光纖通道fc協(xié)議介紹

1、光纖通道協(xié)議簡(jiǎn)介(Fibre Channel)FC基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) FC概述 FC優(yōu)勢(shì) FC端口名稱 FC端口類型 FC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) FC組網(wǎng)模式FC概述nFiber Channel簡(jiǎn)稱FC（Fiber Channel），是一種高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（T11），主要應(yīng)用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。nFibre Channel （FC）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是1994年由ANSI標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂的一種適合于千兆位數(shù)據(jù)傳輸通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。光纖通道用于服務(wù)器共享存儲(chǔ)設(shè)備的連接，存儲(chǔ)控制器和驅(qū)動(dòng)器之間的內(nèi)部連接。n從分層協(xié)議棧的角度看，F(xiàn)C僅僅包含了從物理層到傳輸層的規(guī)范。它的上層定義了把其他協(xié)議作為應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行封裝的接口，如SCSI或IP

2、協(xié)議。而將SCSI封裝起來后整個(gè)協(xié)議，就是FCP（FC Protocol）。nFC物理層具有很高的傳輸帶寬，從1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s到8Gb/s、16Gb/s，采用NMb的編碼方式，同步串行方式傳輸。FC的優(yōu)勢(shì)通道 連接業(yè)務(wù) 物理電路 可靠的硬件傳輸 高速 低延遲 短距離 基于硬件網(wǎng)絡(luò) 無連接 邏輯電路 不可靠的傳輸 高連接 更高的延遲 更遠(yuǎn)的距離 基于軟件光纖通道 電路和分組交換 可靠性傳輸 誤碼率(BER)10-12 高數(shù)據(jù)完整性 錯(cuò)誤檢測(cè) 高數(shù)據(jù)傳輸速率 800和1600MB/s 高帶寬，低延遲 8Gbps/16Gbps 高連接數(shù) 24位地址 長(zhǎng)距離 10公里到100公里IE

3、EE MAC 地址預(yù)留NAA IDFC端口名稱 有多種名稱格式IEEE 名稱、IP名稱、IEEE注冊(cè)名稱、IEEE注冊(cè)擴(kuò)展名稱 所有這些都稱為World Wide Name(WWN)，因?yàn)樗鼈兪俏ㄒ坏?例如: 1 0 : 0 0 : 0 0 : 6 0 : 6 9 : 0 0 : 6 0 : 0 2 HBA卡上對(duì)應(yīng)的有WWPN號(hào)和WWNN號(hào)，分別代表端口號(hào)和節(jié)點(diǎn)號(hào)，端口號(hào)和節(jié)點(diǎn)號(hào)可以相同，也可以不相同。我們存儲(chǔ)上設(shè)置的是一樣的。FC端口類型E_PortE_Port節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)光纖通道交換機(jī)光纖通道交換機(jī)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)NL_PortNL_PortNL_PortFL_PortF_PortF_PortN_

4、PortN_Port N端口：Node Port節(jié)點(diǎn)端口；光纖通道通信的終端；主機(jī)端口、存儲(chǔ)端口，或者開啟AG模式的光纖交換機(jī)端口 NL端口：Node Loop Port 節(jié)點(diǎn)環(huán)路端口 F端口： Fabric Port 光纖端口；一種交換連接端口 FL端口：Fabric Loop Port光纖環(huán)路端口；AL設(shè)備提供進(jìn)入光纖網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的端口 E端口：Expansion Port 擴(kuò)展端口；用于通過ISL（內(nèi)部交換鏈接）連接多個(gè)交換機(jī) G端口：Generic Port 通用端口；可根據(jù)連接方式，在F端口和E端口之間進(jìn)行切換光纖交換機(jī)端口類型Fibre Channel有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Point

5、-to-Point) 兩個(gè)設(shè)備之間互連仲裁環(huán)(Arbitrated Loop) 最多支持126個(gè)設(shè)備互連，形成一個(gè)仲裁環(huán) 交換式Fabric(Switch Fabric) 最多1千6百萬個(gè)設(shè)備互連FC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)僅 2 個(gè)設(shè)備 仲裁環(huán)最多 126 個(gè)設(shè)備交換式FC網(wǎng)絡(luò)（Fabric）最多 1600萬個(gè)設(shè)備點(diǎn)到點(diǎn)(Point-to-Point) N端口光纖通道設(shè)備之間的專用連接 所有鏈路帶寬都分派給兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信 適用于小規(guī)模存儲(chǔ)設(shè)備的方案，不具備共享功能節(jié)點(diǎn) A節(jié)點(diǎn) BN_PortN_Port發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器仲裁環(huán) (FC-AL) 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的TX端口連接到鄰近節(jié)點(diǎn)的 RX端口，直

