Fiberkanal

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. juli 2019; checks kræver 5 redigeringer .

Fibre Channel ( FC ) ( eng.  fiber channel  - fiber channel) - en familie af protokoller til højhastigheds dataoverførsel . Protokollerne er standardiseret af T11 Technical Committee, som er en del af International Committee for IT Standards (INCITS), akkrediteret af American National Standards Institute (ANSI). FC's oprindelige brug i supercomputing er siden næsten udelukkende bevæget sig over i storage area networking , hvor FC bruges som standard måde at oprette forbindelse til lagersystemer på virksomhedsniveau .

Fibre Channel Protocol ( FCP ) er en transportprotokol (som TCP i IP- netværk), der indkapsler SCSI -protokollen over Fibre Channel-netværk. Det er grundlaget for opbygning af lagernetværk. I russisk litteratur bruges udtrykket uden oversættelse.

Historie

Fibre Channels historie begyndte i 1988, og i 1994 blev den godkendt af ANSI som en standard, der forenklede HIPPI -grænsefladen , hvortil der blev brugt et massivt 50-par kabel med omfangsrige stik. Oprindeligt var Fibre Channel-grænsefladen beregnet til at øge rækkevidden og forenkle forbindelsen af ​​transmissionslinjer, ikke at øge hastigheden.

Fiber Channel versioner [1] [2] [3]
Navn Linjehastighed ( Gbaud ) Linje kodning Nom. ( MB/s ) Båndbredde ( MB/s ) [v 1] [v 2] År
1GFC 1,0625 8b10b 100 103,2 1997
2GFC 2,125 8b10b 200 206,5 2001
4GFC 4,25 8b10b 400 412,9 2004
8GFC 8.5 8b10b 800 825,8 2005
10GFC seriel
 10,51875 64b66b 1200 1 239 2008
10GFC Parallel 12,75 ? 1500 2008
16GFC "Gen 5" 14.025 64b66b 1600 1652 2011
32GFC "Gen 6" 28.05 64b66b 3 200 3 303 2016 [4]
128GFC "Gen 6" 4×28,05 64b66b 12 800 13 210 2016 [4]
  1. ↑ 1 MB tages som 1 million (1000 2 ) bytes
  2. ↑ inklusive linjekodens overhead (L1), interpakkeinterval (6×4 bytes), rammehoved (L2) 36 bytes

Fibre Channel topologier

FC-topologier definerer sammenkoblingen af ​​enheder, nemlig sendere (sendere) og modtagere (modtagere) af enheder. Der er tre typer FC-topologi:

Enhederne er forbundet direkte - senderen på den ene enhed er forbundet til modtageren på den anden og omvendt. Alle frames sendt af én enhed er bestemt til den anden enhed.

Enhederne er forbundet i en sløjfe - senderen på hver enhed er forbundet med modtageren på den næste. Før en loop kan bruges til at overføre data, forhandler enheder adresser. For at overføre data over løkken skal enheden tage "stafetløbet" (token) i besiddelse. Tilføjelse af en enhed til løkken medfører, at dataoverførslen suspenderes, og løkken samles igen. For at bygge en kontrolleret sløjfe bruges hubs, der er i stand til at åbne eller lukke sløjfen, når en ny enhed tilføjes, eller en enhed forlader sløjfen.

Baseret på brug af kontakter . Giver dig mulighed for at tilslutte flere enheder end i en kontrolleret sløjfe, mens tilføjelse af nye enheder ikke påvirker dataoverførslen mellem allerede tilsluttede enheder. Da komplekse netværk kan bygges på basis af switches, understøttes distribuerede netværksstyringstjenester (stoftjenester) på switchene, som er ansvarlige for datatransmissionsruter, netværksregistrering og tildeling af netværksadresser med videre. Fibre Channel blev oprindeligt designet som et højhastighedsnetværk i realtid. Fibre Channel-transport inkorporerer flowkontrolmekanismer, porttidssynkronisering og muligheden for at prøve fejlbehæftede oplysninger igen uden at ty til en protokol på det øvre lag. Forenklet, uden detaljerne om zoneinddeling og virtualisering, i Fibre Channel, når du tilslutter en port, er det obligatorisk at udføre et login, så switchen altid ved om alle netværksporte, hvilken port der er hvor og hvad den kan. Når en dataramme ankommer til Fibre Channel-switchen, ved switchen allerede, hvor destinationen er, og hvor denne ramme skal rutes (i modsætning til Ethernet, hvor switchen, efter rammens ankomst, først leder efter, hvor destinationen er, og først efter dets svar sender den denne ramme , og hvis ældningstiden er udløbet, vil Ethernet-switchen igen lede efter en rute for en anden ramme af data fra den samme kilde til den samme destination, selvom begge porte var online). Det er klart, at Fibre Channel-tilgangen kræver flere ressourcer, så switche til denne teknologi er meget dyrere end til Ethernet.

