HSCSAStorage认证网课 六章 连接方式

1、第六章 连接方式_v1.0幻灯片 1幻灯片 2幻灯片 3幻灯片 4幻灯片 5存储网络是由服务器、存储设备、连接部件等多个组件构成的，那么服务器与存储设备之间是如何连接的呢？服务器内部各组件又是如何连接的呢？不同的连接方式又有哪些区别？本章我们将来解决这些问题。幻灯片 6存储系统是由多种存储设备的集成所构成的。而存储体系结构、设备运转方式以及设备机构等概念都涉及到连接策略问题，连接策略的好坏对构建高速数据交换系统影响意义深远。在这一章中，我们需要了解可用于从存储系统组件向计算机传输和传送数据的连接方式并对其中相关的各种要素进行综合讨论。长期以来，传统的系统连接策略是建立在总线（Bus）体系结构的

2、基础之上。计算机总线指的是对计算机中分散的组件进行连接，并最终使其构成完整系统的线路以及控制机制。实际上，内部服务器组件、CPU、RAM和高速缓存之间的数据通信都采用了这种连接方式。而如果把范围扩大一点，存储设备、磁盘、磁带等外部I/O组件以及显示器、鼠标、键盘等外围设备也是需要通过这种方式来进行，不过其具体实现的形式可能会有所差别。总线和网络连接组件的不同应用，实际上就构成了大型多用户系统的基础。幻灯片 7服务器可支持多种总线技术，本章将详细介绍PCI、SCSI、PCI-X、PCI-E和InfiniBand几种总线技术。幻灯片 8存储网络中可以通过TCP/IP网络和FC网络连接服务器与存储设

3、备。NAS和IP SAN存储网络是使用TCP/IP网络构建的，而使用FC网络连接的是FC SAN。幻灯片 9幻灯片 10在计算机的工作中，CPU工作时需要与外围硬件设备进行指令、数据的交换，为了实现这一功能，就需要一个连接CPU和各个功能部件的传输通道。如果为了实现这一功能而分别为每个设备引入一组线路和CPU进行连接和数据交换的话，这样的架构可能会导致系统线路过多过杂，进而导致布线走线混乱甚至无法实现连接。为了简化硬件电路和系统结构，设计人员引入了一组通用的总线，并且配以适当的接口，CPU就可以通过这条通用的线路与外围硬件设备相连，这条通用线路被称为总线（Bus）。所以，所谓地总线（Bus），

4、就是指通过分时复用的方式，将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线，它是计算机中传输数据的公共通道。根据连接种类不同，总线又可以分为内部总线、系统总线和外部总线3大类。内部总线用于连接CPU和系统内部芯片的处理器系统总线；系统总线是连接系统主板和扩展插卡的总线（如PCI总线）；外部总线则是用于连接系统与外部设备的总线（如ATA、SCSI以及USB接口）。 幻灯片 11计算机主板上的内部流量通过总线来控制，这可以实现CPU和内部存储设备（RAM、高速缓存等）之间的数据传输。外部硬件的连接则是通过主板外沿机制来实现的。这些与外部设备连接的是扩展总线和I/O通道。它们所提供的连接

5、机制使得系统的能力得以扩展到主板之外。I/O设备就是以这种方式连接的。同样，主机适配器组件也是以这种方式连接的。内部组件需要总线来进行相互连接，I/O设备也是同样如此。内部总线会将所连接组件的传输和控制数据匹配到I/O总线上。各种不同的总线控制设备具有不同的机制、不同的响应时间和不同的性能。总线必须能够与特定的设备协同工作，这些设备使用总线的规则并利用公共的电子特性来传输数据。在总线的实际工作过程中，当总线空闲时，若某一个器件要与目的器件通信时，发起通信的源器件驱动总线，发出目的地址和数据。其他连接在总线上的器件如果收到与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送器件完成通信，将总线控制权

6、让出。 I/O总线的特征是几种基本元素所构成，这些元素包括了：吞吐量（也就是通常所说的带宽）、寻址空间（总线的宽度）、中断处理（是否能够对外部事件进行响应并作出相应的处理模式改变）以及一些电路和机械特性如信号衰减时间的长短、使用的是转接卡还是电路板等等。幻灯片 12带宽指的是总线在一个固定的时间段内所能传输的信息量，通常用MB/S来衡量。而带宽的大小主要取决于时钟频率和数据传输横截面的宽度，例如，一条使用10MHz时钟频率和4字节数据横截面宽度的总线的带宽为每秒10440MB。这就是通常说到的总体吞吐量，还需要扣除协议的开销之后才是真正的数据传输带宽。所以，提高总线带宽的方法有两种，一种是加大