6、到形成閉環(huán)為止 最大帶寬: 800 MB/秒(環(huán)路上所有節(jié)點(diǎn)中共享) 環(huán)路上最多126個(gè)節(jié)點(diǎn) 不是令牌傳輸方案 - 不限制設(shè)備保留控制的時(shí)間 操作順序:環(huán)路控制仲裁打開到目標(biāo)設(shè)備的通道傳送數(shù)據(jù)關(guān)閉 環(huán)路上的節(jié)點(diǎn)數(shù)直接影響性能節(jié)點(diǎn) A節(jié)點(diǎn) BNL_PortNL_Port發(fā)送器接收器NL_Port接收器發(fā)送器接收器發(fā)送器節(jié)點(diǎn)DNL_Port發(fā)送器接收器節(jié)點(diǎn)C 每個(gè)端口800/1600MBps帶寬 每個(gè)端口的成本是10002000美元 添加新設(shè)備可以增加總的帶寬 高達(dá)1600多萬可能的地址 支持zoning分區(qū)功能交換機(jī)（Fabric）F_PortF_PortF_PortF_Port節(jié)點(diǎn)BN_Por

7、t接收器發(fā)送器N_Port節(jié)點(diǎn)D接收器發(fā)送器N_Port節(jié)點(diǎn)C接收器節(jié)點(diǎn) AN_Port發(fā)送器接收器發(fā)送器FC存儲(chǔ)分類12封閉系統(tǒng)的存儲(chǔ)開放系統(tǒng)的存儲(chǔ)內(nèi)置存儲(chǔ)外掛存儲(chǔ)Direct-Attached Storage直接式存儲(chǔ)（DAS）Fabric-Attached Storage網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（FAS）Network-Attached Storage網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)（NAS） Storage Area Network存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）FC組網(wǎng)模式DASDirect Attached StorageNASNetwork Attached StorageSANStorage Area NetworkDAS

8、組網(wǎng) 直接與服務(wù)器連接的存儲(chǔ)系統(tǒng) 通過SCSI或FC接口連接 服務(wù)器為核心，不直接連入網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立于LAN的服務(wù)器后端存儲(chǔ)專用網(wǎng)絡(luò)主要利用Fibre Channel protocol（光纖通道協(xié)議），通過FC交換機(jī)建立起與服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間的直接連接400MB/S、800MB/S、1600MB/S的速率消除了帶寬上的瓶頸SAN組網(wǎng)NAS組網(wǎng) “Network Attached Storage” 一個(gè)經(jīng)過特殊優(yōu)化的，在混合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供文件服務(wù)的設(shè)備。 NAS直接連接到網(wǎng)絡(luò)中，直接為client提供存儲(chǔ)服務(wù)。 其軟件經(jīng)過高度的優(yōu)化 直接連接到網(wǎng)絡(luò)，安裝和管理過程簡(jiǎn)單，無網(wǎng)絡(luò)中斷, 安裝快捷 無需安

9、裝其它操作系統(tǒng) 利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及IP 地址 NAS能為我們做什么？ 在文件服務(wù)器上能實(shí)現(xiàn)的任何功能，NAS都能實(shí)現(xiàn) 在不同的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)間共享數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)的集中管理） 備份個(gè)人電腦和便攜式電腦中的數(shù)據(jù) 為您的服務(wù)器數(shù)據(jù)提供一個(gè)隨時(shí)可以訪問的備份 從防火墻緩沖數(shù)據(jù) 為您的WEB服務(wù)器和Email服務(wù)器提供存儲(chǔ)空間通過LAN直接接入網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。FC協(xié)議協(xié)議 FC協(xié)議棧 FC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) FC幀格式 FC會(huì)話管理 FC數(shù)據(jù)交換 FC通用服務(wù)器 FC流量控制FC協(xié)議棧FC-3 (通用服務(wù))FC-2 (幀結(jié)構(gòu)、流量控制、服務(wù)類別)FC-1(8b/10b 編碼，鏈路控制)FC-0 (物理接口、 光纖和電路線纜、連

10、接器等)FC-4ULPFC-SNMPSCSI-3ESCONSNMP802.2 LLCSCSI-FCPFC-LEFC 單字節(jié)指令集FC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) FC-PH /FC-PI 定義FC-0、FC-1和 FC-2 的級(jí)別 (物理上) FC-FS 說明FC幀格式和光纖通道的基本控制特性 FC-GS 定義多種與服務(wù)器類似的功能 FCP-SCSI 定義使用光纖通道接口的SCSI-3指令協(xié)議的操作 FC-FG 定義光纖通道交換架構(gòu)的常見特性 FC-SW 描述光纖通道交換架構(gòu)的交換組件 FC-AL 是仲裁環(huán)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) FC-LS 詳細(xì)介紹了光纖通道擴(kuò)展鏈路服務(wù)空閑空閑 所有FC幀都遵循通用幀格式，如下所示通用

