FCoE – Fibre Channel over Ethernet

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Lossless Ethernet & Jumbo Frame

FCoE erfordert zudem die Implementierung zweier Ethernet-Erweiterungen, nämlich Lossless Ethernet (z.B. Unterstützung von IEEE 802.3 PAUSE) und Jumbo Frames (kein Standard, aber weithin verfügbar).

In Anlehnung an das weiter oben Gesagte bedeutet dies, dass die Eigenschaften „Lossless“ und „Jumbo Frames“ zwar notwendig, aber nicht hinreichend für einen FCoE-Switch sind. Zu diesen Eigenschaften muss noch die Fähigkeit hinzutreten, an den betreffenden Ports eine FC/FCoE/Ethernet-Konversion vornehmen zu können, es sei denn, man kann garantieren, dass die Endpunkt-Adapter dies selbst können. Davon kann im Normalfall allerdings nicht ausgegangen werden.

Die Entwicklung von FCoE soll neuere Erweiterungen von Ethernet berücksichtigen, wie sie bspw. in IEEE 802.1 diskutiert werden. Insbesondere zählen hier prioritätsbasierende Flusskontrolle PFC und Selektive Transmission zu den Hauptthemen. FCoE muss in der Schichtenbildung zudem oberhalb von Ethernet angesiedelt sein. Für das Routing von FCoE-Paketen wird FSPF benutzt. Ethernet-Kernfunktionen wie Spanning Tree oder Rapid Spanning Tree usw. gehören zu Ethernet und müssen unterhalb von FCoE liegen.

FCoE hat eine etwas ungünstige Positionierung für den wahren Schichten-Ästheten. Eigentlich wäre das Umpacken von Päckchen eine Funktionalität für die MAC-Layer. Da dies aber von IEEE 802.3 völlig durchstrukturiert ist, kann man sie nur „von oben“ über die Service-Primitive erreichen. FCoE selbst muss aber unter der FC-Schicht 2 liegen, da, wie wir noch sehen werden, alle nativen FC-Funktionen und besonders die auf diesen aufsetzenden beliebten Hilfsmittel erhalten bleiben sollen. FCoE verfügt über keine der gewohnten Layer-3-Funktionalitäten – der Rheinländer würde sagen, FCoE ist schichtentechnisch ein Knubbel zwischen Ethernet-MAC und FC Layer 2.

Spanning Tree vs. Lossless

Spanning Tree wäre in einer FCoE-Fabric völlig unbrauchbar. Denn eine wesentliche Anforderung an die FCoE unterstützende Ethernet-Umgebung ist „lossless“, d.h., es dürfen keine Pakete verworfen werden. Hersteller implementieren „lossless“ dadurch, dass ein möglicher Pufferüberlauf angezeigt und die Übertragung daraufhin angehalten wird. Denn üblicherweise gehen nur beim Pufferüberlauf Ethernet-Pakete verloren.

Stellen man sich das Szenario eines ausgefallenen Übertragungswegs vor, lässt sich die Problematik des Spanning Tree am Beispiel des Aufbaus einer neuen Route sehr schön veranschaulichen: Im Fall einer ausgefallenen Route meldet der Switch, der der Fehlerstelle am nächsten ist sofort die Gefahr eines Pufferüberlaufs. Daraufhin bleibt die Übertragung zu diesem Switch stehen. Dies wiederum ergibt eine Kettenreaktion nach hinten zum sendenden Endgerät und die gesamte Übertragung bleibt stehen. Während dieser Zeit überlegt der Spanning Tree so vor sich hin, und überlegt und überlegt. Schlicht: möchte man ein Netz dauerhaft lahmlegen, muss man nur Spanning Tree gemeinsam mit Lossless Ethernet Switches verwenden.

Bessere Altenativen zur Redundanz in einer solchen Umgebung sind dagegen beispielsweise das bewährte Split MLT von Nortel oder das Virtual Switching System VSS von Cisco. Bei beiden Systemen werden zwei zentrale L2-Switches zu einem einheitlichen virtuellen System verknüpft. Cisco gibt Umschaltzeiten von weniger als 200 ms an – womit man leben kann. Nur werden diese Verfahren von den Standardisierungsgremien nie genannt, weil Standardisierungsgremien immer nur Standards zitieren.

Technische Grundlagen

Die Einkapselung des FC Frames geschieht durch das Mapping von FC auf Ethernet. FC und traditionelle Netze haben Protokollstacks, bei denen jede Schicht eine Menge von Funktionen repräsentiert. Der Fibre Channel ist in fünf Schichten FC-0 bis FC-4 definiert, während Ethernet die unteren zwei OSI-Schichten abdeckt. FCoE schafft die Möglichkeit des Transports der FC-2-Schicht über die Ethernet-Schicht. Dadurch fallen die FC-0 und die FC-1-Schicht weg und die FC-Schichten 2 bis 4 werden durch die IEEE 802.3 Ethernet-Schichten unterstützt. Genau diese Abbildung erlaubt dann den FC-Verkehr über Ethernet.

Mit 10 GbE und FCoE kommen wir heute zwar weiter, aber die Zukunft liegt eindeutig bei 40/100 GbE – und hat bereits begonnen.

Über den Autor

Dr. Franz-Joachim Kauffels ist seit mehr als 25 Jahren als unabhängiger Unternehmensberater, Autor und Referent im Bereich Netzwerke selbständig tätig. Mit über 15 Fachbüchern in ca. 60 Auflagen und Ausgaben, mehr als 1.200 Fachartikeln sowie unzähligen Vorträgen ist er ein fester und oftmals unbequemer Bestandteil der deutschsprachigen Netzwerkszene, immer auf der Suche nach dem größten Nutzen neuer Technologien für die Anwender.

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