Nogle gange forstås FC-topologi fejlagtigt som storage area network topology , det vil sige sammenkoblingen af ​​infrastrukturudstyr og slutenheder.

Niveauer

Fiber Channel består af fem lag:

Logiske porttyper

Afhængigt af den understøttede topologi og enhedstype er porte opdelt i flere typer:

Varianter af det optiske transmissionsmedium

Medium type Hastighed (MByte/s) Sender Modifikation Afstand
single mode fiber 400 1310 nm lang bølgelængde laser 400-SM-LL-I 2 m - 2 km
100 1550 nm lang bølgelængde laser 100-SM-LL-V 2 m - >50 km
1310 nm lang bølgelængde laser 100-SM-LL-I 2 m - 2 km
200 1550 nm lang bølgelængde laser 200-SM-LL-V 2 m - >50 km
1310 nm lang bølgelængde laser 200-SM-LL-L 2 m - 10 km
1310 nm lang bølgelængde laser 200-SM-LL-I 2 m - 2 km
Multimode fiber (50µm) 400 850 nm kortbølge laser 400-M5-SN-I 0,5 m - 150 m
200 200-M5-SN-I 0,5 m - 300 m
100 100-M6-SN-I 0,5 m - 300 m
100-M6-SL-I 2 m - 175 m

Fiber Channel Infrastructure

Fibre Channel infrastrukturudstyr falder i flere klasser.

For at øge forbindelsesområdet anvendes yderligere transmissionsudstyr, såsom multipleksere baseret på WDM mv.

Større producenter af udstyr til Fibre Channel-infrastruktur: Brocade , Cisco , QLogic , Emulex .

Logiske dataflowelementer

Ved overførsel af data skelnes der mellem følgende logiske sekvenser:

Bestilt sæt

Fire-byte ord (Transmission Words), der indeholder data og specialtegn. Opdeling af datastrømmen i ordnede sæt giver dig mulighed for at opretholde synkronisering mellem sender og modtager på niveau med bit og ord. Bestilte sæt begynder altid med tegnet K28.5. De grundlæggende typer af sæt er defineret af signaleringsprotokollen.

Rammeseparatorer

Rammeseparatorer bruges til at adskille en ramme fra en anden. Der er to sådanne sæt:

  • Start Of Frame (SOF)
  • End of Frame (EOF)
Grundlæggende signaler
  • Tomgangssignal. Sendes for at angive klarhed til at modtage og sende rammer.
  • Modtager klar signal (R_RDY). Bruges i flowkontrol (se Serviceklasser) til at angive tilgængeligheden af ​​plads i modtagerens buffer.
  • Grundlæggende sekvenser. Sendes for at underrette om en ikke-standard havnetilstand. Ved modtagelse af en sådan sekvens sendes den tilsvarende sekvens eller tomgangssignal som svar. Standarden understøtter fire sekvenser:
  1. Offline (OLS)
  2. Ikke operationel (NOS)
  3. Link Reset (LR)
  4. Link Reset Response (LRR)

SAN'er bruger protokoller på lavt niveau:

  • Fibre Channel Protocol (FCP), SCSI-transport over Fibre Channel. Den mest brugte protokol i øjeblikket. Fås i 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s og 10 Gbit/s.
  • iSCSI, SCSI-transport over TCP/IP.
  • FCoE, FCP/SCSI transport over rent Ethernet.
  • FCIP og iFCP, FCP/SCSI indkapsling og transmission i IP-pakker.
  • HyperSCSI, SCSI over Ethernet-transport.
  • FICON transport over Fibre Channel (bruges kun af mainframes).
  • ATA over Ethernet, ATA-transport over Ethernet.
  • SCSI- og/eller TCP/IP-transport via InfiniBand (IB).

