FCoE 이해
FCoE(Fibre Channel over Ethernet)는 DCB(Data Center Bridging) 네트워크에서 컨버지드 FC(Fibre Channel) 및 이더넷 트래픽을 지원하는 방법입니다. FCoE는 이더넷에서 수정되지 않은 FC 프레임을 캡슐화하여 물리적 이더넷 네트워크상에서 FC 프레임을 전송합니다. FC 인터페이스를 담당하는 국제 정보 기술 표준(INCITS) 위원회인 T11 기술 위원회는 DCB 네트워크상에서 FC 프레임을 전송하는 방법을 제공하기 위해 FCoE 표준을 개발했습니다. T11 문서 파이버 채널 백본 - 5 (FC-BB-5) http://www.t11.org/ftp/t11/pub/fc/bb-5/09-056v5.pdf Rev 2.00은 FCoE 버전 1 표준에 대한 세부 정보를 제공합니다.
이 스위치는 T11 Annex FCoE Pre-FIP Virtual Link Instantiation Protocol을 지원하지 않습니다.
Ethernet 캡슐화는 프레임을 포워딩하는 데 필요한 헤더 정보를 제공하기 때문에 Ethernet 네트워크에서 FCoE 프레임은 다른 Ethernet 프레임과 동일합니다. 그러나 FC 전송에 필요한 무손실 동작을 달성하기 위해서는 이더넷 네트워크가 DCB 표준을 준수해야 합니다.
DCB 표준은 FCoE가 이더넷으로 캡슐화된 네이티브 FC 트래픽을 전송하는 동시에 필수 CoS( Class of Service ) 및 FC 트래픽에 필요한 기타 특성을 보존할 수 있는 환경을 조성합니다.
DCB 네트워크에서 FCoE를 지원하려면 이더넷 네트워크의 FCoE 디바이스와 SAN 네트워크 에지에 있는 FC 스위치가 이더넷 및 네이티브 FC 트래픽을 모두 처리해야 합니다. 이더넷 트래픽을 처리하기 위해 FC 스위치는 다음 두 가지 중 하나를 수행합니다.
FCoE 인터페이스 통합
QFX3500 스위치와 같은 FCoE-FC 게이트웨이를 사용하여 FCoE 디바이스에서 네이티브 FC로 FCoE 트래픽을 캡슐화하고 FC 스위치에서 FCoE로 네이티브 FC 트래픽을 캡슐화하고 이더넷 네트워크를 통해 FCoE 디바이스로 전달합니다.
독립형 스위치는 FCoE를 지원합니다. Virtual Chassis(VC) 및 혼합 모드 VCF(Virtual Chassis Fabric) 구성은 FCoE를 지원하지 않습니다. 순수 QFX5100 스위치 VCF(QFX5100 스위치로만 구성)는 FCoE를 지원합니다.
FCoE 개념은 다음과 같습니다.
FCoE 디바이스
각 FCoE 디바이스에는 FC 호스트 버스 어댑터(HBA)의 기능과 무손실 이더넷 네트워크 인터페이스 카드(NIC)와 10Gbps 이더넷 포트를 결합한 컨버지드 네트워크 어댑터(CNA)가 있습니다. FCoE 트래픽을 처리하는 CNA 부분을 ENode(FCoE Node)라고 합니다. ENode는 CNA에서 FCoE 종료 기능과 FC 스택의 클라이언트 부분을 결합합니다.
ENodes는 가상 N_Ports(VN_Ports)의 형태로 FC 스위치에 가상 FC 인터페이스를 제공합니다. VN_Port 가상 링크라고 하는 가상 점대점 연결의 단말 장치입니다. 가상 링크의 다른 엔드포인트는 FC 스위치(또는 FCF) 포트입니다. VN_Port 네이티브 FC N_Port 에뮬레이션하고 FC 스위치를 오가는 메시지의 생성, 감지 및 플로우 처리와 같은 유사한 기능을 수행합니다. 단일 ENode는 여러 VN_Ports 호스팅할 수 있습니다. 각 VN_Port FC 스위치와 별도의 고유한 가상 링크가 있습니다.
ENodes에는 하나 이상의 무손실 이더넷 미디어 액세스 컨트롤러(MAC)가 포함되어 있습니다. 각 이더넷 MAC는 FCoE 컨트롤러와 페어링됩니다. 무손실 이더넷 MAC는 혼잡으로 인한 프레임 손실을 방지하고 최소 2,500바이트 프레임을 지원하기 위해 이더넷 확장을 구현하는 전이중 이더넷 MAC입니다. FCoE 컨트롤러는 VN_Port 인스턴스를 인스턴스화하고 FCoE 세션에 필요한 대로 동적으로 종료합니다. 각 VN_Port 인스턴스에는 FC 스위치에 대한 고유한 가상 링크가 있습니다.
세션은 패브릭 로그인(FLOGI) 또는 FDISC(Fabric Discovery) FC SAN 패브릭에 로그인하는 것입니다. 세션은 엔드 투 엔드 서버-스토리지 세션을 의미하지 않습니다.
