Dmitry Ganzha
hoofdredacteur LAN

Een kort overzicht van Fibre Channel-technologie.

Kortom, Fibre Channel is een ultrasnel (tot 1 Gbit/s en hoger) schema voor full-duplex datatransmissie met lage latentie (10-30 μs) over afstanden tot 10 km. Het kan zowel als input/output-technologie als als lokale netwerktechnologie worden gebruikt.

In naam van de technologie (“fiber channel”, zoals Fibre Channel in het Russisch vertaald zou kunnen worden) komen beide woorden niet helemaal overeen met de werkelijkheid. Het fysieke transmissiemedium kan niet alleen optische vezels zijn, maar ook coaxiale en twisted pairs, en de architectuur is een mix van kanaal- en netwerktopologieën!

NIVEAUMODEL

Fibre Channel bestaat in feite uit een hele reeks standaarden, waarvan er vele onafhankelijk van elkaar zijn ontwikkeld. Ze worden gepresenteerd in de vorm van een model met vijf niveaus (zie figuur 1), en elk van deze niveaus zou volgens de ontwikkelaars moeten worden geïmplementeerd in de vorm van afzonderlijke hardwarecomponenten. Dit model heeft geen directe overeenkomst met het OSI-referentiemodel. Zoals we hieronder zullen zien, komen de eerste en tweede lagen (meer precies, nul en eerste - FC-0 en FC-1) van Fibre Channel echter overeen met de fysieke OSI-niveau, en het derde (tweede - FC-2) niveau is de MAC-sublaag van de OSI-datalinklaag.

Niveau FC-0 beschrijft de fysieke kenmerken en mogelijke soorten interfaces en transmissiemedia, inclusief kabels, connectoren, zenders, zenders en ontvangers. FC-1 definieert een 8B/10B-signaalcoderings- en decoderingsschema. FC-2 voert de basisfuncties van Fibre Channel uit, inclusief signalering, d.w.z. het tot stand brengen van een verbinding tussen de zender en de ontvanger; segmentatie, assemblage en ordening van verzonden frames; stroomregeling met behulp van een schuifraamschema, foutdetectie en -correctie; implementatie van serviceklassen. Samen vormen deze drie lagen de zogenaamde Fibre Channel Physical Layer (FC-PH).

FC-3 beschrijft algemene procedures (hoewel het misschien juister zou zijn om ze speciale te noemen) voor speciale situaties zoals striped data-opname op een disk-array of multicasting via een videoserver. FC-4 maakt de conversie mogelijk van verschillende netwerkprotocollen en applicaties die via Fibre Channel kunnen worden geïmplementeerd. Zoals u kunt zien in Figuur 1, kan Fibre Channel een grote verscheidenheid aan netwerkprotocollen, I/O-interfaces en toepassingen ondersteunen.

TOPOLOGIE

Fibre Channel definieert drie topologieën (zie figuur 2), namelijk Point-to-Point, Arbitrated Loop en Fabric.

De eenvoudigste topologie is uiteraard punt-tot-punt. Het bestaat uit twee Fibre Channel-apparaten en een directe verbinding daartussen. Eén vezel verbindt de ontvanger op het ene apparaat met de zender op een ander apparaat, en de tweede verbindt de zender met de ontvanger. (In dit artikel bedoelen we met glasvezel zowel een optische als een aparte gedraaid paar en de kern van de coaxkabel.) Beide apparaten kunnen uiteraard de volledige bandbreedte van de verbinding gebruiken, maar ze moeten wel op dezelfde snelheid werken.

De meest voorkomende en tegelijkertijd meest complexe topologie is de arbitragelus. Hiermee kunt u tot 127 poorten in een ring aansluiten zonder gebruik te maken van een switch. In tegenstelling tot de andere twee topologieën wordt de bandbreedte echter gedeeld, wat betekent dat slechts twee apparaten tegelijk met elkaar kunnen communiceren. In geval van concurrentie om toegang tot het transmissiemedium tussen meerdere apparaten, wint het apparaat met het laagste adres de arbitrage. Alle apparaten in de lus moeten op dezelfde snelheid werken. De lus kan worden aangesloten op een switchpoort, maar slechts op één.

Bij gebrek aan een betere Russischtalige term zullen we de Fabric-topologie een schakelstructuur noemen. De geschakelde topologie omvat het gebruik van een switch(es), maar maakt het daardoor mogelijk om meer dan 16 miljoen apparaten aan te sluiten. Apparaten met verschillende transmissiesnelheden en via verschillende fysieke media kunnen verbinding maken met de switch.

HAVENTYPEN

Afhankelijk van het type apparaat, het doel ervan en de ondersteunde topologie, zijn poorten onderverdeeld in verschillende typen. De Fibre Channel-poort op een eindapparaat (server, disk-array, printer, enz.) wordt een Node Port (N_Port) genoemd. De poort op de switch waarmee de hubpoort verbinding maakt, wordt de Fabric Port (F_Port) genoemd. Als deze poorten kunnen worden aangesloten op een arbitragelus, worden ze bovendien gemarkeerd met de letter L uit de Engelse lus, d.w.z. "loop". De overeenkomstige poorten op de host en switch worden dus aangeduid als NL_Port en FL_Port.

Naast F_Port kan de switch ook een uitbreidingspoort hebben (Expansion Port, E_Port). Deze poort is ontworpen om de ene switch met de andere te verbinden. Als op een uitbreidingspoort niet alleen een andere switch, maar ook een knooppunt kan worden aangesloten, wordt zo'n poort een generieke poort genoemd (Generic Port, G_Port). Op voorwaarde dat lusarbitrage wordt ondersteund, mag een generieke poort worden gelabeld als GL_Port.

SOORTEN UITRUSTING

Naast het delen van bandbreedte hebben arbitragelussen nog andere nadelen. Met name als de adapter van een apparaat defect raakt of als er een breuk in de verbindingskabel zit, wordt de lus volledig onbruikbaar. Bovendien moet, wanneer een nieuw apparaat wordt toegevoegd, de hele lus opnieuw worden geïnitialiseerd (zodat het aangesloten apparaat een adres kan verkrijgen), wat behoorlijk tijdrovend kan zijn.

Deze problemen kunnen worden opgelost door Fibre Channel-hubs te gebruiken. Bovendien is een fysieke stertopologie (hoewel logischerwijs nog steeds een ring) over het algemeen veel handiger in termen van het verbinden van knooppunten dan een ring. Hubs hebben doorgaans niet meer dan 10 poorten. Deze beperking kan echter gemakkelijk worden overwonnen door hubs in cascade te plaatsen. Zoals de praktijk echter laat zien, functioneert de arbitragelus optimaal wanneer het aantal knooppunten niet groter is dan 30.

Fouttolerantie van hubs voor lusonderbrekingen wordt bereikt door het gebruik van een poortbypasscircuit (PBC). Met PBC kunt u automatisch de aanwezigheid van een knooppunt detecteren en dit in de lus opnemen. Op dezelfde manier detecteert PBC een knooppuntfout en verwijdert deze uit de lus (PBC kan ook worden geïmplementeerd op het interne busniveau van de diskarray). De meeste geavanceerde hubs ondersteunen afstandsbediening en andere geavanceerde functies.

Net als bij andere netwerktechnologieën zijn Fibre Channel-switches aanzienlijk duurdere apparaten dan Fibre Channel-hubs. In tegenstelling tot hubs kunt u hiermee specifieke bandbreedte aan een knooppunt leveren en, zoals reeds vermeld, topologieën creëren met een onvergelijkbaar groter aantal knooppunten (224). Bovendien kunnen switches poorten hebben die verschillende snelheden en transmissiemedia ondersteunen.

Een Fibre Channel-switch combineert in feite twee soorten switches in één apparaat, omdat hij zowel verbindingsgeoriënteerde als verbindingsloze schakelingen ondersteunt (relatief gesproken heeft hij de kenmerken van zowel een telefooncircuitschakelaar als een lokale netwerkframeschakelaar). Sommige geproduceerde schakelaars zijn alleen op circuits gebaseerd (zoals de eerste commercieel verkrijgbare schakelaar van Ancor Communications), terwijl andere alleen op frames werken.

Fibre Channel-switches zijn eenvoudig te installeren en te gebruiken, omdat ze zichzelf configureren en beheren. Wanneer een knooppunt verbinding maakt met een switch, registreert het zich bij de switch en onderhandelt het daarmee over wederzijds aanvaardbare parameters. Bij het aansluiten van een switch op een switch definiëren ze de configuratie en adressen. Alle handelingen worden automatisch uitgevoerd. Wanneer universele poort(GL_Port) De switch bepaalt ook of deze is aangesloten op een andere switch, een lus of een knooppunt.

Om de interactie tussen apparaten in verschillende lussen te organiseren, is het echter goedkoper om geen switch, maar een schakelende (of hybride) hub te gebruiken. Het meest zelden geziene apparaat is een Fibre Channel-router (hoewel het misschien beter een bridge wordt genoemd). Hiermee kunt u een Fibre Channel-netwerk verbinden met een ander transmissiemedium, zoals SCSI of Ethernet.

Tot nu toe hebben we het als het ware gehad over structuurvormende Fibre Channel-apparaten. De meest voorkomende apparaten zijn uiteraard Fibre Channel-adapters. Zonder hen zou geen enkel knooppunt kunnen communiceren met de Fibre Channel-switchinfrastructuur. Dezelfde adapters kunnen worden gebruikt om zowel verbinding te maken met het lokale netwerk (andere knooppunten) als met de periferie. Hierdoor kan met name het aantal benodigde I/O-slots worden verminderd. Voor de PCI-bus zijn de meeste adapters verkrijgbaar. Gigabit-interfaceconverters worden vaak samen met adapters gebruikt. Ze dienen om optische signalen om te zetten in elektrische signalen en omgekeerd.

SERVICEKLASSEN

Switches en knooppunten kunnen een of meer soorten diensten ondersteunen. Er is geen handmatige configuratie nodig omdat de algemene services die door switches en knooppunten worden ondersteund, tijdens de registratieprocedure worden bepaald. Met services kan Fibre Channel veel verschillende toepassingen ondersteunen. Diensten zijn onderverdeeld in klassen. De belangrijkste zijn de klassen 1, 2 en 3. In totaal heeft Fibre Channel 6 of 7 verschillende soorten diensten (deze onzekerheid is te wijten aan het feit dat klasse 5 blijkbaar nooit zal worden gedefinieerd en dat de Intermix-klasse geen een eigen nummer en wordt vaak niet als een aparte dienst beschouwd).

Klasse 1 komt overeen met een verbindingsgerichte dienst met gegarandeerde levering. Een verbinding via een schakelstructuur (een set schakelaars) wordt in enkele microseconden tot stand gebracht. De verbinding is zo ingericht dat geen enkel ander apparaat kan communiceren met de bestemmings- en bronpoorten totdat de verbinding is gesloten. Gegarandeerde levering vindt plaats door ontvangstbevestiging. De beste manier deze serviceklasse is geschikt voor het uitwisselen van grote hoeveelheden gegevens, met name voor back-ups, grafische toepassingen en interacties tussen supercomputers.

