Dossier stockage : iSCSI décolle, FCoE balbutie et le NAS passe aux clusters (2ème partie)

iSCSI séduit les utilisateurs par son rapport performance/prix

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Entreprises et constructeurs semblent faire le même diagnostic que Gartner pour expliquer le succès du protocole : il fonctionne bien et son coût de déploiement est marginal. Chez l'éditeur bordelais Lectra, spécialiste des logiciels de design et de prototypage pour la mode et l'industrie, iSCSI est ainsi utilisé en complément de Fibre Channel pour des raisons économiques. Comme l'explique Jean-Christophe Glot, le DSI de Lectra, si l'utilisation de Fibre Channel se justifie pour les applications critiques de la société, iSCSI permet quant à lui de démocratiser la connexion SAN pour les autres applications. Dans un contexte de production largement virtualisée (pour l'essentiel sur serveurs x86 sous VMware ESX Server 3.5), iSCSI est aujourd'hui utilisé par environ la moitié des 250 serveurs de la société pour accéder aux deux baies SAN EMC Clariion CX4, ceux pour lesquels le coût de Fibre Channel ne se justifiait pas.

Selon Jean-Christophe Glot, l'usage d'iSCSI permet de faire l'économie de coûteux commutateurs FC et de HBA. "Nous utilisons des trunk Gigabit Ethernet (liaisons composées de plusieurs connexions agrégées, NDLR). Les performances sont un cran en dessous de ce que permet un SAN Fibre Channel 4 GBit/s, mais restent très acceptables". La possibilité d'utiliser simultanément iSCSI et Fibre Channel sur un même contrôleur a d'ailleurs été un élément important dans la sélection par la société de baies de stockage Clariion CX4 face à la solution proposée à l'époque par HP.

Les constructeurs musclent leur offre iSCSI

HP, justement, fait aussi le constat de la montée en puissance de l'utilisation d'iSCSI notamment sur l'entrée et le milieu de gamme. Selon le constructeur, le protocole est mis en œuvre par un grand nombre des entreprises utilisatrices de ses baies MSA (Modular Storage Arrays) et il est aussi de plus en plus utilisé en parallèle de Fibre Channel sur les baies EVA. Pour Xavier Poisson Gouyou Beauchamps, directeur de l'activité stockage d'HP en France, Fibre Channel reste l'interface de connexion par défaut des SAN au sein du datacenter, mais iSCSI creuse son sillon partout où le coût de Fibre Channel ne se justifie pas. Et la crise semble multiplier les opportunités. Xavier Poisson reconnait aussi "qu'iSCSI a décollé du fait de l'offensive lancée par Dell avec ses baies EqualLogic. Le sillon est creusé et désormais toute le monde suit". Et pour répondre à l'offensive de son concurrent, HP a frappé fort en mettant la main sur LeftHand et sa technologie de stockage virtualisée en cluster. Une technologie dont l'interface de connexion privilégiée est... iSCSI.

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Chez EMC, l'accueil réservé à iSCSI est longtemps resté mitigé, même en entrée de gamme, où Fibre Channel a longtemps été préféré sur la gamme AX. Mais le géant d'Hopkington a depuis revu sa position et iSCSI figure en bonne place sur ses baies Clariion (une carte UltraFlex iSCSI 10Gigabit est même sortie en septembre 2009), comme sur ses baies unifiées Celerra NS.

Cela paraîtra sans doute anecdotique pour les grandes entreprises, mais iSCSI est aussi un protocole de choix sur les gammes d'Iomega, désormais filiale d'EMC. Les derniers serveurs de stockage pour TPE et PME de la marque affichent ainsi une certification en mode iSCSI et NFS pour les environnements de virtualisation de VMware, Microsoft et Citrix, un fait rare pour des machines dont les prix débutent à moins de 500 € TTC. Bien sûr à ce prix, les performances ne sont pas stellaires, mais elles restent suffisantes pour une TPE, un petit site isolé, ou des applications de test et de développement.

Si EMC a mis du temps à s'intéresser à iSCSI, NetApp a très tôt compris le potentiel de la technologie. Cyril van Agt, le responsable avant-vente pour les grands comptes chez le constructeur, rappelle que la société a ajouté le support d'iSCSI à ses baies dès 2003. NetApp a d'ailleurs longtemps tiré la croissance du marché iSCSI en poussant notamment à l'utilisation du protocole pour certaines applications de bases de données non critiques et pour les messageries. Il est vrai qu'à l'époque, le constructeur avait aussi un vrai intérêt à promouvoir l'usage des réseaux Ethernet convergents pour la connexion à ses baies dans un usage mixte SAN/NAS. Cet élément de stratégie mis à part, NetApp a très tôt pris conscience du potentiel d'ISCSI pour la constitution de SAN à faible coût. Mais sur ce terrain, c'est Dell qui a finalement pris tout le monde de vitesse avec son acquisition d'EqualLogic et une politique agressive de déploiement d'iSCSI comme alternative à Fibre Channel dans les PME.