Adressering

Enhedens unikke adresse

Hver enhed har en unik 8-byte adresse kaldet NWWN (Node World Wide Name), som består af flere komponenter:

A0:00:BB:BB:BB:CC:CC:CC | | | | | | | ±------ Tildelt af enhedsproducenten. | | ±--------------- Tildelt af IEEE for hver producent. | ±------------------- Altid 0:00 (Reserveret af standard) ±-------------------- Tallet er tilfældigt valgt af producenten.

Classes of Service (CoS)

Fibre Channel understøtter følgende serviceklasser (CoS).

FC-PH-standarden definerer Klasserne 1-3, Klasse 4 er defineret i FC-PH-2-standarden (forældet i FC-FS-2), Klasse 5 er foreslået til isokron tilstand, men ikke velstandardiseret, Klasse 6 er defineret i FC-PH standarden -3, Klasse F - i FC-SW og FC-SW2 standarderne.

  • Klasse 1 - Anerkendt forbindelsestjeneste (dedikerede kanaler med bekræftelse). En dedikeret forbindelse etableres mellem to enheder gennem en switch eller et stof. Den modtagende enhed sender en bekræftelse til den afsendende enhed for hver frame. Forbindelsen forbliver åben, indtil dataoverførslen er fuldført. Tiden for etablering af forbindelse er et par mikrosekunder. Den tilvejebragte kanal er normalt dupleks, selvom det om nødvendigt er muligt at organisere en simplex-kanal (for eksempel hvis det er nødvendigt samtidig at transmittere data til en node og modtage fra en anden). Enheder har adgang til al dens båndbredde. Der anvendes ende-til-ende flowkontrol. En høj valutakurs og den korrekte rækkefølge af modtagerammer er garanteret. Ideel til applikationer, der arbejder med store mængder data, såsom simuleringssystemer eller videobehandling. Hvis båndbredden ikke er fuldt ud brugt af en given applikation, er den stadig ikke tilgængelig for andre applikationer, før forbindelsen er lukket, da forbindelsesforsøg på den port vil blive afvist med et optaget-signal. Derfor anbefaler standarden, at forbindelser lukkes, når der ikke er data at sende. I dette tilfælde er den maksimale båndbredde tilgængelig. Den største ulempe er manglende evne til at arbejde med hinandens porte med forskellige hastigheder. Standardiseret i FC-PH-2, unicast, klasse 1 buffering og Camp on er forældet fra FC-FS.
  • Klasse 2 - Anerkendt forbindelsesløs service (overførsler uden at etablere forbindelse med bekræftelse). Hver frame skiftes uafhængigt af de andre, endeporten kan samtidigt transmittere og modtage data fra flere noder, mens kanalen mellem de to interagerende noder ikke er allokeret (faktisk multiplekses trafikken af ​​switchen). Hver ramme bekræftes af den modtagende enhed. Rammer kan leveres via forskellige ruter, dvs. den bestilte levering af rammer i denne klasse er ikke garanteret, bestillingen af ​​rækkefølgen af ​​rammer udføres på FC-2 niveau. Udnyttelsen af ​​tilgængelig båndbredde er lavere end i klasse 1, fordi flowreguleringsmekanismer er aktiveret pr. frame.
  • Klasse 3 - Ikke-bekræftet forbindelsesløs tjeneste , nogle gange kaldet Datagram-forbindelsesfri tjeneste (transmissioner uden at etablere en forbindelse og uden bekræftelse). Svarende til klasse 2, bortset fra at der ikke er bevis for levering. Gennemstrømning i mangel af fejl, på grund af manglende anerkendelser, stiger lidt (fra 0% i de fleste tilfælde til 3% i værste fald for klasse 2) i forhold til klasse 2, men levering er ikke garanteret, levering i rækkefølge af rammer er ikke garanteret. Bestilling af sekvensen af ​​rammer udføres på FC-2-niveau, og anmodningen om gentransmission af tabte rammer udføres af øvre lags protokoller. Følgelig, i tilfælde af transmissionsfejl, såvel som hvis rammen afvises, eller ressourcen er optaget, går rammen tabt, og øvre lags protokoller er forbundet. Gennemstrømningen falder, fordi øvre lags protokoller har væsentligt højere responstider og timeouts end på FC-2-laget. Samtidig kan gentagelsesforsinkelsen for realtidsprotokoller være sådan, at den transmitterede information allerede er forældet. Det bruges til at organisere multicast- og broadcast-mailings, det bruges også i masselagringssystemer. Den mest almindelige klasse af switchede FC-netværk, da det er lettere at implementere, og de fælles protokoller på de øverste niveauer SCSI og IP fungerer i denne klasse.
  • Klasse 4 - Fractional Bandwidth Forbindelsesorienteret tjeneste mellem N_Ports. I lighed med klasse 1, da det også involverer forbindelsesetablering, leveringsbekræftelse, fast forsinkelse, rammebestilling. Forbindelsen mellem porte etableres som et virtuelt kredsløb med tilstrækkelig båndbredde til at give forudsigelig servicekvalitet (QoS, inklusive garanteret båndbredde og maksimal forsinkelse). Et sådant virtuelt tovejskredsløb består af to ensrettede virtuelle kredsløb (Virtual Circuit, VC), og hver VC kan give forskellig QoS. Hver N_port kan etablere flere sådanne forbindelser (op til 254). Anvendes til levering af tidskritiske data, såsom video- og lydstreams.
  • Klasse 5 - Isochronous Service (isokron forbindelse). Ikke standardiseret. Designet til applikationer, der kræver øjeblikkelig datalevering uden mellemliggende buffering.
  • Klasse 6 - Envejsforbindelsestjeneste (envejsforbindelse). Svarende til klasse 1, men udelukkende ensrettet. Bruges til udsendelser og multicasts gennem den tilsvarende server. En N_port kan kræve klasse 6-forbindelser til en eller flere enheder (porte). En etableret forbindelse eksisterer, indtil initiativtageren eksplicit lukker den. Designet til at levere trafik i realtid (såsom lyd og video).
  • Den blandede klasse - Intermix  - er en underart af klasse 1. Den giver dig mulighed for at sende rammer af klasse 2 eller 3 på de tidspunkter, hvor applikationen af ​​den første klasse ikke optager kanalen, og rammerne i klasse 2 eller 3 ikke skal være adresseret til samme modtager som klasse 1. Var specielt designet til delvist at eliminere fabriksblokering af førsteklasses gear.
  • Klasse F  - bruges af switches til at administrere og overføre serviceoplysninger, overførslen foregår uden at etablere en forbindelse via Inter Switch Links (ISL) mellem E_porte.