Klasse 2 vertegenwoordigt een verbindingsloze dienst, maar met gegarandeerde levering (zoals in het vorige geval, met behulp van bevestigingen). Elk binnenkomend frame wordt onafhankelijk van de andere geschakeld, en eindpoorten kunnen frames van verschillende andere knooppunten verzenden of ontvangen. In wezen multiplext een switch het verkeer van de hostpoorten. Daarom wordt deze serviceklasse ook wel multiplex genoemd. Lijsten worden mogelijk niet geleverd in de volgorde waarin ze zijn verzonden. Deze serviceklasse is het meest geschikt voor het verzenden van onregelmatig (burst) of interactief verkeer, vergelijkbaar met lokaal netwerkverkeer.

Klasse 3 is vergelijkbaar met Klasse 2, behalve dat deze geen framelevering (bevestiging van ontvangst) garandeert. Hiermee kunt u een iets hogere werkelijke doorvoer realiseren vanwege het ontbreken van bevestigingen. In wezen is het analoog aan datagramoverdracht. Deze serviceklasse is het meest geschikt voor multicast en uitzending.

De overige klassen worden vaak niet als onafhankelijke klassen onderscheiden, maar worden beschouwd als ondersoorten van de genoemde klassen. De Intermix-klasse is een combinatie van Klasse 1 en Klasse 2 (3). Hiermee kunnen klasse 2- of 3-frames worden verzonden wanneer klasse 1-frames niet worden verzonden, en klasse 2- of 3-frames hoeven niet noodzakelijkerwijs aan dezelfde ontvanger te worden geadresseerd als klasse 1-frames.

Net als Klasse 1 gaat Klasse 4 uit van het tot stand brengen van een verbinding, leveringsgarantie, vaste vertraging en het handhaven van de oorspronkelijke framevolgorde. Er hoeft echter slechts een deel van de bandbreedte te worden gereserveerd, wat betekent dat de hubpoort mogelijk andere aansluitingen heeft. Een knooppunt kan maximaal 256 Klasse 4-verbindingen tegelijk reserveren, elk met zijn eigen QoS-parameters. Deze serviceklasse wordt soms isochroon genoemd. Het is het meest geschikt voor transmissie digitale video en audio.

Net als Intermix en Klasse 4 is Klasse 6 een variant van Klasse 1. Het wordt gebruikt wanneer een knooppunt tegelijkertijd frames naar meerdere knooppunten moet verzenden, dat wil zeggen in het geval van multicast. Om dit te doen, brengt het knooppunt een speciale verbinding tot stand met een multicast-server, waarvan het adres vaststaat (FFFFF5 in hexadecimaal formaat), en neemt het de taak op zich om frames te repliceren en door te sturen naar alle ontvangers in de multicast-groep.

KENMERKEN VAN VEZELKANAAL

Ter afsluiting van de beschrijving van Fibre Channel kunnen we niet anders dan de belangrijkste kenmerken van deze technologie noemen. Met Fibre Channel kunt u een breed scala aan snelheden ondersteunen - van 133 Kbps tot 4,252 Mbps en zelfs meer. Eén van de ontwerpdoelen van Fibre Channel was met name het ondersteunen van HIPPI met 100 MB/s. Daarom is de hoofdsnelheid voor gegevensoverdracht - de zogenaamde volledige snelheid - 100 MB/s (andere snelheden worden vaak aangegeven als fracties van de hoofdsnelheid - een achtste, kwart, seconde, dubbel, viervoudig). Als we echter rekening houden met de overhead van 8B/10B-codering, frameheaders, enz., bedraagt ​​de werkelijke bitsnelheid 1,063 Mbps. Fabrikanten geven dus meestal twee snelheden: "nuttig", in bytes per seconde, en "netto", in bits per seconde.

Ondersteunde afstanden en transmissiesnelheden zijn afhankelijk van het type transmissiemedium en de gebruikte signaalgeneratoren. Zoals gezegd kan Fibre Channel werken via zowel optische als koperen transmissiemedia, waarbij de ene vezel bestemd is voor het verzenden van het signaal en de andere voor het ontvangen. In het geval van optica kan dit 50/125 µm en 62,5/125 µm multimode glasvezel en single-mode glasvezel met SC-connectoren zijn. In het geval van koper kan dit coaxkabel zijn, met name videokabel met TNC (ontvanger) en BNC (zender) connectoren, maar ook afgeschermde twisted pair-kabel met DB-9-connectoren.

De hoogste snelheden (tot 4 Gbit/s) en afstanden (tot 10 km) worden bereikt bij het gebruik van single-mode glasvezel en laagfrequente lasers. Multimode glasvezel kan dezelfde snelheden ondersteunen, maar over veel kortere afstanden, met name 100 MB/s over afstanden tot 500 m in het geval van 50/125 µm multimode glasvezel met een hoogfrequente laser. Met het koperen transmissiemedium kunt u over korte afstanden (100 m of minder) snelheden aanhouden die niet hoger zijn dan de hoofdsnelheid.

TUSSENAFWERKING

Hoewel niet zo complex als ATM, wordt de Fibre Channel-technologie gedekt door verschillende standaarden (sommigen zijn zelfs van mening dat het uitbreiden van de mogelijkheden ervan en als gevolg daarvan het complexer maken ervan de vooruitzichten negatief zou kunnen beïnvloeden). Het is duidelijk dat een klein inleidend artikel alleen een algemene beschrijving van de technologie kan geven, en dat is wat we probeerden te doen. Veel belangrijke details moesten echter worden weggelaten, met name hoe arbitrage en flow control worden uitgevoerd, wat Fibre Channel-frames en 8B/10B-codering zijn, enz. Daarom zijn we van plan dit onderwerp in het volgende nummer verder te behandelen.

Voordat we het over hardware en SAN hebben, moeten we eerst nog beginnen met wat een SAN in principe is, waar het vandaan komt en waarom.

Er was eens, aan het begin van het computertijdperk, externe apparaten opslag was meestal rechtstreeks verbonden met servers (DAS - Direct-attached storage) met behulp van SCSI, maar vanwege de extreem snelle groei vereisten voor opslagsystemen is deze aanpak te ineffectief geworden. Om de configuratie van de met DAS-technologie verbonden opslag te wijzigen, was het noodzakelijk om de server fysiek los te koppelen; het bouwen van fouttolerante systemen was ook moeilijk vanwege de noodzaak om een ​​fysieke verbinding te hebben tussen alle servers en alle opslagapparaten, en strikte beperkingen op de De maximale afstand tussen apparaten maakte dergelijke uitbreidingen soms te complex, en de SCSI-prestaties lieten veel te wensen over. De verbindingsaanpak veranderen externe opslag hebben ons de volgende voordelen opgeleverd:

• Het wijzigen van opslagconfiguraties heeft geen invloed op de werking van servers en services
• De afstand tussen apparaten maakte het mogelijk om rampbestendige opslagfaciliteiten op afgelegen locaties te bouwen
• Elke server heeft toegang tot elk opslagapparaat op het SAN-netwerk

Normaal gesproken betekent SAN netwerken die zijn gebaseerd op het Fibre Channel-protocol, maar het is vermeldenswaard dat u met het iSCSI-protocol netwerken kunt bouwen op basis van IP-netwerken met vergelijkbare kenmerken. Aanvankelijk werd de overgang van SCSI naar Fibre Channel gedreven door de wens om de verbindingsafstand te vergroten, niet door de doorvoer. De eerste versie van het protocol, die in 1997 verscheen, zorgde voor een snelheid van 1Gb/s. Elke nieuwe versie van de lekke band "verdubbelt" voortdurend de snelheid van de vorige generatie. Op dit moment is de 6e generatie van het protocol, dat werkt met een snelheid van 32/128 Gb/s, actueel.

Fibre Channel bestaat als netwerkprotocol uit verschillende lagen:
FC-0 Fysiek: die de datatransmissieomgeving beschrijft, kenmerken van kabels, transceivers, HBA's. Fysieke en elektrische kenmerken, snelheid van gegevensoverdracht.
FC-1-codering: beschrijft hoe de gegevens worden gecodeerd/gedecodeerd (8/10 of 64/66) voor verzending
FC-2 Framing en signalering: definieert de structuur verzonden informatie, bewaakt de gegevensintegriteit en regelt rechtstreeks de gegevensoverdracht. Op dit niveau wordt de datastroom verdeeld in frames en worden frames samengesteld. Definieert de regels voor gegevensoverdracht tussen twee poorten, serviceklassen.
FC-3 Gemeenschappelijk voor serviceknooppunt: bedoeld voor nieuwe functionaliteit die in het protocol geïmplementeerd kan worden, maar op dit moment wordt dit niveau niet gebruikt
FC-4-protocolweergaven: beschrijft de protocollen die FC kan gebruiken voor zijn werking: SCSI forwarding (SCSI-FCP) of TCP/IP (FC-LE)

Net als in het netwerkprotocol heeft elk apparaat in een SAN-netwerk zijn eigen unieke 64-bits identificatie - WWN, ingesteld door de fabrikant (analoog aan een MAC-adres netwerkapparaat), krijgt elk apparaat bovendien een 24-bits netwerkadres, dat wordt gegeven wanneer het apparaat wordt aangesloten. De basis van een SAN-netwerk is de Fabriek: een verzameling van alle apparaten die op het netwerk zijn aangesloten. Het is de moeite waard om op te merken dat de fabriek zelf één enkel storingspunt is, dus in SAN-netwerken is het normaal om meerdere parallelle fabrieken te bouwen (meestal twee), die spiegelbeelden van elkaar zijn. Hierdoor kunt u fouttolerante oplossingen bouwen. Hoewel fabrieken soms kunnen verschillen (de verbindingen van alleen kritische systemen worden bijvoorbeeld gedupliceerd), hangt het allemaal af van de taken die eraan zijn toegewezen.

De basis van de datatransmissie in FC-netwerken is het frame. Het frame bevat niet alleen gegevens, maar ook een header die service-informatie beschrijft uit de categorie ‘van waar naar waar’, evenals divisies die de download en het einde van het frame aangeven.

Begin van frame - 4 bytes - framestartidentificatie.
Koptekst - 24 bytes - koptekst. Bevat informatie zoals bron- en bestemmingsadressen, frametype, volgnummer en volgnummer van het frame daarin, en andere service- en besturingsinformatie.
Gegevens - 0-2112 bytes - gegevens rechtstreeks.
CRC - 4 bytes - controlesom.
Einde van frame - 4 bytes - einde van frame-ID.

Een reeks is een reeks frames die van het ene punt naar het andere worden verzonden. Om mogelijke fouten te corrigeren, bevat elk frame een unieke reeksteller. Foutcorrectie wordt uitgevoerd door een protocol meer hoog niveau, meestal op FC-4-niveau. Verschillende sequenties vormen een uitwisseling. Uitwisselingen zijn reeksen van tweerichtingsrichtingen; die. de uitwisseling omvat reeksen gegevens die in verschillende richtingen worden verzonden, hoewel elke reeks slechts in één richting wordt verzonden. Voor elke uitwisseling kan slechts één reeks actief zijn dit moment tijd. Maar aangezien meerdere beurzen tegelijkertijd actief kunnen zijn, kunnen verschillende reeksen van deze beurzen ook tegelijkertijd actief zijn. Elke centrale voert één functie uit, bijvoorbeeld het implementeren van de SCSI Read-opdracht.

