光纤通道fc协议介绍复习进程课件

光纤通道协议简介(Fibre

Channel)光纤通道协议简介1FC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基础知识•FC概述2FC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概述FiberChannel简称FC（FiberCh3FC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FC的优势通道•连接业务•物理电路•可靠的硬件传输•4IEEE

MAC

地址预留NAA

IDFC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World

Wide

Name(WWN)，因为它们是唯一的•

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。IEEEMAC地址预留NAAIDFC端口名称•有5FC端口类型E_PortE_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_PortNL_PortNL_PortFL_PortF_PortF_PortN_PortN_PortFC端口类型E_PortE_Port节点节点节点光纤通道交换6N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N端口：NodePort节点端口；光纤通道通信的终端；光纤7FibreChannel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FibreChannel有三种拓扑结构:FC拓扑结构点对8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

BN_PortN_Port发送器接收器接收器发送器点到点(Point-to-Point)•‘N’端口光纤9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:

800

MB/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

BNL_PortNL_Port

发送器接收器

NL_Port接收器发送器接收器发送器

节点DNL_Port发送器

接收器节点C仲裁环(FC-AL)•每个节点的TX端口连接到邻近 10•

每个端口800/1600

MBps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_PortF_PortF_PortF_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

AN_Port

发送器接收器发送器•每个端口800/1600•每个端口的成本是•添11FC存储分类12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存储分类12封闭系统的存储开放系统的存储内置存储外挂存储FC组网模式DASDirectAttachedStorageNASNetworkAttachedStorageSANStorageAreaNetworkFC组网模式DASNASSAN13DAS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DAS组网DAS：DirectAttachedStora14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组网独立于LAN的服务器后端存储专用网络SAN组网15NAS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。NAS组网“NetworkAttachedStorage16FC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•FC协议栈17FC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-4ULPFC-SNMPSCSI-3ESCONSNMP802.2

LLCSCSI-FCPFC-LEFC

单字节指令集FC协议栈 FC-3(通用服务)FC-4ULPFC-S18FC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FC协议标准•FC-PH/FC-PI定义FC-0、F19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

帧格式空闲空闲•所有FC帧都遵循通用帧格式，如下所示0–52200781516232431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

类说明类型

8

位

数据结构SEQ_ID

8

位DF_CTL

8位

数据字段F_CTL

24

位帧控制SEQ_CNT

8

位

序列计数OX_ID

16

位

原始交换

ID

RX_ID

8

位

反馈交换

ID专用于帧类型的参数012345帧报头0781516232431字符D_ID24位目的地址21•

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_CTL28

27

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

=

Extended

Link_Data

帧0011

=

FC-4

Link_Data

帧0100

=

Video_Data

帧1000

=

Basic

Link_Data

帧1100

=

Link_Control

帧其它=

预留•路由控制(R_CTL)是一个字节字段，它包括两个四位的22可选报头有效负载FIL数据字段

(0–2112)字节(0–64)字节(0–2048)字节(1–3)字节

L通常

MTU

0–2048最小

128

字节数据字段可选报头有效负载FI数据字段(0–2112)字节(0–623FC-LS链路服务--会话管理•

登录

FLOGI

—

交换机登录(Fabric

Login)

PLOGI

—

端口登录(NodePort

Login)

PRLI

—

进程登录(Process

Login)•

登出LOGO/PRLOFC-LS链路服务--会话管理•登录24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-B2FLOGIFLOGI接收接收tPLOGI

接收PRLI

接收交换架构交换机-A交换机-B会话管理登录/登出节点-A节点-B流程-A1流程-A2流程-25FC会话登录抓包FC会话登录抓包26FLOGI

—

交换机登录(Fabric

Login)•

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FLOGI—交换机登录(FabricLogin)•27PLOGI

—

端口登录(Port

Login)•

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PLOGI—端口登录(PortLogin)•建立与28PRLI

—

进程登录(Process

Login)•

可选•

通信进程级别的服务参数PRLI—进程登录(ProcessLogin)•可29FC数据交换序列帧…SEQ_IDSEQ_CNT…帧…应用12n信息单元

交换

…OX_ID

和

RX_ID信息单元

交换…序列FC数据交换序列帧…SEQ_IDSEQ_CNT…帧…应用1230服务类别(Class

of

Service)•

Class

1

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•

Class

2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•

Class

3

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•

Class

4

使用虚电路来创建专用连接•

Class

5

本质上要求同步，实际上较少应用•

Class

6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•

Class

F用于交换机到交换机通信要求ACK服务类别(ClassofService)•Cla31FC数据交换实例FC数据交换实例32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-FFFFF9

