Cisco FCoE

Fibre Channel over Ethernet är en teknik för att enkapsulera Fibre Channel frames över lossless Ethernet. FCoE fungerar som vanlig FC men FC0 och FC1 görs av ethernet istället. Se även Cisco FC. Genom att konsolidera nätverk och storage behövs inte lika mycket kablage i datacentret. Servrar som ska nyttja FCoE behöver converged network adapters dvs de har fysiska ethernet-portar men de innehåller funktionsmässigt både HBA och NIC. FCoE har en dedikerad Ethertype, 0x8906, och fungerar med 802.1Q taggar. Fibre Channel är ett stängt point-to-point medium medans Ethernet är öppet multi-access medium. Trots detta kan ethernet (med hjälp av vissa enhancements) användas för att bära FC. Fibre Channel traffic kräver lossless transport. FCoE har en egen EtherType (0x8906).

Termer

• End Node (E-Node): de noder som har CNA.
• FCF: Fibre Channel Forwarder är en switch som förstår både FC och FCoE.

Overview

Data Center Bridging
Ett DCB-nätverk tillhandahåller I/O consolidation. Det betyder att SAN- och LAN-trafik går i samma nätverk. DCB kallas även DCE eller CEE. Switcharna måste supportera CoS-based traffic differentiation. Fibre Channel är känsligt för packet drops och är beroende av att paketen kommer fram i samma ordning som de skickades. I ett DCB-nätverk används virtuella länkar (VLs) för att differentiera trafik-klasser. VLs är en extension av CoS vilket gör att trafik i en klass inte påverkar trafik i en annan. Det finns 8 CoS värden. DCBX är på default på Nexus-switchar.

Priority Flow Control
PFC (IEEE 802.1bb) är ett subprotokoll till DCB. Det är en mekanism som förhindrar frame loss pga congestion. Det är likt 802.3x Flow Control (pause frames) men det jobbar på en per CoS basis. När en buffer threshold överstigs pga congestion så skickas en pause frame till andra sidan för att den ska sluta skicka frames med ett visst CoS-värde på den länken under en viss tid. När sedan trafik går ner under ett visst gränsvärde så skickas en resume frame för att dra igång dataflödet på länken igen. PFC kommunicerar genom att skicka frames till well-known multicast address 01:80:C2:00:00:01.

Det första som händer när länken mellan FCoE-switch och CNA kommer upp är att DCBX (Data Centre Bridging capabilities eXchange protocol) berättar för CNA hur den ska vara konfad med avseende på PFC & ETS (enhanced transmission selection). ETS jobbar med priority groups som man kan assigna bandbredd till. DCBX transporteras on the wire av LLDP. När DCBX är klart kan FIP ta vid.

FCoE Initiation Protocol
FIP är en väsentlig del i FCoE. Det används för att upptäcka och initiera FCoE-kapabla enheter som är kopplade till ethernetnätverket. FIP har hand om vlan och FCF discovery samt FLOGI och Fabric Discovery. Det är FIP som sätter upp virtuella FC-länkar. På varje FCoE Ethernet port på FCF skapas en virtuell FC-port (vfc). Varje virtuell FC-länk identifieras av FCoE VLAN ID samt MAC-adresserna i varje ände på länken. Under FIP så får alltså CNA reda på vilken mac-adress man ska prata med på FCF. Det betyder också att varje FC-paket måste vara taggat med det vlan som vsanet är mappat med, detta vlan kan ej användas till något annat än FCoE. Notera dock att FIP använder native vlan först men gör en vlan discovery så man får en lista av FCoE-vlan.

FIP bygger även länkar FCF till FCF för multihop FCoE samt håller koll på länkar mha periodiska maintenance messages. E-Nodes använder olika MAC-adresser för FIP och FCoE. FIP sourcas med burned in address medans FCoE sourcas med den MAC-adress som fabricen tillhandahållit, Fabric Provided MAC Address. FPMA utgörs av FCoE MAC address prefix (24 bitar) plus FC_ID (24 bitar). För att rymma den maximala FC-framen är qos class-fcoe definierad med MTU 2240 bytes. FIP har en dedikerad Ethertype (0x8914). Protokollet finns i två versioner (CIN-DCBX & CEE-DCBX) och Nexus har stöd för båda.