7、数据传输位数，一种是提高时钟频率寻址空间在总线内部提供了确定通信来源和目标的能力。它取决于寻址组件的宽度。寻址空间越大，所能支持的设备操作也就越多。目前比较常见的大多数总线都是工作在32位的寻址体系下，每次的寻址空间为4GB。在多任务、多用户系统中，外部事件随时都可能发生，而当外部事件发生以后，总线必须能够及时作出反应以保证持续的处理能力，所以，中断处理是交互式系统中必需的一个功能。当出现高优先级事件时，I/O总线应当能够停止低优先级数据的传输，转而为高优先级的事件服务。在这一高优先级的事件中不论是执行错误处理进程还是从系统中读取某一块数据，如果总线不具备中断功能能力，那么交互式应用将无法实现

8、，总线将只能为单一设备或者进程使用，从而限制了系统的应用发展。在系统设计中，电子和机械特性也是构成I/O总线特性的一个重要因素。设备主板上的内部总线可能只有几英寸长，而外部I/O连接则可能需要延伸数英尺或者数米远的距离。这些连接通常使用的是某种类型的屏蔽电缆以避免外部电磁干扰。I/O总线在提供足够的物理可扩展性的同时，必须具备保护信号完整性的能力。计算机的主板上都配备有数个连接口或者插槽，这些实际上都是总线的接口，主板适配器就连接在这些外沿点上。当然，除此以外还有一种连接方式是使用转接卡进行连接。最基本的连接卡只是为主机适配器提供连结点而不具备其它电子或者线路功能，而有的转接卡也可以用于将整个

9、主板系统与共享的总线进行连接，只是在这类环境下需要对公用的外部总线进行共享，这种总线可能是网络，也可能是其它类型的系统互联技术。幻灯片 13总线是从源设备传输数据到目标设备的路径。在最简单的情况下，控制器的高速缓存作为源，将数据传输给目标磁盘。控制器首先向总线处理器发出请求使用总线的信号。该请求被接受之后，控制器高速缓存就开始执行发送操作。在这个过程中，控制器占用了总线，总线上所连接的其它设备都不能使用总线。当然，由于总线具备中断功能，所以总线处理器可以随时中断这一传输过程并将总线控制权交给其它设备，以便执行更高优先级的操作。总线上所连接的设备在预先定义的命令集和优先级的基础上通过仲裁来决定总

10、线的控制权，这种运行方式被称为总线仲裁调度。在数据传输过程中，各个设备既可以是数据源，也可以是数据目标。这种内部通信方式形成了可供所有数据源和目标使用的总线协议。幻灯片 14按照功能划分，系统总线包含有三种不同功能的总线，即数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB（Control Bus）。数据总线用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即它既可以把CPU的数据传送到存储器或IO接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致（寻址体系匹配）。需要注意的是，数据的含义是广

11、义的，它可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。地址总线是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或IO端口，所以地址总线是单向三态的。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，一般而言，若地址总线为n位，则可寻址空间为2n字节。控制总线CB用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和IO接口电路的，如读写信号，片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、限备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由

12、具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。幻灯片 15存储设备的并行连接利用多条线路同时传输数据。这就需要用复杂的导线集合构成并行电缆，这种电缆通常比较粗大，并且因为ERC（错误检测、恢复和纠正）、距离限制、外部噪声的敏感性所带来的开销也会比较大。而串行连接方式相对就要简单很多。串行连接的基本结构只包括两条导线。尽管它以串行的方式传输数据，但对于远距离传输而言，串行连接的效率更高，可靠性也更好。ATM和光缆之类的高速网络通信传输介质都已经使用了串行连接。使用并行连接的宽缆总线中存在着交叉干扰的潜在威胁，可能会导致信号的间断，并最终给存储操作的可靠性和性能带来影

