1、光纖通道協議簡介(Fibre Channel)FC基礎知識基礎知識 FC概述 FC優勢 FC端口名稱 FC端口類型 FC拓撲結構 FC組網模式FC概述nFiber Channel簡稱FC（Fiber Channel），是一種高速網絡技術標準（T11），主要應用于存儲網絡。nFibre Channel （FC）技術標準是1994年由ANSI標準化組織制訂的一種適合于千兆位數據傳輸通信的網絡技術。光纖通道用于服務器共享存儲設備的連接，存儲控制器和驅動器之間的內部連接。n從分層協議棧的角度看，FC僅僅包含了從物理層到傳輸層的規范。它的上層定義了把其他協議作為應用層協議進行封裝的接口，如SCSI或IP

2、協議。而將SCSI封裝起來后整個協議，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的優勢通道 連接業務 物理電路 可靠的硬件傳輸 高速 低延遲 短距離 基于硬件網絡 無連接 邏輯電路 不可靠的傳輸 高連接 更高的延遲 更遠的距離 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 高數據完整性 錯誤檢測 高數據傳輸速率 800和1600MB/s 高帶寬，低延遲 8Gbps/16Gbps 高連接數 24位地址 長距離 10公里到100公里IE

3、EE MAC 地址預留NAA IDFC端口名稱 有多種名稱格式IEEE 名稱、IP名稱、IEEE注冊名稱、IEEE注冊擴展名稱 所有這些都稱為World Wide Name(WWN)，因為它們是唯一的 例如: 1 0 : 0 0 : 0 0 : 6 0 : 6 9 : 0 0 : 6 0 : 0 2 HBA卡上對應的有WWPN號和WWNN號，分別代表端口號和節點號，端口號和節點號可以相同，也可以不相同。我們存儲上設置的是一樣的。FC端口類型E_PortE_Port節點節點節點光纖通道交換機光纖通道交換機節點節點NL_PortNL_PortNL_PortFL_PortF_PortF_PortN_

4、PortN_Port N端口：Node Port節點端口；光纖通道通信的終端；主機端口、存儲端口，或者開啟AG模式的光纖交換機端口 NL端口：Node Loop Port 節點環路端口 F端口： Fabric Port 光纖端口；一種交換連接端口 FL端口：Fabric Loop Port光纖環路端口；AL設備提供進入光纖網絡服務的端口 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端口之間進行切換光纖交換機端口類型Fibre Channel有三種拓撲結構:點對點(Point

5、-to-Point) 兩個設備之間互連仲裁環(Arbitrated Loop) 最多支持126個設備互連，形成一個仲裁環 交換式Fabric(Switch Fabric) 最多1千6百萬個設備互連FC拓撲結構點對點僅 2 個設備 仲裁環最多 126 個設備交換式FC網絡（Fabric）最多 1600萬個設備點到點(Point-to-Point) N端口光纖通道設備之間的專用連接 所有鏈路帶寬都分派給兩個節點之間的通信 適用于小規模存儲設備的方案，不具備共享功能節點 A節點 BN_PortN_Port發送器接收器接收器發送器仲裁環 (FC-AL) 每個節點的TX端口連接到鄰近節點的 RX端口，直

6、到形成閉環為止 最大帶寬: 800 MB/秒(環路上所有節點中共享) 環路上最多126個節點 不是令牌傳輸方案 - 不限制設備保留控制的時間 操作順序:環路控制仲裁打開到目標設備的通道傳送數據關閉 環路上的節點數直接影響性能節點 A節點 BNL_PortNL_Port發送器接收器NL_Port接收器發送器接收器發送器節點DNL_Port發送器接收器節點C 每個端口800/1600MBps帶寬 每個端口的成本是10002000美元 添加新設備可以增加總的帶寬 高達1600多萬可能的地址 支持zoning分區功能交換機（Fabric）F_PortF_PortF_PortF_Port節點BN_Por

7、t接收器發送器N_Port節點D接收器發送器N_Port節點C接收器節點 AN_Port發送器接收器發送器FC存儲分類12封閉系統的存儲開放系統的存儲內置存儲外掛存儲Direct-Attached Storage直接式存儲（DAS）Fabric-Attached Storage網絡存儲（FAS）Network-Attached Storage網絡接入存儲（NAS） Storage Area Network存儲區域網絡（SAN）FC組網模式DASDirect Attached StorageNASNetwork Attached StorageSANStorage Area NetworkDAS