Poorttypen:
Knooppuntpoorten:
N_Port (Node-poort), apparaatpoort die FC-P2P (Point-to-Point) of FC-SW-topologie ondersteunt (met een switch).
NL_Port (Node Loop-poort), een apparaatpoort die FC-AL-topologie (arbitrated loop) ondersteunt.

Switch-/routerpoorten (alleen FC-SW-topologie):
F_Port (Fabric-poort), “fabrieks”-poort (switched fabric - geschakelde communicatiearchitectuur). Wordt gebruikt om N_Port-type poorten op de switch aan te sluiten. Ondersteunt geen lustopologie.
FL_Port (Fabric Loop-poort), een fabriekspoort met lusondersteuning. Wordt gebruikt om NL_Port-type poorten op de switch aan te sluiten.
E_Port (uitbreidingspoort), uitbreidingspoort. Wordt gebruikt om schakelaars aan te sluiten. Kan alleen worden aangesloten op een poort van het type E_Port.
EX_ haven haven om de FC-router en FC-switch aan te sluiten. Vanaf de switchkant ziet het eruit als een gewone E_port, maar vanaf de routerkant lijkt het op een EX_port.
TE_port (Trunking Expansion port (E_port)) werd door CISCO in Fibre Channel geïntroduceerd en wordt nu als standaard geaccepteerd. Dit is een uitgebreide ISL of EISL. TE_port biedt bovendien standaard kenmerken E_port, routering van meerdere VSAN's (virtuele SAN's). Dit wordt geïmplementeerd met behulp van een niet-standaard Fibre Channel-frame (vsan-tagging).

Algemeen geval:
U_Port (Universele poort), een poort waarvan nog niet is bepaald in welke modus deze werkt. Meestal wordt dit na initialisatie F_Port of E_Port.
L_Port (Loop-poort), elke poort van een apparaat dat de “Loop”-topologie ondersteunt - NL_port of FL_port.
G_port (algemene poort), poort voor automatische detectie. Kan automatisch worden gedetecteerd als een poort van het type E_Port, N_Port, NL_Port.

SAN bestaat uit:

• Knooppunten, knooppunten
  • Disk-arrays (gegevensopslagsystemen)
  • Servers
  • Bandbibliotheken
• Netwerk infrastructuur
  • Switches (en routers in complexe en gedistribueerde systemen)
  • Directors zijn modulaire switches met meerdere poorten en een hoge beschikbaarheid.
  • Dedicated switches (standalone switches) zijn switches met een vast aantal poorten.
  • Stapelbare switches zijn switches die extra krachtige poorten hebben om onafhankelijke chassis met elkaar te verbinden.
  • Embedded switches zijn switches die in een blade-kooi zijn ingebouwd, waarbij de poorten in functies zijn opgedeeld (poorten die bedoeld zijn voor het verbinden van bladeservers kunnen niet worden gebruikt voor interswitch-verbindingen).

Het hart van de apparatuur voor SAN-netwerken is de ASIC (applicatiespecifieke geïntegreerde schakeling) - een gespecialiseerd circuit ontwikkeld door Brocade om het mogelijk te maken de meeste functionaliteit van de apparatuur op hardwareniveau, wat uiteindelijk leidt tot hogere prestaties en betrouwbaarheid. Het is het gebruik van ASIC dat het mogelijk maakt om een ​​dergelijke lage latentie in SAN-netwerken te handhaven.

Het zorgt voor een soepele overgang tussen FC-0 en FC-1 bij het omgaan met:

• Encoder/decoder - Codeert elke 8 bits verzonden gegevens in een 10-bits representatie. En het decoderen van de ontvangen gegevens terug.
• SERDES (Serializer/Deserializer) - Converteert een parallelle stroom van 10-bits gegevensbrokken naar een seriële stroom van 10-bits gegevensbrokken.
• Transceiver - zet elektrische impulsen om in lichtsignalen.

ASIC bedient de poorten zelf, terwijl het switch-besturingssysteem blijft draaien aparte chips Daarom is er bij het updaten van de switchfirmware geen sprake van onbeschikbaarheid. Op het moment dat het besturingssysteem opnieuw wordt opgestart, blijft de ASIC de huidige verbindingen onderhouden, maar blokkeert hij het tot stand brengen van nieuwe. We zullen hier meer over praten in deel 6 van het materiaal.

En aangezien we SFP hebben op de bovenstaande afbeelding:
SFP's zijn afzonderlijke modules die nodig zijn om een ​​kabel op een poort aan te sluiten, maar ik zal er in de volgende materialen gedetailleerder over praten, over hun typen en verschillen.

Ik hoop echt dat alles wat ik vandaag uit mezelf heb kunnen persen, verteerbaar en begrijpelijk is voor de lezer. Zonder de basis is het immers erg moeilijk om verder te gaan, vanuit het oogpunt van het begrijpen van de processen van het systeem. Voor mij persoonlijk is de theorie altijd het moeilijkste onderdeel geweest. Niet alle dingen kunnen simpelweg worden opgevat als “het gras is groen”, sommige dingen moet je gewoon accepteren en onthouden hoe ze werken.

¦ Gigabit-interfaceconverters(Gigabit-interfaceconverters - GBIC) ondersteunen seriële en parallelle vertaling van verzonden gegevens. GBIC-converters bieden hot-pluggability, d.w.z. Het in-/uitschakelen van GBIC heeft geen invloed op de werking van andere poorten. De converters gebruiken een 20-bit parallelle interface.

Gigabit-lijnmodules(Gigabit link modules - GLM) bieden functies die vergelijkbaar zijn met GBIC's, maar vereisen dat het apparaat wordt losgekoppeld voor installatie. Aan de andere kant zijn ze iets goedkoper dan GBIC's.

Media-interface-adapters(Media Interface Adapters) worden gebruikt om signalen om te zetten tussen koperen en optische media en omgekeerd. Media-interface-adapters worden doorgaans gebruikt in HBA's, maar kunnen ook worden gebruikt op switches en hubs.

Adapters voor kleine vormen(Small Form Factor Adapters - SFF) stellen u in staat een groter aantal connectoren voor verschillende interfaces op een bord van een bepaalde grootte te plaatsen.

4.7.4 Interface-apparaten

Interconnectieapparaten verbinden de componenten van opslagnetwerken. Deze apparaten variëren van goedkope Fibre Channel-hubs tot dure, krachtige, beheerde fabric-switches. Deze apparaten worden besproken in paragrafen 4.7.4.1 tot en met 4.7.4.3.

4.7.4.1 Fibre Channel splitringhubs

FC-AL-hubs zijn een kosteneffectieve optie voor het verbinden van meerdere Fibre Channel-knooppunten (opslagapparaten, servers, computersystemen, andere hubs en switches) in een ringconfiguratie. Hubs bieden doorgaans tussen de 8 en 16 poorten. De hub kan ondersteunen verschillende omgevingen transmissies, zoals koper of optisch.

Fibre Channel-hubs zijn passieve apparaten, d.w.z. elk ander apparaat in de ring kan hun aanwezigheid niet detecteren. Hubs bieden de volgende mogelijkheden:

interne verbindingen, waardoor elke poort verbinding kan maken met elke andere poort;

de mogelijkheid om de poort te omzeilen waarop een defect apparaat is aangesloten.

Het grootste probleem met poorten is dat ze slechts één Fibre Channel-verbinding tegelijk kunnen ondersteunen. In afb. Figuur 4.7 laat zien dat als poort 1 de controle krijgt om een ​​sessie met poort 8 tot stand te brengen, geen enkele andere poort gegevens kan verzenden totdat de tot stand gebrachte sessie eindigt.

Hubs kunnen zonder aanpassingen worden aangesloten op Fibre Channel-fabricswitches (besproken in paragraaf 4.7.4.3). Je kunt ook een cascade van hubs creëren door twee hubs met een kabel aan te sluiten.

FC-AL-hubs domineren de Fibre Channel-markt, maar Fibre Channel-fabricswitches worden steeds populairder naarmate de kosten dalen.

FC-AL-hubs worden gemaakt door bedrijven als Gadzoox Networks, Emulex en Brocade.

4.7.4.2 Fibre Channel splitringschakelaars

Het belangrijkste voordeel van FC-AL-schakelaars

vóór hubs is bedoeld om meerdere verbindingen tegelijkertijd te ondersteunen, terwijl hubs slechts één verbinding tegelijk ondersteunen (Fig. 4.8).

Rijst. 4.7. Fibre Channel-hub

Rijst. 4.8. Fibre Channel-schakelaar

Mogelijkheid gelijktijdige ondersteuning meerdere verbindingen brengt zijn eigen uitdagingen met zich mee. Apparaten die op de ringschakelaar zijn aangesloten, zijn zich niet eens “bewust” van hun rol. Ringschakelaars zijn betrokken bij zowel datatransmissie als ringadressering. Hieronder vindt u meer informatie over dit onderwerp, evenals een blik op de rol van switches in SAN's en hoe leveranciers nieuwe functies aan hun producten toevoegen.

Ringschakelaars en datatransmissie

Een server die toegang wil krijgen tot een opslagapparaat moet een arbitrageverzoek sturen om de ring te besturen. In een normale hub-gebaseerde FC-AL-ring ontvangt elk apparaat

arbitragepakket voordat het wordt teruggestuurd naar de server HBA, waardoor de server controle krijgt over de ring. De ringschakelaar verzendt onmiddellijk een succesantwoord zonder verzoeken naar andere knooppunten te verzenden. Op dit punt verzendt de HBA een standaard Open-pakket dat bestemd is voor de poort van het opslagapparaat en dat wordt doorgestuurd door de ringschakelaar. Als de poort op dit moment geen gegevens verzendt, zouden er geen problemen moeten zijn. Anders kunnen er conflictsituaties ontstaan. Om dit probleem op te lossen, moet de ringswitch buffers bieden om tijdelijk frames op te slaan die bestemd zijn voor poort 7. Sommige switchleveranciers bieden voor dit doel 32 buffers per poort.

Ringschakelaars en FC-AL-adressering

FC-AL-hubs spelen geen rol bij het toewijzen van adressen aan apparaten, maar verzenden alleen basisadresframes rond de ring. Hetzelfde kan gezegd worden voor de meeste schakelaars. Sommige apparaten kunnen echter aandringen op ontvangst specifiek adres. Sommige hubs hebben de mogelijkheid om de volgorde van poortinitialisatie te bepalen, waardoor een specifieke poort eerst kan worden geïnitialiseerd, waarna het apparaat op de vereiste poort wordt aangesloten.

Schakelaars en ringinitialisatie

Het FC-AL-protocol vereist herinitialisatie van de ring wanneer een apparaat wordt aangesloten, losgekoppeld of opnieuw wordt geïnitialiseerd. Een dergelijke initialisatie van de ring kan tot overtreding leiden bestaande verbinding tussen andere twee apparaten. Sommige switchfabrikanten bieden de mogelijkheid om pakketten selectief te screenen en door te sturen LIP(Primitieven voor lusinitialisatie). Deze bewerking is bedoeld om problemen te minimaliseren, de tijd voor het opnieuw initialiseren van de ring te verkorten en waar mogelijk bestaande datasessies te behouden. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de uniciteit van apparaatadressen te garanderen.