13、响。而使用两条导线的方式可以有效地提高屏蔽能力。虽然从表面上来看串行连接具有较少地导线，但是由于时钟频率较高，使得串行连接可以比宽缆并行连接提供更高地带宽。串行连接中简化地物理特性使得时钟频率可以提高50至100倍，并使得吞吐量提高200倍。同并行总线相比，串行总线具有许多优点。串行总线连接引脚数量少，连接简单，成本较低，系统可靠性高。串行总线对系统体系结构具有重大的影响，它的应用有助于数据流计算机体系结构的实现。对于高速计算机系统，串行总线比并行总线更容易使用。在并行总线中，传输数据的各个位必须处于一个时钟周期内的相同位置，频率越高，对器件的传输性能和电路结构要求越严格，系统设计难度加大，致

14、使系统成本提高，可靠性降低。相比之下，使用串行总线时，数据的各个位是串行传输的。在串行总线设计时，既可以嵌入时钟信号作为同步信号，也可以采用锁相环的时钟恢复方式；同并行总线相比，串行总线的传输线效应比较容易处理，从而降低设计难度和系统成本。 幻灯片 161992年Intel在发布486处理器的同时，也发布了32位的PCI总线（PCI32）。PCI总线的操作是通过使用PCI控制器，PCI总线可以判断数据的传输目标。该传输目标可以是本地接口，也可以是扩展插槽。如果数据是发送给一个扩展插槽地址的，那么主机适配器就会接管该数据并将PCI协议语言翻译成主机适配器协议语言，例如IDE、SCSI、USB或者

15、IEEE1394。PCI总线的重要性在于它将数据路径的控制权放到了自己手中，也就是说，PCI总线需要在性能方面担负起更大的责任，并更加依赖于带宽和速度的特性。最早发布的PCI总线工作在33MHz频率下，传输带宽达到了133Mbps，基本满足了当时的处理器的发展需求。随着对更高性能的要求，PCI32总线逐渐不能满足需求，提高PCI总线带宽已经势在必行。PCI设备的数据传输带宽由两个因素决定：数据传输位数（宽度）和时钟频率。改变其中的任何一个参数都可以使得PCI带宽发生变化。因此，提高数据传输带宽有两种方法：一种是加大经过PCI设备的数据传输位数，由每周期的32位扩展为64位；另一种方法是让PCI

16、的时钟频率加倍，由33MHz增加为66MHz，这将有效的提升PCI的吞吐量。这两种方式都可以让以前的PCI32吞吐量加倍，当两种方式一起采用的话，可以使得传输带宽达到PCI32的4倍也就是533MHZ。PCI总线的另外一个重要之处在于其中间层体系结构，这种结构使得总线自身可以进行扩展，提高了外围设备连接数量的可扩展性。PCI总线是并行的共享总线，各种速度不同的设备连接在PCI总线上共同工作，通过总线仲裁功能（Bus Arbitration）来获取总线的使用权。所有的设备以存储单元映射的方式与CPU完成数据的交换动作。共享总线的最大优点在于其结构简易、成本低以及设计较为容易等特点。但是，同样的共

17、享总线也存在很多缺点：并行总线架构扩展性较低，无法连接太多的设备，且当多个设备同时连接时，有效频宽将大幅降低，传输效率也由此下降。并且更为重要的是线缆相互之间的干扰信息（噪声）可能会导致系统无法正常工作，所以为了降低成本和尽可能减少线缆间的相互干扰信息，要减少总线宽度，地址总线AB和数据总线DB采用多工方式设计，这样就降低了频宽的有效使用率。幻灯片 17当前所使用的最流行的存储总线是SCSI总线。SCSI是一种允许各种设备通过一个并行接口连接的标准。尽管该标准力图得到各类设备的支持，但其主要用途在于将外部的磁盘以及磁带系统连接到服务器上。由于其在带宽、寻址能力以及速度方面的优越性，SCSI已经

18、成为将外部存储设备连接到开放式计算系统的事实标准。SCSI总线可以在单条总线上连接816个设备（包括SCSI控制器在内，实际可连接设备为715个）。通信的完成是通过启动器（Initiator）和目标设备（Target）的体系来完成的。在同一时刻，只有两个设备可以使用总线。首先由启动器获取总线的控制权，启动器通过总线将命令发送给目标设备，目标设备接收并处理该命令。之后，目标设备会发送一个相应信息给启动器。连接到总线的SCSI设备通过SCSI ID来识别，该ID同时也被用作设备地址。ID同时也体现了设备在总线仲裁中的优先级，ID为0的设备优先级最低，ID为7的设备优先级最高。一台服务器可以同时配备

