（通信与信息系统专业论文）san路由器中f、e端口的设计和实现.pdf

摘要 摘要 人们对存储系统容量的需求越来越大，同时对某些重要数据需要实时地异地备 份，以保证在出现意外的时候数据不会丢失，要求对数据进行快速有效地存取。 s a n ( s t o r a g ea r e an e t w o r k ) 恰好能够满足这些要求：s a n 的设计把数据存储从 应用服务中分离出来并组成独立的网络，这使得提供巨大的存储容量成为可能。 f c 协议是专为存储区域网络开发的用于数据快速传输的协议。f c 协议一共分 为五层：f c - 0 层，f c 1 层，f c 2 层，f c 3 层，f c 4 层。s a n 路由器的主要功能 是将多个异构的、异地的s a n 连接起来，实现原有的i t 基础设施在不需要重新 投资规划和配置的前提下互相通信，实现协议的转换。s a n 路由器实现的主要功 能是f c f c 路由，对f c i p 协议的支持，f c p 协议到i s c s i 协议的转换。 f 端口是s a n 路由器( 或光纤通道交换机) 上与服务器或存储设备连接的端 口，该项目设计的f 端口能够实现和服务器( 插有h b a 卡) 、磁盘设备的连接， 也可以实现虚拟n 端口的登陆、注册。e 端口是s a n 路由器上与其他光纤通道交 换机或s a n 路由器连接的端口，该项目设计的e 端口能够实现和光纤通道交换机 的连接与互通。我们详细分析了f 、e 端口的协议流程，并完成了对其的设计与实 现，我们采用l i n u x 下的c 语言实现了其具体的设计方案。 最后，我们完成了对s a n 路由器中f 、e 端口的测试环境的搭建，介绍了详细 的测试步骤和测试结果，并对结果进行了必要的分析。 关键词：s a n 路由器，f c 协议，端口类型，测试 a b s t r a c t 一一一 a b s t r a c t w eh a v eg r o w i n gd e m a n do ft h es t o r a g ec a p a c i t y ，a tt h es a m et i m e ，s o m ei m p o r t a n t d a l _ an e e dr e a l t i m er e m o t eb a c k u pt oe n s u r et h a tt h ed a t aw i l ln o tb el o s tw h e nt h e a c c i d e n to c c u r s t h ed a t am u s tb ea c c e s s e dq u i c k l ya n de f f i c i e n t l y s a n ( s t o r a g ea r e a n e t w o r k ) h a p p e n st ob ea b l et om e e tt h e s er e q u i r e m e n t s ：t h ed e s i g no f s a ns e p a r a t e s d a t a s t o r a g ef r o ma p p l i c a t i o n s e r v i c ea n dc o m p o n e n t si n d e p e n d e n tn e t w o r k ，i t i s p o s s i b l et op r o v i d eh u g es t o r a g ec a p a c i t y f cp r o t o c 0 1i sd e s i g n e df o rf a s td a t at r a n s f e ro fs t o r a g ea r e an e t w o r k f cp r o t o c o l i sd i v i d e di n t of i v el a y e r s ：f c 0l a y e r ，f c 1l a y e r ，f c - 2l a y e r ，f c 3l a y e r ，f c 4l a y e r t h ep r i m a r yf u n c t i o no fs a nr o u t e ri st oc o n n e c ts o m eh e t e r o g e n e o u sa n dr e m o t es a n t oc o m m u n i c a t ee a c ho t h e ra n dt h ec o n v e r s i o no fp r o t o c o l w i t h o u ta d d i n gm o r e c o n f i g u r a t i o na n di n v e s t m e n t t h em a i nf u n c t i o no fs a n r o u t e ri st oa c h i e v et h ef c - f c r