Als alle apparaten deelnemen aan het opnieuw initialiseren van de ring, vindt er geen duplicatie van adressen plaats omdat de apparaten hun adressen ‘beschermen’. Als sommige apparaten echter niet deelnemen aan de herinitialisatie van de ring, moet worden voorkomen dat reeds toegewezen adressen worden toegewezen aan apparaten die wel deelnemen aan de herinitialisatie van de ring. De uniciteit van het adres wordt verzekerd door extra belschakelaarlogica. Wanneer u een opslagapparaat toevoegt, moet er een LIP-pakket naar de server worden verzonden, maar LIP hoeft niet naar opslagapparaten te worden verzonden die nooit met andere opslagapparaten communiceren.

Sommige opslagapparaten kunnen rechtstreeks communiceren met andere opslagapparaten, die worden gebruikt om een ​​back-up van gegevens te maken. Zie hoofdstuk 5 voor meer informatie over kopieerbewerkingen.

Ringschakelaars en fabric-architectuur

Als alle apparaten in de ring zich bewust zijn van de fabric-architectuur, verzendt de ringschakelaar op de normale manier de benodigde frames, zoals Fabric Login-frames. Als de apparaten op de ring geen fabric-architectuur ondersteunen, moet de ringschakelaar op zichzelf behoorlijk wat werk verzetten.

De ringschakelaars van sommige leveranciers ondersteunen geen cascadering. Bovendien hebben sommige ringschakelaars een firmware-update nodig voordat ze verbinding kunnen maken met fabrieksschakelaars. Sommige switches moeten worden geüpgraded om de fabric-architectuur volledig te ondersteunen voordat ze op het SAN worden aangesloten.

FC-AL-switches worden vervaardigd door bedrijven als Brocade, McDATA, Gadzoox Networks, Vixel en QLogic.

4.7.4.3 Fibre Channel-switches

Fibre Channel Fabric Switches (FC-SW) bieden meerdere snelle communicatiesessies tegelijkertijd met alle apparaten. Momenteel ondersteunen de hoofdswitches snelheden van zo’n 1 Gbps, terwijl snelheden van 2 Gbps ook geen wonder meer zijn. Over het algemeen zijn fabric-switches per poort duurder dan hubs en FC-AL-switches, maar ze bieden veel meer functionaliteit.

Fabric-architectuurswitches zijn efficiënter dan hubs en FC-AL-switches. Switches bieden bijvoorbeeld de speciale diensten die hierboven zijn beschreven, bieden stroomcontrole met behulp van basisbesturingspakketten, en, nog belangrijker, sommige switches zijn in staat FC-AL-functies te emuleren om te voorzien in achterwaartse compatibiliteit met oudere apparaten.

Sommige stofschakelaars ondersteunen routeren zonder bufferen. Het idee is dat wanneer een frameheader wordt ontvangen, de switch snel de bestemmingsheader vindt terwijl het frame nog wordt ontvangen. Het voordeel van deze aanpak is de vermindering van vertragingen bij het afleveren van frames en de afwezigheid van de noodzaak om de inhoud van het frame in buffergeheugen op te slaan. Het nadeel is de onmiddellijke overdracht van alle frames, inclusief beschadigde frames.

Fabric-architectuurschakelaars spelen belangrijke rol in de beveiliging van Fibre Channel-opslagnetwerken, die in hoofdstuk 7 gedetailleerder wordt beschreven.

4.7.4.4 Vergelijking van drie verbindingsapparaten

In tafel Tabel 4.5 schetst de functionaliteit en verschillen tussen de drie typen Fibre Channel-apparaten.

4.7.4.5 Bruggen en routers

Zowel in dit hoofdstuk als in het hele boek worden termen gebruikt bruggen(bruggen) en routers(routers) zijn geen traditionele Ethernet-bruggen en IP-routers. In dit geval verwijzen bruggen en routers naar apparaten voor Fibre Channel, en niet naar Layer 2- en Layer 3-netwerkprotocollen.

Bridges zijn apparaten die interoperabiliteit bieden tussen Fibre Channel en oudere protocollen zoals SCSI. Met Fibre Channel naar SCSI-bridges kunt u uw bestaande investering in SCSI-opslag behouden. Dergelijke bruggen ondersteunen SCSI- en Fibre Channel-interfaces en converteren gegevens van de twee protocollen. Dus, nieuwe server Met geïnstalleerde adapter Fibre Channel-bus heeft toegang bestaande apparaten SCSI-opslag. Bruggen vormen een interface tussen de parallelle SCSI-bus en de Fibre Channel-interface. Routers hebben vergelijkbare mogelijkheden, maar dan voor meerdere SCSI-bussen en Fibre Channel-interfaces. Opslagrouters, of slimme bruggen, bieden dergelijke oplossingen extra functies, zoals LUN-maskering en -toewijzing, en ondersteunen ook SCSI Extended Copy-opdrachten. Als apparaten voor gegevensoverdracht gebruiken routers Extended Copy-opdrachten die door opslagbibliotheken kunnen worden gebruikt, waardoor gegevens kunnen worden gekopieerd tussen een opgegeven doelapparaat en de aangesloten bibliotheek. Deze functie wordt ook wel genoemd onafhankelijke back-up(geen server).

Voorbeelden van fabrikanten van routers en bruggen zijn bedrijven als Crossroads Systems, Chaparral Netwerkopslag, Advanced Digital Information Corporation (ADIC na overname van Pathlight) en MTI.

4.8 Fibre Channel-controlemethoden

In de voorgaande paragrafen zijn de hardware-elementen onderzocht die Storage Area Networks vormen. Bij de werking van een SAN komen ook veel verschillende programma’s kijken, vooral bedoeld voor beheer, beveiliging, back-up en dataherstel. Paragrafen 4.8.1 en 4.8.2 behandelen een aantal concepten die nodig zijn om een ​​SAN te beheren en gegevensbeveiliging te garanderen. In wezen vormen deze concepten het ‘hart’ van het SAN.

In een situatie waarin één netwerk meerdere computers en opslageenheden bevat, is het wenselijk de invloed van sommige computers te beperken (in Fibre Channel-terminologie worden ze knooppunten) op bepaalde opslagsubsystemen en bepaalde eenheden binnen die subsystemen. Dit is met name zinvol als de host Windows NT gebruikt, waarvoor vereist is dat elk gedetecteerd apparaat is aangekoppeld. Aan de andere kant heeft UNIX een mounttabel, die ervoor zorgt dat alleen apparaten die direct in de tabel staan, worden gemount. Zelfs als u op UNIX gebaseerde hosts gebruikt, is het om veiligheidsredenen raadzaam om de toegang te beperken en de kans op gegevenscorruptie te verkleinen. De toegang kan beperkt zijn tot drie verschillende types weergave- en zoneringsfuncties.

Basisfunctie geïmplementeerd binnen het knooppunt; eventueel via de busadapter driversoftware.

Schakelfunctie.

Functie op het niveau van het opslagsubsysteem.

4.8.1 Zonering

Termijn zonering aangesloten op schakelaars. Door zonering kunnen bepaalde switchpoorten alleen verbinding maken met vooraf gedefinieerde poorten. In sommige gevallen kan zonering de verspreiding van Fibre Channel-controleframes beperken; Wanneer bijvoorbeeld een nieuw opslagapparaat de ring betreedt, kunt u de verspreiding van het LIP-frame naar andere apparaten beperken.

Vanuit functioneel oogpunt zorgt zonering ervoor dat een computer rechtstreeks verbinding kan maken met een specifiek opslagsubsysteem. Het nadeel van deze aanpak is dat alle SAN-bronnen worden toegewezen aan één computer, die deze doorgaans niet volledig kan benutten. Zonering staat met name het delen van netwerktoegang of opslagbronnen niet toe.

Rijst. 4.9. SAN-zonering

Zonering kan worden gezien als analoog aan het configureren van een IP-poort op een router met firewall. Een ander voorbeeld is het opzetten van virtuele lokale netwerken (VLAN's) op een bestaand fysiek LAN. In een VLAN ‘zien’ slechts enkele apparaten elkaar, ook al bevinden zich andere apparaten op hetzelfde fysieke LAN. Op dezelfde manier beperkt zonering de mogelijkheden van SAN-componenten (vooral initiatoren) door beperkte gegevens over bepaalde te verstrekken eenheden opslag en de mogelijkheid om er toegang toe te krijgen, zelfs als ze zich op dezelfde fysieke locatie bevinden netwerken gegevensopslag en andere opslagapparaten bevinden.

In afb. 4.9 wordt gedemonstreerd bestemmingsplan concept. Het SAN heeft drie servers en drie opslageenheden. Verschillende tinten geven verschillende zones aan.

LUN-namen kunnen worden gedeeld tussen bestandsbeheersoftware systemen SAN. In deze software fungeren een of meer servers als metadataservers. De software wordt geïnstalleerd op de clientcomputer (de computer die toegang wil krijgen tot bestanden op het opslagnetwerk) en op de metadataserver. Metagegevens voorzien de clientcomputer van informatie om de logische offset in het bestand toe te wijzen aan het fysieke bloknummer opgegeven apparaat. Hierdoor heeft de clientcomputer rechtstreeks toegang tot het bestand via het SAN, zonder gegevens via de server over te dragen. Met voldoende competente organisatie normale machtigingen voor bestanden op

op de clientcomputer is ook van toepassing op bestanden die op afstand zijn opgeslagen, waardoor de beheerder geen extra stappen hoeft te ondernemen om de machtigingen voor het delen van bestanden te configureren.

Er kunnen meerdere zones worden gedefinieerd, waarbij één knooppunt de mogelijkheid heeft om meerdere zones tegelijk te betreden; sommige zones zullen elkaar dus overlappen. Zonering gebeurt op verschillende manieren.

Zonering op poortnummer. Het voordeel van deze aanpak is efficiëntie. Als het op de poort aangesloten apparaat wordt vervangen door een ander apparaat, is herconfiguratie niet vereist.

Zonering op WWN-naam. Dit wordt gedaan door WWN-namen op te geven die deel uitmaken van dezelfde zone. Sommige WWN's kunnen in meerdere zones voorkomen. Het voordeel is de veiligheid, maar dat gaat ten koste van de efficiëntie. Configuratiewijzigingen vereisen mogelijk een herstart van de server.

Softwarematige zonering. Dit gebeurt met behulp van een nameserver (software) die op de switch draait. Softwarezonering kan poortnummers, WWN of een combinatie van deze parameters gebruiken. De naamserver bevat een database waarin WWN's, poortnummers en zone-ID's worden opgeslagen.

Hardware-zonering. Dit gebeurt met behulp van een routeringstabel die op de switch is opgeslagen. Hardwarezonering is gebaseerd op WWN en houdt geen rekening met poortnummers.

4.8.2 LUN-maskering

Opslagbronnen kunnen worden "gepartitioneerd" in meerdere geneste eenheden (subeenheden). logisch apparaatnummer(logisch eenheidnummer – LUN). De SCSI-2-standaard ondersteunt maximaal 64 LUN's per apparaat.

Vanuit functioneel oogpunt maakt LUN-maskering dit mogelijk specifieke computer toegang krijgen tot een specifieke subeenheid op een bepaald gegevensopslagsysteem. Belangrijker nog is echter dat deze methode de toegang tot bepaalde LUN's voor sommige computers of servers kan voorkomen. Met LUN-maskering kunt u opslagbronnen en (impliciet) netwerkbandbreedte delen, maar de LUN zelf kan niet worden gedeeld. Om één LUN met meerdere computers te delen, hebt u het volgende nodig bestandssysteem met extra functies, die worden beschreven in hoofdstuk 6.

