光纖通道fc協(xié)議介紹

光纖通道協(xié)議簡(jiǎn)介(FibreChannel)2021/5/91FC基礎(chǔ)知識(shí)?FC概述?FC優(yōu)勢(shì)?FC端口名稱(chēng)?FC端口類(lèi)型?FC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?FC組網(wǎng)模式2021/5/92FC概述FiberChannel簡(jiǎn)稱(chēng)FC（FiberChannel），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)。FibreChannel（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。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協(xié)議。而將SCSI封裝起來(lái)后整個(gè)協(xié)議，就是FCP（FCProtocol）。FC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。2021/5/93FC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(wú)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2021/5/94IEEE

MAC

地址預(yù)留NAA

IDFC端口名稱(chēng)?

有多種名稱(chēng)格式IEEE

名稱(chēng)、IP名稱(chēng)、IEEE注冊(cè)名稱(chēng)、IEEE注冊(cè)擴(kuò)展名稱(chēng)?

所有這些都稱(chēng)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。2021/5/95FC端口類(lèi)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_PortN_Port2021/5/96N端口：NodePort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(kāi)啟AG模式的光纖交換機(jī)端口NL端口：NodeLoopPort節(jié)點(diǎn)環(huán)路端口F端口：FabricPort光纖端口；一種交換連接端口FL端口：FabricLoopPort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：ExpansionPort擴(kuò)展端口；用于通過(guò)ISL（內(nèi)部交換鏈接）連接多個(gè)交換機(jī)G端口：GenericPort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(lèi)型2021/5/97FibreChannel有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Point-to-Point)–兩個(gè)設(shè)備之間互連仲裁環(huán)(ArbitratedLoop)–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(SwitchFabric)–最多1千6百萬(wàn)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(wàn)個(gè)設(shè)備2021/5/98點(diǎn)到點(diǎn)(Point-to-Point)?

‘N’端口光纖通道設(shè)備之間的專(zhuān)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2021/5/99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(kāi)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)C2021/5/910?

每個(gè)端口800/1600

MBps帶寬?

每個(gè)端口的成本是

1000–2000美元?

添加新設(shè)備可以增加總的帶寬?

高達(dá)1600多萬(wàn)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)B

N_Port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2021/5/911FC存儲(chǔ)分類(lèi)封閉系統(tǒng)的存儲(chǔ)開(kāi)放系統(tǒng)的存儲(chǔ)內(nèi)置存儲(chǔ)外掛存儲(chǔ)Direct-AttachedStorage直接式存儲(chǔ)（DAS）Fabric-AttachedStorage網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（FAS）Network-AttachedStorage網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)（NAS）StorageAreaNetwork存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）2021/5/912FC組網(wǎng)模式DASDirectAttachedStorageNASNetworkAttachedStorageSANStorageAreaNetwork2021/5/913DAS組網(wǎng)DAS：DirectAttachedStorage

直接與服務(wù)器連接的存儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)SCSI或FC接口連接服務(wù)器為核心，不直接連入網(wǎng)絡(luò)2021/5/914獨(dú)立于LAN的服務(wù)器后端存儲(chǔ)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)主要利用FibreChannelprotocol（光纖通道協(xié)議），通過(guò)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)2021/5/915NAS組網(wǎng)“NetworkAttachedStorage”一個(gè)經(jīng)過(guò)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(guò)高度的優(yōu)化直接連接到網(wǎng)絡(luò)，安裝和管理過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)網(wǎng)絡(luò)中斷,安裝快捷無(wú)需安裝其它操作系統(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(fǎng)問(wèn)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(guò)LAN直接接入網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。2021/5/916FC協(xié)議?FC協(xié)議棧?FC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)?FC幀格式?FC會(huì)話(huà)管理?FC數(shù)據(jù)交換?FC通用服務(wù)器?FC流量控制2021/5/917FC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(lèi)別)

FC-1(8b/10b

編碼，鏈路控制)FC-0

(物理接口、

光纖和電路線(xiàn)纜、連接器等)FC-4ULPFC-SNMPSCSI-3ESCONSNMP802.2

LLCSCSI-FCPFC-LEFC

單字節(jié)指令集2021/5/918FC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(shuō)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(lèi)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(jiàn)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)2021/5/919空閑空閑?

所有FC幀都遵循通用幀格式，如下所示

通用

FC幀格式

幀內(nèi)容0–528個(gè)傳輸字EOF

(4)CRC

(4)數(shù)據(jù)字段

(0–2112)幀報(bào)頭

(24)SOF

(4)FC

幀格式2021/5/9200781516232431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(lèi)說(shuō)明類(lèi)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

ID

RX_ID

8

位

反饋交換

ID專(zhuān)用于幀類(lèi)型的參數(shù)012345幀報(bào)頭2021/5/921?

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

27

24

信息類(lèi)0000

=

未分類(lèi)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2021/5/922可選報(bào)頭有效負(fù)載FIL數(shù)據(jù)字段

(0–2112)字節(jié)(0–64)字節(jié)(0–2048)字節(jié)(1–3)字節(jié)

L通常

MTU

0–2048最小

128

字節(jié)數(shù)據(jù)字段2021/5/923FC-LS鏈路服務(wù)--會(huì)話(huà)管理?

登錄

FLOGI

—

交換機(jī)登錄(Fabric

Login)

PLOGI

—

端口登錄(NodePort

Login)

PRLI

—

進(jìn)程登錄(Process

Login)?

登出LOGO/PRLO2021/5/924會(huì)話(huà)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)-B2021/5/925FC會(huì)話(huà)登錄抓包2021/5/926FLOGI

—

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(huà)2021/5/927PLOGI

—

端口登錄(Port

Login)?

建立與N_port的對(duì)話(huà)?

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(huà)?

在PLOGL成功之前，無(wú)上層操作2021/5/928PRLI

—

進(jìn)程登錄(Process

Login)?

可選?

通信進(jìn)程級(jí)別的服務(wù)參數(shù)2021/5/929FC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2021/5/930服務(wù)類(lèi)別(Class

of

Service)?

Class

1

兩個(gè)N_port之間的專(zhuān)用連接，要求

ACK當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間/延遲敏感，如話(huà)音或視頻時(shí)使用端到端控制?

Class

2無(wú)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(wú)需ACK使用高層協(xié)議對(duì)幀丟失作出反應(yīng)?

Class

4

使用虛電路來(lái)創(chuàng)建專(zhuān)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(lèi)非常類(lèi)似，除了通過(guò)交換架構(gòu)來(lái)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ACK