o u t i n ga n da g r e ef c i p , c o n v e r s eb e t w e e nf ca n di s c s i f p o r ti st h ep o r to fs a nr o u t e r ( o rf cs w i t c h ) c o n n e c t i n gt os e r v e ro rd i s k ，t h e f - p o r to u rp r o j e c td e s i g n e di sa b l et oc o n n e c tt os e r v e r ( h b ac a r di n s e r t e d ) o rd i s k ，a l s o c a u ld ot h ev i r t u a ln p o r t sl a n d i n ga n dr e g i s t e r i n g e - p o r ti st h ep o r to fs a nr o u t e r ( o r f cs w i t c h ) c o n n e c t i n gt oo t h e rr o u t e r so rf cs w i t c h e s ，m ee - p o r to u rp r o j e c td e s i g n e dl s a b l et oc o n n e c tt of cs w i t c h w ea n a l y s et h ep r o t o c o l o ff 、e p o r td e t a i l e d l y , a n d c o m p l e t e i t sd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ，w eu s i n gt h ecl a n g u a g eu n d e rl i n u x a c h i e v ei t ss p e c i f i cd e s i g n f i n a l l y , w ec o m p l e t et h et e s te n v i r o n m e n to ff 、e - p o r t o fs a nr o u t e r , d e s c r i b ei n d e t a i lt h et e s tp r o c e d u r e sa n dt e s tr e s u l t s ，a n da n a l y s et h er e s u l t s k e y w o r d s ：s a nr o u t e r , f cp r o t o c o l ，p o r tt y p e ，t e s t i i 缩略语表 缩略语表 缩略语英文全称中文全称 d a sd i r e c ta t t a c h e ds t o r a g e直接连接存储 n a sn e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g e网络连接存储 s a n s t o r a g ea r e an e t w o r k存储区域网络 f c f i b r ec h a n n e l光纤通道 f c i p f i b r ec h a n n e lo v e ri p基于i p 网的光纤通道 d c d i r e c tc u r r e n t直流 s o fs t a r to ff r a m e 帧开始符 e o fe n do f f r a m e帧结束符 n o sn o to p e r a t i o n a l 无操作 o l so f f i i n e离线 l rl i n kr e s e t链路重置 l r r l i n kr e s e tr e s p o n s e链路重置响应 rc t l r o u t i n gc o n t r 0 1 路由控制 di dd e s t i n a t i o ni d e n t i f i e r目的地址标识符 si d s o u r c ei d e n t i f i e r源地址标识符 c s c t l c l a s ss p e c i a lc o n t r o l等级特别控制 fc t lf r a m ec o n t r o l帧控制 s e q i d s e q u e n c e _ i d序列标识符 d f c t l d a t af i e l dc o n t r o l数据域控制 s e qc n t s e q u e n c ec o u n t 序列计数 o xi d o r i g i n a t o re x c h a n g ei d e n t i f i e r 源交换标识符 r xi d r e s p o n d e re x c h a n g ei d e n t i