光纤通道协议简介(Fibre Channel)FC基础知识基础知识 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nFiber 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。nFibre 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。n从分层协议栈的角度看，FC仅仅包含了从物理层到传输层的规范。它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接口，如SCSI或IP协议。而将SCSI封装起来后整个协议，就是FCP（FC Protocol）。nFC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 长距离 10公里到100公里IEEE MAC 地址预留NAA IDFC端口名称 有多种名称格式IEEE 名称、IP名称、IEEE注册名称、IEEE注册扩展名称 所有这些都称为World Wide Name(WWN)，因为它们是唯一的 例如: 1 0 : 0 0 : 0 0 : 6 0 : 6 9 : 0 0 : 6 0 : 0 2 HBA卡上对应的有WWPN号和WWNN号，分别代表端口号和节点号，端口号和节点号可以相同，也可以不相同。我们存储上设置的是一样的。FC端口类型E_PortE_Port节点节点节点光纤通道交换机光纤通道交换机节点节点NL_PortNL_PortNL_PortFL_PortF_PortF_PortN_PortN_PortN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节点 BN_PortN_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 BNL_PortNL_Port发送器接收器NL_Port接收器发送器接收器发送器节点DNL_Port发送器接收器节点C 每个端口800/1600MBps带宽 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_PortF_PortF_PortF_Port节点BN_Port接收器发送器N_Port节点D接收器发送器N_Port节点C接收器节点 AN_Port发送器接收器发送器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-Attached Storage网络接入存储（NAS） Storage Area Network存储区域网络（SAN）FC组网模式DASDirect Attached StorageNASNetwork Attached StorageSANStorage Area NetworkDAS组网 DASDAS：Direct Attached StorageDirect 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”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协议协议 FC协议栈 FC协议标准 FC帧格式 FC会话管理 FC数据交换 FC通用服务器 FC流量控制FC协议栈FC-3 (通用服务)FC-2 (帧结构、流量控制、服务类别)FC-1(8b/10b 编码，链路控制)FC-0 (物理接口、 光纤和电路线缆、连接器等)FC-4ULPFC-SNMPSCSI-3ESCONSNMP802.2 LLCSCSI-FCPFC-LEFC 单字节指令集FC协议标准 FC-PH /FC-PI 定义FC-0、FC-1和 FC-2 的级别 (物理上) FC-FS 说明FC帧格式和光纤通道的基本控制特性 FC-GS 定义多种与服务器类似的功能 FCP-SCSI 定义使用光纤通道接口的SCSI-3指令协议的操作 FC-FG 定义光纤通道交换架构的常见特性 FC-SW 描述光纤通道交换架构的交换组件 FC-AL 是仲裁环路拓扑结构标准 FC-LS 详细介绍了光纤通道扩展链路服务空闲空闲 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0781516232431字符D_ID 24位目的地址S_ID 24 位源地址R_CTL 路由CS_CTL 8 位类说明类型 8 位数据结构SEQ_ID 8 位DF_CTL 8位数据字段F_CTL 24 位帧控制SEQ_CNT 8 位 序列计数OX_ID 16 位 原始交换 IDRX_ID 8 位 反馈交换 ID专用于帧类型的参数012345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_CTL28 2724信息类0000 = 未分类的信息0001 = 请求的数据0010 = 未请求的控制0011 =请求的控制0100 = 未请求的数据0101 = 数据描述符0111 = 指令状态其它 = 未规定31路由0000 = Device_Data 帧0010 = Extended Link_Data 帧0011 = FC-4 Link_Data 帧0100 = Video_Data 帧1000 = Basic Link_Data 帧1100 = Link_Control 帧其它= 预留可选报头有效负载FIL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-B2FLOGIFLOGI接收接收tPLOGI接收PRLI接收交换架构交换机-A交换机-BFC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_IDSEQ_CNT帧应用12n信息单元交换OX_ID 和 RX_ID信息单元交换序列服务类别(Class of Service) Class 1两个N_port之间的专用连接，要求ACK当数据对时间/延迟敏感，如话音或视频时使用端到端控制 Class 2无连接要求，要求ACK (最佳效果)端到端或缓冲区到缓冲区控制 Class 3只使用缓冲区到缓冲区控制最佳效果服务，无需ACK使用高层协议对帧丢失作出反应 Class 4使用虚电路来创建专用连接 Class 5本质上要求同步，实际上较少应用 Class 6与第1类非常类似，除了通过交换架构来支持多点广播服务以外多点广播服务器和N_ports之间的端到端流量控制 Class F用于交换机到交换机通信要求ACKFC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-FFFFF9FFFFFAFFFFFBFFFFFCFFFFFDFFFFFEFFFFFF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0xFFFFFC N _port 把信息注册到名称服务器的数据库中 N_port 查询数据库获得其它端口的信息 N_port 可以从名称数据库撤销注册流量控制协议使用信用值(Credit) - 信用值是接收端口向发送端口授予的发送规定数量帧的许可 - 当提供的信用值=0时暂停传输当接收到R_RDY时，可以发送一个帧流量控制R_RDY接收端口接收缓冲区发送端口Credit = 5Credit = 4Credit = 3Credit = 2Credit = 1Credit = 0Credit = 1Credit = 2Thanks