光纤通道fc协议介绍.ppt

光纤通道协议简介 FibreChannel FC基础知识 FC概述 FC优势 FC端口名称 FC端口类型 FC拓扑结构 FC组网模式 FC概述 FiberChannel简称FC FiberChannel 是一种高速网络技术标准 T11 主要应用于存储网络 FibreChannel FC 技术标准是1994年由ANSI标准化组织制订的一种适合于千兆位数据传输通信的网络技术 光纤通道用于服务器共享存储设备的连接 存储控制器和驱动器之间的内部连接 从分层协议栈的角度看 FC仅仅包含了从物理层到传输层的规范 它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接口 如SCSI或IP协议 而将SCSI封装起来后整个协议 就是FCP FCProtocol FC物理层具有很高的传输带宽 从1Gb s 2Gb s 4Gb s到8Gb s 16Gb s 采用NMb的编码方式 同步串行方式传输 FC的优势 通道 连接业务 物理电路 可靠的硬件传输 高速 低延迟 短距离 基于硬件 网络 无连接 逻辑电路 不可靠的传输 高连接 更高的延迟 更远的距离 基于软件 光纤通道 电路和分组交换 可靠性传输 误码率 BER 10 12 高数据完整性 错误检测 高数据传输速率 800和1600MB s 高带宽 低延迟 8Gbps 16Gbps 高连接数 24位地址 长距离 10公里到100公里 IEEEMAC地址 预留 NAAID FC端口名称 有多种名称格式 IEEE名称 IP名称 IEEE注册名称 IEEE注册扩展名称 所有这些都称为WorldWideName WWN 因为它们是唯一的 例如 10 00 00 60 69 00 60 02 HBA卡上对应的有WWPN号和WWNN号 分别代表端口号和节点号 端口号和节点号可以相同 也可以不相同 我们存储上设置的是一样的 FC端口类型 E Port E Port 节点 节点 节点 光纤通道交换机 光纤通道交换机 节点 节点 NL Port NL Port NL Port FL Port F Port F Port N Port N Port N端口 NodePort节点端口 光纤通道通信的终端 主机端口 存储端口 或者开启AG模式的光纤交换机端口NL端口 NodeLoopPort节点环路端口F端口 FabricPort光纤端口 一种交换连接端口FL端口 FabricLoopPort光纤环路端口 AL设备提供进入光纤网络服务的端口E端口 ExpansionPort扩展端口 用于通过ISL 内部交换链接 连接多个交换机G端口 GenericPort通用端口 可根据连接方式 在F端口和E端口之间进行切换 光纤交换机端口类型 FibreChannel有三种拓扑结构 点对点 Point to Point 两个设备之间互连仲裁环 ArbitratedLoop 最多支持126个设备互连 形成一个仲裁环交换式Fabric SwitchFabric 最多1千6百万个设备互连 FC拓扑结构 点对点 仅2个设备 仲裁环 最多126个设备 交换式FC网络 Fabric 最多1600万个设备 点到点 Point to Point N 端口光纤通道设备之间的 专用连接 所有链路带宽都分派给两个 节点之间的通信 适用于小规模存储设备的方案 不具备共享功能 节点A 节点B N Port N Port 发送器 接收器 接收器 发送器 仲裁环 FC AL 每个节点的TX端口连接到邻近 节点的RX端口 直到形成闭环为止 最大带宽 800MB 秒 环路上所 有节点中共享 环路上最多126个节点 不是令牌传输方案 不限制设 备保留控制的时间 操作顺序 环路控制仲裁 打开到目标设备的通道传送数据关闭 环路上的节点数直接影响性能 节点A 节点B NL Port NL Port发送器 接收器 NL Port接收器 发送器 接收器 发送器节点D NL Port 发送器 接收器节点C 每个端口800 1600MBps带宽 每个端口的成本是1000 2000美元 添加新设备可以增加总 的带宽 高达1600多万可能的地址 支持zoning分区功能 交换机 Fabric F Port F Port F Port F Port 节点B N Port接收器 发送器 N Port 节点D 接收器 发送器 N Port 节点C 接收器 节点A N Port发送器 接收器 发送器 12 FC存储分类 封闭系统的存储 开放系统的存储 内置存储 外挂存储 Direct AttachedStorage直接式存储 DAS Fabric AttachedStorage网络存储 FAS Network AttachedStorage网络接入存储 NAS StorageAreaNetwork存储区域网络 SAN FC组网模式 DAS组网 DAS DirectAttachedStorage直接与服务器连接的存储系统通过SCSI或FC接口连接服务器为核心 不直接连入网络 独立于LAN的服务器后端存储专用网络主要利用FibreChannelprotocol 光纤通道协议 通过FC交换机建立起与服务器和存储设备之间的直接连接400MB S 800MB S 1600MB S的速率消除了带宽上的瓶颈 SAN组网 NAS组网 