FC協(xié)議讀書筆記

1、FC協(xié)議讀書筆記1、光纖通道的英文拼寫是Fibre Channel；2、FC的鏈路介質(zhì)可以是光纖、雙絞線或同軸電纜；3、FC系統(tǒng)中設(shè)備的連接有三種拓?fù)浞绞剑狐c(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式(Point to Point)、交換方式(Fabric)、仲裁環(huán)方式(Arbitrated Loop)；4、FC協(xié)議棧模型可以用下圖來(lái)表示：FC-0：物理層，定制了不同介質(zhì)，傳輸距離，信號(hào)機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)，也定義了光纖和銅線接口以及電纜指標(biāo) FC-1：定義編碼和解碼的標(biāo)準(zhǔn) FC-2：定義了幀、流控制、和服務(wù)質(zhì)量等 FC-3：定義了常用服務(wù)，如數(shù)據(jù)加密和壓縮 FC-4：協(xié)議映射層，定義了FC底層協(xié)議與高層協(xié)議之間的映射，SCSI協(xié)議的映射

2、是通過(guò)FCP來(lái)完成的5、WWN 是一個(gè) 64位的地址。WWN對(duì)于FC設(shè)備就像Ethernet的 MAC地址一樣，它們是由電器和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)指定給制造商, 在制造時(shí)被直接內(nèi)置到設(shè)備中去的。對(duì)于光纖交換機(jī)，我們使用Node WWN來(lái)標(biāo)示交換機(jī)，它是唯一的；對(duì)于交換機(jī)的端口，我們使用Port WWN來(lái)標(biāo)示交換機(jī)的端口。所以一個(gè)交換機(jī)有一個(gè)Node WWN和多個(gè)Port WWN。6、每個(gè)端口有它獨(dú)有的 24位的地址。用這種 24 位地址方案，我們得到了一個(gè)較小的幀頭，這能加速路由的處理。在基于交換的光纖環(huán)境中，交換機(jī)它本身負(fù)責(zé)分配和維持端口地址。 當(dāng)含有某 WWN 的裝置進(jìn)入在

3、某一個(gè)特定的端口上登錄到交換機(jī)時(shí),交換機(jī)將會(huì)分配端口的地址到那一個(gè)端口，而且交換機(jī)也將會(huì)維護(hù)那個(gè)端口地址和在那個(gè)端口上的設(shè)備的WWN 地址之間的關(guān)聯(lián)。 交換機(jī)的這一個(gè)功能是使用名字服務(wù)器（NAME SERVER）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 7、一個(gè) 24個(gè)位的端口地址由三個(gè)部份所組成:Domain:交換機(jī)本身的地址。 一個(gè)字節(jié)最多允許 256個(gè)可能的地址。 因?yàn)橛幸恍┑刂繁槐Ａ?(例如廣播地址等)，實(shí)際上只有 239個(gè)地址可用。 Area: 它提供 256個(gè)地址。用于一個(gè)交換機(jī)的一組端口，而不能跨交換機(jī)。Port: 地址的最后部份提供 256個(gè)地址，用于識(shí)別相連的 N_Port 和 NL_Port?？捎玫牡刂?/p>

4、數(shù)目:Domain x Area x Ports =239 x 256 x 256=15,663,104個(gè)地址可以用。二、FC-0層三、FC-1層四、FC-2層1、光纖通道的數(shù)據(jù)單元叫做幀。一個(gè)光纖通道幀最大是2148字節(jié)。光纖通道封裝幀頭負(fù)載最多能有537個(gè)傳輸字（2112個(gè)字節(jié)），數(shù)據(jù)幀格式如下圖所示。FC-2的幀格式幀內(nèi)容域的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是4字節(jié)的整數(shù)倍，當(dāng)長(zhǎng)度不足4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)將采用向內(nèi)容域中填充1-3個(gè)字節(jié)，從而使其長(zhǎng)度達(dá)到4字節(jié)的整數(shù)倍。內(nèi)容域中字段描述如下圖所示：圖4-3 幀內(nèi)容幀數(shù)據(jù)段中的可選報(bào)頭是提供給FC-4層使用的一個(gè)光纖通道字是4字節(jié)。在2148字節(jié)容量下，最多允許537