11、 FC幀格式幀內(nèi)容0528個(gè)傳輸字EOF(4)CRC(4)數(shù)據(jù)字段(02112)幀報(bào)頭(24)SOF(4)FC 幀格式0781516232431字符D_ID 24位目的地址S_ID 24 位源地址R_CTL 路由CS_CTL 8 位類說明類型 8 位數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)SEQ_ID 8 位DF_CTL 8位數(shù)據(jù)字段F_CTL 24 位幀控制SEQ_CNT 8 位 序列計(jì)數(shù)OX_ID 16 位 原始交換 IDRX_ID 8 位 反饋交換 ID專用于幀類型的參數(shù)012345幀報(bào)頭 路由控制(R_CTL)是一個(gè)字節(jié)字段，它包括兩個(gè)四位的子字段路由信息路由控制 - R_CTL28 2724信息類0000 = 未分

12、類的信息0001 = 請(qǐng)求的數(shù)據(jù)0010 = 未請(qǐng)求的控制0011 =請(qǐng)求的控制0100 = 未請(qǐng)求的數(shù)據(jù)0101 = 數(shù)據(jù)描述符0111 = 指令狀態(tài)其它 = 未規(guī)定31路由0000 = Device_Data 幀0010 = Extended Link_Data 幀0011 = FC-4 Link_Data 幀0100 = Video_Data 幀1000 = Basic Link_Data 幀1100 = Link_Control 幀其它= 預(yù)留可選報(bào)頭有效負(fù)載FIL數(shù)據(jù)字段 (02112)字節(jié)(064)字節(jié)(02048)字節(jié)(13)字節(jié)L通常 MTU 02048最小 128 字節(jié)數(shù)據(jù)字

13、段FC-LS鏈路服務(wù)-會(huì)話管理 登錄FLOGI 交換機(jī)登錄(Fabric Login)PLOGI 端口登錄(Node Port Login)PRLI 進(jìn)程登錄(Process Login) 登出LOGO/PRLO會(huì)話管理登錄/登出節(jié)點(diǎn)-A節(jié)點(diǎn)-B流程-A1流程-A2流程-B1流程-B2FLOGIFLOGI接收接收tPLOGI接收PRLI接收交換架構(gòu)交換機(jī)-A交換機(jī)-BFC會(huì)話登錄抓包FLOGI 交換機(jī)登錄(Fabric Login) 確定交換機(jī)是否存在 協(xié)商操作參數(shù)，如最大幀長(zhǎng)度、BB_Credit 與F_port建立一條對(duì)話PLOGI 端口登錄(Port Login) 建立與N_port的對(duì)

14、話 協(xié)商服務(wù)參數(shù)，如EE_Credits 在兩個(gè) N_ports之間創(chuàng)建一個(gè)對(duì)話 在PLOGL成功之前，無上層操作PRLI 進(jìn)程登錄(Process Login) 可選 通信進(jìn)程級(jí)別的服務(wù)參數(shù)FC數(shù)據(jù)交換序列幀SEQ_IDSEQ_CNT幀應(yīng)用12n信息單元交換OX_ID 和 RX_ID信息單元交換序列服務(wù)類別(Class of Service) Class 1兩個(gè)N_port之間的專用連接，要求ACK當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間/延遲敏感，如話音或視頻時(shí)使用端到端控制 Class 2無連接要求，要求ACK (最佳效果)端到端或緩沖區(qū)到緩沖區(qū)控制 Class 3只使用緩沖區(qū)到緩沖區(qū)控制最佳效果服務(wù)，無需ACK使

15、用高層協(xié)議對(duì)幀丟失作出反應(yīng) Class 4使用虛電路來創(chuàng)建專用連接 Class 5本質(zhì)上要求同步，實(shí)際上較少應(yīng)用 Class 6與第1類非常類似，除了通過交換架構(gòu)來支持多點(diǎn)廣播服務(wù)以外多點(diǎn)廣播服務(wù)器和N_ports之間的端到端流量控制 Class F用于交換機(jī)到交換機(jī)通信要求ACKFC數(shù)據(jù)交換實(shí)例通用服務(wù) FC-PH 為特殊功能定義了多個(gè)地址：24位地址空間的高位16個(gè)地址 常用的公認(rèn)地址地址值FFFFF0-FFFFF9FFFFFAFFFFFBFFFFFCFFFFFDFFFFFEFFFFFF說明預(yù)留管理服務(wù)器時(shí)間服務(wù)器名稱/目錄服務(wù)器交換機(jī)控制器登錄交換機(jī)使用廣播名稱服務(wù)器 名稱服務(wù)器的公認(rèn)地址為0 xFFFFFC N _port 把信息注冊(cè)到名稱服務(wù)器