LUN-maskering is noodzakelijk om de gegevensintegriteit in een SAN-omgeving te garanderen. Let op: LUN-maskering is een beveiligingsfunctie op schijfniveau en niet noodzakelijkerwijs een beveiligingsfunctie op bestandsniveau. In het laatste geval (op bestandsniveau) zal aanvullende software nodig zijn.

LUN-maskering biedt extra functionaliteit, zodat LUN's opnieuw aan andere computers kunnen worden toegewezen. Er zijn verschillende manieren om LUN-maskering te realiseren. Elke methode heeft zijn eigen voor- en nadelen. Meestal wordt camouflage uitgevoerd door middel van:

hardware busadapter;

Hardware voor Fibre Channel-switches;

Hardware voor Fibre Channel-opslagapparaat;

knooppuntsoftware.

Deze opties worden besproken in paragrafen 4.8.2.1–4.8.2.4.

4.8.2.1 LUN-maskering met HBA BIOS

Het HBA BIOS maskeert alle LUN's die niet in de HBA BIOS-tabel staan ​​vermeld. Het knooppunt (waarop de HBA is geïnstalleerd) “merkt” dus eenvoudigweg niet het bestaan ​​van LUN’s op die het niet zou moeten “zien”.

Het nadeel van deze methode is de noodzaak van een correcte configuratie; Bovendien hoeft de methode niet te worden gebruikt. Alle systemen waarvan de HBA's niet correct zijn geconfigureerd of deze functie niet ondersteunen, kunnen mogelijk toegang krijgen tot LUN's waartoe ze eigenlijk geen toegang willen hebben. Een ander probleem is de complexiteit dynamische controle en herconfiguratie van dergelijke systemen.

4.8.2.2 LUN's maskeren met Fibre Channel-switches

Met Fibre Channel-switches is zonering vrij eenvoudig. Een binnenkomend pakket wordt doorgestuurd of niet doorgestuurd, afhankelijk van de bronpoort- en bestemmingspoortadressen. LUN-maskering zorgt voor extra overhead op Fibre Channel-switches, omdat de switch de eerste 64 bytes van elk datapakket moet inspecteren. Dit verslechtert de prestaties van de meeste Fibre Channel-switches, dus deze functie wordt doorgaans niet geïmplementeerd.

4.8.2.3 LUN-maskering door Fibre Channel-opslagcontrollers en routers

Deze methode van LUN-maskering wordt geforceerd op aangesloten hosts of vereist minimale invoer van de host. LUN-maskering wordt geïmplementeerd door de opslagcontroller of router (met behulp van de juiste firmware). Deze apparaten zijn geconfigureerd om een ​​tabel bij te houden met HBA WWN's die zijn toegewezen aan de LUN's waartoe zij (de controller of router) toegang hebben. Een belangrijk voordeel van deze aanpak is dat er een configuratie ontstaat die onafhankelijk is van tussenschakelaars of hubs.

Het nadeel van deze methode is de gesloten implementatie van deze technologie door elke leverancier en de complexiteit van het creëren enkele console management om de huidige parameters opnieuw te configureren of zelfs informatie te verkrijgen, hoewel elke leverancier interfaces levert voor het beheer van WWN-LUN-bundels.

Systeemleveranciers die deze technologie ondersteunen zijn onder meer Crossroads Systems, EMC, Dot Hill en HP (in Storage Works-producten). Leveranciers geven hun technologie-implementaties hun eigen naam; zo noemt het bedrijf Crossroads het bijvoorbeeld Toegangscontroles en HP koos de naam voor StorageWorks-producten Selectieve opslagpresentatie.

4.8.2.4 LUN-maskering door hostsoftware

LUN-maskering is bezig. hostsoftware, in het bijzonder de apparaatstuurprogrammacode. De code moet in de kernelmodus worden uitgevoerd, omdat het hoofdidee is om te voorkomen dat het besturingssysteem toegang krijgt tot de LUN, en het besturingssysteem zal dit doen voordat de eerste toepassing in de gebruikersmodus zelfs maar start.

Een dergelijke maskering kan worden uitgevoerd als functie van het besturingssysteem of buiten het systeem. Bij gebrek aan een specifieke oplossing van Microsoft hebben sommige leveranciers de benodigde code aan het HBA-stuurprogramma toegevoegd. Normaal gesproken geeft de bestuurder het commando uit LUN's rapporteren elk apparaat dat op de bus is aangesloten, en voordat de lijst met LUN's aan het Windows NT-systeem wordt verstrekt, 'schrapt' het stuurprogramma de LUN's uit de lijst op basis van extra gevraagde gegevens (bijvoorbeeld informatie systeem register Windows NT), waardoor sommige LUN's voor Windows worden "verborgen".

Het grootste probleem met deze methode is optionele instelling, en daarom de noodzaak van gedeeltelijke deelname van de host aan het LUN-maskeringproces. Dit betekent dat computers die geen aangepast HBA-stuurprogramma hebben, niet deelnemen aan LUN-maskering. Bovendien zijn er vooral schaalproblemen grote netwerken Gegevensopslag is op elke server en elke server-HBA lastig te configureren. Wat de voordelen betreft, kan een LUN effectief door meerdere servers worden gebruikt.

De beschreven functie is geïmplementeerd in producten van Emulex, Dell en JNI.

4.8.2.5 LUN-maskering en de toekomst van Windows NT

Op dit moment is er informatie dat Microsoft bezig is met het implementeren van LUN-maskeringsmogelijkheden in het poortstuurprogramma. Deze functie is echter niet beschikbaar in Windows Server 2003. Het voordeel van het gebruik van een poortstuurprogramma is dat het stuurprogramma altijd aanwezig is. poort in het geheugen, zodat de tijd gedurende welke de computer niet deelneemt aan LUN-maskering aanzienlijk wordt verkort. De kans op het laden van de verkeerde poortdriver is veel kleiner dan de kans op het laden van de verkeerde poort- en miniportdriver. Afgaande op voorlopige prognoses kan de beheerder, als de beschreven functie in Windows wordt geïmplementeerd, zelfstandig de lijst met LUN's bepalen en wijzigen die zichtbaar zijn voor de server; de lijst kan echter tijdelijk worden gewijzigd. In het laatste geval worden de wijzigingen niet opgeslagen nadat de server opnieuw is opgestart.

4.9 Interoperabiliteit tussen Fibre Channel-apparaten

De melding “Koper let op!” beschrijft goed de staat van apparaatcommunicatie in de Fibre Channel-wereld.

Er kan worden gezegd dat de meeste problemen met de interoperabiliteit van FC-AL-configuraties verband houden met opslagapparaten, HBA's, FC-AL-switches en routerleveranciers. Leveranciers van apparaten voeren uitgebreide tests uit op hun producten, maar hoewel in theorie de interoperabiliteit met andere apparaten gegarandeerd zou moeten zijn, vereist het in de praktijk veel extra testen en het aanpassen van verschillende parameters om resultaten te krijgen. Het wordt aanbevolen om configuraties te gebruiken die zijn getest door de leverancier of leverancier kant-en-klare oplossingen SAN.

Het grootste probleem is het gebrek aan gegarandeerde naleving van industrienormen. Bovendien garandeert zelfs het voldoen aan standaarden ook geen 100% interactie.

Leveranciers van kant-en-klare oplossingen, zoals IBM, HP en EMC, creëren laboratoria voor het testen van de interactie van verschillende apparaten en voeren hun eigen certificering uit. Tot op zekere hoogte doen andere leveranciers hetzelfde. Het wordt aanbevolen om dergelijke gecertificeerde oplossingen te gebruiken, waardoor u problemen kunt voorkomen die vaak optreden bij het toevoegen van nieuwe apparaten die niet door de leverancier zijn gecertificeerd.

Hoewel veel op Fibre Channel gebaseerde opslagnetwerken 1 Gbps-prestaties bieden, De laatste tijd Er zijn apparaten te koop die snelheden van 2 Gbit/s ondersteunen. Nieuwe apparaten betekenen nieuwe problemen. De door fabrikanten gevolgde standaarden ondersteunen snelheden van 2 Gbps, maar apparaten gaan automatisch over op snelheden van 1 Gbps als andere apparaten in het netwerk op die snelheid draaien. Het punt is dat op Fibre Channel gebaseerde SAN's moeten werken met de snelheid van het langzaamste apparaat in het netwerk. Dus zelfs één enkel apparaat dat op 1 Gbps draait, zal het hele SAN dwingen om op dat prestatieniveau te werken.

4.10 Moeilijkheden bij de praktische implementatie

Fibre Channel SAN's emuleren een directe verbinding van een opslagapparaat naar een server, zelfs als het apparaat daadwerkelijk via een switch is aangesloten. In de context van Windows worden Fibre Channel-apparaten dus benaderd via de SCSIPort- of Storport-stuurprogramma's die in hoofdstuk 2 worden beschreven. De kenmerken van het werken met Direct Attached Storage (DAS) zijn dus relevant voor het SAN.

Het nieuwe Storport-stuurprogramma biedt een schat aan functionaliteit, waaronder I/O-optimalisatie en netwerkbandbreedtebeheer, maar systeembeheerders en IT-beslissers moeten er rekening mee houden dat het Storport-stuurprogramma uitsluitend wordt ondersteund op Windows Server 2003. Windows-platforms Het is de moeite waard om de plannen van uw opslagleverancier voor de migratie naar het Storport-model te onderzoeken. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om aandacht te besteden aan de implementatie van ondersteuning voor deze apparaten op basis van het Windows 2000-platform, inclusief de details van de implementatie van het apparaatstuurprogramma. Dit is vooral belangrijk om de toereikendheid van de doorvoer van het oudere SCSIPort-stuurprogrammamodel te bepalen als de leverancier dit blijft gebruiken. Daarnaast moet je uitzoeken of de leverancier een native SAN-architectuur levert, zonder het SCSIPort-drivermodel, en of de oplossing gecertificeerd en ondersteund wordt door alle belanghebbenden. Let ten slotte op de plannen van de leverancier om te migreren naar het Storport-stuurprogrammamodel voor Windows Server 2003.

LUN-maskering wordt momenteel niet ondersteund in commerciële versies van Windows, en de release van Windows Server 2003 heeft hierin geen verandering gebracht. Voordat u nieuwe software en hardware aanschaft, moet u weten welke technologie de leverancier gebruikt om LUN-maskering te implementeren en hoe geschikt deze is om in uw omgeving te werken. Windows-omgeving.

4.11 Samenvatting

Fibre Channel-opslagnetwerken vormen een belangrijk onderdeel van de opslagsubsystemen van ondernemingen. Fibre Channel-technologie kan worden ingezet in goedkope ringgebaseerde configuraties of in de steeds populairder wordende geschakelde fabric-architectuurtopologie.

Het Windows Server 2003-besturingssysteem ondersteunt Fibre Channel-apparaten die gebruikmaken van het Storport-stuurprogramma dat door de hardwareleverancier wordt geleverd. De leverancier kan in plaats daarvan een mini-SCSI-poortdriver leveren, maar in dit geval kunnen de voordelen van de Storport-driver (bijv. toegenomen productiviteit en foutafhandeling) zijn niet beschikbaar voor gebruikers. Het Windows 2000-besturingssysteem en eerdere versies ondersteunen Fibre Channel-apparaten via de SCSIPort-minidriver die wordt geleverd door hardwareleveranciers.