5、字節(jié)。幀頭的組成部分，以及可選部分，列示如下：SOF（1字）：幀開始. 幀頭（24字節(jié)）： 幀頭決定使用何種協(xié)議，以及源和目的地址。可選ESP幀頭（8字節(jié)）：提供編碼；包括SPI和ESP序列號(hào)可選網(wǎng)絡(luò)幀頭（16字節(jié)）：這樣你可以將FC-SAN連接到非FC網(wǎng)絡(luò)可選關(guān)聯(lián)幀頭（32字節(jié)）：不是光纖通道協(xié)議使用的，但可用于確定節(jié)點(diǎn)內(nèi)的流程可選設(shè)備幀頭（最多64字節(jié)）：不是光纖通道協(xié)議使用的，用于特定應(yīng)用程序載荷：數(shù)據(jù)，最多可達(dá)2048字節(jié)可選填寫字節(jié)（可變）：用于保證數(shù)據(jù)載荷的大小不超過(guò)字節(jié)界限可選ESP尾（可變）：包含ESP檢驗(yàn)值CRC（4字節(jié)）：一個(gè)幀頭CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）和光纖通道數(shù)據(jù)字段幀結(jié)

6、束（4字節(jié)）：幀結(jié)束，并且表示是否是序列的最后一位幀頭字段的主要作用是唯一的標(biāo)識(shí)幀。每個(gè)幀是由稱為幀ID值的（S_ID,D_ID,OX_ID,RX_ID,SEQ_ID和SEQ_CNT）值來(lái)唯一地標(biāo)識(shí)。 圖 2. 光纖通道幀頭路由控制（1字節(jié)）： 起到歸類幀的作用,包括兩個(gè)四位的子字段，即：路由子字段和信息子字段,路由控制字段 R_CTL 類別碼如下表所示 R_CTL 類別碼路由幀類型0設(shè)備數(shù)據(jù)幀2擴(kuò)展鏈路服務(wù)3FC-4 鏈路數(shù)據(jù)4視頻數(shù)據(jù)5擴(kuò)展頭8基本鏈路服務(wù)c鏈路控制幀f擴(kuò)展路由其他保留目的標(biāo)識(shí)符（3字節(jié)）：目的地光纖通道地址；類專用控制/優(yōu)先級(jí)（1字節(jié)）：用于與服務(wù)類型有關(guān)的幀處

7、理。這個(gè)字段只在第1類和第4類幀中才有意義；源點(diǎn)標(biāo)識(shí)符（3字節(jié)）：來(lái)源地節(jié)點(diǎn)的光纖通道地址類型（1字節(jié)）：該字段和R_CTL字段共同標(biāo)識(shí)出幀的具體類型。首先通過(guò)R_CTL字段標(biāo)識(shí)出該幀是數(shù)據(jù)幀還是鏈路控制幀，再通過(guò)該字段進(jìn)一步標(biāo)識(shí)出幀的類型。例如當(dāng)R_CTL0xh, TYPE=0Ah 則表示該幀為承載SCSI協(xié)議的數(shù)據(jù)幀；幀控制（3字節(jié)）：控制幀處理的重要字段，對(duì)于不同的服務(wù)類型來(lái)說(shuō)，相關(guān)的控制位有不同的值,同時(shí)控制字段的有效性也不同。F_CTL各字段的詳細(xì)描述如下表所示：F_CTL格式控制字段位描述交換上下文230 交換發(fā)起端1 交換響應(yīng)端序列上下文220 序列發(fā)起端1 序列響應(yīng)端第一個(gè)序列

