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          了解光纖通道Fibre Channel

          發布時間: 2008年09月08日
          自從10多年前贏得了傳輸協議之爭的勝利后,光纖通道成為如今大多數SAN(存儲局域網)技術的基礎。

          如果沒有一個叫做SCSI的建筑在其上方的技術,光纖通道將很少被使用。光纖通道是一種底層的傳輸數據的協議,但是就主機而言,它們一般是通過SCSI進行通訊的。在SAN中,網絡集線器,交換機和HBAs(主機總線適配器) 都叫做光纖通道,而使用SAN存儲方式的應用仍然使用我們所熟悉的協議,如SCSI。

          設計光纖通道的目的是為了建立一個高流量,低延遲,可靠而且可升級的協議。正是為了滿足高存儲需求,以太網才采用了這種技術。光纖通道目前的上行速度可以達到10Gb/s,標準的主機連接速度可以達到4Gb/s,而且光纖通道提供小型連接器。

          SCSI電纜會隨著時間而不穩定,而小股的光纖顯然更容易管理。連接到一個光纖通道SAN(每個主機多個HBAs,光纖,以及交換器)所需要的設備非常昂貴,這也是SAN技術需要很長時間才能得到廣泛應用的主要原因。

          拓撲

          實際上,兩種不同的協議,或拓撲,構成了光纖通道協議。光纖通道支持所有的拓撲方式,但是拓撲方式影響到協議改變的方式。下面是目前支持的三種拓撲方式:

          PTP(點對點):一般用于DAS(直連式存儲)設置

          FC-AL(光纖通道仲裁環路):光纖環路端口,或交換機上的FL端口,和HBA上的NL端口(節點環),支持環路運行。

          FC-SW(FC Switched 交換式光纖通道):在交換式SAN上運行的方式。

          FC-AL運行有兼容問題,但是有時候因為一個設備不支持FC-SW,因此沒有選擇。一個集線器只有在FC-AL模式下工作,因而相連的主機也得如此。當一個設備加入FC-AL的時候,或出現任何錯誤或需要重新設置的時候,環路就必須重新初始化。在這個過程中,所有的通信都必須暫時中止,因此對一些應用來說會產生一些問題。由于其尋址機制,FC-AL理論上被限制在了127個節點,但是實際上更接近20。FC-AL目前大多數都是用于特殊用途,包括但不限于內部磁盤陣列通信,以及高端服務器的內部存儲。

          FC交換機可以按照你喜歡的任意方式進行連接,因為光纖通道協議本身規避了循環錯誤的可能。以太網就沒有這么幸運了,雖然其使用的尋址架構的上限是239臺交換機。光纖交換機使用FSPF,一種類似于IP世界中OSPF的鏈路狀態協議,以此保證不會循環錯誤,并保證高效率的連接。

          光纖網絡一般按兩種方式設計:一個大星,或者一個大星加上邊緣交換機。一般稱之為"中心式"或"中心-邊緣式"。一般而言,一個SAN包括兩種這種網絡,而且每個主機的HBA或存儲設備的控制器連接到每個網絡。這里不需要像FC-AL拓撲結構那樣需要將這些網絡隔離開來。即使是采用FC-SW設置,它還是可以提供完全的隔離,并保證一個光纖網絡的問題不會影響到其他網絡。例如,一個FSPF的重新計算,會導致服務的短暫中斷。

          端口

          如同上面所提到過的,SAN有不同的端口類型,可能會導致一些疑惑。這里澄清一些術語:

          N端口:Node Port節點端口;節點連接點;光纖通道通信的終端

          F端口:Fabric Port 光纖端口;一種交換連接端口,也就是兩個N端口連接的"中間端口"

          NL端口:Node Loop Port 節點環路端口;通過它們的NL端口連接到其他端口,或通過一個單獨的FL端口連接到交換后的光纖網絡;或是NL端口連接到F端口到F端口到N端口(通過交換機)

          FL端口:Fabric Loop Port光纖環路端口;一種共享的位AL設備提供進入光纖網絡服務的端口;例子,NL端口到FL端口到F端口到N端口

          E端口:Expansion Port 擴展端口;用于通過ISL(內部交換鏈接)連接多個交換機

          G端口:Generic Port 通用端口;可根據連接方式,在F端口和E端口之間進行切換

          TE端口:Trunked Expansion Port 匯聚的擴展端口;為了獲得高流量而將多個E端口連接在一起

          如果是一個單獨的SAN交換機,你一般只會看到F端口和FL端口。知道它們之間的區別還是有幫助的。如果是FL端口則意味著你在討論FC-AL,而且該端口連接的是集線器。集線器只能在FC-AL下工作,或其他特別的環境。如果連接的設備僅支持環路,那么端口將自動設置為FL端口,否則為F端口。一些品牌的FC交換機如果不支付更高的許可費用的話,則不能獲得E端口。除非你計劃將多個交換機連接起來,否則沒有必要考慮這個。

          光纖通道層

          光纖通道擁有自己的層,因此實際上,即使是為了理解方便而把它稱為"類以太網"也不是很準確。它們是:

          FC-0:連接物理介質的界面;電纜等

          FC-1:傳輸協議層或數據鏈接層,編碼或解碼信號

          FC-2:網絡層,光纖通道的核心

          FC-3:常用服務,例如尋線組

          FC-4:同SCSI,iSCSI,FCP,IP以及其他應用的協議映射

          光纖通道的主要部分實際上是FC-2。FC-PH是指從FC-0到FC-2,被稱為"物理層"。

          光纖通道同時也有自己的命名和尋址機制,它們導致了前述的FC-AL和FC-SW的限制。下一次,我們將討論FC-2的表頭格式,以及光纖通道的地址分配和命名機制。

          小知識

          FC (光纖通道)是傳輸機制,而且SCSI或甚至IP都是光纖通道的上層

          FC-AL是環路,所有連接的設備連接各自的其他設備,而且一次重新初始化需要整個SAN的重新初始化

          端口類型告訴我們實際上發生什么,并且在觀察交換機設置的時候知道這些端口的含義可以幫助我們理解其視覺上的拓撲結構。
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