Hoewel Windows NT LUN-maskering en zone-technologie ondersteunt, is er geen basisondersteuning voor LUN-maskering in Windows NT. LUN-maskering in Windows NT kan worden geïmplementeerd in een stuurprogramma van de hardwareleverancier.

Opmerkingen:

ISO - Internationale Organisatie voor Standaardisatie;

OSI - Openen Systeeminterconnectie(interactie van open systemen).

Er zijn momenteel verschillende fysieke standaarden, en het feit dat er slechts drie worden gebruikt basistype kabels (koper, single-mode en multimode) betekent niet dat er drie soorten fysieke connectoren zijn. Daarnaast worden deze typen ook gebruikt in andere interfaces, zoals Gigabit Ethernet.

6 Fibre Channel-protocol

In algemene context Fibre-kanaal is een reeks normen ontwikkeld door het Amerikaanse National Standards Institute. De Fibre Channel-interface biedt hoogwaardige seriële connectiviteit tussen de host- en opslageenheden, maar ook tussen de opslageenheden zelf. De standaard maakt snelle gegevensoverdracht mogelijk in netwerken met point-to-point- en ringtopologieën. Bovendien biedt Fibre Channel al deze mogelijkheden, samen met foutcontrole.
De Fibre Channel-standaard definieert vijf functionele niveaus: FC-0 tot FC-4. Merk op dat om praktische redenen de FC-0-, FC-1- en FC-2-lagen in hardware zijn geïmplementeerd.

6.1 Niveau FC-0

Definieert de fysieke kenmerken van de interface en media. Specifiek definieert FC-0 specificaties voor signaalniveaus, media en ontvangers/zenders. De FC-0-laag maakt het gebruik van meerdere interfaces mogelijk, waardoor het mogelijk is om verschillende datasnelheden en verschillende transmissiemedia te selecteren. Voorbeelden van fysieke transmissiemedia zijn koperdraad, single-mode en multi-mode kabels. Overdrachtssnelheden variëren van 12,5 tot 106,25 MB/s.
Degenen die bekend zijn met het zevenlaagse ISO OSI-netwerkmodel zullen wellicht opmerken dat FC-0 overeenkomt met de zevende laag van het ISO OSI-model.

6.2 Niveau FC-1

Definieert coderings- en decoderingsschema's voor gegevens, signalen en speciale tekens, evenals foutbeheer. Bovendien is het FC-1-niveau verantwoordelijk voor het onderhouden van communicatielijnen.
Het FC-1-niveau gebruikt een coderingsschema genaamd 8V/10V. Het circuit is ontworpen om het volgende te bieden:

■ effectieve gegevenssynchronisatie;

■ geavanceerde foutdetectie;

■ efficiënte detectie van controletekens;

■ vereenvoudigd ontwerp van ontvanger/zenderhardware.

Het 8V/10V-coderingscircuit zet elke 8 bits om in twee mogelijke 10-bits waarden. Deze 10 bits worden gebruikt in de vorm Ann.m, waarbij A de waarde is van K voor commando-indicatie of D voor data-indicatie; nn - decimale waarden van de laatste vijf bits van de byte; M is de decimale waarde van de eerste drie bits van de byte.
De twee mogelijke waarden ontstaan ​​doordat de specificatie een van de waarden selecteert om de gegevens tijdens de verzending te coderen op basis van de recente transmissiegeschiedenis. Dit is nodig om een ​​minimaal aantal toestandsovergangen (tussen 0 en 1) te garanderen, waardoor de transmissie-efficiëntie toeneemt. De recente transmissiegeschiedenis wordt dynamische mismatch genoemd.
Zoals reeds opgemerkt, worden alle gegevens gecodeerd met 10 bits. Sommige ongebruikte 10-bits tekens (in een datacontext) worden gebruikt om frames en signalen te scheiden, inclusief signalen dat de poort klaar is om gegevens te ontvangen, evenals andere soorten signalen. De focus ligt op het opsporen en corrigeren van fouten tijdens de transmissiefase. Fibre Channel-gegevens worden altijd verzonden in groepen van 4 bytes, de zogenaamde transmissiewoorden.

6.3 Niveau FC-2

Definieert de overdracht van gegevens van het ene knooppunt naar het andere, d.w.z. direct transportmechanisme. De FC-2-laag genereert frames, definieert serviceklassen en registreert services voor de communicatiearchitectuur of poorten. Deze laag kan worden gezien als analoog aan de MAC-laag (Media Access Control) in het ISO OSI-model.

Rijst. Fibre Channel-gegevenshiërarchie

Niveau FC-2 definieert:

■ Fibre Channel-communicatiehiërarchie, die geordende sets, frames, sequenties en uitwisselingen omvat;

■ Fibre Channel-stroomcontrole;

■ FC-2-protocollen;

■ serviceklassen FC-2.

Bij Fibre Channel worden gegevens verzonden met behulp van frames. Een frame is het equivalent van een TCP/IP-pakket. Frames worden gemaakt op basis van geordende sets en datasymbolen. Verschillende frames worden gegroepeerd om een ​​reeks te vormen, en verschillende reeksen vormen een uitwisseling. Dit wordt gedemonstreerd in de bovenstaande figuur.

6.3.1 Door Fibre Channel bestelde sets

Bestelde sets zijn seriële datastructuren van 4 bytes die speciale tekens of communicatielijnsignalen vertegenwoordigen. Hieronder volgen voorbeelden van dergelijke sets.

■ Framescheidingstekens SOF (Start Of Frame) en EOF (End Of Frame), die analogen zijn van SOF- en EOF-pakketten in Ethernet-netwerken. In tegenstelling tot Ethernet definieert Fibre Channel meerdere SOF- en EOF-opties omdat de FC-1-laag een coderingsschema gebruikt dat meerdere representaties produceert voor elk verzonden teken.

■ Twee basissignalen om de havenstatus aan te geven.
Inactief - een indicatie dat de poort klaar is om gegevens te verzenden of te ontvangen.
Ontvanger gereed - een indicatie dat de interfacebuffer (interactieapparaat) gereed is om gegevens te ontvangen.

■ Basisvolgorde. Een eenvoudig te bestellen setje dat regelmatig wordt verzonden om de bijzondere status van een port aan te geven. Speciale statussen zijn onder meer:
Niet operationeel (NOS) - alleen gebruikt in point-to-point-netwerken of in een fabric-architectuur (niet in een ring met toegangsscheiding) om een ​​storing van de communicatielijn of het optreden van een specifieke fout aan te geven;
Offline (OLS) - verzonden tijdens poortinitialisatie of bij ontvangst van de basis NOS-status; dus stuurt de poort als reactie op NOS een OLS-antwoord;
Link Reset (LR) - gebruikt om aan te geven dat de communicatielijn opnieuw moet worden geïnitialiseerd;
Link Reset Response (LS) - Wordt gebruikt om aan te geven dat LR-gegevens zijn ontvangen en verwerkt.

6.3.2 Fibre Channel-frame

Net zoals het IP-pakket het basiselement is van het Internet Protocol (IP), is het frame het basiselement structureel element Vezelinterface Kanaal. Er zijn drie soorten kozijnen.
1. Linkcontroleframes, gebruikt om een ​​linkcontrolecommando te verzenden.
2. Linkdataframes, gebruikt om gegevens te verzenden die nodig zijn om de link te beheren.
3. Apparaatgegevensframes, die gegevens bevatten voor protocollen op een hoger niveau, zoals gegevens die worden gelezen vanaf een harde schijf.

Fibre Channel-frameheader

De afbeelding toont de Fibre Channel-frameheader. Het frame is ontworpen om 2048 bytes aan gegevens te bevatten en een optionele header van 64 bytes. Met deze framegrootte kunt u een grote hoeveelheid gegevens tegelijk overbrengen met minimale overhead (ongeveer 1,5%). Dit betekent echter dat het andere knooppunt zal moeten wachten tot het grote frame is verzonden, wat leidt tot grotere transmissievertragingen. Laten we dit vergelijken met het ATM-protocol (Asynchronous Transfer Mode), waarbij de framegrootte 53 bytes is en de protocoloverhead ongeveer 10% is. Dit vermindert de latentie, maar de tijd die nodig is om een ​​bepaalde hoeveelheid gegevens over te dragen, neemt toe.
Elk frame begint en eindigt met een speciaal scheidingsteken, zoals bij andere netwerkprotocollen. Dit zijn respectievelijk SQF en EOF. Elk frame heeft een header die verschillende functies vervult. Eén daarvan is het verstrekken van bestemmings- en bronadressen om gegevenswisseling mogelijk te maken. Een andere taak is het overdragen van informatie om de communicatieverbinding te controleren, inclusief de controle van de transmissie zelf.
Andere Fibre Channel-frameheadervelden worden hieronder besproken.

■ Het veld Destination_Id wordt gebruikt om het frame te routeren. In punt-tot-punt- en ringverdelingtopologieën kan routering op de gebruikelijke manier plaatsvinden, wat niet het geval is in een geschakelde structuurarchitectuurtopologie. Het veld Source_Id is bedoeld om foutmeldingen over te brengen en datalussen tijdens het routeren te voorkomen.

■ De velden R_CTL en Type worden gebruikt om de verschillende frames van FC-4-niveau te sorteren bij aankomst op hun bestemming. Deze velden geven dus aan of het binnenkomende frame SCSI-, IP- of andere gegevens bevat. De waarden van het Ture-veld worden beschreven in de tabel.

■ Het veld R_CTL wordt gebruikt om de inhoud van het frame aan te geven. Het frame kan gegevens of informatie bevatten voor het besturen van de communicatieverbinding; in het laatste geval kunnen frames gevraagd of ongevraagd zijn.

Tabelwaarden van het Ture-veld in Fibre Channel-frames

Betekenis	Beschrijving
	Basislijnonderhoud
	Fibre Channel-poort - Verbeterde linkservice
	Geheugenpoort
	Geheugen initialiseren
	ZIE 802.2-interface
	Internetprotocol (IP)
	IPI-slaveapparaat (Intelligent Peripheral Interface).
	Hoofd-IPI-apparaat
	SCSI-initiator
	SCSI-doelapparaat
	HIPPI-interface
	SBCCS-code (Single-Byte Command Code Sets).
	Gereserveerd voor nieuwe bustypen
	Gereserveerd
	Uniek voor de fabrikant
	Direct kanaal

■ Het F_CTL-veld wordt gebruikt om frame-informatie te beschrijven, zoals de eerste of laatste reeks.

■ Het veld DF_CTL geeft de aan- of afwezigheid van optionele headers aan;

■ De velden SEQ_Id en SEQ_CNT identificeren op unieke wijze de uitwisselingssequentieteller (zie paragraaf 4.6.3.3).

■ Het veld 0X_Id (source exchange identifier) ​​wordt gebruikt om een ​​frame te associëren met een specifieke bronpoortuitwisseling.

■ Het veld RX_Id (Responder Exchange Identifier) ​​wordt gebruikt om een ​​frame te associëren met een specifiek antwoordpoortverkeer.

■ Het veld Relatieve offset identificeert de relatieve offset van de eerste byte van de hoofdinhoud van het frame ten opzichte van het basisadres.