FFFFFA

FFFFFB

FFFFFC

FFFFFD

FFFFFE

FFFFFF

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

广播通用服务•FC-PH为特殊功能定义了多个地址： 地址33名称服务器•

名称服务器的公认地址为0xFFFFFC•

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•

N_port

可以从名称数据库撤销注册名称服务器•名称服务器的公认地址为0xFFFFFC•34•流量控制协议使用信用值(Credit)

--

信用值是接收端口向发送端口授予的发送规定数量帧的许可

--

当提供的信用值=0时暂停传输•当接收到R_RDY时，可以发送一个帧流量控制R_RDY

接收端口接收缓冲区发送端口

Credit

=

5

Credit

=

4

Credit

=

3

Credit

=

2

Credit

=

1

Credit

=

0

Credit

=

1

Credit

=

2•流量控制协议使用信用值(Credit)--信用值是接收35ThanksThanks36光纤通道协议简介(Fibre

Channel)光纤通道协议简介37FC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基础知识•FC概述38FC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概述FiberChannel简称FC（FiberCh39FC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FC的优势通道•连接业务•物理电路•可靠的硬件传输•40IEEE

MAC

地址预留NAA

IDFC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World

Wide

Name(WWN)，因为它们是唯一的•

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。IEEEMAC地址预留NAAIDFC端口名称•有41FC端口类型E_PortE_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_PortNL_PortNL_PortFL_PortF_PortF_PortN_PortN_PortFC端口类型E_PortE_Port节点节点节点光纤通道交换42N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N端口：NodePort节点端口；光纤通道通信的终端；光纤43FibreChannel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FibreChannel有三种拓扑结构:FC拓扑结构点对44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

BN_PortN_Port发送器接收器接收器发送器点到点(Point-to-Point)•‘N’端口光纤45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:

800

MB/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

BNL_PortNL_Port

发送器接收器

NL_Port接收器发送器接收器发送器

节点DNL_Port发送器

接收器节点C仲裁环(FC-AL)•每个节点的TX端口连接到邻近 46•

每个端口800/1600

MBps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_PortF_PortF_PortF_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

AN_Port

发送器接收器发送器•每个端口800/1600•每个端口的成本是•添47FC存储分类48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存储分类12封闭系统的存储开放系统的存储内置存储外挂存储FC组网模式DASDirectAttachedStorageNASNetworkAttachedStorageSANStorageAreaNetworkFC组网模式DASNASSAN49DAS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DAS组网DAS：DirectAttachedStora50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组网独立于LAN的服务器后端存储专用网络SAN组网51NAS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。NAS组网“NetworkAttachedStorage52FC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•FC协议栈53FC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-4ULPFC-SNMPSCSI-3ESCONSNMP802.2

LLCSCSI-FCPFC-LEFC

单字节指令集FC协议栈 FC-3(通用服务)FC-4ULPFC-S54FC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FC协议标准•FC-PH/FC-PI定义FC-0、F55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

帧格式空闲空闲•所有FC帧都遵循通用帧格式，如下所示0–52560781516232431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

类说明类型

8

位

数据结构SEQ_ID

8

位DF_CTL

8位

数据字段F_CTL

24

位帧控制SEQ_CNT

8

位

序列计数OX_ID

16

位

原始交换

ID

RX_ID

8

位

反馈交换

ID专用于帧类型的参数012345帧报头0781516232431字符D_ID24位目的地址57•

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_CTL28

27

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

=

Extended

Link_Data

帧0011

=

FC-4

Link_Data

帧0100

=

Video_Data

帧1000

=

Basic

Link_Data

帧1100

=

Link_Control

帧其它=

预留•路由控制(R_CTL)是一个字节字段，它包括两个四位的58可选报头有效负载FIL数据字段

(0–2112)字节(0–64)字节(0–2048)字节(1–3)字节

L通常

MTU

0–2048最小

128

字节数据字段可选报头有效负载FI数据字段(0–2112)字节(0–659FC-LS链路服务--会话管理•

登录

FLOGI

—

交换机登录(Fabric

Login)

PLOGI

—

端口登录(NodePort

Login)

PRLI

—

进程登录(Process

Login)•

登出LOGO/PRLOFC-LS链路服务--会话管理•登录60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-B2FLOGIFLOGI接收接收tPLOGI

接收PRLI

接收交换架构交换机-A交换机-B会话管理登录/登出节点-A节点-B流程-A1流程-A2流程-61FC会话登录抓包FC会话登录抓包62FLOGI

—

交换机登录(Fabric

Login)•

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FLOGI—交换机登录(FabricLogin)•63PLOGI

—

端口登录(Port

Login)•

建立与N_port的对