光纖網絡的相關知識

FC(Fibre Channel)是美國國家標準協會(ANSI)制定的一種串行數據協議,它是高性能的混合接口,它支持FDDI(光纖分佈式數據接口),PI(高效並行接口),IPI(智能外圍接口),SCSI(小型計算機系統接口),ATM(異步傳輸模式)等多種高姐協議,可實現大容量,高速度和高效的信息傳輸。FC的最大特性就是將網絡和設備的通信協議與傳輸物理介質隔離開,多種協議可以在同一物理連接上傳輸,高性能存儲體和寬帶網絡使用單一的I/O接口互聯。同時,它還支持熱插拔。

FC由五個功能不同的層次組成:

FC-0,爲最底層,定義物理連接,包括光纖、連接器等的物理特性,傳輸速度和光電參數等。

FC-1,定義了傳輸協議包括串行的編解碼原理,特殊字符和錯誤可控制。

FC-2,信號協議層,定義了端口之間轉移的數據幀格式和協議。

FC-3,公共服務層,被用了提供高級特性所需求的公共服務,例如,多點廣播(發送一個信息到多個端口)等。

FC-4,FC結構中的最高層,定義了能執行光纖通道的應用接口。例如,SCSI, IPI, IP, ATM等。

FCoE(Fibre Channel over Ethernet)以太網光纖通道。是由數家IT廠商向美國國家標準協會(ANSI)T11委員會提交的一種新技術標準的提,2009年6月標準完成(FC-BB-5)。FCoE基於FC模型而來,仍然使用FSPF和WWN/FC ID等FC的尋址與封裝技術,只是在外層新增加了FCoE報頭和Ethernet報頭封裝和相應的尋址動作,可以理解爲類似IP和Ethernet的關係。

FCoE標準定義了數據平面封裝與控制平面尋址兩個部分。尋址是指,FCoE使用FIP(FCoE Initialization Protocol)進行初始化連接,FIP運行於VFPort和VNPort之間或VEPort之間,所謂的V就是FC的接口角色中的名稱前面加了個Virtual。FIP在接口使能後一共做了三件事:

1、使用本地VLAN(如VLAN1)確認FCoE數據報文將要使用的VLAN ID。

2、和FCF建立連接。

3、FLOGI/FDISC(Discover Fabric Service Parameters,FC節點設備第一次向FC交換機註冊請求FC ID時使用FLOGI,後面再續約或請求其他FC ID時都使用FDISC)

FCF(Fibre Channel Forwarder)是FCoE裏面重要的角色,可以是軟件或者芯片硬件實現,需要佔用Domain ID,處理FCoE交換機中所有與FC相關的工作,如封裝解封裝和FLOGI等。

Enode是指網絡中所有以FCoE形式轉發報文的節點設備,可以是服務器CAN網卡、FCoE交換機和支持FCoE的存儲設備。FCoE外層封裝的Ethernet報頭中MAC地址在Enode間是逐跳的,而FC ID纔是端到端的。

與三層交換機中的VLAN接口一樣,每個FCF都會有自己的MAC,由於FC ID是FCF分配給Enode的,繼承下來的終端Enode MAC也是由FCF分配的並具有唯一性,這個地址叫做FPMA(Fabric Provided MAC Address)。FPMA由兩部分組成,FC-MAP與FC ID,結構如下所示,這樣當FCoE交換機收到此報文後可以根據FC-MAP判斷出是FC報文,直接送給FCF,FCF再根據FC ID查錶轉發,處理起來更簡單,每個FCF下聯的Enode終端最多也就255個(00-FF)。

FCoE技術標準可以將光纖通道映射到以太網,可以將光纖通道信息插入以太網信息包內,從而讓服務器-SAN存儲設備的光纖通道請求和數據可以通過以太網連接來傳輸,而無需專門的光纖通道結構,從而可以在以太網上傳輸SAN數據。FCoE允許在一根通信線纜上傳輸LAN和FC SAN通信,融合網絡可以支持LAN和SAN數據類型,減少數據中心設備和線纜數量,同時降低供電和製冷負載,收斂成一個統一的網絡後,需要支持的點也跟着減少了,有助於降低管理負擔。它能夠保護客戶在現有FC-SAN上的投資(如FC-SAN的各種工具、員工的培訓、已建設的FC-SAN設施及相應的管理架構)的基礎上,提供一種以FC存儲協議爲核心的I/O整合方案。

