データセンターブリッジ

データ センター ブリッジング( DCB ) は、データ センター環境、特にクラスタリングおよびストレージ エリア ネットワークで使用するための、イーサネットローカル エリア ネットワーク通信プロトコルの拡張機能のセットです。

イーサネットは、データ センターにおけるコンピュータ間通信用の主要なネットワーク プロトコルです。ただし、イーサネットはベスト エフォート ネットワークとして設計されているため、ネットワークまたはデバイスがビジー状態になるとパケット損失が発生する可能性があります。

IPネットワークでは、エンドツーエンドの原則に基づくトランスポート信頼性は、伝送制御プロトコル(TCP)などのトランスポート プロトコルの責任です。イーサネットの進化の 1 つの領域は、TCP の複雑さを必要とせずに信頼性を提供するために、既存のプロトコル スイートに拡張機能を追加することです。10 Gbit/s およびより高速な伝送速度への移行に伴い、帯域幅割り当ての制御をより細かくし、帯域幅をより効果的に使用できるようにすることも求められています。これらの機能強化は、イーサネットをストレージおよびサーバー クラスター トラフィックのより実用的なトランスポートにするために特に重要です。主な動機は、ファイバー チャネルオーバー イーサネットがフレーム損失に敏感であることです。より高いレベルの目標は、コンピューターがストレージ エリア ネットワーク(SAN)、ローカル エリア ネットワーク(LAN)、およびInfiniBandファブリックと通信するために、単一のイーサネット物理デバイスまたはアダプター セットを使用することです。^[1]

DCB は、選択されたトラフィックについて、キュー オーバーフローによる損失 (ロスレス イーサネットと呼ばれることもあります) を排除し、リンクに帯域幅を割り当てることができるようにすることを目指しています。基本的に、DCB は、異なる優先度を異なるパイプであるかのようにある程度処理することを可能にします。これらの目標を達成するために、既存のイーサネット プロトコル セットを拡張するか、イーサネット プロトコルによって提供される接続性をエミュレートする新しい標準が開発されています (または開発されました)。これらは、それぞれ 2 つの別々の標準化団体によって開発されています (または開発されました)。

• 電気電子技術者協会( IEEE) IEEE 802.1ワーキング グループのデータ センター ブリッジング タスク グループ
• インターネット技術タスクフォース(IETF)。

不規則なトポロジを持ち、特別なルーティングを行わない任意のネットワーク上でDCBを広く有効にすると、デッドロック、大きなバッファリング遅延、不公平、ヘッドオブラインブロッキングが発生する可能性があります。TCP -Boltのアプローチを使用してTCPスロースタートを排除するためにDCBを使用することが提案されました。^[2]

データ センター ブリッジング標準に基づいた製品を販売するために、さまざまな用語が使用されてきました。

• データセンターイーサネット（DCE）は、2007年にブロケードコミュニケーションズシステムズによって商標登録された用語でしたが、2008年に要求により廃止されました。 ^{[3] DCEは、データセンターブリッジング標準のイーサネット拡張機能を指し、IETFのTRILL（} Transparent Interconnection of Lots of Links ）標準に基づくレイヤー2マルチパス実装も含まれています。^[4]
• コンバージェンス拡張イーサネットまたはコンバージド拡張イーサネット(CEE) は、2008 年から 2009 年 1 月にかけて、Broadcom、Brocade Communications Systems、Cisco Systems、Emulex、HP、IBM、Juniper Networks、QLogicなどのグループによって定義されました。^[5]このアドホック グループは、イーサネット、特にファイバー チャネル上でネットワーク プロトコルのコンバージェンスを可能にする機能強化の提案を作成するために結成されました。IEEE 802.1 ワーキング グループに提案された仕様には、当初次のものが含まれていました。
  • 優先度ベース フロー制御(PFC) バージョン 0 仕様は、IEEE 802.1 ワーキング グループの DCB タスク グループの下で、IEEE 802.1Qbb プロジェクトで使用するために提出されました。
  • 拡張伝送選択 (ETS) バージョン 0 仕様は、IEEE 802.1 ワーキング グループの DCB タスク グループの下で、IEEE 802.1Qaz プロジェクトで使用するために提出されました。
  • Data Center Bridging eXchange (DCBX) バージョン 0 仕様も、IEEE 802.1Qaz プロジェクトで使用するために提出されました。