Konfiguration

Nedan följer FCoE-specifik konfiguration, för övrig konfiguration se Cisco FC. Eftersom FCoE och FIP använder ett taggat FCoE-vlan så måste ethernetport på FCF mot servrar vara vlan-trunk.

QoS
Kontrollera att QoS är konfat med minst en no-drop klass. Default används CoS 3 för FCoE.

show policy-map system type network-qos

VSAN
Default mappas vsan till vlan med samma ID.

vsan database
 vsan 100

vlan 100
 fcoe vsan 100

F-port

interface 1/15
 switchport mode trunk
 switchport trunk allowed vlan 1,100-105
 spanning-tree port type edge trunk

interface vfc 315
 bind interface e1/15
 switchport mode f

Verify

show flogi database
show fcns database
show vlan fcoe
show fcoe database
show topology vsan 100

PFC

interface ethernet 1/15
 priority-flow-control mode auto

show interface priority-flow-control
show qos dcbxp interface

auto betyder att no-drop CoS values ska annonseras och förhandlas med hjälp av DCBXP. En successful negotiation slår på PFC på no-drop CoS. Medans om det t.ex. är en mismatch i capabilities så kommer inte förhandlingen att lyckas och PFC förblir avstängt.

FC-Map
Man kan identifiera FC-fabricen mha MAC-adresser eftersom detta används till FPMA. FC-Map är en isoleringsteknik. Frames som inte har detta prefix discardas, dvs alla switchar i fabrien måste ha samma FC-map. Default value är 0E.FC.00.

fcoe fcmap 0xefc10

Fabric Priority
Nexus 5000 annonserar sin prioritet, den används av CNA:er för att bestämma vilken som är den bästa switchen att ansluta till.

fcoe fcf-priority 128

Multihop FCoE

Precis som det finns virtuella F-portar finns det även virtuella E-portar.

interface vfc 15
 bind interface ethernet 1/15
 switchport mode e
 no shut

interface ethernet 1/15
 switchport mode trunk
 no shut

Enhanced vPC

Man kan kombinera FCoE med Enhanced vPC men man måste separera A- och B-sidan. Detta kan man göra genom att konfa FEX:arna att pinna FCoE-trafik till endast den ena parent. Först bygger man vPC och sedan FCoE på det. FCoE-vlan får ej traversera vPC peer-linken men detta sköts default. Host facing vfc-interfaces binds till fysiska ethernetport och inte port-channel interface.

Nexus1

fex 101
 fcoe 

interface vfc 10
 bind interface ethernet101/1/1
 no shutdown

Nexus2

fex 102
 fcoe

interface vfc 10
 bind interface ethernet102/1/1
 no shutdown

Show

show fex detail | i FCoE
show system internal dcbx info interface ethernet 101/1/1

Nexus 7k

FCoE görs med hjälp av Storage VDC.

license fcoe module 2

system qos
 service-policy type network-qos default-nq-7e-4q8q-policy

vdc SAN type storage
 allocate interface e2/1-8
 allocate fcoe-vlan-range 100-101

iSCSI

iSCSI har egentligen inte mycket med switchar att göra men man bör göra det lossless.

class-map type qos match-all class-iscsi
 match protocol iscsi
 match cos 6

policy-map type qos qos_fcoe_and_iscsi
 class class-iscsi
  set qos-group 2
 class class-fcoe
  set qos-group 1

policy-map type network-qos network_fcoe_and_iscsi
 class type network-qos class-iscsi
  mtu 9216
  pause no-drop
 class type network-qos class-fcoe
  mtu 2158
  pause no-drop
 class type network-qos class-default
  mtu 9216

system qos
 service-policy type queuing input fcoe-default-in-policy
 service-policy type queuing output fcoe-default-out-policy
 service-policy type qos input qos_fcoe_and_iscsi
 service-policy type network-qos network_fcoe_and_iscsi