Файлы на скоростной полосе

Технология Fibre Channel внедряется в локальные сети, обслуживающие допечатные процессы

"Нашей отрасли дороже всего обходится наблюдение за продвижением прогресс-индикатора", - утверждает Пол Уоррен. Как вице-президенту по операциям компании Arthur Morgan, сервисного бюро из Бостона, Уоррену хорошо известно, во что обходится ожидание. Он один из постоянно растущего числа руководителей, уже внедривших сети на базе Fibre Channel в свои допечатные процессы.

Fibre Channel обеспечивает передачу данных примерно в пять раз быстрее самых распространенных сегодня сетей Fast Ethernet. Причина тому - технология Fibre Channel, изначально предназначавшаяся для обеспечения высокоскоростной передачи больших файлов. Для сетей Ethernet подобный фактор никогда не был определяющим. Технология Fibre Channel имеет еще одно преимущество над Ethernet: она значительно интеллектуальнее. В ее спецификации встроены возможности автоматического арбитража доступной полосы пропускания среди нескольких рабочих станций. Это обеспечивает лучшее распределение полосы пропускания и меньшую, чем в обычных сетях Ethernet, задержку. Возможности кабельной системы Fibre Channel в сравнении с Ethernet позволяют увеличить расстояние между устройствами и их общее число.

Однако технология Fibre Channel - не панацея от всех бед. Создание локальной вычислительной сети (ЛВС) Fibre Channel часто вдвое превышает ЛВС Ethernet. Стоимость одной сетевой интерфейсной платы стандарта Fibre Channel в среднем составляет около 3000 долл.; тогда как Fast Ethernet - 300 долл. Существенно дороже и другие сетевые компоненты Fibre Channel, например, концентраторы и кабели. Так, создание сети среднего размера для обслуживания допечатных процессов, соединяющей десять рабочих станций с двумя сканерами и четырьмя принтерами, оценивается почти в 100 000 долл. - что примерно на 30 000 долл. дороже такой же сети Ethernet (учитывая, что каждая из них оснащена накопителями общей емкостью в один терабайт).

Столь высокая цена побуждает менеджеров тщательнее взвешивать все достоинства технологии Fibre Channel. Подобно Arthur Morgan (см. врезку "Перейдя Рубикон"), некоторые компании считают, что более высокая скорость стоит и повышенных затрат. Подобная тенденция может усилиться, поскольку цены на периферию и сети Fibre Channel уже начинают снижаться.

Мы будем жить теперь по-новому...

В данном случае цена, вполне вероятно, оправдана. Технология Fibre Channel обладает более мощным потенциалом, нежели повышение скорости передачи файлов в сети. Она может изменить сами методы организации допечатных процессов. Поскольку технология Fibre Channel минует цепи ввода/вывода компьютеров, время доступа к файлу, расположенному на удаленном диске, оказывается меньше, чем к такому же файлу, записанному на локальном диске рабочей станции. На практике оказывается быстрее работать с файлом, расположенном на сервере, чем на вашем собственном жестком диске.

Большинство современных локальных сетей строятся с учетом передачи больших файлов. Для ускорения процесса вы можете уменьшить количество циклов перемещения файлов, как это происходит в серверах OPI. Процесс можно ускорить при помощи более производительных сетевых соединений, подобных Fast Ethernet; либо уменьшить нагрузку на сеть, сжимая передаваемые данные. В большинстве ситуаций подобные решения помогают, но в некоторых производственных процессах - например при сканировании с высоким разрешением и ретушировании больших изображений - огромные файлы объемом более 100 Мбайт приходится постоянно пересылать по сети. В таких ситуациях, когда вы имеете дело с очень большими файлами, традиционные методы решения проблемы не помогают. В условиях постоянной перегруженности локальной сети многие сервисные бюро вынуждены переходить к "курьерной" сети. Они копируют самые большие файлы на съемные жесткие диски и переносят их с одной рабочей станции на другую.

