光纤通道fc协议介绍

1、光纤通道协议简介 (Fibre Channel),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,Fiber Channel简称FC（Fiber Channel），是一种高速网络技术标准（T11），主要应用于存储网络。 Fibre Channel （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

2、协议。而将SCSI封装起来后整个协议，就是FCP（FC Protocol）。 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

3、离 10公里到100公里,IEEE MAC 地址,预留,NAA ID,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。,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_Po

4、rt,NL_Port,NL_Port,FL_Port,F_Port,F_Port,N_Port,N_Port,N端口：Node Port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：Node Loop Port 节点环路端口 F端口： Fabric Port 光纤端口；一种交换连接端口 FL端口：Fabric Loop Port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：Expansion Port 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：Generic Port 通用端口；可根据连接方式，在F端口和E端口

5、之间进行切换,光纤交换机端口类型,Fibre Channel有三种拓扑结构: 点对点(Point-to-Point) 两个设备之间互连 仲裁环(Arbitrated Loop) 最多支持126个设备互连，形成一个仲裁环 交换式Fabric(Switch Fabric) 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,

6、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: 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 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800/1600 MBps带宽,

7、 每个端口的成本是 10002000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,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,Direct-Attached Storage 直接式存储（DAS）,Fabric-Attached Storage 网络存储（FAS）,Network-Att

8、ached Storage 网络接入存储（NAS）,Storage Area Network 存储区域网络（SAN）,FC组网模式,DAS组网,DAS：Direct Attached Storage 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Fibre Channel protocol（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,“Network Attached Storage”

9、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

10、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,802.2 LLC,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

11、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,0528个传输字,EOF (4),CRC (4),数据字段 (02112),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_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_I

12、D 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,0 1,2,3,4 5,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,28 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 = Devic

13、e_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,可选报头,有效负载,F,I L,数据字段 (02112)字节,(064)字节,(02048)字节,(13)字节,L 通常 MTU 02048 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(Fabric Login) PLOGI 端口登录(Node Port Login) PRLI 进

14、程登录(Process Login) 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(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,PLOGI 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

15、上层操作,PRLI 进程登录(Process Login), 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(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

16、 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,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-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,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