8、210 交換的其它序列1 交換的第一個(gè)序列最后一個(gè)序列200 交換的其它序列1 交換的最后一個(gè)序列結(jié)束序列190 序列的其它數(shù)據(jù)幀1序列的最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀結(jié)束連接(Class 1 或 Class 6)180 連接激活1 連接掛起結(jié)束(Class 1 或 Class 6中有效，在其它類型中忽略)CS_CTL/優(yōu)先級(jí)170 字1的3124位表示CS_CTL1字1的3124位表示優(yōu)先級(jí)序列Initiative160 保持序列Initiative1 傳輸序列Initiative廢棄15廢棄14ACK形式（Class1,Class2,Class6有效）13-1200b 不需要額外提供01b 需要Ack_1

9、10b 保留11b 需要Ack_0數(shù)據(jù)壓縮（廢棄）11數(shù)據(jù)加密（廢棄）10序列重傳（Class1,Class6有效）90 初始序列重傳1 序列重傳單向傳輸（Class1,Class6有效）80 雙向傳輸1 單向傳輸連續(xù)序列條件（當(dāng)結(jié)束序列=1, 序列Initiative=0時(shí)有效）7600b 無(wú)信息01b 實(shí)時(shí)序列10b 快速序列11b 延遲序列終止序列條件54接收端響應(yīng)幀00b 連續(xù)序列01b 異常終止序列，按異常中止處理10b 停止序列11b 實(shí)時(shí)序列重傳請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀00b 異常中止，丟棄多個(gè)序列01b異常中止，丟棄一個(gè)序列02b 無(wú)限緩存處理策略11b丟棄多個(gè)序列，立即重傳相對(duì)偏移30 一

10、些幀定義的參數(shù)字段1 參數(shù)字段，相對(duì)偏移交換重組2交換重組保留填充字節(jié)10凈荷結(jié)束，不滿4字節(jié)整數(shù)倍，填充00b 填充0個(gè)字節(jié)01b填充1個(gè)字節(jié)10b填充2個(gè)字節(jié)11b填充3個(gè)字節(jié)序列ID（1字節(jié)）：序列號(hào)，由序列發(fā)起端分配；數(shù)據(jù)字段控制（1字節(jié)）：表示是否有可選頭部，以及其類型、大小。數(shù)據(jù)字段中定義的可選報(bào)頭是：網(wǎng)絡(luò)報(bào)頭(Network Header)、關(guān)聯(lián)報(bào)頭(Association Header)和設(shè)備報(bào)頭(Device Header)。對(duì)應(yīng)位與所定義的附加報(bào)頭如下表所示。附加報(bào)頭字段對(duì)應(yīng)位Bit(s) 可選報(bào)頭 可應(yīng)用范圍 23 保留 所有幀 22 0 = 無(wú) ESP_Header 和

11、 ESP_Trailer 1 = ESP_Header 和 ESP_Trailer 所有幀21 0 = 無(wú) Network_Header 1 = Network_Header 設(shè)備數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)幀20 0 = 無(wú) Association_Header 1 = Association_Header 設(shè)備數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)幀19-18 保留所有幀17-16 00 = 無(wú) Device_Header01 = 16 Byte Device_Header 10 = 32 Byte Device_Header11 = 64 Byte Device_Header設(shè)備數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)幀序列數(shù)（2字節(jié)）：在一個(gè)序列中

12、所傳輸?shù)膸臄?shù)量；發(fā)送端交換ID（2字節(jié)）：由發(fā)送端進(jìn)行指定，是除了FFFFh以外的值回復(fù)端交換ID（2字節(jié)）：由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)所指定參數(shù)（4字節(jié)）：此字段與幀類型有關(guān)。對(duì)鏈路控制幀而言，參數(shù)字段給出鏈路控制幀的特定類型。對(duì)數(shù)據(jù)幀而言，參數(shù)字段包含相對(duì)偏轉(zhuǎn)值。這規(guī)定從ULP緩沖區(qū)與ULP基礎(chǔ)地址的偏移。2、FC-2層定義了4種數(shù)據(jù)傳輸單位：幀、幀序列、幀交換和數(shù)據(jù)包。幀序列：表示一個(gè)上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，當(dāng)上層協(xié)議的數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度大于光纖通道數(shù)據(jù)幀負(fù)載的最大長(zhǎng)度2112個(gè)字節(jié)時(shí)，則需要被分割成多個(gè)數(shù)據(jù)幀。序列是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)端口向另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)端口單向發(fā)送的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)幀，每個(gè)幀都根據(jù)序列總數(shù)(SEQ-CNT

