Canal de fibră

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 2 iulie 2019; verificările necesită 5 modificări .

Fibre Channel ( FC ) ( de exemplu, canal  de fibră - canal de fibră) - o familie de protocoale pentru transferul  de date de mare viteză . Protocoalele sunt standardizate de Comitetul Tehnic T11, care face parte din Comitetul Internațional pentru Standarde IT (INCITS), acreditat de Institutul Național American de Standarde (ANSI). Utilizarea inițială a FC în supercomputing sa mutat de atunci aproape în întregime în rețelele cu zone de stocare , unde FC este utilizat ca modalitate standard de conectare la sistemele de stocare la nivel de întreprindere .

Fibre Channel Protocol ( FCP ) este un protocol de transport (ca TCP în rețelele IP ) care încapsulează protocolul SCSI peste rețelele Fibre Channel. Este baza pentru construirea rețelelor de stocare. În literatura rusă, termenul este folosit fără traducere.

Istorie

Istoria Fibre Channel a început în 1988, iar în 1994 a fost aprobat de ANSI ca standard care a simplificat interfața HIPPI , pentru care a fost folosit un cablu masiv de 50 de perechi cu conectori voluminosi. Inițial, interfața Fibre Channel a avut scopul de a crește raza de acțiune și de a simplifica conectarea liniilor de transmisie, nu de a crește viteza.

Versiuni Fibre Channel [1] [2] [3]
Nume Viteza liniei ( Gbaud ) Codarea liniilor Nom. ( MB/s ) Lățime de bandă ( MB/s ) [v 1] [v 2] An
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
Serial 10GFC
 10,51875 64b66b 1 200 1 239 2008
10GFC paralel 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 este considerat 1 milion (1000 2 ) de octeți
  2. ↑ inclusiv supraîncărcarea codului de linie (L1), intervalul între pachete (6×4 octeți), antetul cadrului (L2) 36 octeți

Topologii Fibre Channel

Topologiile FC definesc interconectarea dispozitivelor, și anume emițătoarele (emițătoarele) și receptorii (receptoarele) dispozitivelor. Există trei tipuri de topologie FC:

Dispozitivele sunt conectate direct - emițătorul unui dispozitiv este conectat la receptorul celui de-al doilea și invers. Toate cadrele trimise de un dispozitiv sunt destinate celui de-al doilea dispozitiv.

Dispozitivele sunt conectate într-o buclă - emițătorul fiecărui dispozitiv este conectat la receptorul următorului. Înainte ca o buclă să poată fi utilizată pentru a transfera date, dispozitivele negociază adrese. Pentru a transmite date prin buclă, dispozitivul trebuie să intre în posesia „cursă de ștafete” (jeton). Adăugarea unui dispozitiv la buclă face ca transferul de date să fie suspendat și bucla să fie reasamblată. Pentru a construi o buclă controlată, sunt utilizate hub-uri care sunt capabile să deschidă sau să închidă bucla atunci când este adăugat un dispozitiv nou sau un dispozitiv părăsește bucla.

Bazat pe utilizarea comutatoarelor . Vă permite să conectați mai multe dispozitive decât într-o buclă controlată, în timp ce adăugarea de noi dispozitive nu afectează transferul de date între dispozitivele deja conectate. Deoarece rețelele complexe pot fi construite pe baza de comutatoare, serviciile de gestionare a rețelei distribuite (servicii de fabrică) sunt acceptate pe comutatoare, care sunt responsabile pentru rutele de transmisie a datelor, înregistrarea rețelei și alocarea adreselor de rețea și așa mai departe. Fibre Channel a fost conceput inițial ca o rețea de mare viteză, în timp real. Transportul Fibre Channel încorporează mecanisme de control al fluxului, sincronizarea oră a portului și capacitatea de a reîncerca informațiile greșite fără a recurge la un protocol de nivel superior. Simplificat, fără detalii de zonare și virtualizare, în Fibre Channel, la conectarea unui port, este obligatoriu să se efectueze o logare, astfel încât comutatorul să știe mereu despre toate porturile de rețea ce port este unde și ce poate face. Când un cadru de date ajunge la comutatorul Fibre Channel, comutatorul știe deja unde este destinația și unde să direcționeze acest cadru (spre deosebire de Ethernet, în care comutatorul, după sosirea cadrului, caută mai întâi unde este destinația și numai după ce răspunsul său îi trimite acest cadru și dacă timpul de îmbătrânire a trecut, comutatorul Ethernet va căuta din nou o rută pentru un alt cadru de date din aceeași sursă către aceeași destinație, deși ambele porturi erau online). Evident, abordarea Fibre Channel necesită mai multe resurse, astfel încât comutatoarele pentru această tehnologie sunt mult mai scumpe decât pentru Ethernet.