8、組網 直接與服務器連接的存儲系統 通過SCSI或FC接口連接 服務器為核心，不直接連入網絡獨立于LAN的服務器后端存儲專用網絡主要利用Fibre Channel protocol（光纖通道協議），通過FC交換機建立起與服務器和存儲設備之間的直接連接400MB/S、800MB/S、1600MB/S的速率消除了帶寬上的瓶頸SAN組網NAS組網 “Network Attached Storage” 一個經過特殊優化的，在混合網絡環境中提供文件服務的設備。 NAS直接連接到網絡中，直接為client提供存儲服務。 其軟件經過高度的優化 直接連接到網絡，安裝和管理過程簡單，無網絡中斷, 安裝快捷 無需安

9、裝其它操作系統 利用網絡協議及IP 地址 NAS能為我們做什么？ 在文件服務器上能實現的任何功能，NAS都能實現 在不同的網絡平臺間共享數據（數據的集中管理） 備份個人電腦和便攜式電腦中的數據 為您的服務器數據提供一個隨時可以訪問的備份 從防火墻緩沖數據 為您的WEB服務器和Email服務器提供存儲空間通過LAN直接接入網絡的存儲系統。FC協議協議 FC協議棧 FC協議標準 FC幀格式 FC會話管理 FC數據交換 FC通用服務器 FC流量控制FC協議棧FC-3 (通用服務)FC-2 (幀結構、流量控制、服務類別)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 單字節指令集FC協議標準 FC-PH /FC-PI 定義FC-0、FC-1和 FC-2 的級別 (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 定義多種與服務器類似的功能 FCP-SCSI 定義使用光纖通道接口的SCSI-3指令協議的操作 FC-FG 定義光纖通道交換架構的常見特性 FC-SW 描述光纖通道交換架構的交換組件 FC-AL 是仲裁環路拓撲結構標準 FC-LS 詳細介紹了光纖通道擴展鏈路服務空閑空閑 所有FC幀都遵循通用幀格式，如下所示通用

11、 FC幀格式幀內容0528個傳輸字EOF(4)CRC(4)數據字段(02112)幀報頭(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 位數據結構SEQ_ID 8 位DF_CTL 8位數據字段F_CTL 24 位幀控制SEQ_CNT 8 位 序列計數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012345幀報頭 路由控制(R_CTL)是一個字節字段，它包括兩個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 = 請求的數據0010 = 未請求的控制0011 =請求的控制0100 = 未請求的數據0101 = 數據描述符0111 = 指令狀態其它 = 未規定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= 預留可選報頭有效負載FIL數據字段 (02112)字節(064)字節(02048)字節(13)字節L通常 MTU 02048最小 128 字節數據字

13、段FC-LS鏈路服務-會話管理 登錄FLOGI 交換機登錄(Fabric Login)PLOGI 端口登錄(Node Port Login)PRLI 進程登錄(Process Login) 登出LOGO/PRLO會話管理登錄/登出節點-A節點-B流程-A1流程-A2流程-B1流程-B2FLOGIFLOGI接收接收tPLOGI接收PRLI接收交換架構交換機-A交換機-BFC會話登錄抓包FLOGI 交換機登錄(Fabric Login) 確定交換機是否存在 協商操作參數，如最大幀長度、BB_Credit 與F_port建立一條對話PLOGI 端口登錄(Port Login) 建立與N_port的對

14、話 協商服務參數，如EE_Credits 在兩個 N_ports之間創建一個對話 在PLOGL成功之前，無上層操作PRLI 進程登錄(Process Login) 可選 通信進程級別的服務參數FC數據交換序列幀SEQ_IDSEQ_CNT幀應用12n信息單元交換OX_ID 和 RX_ID信息單元交換序列服務類別(Class of Service) Class 1兩個N_port之間的專用連接，要求ACK當數據對時間/延遲敏感，如話音或視頻時使用端到端控制 Class 2無連接要求，要求ACK (最佳效果)端到端或緩沖區到緩沖區控制 Class 3只使用緩沖區到緩沖區控制最佳效果服務，無需ACK使

15、用高層協議對幀丟失作出反應 Class 4使用虛電路來創建專用連接 Class 5本質上要求同步，實際上較少應用 Class 6與第1類非常類似，除了通過交換架構來支持多點廣播服務以外多點廣播服務器和N_ports之間的端到端流量控制 Class F用于交換機到交換機通信要求ACKFC數據交換實例通用服務 FC-PH 為特殊功能定義了多個地址：24位地址空間的高位16個地址 常用的公認地址地址值FFFFF0-FFFFF9FFFFFAFFFFFBFFFFFCFFFFFDFFFFFEFFFFFF說明預留管理服務器時間服務器名稱/目錄服務器交換機控制器登錄交換機使用廣播名稱服務器 名稱服務器的公認地址為0 xFFFFFC N _port 把信息注冊到名稱服務器