f i e r 响应交换标识符 h b ah o s tb u sa d a p t e r主机总线适配器 c ti uc o m m o n t r a n s p o r t i n f o r m a t i o n通用信息传输单元 u n i t s e l se x t e n d e dl i n ks e r v i c e s扩展链路服务 v i 缩略语表 g s g e n e r i cs e r v i c e s 通用服务 c m dc o m m d命令 f s p ff a b r i cs h o r t e s tp a t hf i r s t网络最短路径优先 e l p e x c h a n g ei i n kp a r a m e t e r交换链路参数 e s c e x c h a n g es w i t c hc a p a b i l i t y 交换交换机参数 i s li n t e r - s w i t c hl i n k交换机间链路 w w nw o r l d w i d en a m e 全球唯一名字 v i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 日期：，印。，年 乏 edcbahgf o 01o1o10 传输字符d0 52 2 4 3 有序集 ab cdefgh 8 b 10 b 编码 abcdeif g h j l0lo01o1ol 图2 - 48 b 1 0 b 编码例子 在任何串行通信协议，接收机看到的唯一信息是表示传送比特的长信号。有些 比特是传送的数据，有些传送的是控制信息部分，例如用来标示帧的结束或通知 发射机，接收机已关断。协议中必须规定区分数据和各种类型的控制信息的方法。 在光纤通道中我们用“有序集 来完成这些功能。它们是用k 2 8 5 特殊字符开 头的四字节传送字。在四字节中紧跟k 2 8 5 字符的三个传送字符表明传送的是什 么控制信息。如今，已经确定的有序集有以下几种类型： 1 帧定界符标出帧边界和描述帧的内容。 ( 1 ) 帧起始定界符包括：s o f c l 、s o f i l 、s o f n l 、s o f n 2 、s o f i 2 、s o f i 3 、 s o f n 3 、s o f f , s o f c 4 、s o f i 4 、s o f n 4 标出各种些帧的开始。 ( 2 ) 帧结束定界符，包括：e o f n 、e o f t 、e o f d t 、e o f a 、e o f d t i 、e o f n i 、 e o f r t 、e o f n i 标出帧结束和描述帧的内容。 2 原语信号用作通知事件。 ( 1 ) 空闲( i d l e ) 表示没有数据传送时，保持链路激活。 ( 2 ) 接收机准备( r r d y ) 用作缓冲区到缓冲区流量控制。 ( 3 ) a r b x 、a r b ( v a l ) 、o p n y x 、o p n y y 、o p n f r 、o p n y r 、c l s 、m r k t x 指出在仲裁环上操作程序。例如仲裁接入，打开合关闭通信及同步。 1 3 电子科技大学硕士学位论文 3 原语序列用作通知端口状态。 ( 1 ) 不可操作( n o s ) 表示发射机未工作。 ( 2 ) 离线( o l s ) 指出发射机离线。 ( 3 ) 链路复原( l r ) 是在链路出错后复原链路。 ( 4 ) 链路复位响应( l r r ) 用于链路出错后恢复链路上信号同步交换。 ( 5 ) 环初始化( l i p ) 、环端口启动( l p e y x 、l p e f x ) 和环端口旁路( l p b y x 、 l p b f x ) 原语序列的七个方案都是在仲裁环拓扑中。 表2 2 数据帧分界符 a b b r d e l i m i t e rf u n c t i o n b e g i n n i n gr d o r d e r e ds e t s o f c l s o fc o n n e c tc l a s sl n e g a n v e l ( 2 8 5 d 2 1 5 d 2 3 0 d 2 3 0 s o f 订 s o fi n i t i a t ec l a s s1 n e g a u v e k 2 8 5 d 21 5 d 2 3 2 一d 2 3 2 s o f n ls o fn o r m a lc l a s s1 n e g a t i v e i q 8 5 d 2 1 5 d 2 3 1 d 2 3 1 s o f i 2s o fi n i t i a t ec l a s s2 n e g a t i v e k 2 8 5 d 2 1 5 d 2 1 2 d 2 1 2 s o f n 2 s o fn o r m a lc l a s s2 n e g a t l v e i q 8 5 d 2 1 5 d 2 1 1 d 2 1 