Uneori, topologia FC este înțeleasă greșit ca topologie de rețea de stocare , adică interconectarea echipamentelor de infrastructură și a dispozitivelor finale.

Niveluri

Fibre Channel este format din cinci straturi:

Tipuri de porturi logice

În funcție de topologia acceptată și de tipul dispozitivului, porturile sunt împărțite în mai multe tipuri:

Variante ale mediului de transmisie optică

Tip mediu Viteza (MByte/s) Transmiţător Modificare Distanţă
fibra monomod 400 Laser cu lungime de undă lungă de 1310 nm 400-SM-LL-I 2 m - 2 km
100 Laser cu lungime de undă lungă de 1550 nm 100-SM-LL-V 2 m - >50 km
Laser cu lungime de undă lungă de 1310 nm 100-SM-LL-I 2 m - 2 km
200 Laser cu lungime de undă lungă de 1550 nm 200-SM-LL-V 2 m - >50 km
Laser cu lungime de undă lungă de 1310 nm 200-SM-LL-L 2 m - 10 km
Laser cu lungime de undă lungă de 1310 nm 200-SM-LL-I 2 m - 2 km
Fibră multimodală (50µm) 400 Laser cu unde scurte de 850 nm 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

Infrastructura Fibre Channel

Echipamentele de infrastructură Fibre Channel se încadrează în mai multe clase.

Pentru a crește raza de conexiune, sunt utilizate echipamente de transmisie suplimentare, cum ar fi multiplexoare bazate pe WDM etc.

Principalii producători de echipamente pentru infrastructura Fibre Channel: Brocade , Cisco , QLogic , Emulex .

Elemente logice ale fluxului de date

La transmiterea datelor , se disting următoarele secvențe logice:

Seturi ordonate

Cuvinte de patru octeți (Cuvinte de transmisie) care conțin date și caractere speciale. Împărțirea fluxului de date în seturi ordonate vă permite să mențineți sincronizarea între emițător și receptor la nivel de biți și cuvinte. Seturile ordonate încep întotdeauna cu caracterul K28.5. Tipurile de bază de seturi sunt definite de protocolul de semnalizare.

Separatoare de cadre

Separatoarele de cadre sunt folosite pentru a separa un cadru de altul. Există două astfel de seturi:

  • Începutul cadrului (SOF)
  • Sfârșitul cadrului (EOF)
Semnale de bază
  • Semnal inactiv. Transmis pentru a indica disponibilitatea de a primi și trimite cadre.
  • Semnal receptor gata (R_RDY). Folosit în controlul fluxului (vezi Clasele de servicii) pentru a indica disponibilitatea spațiului în memoria tampon al receptorului.
  • Secvențe de bază. Transmis pentru a notifica o stare de port non-standard. La primirea unei astfel de secvențe, secvența corespunzătoare sau semnalul inactiv este trimis ca răspuns. Standardul acceptă patru secvențe:
  1. Offline (OLS)
  2. Nu este operațional (NOS)
  3. Resetare link (LR)
  4. Răspuns de resetare a legăturii (LRR)

SAN-urile folosesc protocoale de nivel scăzut:

  • Fibre Channel Protocol (FCP), transport SCSI prin Fibre Channel. Cel mai des folosit protocol în acest moment. Disponibil în 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s și 10 Gbit/s.
  • iSCSI, transport SCSI prin TCP/IP.
  • Transport FCoE, FCP/SCSI prin Ethernet pur.
  • FCIP și iFCP, FCP/SCSI încapsulare și transmisie în pachete IP.
  • HyperSCSI, transport SCSI prin Ethernet.
  • Transport FICON prin Fibre Channel (utilizat numai de mainframe).
  • ATA prin Ethernet, transport ATA prin Ethernet.
  • Transport SCSI și/sau TCP/IP prin InfiniBand (IB).

Adresare

Adresă unică a dispozitivului

Fiecare dispozitiv are o adresă unică de 8 octeți numită NWWN (Node World Wide Name), care constă din mai multe componente:

A0:00:BB:BB:BB:CC:CC:CC | | | | | | | ±------ Atribuit de producătorul dispozitivului. | | ±--------------- Atribuit de IEEE pentru fiecare producător. | ±------------------ Întotdeauna 0:00 (rezervat conform standardului) ±-------------------- Numărul este selectat aleatoriu de către producător.