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Avec Equalogic, Dell mène la danse sur le marché iSCSI mondial

Le résultat est éloquent : au second trimestre 2009, Dell détenait 35,3 % du marché des systèmes SAN iSCSI, loin devant EMC et ses 15,7 % et un NetApp relégué au 3ème rang mondial.  Dell n'a, il est vrai, pas trainé à intégrer EqualLogic dans son organisation. Quelques jours à peine après le rachat, la firme a mis sur le marché les baies PS5000, une gamme lancée à l'origine avec trois modèles, offrant des capacités natives de 4,8 à 16 To et pouvant gérer jusqu'à 192 To par groupe pour le modèle le plus avancé, le PS5000E. A la mi-2008, Dell a ensuite dévoilé le PS5500E, une version plus capacitive de son système pouvant accueillir jusqu'à 48 To par baie en natif et capable de gérer jusqu'à 576 To par groupe de baies PS.
Comme l'explique Robin Kuepers, en charge du stockage chez Dell en Europe, le constructeur a lancé le 5500 en réponse aux demandes de plusieurs clients désireux d'utiliser des baies iSCSI pour des applications de classe entreprise nécessitant beaucoup plus de capacités que ce que pouvaient offrir les modèles antérieurs. Le responsable cite notamment plusieurs déploiements Exchange ainsi que le succès des baies EqualLogic dans des environnements virtualisés VMware ESX et Citrix XenServer. Depuis, Dell a dopé encore un peu plus ses gammes avec le lancement au printemps 2009 des modèles PS6000.

Prudent, Dell ne considère pas iSCSI comme la solution à tous les problèmes de stockage. « Notre partenariat avec EMC reste essentiel », confirme ainsi Kuepers, pour lequel certains clients ne bougeront pas de l'univers Fibre Channel car ils en sont satisfaits. Chez ces comptes, rajouter une nouvelle famille de produits créerait inévitablement une multiplication des outils d'administration.

Mais le constructeur se montre pragmatique. S'il se satisfait officiellement de son partenariat avec EMC pour les cœurs de datacenters de ses grands clients, il concentre son offensive iSCSI sur les PME non encore équipées de Fibre Channel ou pour certains projets isolés de grands comptes, dans le cadre d'architectures de stockage multi-niveaux. Et d'expliquer que si les baies EqualLogic n'ont peut-être pas toutes les fonctions d'une baie Clariion ou EVA, elles offrent l'essentiel des fonctions requises par la plupart des clients à un prix sensiblement inférieur. Un message simple et reçu semble-t-il cinq sur cinq par les entreprises en temps de crise.

En savoir plus sur le web :

• Le tutoriel iSCSI de la SNIA à Storage Networking World 2009
• Virtual Geek : Configurer vSphere en environnement iSCSI "multi-vendeurs"
• Un point en 40 slides sur iSCSI et FCoE à EMC World

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Présenté comme le successeur de Fibre Channel, le protocole FC sur Ethernet (FCoE) continue à balbutier. FCoE, pour ceux qui n'ont pas suivi la technologie, est une version encapsulée dans Ethernet du protocole Fibre Channel, une version dont l'objectif est de permettre à terme la convergence sur un réseau physique unique à base d'Ethernet de l'ensemble des protocoles du datacenter (réseau et stockage).

L'an passé, lors de Storage Networking World à Francfort, Cisco, Emulex et NetApp promettaient le décollage pour 2009. Entretemps la crise est passée par là et les protagonistes de FCoE ont eu beaucoup d'explications à fournir sur un protocole dont la ratification a trainé bien plus longtemps que prévu. Bref les "Proof of concept" de 2008 sont pour l'essentiel resté... des "Proof of concept" et il y a fort à parier que le discours des fournisseurs devrait être le même lors du prochain salon SNW Europe, qui se tiendra du 26 au 26 octobre à Francfort : FCoE est l'avenir, FCoE arrive. Reste à savoir quand...

