Преодоление Топей: SCSI все еще лидер High-End PCs, пока...

Преодоление Топей:
SCSI все еще лидер High-End PCs, пока...

Fibre Channel — аналитическая записка
Удивительно, что SCSI, самый древний интерфейс, по-прежнему преобладает на рынке устройств хранения. Даже с занятой долей рынка, которая удваивается каждый год, FC накопителям потребуется еще несколько лет, прежде чем они вытеснят технологию SCSI. Так и должно быть.
Если вы встанете на место поставщика решений хранения, то поймете, что FC-подсистемы сложно продать. Есть вещь, которую менеджеры IT усвоили за последние годы, — это то, что применение Fibre Channel для соединения серверов с хранилищами данных — верный путь для развития Storage Area Networks. В контексте SANs, при использовании FC, в отличие от SCSI, кабель может достигать 10 км длины. В дополнение (вкратце), Fibre Channel предоставляет отличную производительность (200 МБ/с full duplex), масштабируемость, надежность.
Но если немного вникнуть в суть доступных SANs подсистем хранения, то обнаружится, что эти накопители на жестких дисках не подключаются к backplane-у подсистемы хранения и контроллеру через FC, как вы думали, а через испытанный и надежный SCSI, и не найдете единичных FC дисков. Для некоторых людей это окажется сюрпризом. В настоящее время это предполагает, что винчестеры с интерфейсом FC достигнут большей степени проникновения. По сведениям IDC, аналитики индустрии выдвинули теорию, что многие компании, когда покупают SAN-устройства хранения, автоматически ожидают, что боксы комплектуются FC HDDs, и удивлены нахождением взамен SCSI HDDs.
Согласно Intenational Data Corporation, больше чем 90% всех дисковых накопителей, поставляемых в составе high-end решений, основаны на SCSI. Обзор поставок за 1999 год для накопителей серверов и рабочих станций показал, что только около 6% накопителей этого класса были поставлены с FC интерфейсом, в то время как SCSI накопители удерживали 92% рынка (остальные c SSA интерфейсом). Однако это не значит, что для Fibre Channel игра проиграна. Даже учитывая тот факт, что доля рынка FC накопителей удваивается каждый год, IDC предполагает полное замещение SCSI накопителей в 2004 году. По словам Стэфана Эдэла (Stephen Edel), менеджера IBM Storage Division по маркетинговой статистике HDDs серверного класса, это вполне реально, имея в виду укрепление FC-центрических систем хранения, но все еще используя SCSI HDDs.

Медленный переход к Fibre Channel
Что же такого специфического в FC, позволяющего удерживаться этой технологии на плаву и даже продолжать вытеснять SCSI как системный механизм host-to-storage? Проще говоря, технические преимущества FC HDDs не настолько поразительны, чтобы Fibre Channel был принят с распростертыми объятиями. Все попытки FC добиться популярности сразу же пресекались усовершенствованиями спецификации SCSI. Но так было не всегда... Пару лет назад FC HDDs предоставляли значительно более высокую производительность, чем любой High-End SCSI HDDs. Работая на скорости 100 МБ/с (200 МБ/с full duplex), FC накопитель превосходил самого быстрого на то время Ultra2 SCSI (40 МБ/с). Однако ратификация стандарта Ultra3 SCSI свела практически к минимуму выйгрыш в производительности FC дисков. Благодаря новшеству спецификации Ultra3, названной double transition clocking, современный Ultra3 винчестер увеличил свою производительность с 80 до 160 МБ/с. Это новое поколение устройств хранения, выполненное по технологии SCSI, действительно быстрее того же семейства FC накопителей, или по крайней мере сравнимо.
По сути спецификация Ultra3 SCSI принесла SCSI винчестерам преимущества во всех отношениях. Например, cyclic redundancy checking улучшает результативность проверки благодаря выявлению одна- и двухбитовых ошибок. В конечном итоге это приводит к снижению стоимости сопровождения из-за снижения ошибок, возникающих на шине. Производители как систем, так и дисков подвергают сомнению как абсолютную полезность двух вышеупомянутых свойств Ultra3, так и то, что они должны быть применены на всяком HDD.
Такое средство, как packetization (пакетизация), позволяет объединять команды в пакеты данных и пересылать их по шине на полной скорости для того, чтобы снизить нагрузку. Quick arbitration selection (QAS) идет "в ногу" с пакетизацией и, в основном, позволяет SCSI распознавать разные QAS устройства для шины.
Пока пакетизация обосновывает заявление, что на перегруженых шинах (в частности) это средство разгружает шину, вкупе эти возможности могут значительно снизить накладные расходы на SCSI до 50%. Но многие продавцы подсистем указывают на то, что эти улучшения не могут оправдать дополнительных расходов на перестройку системы и компонентов хранилищ. "Безусловно, производители SCSI дисков будут широко применять пакетизацию, но произойдет это не раньше появления Ultra4." Это мнение можно было услышать от Джоэл Хакберг (Joel Hagberg), эксперта по устройствам хранения из Fujitsu Computer Products of America Inc.

