什么是光纖通道協(xié)議?

  一、光纖通道基本架構

　　FC-4 Upper Layer Protocol:SCSI,HIPPI,SBCCS,802.2,ATM,VI,IP

　　FC-3 common service

　　FC-2 Framing Protocol /Flow Control

　　FC-1 Encode/Decode 　　

　　FC-0 Media:Optical or copper,100MB/sec to 1.062GB/sec 　　

　　描述： 　　

　　FC-0: 物理層，定制了不同介質(zhì)，傳輸距離，信號機制標準，也定義了光纖和銅線(xiàn)接口以及電纜指標 　　

　　FC-1: 定義編碼和解碼的標準 　　

　　FC-2: 定義了幀、流控制、和服務(wù)質(zhì)量等 　　

　　FC-3: 定義了常用服務(wù)，如數據加密和壓縮 　　

　　FC-4 ：協(xié)議映射層，定義了光纖通道和上層應用之間的接口，上層應用比如：串行SCSI協(xié)議，HBA的驅動(dòng)提供了FC-4span text 的接口函數，FC-4 支持多協(xié)議，如：FCP-SCSI,FC-IP,FC-VI。
 
二、FCP-SCSI

　　FCP-SCSI:是將光纖通道設備映射為一個(gè)操作系統 可訪(fǎng)問(wèn)的邏輯驅動(dòng)器的一個(gè)串行協(xié)議，這個(gè)協(xié)議使得以前基于SCSI 的應用不做任何修改即可使用光纖通道。FC-SCSI 是存儲系統和服務(wù)器之間最主要的通信手段。SCSI 擴展了COPY 命令，一個(gè)新的ANSI T10 標準，也支持SAN上存儲系統之間通過(guò)數據遷移應用來(lái)直接移動(dòng)數據?！　CP-SCSI 和總線(xiàn)聯(lián)結方式相比的優(yōu)點(diǎn)在存儲局域網(wǎng)上已經(jīng)得到證明，FCP-SCSI 提供更高的性能(100M/sec), 更遠的連接距離( 每連接最遠達10 公里) ，更大的尋址空間( 最大16000000 個(gè)節點(diǎn)) 。FCP-SCSI 使用幀傳輸取代塊傳輸。幀傳輸以大數據流傳輸方式傳輸短的小的事務(wù)數據，這樣可提高服務(wù)質(zhì)量。FCP-SCSI 支持為了簡(jiǎn)化管理和資源存儲的存儲” 池”技術(shù)網(wǎng)絡(luò )配置。FCP-SCSI 支持提高可靠性和可用性的編碼技術(shù)。

三、FC-IP

　　FC-IP 將光纖通道地址映射到IP 地址，FC-IP 的尋址方式：廣播一個(gè)IP 地址，然后從存儲節點(diǎn)返回一個(gè)MAC 地址。如果SCSI 設備不能區分FCP-SCSI 幀和FC-IP 幀，IP 廣播可能導致錯誤。HDS 系統可通過(guò)檢測幀頭來(lái)區分FCP-SCSI 幀和FC-IP 幀，沒(méi)有這個(gè)能力的存儲系統必須通過(guò)別的方法( 如switch zoning) 來(lái)阻止FC-IP 幀被廣播到fibre 端口?！　C-IP 和以太網(wǎng)比有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：可以和類(lèi)似FCP-SCSI 存儲的內部連接架構集成，以節省使用成本；傳輸速度更快，效率更高?！　∫蕴W(wǎng)傳輸數據包最高到1500 字節。包是以太網(wǎng)中基本校正單元，在每一幀后都會(huì )導致消CPU周期的一個(gè)中斷。在GB 以太網(wǎng)里負載通常也是一個(gè)限制因素，避免占用全部帶寬。而FC-IP 數據幀達到2000 字節，FC-IP 校正基本單元是一個(gè)多幀隊列。MTU 可以達到64 個(gè)幀，比較以太網(wǎng)而言允許光纖通道在主機中斷之間傳輸更多的數據。這種MTU 可減少需要的CPU 周期和提高傳輸效率。

　　FC-IP 還有使用光纖通道網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)，光纖通道網(wǎng)絡(luò )是基于流控制的封閉網(wǎng)絡(luò )。以太網(wǎng)設初是考慮到要通過(guò)無(wú)流控制的公網(wǎng)，它在阻塞發(fā)生時(shí)，在一貫時(shí)間段之后返回并重發(fā)包，消耗額外的CPU 周期。IP 應用無(wú)須修改即可運行于FC-IP，享受光纖通道帶來(lái)的高速和大大減少處理中斷。

　　Emulex 和JNI 是提供FC-IP 驅動(dòng)的光纖通道HBA 廠(chǎng)商。他們計劃傳遞一個(gè)”Combo” 以支持FCP-SCSI 和FC-IP 。Troika 提供支持FCP-SCSI 、FC-IP 、FC-IP （QOS ）的控制器，QOS 允許網(wǎng)絡(luò )管理員分配協(xié)議優(yōu)先權。