또한 ENodes에는 각 VN_Port 연결에 대해 하나의 FCoE 링크 단말 장치(LEP)가 포함되어 있습니다. FCoE LEP는 물리적 이더넷 인터페이스에 매핑된 가상 FC 인터페이스입니다.
An FCoE LEP:
가상 링크에서 FCoE 프레임을 전송하고 수신합니다.
서버에서 FC 스위치로 이동하는 트래픽에 대한 FC 프레임 캡슐화를 처리합니다.
FC 스위치에서 수신되는 트래픽의 프레임 캡슐화 해제를 수행합니다.
그림 1 은 주요 ENode 구성 요소의 블록 다이어그램을 보여줍니다.
FCoE 프레임
FCoE 프로토콜 규격은 FC 스택의 FC0 및 FC1 레이어를 이더넷으로 대체하지만 FC 프레임 헤더는 유지합니다. FC 프레임 헤더를 유지하면 FC 프레임이 캡슐화 해제 후 네이티브 FC SAN으로 직접 전달됩니다. FCoE 헤더는 FC 시작 파일(SOF) 비트와 EOF(End of File) 비트를 인코딩된 형식으로 전달합니다. FCoE는 컨트롤 프레임과 데이터 프레임의 두 가지 프레임 유형을 지원합니다. FIP(FCoE Initialization Protocol)는 모든 검색 및 패브릭 로그인 프레임을 수행합니다.
FIP 컨트롤 프레임은 FCoE 디바이스 검색을 처리하여 통신을 초기화하고 통신을 유지합니다. 데이터 페이로드를 전달하지 않습니다. FIP에는 FCoE 트래픽 및 기타 Ethernet 트래픽과 FIP 트래픽을 구분하는 고유의 EtherType(0x8914)이 있습니다. 통신을 설정하기 위해 ENode는 CNA 제조업체가 할당한 전 세계적인 MAC 주소를 사용합니다.
FIP가 FCoE 디바이스 간의 연결을 설정하면 FCoE 데이터 프레임은 이더넷에 캡슐화된 FC 프레임의 전송을 처리합니다. 또한 FCoE는 고유의 EtherType(0x8906)을 가지고 있어 FCoE 프레임을 다른 이더넷 트래픽과 구별하고 FC가 요구하는 순서대로 프레임 처리를 보장합니다. FCoE 프레임은 다음과 같습니다.
2112바이트 FC 페이로드
24바이트 FC 헤더
14바이트 표준 이더넷 헤더
14바이트 FCoE 헤더
8바이트 CRC(cyclic redundancy Check) 및 EOF
4바이트 VLAN 헤더
4바이트 프레임 체크 시퀀스(FCS)
페이로드, 헤더, 체크는 최대 2180바이트입니다. 따라서 FCoE 트래픽을 전송하는 인터페이스에는 2180개 이상의 구성된 최대 전송 장치(MTU)가 있어야 합니다. 2,180바이트의 MTU 크기는 최소 크기입니다. 일부 네트워크 관리자는 2240바이트 또는 2500바이트의 MTU를 선호합니다.
가상 링크
네이티브 FC는 FC 디바이스 간의 점대점(point-to-point) 물리적 링크를 사용합니다. FCoE에서 가상 링크는 물리적 링크를 대체합니다. 가상 링크는 서버 VN_Port 및 FC 스위치(또는 FCF) VF_Port 같은 두 FCoE 디바이스 엔드포인트 간의 점대점 링크를 에뮬레이션합니다.
각 FCoE 인터페이스는 여러 가상 링크를 지원할 수 있습니다. FCoE 엔드포인트(VN_Port 및 VF_Port)의 MAC 주소는 각 가상 링크를 고유하게 식별하고 여러 가상 링크의 트래픽이 동일한 물리적 링크를 공유하는 동시에 데이터 분리 및 보안을 유지하도록 지원합니다.
가상 링크는 하나의 FCoE VLAN에 존재하며 두 개 이상의 VLAN에 속할 수 없습니다. FC 스위치와 FCoE 장치가 점대점(point-to-point) 연결로 가상 링크를 감지하지만, 가상 링크가 VF_Port 및 VN_Port 직접 연결이 될 필요는 없습니다. 가상 링크는 패스스루 스위치라고도 하는 하나 이상의 전송 스위치를 통과할 수 있습니다. 전송 스위치는 가상 링크를 투명하게 어그리게이션하는 동시에 FCoE 디바이스에 대한 점대점(point-to-point) 연결로 나타나고 작동할 수 있습니다. 그러나 가상 링크는 단일 레이어 2 도메인 내에 있어야 합니다.
FCoE VLAN
모든 FCoE 트래픽은 FCoE 트래픽만 전송하는 전용 VLAN으로 이동해야 합니다. FCoE 인터페이스만 FCoE VLAN의 구성원이어야 합니다. FCoE 또는 FIP 트래픽이 아닌 이더넷 트래픽은 다른 VLAN으로 이동해야 합니다.
