网络存储技术——光纤通道

所谓通道,就是能传输物品的路径。在计算机技术中,要传输的是数据,但通道的概念仍然是一样:当把数据发送到通道的一端后,数据就被传输到通道的另一端。通道往往能实现很高的数据通信速度,数据通信时所涉及的协议也比较简单。通道一般用于一台计算机内部的数据交换,而两台计算机之间通信时,采用的是计算机网络。

通道式数据交换与网络式数据交换的区别

  • 通道式数据交换:直通式(cut-through)数据交换。具有延时小、面向连接、短距离、可靠等特点。
  • 网络式数据交换:存储转发(store and forward)数据交换。具有延时大、无连接、长距离、不可靠(要丢包)等特点。

光纤通道:延时小(cut-through) 、面向连接、长距离、可靠(不丢包)等特点。

Cut-through和Store-and-Forward时延上的区别

一个节点A和另一个B之间有三个交换机,线路速率为1Gb/s,数据帧长度为1000Bytes。 Cut-through方式下,假设数据帧的头(4个Bytes)到了就可转发。 Store-and-Forward方式下,整个帧到了才转发。计算两种方式下的最小时延。

光纤通道结构

  • 光纤通道网络结构分解为 通信节点、节点与连接接口、连接和交换结构。
  • 通信节点:服务器或存储设备。
  • 连接:光纤。
  • 交换结构:光纤通道交换机。
  • 节点与连接接口:主机总线适配器(Host Bus Adaptor : HBA)

光纤通道端口类型

  • N端口:服务器或存储设备连接网络的端口。
  • L端口:NL口指服务器或存储设备与环连接的端口。FL口指光纤通道交换机与环连接的端口。
  • F端口:光纤通道交换机与服务器或存储设备连接的端口。
  • E端口:光纤通道交换机与其它光纤通道交换机连接的端口。

光纤通道拓扑结构

  • 点到点直连
  • 环型结构:最多127个节点。适合于多个节点较少同时通信的场合。需要仲裁协议决定使用环通信的节点。
  • 交换结构:最大支持65000多个节点。

光纤通道协议堆栈

  • FC-0定义了物理连接的特性。例如信号速度、电缆种类、通信距离等。
  • FC-1: 传输信号的编码和解码方式。
  • FC-2:帧协议/流控制
  • FC-3:保留扩展。
  • FC-4:定义上层协议到FC的映射方式。

FC-0层

  • 完成光电转换,时钟恢复功能。为FC-1层提供传输基本二进制0或1信号的功能。
  • 包含光电转换器和串行解串器(SerDes)。

FC-1层

  • 为FC-2提供传输字的功能。
  • 包含字节对齐电路、8b/10b编解码等。

FC-2层

  • 发送和接收帧、帧序列、帧交换。
  • FC的帧结构中,有OX_ID 、SEQ_ID和SEQ_CNT,分别标识一个帧交换、一个帧交换中的一个帧序列、一个帧序列中的一个帧的编号。

FC的帧结构和以太网/IP报的结构的主要区别是什么?

FC-3层

提供公共服务给同一节点的多个上层

FC-4映射层

  • 将高层协议的信息单元映射成帧序列;将帧序列映射成高层协议的信息单元。
  • 高层协议:
    • SCSI、IP等
    • SCSI的一个单独的命令被映射成FC的一个帧序列。组成一个SCSI交易的几个命令为映射成FC的一个帧交换。

光纤通道流控制

  • 端到端流控
  • 缓存到缓存流控

服务类型

  • 1类服务:面向连接的服务,提供专用的物理通道。不需缓存到缓存的流控制,只需端到端的流控制。
  • 2类服务:无连接服务。同时使用端到端和缓存到缓存的流控制。
  • 3类服务:只使用缓存到缓存的流控制。由上层协议实现出错重传。

FC地址

  • 目的ID: 3Byte。域名+端口号+虚拟机号
  • 源ID: 3Byte。域名+端口号+虚拟机号
  • 不同交换机的域名不一样。

FC登录

  • 端口登录:两个N端口之间的连接初始化过程。
  • 交换机登录:N端口和交换机F端口的连接初始化过程。

FLOGI

FLOGI通常被发送它的N端口用于传送服务参数,也是N端口设备做Fabric Login的一种方法。在进行Fabric Login过程中所发送的FLOGI的目的地址是0xFFFFFE,源地址通常是0x000000。之所以源地址为空,是因为N端口设备总是首先假设存在Fabric并且希望Fabric能给自己分配一个未被用到的地址。如果发送FLOGI的N端口在发送FLOGI之前就希望自己被分配某个地址,那么它就应该将这个地址填在FLOGI中。在FLOGI帧中,包含了一些重要的参数。例如BBCredit。

FC通用服务

包括目录服务、别名服务、时间服务等。

未完待续。内容比较多,分两部分进行。

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