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ファイバーチャネル・オーバー・イーサネット (英: Fibre Channel over Ethernet : FCoE) はファイバーチャネル（FC）を 10ギガビット・イーサネット上で使えるようにするための規格。ストレージエリアネットワーク (SAN)とLocal Area Network (LAN)をイーサネットで統合することを目的としたプロトコルで、ANSI T11委員会で標準化が完了している^[1]。

概要

→「ストレージエリアネットワーク」および「ファイバーチャネル」も参照

従来、大規模なシステムではイーサネットを使ったLANとFCを使ったSANの両方を構築せねばならずネットワークが複雑になっていた^[2]。これを解決するために、イーサネット上でFCのフレームをカプセル化して通信出来るFCoEが考案された。

利点

ホストのインタフェース数とスイッチ数の削減と省電力化。
ケーブリングの簡素化。
リソース統合による効率化と一括管理。

従来はFC用にHost Bus Adapter(HBA)を、IP用にNetwork Interface Card (NIC)を別々に用意する必要があった。後述のConverged Network Adapter(CNA)を利用する事でこれらが集約される。

欠点

技術の普及と成熟度
投資保護・コストマッチ
管理組織間の調整

10ギガビット・イーサネットの低価格化も普及の鍵となる。また一般にLANを管轄するネットワーク部門とFCを管轄するストレージ部門は部署が異なるため、FCoEをどちらが管理するか調整が必要となる。

ハードウエア

FCoEに対応したカードであるConverged Network Adapter(CNA)とFCoE対応のスイッチが必要となる。これらを接続する事でIP網とSANへの接続が行われる。 CNAのメーカーにはブロケード、Emulex、インテル、QLogicがある。スイッチのメーカーにはブロケード、シスコシステムズなどがある。

CNA及びスイッチの概念図1
CNA及びスイッチの概念図2

プロトコル階層とフレーム構造

→「ファイバーチャネル」も参照

プロトコル階層

主に以下の6つの層がある。下位層から順に、

CEEレイヤー1
CEEレイヤー2
FCoE
FC-2
FC-3
FC-4

解説:

CEEとはコンバージド・エンハンスド・イーサネットであり、FCoEの物理層及びデータリンク層ではCEEレイヤー1, 2をそれぞれ使う。なおCEEとDCE (Data Center Ethernet)はベンダーの独自用語であり、正式にはIEEE DCBと呼ぶ。
FC-2以上はネイティブなFCプロトコル層がそのまま配置されるため、FCの知識をそのまま応用できる。
MACアドレスで通信しInternet Protocolを利用しないので、ルーティングは出来ない。
イーサネットのヘッダであるEtherTypeにはFCoEを示す「0x8906」が入り、それ以外はRFC3643に規定された送受信者のMACアドレス、VLANタグ、Start of Frame(SOF)、End Of Frame(EOF)などが入る。
FCoEのカプセル化されたFCフレームはネイティブなFCのそれと同じである。

フレーム

下図の通りである^[3]。

類似技術

→「iSCSI」および「RDMA over Converged Ethernet」も参照

イーサネットでSANを構築する手法としてiSCSIもある。技術的な違いはiSCSIはTCP/IPを利用するのに対してFCoEはこれを利用しない事や、iSCSIは1GbEが利用出来るのに対してFCoEは10GbEが必要であるなどである^[4]。その他にもコスト・性能・既存インフラとの親和性等考慮すべき事は多いが、概してiSCSIはコストや使いやすさを重視する中小企業向け、FCoEはミッションクリティカルな大企業向けとされる事がある^[5]。他にもRemote Direct Memory Accessの仕組みを利用してイーサネット上でSCSI通信を可能にするen:RDMA over Converged Ethernet(RoCE)もある。

用語集

FCM (Fibre Channel Mapper): FCのフレームをイーサーネットのフレームにカプセル化/非カプセル化を行うための機能。
ENode (FCoE Node): カプセリング化されたFCをIEEE DCBの物理層と通信ができるようにする機能。FCMを搭載したインタフェースとなる。主にCNAに該当する。
FCF (FCoE Forwarder): FCMを実装したイーサースイッチでありFCとIEEE DCBの機能を提供する。FCoEスイッチに該当する。

FPMA (Fabric Provided MAC Address)

MACアドレスをFCoEスイッチ（ファブリック）側から割り当てるための方式
SPMA (Server Provided MAC Address): MACアドレスの管理をENode（ホスト）側にて管理するための方式
FIP (FCoE Initialization Protocol): IEEE DCB上でFCファブリックの検索やログインサービスを構成するプロトコル。Ethertypeとして「FIP（0x8914）」を使用する

動作概要

IEEE DCB上のFCoEデバイスがFCにログインするまでの動作概要は以下の通りである。

ENode（ホストのCNAに相当）がイーサネットのマルチキャストを利用してFCF（FCoEスイッチ）を検索。FIP Discoveryと呼ぶ。
FCFはユニキャストでENodeに対しFCFのMACアドレスを返す。
ENodeはFCFに対してMACアドレスで接続を行いログイン処理を行う。FIP FLOGIと呼ぶ。ログインによりFCoEの初期化が完了する。
初期化後はFCへのログインが行われ (FC PLOGIと呼ぶ)、通信が始まる。

ベンダー

以下の通りネットワーク/ストレージ・ベンダが規格化を支援している。また、IEEE標準化団体のData Center Bridging Task Groupが規格作成を推進している。

Absolute Analysis, BLADE Network Technologies、ブロードコム、ブロケード、シスコ (Nuova)、EMC、Emulex、Finisar、HP、IBM、インテル、日立データシステムズ、Mellanox、ネットアップ、PMC-Sierra、QLogic、サン・マイクロシステムズ.

脚注

外部リンク

[1] FCoEとは

[2] SAN/LANの課題

[3] T11のFIP文書より

[4] SCSIとの違い 1

[5] SCSIとの違い 2

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

ファイバーチャネル・オーバー・イーサネット

概要

利点

欠点