13、)有一個(gè)在整個(gè)序列中唯一的序列標(biāo)識(shí)(SEQ-ID)；幀交換：表示上層協(xié)議的一個(gè)操作。一個(gè)幀交換內(nèi)只能有一個(gè)幀序列處于活動(dòng)狀態(tài)。交換是由一個(gè)或多個(gè)用作兩個(gè)節(jié)點(diǎn)端口之間單一操作的非并發(fā)序列組成的交換可以是單向的也可是雙向的。不同交換之間可以有多個(gè)序列被同時(shí)激活；數(shù)據(jù)包：由一個(gè)或若干個(gè)幀交換組成。3、所有命令都以專用字符K28.5作為開始。在FC-2層有幀定界符、原始信號(hào)、原始序列三種主要的命令。l 幀定界符(Frame Delimiters)包括幀開始(SOF)和幀結(jié)束(EOF)命令集。例如：典型的SOF命令為K28.5 D2l.5 D23.0 D23.0、EOF命令為K28.5 D21.4 D2

14、1.6 D21.6 。l 原始信號(hào)(Primitive Signals)包括空閑Idle)和接收器準(zhǔn)備(Receiver Ready，R-RDY)命令集。當(dāng)一個(gè)可操作的節(jié)點(diǎn)端口準(zhǔn)備好發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)表示空閑命令的原始信號(hào)會(huì)被發(fā)送；當(dāng)接口緩沖區(qū)準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)幀時(shí)，一個(gè)表示接收器準(zhǔn)備的原始信號(hào)會(huì)被發(fā)送。l 原始序列(Primitive Sequence)是一組被連續(xù)地重復(fù)發(fā)送的命令集，用于表示節(jié)點(diǎn)端口特定的狀態(tài)或端口邏輯狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)原始序列被節(jié)點(diǎn)端口接收或識(shí)別，節(jié)點(diǎn)端口回復(fù)個(gè)相應(yīng)的原始序列或空閑命令。識(shí)別一個(gè)原始序列需要連續(xù)地檢測(cè)3個(gè)相同命令集的實(shí)例。典型的原始序列有FC-l層的OLS、NO

15、S、LR、LRR狀態(tài)命令。4、FC提供不同的服務(wù)以滿足不同的數(shù)據(jù)傳輸要求。FC一共定義了6種服務(wù)類型，基于FC的SCSI協(xié)議采用的是類型3的服務(wù)。用戶可根據(jù)應(yīng)用的傳輸特性，如：數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，傳輸持續(xù)時(shí)間等，選擇相應(yīng)的服務(wù)：(1) 服務(wù)類型I(Class I)：面向連接，按序發(fā)送，有確認(rèn)，高帶寬、高吞吐量；接收端對(duì)每一個(gè)接收到的正確數(shù)據(jù)幀發(fā)一個(gè)確認(rèn)幀給發(fā)送端。對(duì)不正確或丟失的數(shù)據(jù)幀，接收端發(fā)一個(gè)否認(rèn)幀給發(fā)送端，發(fā)送端會(huì)重發(fā)。在服務(wù)類型I中數(shù)據(jù)幀是依照原始順序被發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)端口的。下圖描述了類型I服務(wù)的處理流程。圖4-5 類型I服務(wù)的處理流程(2)服務(wù)類型(Class)：無(wú)連接，無(wú)序，有確認(rèn)；服