1 s o f i 3s o fi n i t i a t ec l a s s3 n e g a t i v e k 2 8 5 d 2 1 5 d 2 2 2 d 2 2 2 s o f n 3s o fn o r m a lc l a s s3 n e g a t i v e k 2 8 5 d 21 5 d 2 2 1 d 2 2 1 s o f fs o ff a b r i c n e g a n v e k 2 8 5 d 21 5 d 2 4 2 d 2 4 2 n e g a t i v e k 2 8 5 d 2 1 4 d 2 1 3 d 2 1 3 e o f te o ft e r m i n a t e p o s i t i v e k 2 8 5 d 2 1 5 d 2 1 3 d 2 1 - 3 n e g a t i v e k 2 8 5 d 21 4 d 2 1 6 一d 21 6 e o f ne o fn o r m a l p o s i t i v e k 2 8 5 d 2 1 5 d 2 1 6 d 2 1 6 表2 3 两种常用的原语信号 a b b np r i m i t i v es i g n a l s b e g i n n i n gr d o r d e r e ds e t rr d yr e c e i v e rr e a d y n e g a t i v e i q 8 5 d 2 1 4 d 1 0 2 d 1 0 2 i d l ei d l e n e g a t i v e l q 8 5 d 21 4 d 21 5 d 21 5 表2 4 几种常用的原语序列 a b b r p r i m i t i v es e q u e n c e s b e g i n n i n gr d o r d e r e ds e t n o sn o to p e r a t i o n a l n e g a t i v e k 2 8 5 d 21 2 d 31 5 d 5 2 o l so 用i n e n e g a t i v e k 2 8 5 - d 2 1 1 d 1 0 4 一d 2 1 2 l r l i n kr e s e t n e g a t i v e k 2 8 5 d 9 2 d 31 5 d 9 2 14 第二章f c 协议分析 i。i一 ，_ - _ _ _ - _ - - - - _ 一 l l r r ll i n k r e s e t r e s p o n s eln e g a t i v e k 2 8 5 d 2 1 1 d 3 1 5 d 9 2l 2 4 4 链路建立过程 在光纤通道中在传输有效的数据帧之前要首先进行链路的建立，链路的建立过 程由一些列的原语信号完成，其状态图如下： 可以发送帧了，空闲时量 够卜一一 送i l d c ， j 举 ( 翱 ，卜匹 l 。 ，= ：， ! ， s 】 ) 敖送l r 且i 2 5f c - 2 层的介绍 图2 - 5 链路建立过程状态机 f c 一2 层利用f c 一1 层提供的发送和接收传输字的基本功能来实现更复杂的功 电子科技大学硕七学位论文 能，这些功能又作为基本功能提供给更上层f c 3 层等。而f c 2 层实现的功能是： 发送和接收帧、帧序列、帧交换和数据包。 数据通信往往需要传送大量的数据，如果每次传输的一个4 字节的字的话，效 率太低。因此一般通信协议层次结构中都会有一些层提供一次发送和接收一串数 据的功能。一次发送的这一串数据通常称为帧或数据包。光纤通道中f c 1 层只提 供发送和接收传输字的功能，发送和接收数据帧及数据包的功能在f c 2 层实现。 f c 2 定义了四种数据传输单位： 1 帧：f c 2 层中的基本数据传输单位，最多能传输2 1 1 2 个字节。 2 帧序列：一个或多个帧组成。 3 帧交换：一个或多个帧序列。 4 数据包：由一个或多个帧交换组成。 2 5 1 数据帧的结构 数据帧由帧起始、帧头、负载、冗余校验码和帧结束组成。帧起始、冗余校验 码和帧结束都是由一个传输字组成。帧头由6 个传输字组成。负载最多能有5 2 8 个传输字( 2 1 1 2 字节) ，下图为数据帧的结构示意图： 4 2 4 0 , - , 2 1 1 244 字节 图2 - 6f c 数据帧的结构示意图 帧头各字节的意义： 1 r _ c t l ：路由控制一用于归类帧作用。它是一个一个字节的字段，而且信息 比特则用来归类帧的作用。这个字段提供不同类型帧之间的第一层区别。当 1 6 第二章f c 协议分析 前确定的有效选路控制比特。所有的8 个rc t l 比特，前四个比特用来表 明帧路由，普遍使用，且被称为“路由比特”。后四个比特称为“信息比特”， 而且它们的解释与选路比特字段相关。 2 c sc t ( ：类型特殊控制帧一与传送类型有关的帧处理方面的控制信息。这 个字段是用于与服务类型有关的帧处理。这个字段在第1 类和第4 类帧中才 有意义。