Clasele de servicii (CoS)

Fibre Channel acceptă următoarele clase de servicii (CoS).

Standardul FC-PH definește Clasele 1-3, Clasa 4 este definită în standardul FC-PH-2 (depreciat în FC-FS-2), Clasa 5 este propusă pentru modul izocron, dar nu este bine standardizată, Clasa 6 este definită în standardul FC-PH -3, Clasa F - în standardele FC-SW și FC-SW2.

  • Clasa 1 - Serviciu de conectare recunoscut (canale dedicate cu confirmare). O conexiune dedicată este stabilită între două dispozitive printr-un comutator sau material. Dispozitivul receptor trimite o confirmare către dispozitivul expeditor pentru fiecare cadru. Conexiunea rămâne deschisă până la finalizarea transferului de date. Timpul de stabilire a conexiunii este de câteva microsecunde. Canalul furnizat este de obicei duplex, deși, dacă este necesar, este posibil să se organizeze unul simplex (de exemplu, dacă este necesar să se transmită simultan date la un nod și să se primească de la altul). Dispozitivele au acces la toată lățimea de bandă. Se utilizează controlul debitului de la capăt la capăt. Un curs de schimb ridicat și ordinea corectă a cadrelor de recepție sunt garantate. Ideal pentru aplicații care lucrează cu cantități mari de date, cum ar fi sistemele de simulare sau procesarea video. Dacă lățimea de bandă nu este utilizată pe deplin de o anumită aplicație, aceasta nu este încă disponibilă pentru alte aplicații până când conexiunea este închisă, deoarece încercările de conectare pe acel port vor fi respinse cu un semnal de ocupat. Prin urmare, standardul recomandă ca conexiunile să fie închise atunci când nu există date de trimis. În acest caz, este disponibilă lățimea de bandă maximă. Principalul dezavantaj este incapacitatea de a lucra unul cu celălalt porturi cu viteze diferite. Standardizate în FC-PH-2, unicast, buffering de clasa 1 și Camp on sunt depreciate din FC-FS.
  • Clasa 2 - Serviciu fără conexiune recunoscut (transferuri fără stabilirea unei conexiuni cu confirmare). Fiecare cadru este comutat independent de celelalte, portul final poate transmite și primi simultan date de la mai multe noduri, în timp ce canalul dintre cele două noduri care interacționează nu este alocat (de fapt, traficul este multiplexat de comutator). Fiecare cadru este confirmat de dispozitivul receptor. Cadrele pot fi livrate prin diferite rute, adică livrarea comandată a cadrelor din această clasă nu este garantată, ordonarea secvenței de cadre se realizează la nivelul FC-2. Utilizarea lățimii de bandă disponibilă este mai mică decât în ​​clasa 1, deoarece mecanismele de limitare a fluxului sunt activate pe bază de cadru.
  • Clasa 3 - Serviciu fără conexiune neconfirmat , denumit uneori Serviciu fără conexiune Datagram (transmisii fără stabilirea unei conexiuni și fără confirmare). Similar cu clasa 2, cu excepția faptului că nu există dovada livrării. Debitul în absența erorilor, din cauza lipsei de confirmări, crește ușor (de la 0% în majoritatea cazurilor la 3% în cel mai rău caz pentru clasa 2) față de clasa 2, dar livrarea nu este garantată, livrarea în ordine a ramelor nu este garantat. Ordonarea secvenței de cadre se realizează la nivelul FC-2, iar cererea de retransmitere a cadrelor pierdute este efectuată prin protocoale de nivel superior. În consecință, în cazul erorilor de transmisie, precum și în cazul în care cadrul este respins sau resursa este ocupată, cadrul se pierde și protocoalele de nivel superior sunt conectate. Debitul scade deoarece protocoalele de nivel superior au timpi de răspuns și timeout semnificativ mai mari decât la nivelul FC-2. În același timp, pentru protocoalele în timp real, întârzierea de repetiție poate fi astfel încât informația transmisă să fie deja depășită. Este folosit pentru a organiza mailinguri multicast și broadcast, este folosit și în sistemele de stocare în masă. Cea mai comună clasă de rețele FC comutate, deoarece este mai simplu de implementat și protocoalele comune ale nivelurilor superioare SCSI și IP funcționează în această clasă.
  • Clasa 4 - Serviciu de lățime de bandă fracționată orientat spre conexiune între N_Ports. Similar cu clasa 1, deoarece implică și stabilirea conexiunii, confirmarea livrării, întârzierea fixată, comandarea cadrelor. Conexiunea dintre porturi este stabilită ca un circuit virtual cu lățime de bandă suficientă pentru a oferi o calitate previzibilă a serviciului (QoS, inclusiv lățime de bandă garantată și întârziere maximă). Un astfel de circuit virtual bidirecțional constă din două circuite virtuale unidirecționale (Virtual Circuit, VC), iar fiecare VC poate furniza QoS diferit. Fiecare N_port poate stabili mai multe astfel de conexiuni (până la 254). Folosit pentru livrarea datelor critice în timp, cum ar fi fluxurile video și audio.
  • Clasa 5 - Serviciu izocron (conexiune isocronă). Nestandardizat. Proiectat pentru aplicații care necesită livrarea imediată a datelor fără tamponare intermediară.
  • Clasa 6 - Serviciu de conectare unidirecțională (conexiune unidirecțională). Similar cu clasa 1, dar exclusiv unidirecțională. Folosit pentru transmisii și multicast prin serverul corespunzător. Un N_port poate necesita conexiuni de clasa 6 la unul sau mai multe dispozitive (porturi). O conexiune stabilită există până când inițiatorul o închide în mod explicit. Proiectat pentru a furniza trafic în timp real (cum ar fi audio și video).
  • Clasa mixtă - Intermix  - este o subspecie din clasa 1. Vă permite să trimiteți cadre din clasa 2 sau 3 în acele momente în care aplicarea primei clase nu ocupă canalul, iar cadrele din clasele 2 sau 3 nu ocupă. trebuie să fie adresate aceluiași destinatar ca clasa 1. A fost special conceput pentru a elimina parțial blocarea din fabrică de către angrenajele de primă clasă.
  • Clasa F  - folosită de switch-uri pentru a gestiona și transfera informații despre servicii, transferul se face fără stabilirea unei conexiuni prin Inter Switch Links (ISL) între E_ports.

