光纤信道,光纤信道原理是什么?

光纤信道,光纤信道原理是什么?

Fibre Channel：光纤信道，简写为FC。它是一项网络技术，通过光纤实现的一种基于块的数据流传输方式，传输率可达1Gbps，多模光纤传输距离为500米，单模光纤距离为1千米。光纤信道网络可配置成交换结构或者冗余环路拓扑结构。

光纤信道主要用于互连外设、大容量存储系统、映像和存档系统、大型机、超级计算机、工程工作站和其他高速设备。光纤信道具有网络的特性,但它不是传统意义上的网络。相反,它是这样的高速交换系统:使用光缆将本地环境(如实验室或校园环境)中的计算设备互相连接,如图F-7所示。光纤信道网络可配置成交换结构或者冗余环路拓扑结构。

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。其他特性列在下面。

• 传递确认,用于可靠性,也可禁用以提高性能。

• 支持ARP、RARP和其他自发现协议。

• 面向连接的虚电路,保证紧急备份或其他操作的服务质量。

• 使用分段带宽虚电路支持实时应用(如视频)。

• 可变帧大小,允许传输具有最大帧大小的大容量数据。

ANSI(美国国家标准学会)X3T9委员会开发了光纤信道互连标准。NCITS(信息技术标准国家委员会)技术委员会T11负责设备级接口,并正在建立光纤信道标准以及HIPPI(高性能并行接口)。HIPPI是Tll.1,光纤信道是Tll.2。

光纤信道的适用范围

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。

已经提到,光纤信道可以在设备之间建立专用的点对点连接。这些连接类似于电路,且多个高带宽电路可以同时存在。这些电路是双向的,并可在两个方向上提供Gbit/s的吞吐量。当某个设备希望通过交换设备或网络传输时,它只需尝试获得此设备的专用电路。

光纤信道可以与ATM进行比较。光纤信道建立了一种较好的外设连接技术,而ATM在WAN环境中的网络主干方面或电话会议应用方面较好,原因是由于它的内置QoS(服务质量)。滞后(延迟)是考虑的另一件事情。光纤信道使用大小为2KB的帧大小。此帧只有大约1.5%用于头信息。另一方面,ATM单元是53个字节长,10%用于头信息。这意味着在可比条件下光纤信道将比ATM传输更多的数据。但是,ATM的固定单元大小在多路复用来自许多不同源设备的大量传输方面较好。

光纤信道也可与吉比特以太网进行比较。但吉比特以太网旨在向后兼容以前版本的以太网,而且它保持相同的帧结构。光纤信道的帧结构旨在非常快地移动大量的数据。

网络管理员应考虑在存储环境中使用光纤信道,并将它用作高带宽设备和用户的网络连接。本节结尾处列出的Web站点提供了有关光纤信道用法的其他信息。

光纤信道仲裁环路(PC-AL)是最近对支持铜介质和最多包含126个设备或节点的环路的标准的增强。它是考虑了存储连接而开发的。设备可以进行热替换而不破坏网络,而且系统是容错的。SCSI-FCP(小型计算机系统接口光纤信道协议)是传输SCSI协议的光纤信道的实现。SCSI是通常通过并行连接运行的磁盘接口技术。SCSI-FCP是串行SCSI,它允许基于SCSI的应用程序使用基本光纤信道连接。SCSI-FCP广泛用于将高性能服务器连接到存储子系统,尤其是在SAN环境中。它提供更高的性能(lOOMbit/s),支持最长达lOkm的光缆,并最多可寻址一千六百万台设备。数据是以帧(而不是块)的形式传输。

FICON(光纤连接)是一个用于存储设备的大型机连接产品,IBM将它用作它的ESCON(企业系统连接)信道的替代。ESCON的吞吐量是17MByte/s,而FICON以100MByte/s的速度操作。FICON支持全双工操作。

FC-IP是一种在TCP/IP数据分组中封装光纤信道帧的方法。这允许不同的光纤信道网络通过TCP/IP网络互相连接。例如,组织可以连接两个通过PC-IP运行光纤信道SAN的数据中心。　

PSPF(最短路径优先光纤)是交换机间的路由协议,它在光纤信道交换机之间路由数据。不同的供应商可以使用FSPP生成可一起工作的光纤信道交换机。

RFC2625“IP and ARP over Fibre Channel”(June 1999)指定如何通过光纤信道封装IP和ARP,并描述IP地址解析的机制。

IETF IP Storage(LPS) 工作组正在开发用于在基于IP的传输中封装SCSI和光纤信道的协议。