在第2 和第3 类帧中，这个字段应设置为x 0 0 。在第l 类中，字 段用来请求特殊选择，既可连接请求，又可以分组缓冲多速度交换结构。在 第4 类中允许过一个交换结构的服务质量比用预分配q o s 参数的滤电路 ( v c ) 的整个链路带宽更小。这个字段保持用于帧的v c 标识符。 3 di d ：目的标识符帧目的端口地址标识符。 4 si d ：源点标识符一帧源端口的地址标识符。 光纤通道地址由三部分组成，每部分占用一个字节。第一个字节是域标识 符( d o m a i ni d ) ，第二个字节是区标识符( a r e ai d ) ，第三个字节是端口标识符 ( p o r ti d l ，如下表所示。 表2 - 5 光纤通道地址结构 2 3 1 6b i t1 5 8b r1 0b r 域标识符( d o m a i ni d ) 区标识符( a r c a _ i d l 端口标识符( p o n _ i d ) 在一个s a n 网络中一般一个交换机拥有一个域标识符( d o m a i n i d ) ，几 个n 端口或者一个n 端口拥有一个区标识符( a r e a i d ) ，与交换机上每个 f l - p o r t 相连的光纤通道环上的所有n l _ p o r t 也有相同的区标识符，一个n 端 口拥有一个端口标识符( p o n _ i d ) 。 1 7 电子科技大学硕士学位论文 表2 - 6 可分配的光纤通道地址以及特殊地址的用途 域标识符区标识符 端口标识符用途 0 00 0 0 0用于n 端口登陆时请求分配地址 e 端口：保留 0 00 0a lp a f 端口：保留 f l 端口：私有环n l 端口登陆时请求分配地址 0 00 0 非a lp a保留 0 00 - f f0 0 - f f 保留 e 端口：e 端1 2 标识 0 1 一e f o o f f 0 0f 端口：n 端口标识 f l 端口：环地址 e 端口：e 端口标识 0 1 e f0 0 - - f fa l 队f 端口：n 端口标识 f l 端口：公有环n 端口标识 e 端口：e 端口标识符 0 1 e f0 0 - f f非a lp a f 端口：n 端口标识 f l 端口：保留 f o - f e0 0 - f f0 0 - f f 保留 f f0 0 f a0 0 f f 保留 f ff b0 0 - f f保留 f ff c0 0 保留 f ff c0 1 e f 域名控制器n 端口标识 f ff cf 0 f f 保留 f ff d f e0 0 f f保留 f ff f 0 0 一e f保留 f ff ff o - f c ! 特殊地址 f ff ff df a b r i c 控制器n 端口标识 f ff ff e f - p o n 控制器n 端r - - t 标识 f ff ff f 广播地址 5 t ) e ：数据结构类型一帧的数据的分类。数据结构类型( t y p e ) 是一个可 进一步标识帧种类的1 个字节字段。常见的用法是在数据帧中来区别f c 4 u l p 接口。已确定的各种f c 4 的编码的详细说明，如f c 4 设备数据所示。 特殊供应商客通过一个特殊f c 4 用这个字段的特殊值发送专线控制信息。 18 第二章f c 协议分析 链路控制帧中保存t y p e 字段( 除了fb s y ) ，它用在： ( 1 ) 指出是交换结构，还是n 端口为忙主体。 ( 2 ) 返回信息种类去一个繁忙链路控制帧来简化忙链路控制帧重传。 6 fc t l ：帧控制一有关帧处理控制信息：一个含有与帧内容有关的控制信息， 一个3 字节字段，大多数其他帧头字段基本上是用于帧标识，fc t l 是控 制帧处理的重要字段，对于不同的服务类型来说，相关的控制位有不同的值。 同时控制字段的有效性也不同。 7 s e qi d ：序列标识符一帧的序列唯一标识符。s e qi d 字段用来惟一地标识 交换内的序列。字段值由序列发起端分配，并且是始终惟一标识任何活动序 列o xi d 、r xi d 、s i d 、d i d 和s e qi d 的“序列限定符”组合部分。在 一个单独的交换中，来自相同发起端的相邻序列不会有相同的s e qi d 值， 但是只要具有相同的s e qi d 值连续序列不是同时激活，所以其他的序列可 以有相同的s e qi d 。 8 d fc t l ：数据字段控制一任选首标包含内容的说明。规定帧头和净荷之间 可选报文头所包含内容的说明。数据字段中定义的可选报头是：网络报头 ( n e t w o r kh e a d e r ) 、关联报头( a s s o c i a t i o nh e a d e r ) 矛i 设备报头( d e v i c eh e a d e r ) 。 9 s e qc n t ：序列数一在其序列或交换内的帧数。s e q用来惟一地识别_cnt 出一序列的帧，保证帧接收的连续性并使链路控制帧与它们相关数据帧具有 惟一的关系。