При переходе к Fibre Channel изменяется собственно организация работы в сети, так как данная технология значительно сокращает количество пересылаемых по сети данных. В большинстве конфигураций с использованием Fibre Channel большие графические файлы расположены на центральном сервере или накопителе, с которых изображения загружаются на рабочие станции. Любое устройство, подключенное к сети, в том числе сервер, на каждой рабочей станции выглядит как локальный диск и работает так же. Редактирование и ретуширование файлов, расположенных на сервере или накопителе Fibre Channel, выполняют в режиме реального времени, причем они могут быть разбросаны по сети.

Иными словами, вы можете добавить новые "полосы" к своей "автостраде" для данных, увеличить максимальную разрешенную скорость или уменьшить количество "машин". В случае с Fibre Channel, можно остаться дома и поговорить по телефону. Когда же придет время ехать в офис, вы можете сесть на поезд-экспресс.

Как работает Fibre Channel

Технология в рамках Fibre Channel Systems Initiative была разработана около пяти лет назад компаниями Hewlett-Packard, IBM и Sun Microsystems. К этому их побудила потребность в более быстром способе перемещения значительных массивов данных по локальным сетям между большими компьютерами. В настоящее время данная технология принята за стандарт Американским национальным институтом стандартизации (American National Standards Institute, ANSI). Поскольку Fibre Channel задумывалась как высокоскоростная система для передачи больших файлов, она естественным образом вписывается в рамки современных допечатных технологических процессов.

Сколь высока производительность, обеспечиваемая Fibre Channel? Ответ здесь не так прост, как кажется. Ее номинальная скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с - такая же, как у Fast Ethernet. Однако эффективная скорость по многим причинам примерно в пять раз выше. Во-первых, при передаче файлы разделяются на более крупные пакеты (каждый их них составляет 2148 байт). Чем их меньше, тем ниже нагрузка на сеть - все равно что пересадить всех, кто едет на работу в машинах, на один поезд. Во-вторых, данные могут одновременно передаваться в двух направлениях. Тем самым уменьшается вероятность возникновения "заторов" и увеличивается количество возможных маршрутов для перемещения данных. В-третьих, Fibre Channel лишена некоторых механизмов защиты от ошибок, встроенных в технологию Ethernet. Fibre Channel не столь "подозрительна" и работает быстрее.

Два других показателя позволяют технологии Fibre Channel удачно вписываться в локальные сети, обслуживающие допечатные процессы. Она допускает использование более длинных отрезков кабеля - до 30 метров - между устройствами и способна объединить в общей сложности 126 устройств. Протяженность наибольшей локальной сети достигает одного километра.

Сети Fibre Channel строятся по трем топологиям. Первая - точка к точке, связывающая, например, рабочую станцию и сервер. Вторая - коммутируемая, реализуемая в виде стандартной конфигурации "звезда" при помощи коммутируемого концентратора. И, наконец, третья - кольцо, где все устройства связаны по кругу. Из этих топологий в локальных сетях для допечатных процессов чаще всего используется кольцо (Fibre Channel Arbitrated Loop, FC-AL). FC-AL выполняет автоматический арбитраж доступной полосы передачи данных между узлами, выделяя ее устройствам, нуждающимся в ней. Короче говоря, FC-AL по мере надобности закрывает пустые "дороги" и добавляет дополнительные полосы к переполненным маршрутам.

Альтернативный транспорт

Fibre Channel - не единственный на сегодня высокопроизводительный стандарт передачи файлов. Архитектура Serial Storage Architecture (SSA), разработанная компанией IBM, обеспечивает полосу пропускания 160 Мбит/с. SSA создавалась в качестве более производительной альтернативы SCSI, и продукты на базе SSA появились на рынке еще до выхода устройств для Fibre Channel. Хотя SSA поддерживают свыше 20 компаний, включая IBM, технология Fibre Channel для сетевых применений используется гораздо шире.