19、多个主机SCSI适配器并与多条SCSI总线相连接。而在不同总线上的设备在通过主机适配器与系统通信时，实际上是完全独立的。驱动程序软件负责分配SCSI ID。然而，提供实际的物理设备访问功能的是SCSI控制器。该控制器为每个设备分配一个逻辑单元号（Logical Unit Number，LUN）。从结果上来说，这一机制实现了控制器上所连接设备的虚拟化。幻灯片 18PCI-Express是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3G I/O”，由PCI-SIG首先开发，后来由Intel继续开发，并于2001年3月发布于Intel开发者论坛。2002年4月Intel将3G I/O 1.0版本技术规范移

20、交给PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后命名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP总线，最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。 PCI-Express（以下简称PCI-E）采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI-E的双单工连接能提供更高的传输速率和质

21、量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。PCI-Express总线标准之所以能够迅速地得到业界地承认，并且被业界公认为下一个10年的总线标准，是因为它具备鲜明的技术特点，Intel在开发PCI-E时就充分考虑到PCI目前所存在的各种问题，并就此进行了充分的完善和优化。这些改进包括采用了智能化总线架构、支持多种不同设备、解决资源共享问题、增强技术可靠性和带宽的极大提高等方面，这些技术改进可以全面解决PCI总线技术所面临的种种问题，从而，PCI-E被认为是PCI真正的替代者。幻灯片 19并行总线的工作频率越高、周期时间就越短，数据同步工作便越难以实现，因此在频率提升到一定程度的时候，并行总线就很难

22、在速度上有所突破。解决这个问题的根本办法是使用串行技术，这也是总线技术大行其道的根本原因。因为串行总线在同一时刻只有一路接收和发送线路，不存在数据同步之类的问题。与SATA一样，SAS也是使用点对点结构的串行总线。一条串行链路用于数据发送，一条串行链路用于数据接收，在一个时钟周期内，数据发送和接收工作可以同时完成（所谓的全双工模式）。这样一来，SAS在物理上需要两个差分信号对和四条线路，与SATA的总线一模一样，二者皆为7条物理线路（数据线+地线），甚至连接头也都完全相同。所以SAS与SATA在物理层上可以共享，现有的SATA设备可直接挂接在SAS系统中使用。它与SATA的区别在于，SAS在扩

23、展性方面有较大改进，在SAS系统中，一对发送接收线路的基本结构被称为“窄端口（Narrow Port）”，与之并立的还有“宽端口（Wide Port）”方案。SAS设备可以选择窄端口、宽端口或者二者复合的设计。如果使用双条基本链路组成的双端口SAS方案，那么该设备的接口速度就可以达到600MBps，而如果使用四端口设计，接口数据传输率可突破1.2GBps，这样的性能显然是非常令人吃惊的。而SATA只能使用独立的端口。另外SAS与SATA一个不同之处就是SAS直接从3Gbps速度起步，最高数据传输率达到300MBps，这相当于SATA 2.0所提供的性能。幻灯片 20PCI-X是由IBM开发的，

24、只是属于IBM自己的总线标准，虽然并没有统一发布，但其应用范围也比较广，许多厂商的服务器也采用了PCI-X总线系统。PCI-X总线属于PCI总线的扩展构架，相较于PCI总线架构，它具备兼容性好、拥有变频功能、性能高等优势。但是经过比较，业界普遍认为PCI-X总线无论从技术指标还是应用范围上来看都不及目前最新的PCI-E总线结构，并且很有可能在不久的将来被PCI-E所取代，并且，IBM的PCI-X在与Intel的3G I/O（PCI-E）的竞争中失败了，PCI-SIG接受了Intel的3G I/O标准，并将正式将其作为下一代的总线接口标准。PCI-X 1.0包括PCI-X 66和PCI-X 13

25、3，两者的工作频率分别为66MHz和133MHz，最大传 输速率达到1GB/s(64bit)；而PCI-X 2.0将升级到PCI-X 266和PCI-X 533，最大传输速率为4.3GB/s，是目前33MHz PCI(32bit)的32倍。幻灯片 21InfiniBand是IBM、Intel、Dell、HP、Microsoft和Sun等180多个成员组成的IBTA提出的一种全新的总线结构。InfiniBand用一种交换式光纤网络替代了传统的PCI总线技术，使得外围设备可以在一个网络中与服务器进行通信。它同时还使得支持InfiniBand的服务器可以利用同一个光纤网络进行相互通信。 Infini