Une standardisation qui se poursuit

Car, dans la pratique, bien des questions subsistent sur le déploiement du nouveau protocole. La première porte sur sa normalisation : si FCoE est désormais un standard (la première mouture du protocole a été ratifiée avec la version BB5 de Fibre Channel en juin 2009), on ne peut pas encore en dire autant de CEE (Convergence Enhanced Ethernet) l'évolution du protocole Ethernet censée permettre le transport de Fibre Channel sur Ethernet.  La caractéristique essentielle de CEE est sa capacité à effectuer des transferts de données sans perte de paquets ("Lossless"), une caractéristique essentielle de Fibre Channel. Le protocole apporte aussi plusieurs mécanismes améliorés de contrôle de flux et de gestion de la bande passante.

Les principales extensions à Ethernet font l'objet d'un accord général, notamment les standards IEEE P802.1Qaz (sélection améliorée des transmissions, un cadre général pour la gestion de la bande passante sur un lien) et P802.1Qbb (contrôle de flux à base de priorités). Mais l'affrontement se poursuit entre fournisseurs sur la normalisation de Trill (interconnexion transparente d'un grand nombre de liens). Cette dernière spécification ajoute à la couche transport Ethernet des capacités de routage de trames de type chemin le plus court (Shortest Path). Un des objectifs de Trill est d'éliminer les problèmes induits par le protocole Spanning Tree dans les réseaux Ethernet complexes. La standardisation d'un autre protocole réseau 802.1Qau, permettant la notification des congestions et la réduction préemptive du débit sur un port afin d'éviter les saturations, est quant à elle attendue pour avril 2010.

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Des scénarios d'usage encore limités

Les fournisseurs avancent donc actuellement avec des implémentations très "personnelles" du CEE. Ainsi Cisco met en avant sa propre déclinaison, baptisée DCE, dans ses commutateurs convergents Nexus. Cette version inclut notamment le support pré-standard de P802.1Qau (notification des congestions) et devrait prochainement accueillir une version pré-standard de Trill à la sauce Cisco. Brocade propose lui aussi sa propre version. Les autres grands de l'Ethernet restent quand à eux prudents et attendent le standard pour figer leurs produits.

Un autre problème touche aux possibilités même de FCoE dans sa version actuelle. Dans la dernière version du standard (FC-BB5), la définition de FCoE est limitée à un seul "hop" (en clair un seul chemin entre deux points), ce qui pour l'instant limite les scénarios d'utilisation. En fait, le seul possible pour l'instant est un lien direct entre une carte CNA (carte mixant les fonctions d'un adaptateur Ethernet et d'une carte Fibre Channel, mais sur Ethernet) et un commutateur en haut de rack. Ensuite un pontage vers les réseaux FC existant est nécessaire. C'est d'ailleurs le scénario de déploiement auquel se limitent pour l'instant Cisco et Brocade. Un autre scénario marginal est la possibilité d'un attachement direct, via FCoE, de serveurs à une baie de stockage à interface FCoE. Pour des déploiements "multi-hop" au sein du datacenter, en clair des déploiements où des paquets FCoE pourront traverser plusieurs commutateurs jusqu'à une baie de stockage, il faudra attendre la normalisation de FC-BB6, sans doute quelque part en 2011. Là encore, des implémentations pré-standard devraient apparaître courant 2010, notamment chez Cisco.

Reste que la migration vers FCoE paraît assez inéluctable. Si une version à 16 GBit/s de FC existe, il est vraisemblable que les fournisseurs ne fourniront pas de chemin d'évolution au-delà de cette version. Pour les étapes suivantes, il faudra en passer par Ethernet et ses déclinaisons à 40 et 100 Gbit/s. FCoE porte aussi la promesse d'une simplification massive du câblage au sein des datacenters. L'utilisation d'un réseau Ethernet unifié devrait en effet permettre une réduction par deux du câblage (sans compter les gains potentiels liés à la virtualisation des ports réseau et à la concentration des interfaces physiques au sein des châssis de serveurs lames), ainsi qu'une rationalisation des équipements de commutation au sein du datacenter (via l'élimination progressive des éléments de commutation Fibre Channel). Le tout en préservant les habitudes d'administration et les compétences acquises dans la gestion des grands réseaux Fibre Channel, un point très important pour les grands comptes, dont l'infrastructure SAN repose aujourd'hui largement sur FC.

En savoir plus sur le web:

• Le Blog Standards Watch de NetApp
• Le Blog de Stuart MiniMan (Office of the CTO, EMC)
• Les billets FCoE du Blog Ruptured Monkey
• Un point en 40 slides sur iSCSI et FCoE à EMC World
• Le site de T11, en charge de la normalisation de Fibre Channel et FCoE
• Le TechBook FCoE d'EMC (260 pages, PDF)
• Un livre blanc de Cisco sur FIP, l'un des éléments clés du multi-hop pour FCoE
• Tutoriel SNIA : les améliorations apportés à Ethernet pour le stockage

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Et avec votre NAS, vous prendrez bien quelques péta-octets ? La question aurait sans doute été saugrenue il y a encore trois ans dans bien des entreprises. Mais pour certains géants de l’Internet comme pour nombre de grandes entreprises et administrations, la perspective de devoir stocker durablement plusieurs péta-octets de données dans les années à venir n’est plus irréaliste. La situation est similaire sur certains marchés HPC où les volumes de données générés par les expérimentations atteignent des niveaux jusqu’alors inconnus, à l’exemple du LHC au CERN.