Еще один новый стандарт, FireWare (известный также как IEEE 1394), обеспечивает еще более высокую, нежели Fibre Channel, скорость передачи - были представлены версии со скоростями до 800 Мбит/с - и значительно дешевле в установке. Однако основное преимущество FireWare - способность передавать непрерывные потоки данных, такие, как видео широковещательного качества, требующие постоянные скорости и исключающие задержки. FireWare не пригоден в локальных сетях с большими массивами данных, поскольку проектировался для подключения периферийных устройств к рабочим станциям, а не одних рабочих станций. Такой интерфейс используется в цифровых видеокамерах и рабочих станциях для видеомонтажа. Однако благодаря простоте подключения и дешевизне FireWare может найти широкое применение в бытовой электронике.

(Asynchronous Transfer Mode (ATM), хотя и разработана довольно давно, представляет собой сетевую технологию с поддержкой передачи голосовых, видео- и прочих цифровых данных в режиме реального времени. ATM исключительно дорога в установке и весьма часто применяется для передачи видео широковещательного качества или как средство обмена данными между ЛВС крупных корпораций.)

Кроме того, в настоящее время разрабатываются технологии Gigabit Ethernet (1 Гбит/с). Поддерживающие ее продукты должны появиться на рынке в ближайшие 12 месяцев. Менеджеры по сетям многих допечатных компаний будут продолжать использовать существующие у них сети Ethernet. К переходу на стандарт ANSI для GigabitEthernet они приступят сразу же после выпуска соответствующих продуктов. Интересно отметить, что это не понизит их интерес к Fibre Channel, поскольку обе технологии могут "мирно" сосуществовать.

Но сегодня стандартом в допечатных технологических средах служит Ethernet, и в ближайшие пять лет ситуация вряд ли кардинально изменится. Два основных типа, Ethernet (10BaseT) и Fast Ethernet (100BaseT), обеспечивают надежную работу по доступной для большинства компаний цене. Хотя в течение следующих нескольких лет, по оценкам аналитиков, ожидается увеличение числа установок сетей и периферии Fibre Channel, они все же не смогут вытеснить Ethernet.

Несмотря на ее популярность среди компаний, постоянно обрабатывающих в своих сетях большие файлы, она имеет существенные недостатки. Разработанная около 20 лет назад, технология Ethernet проектировалась для надежной пересылки любых файлов в различные точки сети, а не для высокоскоростной передачи отдельных файлов. Ее скорости передачи данных увеличились, но протоколы, обеспечивающие посылку и прием данных, не изменились.

В Ethernet для обеспечения безошибочной передачи файлов при любом количестве промежуточных "остановок" применяется множество проверок целостности данных. Представьте себе, что при каждой остановке электрички кондуктор пересчитывает всех выходящих, входящих и остающихся пассажиров. Если кого-то не хватает, кондуктор задерживает отправку. В этом случае маловероятно, что кто-нибудь отстанет от поезда, однако время следования до места назначения значительно возрастет.

Во многих сервисных бюро, особенно на тех участках, где обрабатываются большие файлы, необходимы более скоростные подходы: это должен быть своего рода скоростной экспресс, следующий из пункта А в пункт Б. Все пассажиры, садящиеся в пункте А, не выходят до прибытия в пункт Б. Именно так работает Fibre Channel.

Цена скорости

Если вас привлекают возможности технологии Fibre Channel и вам необходимо использовать их в среде допечатной обработки данных, то здесь вы не одиноки. До настоящего времени внедрение Fibre Channel в данной области откладывалось лишь по чисто экономическим соображениям. Для большинства сервисных бюро и типографий стоимость Fibre Channel была слишком высока.