16、務(wù)類型允許一個(gè)或多個(gè)通道的帶寬被多個(gè)源的多個(gè)數(shù)據(jù)幀所共享。交換拓?fù)渚W(wǎng)可能不保證數(shù)據(jù)幀的傳送順序。如果數(shù)據(jù)幀因?yàn)閾砣荒鼙贿m當(dāng)?shù)貍魉停邮斩丝跁?huì)返回一個(gè)繁忙信號(hào)幀或拒絕信號(hào)幀給發(fā)送端，數(shù)據(jù)幀將被重新發(fā)送。類型服務(wù)中，數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端沒有專用的通道，數(shù)據(jù)可能經(jīng)過(guò)不同速度的中間連接，中間節(jié)點(diǎn)可能需要緩存來(lái)保存來(lái)不及發(fā)給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。下圖描述了類型服務(wù)的處理流程。圖4-6 類型服務(wù)的處理流程(3)服務(wù)類型(Class) ：無(wú)連接，無(wú)確認(rèn)，用于實(shí)時(shí)傳輸；因?yàn)椴恍枰l(fā)送確認(rèn)消息，所以可以提供更快速地傳輸。服務(wù)類型不關(guān)心數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，由更高層負(fù)責(zé)進(jìn)行錯(cuò)誤回復(fù)和重排失序后的數(shù)據(jù)傳輸。下圖描述了類型服務(wù)的

17、處理流程。圖4-7 類型服務(wù)的處理流程(4)服務(wù)類型(Class) ：面向連接，部分帶寬，有序；類型服務(wù)中，兩個(gè)N端口的全部通信帶寬都用于類型的服務(wù)。而建立類型4服務(wù)時(shí)，N端口可以只用一部分帶寬建立與另一N端口的專用通信通道。相對(duì)于兩個(gè)N端口之間建立一個(gè)虛擬線路（virtual circuit）。實(shí)際上是兩個(gè)單向的虛擬線路，兩個(gè)方向可能有不同的通信帶寬。一個(gè)N端口可與多個(gè)N端口間建立多個(gè)類型4的服務(wù)。(5)服務(wù)類型(Class)的服務(wù)在光纖通道標(biāo)準(zhǔn)中還沒有完全定義好；(6)服務(wù)類型(Class)：提供多播的功能發(fā)送端把數(shù)據(jù)發(fā)送到多播服務(wù)器（類型的服務(wù)），多播服務(wù)器再負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)幀復(fù)制成多份，分別

18、發(fā)送給多個(gè)接收端口（類型的服務(wù)）。想接收多播數(shù)據(jù)的端口可以和別名服務(wù)器注冊(cè)，多播服務(wù)器就會(huì)把數(shù)據(jù)發(fā)送到注冊(cè)的端口。5、流控依靠于上層的分類服務(wù)，服務(wù)類型I的數(shù)據(jù)幀使用端對(duì)端的流控，服務(wù)類型使用緩沖對(duì)緩沖的流控，服務(wù)類型既使用端對(duì)端的流控又使用緩沖對(duì)緩沖的流控。流控是由序列發(fā)起者(源)端口和序列接收者(目的)端口使用信任量(Credit)和信任總量(Credit Count Credit_ CNT)來(lái)進(jìn)行管理的。信任量：分配給發(fā)送端口的緩沖區(qū)數(shù)；信任總量：指的是沒有被序列接收者確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀數(shù)；端對(duì)端的流控：用以協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)端口之間的數(shù)據(jù)幀流。序列接收者通過(guò)返回一個(gè)確認(rèn)幀給序列發(fā)起者，以表示接收到了合法的數(shù)據(jù)幀；當(dāng)序列接收者的緩沖區(qū)相對(duì)于接收的數(shù)據(jù)幀不夠時(shí)，也就是端對(duì)端信任量(End to End CreditEE_ Credit)小于接收的數(shù)據(jù)幀數(shù)時(shí)，序列接收者會(huì)返回一個(gè)繁忙信號(hào)幀給序列發(fā)起者；而當(dāng)序列接收者收到一個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀時(shí)，序列接收者會(huì)返回一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)幀給序列發(fā)起者，然后再由序列發(fā)起者返回一個(gè)端對(duì)端的信任總量(End to