26、Band沿用了SAN和NAS存储架构的一些概念，将计算、存储I/O、网络I/O等功能完全分开。这样的设计真正体现出了计算机系统结构的最终思想，即以网络为中心搭建架构。由此可以看出， InfiniBand不仅是应用于计算机的内部总线系统，还可以应用于连接外部设备，如I/O设备和存储设备等的外部总线，其目的就是想统一计算机的内、外部总线。虽然相对PCI总线结构而言， InfiniBand总线结构在具备比较明显的优势的同时，也有一些不足，所以目前InfiniBand总线想要全面取代PCI的预期目的基本不可实现，并且，由于PCI-E的出现，加速了InfiniBand的没落， InfiniBand被提出

27、之时的目标是全面取代PCI，但目前InfiniBand已经被重新定位为通过HCA基于内部PCI架构的，外部用于服务器之间通信传输的技术。目前，InfiniBand支持三种连接（1x，4x，12x)，是基本传输速率2.5Gb/s的倍数，即支持速率是2.5Gb/s、10Gb/s和30Gb/s。 幻灯片 22与SCSI标准相似，通用串行总线（USB）和IEEE1394标准产品的出现，是为了支持大量多样性外部设备与PC或工作站相连接的需要。总线的概念几乎总是使用在单用户的系统中，但它与SCSI的相似之处在于都需要使用主机适配器。主机适配器负责将PCI通信语言翻译成USB或者是IEEE1394适配器的语

28、言，而后者是在串行总线技术体系中使用通信协议。二者的一个不同之处体现在对各种需要与单用户系统相连接的外围设备的支持上。这些设备涵盖了从鼠标、操纵杆、键盘到光学扫描仪的各种设备。而存储设备很晚才开始利用这些技术，并且在为服务器提供所需的功能方面，至今仍然存在着很大的不足。这两种解决方案都是对计算机的I/O能力进行扩展的有效途径。然而，USB或是IEEE1394磁盘的使用对于大规模商业应用而言尚不可行。其中的原因是多方面的，主要的原因在于USB是以一种半双工的体系结构支持异步或是同步的数据传输，这就限制了串行连接中带宽性能优势的发挥。此外，磁盘制造商尚未对串行接口以及相应的磁盘驱动器命令结构提供支

29、持。最后，在这些连接方式中，可寻址的设备数量有限，并且不能处理一些高级的存储功能，比如控制器/LUN的功能和RAID分区功能。这些不足使得USB仍然只能面向单用户市场。幻灯片 23幻灯片 24计算机网络可以将多种独立的设备进行连接，使得它们相互之间能够通信。一些网络是对等的，所有的设备都可以平等地使用网络进行传送资源、发送和接受数据等工作。另一些网络则是分层模式，在这种网络体系结构中，某些设备具有控制权，可以决定其它设备的通信对象和通信方式，并且能对发送和接收数据的时间和内容进行限制。不过这两种网络体系结构在发送和接收数据方面都使用类似的功能，都遵循某些预先定义的标准。当今网络使用的主要是TC

30、P/IP协议栈，TCP/IP协议栈实际上也是事实上的网络标准。TCP/IP是一套分层的通信功能集合，可以实现将数据从源端传输到目的端的要求，并且使得通信的过程对于计算机应用系统（上层系统）而言是透明的。而实现这一复杂功能的机制只是封装（Encapsulation）这样简单的概念。在应用系统中使用应用程序产生数据以后，数据被传输到传输层，传输层将会为数据的顺利传输在源和目的设备之间建立起一条逻辑通道，并且将到来的数据进行分段（Segment）操作以使得符合网络传输规格。之后数据段被发送给网络层，IP协议将数据段打包成为数据包（Packet）并添加上必要的地址信息，然后将其一并发送到网络当中。而目

31、的端收到数据以后的操作则和源端相反，网络层接收到发给其所在主机设备的数据包后，去掉附加的包头信息还原成数据段并提交给传输层协议，传输层协议同样去掉数据段信息后还原成原始数据提交给等待接收的应用程序。与总线形式相近似，带宽、寻址和中断功能是影响网络的重要因素。在这方面，网络与总线的不同主要体现在中断功能上（即设备如何访问网络并使用网络资源）。由于总线通常是公共通道，连接了多个设备，所以中断功能是必不可少的，当多个设备同时申请总线的使用权时，需要总线控制器来进行仲裁。而网络除了在发展初期使用的共享方式以外，现在的网络基本都是交换式结构，每个设备可以独享接口带宽，从而中断功能对于网络体系结构而言并不