每一个帧头中包括的s e qc n t 值在序列的前帧的值加1 ，从 f f f f 到0 0 0 0 。每个a c k 或链路响应帧用响应的数据的s e qc n t 来 标识。 10 o xi d ：发起端交换i d 一在发送端帧交换标识符一也可用于帧优先和专线 连接的抢占。发起端为每一个交换分配唯一标识符，和r xi d 一起唯一 标识一个交换。o xi d 和r xi d 均为两个字节长，o xi d 应该为非f f f f h 的值，否则表示o xi d 未被分配。 1 1 r xi d ：响应端交换i 卜在响应端的帧交换标识。r xi d 字段为交换响应 端提供的功能与o xi d 为交换发起端提供的功能相同。o xi d 对发起端 才有意义，而r xi d 字段是对响应端才有意义。响应端可以在发送的序 列的第一个帧指出了发起端惟一的r xi d ，这个值也应该为非f f f f h 的 值。 1 2 参数：数据帧中的相对偏移量，链路控制帧中的帧信息。参数字段有两个 含义，它与帧类型有关。对链路控制帧而言，参数字段给出链路控制帧的 1 9 电子科技大学硕士学位论文 特定类型。在a c k 帧中，参数字段用来指出多少帧正在确认之中，所有 具有较低的s e q _ c n t 值得帧是否己确认。对于数据帧而言，参数字段包 含相对偏移量。这规定从u l p 缓冲区到u l p 基础地址的偏移。因为光纤 通路帧的可变帧长，所以这个字段时可选的，但是要实现它是非常有用的 2 1 1 5 。 2 5 2 数据帧、帧序列、帧交换 上层协议的数据单位长度可能大于光纤通道数据帧的最大长度2 1 1 2 个字节。 这时一个上层协议数据单位需要分割成几个光纤通道数据帧。为了表示这几个数 据帧组成一个上层协议数据单位，f c 2 层把这几个数据帧称为帧序列。帧序列由 一个n 端口发送到另一个n 端口单向连续的一个或几个帧组成。帧序列内的每一 个帧都有一个唯一的序列号s e qc n t ，但一个帧序列内所有的数据帧有同样的帧 标识符s e qi d 。发出帧序列的n 端口称为序列发出端，接收帧序列的n 端口称 为序列接收端。 高层协议的纠错能力通常是以帧序列作为基本的操作单元。 一个帧序列表示一个上层协议数据单元。而上层应用程序对数据的操作通常 基于一个个操作。一个操作包括双向的几个数据单元交换，例如发出请求和收到 回答是一个操作。f c 2 层定义了帧交换来表示上层协议的一个操作。帧交换是由 一个操作中的一个或几个帧序列组成。帧交换可能是两个n 端口之间单向或双向 的数据交换。一个帧交换内只能有一个帧序列处于活动状态。 下图描述了上层协议的一个操作和对应的光纤通道数据帧、帧序列、帧交换 之间的关系： 2 0 第二章f c 协议分析 光纤通道网络 序列笈出端s l 一 k帧睁列 f | 兰l 臣习 j 一 l j l 。 i 一一一； 图2 7f c 中数据帧、帧序列、帧交换之间的关系 一次请求和回复构成一个交换。例如，f a b r i c 登录请求和接受应答构成一个交 换，一个向名字服务器的登录请求和接受应答同样构成一个交换。一个交换用帧 头的o xi d 和r xi d 标明，o xi d 指发起端交换标识符，r xi d 是指响应端交 换标识符，一对o xi d 和r xi d 唯一地确定一个交换。发起端分配o xi d 为任 意随机数，由于p , xi d 由响应端分配，在交换的第一帧，如f a b r i c 登录请求f l o g i ， r xi d 为f f f f h 。响应端将分配r xi d 为任意随机数。同一个交换中的o xi d 和r xi d 必须相同1 6 j 。 2 5 3 流量控制 流控指的是f c 2 层控制协调节点端口之间和节点端口与交换端口之间的接收 帧数据流泛滥溢出。流控依靠于上层的分类服务，服务类型i 的数据帧使用端对端 的流控，服务类型i i i 使用缓冲对缓冲的流控，服务类型i i 既使用端对端的流控又 使用缓冲对缓冲的流控。 流控是由序列发起者( 源) 端口和序列接收者( 目的) 端口使用信任量( c r e d i t ) 和 信任总量( c r e d i tc o u n tc r e d i tc n t ) 来进行管理的。信任量指的是分配给发送端口 的缓冲区数，信任总量指的是没有被序列接收者确认的数据帧数。 端对端的流控用以协调节点端口之间的数据帧流，在这种情况下序列接收者 通过返回一个确认帧给序列发起者，以表示接收到了合法的数据帧，当序列接收 者的缓冲区相对于接收的数据帧不够时，也就是端对端信任量( e n dt o e n d c r e d i t e e c r e d i t ) d , 于接收的数据帧数时序列接收者会返回一个繁忙信号帧给 2 1 电子科技大学硕士学位论文 序列发起者，而当序列接收者收到一个错误的数据帧时序列接收者会返回一个 错误信号帧给序列发起者，然后再由序列发起者返回一个端对端的信任总量( e n d t oe n dc r e d i tc o u n t e ec r e d i t c n t ) 。