독립형 스위치 또는 QFabric 시스템 Node 디바이스에서는 전송 스위치 모드와 FCoE-FC 게이트웨이 모드 모두에서 동일한 VLAN을 사용할 수 없습니다.
FCoE VLAN(FCoE 트래픽을 전송하는 모든 VLAN)은 STP(Spanning Tree Protocol) 및 LAG(Link Aggregation Group) Layer 2 기능만 지원합니다.
FCoE 트래픽은 서로 다른 전송의 다른 물리적 LAG 링크에 해시될 수 있기 때문에 표준 LAG를 사용할 수 없습니다. 이는 파이버 채널 트래픽이 요구하는 (가상) 점대점(point-to-point) 링크를 깰 수 있습니다. FCoE 트래픽에 대한 표준 LAG 인터페이스를 구성하면 FC SAN에 의해 FCoE 트래픽이 거부될 수 있습니다.
QFabric 시스템은 동일한 링크 어그리게이션 번들에서 FCoE 트래픽 및 일반 이더넷 트래픽(FCoE 트래픽이 아닌 트래픽)을 전송할 수 있는 FCoE LAG라는 특수 LAG를 지원합니다. 표준 LAG는 해시 알고리즘을 사용하여 LAG에서 어떤 물리적 링크가 전송에 사용되는지 확인하므로 두 디바이스 간의 통신은 서로 다른 전송에 대해 LAG에서 서로 다른 물리적 링크를 사용할 수 있습니다. FCoE LAG는 FCoE 디바이스 컨버지드 네트워크 어댑터(CNA)와 QFabric 시스템 노드 디바이스 전반의 FC SAN 스위치 간의 가상 점대점(point-to-point) 링크를 유지하기 위해 FCoE 트래픽이 요청 및 회신을 위해 LAG에서 동일한 물리적 링크를 사용하는지 확인합니다. FCoE LAG는 FCoE 트래픽에 대한 로드 밸런싱이나 링크 이중화를 제공하지 않습니다. 그러나 일반 Ethernet 트래픽은 표준 해시 알고리즘을 사용하며 FCoE LAG에서 로드 밸런싱 및 링크 이중화의 일반적인 LAG 이점을 받습니다.
IGMP 스누핑은 Junos OS R13.2 이전의 모든 소프트웨어 버전의 모든 VLAN에서 기본적으로 활성화됩니다. 13.2보다 오래된 소프트웨어를 사용하는 경우 FCoE VLAN에서 IGMP 스누핑을 사용하지 않도록 설정합니다.
두 개 이상의 FCoE VLAN을 구성할 수 있지만 주어진 가상 링크는 하나의 FCoE VLAN에만 있어야 합니다.
FIP VLAN 검색 및 알림 프레임이 태그가 지정되지 않은 패킷으로 교환되기 때문에 FCoE 디바이스에 연결하는 모든 10기가비트 이더넷 인터페이스는 FIP 트래픽을 전송하기 위해 네이티브 VLAN을 구성해야 합니다.
ELS(Enhanced Layer 2 Software) CLI를 사용하는 스위치에서는 인터페이스에서 네이티브 VLAN을 구성하는 것만으로는 충분하지 않으며 인터페이스도 네이티브 VLAN의 구성원으로 구성되어야 합니다. (ELS CLI는 태그 액세스 인터페이스 모드를 지원하지 않기 때문에 FCoE VLAN의 구성원인 인터페이스는 트렁크 모드를 사용해야 하며 트렁크 포트 인터페이스는 네이티브 VLAN의 구성원으로 명시적으로 포함되어야 합니다.)
또한 VLAN ID는 물리적 인터페이스에서 구성한 기본 VLAN ID와 일치해야 합니다. 예를 들어, 인터페이스 xe-0/0/15 의 ID가 FCoE VLAN의 20 구성원인 네이티브 VLAN을 구성하려면 다음 두 가지 명령문을 구성에 포함해야 합니다.
인터페이스에서 기본 VLAN을 구성합니다.
user@switch# set interfaces xe-0/0/15 native-vlan-id 20
(비 ELS 디바이스 스위치에 있는 동등한 구성 명령문은 set interfaces xe-0/0/15 unit 0 family ethernet-switching native-vlan-id 20.)
포트를 네이티브 VLAN의 구성원으로 구성합니다(이 단계는 ELS 소프트웨어를 사용하지 않는 스위치에서는 필요하지 않습니다).
user@switch# set interfaces xe-0/0/15 unit 0 family ethernet-switching vlan members 20
FCoE VLAN에서만 FCoE 트래픽이 허용됩니다. 네이티브 VLAN은 서로 다른 유형과 프로토콜의 정체되지 않은 트래픽을 전달해야 할 수도 있습니다. 따라서 기본 VLAN을 FCoE VLAN과 분리하는 것이 좋습니다.