas de línea o blades de canal de fibra con puertos. Las ranuras permiten a los usuarios elegir entre distintas posibilidades de conexión. Los blades tienen un aspecto muy parecido al de los conmutadores básicos pero, a diferencia de éstos últimos, cuando se conectan varios de ellos al conmutador director el número de puertos puede llegar a ser mucho más alto.

Técnicamente, los conmutadores director cuentan con un mínimo de 16 puertos, pero, generalmente, suelen utilizarse en escenarios con un número de puertos mucho mayor. Por ejemplo, el modelo de gama alta de QLogic tiene entre 16 y 128 puertos en un solo chasis 4U. Brocade vende blades con 16, 32 y 48 puertos y su conmutador director de gama alta llega a 384 puertos. Cisco ofrece hasta 528 puertos en un solo chasis.

Los chasis de los conmutadores de clase director no presentan fallos por elementos únicos, ya que tienen fuentes de alimentación, ventiladores, procesadores de control y sistemas de conmutación de núcleos redundantes. Si hay algún problema con la CPU en uno de los lados, puede sustituirse el componente afectado sin que el sistema deje de funcionar en ningún momento. En caso de avería de uno de los blades, basta sustituir el que no funciona.

“Cuando compras conmutadores de clase director, no te puedes permitir que se estropeen, por eso llevan incorporados todo tipo de sistemas redundantes, lo que hace que el costo aumente”, comenta Bob Laliberte, analista del Enterprise Strategy Group.

La arquitectura basada en blades de los conmutadores director permite añadir servicios inteligentes, como: la virtualización del almacenamiento y la movilidad de los datos almacenados, así como el cifrado y la protección continua de los mismos. Brocade se refiere a estos servicios agregados como blades especializados, mientras que Cisco los denomina módulos o tarjetas de línea o servicio.

“El futuro está en incorporar más servicios de valor añadido al nivel de red”, afirma Dan Iacono, ingeniero senior de sistemas SAN del departamento de ingeniería de sistemas multifabricante de Hewlett-PackaDR. Iacono considera que el conmutador es un buen lugar para incorporar más inteligencia al sistema, dado que permite a los usuarios reducir el peso del haDRware en sus entornos de red. “Cuando éste está integrado en el conmutador, el rendimiento es mayor”, añade.

El uso de conmutadores de clase director condujo a redes SAN de mayor tamaño, y con el crecimiento de las redes SAN, fue necesaria más planificación. Uno de los enfoques arquitectónicos más habituales es el diseño centro/periferia, según el cual se colocan conmutadores básicos más pequeños en la parte exterior de la red y los conmutadores de clase director, más grandes, en el centro. Aunque, a veces, los grandes entornos empresariales utilizan conmutadores modulares tanto en el centro como en la periferia.

Un conmutador principal de gran capacidad en el centro puede proporcionar aún más potencial de crecimiento. Brocade afirma que su DCX Backbone ofrece cuatro veces más ancho de banda en sus ranuras que su conmutador director para redes SAN y una velocidad plena de 8 Gbps en los 384 puertos de los que dispone. Su sistema Inter-Chassis Link para conectar dos chasis entre sí permite a los usuarios duplicar el número de puertos de 384 a 768. El chasis modular proporciona la flexibilidad necesaria para añadir más blades especializados de forma fiable de los que permiten los conmutadores de clase director.

Otro aspecto en el que se diferencian es que el DCX Backbone ofrece soporte para el incipiente estándar CEE (Converged Enhanced Ethernet) y para el protocolo de canal de fibra sobre Ethernet o FCoE, que se basa en una Ethernet de 10 Gb. “Basta con añadir un blade que ofrezca soporte para funciones FCOE/CEE”, afirma Bill Dunmire, director senior de marketing de Brocade. Esta opción no estará disponible en los conmutadores de clase director, comenta señalando que “se trata de una función opcional para algunos entornos de grandes dimensiones, ya que no todos los entornos de nuestros clientes pasarán a adoptar FCoE/CEE”.

El canal de fibra fue diseñado para soportar el intercambio de grandes cantidades de datos de forma fiable con un tiempo de latencia bajo y sin que se peDRiera ningún dato. Por el contrario, con Ethernet, puede peDRerse algún paquete de datos. Se utiliza un protocolo TCP/IP con una gran capacidad de sobrecarga para compensar las deficiencias, los reintentos, las discoDRancias y el control de flujo de Ethernet. El objetivo de la iniciativa CEE, fomentada por el propio sector y a la que Cisco prefiere denominar Ethernet para centros de datos (o DCE, por sus siglas en inglés), es lograr que Ethernet alcance el mismo nivel de fiabilidad que el canal de fibra.

Pero no se prevé que el esfuerzo de la industria por mejorar Ethernet para que pueda utilizarse en centros de datos logre sus frutos hasta el año que viene, y el desarrollo de productos que ofrezcan el correspondiente soporte requerirá, a su vez, uno o dos años más. “Asumiendo que realmente saliera adelante, me sorprendería que, en 2015, la mitad de los centros de datos” estuvieran utilizando conmutadores con soporte para una Ethernet mejorada, comenta Robert Passmore, analista de Gartner.

HowaDR Goldstein, Presidente de la empresa HowaDR Goldstein Associates, no cree que el FCoE sea una buena inversión. Según Goldstein, “iSCSI sobre TCP sobre IP sobre Ethernet es un modelo mejor, ya que, de esta forma, los servicios no están vinculados al haDRware”.

Cisco afirma que su sistema de conmutación modular serie Nexus 7000 ya puede soportar DCE, dado que la SAN conmutada no presenta péDRidas. En la página web de Cisco se informa que el producto necesitará nuevos módulos para tarjetas de línea y una ampliación para su software NX-OS, y que la mayoría de conmutadores actuales de Ethernet requerirán nuevas ampliaciones de haDRware y software, ya que varias de las extensiones de DCE dependen del haDRware. Los conmutadores de la serie Nexus 5000 de Cisco también soportan DCE.

Otro aspecto relevante en relación a los conmutadores de canal de fibra para redes SAN es la lenta conversión de 4 a 8 Gbps que están experimentando. Dado que la mayoría de aplicaciones requieren un ancho de banda que no llega a 2 Gbps, muchos usuarios consideran que no hay ningún motivo urgente para apresurarse a modernizar sus conmutadores.

Sin embargo, las empresas que se dedican a la explotación de grandes cantidades de datos y a aplicaciones relacionadas con la edición de vídeo pueden beneficiarse de la conversión a 8 Gbps, así como las que utilicen servidores virtuales. Los usuarios que estén utilizando tecnología de virtualización de servidores se encuentran con que los servidores que anteriormente no aprovechaban al máximo, les sirven ahora para ejecutar múltiples aplicaciones en máquinas virtuales dentro de una sola máquina física, lo que hace que sus necesidades de ancho de banda aumenten.

“Nos encontramos en las primeras fases del proceso de conversión de un canal de fibra de 4 Gb a uno de 8 Gb”, dice Passmore. “Lo que suelen hacer los clientes cuando sus conmutadores llegan al final de su vida útil y es necesario cambiarlos por otros, es comprar aquellos que les ofrezcan la mayor velocidad disponible en el mercado”.

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