光纖信道,光纖信道原理是什么?

Fibre Channel：光纖信道，簡(jiǎn)寫為FC。它是一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)的一種基于塊的數(shù)據(jù)流傳輸方式，傳輸率可達(dá)1Gbps，多模光纖傳輸距離為500米，單模光纖距離為1千米。光纖信道網(wǎng)絡(luò)可配置成交換結(jié)構(gòu)或者冗余環(huán)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

光纖信道主要用于互連外設(shè)、大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)、映像和存檔系統(tǒng)、大型機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)、工程工作站和其他高速設(shè)備。光纖信道具有網(wǎng)絡(luò)的特性,但它不是傳統(tǒng)意義上的網(wǎng)絡(luò)。相反,它是這樣的高速交換系統(tǒng):使用光纜將本地環(huán)境(如實(shí)驗(yàn)室或校園環(huán)境)中的計(jì)算設(shè)備互相連接,如圖F-7所示。光纖信道網(wǎng)絡(luò)可配置成交換結(jié)構(gòu)或者冗余環(huán)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

光纖信道支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接、可縮放帶寬的交換式電路和仲裁環(huán)路(共享帶寬循環(huán)電路)。它是SAN(存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng))環(huán)境中的一種重要的連接技術(shù)。光纖信道的速度是它的最顯著的特性：它以各種電纜類型(包括多模光纖、同軸電纜和屏蔽雙絞線)提供從266Mbit/s到超過(guò)4Gbit/s的帶寬范圍。光纖信道還支持最遠(yuǎn)達(dá)10Km的距離。其他特性列在下面。

• 傳遞確認(rèn),用于可靠性,也可禁用以提高性能。

• 支持ARP、RARP和其他自發(fā)現(xiàn)協(xié)議。

• 面向連接的虛電路,保證緊急備份或其他操作的服務(wù)質(zhì)量。

• 使用分段帶寬虛電路支持實(shí)時(shí)應(yīng)用(如視頻)。

• 可變幀大小,允許傳輸具有最大幀大小的大容量數(shù)據(jù)。

ANSI(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì))X3T9委員會(huì)開發(fā)了光纖信道互連標(biāo)準(zhǔn)。NCITS(信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家委員會(huì))技術(shù)委員會(huì)T11負(fù)責(zé)設(shè)備級(jí)接口,并正在建立光纖信道標(biāo)準(zhǔn)以及HIPPI(高性能并行接口)。HIPPI是Tll.1,光纖信道是Tll.2。

光纖信道的適用范圍

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如以太網(wǎng))使用數(shù)據(jù)幀技術(shù)經(jīng)由共享介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)。此策略對(duì)于高速工作站和外設(shè)之間的通信并不理想。LAN技術(shù)(如以太網(wǎng))并不意味著處理計(jì)算機(jī)中心環(huán)境中的高速數(shù)據(jù)處理。

光纖信道接口將電路專用于傳輸數(shù)據(jù),同時(shí)在空閑時(shí)允許其他設(shè)備訪問(wèn)信道。如果多個(gè)會(huì)話必須同時(shí)運(yùn)行,這一點(diǎn)也有可能。有三種使用光纖信道的可能的連接類型:

• 用于跨較遠(yuǎn)距離的高傳輸速率的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)備連接。例如RAID磁盤系統(tǒng)和超級(jí)服務(wù)器之間的直接連接。請(qǐng)注意,此點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接可以跨過(guò)其他用戶共享的網(wǎng)絡(luò),但直到通信會(huì)話完成時(shí)電纜才可用。

• 用于高速工作站的群集(工作組)連接。

• 用于支持以太網(wǎng)、FDDI和令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)(這些網(wǎng)絡(luò)允許在工作站之間同時(shí)有多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接)的交換連接。

光纖信道傳輸來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù),其方法只是讀取緩沖區(qū)信息、將它打包并通過(guò)交換用光纖發(fā)送。基本數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)分組結(jié)構(gòu)或幀類型在交換方案中并不重要。光纖信道還克服了設(shè)備限制。請(qǐng)考慮SCSI接口。您通常最多可以將8或16臺(tái)設(shè)備連接到一個(gè)SCSI適配器。而使用光纖信道交換,您可以連接上百萬(wàn)的設(shè)備。

