光纖信道

光纖信道是一種高速網路技術標準（T11），主要套用於SAN（存儲區域網路）。其拓撲結構分為三種，點到點、仲裁循環、交換結構，分為FC-5、4、3、2、1共5層，具有多種適配連線埠。

基本介紹

• 中文名：網狀信道
• 外文名：Fibre Channel
• 簡稱：FC
• 類別：高速網路技術標準（協定）
• 拓撲結構：點到點、仲裁循環、交換結構
• 分層：FC-5、4、3、2、1
• 編碼傳輸方式：NMb編碼、同步串列傳輸

定義

光纖信道

光纖信道或FC是一種高速網路技術（通常以1,2,4,8,16,32和128千兆位/秒速率運行），採用NMb的編碼方式，同步串列方式傳輸。主要用於將計算機數據存儲連線到伺服器。

光纖信道主要用於商用數據中心的存儲區域網路（SAN）。 光纖通道網路形成交換結構，因為它們作為一個大交換機協調工作。 光纖通道通常在數據中心內部和之間的光纖電纜上運行。

傳輸介質

它的傳輸介質可以是光纖也可以用銅製電纜，一般情況下用光纖，用光纖的話還要在接收端加GBIC設備 轉換成電信號。

光纖信道協定

大多數塊存儲通過光纖通道結構運行，並支持許多上層協定。 從分層協定棧的角度看，FC僅僅包含了從物理層到傳輸層的規範。它的上層定義了把其他協定作為套用層協定進行封裝的接口，如SCSI或IP協定。而將SCSI3封裝起來後整個協定，就是FCP（FC Protocol）。

光纖通道協定（FCP）是一種主要通過光纖通道網路傳輸SCSI命令的傳輸協定。主機計算機由於其高可靠性和吞吐量而運行通過光纖通道設定的FICON命令。 光纖通道可用於通過NVMe接口協定傳輸的快閃記憶體。

發展歷史

光纖通道在國際信息技術標準委員會（INCITS）的T11技術委員會中標準化，該委員會是美國國家標準協會（ANSI）認可的標準委員會。光纖通道於1988年開始，在1994年獲得ANSI標準認證，以合併多物理層實現優勢，包括SCSI，HIPPI和ESCON。

光纖通道被設計為串列接口，以克服SCSI和HIPPI接口的限制。 FC採用領先的多模光纖技術開發，克服了ESCON協定的速度限制。通過吸引大量的SCSI磁碟驅動器和利用大型機技術，光纖通道的先進技術和部署的規模經濟發展變得經濟和廣泛。

最初，標準還批准了具有132.8125Mbit / s（“12.5MB / s”），265.625Mbit / s（“25MB / s”）和531.25Mbit / s（“50MB / s” s“），現在已經不再使用。自1996年以來，光纖通道的速度每隔幾年翻一番。

光纖通道自成立以來已經看到積極的發展，在各種底層傳輸介質上進行了無數的速度改進。下圖顯示了本機光纖通道速度發展。

速度發展

拓撲結構

有三種主要的光纖通道拓撲，描述了多個連線埠如何連線在一起。

光纖通道術語中的連線埠是通過網路主動通信的任何實體，不一定是硬體連線埠。此連線埠通常在磁碟存儲，伺服器上的HBA或光纖通道交換機的設備中實現。

點到點

兩個設備彼此直接連線。這是最簡單的拓撲，但是具有有限的連線。

仲裁循環

在此結構中，所有設備都處於環路或環路中，類似於令牌環網路。從環路中添加或刪除設備會導致環路上的所有活動中斷。一個設備的故障會導致環路中斷。存在光纖通道集線器以將多個設備連線在一起並且可以繞過故障連線埠。也可以通過將每個連線埠布線到環中的下一個來實現環路。

包含僅兩個連線埠的最小環路與點對點類似，在協定方面顯著不同。只有一對連線埠可以在環路上同時通信。最大速度為8GFC。

但是仲裁環路在2010年後很少使用。

交換結構

在此結構中，所有設備都連線到光纖通道交換機，在概念上類似於現代乙太網實現。該拓撲相對於點對點或仲裁環的優點包括：

1、該結構可以擴展到數萬個連線埠。

2、交換機管理狀態，通過最短路徑優先（FSPF）提供最佳化的路徑。

3、兩個連線埠之間的流量通過交換機，而不是通過任何其他連線埠。

4、連線埠的故障與鏈路隔離，不應影響其他連線埠的操作。

5、多對連線埠可以在結構中同時通信。

分層

光纖通道不遵循OSI模型分層，需要分為五層：

FC-4-協定映射層，其中諸如SCSI，IP或FICON的高層協定被封裝到信息單元（IU）中傳送到FC-2。 現在的的FC-4包括FCP-4，FC-SB-5和FC-NVMe。

FC-3 - 公共服務層，一個可以實現加密或RAID冗餘算法等功能的層; 多連線埠連線;

FC-2 - 由光纖通道幀和信令4（FC-FS-4）標準定義的信令協定由低級光纖通道協定組成; 連線埠到連線埠連線;

FC-1 - 傳輸協定，實現信號的線路編碼;

FC-0 - PHY，包括電纜，連線器等;

連線埠

光纖通道連線埠有各種邏輯配置。最常見的連線埠類型有：

N_Port（節點連線埠）N_Port通常是連線到交換機的F_Port或另一個N_Port的HBA連線埠。 Nx_Port通過不操作環路連線埠狀態機的PN_Port進行通信

F_Port（Fabric連線埠）F_Port是連線到N_Port的交換機連線埠。

E_Port（擴展連線埠）連線到另一個E_Port以創建交換機間鏈路的交換機連線埠

以下類型的連線埠也用於光纖通道：

A_Port（相鄰連線埠）組合PA_Port和VA_Port一起工作。

B_Port（橋接連線埠）用於在交換機上連線具有E_Port的橋接設備的結構元件間連線埠

D_Port（診斷連線埠）用於對與另一個D_Port的鏈路執行診斷測試的已配置連線埠。

EX_Port用於連線到FC路由器結構的E_Port類型

G_Port（通用Fabric連線埠）可以作為E_Port，A_Port或F_Port工作的交換機連線埠

GL_Port（通用結構環路連線埠）可以作為E_Port，A_Port或Fx_Port工作的交換機連線埠

PE_Port在Fabric中連線到另一個PE_Port或通過鏈路到一個B_Port的LCF

PF_Port通過鏈路連線到PN_Port的Fabric中的LCF

TE_Port（Trunking E_Port）中繼擴展連線埠，擴展E連線埠的功能以支持VSAN中繼，傳輸服務質量（QoS）參數和光纖通道跟蹤（fctrace）功能。

U_Port（通用連線埠）等待成為另一個連線埠類型的連線埠