光纤信道

光纤信道光纤信道

光纤信道或FC是一种高速网络技术（通常以1,2,4,8,16,32和128千兆位/秒速率运行），采用NMb的编码方式，同步串行方式传输。主要用于将计算机数据存储连接到服务器。

光纤信道主要用于商用数据中心的存储区域网络（SAN）。 光纤通道网络形成交换结构，因为它们作为一个大交换机协调工作。 光纤通道通常在数据中心内部和之间的光纤电缆上运行。

光纤信道传输介质

它的传输介质可以是光纤也可以用铜制电缆，一般情况下用光纤，用光纤的话还要在接收端加GBIC设备 转换成电信号。

光纤信道光纤信道协议

大多数块存储通过光纤通道结构运行，并支持许多上层协议。 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SCSI3封装起来后整个协议，就是FCP（FC Protocol）。

光纤通道协议（FCP）是一种主要通过光纤通道网络传输SCSI命令的传输协议。主机计算机由于其高可靠性和吞吐量而运行通过光纤通道设置的FICON命令。 光纤通道可用于通过NVMe接口协议传输的闪存。

光纤信道支持点对点链接、可缩放带宽的交换式电路和仲裁环路(共享带宽循环电路)。它是SAN(存储区域网)环境中的一种重要的连接技术。光纤信道的速度是它的最显著的特性：它以各种电缆类型(包括多模光纤、同轴电缆和屏蔽双绞线)提供从266Mbit/s到超过4Gbit/s的带宽范围。光纤信道还支持最远达10Km的距离。其他特性如下：

1，传递确认,用于可靠性,也可禁用以提高性能。

2，支持ARP、RARP和其他自发现协议。

3，面向连接的虚电路,保证紧急备份或其他操作的服务质量。

4，使用分段带宽虚电路支持实时应用(如视频)。

5，可变帧大小,允许传输具有最大帧大小的大容量数据。

光纤通道不遵循OSI模型分层，需要分为五层：

FC-4-协议映射层，其中诸如SCSI，IP或FICON的高层协议被封装到信息单元（IU）中传送到FC-2。FC-4包括FCP-4，FC-SB-5和FC-NVMe。

FC-3 - 公共服务层，一个可以实现加密或RAID冗余算法等功能的层; 多端口连接;

FC-2 - 由光纤通道帧和信令4（FC-FS-4）标准定义的信令协议由低级光纤通道协议组成; 端口到端口连接;

FC-1 - 传输协议，实现信号的线路编码;

FC-0 - PHY，包括电缆，连接器等;

一个光纤信道包含功能单元以及各单元间接口，各部分组成如下：

1, 光纤信道流量终点；

2, N_PORT 访问的光纤信道设备；

3, 光纤网络接口，连接 N_PORT；

4,在 N_PORTs 间传输帧流量的网络结构；

5,交换结构或混合结构中的一组辅助服务器，包括支持设备发现和网络地址解析服务的名称服务器。

光纤通道端口有各种逻辑配置。最常见的端口类型有：

N_Port（节点端口）N_Port通常是连接到交换机的F_Port或另一个N_Port的HBA端口。 Nx_Port通过不操作环路端口状态机的PN_Port进行通信

F_Port（Fabric端口）F_Port是连接到N_Port的交换机端口。

E_Port（扩展端口）连接到另一个E_Port以创建交换机间链路的交换机端口

以下类型的端口也用于光纤通道：

A_Port（相邻端口）组合PA_Port和VA_Port一起工作。

B_Port（桥接端口）用于在交换机上连接具有E_Port的桥接设备的结构元件间端口

D_Port（诊断端口）用于对与另一个D_Port的链路执行诊断测试的已配置端口。

EX_Port用于连接到FC路由器结构的E_Port类型

G_Port（通用Fabric端口）可以作为E_Port，A_Port或F_Port工作的交换机端口

GL_Port（通用结构环路端口）可以作为E_Port，A_Port或Fx_Port工作的交换机端口

PE_Port在Fabric中连接到另一个PE_Port或通过链路到一个B_Port的LCF

PF_Port通过链路连接到PN_Port的Fabric中的LCF

TE_Port（Trunking E_Port）中继扩展端口，扩展E端口的功能以支持VSAN中继，传输服务质量（QoS）参数和光纤通道跟踪（fctrace）功能。