32、是必需功能。网络和总线的其它差别体现在带宽容量上，网络传输需要穿越多种不同的物理介质，因而其带宽也必然会受到影响。幻灯片 25光纤通道既不是网络也不是总线，光纤通道实际上是对一组标准的统称，这组标准用以定义通过铜缆或者光缆进行串行通信从而将网络中各个节点相连接所采用的机制。光纤通道是一种分层的连接性标准，它同时具备了总线的特点、网络的灵活性，以及MIMD（Multi-Instruction Multi-Data，多指令多数据：可以针对多个数据源同时执行多条指令 ）配置的扩展能力。它所使用的串行连接方式可以为当今的各种解决方案提供更高级别的带宽。光纤通道标准由美国国家标准局（ANSI）开发，为服

33、务器与存储设备之间提供高速连接。早先的光纤通道专门为网络设计，随着数据存储在带宽上的需求提高，才逐渐应用到存储系统上。光纤通道是为在服务器这样的多硬盘系统环境而设计。光纤通道可以采用铜缆和光纤作为连接设备，不过在实际应用中，大多使用光纤介质，而传统的铜缆等可以应用于小规模的网络连接部署。但采用铜缆的光纤通道有着铜介质共同的问题，那就是容易受到电磁干扰和传输距离较短（非屏蔽双绞线理论传输距离100米）等影响。采用光缆作为传输介质的时候，其传输速率目前最高可达到8Gbps，不久以后甚至可达到10Gbps，数据传输速率高，并且基本不受外界电磁干扰影响，且光纤传输误码率极低，从而使用光纤作为光纤通道的

34、传输介质，可以获得极佳的性能。光纤通道尤其适合于服务器共享存储设备的连接以及存储控制器和驱动器之间的内部连接。光纤通道要比SCSI快很多，目前已经开始替代SCSI在服务器和存储设备之间充当传输接口。并且由于光纤本身的特性，传输距离远，设备间距离可达10公里，使得存储组网更加灵活。当然，如果是近距离连接的话，可以使用铜缆作为传输介质，以获得较高性价比。光纤通道接口可以被简单的看做是传输所支持命令的装置。它并不知道被传输信息的内容和含义，只是简单地编制SCSI命令。与网络不同的是，光纤通道是独立的拓扑结构，没有编码方法、时钟速率、数据封装、域名格式和帧长度限制。光纤通道实际上提供了一个关于网络、存

35、储和数据转换的标准。幻灯片 26光纤通道标准通过一套包括五个层次的分层协议来实现。分层结构有助于标准的统一，也便于各个功能模块的维护和升级。下边三个层次负责物理属性的问题，称为FC-0，FC-1和FC-2。这些层次对底层操作进行控制，包括介质类型支持、为数据的传输执行信号编码、封装数据和传输控制等功能。FC-3和FC-4提供了一些公共服务，并负责与其它协议的映射，其中最主要的是SCSI和IP的映射。通过这种映射，光纤通道可以支持存储系统操作以及IP网络的远程连接。幻灯片 27光纤通道可以通过三种不同的拓扑结构实现。其中包括了最简单的点到点（Point-to-Point）配置方式和更强大也更复杂

36、的交换结构光纤网方案。光纤通道仲裁环结构(FC Arbitrated Loop，FC-AL)则是光纤通道集线器配置方案向交换结构光纤网过渡的一种方案。幻灯片 28点到点连接是最简单的一种连接方式，通常用于光纤卡和存储系统之间的直接连接。通常每一个光纤通道的装置都被称为Node，每一个Node都具备一个或一个以上的连接端口（Port）。Node中的每个连接端口被称为N_Port，也就是“Node Port”。而点到点连接就是N_Port端口光纤通道设备之间的专用连接，所有链路带宽被分派给这两个节点之间的通信。点到点连接适用于小规模的存储网络解决方案，不具备共享功能。在点到点连接配置中包括一个发送器和一个接受器，通常情况下光纤卡和存储设备的端口可以采用铜线连接或者短波光信号连接的端口。采用铜线连接方式，最远传输距离为30米，而如果采用短波光信号的连接方式，最长距离可达500米。采用点到点连接，用户可以进行很简单的配置。所以，虽然点到点也是FC-SAN配置方式中的一种，但是从实质上来讲，它还是属于直接连接存储系统（DAS），不过把SCSI或者IDE换成了FC而已。点到点