NetworkAttachedStorage 一个经过特殊优化的 在混合网络环境中提供文件服务的设备 NAS直接连接到网络中 直接为client提供存储服务 其软件经过高度的优化直接连接到网络 安装和管理过程简单 无网络中断 安装快捷无需安装其它操作系统利用网络协议及IP地址NAS能为我们做什么 在文件服务器上能实现的任何功能 NAS都能实现在不同的网络平台间共享数据 数据的集中管理 备份个人电脑和便携式电脑中的数据为您的服务器数据提供一个随时可以访问的备份从防火墙缓冲数据为您的WEB服务器和Email服务器提供存储空间 通过LAN直接接入网络的存储系统 FC协议 FC协议栈 FC协议标准 FC帧格式 FC会话管理 FC数据交换 FC通用服务器 FC流量控制 FC协议栈 FC 3 通用服务 FC 2 帧结构 流量控制 服务类别 FC 1 8b 10b编码 链路控制 FC 0 物理接口 光纤和电路线缆 连接器等 FC 4 ULP FC SNMP SCSI 3 ESCON SNMP 802 2LLC SCSI FCP FC LE FC单字节指令集 FC协议标准 FC PH FC PI定义FC 0 FC 1和FC 2的级别 物理上 FC FS说明FC帧格式和光纤通道的基本控制特性 FC GS定义多种与服务器类似的功能 FCP SCSI定义使用光纤通道接口的SCSI 3指令协议的操作 FC FG定义光纤通道交换架构的常见特性 FC SW描述光纤通道交换架构的交换组件 FC AL是仲裁环路拓扑结构标准 FC LS详细介绍了光纤通道扩展链路服务 空闲 空闲 所有FC帧都遵循通用帧格式 如下所示通用FC帧格式帧内容 0 528个传输字 EOF 4 CRC 4 数据字段 0 2112 帧报头 24 SOF 4 FC帧格式 0 7 8 1 5 1 6 2 3 2 4 3 1 字符 D ID24位目的地址S ID24位源地址 R CTL路由CS CTL8位类说明 类型8位数据结构 SEQ ID8位 DF CTL8位数据字段 F CTL24位 帧控制 SEQ CNT8位序列计数 OX ID16位原始交换ID RX ID8位反馈交换ID专用于帧类型的参数 01 2 3 45 帧报头 路由控制 R CTL 是一个字节字段 它包括两个四位的子 字段 路由信息 路由控制 R CTL 2827 24信息类0000 未分类的信息0001 请求的数据0010 未请求的控制0011 请求的控制0100 未请求的数据0101 数据描述符0111 指令状态其它 未规定 31路由0000 Device Data帧0010 ExtendedLink Data帧0011 FC 4Link Data帧0100 Video Data帧1000 BasicLink Data帧1100 Link Control帧其它 预留 可选报头 有效负载 F IL 数据字段 0 2112 字节 0 64 字节 0 2048 字节 1 3 字节 L通常MTU0 2048最小128字节 数据字段 FC LS链路服务 会话管理 登录FLOGI 交换机登录 FabricLogin PLOGI 端口登录 NodePortLogin PRLI 进程登录 ProcessLogin 登出LOGO PRLO 会话管理登录 登出 节点 A 节点 B 流程 A1 流程 A2 流程 B1 流程 B2 FLOGI FLOGI 接收 接收t PLOGI接收 PRLI接收 交换架构 交换机 A 交换机 B FC会话登录抓包 FLOGI 交换机登录 FabricLogin 确定交换机是否存在 协商操作参数 如最大帧长度 BB Credit 与F port建立一条对话 PLOGI 端口登录 PortLogin 建立与N port的对话 协商服务参数 如EE Credits 在两个N ports之间创建一个对话 在PLOGL成功之前 无上层操作 PRLI 进程登录 ProcessLogin 可选 通信进程级别的服务参数 FC数据交换 序列 帧 SEQ ID SEQ CNT 帧 应用 1 2 n 信息单元交换 OX ID和RX ID 信息单元交换 序列 服务类别 ClassofService Class1两个N port之间的专用连接 要求ACK 当数据对时间 延迟敏感 如话音或视频时使用端到端控制 Class2 无连接要求 要求ACK 最佳效果 端到端或缓冲区到缓冲区控制 Class3只使用缓冲区到缓冲区控制 最佳效果服务 无需ACK使用高层协议对帧丢失作出反应 Class4使用虚电路来创建专用连接 Class5本质上要求同步 实际上较少应用 Class6 与第1类非常类似 除了通过交换架构 来支持多点广播服务以外多点广播服务器和N ports之间的端到 端流量控制 ClassF 用于交换机到交换机通信要求ACK FC数据交换实例 通用服务 FC PH为特殊功能定义了多个地址 24位地址空间的高位16个地址 常用的公认地址 地址值FFFFF0 FFFFF9FFFFFAFFFFFBFFFFFCFFFFFDFFFFFEFFFFFF 说明预留管理服务器时间服务器名称 目录服务器交换机控制器登录交换机使用广播 名称服务器 名称服务器的公认地址为0 xFFFFFC N port把信息注册到名称服务器的数据库中 N port查询数据库获得其它端口的信息