Jusqu’alors, la seule solution trouvée par les entreprises s'est limitée à multiplier les îlots de serveurs NAS et il n’est pas rare, dans certains grands comptes, de trouver des dizaines, voire des centaines de NAS autonomes. Problème : aucun de ces NAS n’a été conçu pour être intégré avec les autres au sein d’un espace de stockage unifié, d’où un vrai casse-tête d’administration et une explosion des coûts de gestion de ces serveurs NAS.

Virtualiser les NAS : fausse bonne idée ou solution de transition ?

Dans un premier temps, les constructeurs ont espéré résoudre ce problème en misant sur les appliances de virtualisation de NAS. L’idée de base était intéressante : il s’agissait d’insérer une ou plusieurs appliances en frontal des multiples serveurs NAS afin de les intégrer dans un espace de nomage global (Global NameSpace), mais aussi faciliter au passage les migrations et déplacements de données entre ilôts autrefois disparates. Séduit par le concept, EMC a ainsi racheté Rainfinity, tandis que Brocade mettait la main sur NuView pour créer StorageX. F5 Networks a, de son côté, acquis Acopia et créé la gamme ARX, tandis que Cisco s’emparait de NeoPath Networks.

Tous ces rachats, effectués entre 2005 et 2007, n’ont toutefois pas connu le succès espéré, en partie du fait du coût de ces solutions, mais aussi de la complexité de leur mise en œuvre et de leur administration à grande échelle. Et ce malgré des bénéfices indéniables en matière de réplication, de migration de données (notamment entre de multiples niveaux de NAS différents) et de simplification des namespace pour les utilisateurs finaux.

Cisco a ainsi tué très rapidement le File Director de Neopath, tandis que Brocade a stoppé la commercialisation de StorageX. Rainfinity est quant à lui toujours proposé en consolidation de NAS Celerra par EMC, tandis que les ARX de F5 poursuivent leur chemin.

Reste que l’espoir placé dans ces solutions pour aider à la consolidation des NAS semble s’être estompé et que, désormais, l’intérêt pour ces appliances se porte plutôt sur leurs fonctions de migration de données.

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Les constructeurs investissent dans les architectures de NAS en cluster

Pour faire face aux besoins massifs de stockage de données non structurées des entreprises, la nouvelle mode semble plutôt être à la réalisation d’appliances NAS de grande capacité s’appuyant sur des technologies de cluster. Ces architectures présentent l’avantage de permettre l’utilisation de composants banalisés - dans la pratique des serveurs x86 bourrés de disques ou reliés à de simples piles de disques (ou JBOD) - pour assembler des systèmes NAS de grande capacité à des prix au Go défiant toute concurrence. Un autre avantage est leur évolutivité. Si l’on désire plus de performances ou de capacité, il suffit de rajouter des nœuds au cluster.  Chaque serveur additionnel adjoint au cluster lui ajoute en effet de nouveaux ports d’entrée/sorties, ainsi qu’une capacité additionnelle. En général capacité et performances augmentent plus ou moins linéairement avec le nombre de nœuds dans le cluster - la linéarité dépendant notamment du type de systèmes, de l’efficacité du logiciel et du type de connexions utilisées au sein du cluster.

Isilon et Panasas : les arguments des pionniers

L’un des premiers constructeurs à s’intéresser au concept a été HP, qui a acquis PolyServe en février 2007 et en a fait le cœur de sa baie StorageWorks 9100 Extreme Data Storage, un système NAS en cluster d’une capacité de plus de 600 To (qui devrait sans doute passer à 1,2 To avec l’arrivée des disques SATA de 2 Go). La baie est en fait un cluster NAS (NFS et HTTP) de 16 serveurs sous Linux bourrés de disques et faisant tourner le système de fichier clusterisé de PolyServe. Pour aussi imposant que paraisse cette baie, elle fait pâle figure face aux solutions en cluster d’Isilon et Panasas, les deux pionniers du secteur.