U_Port（通用端口）等待成为另一个端口类型的端口

现有的网络技术(如以太网)使用数据帧技术经由共享介质传输数据。此策略对于高速工作站和外设之间的通信并不理想。LAN技术(如以太网)并不意味着处理计算机中心环境中的高速数据处理。

光纤信道接口将电路专用于传输数据,同时在空闲时允许其他设备访问信道。如果多个会话必须同时运行,这一点也有可能。有三种使用光纤信道的可能的连接类型

用于跨较远距离的高传输速率的点对点设备连接。例如RAID磁盘系统和超级服务器之间的直接连接。请注意,此点对点连接可以跨过其他用户共享的网络,但直到通信会话完成时电缆才可用。

用于高速工作站的群集(工作组)连接。

用于支持以太网、FDDI和令牌环网络(这些网络允许在工作站之间同时有多个点对点连接)的交换连接。

光纤信道传输来自设备的数据,其方法只是读取缓冲区信息、将它打包并通过交换用光纤发送。基本数据格式、数据分组结构或帧类型在交换方案中并不重要。光纤信道还克服了设备限制。请考虑SCSI接口。您通常最多可以将8或16台设备连接到一个SCSI适配器。而使用光纤信道交换,您可以连接上百万的设备。

有三种主要的光纤通道拓扑，描述了多个端口如何连接在一起。

光纤通道术语中的端口是通过网络主动通信的任何实体，不一定是硬件端口。此端口通常在磁盘存储，服务器上的HBA或光纤通道交换机的设备中实现。

光纤信道点到点

两个设备彼此直接连接。这是最简单的拓扑，但是具有有限的连接。

光纤信道仲裁循环

在此结构中，所有设备都处于环路或环路中，类似于令牌环网络。从环路中添加或删除设备会导致环路上的所有活动中断。一个设备的故障会导致环路中断。存在光纤通道集线器以将多个设备连接在一起并且可以绕过故障端口。也可以通过将每个端口布线到环中的下一个来实现环路。

包含仅两个端口的最小环路与点对点类似，在协议方面显着不同。只有一对端口可以在环路上同时通信。最大速度为8GFC。

但是仲裁环路在2010年后很少使用。

光纤信道交换结构

在此结构中，所有设备都连接到光纤通道交换机，在概念上类似于现代以太网实现。该拓扑相对于点对点或仲裁环的优点包括：

1、该结构可以扩展到数万个端口。

2、交换机管理状态，通过最短路径优先（FSPF）提供优化的路径。

3、两个端口之间的流量通过交换机，而不是通过任何其他端口。

4、端口的故障与链路隔离，不应影响其他端口的操作。

5、多对端口可以在结构中同时通信。

光纤通道在国际信息技术标准委员会（INCITS）的T11技术委员会中标准化，该委员会是美国国家标准协会（ANSI）认可的标准委员会。光纤通道于1988年开始，在1994年获得ANSI标准认证，以合并多物理层实现优势，包括SCSI，HIPPI和ESCON。

光纤通道被设计为串行接口，以克服SCSI和HIPPI接口的限制。 FC采用领先的多模光纤技术开发，克服了ESCON协议的速度限制。通过吸引大量的SCSI磁盘驱动器和利用大型机技术，光纤通道的先进技术和部署的规模经济发展变得经济和广泛。

最初，标准还批准了具有132.8125Mbit / s（“12.5MB / s”），265.625Mbit / s（“25MB / s”）和531.25Mbit / s（“50MB / s” s“），已经不再使用。自1996年以来，光纤通道的速度每隔几年翻一番。

光纤通道自成立以来已经看到积极的发展，在各种底层传输介质上进行了无数的速度改进。图《速度发展》显示了本机光纤通道速度发展。