Aplicații Fibre Channel

Fibre Channel este utilizat pe scară largă pentru a crea rețele de stocare ( Storage Area Networks ). Cu rata sa mare de date, latența redusă și scalabilitatea, este practic de neegalat în acest domeniu. Cu toate acestea, în ultimii ani, domeniul său de aplicare s-a mutat treptat pe segmentul sistemelor și soluțiilor de înaltă performanță, iar segmentul de buget a fost stăpânit cu succes de soluții iSCSI low-cost bazate pe Gigabit Ethernet și 10G Ethernet . Există, de asemenea, tendința de a transfera stratul de transport al protocolului FC către același Gigabit și 10G Ethernet folosind protocoalele FCoE și FCIP .

Vezi și

Link -uri

  1. Asociația Industriei Fibre Channel
  2. Comitetul Tehnic T11
  3. Jon Tate, Brian Cartwright, John Cronin, Christian Dapprich . Ghid de supraviețuire IBM SAN. IBM RedBooks, SG24-6143-01, august 2003
  4. Cartea online „Rețele de stocare Fibre Channel”

Note

  1. ↑ Roadmaps - Fibre Channel Industry Association . Preluat la 27 septembrie 2016. Arhivat din original la 3 octombrie 2016.
  2. ↑ Standarde, viteze și fluxuri Fibre Channel și generația „X” . Preluat la 27 septembrie 2016. Arhivat din original la 27 august 2016.
  3. ↑ Copie arhivată (link nu este disponibil) . Data accesului: 26 ianuarie 2014. Arhivat din original pe 2 februarie 2014.   , 09.2012
  4. ↑ 1 2 Platforma Brocade 32Gb lansată, Storagereview.com http://www.storagereview.com/brocade_g620_gen_6_fibre_channel_switch_released Arhivat 4 aprilie 2016 la Wayback Machine
  5. ↑ Fibre Channel - Switch Fabric 6 (FC-SW-6) . Preluat la 2 septembrie 2018. Arhivat din original la 14 aprilie 2021.
 Autobuze și interfețe pentru computer
Noțiuni de bază
Procesoare
Intern
laptopuri
Unități
Periferie
Managementul echipamentelor
universal
Interfețe video
Sisteme integrate