IEEE 標準として採用されているものは次のとおりです。

• 優先度ベースのフロー制御(PFC): IEEE 802.1Qbb は、フレームの優先度ごとに独立して制御できるリンク レベルのフロー制御メカニズムを提供します。このメカニズムの目的は、DCB ネットワークの輻輳時に損失をゼロにすることです。
• 拡張伝送選択(ETS): IEEE 802.1Qaz は、フレームの優先度に帯域幅を割り当てるための共通管理フレームワークを提供します。
• 輻輳通知: IEEE 802.1Qau は、フレーム損失を回避するために送信レートを制限できるプロトコルに対して、エンドツーエンドの輻輳管理を提供します。輻輳にタイムリーに対応するため、ネイティブの輻輳管理機能を持つ TCP などのプロトコルにメリットをもたらすことが期待されます。
• データ センター ブリッジング機能交換プロトコル(DCBX): 近隣間で上記の機能の機能と構成を伝え、ネットワーク全体で一貫した構成を確保するために使用される検出および機能交換プロトコル。このプロトコルは、IEEE 802.1AB ( LLDP ) によって提供される機能を活用します。これは実際には 802.1az 標準に含まれています。

• IETF TRILL 標準は、任意のトポロジを持つマルチホップ ネットワークで構成なしで最小コストのペアワイズ データ転送、一時的なループ期間中の安全な転送、およびユニキャストとマルチキャストトラフィックの両方のマルチパスのサポートを提供します。TRILL は、 IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) リンク ステート ルーティングを使用し、ホップ カウントを含むヘッダーを使用してトラフィックをカプセル化することでこれを実現します。TRILL は、VLAN とフレームの優先順位をサポートします。TRILL を実装するデバイスは RBridges と呼ばれます。RBridges は、IEEE 802.1 カスタマー ブリッジを段階的に置き換えることができます。TRILL ワーキング グループ チャーター
• IEEE 802.1aq は、ユニキャストおよびマルチキャスト イーサネット フレームの最短パス ブリッジングを規定し、学習したステーションの位置情報を共有できる複数のアクティブ トポロジ (仮想 LAN) を計算します。ソース ブリッジがSPBV として知られる802.1ad (QinQ) であるか、 SPBMとして知られる802.1ah (MACinMAC) であるかに応じて、 2 つの動作モードが説明されています。SPBV は、ノードごとに VLAN 識別子 (VID) を使用してそのノードに関連付けられた最短パス ツリー (SPT) を識別することで VLAN をサポートします。SPBM は、1 つ以上のバックボーン MAC アドレスを使用して各ノードとそれに関連付けられた SPT を識別することで VLAN をサポートします。また、転送トポロジごとに 1 つの B-VID を使用して、等コスト ツリー間で負荷分散を行う複数の転送トポロジをサポートできます。SPBV と SPBM はどちらもリンク ステート ルーティング テクノロジを使用します。 802.1aq は、ベース プロトコルの一部として 16 個の調整可能なマルチパス オプションを定義し、将来的にさらに多くのマルチパスのバリエーションを可能にする拡張可能なマルチパス メカニズムを備えています。802.1aq は、対称的な最短パス ルートですべてのメンバーを相互接続する仮想 LAN の動的な作成をサポートします。仮想 LAN は、さまざまなマルチパスに決定論的に割り当てられ、マルチパスに加えてある程度のトラフィック エンジニアリングを提供し、簡単なメンバーシップの変更で拡大または縮小できます。802.1aq は、すべての 802.1 プロトコルと完全に下位互換性があります。802.1aqは、2012 年 4 月に IEEE 標準になりました。
• イーサネット経由のファイバー チャネル: T11 FCoE このプロジェクトは、既存のファイバー チャネル プロトコルをイーサネット上で実行して、サーバーがイーサネット経由でファイバー チャネル ストレージにアクセスできるようにします。前述のように、イーサネットの強化の原動力の 1 つは、ストレージ トラフィックのサポートです。iSCSI は使用可能でしたが、TCP/IP に依存しており、レイヤー 2 でストレージ トラフィックをサポートすることが望まれていました。これが、信頼性の高いイーサネット トランスポートを必要とする FCoE プロトコルの開発につながりました。この標準は、2009 年 6 月に ANSI T11 委員会によって最終決定されました。
• IEEE 802.1p/Q は、優先度ベースの転送用に 8 つのトラフィック クラスを提供します。
• IEEE 802.3bd は、リンク レベルの優先度ごとの一時停止フロー制御のメカニズムを提供しました。

これらの新しいプロトコルには、ネットワークとネットワーク インターフェイス コントローラの両方に新しいハードウェアとソフトウェアが必要でした。製品は、 Avaya、Brocade、Cisco、Dell、EMC、Emulex、HP、Huawei、IBM、Qlogicなどの企業によって開発されていました。^[要出典]