6.3.3 Fibre Channel-sequentie

Een reeks is een reeks frames die van het ene punt naar het andere worden verzonden. Om mogelijke fouten te corrigeren, bevat elk frame een unieke reeksteller. Foutcorrectie wordt uitgevoerd door een protocol op een hoger niveau, meestal op FC-4-niveau. Houd er rekening mee dat alle frames in een reeks in één richting worden verzonden (niet beide tegelijkertijd).

6.3.4 Fibre Channel-uitwisseling

Verschillende sequenties vormen een uitwisseling. Uitwisselingen zijn reeksen van tweerichtingsrichtingen; die. de uitwisseling omvat reeksen gegevens die in verschillende richtingen worden verzonden, hoewel elke reeks slechts in één richting wordt verzonden. Voor elke uitwisseling kan er op een bepaald moment slechts één reeks actief zijn. Maar aangezien meerdere beurzen tegelijkertijd actief kunnen zijn, kunnen verschillende reeksen van deze beurzen ook tegelijkertijd actief zijn.
Elke centrale voert één functie uit, bijvoorbeeld het implementeren van de SCSI Read-opdracht.

6.3.5 Fibre Channel-stroomregeling

Fibre Channel-eindknooppunten communiceren rechtstreeks met elkaar en creëren geen sessieverbindingen met tussenliggende knooppunten.

De apparaten zijn zich niet bewust van de switch en hub van de fabric-architectuur. Uiteraard gaat het daarbij om schakelaars en hubs die stroomcontrolepakketten met deze apparaten uitwisselen.
Het stroomcontrolemechanisme vereist dat de verzendende poort geen frames sneller verzendt dan de ontvangende poort ze kan verwerken. Fibre Channel-poorten hebben buffers om frames tijdelijk op te slaan en vervolgens te verwerken. Verwerken betekent het verzenden van het frame naar een andere poort of het doorgeven van het frame aan een protocol op een hoger niveau. Het stroomcontroleschema dat in Fibre Channel wordt gebruikt, lijkt sterk op het floating window-protocol in TCP/IP. De venstergrootte, het aantal frames dat kan worden verzonden zonder ontvangstbevestiging, wordt vooraf bepaald door de partijen bij de uitwisseling. In dit geval kan de overeengekomen waarde niet worden gewijzigd. Voor elk verzonden frame wordt de venstergrootte met één verkleind, en voor elk bevestigd frame wordt de venstergrootte met één vergroot. Flowcontrole kan op twee manieren worden uitgevoerd: van punt naar punt of van buffer naar buffer. Dit vereist delen beide methoden.
Point-to-point-stroomcontrole vindt plaats tussen twee eindpunten: de gegevensbron (bijvoorbeeld een server) en de gegevensbestemming (bijvoorbeeld een harde schijf). Point-to-point-stroomcontrole wordt uitgevoerd tussen twee N-type poorten (er kunnen tussenliggende knooppunten tussen zitten). Twee N-type poorten registreren elkaar, waarbij elke poort een bepaald aantal buffers van de andere poort toewijst. Dit bedrag wordt bufferreservering genoemd. De afzender kan niet meer frames verzenden dan deze waarde. De ontvanger verzendt een ACK-frame (positieve bevestiging) voor elk succesvol ontvangen en verwerkt frame, en de zender kan, wanneer hij een ACK-frame ontvangt, de krediettellingswaarde met één verhogen voor elk ontvangen ACK-frame. De ontvanger kan de succesvolle ontvangst van meerdere frames of zelfs een hele reeks bevestigen, en de ontvanger zal, in plaats van te wachten op een bevestiging voor elk frame afzonderlijk, het aantal frames moeten vergroten dat kan worden verzonden.
Buffer-naar-bufferstroomcontrole wordt uitgevoerd tussen twee aangrenzende knooppunten, die tussenliggende knooppunten zijn of zich tussen het eindknooppunt en het tussenliggende knooppunt bevinden. Er wordt dus buffer-naar-bufferstroomcontrole uitgevoerd tussen poorten van type N of tussen poort F en poort N. Zoals opgemerkt wisselen de poorten gegevens uit die het aantal buffers aangeven dat voor elk knooppunt is gereserveerd. Deze waarden kunnen verschillen; de ene poort kan bijvoorbeeld twee buffers toewijzen, terwijl een andere poort vier buffers kan toewijzen. De ontvangst van een frame wordt bevestigd met een Receiver Ready-frame in plaats van een ACK-frame, zoals bij point-to-point flow control.

6.3.6 FC-2-protocollen

Fibre Channel-standaarden definiëren protocollen voor het beheer van datatransmissie- en communicatielijnen. Bovendien worden aanvullende standaarden beschreven ter ondersteuning van protocollen op een hoger niveau die op de FG-4-laag worden gebruikt. Deze protocollen worden hieronder beschreven.

■ Fabric Login-protocol, dat de uitwisseling van parameters definieert tussen een poort en een fabric-architectuurswitch.

■ Port Login, wat vereist dat, ongeacht de topologie (point-to-point, split ring of geschakelde fabric-architectuur), twee poorten zich bij elkaar moeten registreren voordat ze met elkaar kunnen worden verbonden. Wederzijdse registratie wordt uitgevoerd met behulp van een speciaal frame PL0GI. Het Port Login-protocol biedt twee belangrijke functies.
Mogelijkheid om informatie te verkrijgen over poort N waarop registratie wordt uitgevoerd. Deze informatie omvat een beschrijving van de serviceklassen die door poort N worden ondersteund.
Initialiseer de reserveringsbuffer voor point-to-point-stroomcontrole. Houd er rekening mee dat dit in context is directe verbinding point-to-point-stroomregeling verschilt niet van buffer-naar-bufferstroomregeling.

■ Data Transfer Protocol, dat definieert hoe gegevens worden geprotocolleerd hoogste niveau(FC-4-niveau) worden verzonden met behulp van stroomregelcircuits.

■ Arbitrated Loop-protocol, dat ringinitialisatie- en beheermethoden definieert.

6.3.7 Dienstklassen FC-2

De Fibre Channel-interface is ontworpen om dit te bieden op verschillende manieren dataoverdracht. Een aantal diensten heeft de volgende kenmerken:
■ type dienstaansluiting, d.w.z. vergelijkbaar met TCP of zonder een verbinding tot stand te brengen, zoals in UDP;

■ ondersteuning voor levering door meerdere abonnees (multicast);

■ ondersteuning voor melding van bezorging of mislukte bezorging;

■ ondersteuning voor gegarandeerde levering van frames in dezelfde volgorde waarin ze zijn verzonden;

■ het type dienst dat wordt aangeboden, zoals het reserveren van bandbreedte voor de verbinding als de dienst verbindingsgericht is;

■ soort mechanismen voor het controleren van de gegevensstroom.
Om een ​​breed scala aan opties voor gegevensoverdracht te bieden, zijn er verschillende serviceklassen gedefinieerd.

■ Klasse 1-type definieert een speciale verbinding, vergelijkbaar met een TCP/IP-verbinding. Net als TCP zorgt Klasse 1 ervoor dat frames worden afgeleverd in dezelfde volgorde waarin ze zijn verzonden. Het Klasse 1-type wordt gebruikt bij de overdracht van grote hoeveelheden gegevens, waarbij de tijd die wordt besteed aan het tot stand brengen van een verbinding een orde van grootte korter is dan de tijd die nodig is om gegevens over te dragen.

■ Klasse 2 definieert een verbindingsloze dienst (vergelijkbaar met datagrammen), waarbij frames potentieel kunnen worden afgeleverd in een andere volgorde dan waarin ze zijn verzonden (wat impliceert dat de frames opnieuw worden geordend door een protocol op een hogere laag). Net als bij netwerkprotocollen is klasse 2-service zinvol als de hoeveelheid overgedragen gegevens zo klein is dat de overhead van het tot stand brengen van een verbinding vergelijkbaar is met de kosten van het verzenden van de gegevens zelf. De ontvanger van een Klasse 2-frame moet een ontvangstbevestiging sturen bij ontvangst van het frame.

■ Klasse 3 biedt ook service zonder verbinding. Het belangrijkste verschil met Klasse 2 is dat het niet nodig is om de succesvolle ontvangst van een frame te bevestigen. Dit is vergelijkbaar met IP-datagrammen, een gebruiksmethode die ook wel eens gekscherend 'verzenden en bidden' wordt genoemd.

■ Klasse 4, ook wel Intermix genoemd, is een optionele serviceklasse. De klasse garandeert een bepaalde bandbreedte voor Klasse 1-frames, en de resterende bandbreedte wordt gebruikt voor Klasse 2- en Klasse 3-frames;

■ Klasse 6 is een unidirectionele, verbindingsgerichte dienst met multi-drop leveringsmogelijkheden (Klasse 5 is gereserveerd).
De tabel bevat alle informatie over glasvezelserviceklassen
Kanaal.
Houd er rekening mee dat de meeste providers de klassen 1, 2 en 3 ondersteunen. Sommige providers ondersteunen echter alleen niet-verbindingsgerichte klassen (Klasse 2 en Klasse 3).

ANSI in 1988. Fibre Channel concurreert momenteel met zowel Ethernet als SCSI. (Zie http://www.prz.tu-berlin.de/docs/html/EANTC/INFOSYS/fibrechannel/detail, http://www.fibrechannel.com/technology/physical.htm en http://www. ancor.com, http://www.iol.unh.edu/training/fc/fc_tutorial.html.) Het kan eenvoudig worden gekoppeld aan lokale en regionale netwerkprotocollen. Fibre Channel heeft een uniek fysiek interfacesysteem en frameformaten waarmee deze standaard eenvoudig kan worden gekoppeld kanaalprotocollen IPI(Intelligente Perifere Interface), SCSI, HIPPI, ATM, IP en 802.2. Hierdoor kunt u bijvoorbeeld een hogesnelheidskanaal organiseren tussen een computer en een RAID-schijfopslagsysteem. De snelheid van Fibre Channel-netwerken bedraagt ​​n x 100 MB/s voor kanaallengtes van 10 km of meer. Het is ook mogelijk om op lagere snelheden te werken (bijvoorbeeld 12,5 MB/s). Maximaal transmissiesnelheid vandaag is 4,25 Gbaud. Singlemode of multimode glasvezel kan als transportmedium worden gebruikt. Het gebruik van koperen coaxkabel en twisted pairs is toegestaan ​​(bij snelheden tot 200 MB/s). Fibre Channel heeft zes onafhankelijke serviceklassen (elke klasse vertegenwoordigt een specifieke communicatiestrategie) die een breed scala aan toepassingsproblemen mogelijk maken (tabel 14.11). Tabel 14.11.