端对端流控的最初信任量是在节点端口登 录时分配的。 缓冲对缓冲的流控用于控制调节节点端口与交换端口之问或点对点拓扑中两 个节点端口之间的的数据帧流。每个端口有责任管理缓冲对缓冲的信任总量 ( b u f f e rt ob u f f e r c r e d i tc o u n tb b c r e d i tc n t ) 。缓冲对缓冲的信任量( b u f f e rt o b u f f e rc r e d i t ，b b c r e d i t ) 在节点端口登录交换网络时分配序列接收者通过向序列发 起者发送接收器准备( r r d y ) 信号帧，以通知序列发起者是否有空闲的缓冲区用于 接收数据帧【2 】。 2 6f c - 3 层介绍 光纤通道中一个节点可能有几个物理端口连接到不同的节点，因此会有几个 f c 0 ，f c 1 ，f c 2 层。而f c 4 层是提供给应用程序的接口。在同一个节点上可 能有几个应用程序需要调用光纤通道的发送和接收等功能，也就有几个f c 4 层。 光纤通道中f c 3 是特殊的，一个节点只有一个f c 3 层。f c 3 层提供公共服务给 同一节点的多个上层。f c 3 层利用底层f c 2 层来实现这些公共服务。同一f c 一3 层可能利用多个f c 2 层来实现某些服务。 各层之间的关系如下： 节点 端i ：2 1端i - - - 3 图2 - 8f c 各层之间的关系 f c 3 层定义了三种公共服务： 1 条块化，用来提高传输带宽。它利用多个n 端口在多条连接上并行地传 输统一信息，传输带宽从而可以几倍于带宽。 2 2 詈蓦 第二章f c 协议分析 2 搜索组，是一个节点上的一组n 端口，它们可以响应同一个地址。几个n 端口响应一个地址可以降低每一个端口过忙而达到“占线”状态的概率。 3 多播，是将一个信息传输到多个接收节点。它能将一个信息传输到同一节 点的多个n 端口。 2 7f c - 4 层介绍 f c 4 层提供发送和接收信息的功能给高层协议。f c - 4 层把高层协议的信息单 元映射成f c 3 或f c 2 层的帧序列，然后发送出去。同样f c 一4 层把f c 2 或f c 3 层接收到的帧序列映射成高层协议的信息单元，然后交给高层协议。f c 4 层定义 了高层协议信息单元和f c 3 、f c 2 层帧序列之间的映射。f c 4 层现在支持的高层 协议有如下几种： 1 小型计算机系统接口( s m a l lc o m p u t e rs y s t e mh n e 血c e ) s c s i 。 2 智能外设接口( i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a li n t e r f a c e ) i p i 。 3 高性能并行接口( h i g hp e r f o r m a n c ep a r a l l e li n t e r f a c e ) h i p p i 。 4 互联网协议( i n t e r n e tp r o t o c 0 1 ) i p 。 5 a t m 适配层( a d a p t a t i o nl a y e r ) a a l 5 。 6 连接封装( 1 i n ke n c a p s u l a t i o n ) f c l e 。 7 单字节命令码集映射( s i n g l eb y t ec o m m a n d c o d es e tm a p p i n g ) s b c c s 。 8 i e e e 8 0 2 3 局域网协议。 这些高层协议可以直接把它们的数据单元交给f c 4 层去发送。不需要考虑 f c 4 层怎样再把数据单元分割成光纤通道数据帧发出去等操作。同样高层协议从 f c 4 层直接收到所需要完整的数据单元，而不用知道这些数据单元是由底层收到 的光纤通道数据组合成的。 最常见的是s c s i 到光纤通道的映射。s c s i 中一个单独的命令被映射成光纤 通道中的一个帧序列，而组成一个s c s i 交换的几个命令被映射成光纤通道中的一 个帧交换。 2 8 本章小结 本章主要介绍了f c 协议栈的层次结构：f c 0 ，f c 1 ，f c 2 ，f c 3 ，f c 4 。详 细介绍了f c 协议的四个层的作用。 2 3 电子科技大学硕士学位论文 第三章f 端口协议及设计实现 31 f 端口设计目的及功能要求 311f 端口的设计目的 由前面的第二章2 , 2 节f c 端口类型介绍，我们知道f 端门是光纤通道交换机 上与服务器或存储设备连接的端口，它们只能与其他n 端几连接。如下图所示： 吣冬 磐够嗲潭 幽3 - 1s a n 网络中的端口娄型 f 端口设训的茸的是s a n 路由器在连接服务器f 插有h b a 卡) 和磁盘阵列的 时候，s a n 路出器能够实现和h b a 卡与磁盘嚏备的连接，服务器能够实现对磁盘 阵列的读写等操作。 