四、FC-VI

　 FC-VI 是在光纖通道上實(shí)現VI 架構，它允許數據在光纖通道接點(diǎn)的內存地址之間快速遷移。FC-VI 是VI 架構的光纖通道應用，一個(gè)intel,Compaq,100 多家廠(chǎng)商和組織為了減少服務(wù)器通信等待的協(xié)議標準。VI 設計的初衷是為了達到集群計算機之間通信等待減少和高帶寬的效果。在光纖通道網(wǎng)絡(luò )里，通過(guò)和另一節點(diǎn)接口的HBA 的緩沖區和應用內存之間直接訪(fǎng)問(wèn)(DMA) 的方法，這個(gè)目標完成了VI 架構建立了內存注冊機制，實(shí)質(zhì)上就是限制用戶(hù)內存的內存地址并支持數據從用戶(hù)內存直接傳輸到HBA 的緩存，然后這個(gè)數據可以通過(guò)外部介質(zhì)傳輸到另一個(gè)服務(wù)器應用內存的指定位置（注冊）。如果要使用VI ，應用、數據庫或操作系統必須從www.viarch.org 獲得相應的API 。DB2 6.1 和Oracle8.1 都在他們的數據庫集群應用中使用了VI 架構。

　　IP over Ethernet 的延遲包括TCP 棧（CPU 負荷）和以太傳輸延遲。100BaseT 的最大傳輸速率為100Mbit/sec ，FC-IP 減少了以太相關(guān)的延遲并以光纖通道的速度傳輸，提供比IP over Ethernet 更好的吞吐能力，但仍然避免不了TCP/IP 的軟件延遲。FC-VI 去掉了TCP 棧并提供了應用內存和HBA 之間的DMA 。FC-VI 饒過(guò)了系統內核，避免了操作系統上下文轉換和緩沖改變，實(shí)現了更高的傳輸速率。

　　FC-VI 需要一個(gè)支持VI 架構的光纖通道HBA ，FC-VI HBA 和支持SCSI I/O 的光纖通道HBA 有本質(zhì)上的不同。Troika 和Finisar 都提供支持VI 架構的光纖通道HBA 。Finisar 出售一種基于PCI 的支持VI 架構的光纖通道HBA ，支持點(diǎn)對點(diǎn)連接或交換形式。Troika 出售一種基于PCI 的智能控制器?D?DSAN 2000 系列控制器，這種控制器支持FC-SCSI ，FC-IP ，點(diǎn)對點(diǎn)FC-VI ，FC-AL 和交換拓撲。Troika 控制器提供多種管理選項和特征，比如協(xié)議優(yōu)先權配置和在負載均衡的path 變換。

五、多協(xié)議結構

　　所有的這三種協(xié)議（FC-SCSI ，FC-IP ，FC-VI ）可以備組合成一個(gè)光纖通道結構。盡管這些協(xié)議也能在FC-AL 里工作，但相應的帶寬共享和仲裁消耗忽略掉了FC-IP 和FC-IP 的性能優(yōu)點(diǎn)。建議使用Fabric 交換，這是因為Fabric 交換提供服務(wù)器之間和服務(wù)器與存儲設備之間的多個(gè)無(wú)阻塞的100M/sec 的通路。

　　HDS 公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)模擬使用FC-SCSI ，FC-IP ，FC-VI 交換結構的多協(xié)議商業(yè)智能解決方案。使用Ancor 、Brocade 或一起使用這兩家的Fabric 交換機，這個(gè)方案于1999 年11 月的計算機分銷(xiāo)商展覽會(huì )和2000 年6 月的Gartner 集團存儲2000 年會(huì )議上得到驗證。在這個(gè)方案里的Fabric 交換集成了全部數據網(wǎng)絡(luò )的集中管理并提供了無(wú)限的可擴展性（隨服務(wù)器和存儲系統節點(diǎn)的增加）。Fabric 交換的使用犧牲了一些完全可以忽略的性能損耗，在多數情況下，FCP-SCSI 通過(guò)交換所消耗不超過(guò)2% 。

　　當越來(lái)越多的應用為VI架構而修改或開(kāi)發(fā)時(shí)，我們會(huì )看到越來(lái)越多數據網(wǎng)絡(luò )集成到光纖通道上。出現的市場(chǎng)機遇如EAI （企業(yè)應用交換）需要提供異平臺和異種數據庫之間的數據實(shí)時(shí)傳輸和交換，FC-VI 使得服務(wù)器之間高速數據交換成為可能?，F存的應用如NAS 通過(guò)使用VI sockets 可以光纖通道的速度運行他們的網(wǎng)絡(luò )文件系統。

　　人們正在努力提出訪(fǎng)問(wèn)存儲的IP標準，Cisco為SCSI overIP向IETF提交了一個(gè)規范，目前這個(gè)規范仍在開(kāi)發(fā)中，它需要將控制和命令信號與數據信號的傳輸電纜分開(kāi)，主要是考慮流控制和傳輸控制的開(kāi)銷(xiāo)。