Anvendelser af Fibre Channel

Fibre Channel er meget brugt til at skabe lagringsnetværk ( Storage Area Networks ). Med sin høje datahastighed, lave latency og skalerbarhed er den praktisk talt uden sidestykke på dette felt. Men i de senere år er dets omfang gradvist flyttet til segmentet af højtydende systemer og løsninger, og budgetsegmentet er med succes blevet mestret af billige iSCSI -løsninger baseret på Gigabit Ethernet og 10G Ethernet . Der er også en tendens til at overføre FC-protokollens transportlag til det samme Gigabit og 10G Ethernet ved hjælp af FCoE- og FCIP-protokollerne .

Se også

Links

  1. Fibre Channel Industry Association
  2. Teknisk Udvalg T11
  3. Jon Tate, Brian Cartwright, John Cronin, Christian Dapprich . IBM SAN Survival Guide. IBM RedBooks, SG24-6143-01, august 2003
  4. Online bog "Fiber channel storage networks"

Noter

  1. ↑ Køreplaner - Fibre Channel Industry Association . Hentet 27. september 2016. Arkiveret fra originalen 3. oktober 2016.
  2. ↑ Fiberkanalstandarder, hastigheder og fremføringer og generation "X" . Hentet 27. september 2016. Arkiveret fra originalen 27. august 2016.
  3. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Dato for adgang: 26. januar 2014. Arkiveret fra originalen 2. februar 2014.   , 09.2012
  4. ↑ 1 2 Brocade 32Gb platform frigivet, Storagereview.com http://www.storagereview.com/brocade_g620_gen_6_fibre_channel_switch_released Arkiveret 4. april 2016 på Wayback Machine
  5. ↑ Fiberkanal - Switch Fabric 6 (FC-SW-6) . Hentet 2. september 2018. Arkiveret fra originalen 14. april 2021.
 Computerbusser og interfaces
Basale koncepter
Processorer
Indre
bærbare computere
Kører
Periferi
Udstyrsstyring
Universel
Video interfaces
Indlejrede systemer