FCoE面向的是10G以太網,其應用的優點是在維持原有服務的基礎上,可以大幅減少服務器上的網絡接口數量(同時減少了電纜、節省了交換機端口和管理員需要管理的控制點數量),從而降低了功耗,給管理帶來方便。此外它還提高了系統的可用性。FCoE是通過增強的10Gb以太網技術變成現實的,我們通常稱之爲數據中心橋接(Data Center Bridging,DCB)或融合增強型以太網(Converged Enhanced Ethernet,CEE),使用隧道協議,如FCiP和iFCP傳輸長距離FC通信,但FCoE是一個二層封裝協議,本質上使用的是以太網物理傳輸協議傳輸FC數據。最近在以太網標準方面也取得了一些進展,並有計劃增強,如在10Gb以太網上提供無損網絡特徵,進一步推動FCoE的發展。

基於以太網光纖通道(Fibre Channel over Ethernet,FCoE)允許企業保留現有的FC基礎架構,繼續使用現有的FC管理工具,並以更低的價格提供相同的性能(採用數據中心以太網)。FCoE技術是基於美國國家標準協會(ANSI)的X3.230-1994標準(ISO 14165-1),而創建的基於塊的網絡方式。該技術詳細定義了在服務器、轉換器和存儲子系統(例如,磁盤列陣或磁帶庫)之間建立網絡結構所需的連接和信號。光纖通道幾乎可以傳輸任何大小的流量。

FCoE採用光纖、同軸銅質電纜或者雙絞合銅質電纜,以1Gbps、2Gbps、4Gbps和最新的10Gbps速率傳輸SAN數據。同時,延遲時間短,儘量縮短數據請求和發送的遲緩時間。例如,典型的FCoE轉換所產生的延時僅有數微秒。正是由於FCoE結合了高速度與延遲性低的特點,在時間敏感或交易處理的環境中,光纖通道成爲理想的選擇。同時,這些特點還支持強大的擴展能力,允許更多的存儲系統和服務器互連。光纖通道同樣支持多種拓樸結構,,既可以在簡單的點對點模式下實現兩個設備之間的運行,也可以在經濟型的仲裁環下連接126臺設備,或者(最常見的情況)在強大的交換式結構下爲數千臺設備提供同步全速連接。在同一個SAN中,很容易實現不同拓樸結構和光纜類型的混合連接。

光纖通道被認爲是一種非常可靠的SAN技術。通常而言,主機總線適配器卡(HBA)和交換機的性能非常強大,將設備故障率降到最低。光纖通道SAN結構允許多重連接線路和冗餘線路,所以,如果某個硬件出現故障或電纜出現問題,可以找到一條新的通道,這樣傳輸轉換到另外一個通道,可以保持存儲和應用程序之間的連接(可能性能會有所下降),直到故障排除。另外,多重連接可以進行合併,以獲得更好的帶寬。例如,將兩個2Gbps的連接進行合併,可以有效地達到一個4Gbps數據帶寬的性能。這種多重或冗餘連接的可行性,能夠在SAN系統卸載流量時,均衡負載,並且能夠動態地調整繁忙通道(瓶頸)利用較少使用的通道進行傳輸。

安全是光纖通道技術的另一個重要特性。“網絡”將多種設備互連通信。但是在SAN結構中,最好是不要讓每臺服務器去識別或訪問SAN中的LUN(邏輯單元號)。在實際的使用中,LUN必須進行設置,只能讓特定的應用程序看到,所以,設置安全性是存儲準備過程中極其重要的一環。通過實行分區,光纖通道網絡中的設備可以互相識別。通過限制終端設備的可視性,服務器(主機)只能看到和訪問分配在同一個分區的存儲設備。一旦SAN被分區,LUN就會被掩碼保護,這樣每一臺主機服務器只能看到特定的LUN。

FCoE技術在網絡中有兩種部署模式,如圖1所示。

23532.jpg 
   圖1. FCoE技術的兩種部署模式

服務器網絡接入層部署FCoE,目的是實現服務器I/O整合,簡化服務器網絡接入層的線纜設施。服務器安裝支持FCoE的10GE CNA(融合網絡適配器,是將多種網絡協議通過以太網線加以傳輸的服務器卡)網卡,並連接到接入層FCoE交換機,接入層交換機再分別通過10GE鏈路和FC鏈路連接到現有的LAN和SAN。

整網端到端(接入—匯聚—核心)的FCoE部署。FCoE技術的應用範圍擴大到整網,除接入層交換機外,匯聚核心層交換機也支持FCoE功能;除服務器外,存儲設備也逐漸支持FCoE接口。由此實現了LAN與SAN的融合,簡化了整網基礎設施。

轉自:http://wangboxyk.cn/post/FC-guangxian-wangluo.html

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章