Теперь все меняется. Около двух лет назад производство продуктов для Fibre Channel резко увеличилось, что привело к снижению цен. Изготовители стали разрабатывать сети на основе Fibre Channel, а также периферийное оборудование для внедрения на рынке полиграфических услуг. "Продукты для Fibre Channel становятся обыденностью. Начинается их массовое производство, что приводит к резкому падению цен", - считает Алан Лангерман, президент компании Orca Systems (Уотертаун, шт. Массачусетс), консалтинговой фирмы, специализирующейся на технологии Fibre Channel. По прогнозам Лангермана, в течение года цены на адаптеры Fibre Channel станут ниже стоимости адаптеров SCSI.

Для сервисных бюро, собирающихся внедрять Fibre Channel в свои локальные сети, сегодня существует две возможности. Они могут подключить массивы RAID и другие накопители большой емкости с интерфейсами Fibre Channel непосредственно к своим рабочим станциям, либо заменить всю локальную сеть или ее часть сетью на основе Fibre Channel.

Покупка массива RAID с Fibre Channel обойдется дешевле, нежели замена всей сети. В первом случае затраты составят несколько тысяч долларов, а во втором - более 100 000 долл. "Если вы хотите внедрить Fibre Channel лишь частично, используйте один массив RAID c Fibre Channel как центральный концентратор и подключите к нему каждую рабочую станцию", - советует Эд Фраймоер, глава EMF Associates (Хаф Мун Бай, шт. Калифорния), консалтинговой фирмы в области Fibre Channel.

При таком типе соединения устройств вы сможете добиться высокой скорости передачи данных, обеспечиваемой Fibre Channel, между рабочими станциями и RAID, хотя обмен информацией между ними, а также с другими устройствами, будет осуществляться с обычной скоростью. Однако подобная конфигурация значительно сэкономит время при подключении, скажем, станции сканирования или мощной графической рабочей станции к массиву RAID.

Фраймоер рассказывает, что уже видел такой тип реализации в издательских компаниях. Большинство пользователей начинает с малого, поясняет он, но "аппетит приходит во время еды". Например, ведущий производитель жестких дисков, компания Seagate, изготовила осенью 1997 года около 30 000 единиц своего первого массива RAID с интерфейсом Fibre Channel. Clariion, компания Data General, также выпустила свою линию дисковых массивов FC5000 на основе технологии Fibre Channel. А в ноябре компания Atto Technology представила целое семейство концентраторов и плат Fibre Channel, именуемых AccelNet FC. В течение текущего года ожидаются подобные продукты и от других производителей.

Высокопроизводительное решение

Чтобы добиться максимальной отдачи от технологии Fibre Channel, вам понадобится полная система на основе Fibre Channel. Это означает соединение всех рабочих станций и периферийных устройств через локальную сеть Fibre Channel. Не обойтись также и без сервера Fibre Channel, поскольку существующая сетевая операционная система не сможет работать по каналам Fibre Channel.

Только несколько компаний разработали полные системы Fibre Channel и локальные сети для передачи файлов. Две из них, Augment Systems (Вестфорд, шт. Массачусетс) и Transoft Technology (Санта-Барбара, шт. Калифорния), продают системы Fibre Channel для издательских применений. Другие разработали локальные сети Fibre Channel для телевизионных студий и кабельного телевидения; например, Prisa Networks из Сан-Диего разработала высокопроизводительную сеть Fibre Channel для компьютеров Onyx компании Silicon Graphics.

Менее дорогая альтернатива установке полной системы - это создание скоростной линии Fibre Channel для той части вашей локальной сети, которая испытывает большие нагрузки, а остальная часть сети будет продолжать работать на основе Ethernet. Сетевые карты Fibre Channel и Ethernet можно вставлять вместе в одни и те же компьютеры, но вы не сможете установить мост между двумя сетями.

Локальные сети Fibre Channel пока не достигли такой степени развития, когда технически грамотные специалисты или компании могут приобрести сетевые платы, концентраторы и кабели, а затем самостоятельно развернуть сеть. Вам обязательно понадобится помощь системного интегратора с опытом разработки и установки таких сетей. Потребности в такого рода услугах особенно возрастут с момента выхода новой высокоскоростной технологии Fibre Channel - допускающей передачу данных со скоростью до 4 Гбайт/с, - которая должна появиться на рынке в течение этого года. Но в одном можно не сомневаться: все больше компаний включат в свою сетевую "диету" немного Fibre Channel.