Klas 1	Een point-to-point circuitgeschakelde verbinding tussen poorten van het type n_port. De les is geschikt voor audio- en videotoepassingen zoals videoconferenties. Zodra een verbinding tot stand is gebracht, wordt alle beschikbare kanaalbandbreedte gebruikt. Dit garandeert dat frames worden ontvangen in dezelfde volgorde waarin ze zijn verzonden.
Klasse 2	Verbindingsloze pakketgeschakelde uitwisseling die de levering van gegevens garandeert. Omdat er geen verbinding tot stand is gebracht, kan de poort tegelijkertijd met een willekeurig aantal n_ports communiceren, waarbij frames worden ontvangen en verzonden. Er kan geen garantie worden gegeven dat de frames worden afgeleverd in dezelfde volgorde waarin ze zijn verzonden (behalve in het geval van een point-to-point- of scheidsrechterlijke ringverbinding). Buffer-naar-buffer- en punt-naar-puntstroomcontroleschema's zijn geldig in deze klasse. Deze klasse is typisch voor lokale netwerken waar de leveringstijd van gegevens niet kritisch is
Klasse 3	Uitwisseling van datagrammen zonder verbinding tot stand te brengen en zonder leveringsgarantie. Buffer-naar-buffer stroomregelschema. Toepasbaar voor scsi-kanalen
Klasse 4	Biedt de toewijzing van een bepaald deel van de kanaalcapaciteit met een bepaalde Quality of Service (QoS)-waarde. Werkt alleen met fabric-topologie, waarbij twee poorten van het type n_port zijn aangesloten. In dit geval worden twee virtuele verbindingen gevormd die tegengegevensstromen bedienen. De capaciteit van deze aansluitingen kan variëren. Net als bij klasse 1 is hier de volgorde van de framelevering gegarandeerd. Toegestaan gelijktijdige verbinding met meer dan één poort van het type n_port. Er wordt gebruik gemaakt van een buffer-naar-buffer stroomregelschema. Elke virtuele verbinding wordt onafhankelijk bestuurd met behulp van het primitieve signaal fc_rdy
Klasse 5	Veronderstelt isochrone service
Klasse 6	Biedt multicasting-service binnen een fabric-topologie. Het standaardadres 0xfffff5 wordt gebruikt. n_port wordt lid van de multicastgroep door zich te registreren op adres 0xfffff8

Fibre Channel maakt gebruik van pakketten variabele lengte(tot 2148 bytes), met maximaal 2112 bytes aan gegevens. Deze pakketlengte vermindert aanzienlijk de overhead die gepaard gaat met het doorsturen van headers (98% efficiëntie). Vanuit dit oogpunt bevindt ATM zich in de slechtste positie (83% efficiëntie van 48 bytes aan gegevens in een pakket van 53 bytes). Alleen FDDI verslaat Fibre Channel in deze parameter (99%). In tegenstelling tot andere lokale netwerken die adressen van 6 octetten gebruiken, werkt Fibre Channel met adressen van 3 bytes die dynamisch worden toegewezen tijdens het inloggen. Adres 0xffffff is gereserveerd voor broadcast-adressering. Adressen in het bereik 0xfffff0-0xfffffe worden toegewezen voor toegang tot de fabric-structuur, de multicasting-server en de alias-server. n_poort verzendt frames van zijn bron_id (s_id) naar bestemming_id (d_id). Voordat de fabric-aanmeldingsbewerking wordt uitgevoerd, is de poort s_id niet gedefinieerd. In het geval van een arbitragering worden de 3-octetadressen al_pa gebruikt, gespecificeerd bij het initialiseren van de ring. Om knooppunten uniek te identificeren, worden 64-bits identificatienamen gebruikt.

Het pakketformaat in Fibre Channel-netwerken wordt getoond in Fig. 14.7. Het maakt gebruik van 24-bits adressen, waarmee maximaal 16 miljoen objecten kunnen worden geadresseerd. Het netwerk kan verbindingen opbouwen met behulp van een point-to-point-schema; ringarchitectuur met de mogelijkheid van arbitrage (FC-al) en andere schema's (bijvoorbeeld fabric, waardoor een groot aantal onafhankelijke uitwisselingen tegelijkertijd mogelijk is) zijn ook toegestaan. Het ringverbindingsschema wordt getoond in Fig. 14.8. Er kunnen maximaal 128 knooppunten op de ring worden aangesloten. Het Fibre Channel-protocol heeft 5 lagen die het fysieke medium, de transmissiesnelheden, het coderingsschema, de pakketformaten, stroomcontrole En verschillende soorten Diensten. De fysieke laag (FC-ph, 1993) heeft drie sublagen. FC gebruikt optische vezels met een diameter van 62,5, 50 micron en single-mode. Om de veiligheid te garanderen, is er een optionele optische connectorverbindingscontrole (OFC) voorzien. Hiervoor stuurt de zender periodiek korte lichtpulsen naar de ontvanger. Als de ontvanger zo'n puls ontvangt, gaat het uitwisselingsproces verder (Tabel 14.12).

Tabel 14.12.

FC-0	Definieert de fysieke kenmerken van de interface en omgeving, inclusief kabels, connectoren, stuurprogramma's (ECL, LED, lasers), zenders en ontvangers. Samen met FC-1 vormt deze laag de fysieke laag
FC-1	Definieert de coderings-/decoderingsmethode (8B/10B) en het transmissieprotocol waarbij de overdracht van gegevens en timinginformatie wordt gecombineerd
FC-2	Definieert de regels van het signaleringsprotocol, serviceklassen, topologie, segmentatiemethodologie, stelt het frameformaat in en beschrijft de overdracht van informatieframes
FC-3	Bepaalt de werking van meerdere poorten op één knooppunt en levert gewone types dienst
FC-4	Biedt implementatie van een reeks applicatieopdrachten en protocollen op een hoger niveau (bijvoorbeeld voor SCSI, IPI, IEEE 802, SBCCS, HIPPI, IP, ATM, enz.)

Rijst. 14.7.

FC-0- en FC-1-formulier fysieke laag, overeenkomend standaard model ISO.

De FC-standaard maakt punt-tot-punt-, arbitrated ring- en fabric-verbindingen mogelijk (boven, midden en onderkant van figuur 14.8). Ringarchitectuur biedt de goedkoopste verbinding. Het arbitragesysteem staat alleen uitwisselingen tussen twee knooppunten tegelijk toe. Opgemerkt moet worden dat de ringstructuur niet het gebruik van een tokentoegangsschema impliceert. Wanneer een apparaat dat op het netwerk is aangesloten, gereed is om gegevens te verzenden, verzendt het het primitieve ARBX-signaal, waarbij X is fysiek adres apparaten in de arbitragering (al_pa). Als het apparaat zijn eigen ARBX-primitieve signaal ontvangt, krijgt het de controle over de ring en kan het beginnen met zenden. De initiator van de uitwisseling verzendt een open primitief signaal (OPN) en brengt een verbinding tot stand met de ontvanger. Er is geen tijdslimiet voor het behouden van de controle over de ring. Als twee apparaten tegelijkertijd de controle over de ring proberen over te nemen, worden de X-waarden van de ARB-signalen vergeleken. Een apparaat met een kleinere al_pa krijgt prioriteit, een apparaat met een grotere al_pa wordt geblokkeerd.

Voordat de ring wordt gebruikt, moet deze worden geïnitialiseerd (LIP-procedure), zodat elke poort zijn eigen fysieke adres ontvangt (al_pa - één octet, dat bepaalt Maximaal nummer poorten in de arbitragering). De initialisatieprocedure begint onmiddellijk na het inschakelen van de stroom een signaal verzenden-LIP primitief via poort l_port. Vervolgens wordt het apparaat geselecteerd dat het al_pa-selectieproces zal beheren.

Vóór verzending worden de octetten omgezet in codereeksen van 10 bits, die transmissietekens worden genoemd (IBM 8B/10B-codering). Een logische komt overeen met een hoger niveau van lichtenergie.

Rijst. 14.8.

Fibre Channel heeft twee communicatiemodi: buffer-naar-buffer en punt-naar-punt. Gegevensoverdracht vindt alleen plaats als de ontvangende partij er klaar voor is. Voordat partijen iets verzenden, moeten ze een inlogoperatie uitvoeren. Tijdens het inloggen wordt de bovengrens voor de hoeveelheid overgedragen gegevens (tegoed) bepaald. De waarde van de creditparameter specificeert het aantal frames dat kan worden ontvangen. Nadat het volgende frame is verzonden, wordt de creditwaarde met één verlaagd. Wanneer deze variabele nul bereikt, wordt verdere verzending geblokkeerd totdat de ontvanger een of meer frames heeft verwerkt en klaar is om door te gaan met ontvangen. Een vrij nauwe analogie met ramen in TCP-protocol. De buffer-naar-buffer-uitwisselingsmodus omvat het tot stand brengen van communicatie tussen N_Port- en F_Port-poorten of tussen twee N_Ports. Wanneer een verbinding tot stand is gebracht, informeert elke partij de partner hoeveel frames zij bereid zijn te accepteren (de waarde van de BB_Credit-variabele). De point-to-point-modus wordt geïmplementeerd tussen poorten van het type N_Port. De limiet voor het aantal frames dat een partij kan accepteren, wordt ingesteld door de variabele EE_Credit. Deze variabele wordt bij initialisatie op nul gezet, met één verhoogd wanneer een frame wordt verzonden, en verlaagd wanneer een ACK Link Control-frame wordt ontvangen. Een ACK-frame kan aangeven dat de poort één frame, N frames of een hele reeks frames heeft ontvangen en verwerkt. (Zie ook Definities van beheerde objecten voor het Fabric-element in Fibre Channel Standard. K. Teow. Mei 2000, RFC-2837.)

14.2. HIPPI parallelle netwerkinterface

Alle tot nu toe beschouwde informatietransmissiesystemen hebben uitsluitend gebruik gemaakt van seriële code. In verschillende stadia van de evolutie van de telecommunicatie werd de voorkeur gegeven aan zowel parallelle als seriële methoden voor gegevensuitwisseling. Op dit moment wordt de parallelle interface alleen bewaard voor het aansluiten van printers. Het belangrijkste voordeel van seriële informatieoverdrachtsschema's is de besparing op kabels. Hieronder beschrijven we nog een standaard waarbij gebruik wordt gemaakt van een parallelle interface (het begin van de ontwikkeling dateert uit 1987). HIPPI ( Parallelle interface met hoge prestaties, zie ftp://ftp.network.com ; http://www.cern.ch/hsi/hippi/spec/introduc.htm; RFC-2067, IP via HIPPI, J. Renwick; RFC-1374, IP en ARP op HIPPI, J. Renwick, ANSI x3t9.3/90-043, 1990 en X3t9.3/91-005) is een snelle parallelle interface met een snelheid van 800 Mbit/s (maar mogelijke versies met 100, 200, 400 en 1600 Mbit/s). De interface is ontwikkeld in Los Alamos. Later werd op basis van deze interface de ideologie van het netwerk voorbereid.

De lengte van de code die per klokcyclus in HIPPI wordt verzonden, is 32 bits (de HIPPI-versie, ontworpen voor een snelheid van 1600 Mbit/s, heeft een codelengte van 64 bits). Alle zendingen zijn simplex. Er is een Superhippi-standaard (HIPPI -6400, 6,4 GB/s), die een datatransmissiesysteem beschrijft dat 8 keer sneller is dan HIPPI. Er is een seriële HIPPI-versie ontwikkeld voor een wisselkoers van 1,2 Gbaud voor coax- en glasvezelkabels (tot 10 km; versie HIPPI -FC - fiber channel). De maximale afstand tussen een station en een wissel is 25 m. De maximale afstand tussen stations (station-wisselstation) is 50 m. De limiet op het aantal stations is afhankelijk van het type wissels dat wordt gebruikt. De switches kunnen met elkaar communiceren (HIPPI-SC). uitwisseling van informatie tussen stations. Een voorbeeld van een HIPPI-netwerktopologie wordt gepresenteerd op