所以，我们要实现的模型如下： 巨3 - 2f 端口实现的倩茔柱翠 312f 端口的功能要求 f 端了设引完成后匝谚具有那下功能：f 端能够给n 端口舒配一个2 4 位的 第三章f 端口协议及设计实现 i d ，n 端口( h b a ，d i s k ) 或者虚拟n 端口能够向f 端口注册自己的属性。h b a 卡通过s a n 路由器的f 端口能够访问连接在路由器上的磁盘设备。 3 2f 端口协议 3 2 1f 端口协 流程 议分析 h b a 卡和磁盘阵列与路由器的完整的帧交互过程如下图所示： f 嘲- f l o g ； 一f l o g l l s - a c c f l o g i l s _ a c l - 二) l - d i r e , e t o r y - p l o g i - d i r e 虻t o r y s c r - ： p l o g i l 趴c l - s c r l s _ a c c 一p l o g i m a n a g e m e n t - 一 一p l o g l l s c c _ p l o g il s c c - 州d -r 蝴c t - n l - 州d a c z 却t c t i u s c k 呻- 二二s c rl s a c l 一- 一a c c e p t c 1 - 】【u觚e p t c t _ i u ： r n n i d -肼二i d - ga c c e p t c 弋奠 二二_ 觚e m c 删- “r s n n 州+ - r s c n 燮 r s c n l 乳c c “m p l oj j u 、p l o g l 啼f c o l - g n n 且- plogil s a c c 一“m m oj j u 、g p n i n 一 - p l j u _ f 阡c 0 1 - plogi l s - a c c “u * p l1 l 、j n q u l 珂一卜r o 注：图中红色线条的含义是假定磁盘 s o ld 啦 阵列首先与交换机注册完坫然后在 l o 弧- h b a 卡向交换机注册时，交换机会向磁 盘阵列发送r s c n 报告交换机上有新的 电子科技大学硕士学位论文 f l o g i 接收到f l o g i ，h b a 卡或磁盘阵列要进行f a b r i c 登录。判断其rc t l 是 否为2 2 ，di d 是否为f f f f f e ，负荷的第一个字是否为0 4 0 0 0 0 0 0 ，如果这些 条件均满足，可以判断其为f l o g i 。 回复的帧f l o g il sa c c 的di d 为交换机分配给发起f l o g i 的h b a 卡 或磁盘阵列分配的2 4 位光纤通道地址。 p l o g i ( d i r e c t o r y 、 p l o g i ( d i r e c t o r y ) 用于h b a 卡或者磁盘阵列向名字服务器( 地址为f ff f f c ) 注册自己的属性，判断其rc t l 是否为2 2 ，di d 是否为f f f f f c ，负荷 的第一个字是否为0 3 0 0 0 0 0 0 ，名字服务器应记下p o r tn a m e ，n o d en a m e 。 p l o g i ( d i r e c t o r y ) l s a c c 对源p l o g i ( d i r e c t o r y ) 的回复，地址应该是 f f f f f c 。 s c r s c r 用来向f a b r i c 控制器或者np o r t 注册，使其将发送这个请求的np o r t 加入到能够接收r s c n ( 寄存器状态变更通知) 列表中。判断其rc t l 是否 为2 2 ，di d 是否为f f f f f d ，负荷的第一个字是否为6 2 0 0 0 0 0 0 ，交换机接受 注册，回复l sa c c ，源地址为f a b r i c 控制器：f ff ff d 。 p l o g i ( m a n a g e m e n t ) ( 只对磁盘阵列适用) p l o g i ( m a n a g e m e n t ) ( 只对磁盘阵列适用) ，磁盘阵列向管理服务器( 地 址为f ff ff a ) 发送注册帧，判断其rc t l 是否为2 2 ，di d 是否为f f f f f a ， 负荷的第一个字是否为0 3 0 0 0 0 0 0 ，管理服务器回复接受帧p l o g il sa c c 。 r p l ( r e g i s t e rp l a t f o r m ) c ti u ( 只对磁盘阵列适用) r p l ( r e g i s t e rp l a t f o r m ) c ti u ( 只对磁盘阵列适用) ，c ti u 用在通用服 务中，向名字服务器注册信息的帧都用这种帧，在帧头中rc t l 为0 2 ，t y p e 为2 0 。 表3 1c ti u 格式 字b i t s3 1 2 42 3 1 61 5 8 7 0 o 3 基本的c t - i