已經(jīng)提到,光纖信道可以在設(shè)備之間建立專用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。這些連接類似于電路,且多個(gè)高帶寬電路可以同時(shí)存在。這些電路是雙向的,并可在兩個(gè)方向上提供Gbit/s的吞吐量。當(dāng)某個(gè)設(shè)備希望通過(guò)交換設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí),它只需嘗試獲得此設(shè)備的專用電路。

光纖信道可以與ATM進(jìn)行比較。光纖信道建立了一種較好的外設(shè)連接技術(shù),而ATM在WAN環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)主干方面或電話會(huì)議應(yīng)用方面較好,原因是由于它的內(nèi)置QoS(服務(wù)質(zhì)量)。滯后(延遲)是考慮的另一件事情。光纖信道使用大小為2KB的幀大小。此幀只有大約1.5%用于頭信息。另一方面,ATM單元是53個(gè)字節(jié)長(zhǎng),10%用于頭信息。這意味著在可比條件下光纖信道將比ATM傳輸更多的數(shù)據(jù)。但是,ATM的固定單元大小在多路復(fù)用來(lái)自許多不同源設(shè)備的大量傳輸方面較好。

光纖信道也可與吉比特以太網(wǎng)進(jìn)行比較。但吉比特以太網(wǎng)旨在向后兼容以前版本的以太網(wǎng),而且它保持相同的幀結(jié)構(gòu)。光纖信道的幀結(jié)構(gòu)旨在非常快地移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)管理員應(yīng)考慮在存儲(chǔ)環(huán)境中使用光纖信道,并將它用作高帶寬設(shè)備和用戶的網(wǎng)絡(luò)連接。本節(jié)結(jié)尾處列出的Web站點(diǎn)提供了有關(guān)光纖信道用法的其他信息。

光纖信道仲裁環(huán)路(PC-AL)是最近對(duì)支持銅介質(zhì)和最多包含126個(gè)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)的環(huán)路的標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)。它是考慮了存儲(chǔ)連接而開發(fā)的。設(shè)備可以進(jìn)行熱替換而不破壞網(wǎng)絡(luò),而且系統(tǒng)是容錯(cuò)的。SCSI-FCP(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口光纖信道協(xié)議)是傳輸SCSI協(xié)議的光纖信道的實(shí)現(xiàn)。SCSI是通常通過(guò)并行連接運(yùn)行的磁盤接口技術(shù)。SCSI-FCP是串行SCSI,它允許基于SCSI的應(yīng)用程序使用基本光纖信道連接。SCSI-FCP廣泛用于將高性能服務(wù)器連接到存儲(chǔ)子系統(tǒng),尤其是在SAN環(huán)境中。它提供更高的性能(lOOMbit/s),支持最長(zhǎng)達(dá)lOkm的光纜,并最多可尋址一千六百萬(wàn)臺(tái)設(shè)備。數(shù)據(jù)是以幀(而不是塊)的形式傳輸。

FICON(光纖連接)是一個(gè)用于存儲(chǔ)設(shè)備的大型機(jī)連接產(chǎn)品,IBM將它用作它的ESCON(企業(yè)系統(tǒng)連接)信道的替代。ESCON的吞吐量是17MByte/s,而FICON以100MByte/s的速度操作。FICON支持全雙工操作。

FC-IP是一種在TCP/IP數(shù)據(jù)分組中封裝光纖信道幀的方法。這允許不同的光纖信道網(wǎng)絡(luò)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)互相連接。例如,組織可以連接兩個(gè)通過(guò)PC-IP運(yùn)行光纖信道SAN的數(shù)據(jù)中心。　

PSPF(最短路徑優(yōu)先光纖)是交換機(jī)間的路由協(xié)議,它在光纖信道交換機(jī)之間路由數(shù)據(jù)。不同的供應(yīng)商可以使用FSPP生成可一起工作的光纖信道交換機(jī)。

RFC2625“IP and ARP over Fibre Channel”(June 1999)指定如何通過(guò)光纖信道封裝IP和ARP,并描述IP地址解析的機(jī)制。

IETF IP Storage(LPS) 工作組正在開發(fā)用于在基于IP的傳輸中封裝SCSI和光纖信道的協(xié)議。