Перейдя Рубикон

Сервисное бюро из Бостона Arthur Morgan готовит пленки примерно для 500 полноцветных учебников и каталогов в год. Для них в компании выполняются сканирование, верстка и цветоделение. "Каждую неделю мы выводим на пленку две-три 500-страничные полноцветные книги, параллельно работая над десятками других проектов", - рассказывает Пол Уоррен, вице-президент компании по операциям.

Нетрудно представить, насколько важна для успешной деятельности компании Arthur Morgan высокая производительность работы сети. Несколько лет назад в бюро была развернута сеть Ethernet, к которой позже подключили массив RAID емкостью 52 Гбайт с интерфейсом Fibre Channel. При обычном использовании эффективная нагрузка на сеть составляла 400 Кбит/с, и для ее администрирования пришлось нанять опытного специалиста. Но, по словам Уоррена, после того как пять рабочих станций начинали пересылать по сети большие файлы, вся работа застывала.

В конце 1996 года руководство компании решилось на серьезный шаг и приобрело установку полной сети Fibre Channel общей стоимостью 225 000 долл. Тридцать допечатных рабочих станций, а также все сканеры и фотонаборные автоматы теперь соединены с сервером Fibre Channel компании Augment Systems. Сеть в Arthur Morgan послужила первым опытом, но ее эксплуатация, длившаяся более года, дала хорошие результаты. Уоррен доволен. "В тех случаях, когда вам необходимо переместить большие файлы сразу нескольким станциям-клиентам в распределенной среде, сеть работает отлично, - объясняет он. - Раньше для открытия файла объемом 15 Мбайт требовалось полторы минуты. Для открытия того же файла на сервере Augment требуется лишь три секунды".

Уоррен признает, что система Fibre Channel обходится значительно дороже Fast Ethernet, но также утверждает, что значительную долю стоимости любой сети составляют затраты на диски и оперативную память сервера. "Но во что вам обойдется работа двух-трех специалистов над задачей, с которой в состоянии справиться один человек?" - спрашивает он.

Открытие скоростной "полосы"

В типографии Kays Printing из Фарго (шт. Северная Дакота), специализирующейся на изготовлении высококачественных цветных открыток, преимущества технологии Fibre Channel используются лишь там, где они действительно нужны. В компании не могли рассчитывать на окупаемость полной сети Fibre Channel, но постарались увеличить ее пропускную способность в отделах допечатной подготовки и вывода пленок, где между рабочими станциями обычно пересылаются файлы объемом 10-200 Мбайт.

Работая с системным интегратором, летом прошлого года компания установила участок сети Fibre Channel. Оборудование для него изготовила компания Transoft Technology. Сеть объединила семь рабочих станций Macintosh, используемых для допечатной подготовки файлов и вывода пленок, а также сканеры с сервером Transoft на жестком диске в 54 Гбайт.

Чего это стоило? Около 75 000 долл. И Джефф Кейл, инженер из Kays, считает, что вложения оправдали себя: "Раньше мы использовали Ethernet с коаксиальным кабелем. Между этими двумя видами сетей целая пропасть. Скорость копирования файлов по сети Fibre Channel оказывается быстрее, чем на локальных дисках. Это все равно что иметь внешний жесткий диск с емкостью сервера".

Источники

Arthur Morgan, www.arthurmorgan.com.
Atto Technology, www.attotech.com.
Augment Systems, www.augment-systems.com.
Clariion, www.clariion.com.
EMF Associates LLC, www.emfassoc.com.
Kays Printing, www.kaysprints.com.
Orca Systems, www.orca.com.
Prisa Networks, www.prisa.com.
Seagate Technology, www.seagate.com.
Transoft Technology, www.transoft.com.