Состязание
Несколько положений о стандарте Ultra3. Для того чтобы дисковый накопитель квалифицировался как Ultra3 SCSI устройство, спецификация требует реализации по крайней мере одной из пяти определенных возможностей. Чтобы понять, какие средства Ultra3 поддерживает винчестер, производители остановились на имени Ultra160, чтобы выделить жесткие диски, которые поддерживают следующие три возможности: double transition clocking, cyclic redundancy checking и domain validation. Когда IBM выпустит в конце этого года HDDs с пакетизацией и QAS, эти полностью Ultra3 накопители будут объявлены как Ultra160+.
За исключением особенностей Ultra3, SCSI имеет еще много других заманчивых характеристик по сравнению с Fibre Channel. Если отбросить все технические преимущества и недостатки, SCSI — распространенная технология, провереная временем. Инженеры, разрабатывающие SCSI, спокойны за свою работу, тогда как иные конструкторы пытаются преодолеть проблемы совместимости FC.
В свою очередь, FC HDDs также имеют преимущества перед SCSI. Например, длина кабеля SCSI несравнимо меньше оптоволоконного FC (до 10 км). Сконфигурированные в Just Bunch Of Disks (JBOD), диски могут быть прямо подсоединены к серверу, расположенному на другой стороне города. Fibre Channel также видная часть в очень больших хранилищах, состоящих из взвода жестких диков, и их необходимо "поселить" в пределах одной стойки. Если у вас в деле SCSI, подсистема хранения ограничена 15 накопителями на канал, но обычно с 7 или 8. По спецификации FC возможно подключение до 126 устройств в один узел, но редко встретишь массив с 40-50 дисками. Применение FC HDDs также имеет некоторые значительные преимущества в надежности. Так как Fibre Channel имеет последовательную архитектуру, то становится возможным горячее подключение накопителей без разрыва кольца. В некоторых подсистемах хранения реализованы преимущества двойной связи к FC накопителю для увеличения производительности. Благодаря тому, что данные и команды посылаются через один узел, а статус через другой, можно получить реальный рост. Эта двойная связь может также использоваться для передачи избыточных данных, устранения единичной точки сбоя и увеличения общей надежности системы.
Другие технические преимущества FC дисков над SCSI включают уникальную всемирную адресацию, которая позволяет любому диску в любой точке земного шара быть идентифицированным. В дополнение FC накопители направлены на очень эффективный RAID, так как они сами по себе включают расширенные OR(XOR)-функции XDWRITE и XPWRITE, которые снижают количество трансферов по шине, необходимых для чтения, записи и модифицирования от 6 (характерных SCSI) к 2-м (FC). "FC интерфейс намного меньше и проще, чем широкий и громоздкий шлейф SCSI, — говорит Хегберг из Fujitsu, и продолжает, — для людей, которые дорожат аккуратной работой по монтажу и установке кабелей, это может быть небольшое, но важное обстоятельство".

Зачем покупать оптоволокно?
Говоря о выборе FC или SCSI, нужно смотреть больше со стороны бизнеса, чем с технической, так как такой подход считается беспроигрышным вариантом "как ни крути в сети". Это справедливо даже для OEM уровня. Если посмотреть на уровне предприятия, то в основном менеджеры IT не рискуют переходить на новую технологию FC, потому что они годами работали со SCSI-ориентированными системами хранения и инвестировали в них много денег (ну не любят они сюрпризов [:]). Для бизнеса SCSI является лакомым кусочком. На самом деле не настолько SCSI удобен, как FC неизвестен. Это все еще относительно молодая технология, и именно поэтому многие не решаются ее использовать. Это является основным фактором. Другим затормаживающим фактором распространения является то, что мало производителей поставляют FC устройства. Например, по сведениям IDC в 3-м квартале 1999 года Seagate Technology Inc. была единственной компанией, которая производила FC продукты.

Итоги
SCSI приближается к завершению своего жизненного пути, в то время как Fibre Channel его только начинает. Производительность SCSI напрямую зависит от длины кабеля, соответственно, длина SCSI кабеля скоро станет слишком короткой, чтобы продолжать наращивать производительность. С другой стороны, производители FC устройств уже готовы к 2Гб Fibre Channel (200 МБ/с на один порт, соответственно, 400 МБ/с — максимум), да и 4 Гб не за горами. В дополнение к этой информации можно сказать, что FC накопители в будущем станут дешевле, чем SCSI (для производства [:]). Давайте в дальнейшем наблюдать за развитием FC-xx технологий.
Хотелось бы узнать мнение читателей об этой технологии, и надеюсь, найдутся люди, которые пришлют свои вопросы, а может быть и комментарии.
На этом мы закончим обсуждение Fibre Channel и вернемся к Ultra160 SCSI для того, чтобы уточнить некоторые детали. Данное изображение показывает степень роста возможностей, начиная от Ultra2 SCSI и заканчивая Ultra3 SCSI. Вместе с тем, что Ultra160 полностью соответствует стандарту Ultra3 SCSI, он включает все возможности Ultra2. Из этого можно заключить, что стандарт Ultra160 SCSI является не новой технологией, а только расширением Ultra2 SCSI. Это значит, что Ultra160 продукты используют тот же тип интерфейса, что и Ultra2, что применяет те же типы коннекторов, заглушек, кабелей, backblane-ов и т.д. Ultra160 — это практически тот же Ultra2, прошедший косметические улучшения. Ultra160m SCSI является надстройкой над Ultra2 SCSI. Так, Ultra160 пользуется тем же набором сигналов LVD, которые были впервые введены в Ultra2. С тех пор, как Ultra160 SCSI и Ultra SCSI используют LVD, Ultra2 SCSI называть LVD SCSI некорректно. Так как Ultra160 SCSI поддерживает LVD, контроллеры могут обеспечивать поддержку Ultra2 SCSI устройств, также как Ultra2 SCSI контроллеры могут поддерживать Ultra160 SCSI устройства в Ultra2 режиме. Если на Ultra160 SCSI контроллере совместить Ultra160 и Ultra2 устройства, то каждый подключенный накопитель будет работать независимо на максимально дозволенной скорости, 80 и 160 МБ/с соответственно.