Isilon peut ainsi agréger jusqu’à 5,2 péta-octets (Po) au sein d’un seul et même système de gestion de fichiers réparti sur 144 noeuds en cluster InfiniBand. Ces nœuds peuvent, qui plus est, avoir des caractéristiques différentes en matière de performances et de capacité afin de permettre la mise en œuvre de politiques de qualité de service différenciées. Panasas, de son côté, cible plutôt le marché du HPC, et sa solution n’a pas vraiment de limite en matière de capacité ou de performances.

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Comme il l’avait annoncé à Montpellier en septembre 2008, IBM propose lui aussi depuis la rentrée une solution de cluster NAS massive. Cette dernière s’appuie sur son système de fichier parallèle GPFS et sur ses services SoFS (Scale out File System). Le tout n’est pas encore packagé et requiert une configuration sur mesure par IBM Global Services, mais sert de base à l’offre de NAS en nuage de Big Blue. Point intéressant, les nœuds de stockage vus par IBM sont imposants, puisqu’il s’agit ni plus ni moins que de systèmes de stockage XiV.

HP, de son côté, a fait l’acquisition cet été d’Ibrix et de sa solution de cluster NAS Fusion. Ibrix reprend certains des concepts de PolyServe, mais les applique à une échelle bien plus vaste, ce qui devrait permettre à HP de proposer des solutions NAS en cluster capables de rivaliser avec les configurations d’Isilon ou Panasas. Le constructeur devra toutefois rapidement clarifier sa position quant au devenir du système de PolyServe, dont les caractéristiques semblent bien inférieures à celles de la technologie d’Ibrix. Pour l'instant, aucune roadmap na été précisée par HP. La logique voudrait que l’on voie prochainement un nouveau StorageWorks 9100 Extreme Data Storage motorisé par Ibrix.

NetApp a terminé la fusion entre GX et Ontap

NetApp de son côté s’apprête enfin à lancer la version finale de son OS en cluster OnTap 8, qui devrait arriver d’ici la fin de l’année. Comme Ontap GX, dérivé de l’OS pour grappes de stockage de Spinaker, Ontap 8 permettra l’assemblage dans un namespace unique de jusqu’à 24 contrôleurs de stockage maison. De quoi répondre aux besoins de capacité et de performances de ses grands clients (l'un des premiers utilisateurs en Europe sera d'ailleurs T-Systems pour une offre de stockage en nuage). Reste que, pour les clients NetApp, la migration du mode standard au mode cluster ne sera pas une simple formalité. L'activation du mode cluster sur des baies existantes nécessitera en effet une migration préalable des données.

Chez HDS, le NAS en cluster est aussi à la mode avec la commercialisation en OEM par le constructeur japonais des contrôleurs Mercury et Titan de BlueArc. Les systèmes HNAS 3080 et HNAS 3090 « Mercury » permettent d’agréger jusqu’à 4 nœuds BlueArc pour une capacité maximale de 2 Po. Les HNAS 3100 et 3200 « Titan » peuvent quant à eux comporter jusqu’à 8 nœuds pour une capacité maximale de 4 Po.

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La mode des clusters inspire aussi des nouveaux venus. Dans le cadre de sa co-entreprise avec Symantec, Huawei vient ainsi de lancer OceanStore, une ligne de systèmes de stockage NAS en cluster s’appuyant sur la technologie FileStore de Symantec - une évolution du système de fichiers en cluster hérité de Veritas, VxFS. Pour l’instant, l’offre commerciale plafonne à 2 Po avec 16 noeuds mais, selon Symantec, sa technologie peut supporter un bien plus grand nombre de nœuds et serait en production avec des capacités bien supérieures chez certains clients.

Ce tour d’horizon des systèmes NAS en cluster ne serait pas complet sans citer le Français du secteur, Active Circle, dont la technologie de cluster NAS a rencontré un franc succès dans le monde de la vidéo et des média ainsi que sur le Web.

Dernière étape avant le NAS en nuage ?

Terminons en signalant que, dans la catégorie des grands NAS, EMC propose aussi un système massif, Atmos, qui reprend certains concepts des clusters, mais aussi certains principes des appliances de virtualisation de NAS pour permettre la mise en place de systèmes NAS en nuage. Plutôt présenté comme un système pour la constitution de nuages NAS, Atmos a notamment ouvert la voie à l’utilisation de nouveaux protocoles pour l’accès aux fichiers, tels que REST. Depuis d’autres l’ont suivi sur cette voie. REST est ainsi l’un des moyens d’accès aux données proposé par Ibrix. Et Symantec comme IBM travaillent sur une API REST pour leurs technologies de stockage NAS en cluster. Avec, en ligne de mire, la perspective de déployer leurs technologies au-delà des datacenters d’entreprises, dans le nuage des grands fournisseurs de services.