Fibre Channel (under construction, bronnen en afbeeldingen nog toevoegen)

Door Yoshi op dinsdag 4 mei 2021 21:45 - Reacties (1)
Categorie: -, Views: 4.281

Inleiding

Recentelijk zijn er verschillende technische ontwikkelingen samengekomen in eenmeer dan ooit nodige honger naar extreem snelle data links. Performante computerszijn de focus geworden van de datacommunicatie industrie. Er zijn steeds meerverbeteringen in data intensieve en hoge-snelheid- netwerk hongerige applicatieszoals multimedia en wetenschappelijke visualisaties. Het probleem is dat bestaandenetwerken niet op de benodigde snelheid konden komen.
De intentie van Fibre Channel is het ontwikkelen van een praktische maar toch uitbreidbare manier van het snel transfereren van data tussen workstations,mainframes, supercomputers, Pc’s, opslagapplicaties, beeldschermen en andererandapplicaties. Fibre Channel is een overkoepelende term van een set standaardendie worden ontwikkeld door het ANSI (American National Standards Institute)

Er zijn twee basis soorten datacommunicatie tussen processors en processors en tussen processors en randapparatuur. Bussen en netwerken.
Een bus voorziet eendirecte of geswitchte point-to- point connectie tussen de communicerende toestellen.Een bus is typisch hardware-intensief en transporteert data op een hoge snelheid met weinig overhead.
Een netwerk daarentegen, is een verzameling van verdeeldepunten (zoals workstations, pc’s, database servers, etc…) met haar eigen protocoldat interactie tussen deze punten voorziet. Een netwerk heeft relatief veel overheadaangezien het software intensief is en is dus bijgevolg trager dan een bus Netwerkenhebben wel meer toepassingen dan bussen aangezien ze moeten kunnen werken inomgeving van veel veranderende connecties dit terwijl een kanaal meestal maarcommunicatie voorziet voor een beperkt aantal toestellen met vaste adressen.. FibreChannel probeert het beste van beiden werelden te combineren.

Wat is Fibre channel

Fibre Channel, ook FC geschreven, is een technologie die definieert hoe gegevens serieel moeten worden verzonden over koper- en glasvezelmedia, snel en met weinig vertraging in de dataoverdracht , van het ene knooppunt naar het andere.Zoals elk communicatieprotocol, gebruikt deze ook een gelaagde architectuur.Hoewel het Fibre Channel noemt, is de architectuur ervan geen bus of een echtenetwerk topologie. Het laat je toe een intelligent connectieschema (een fabricgenoemd) te maken om toestellen te verbinden. Alles wat een Fibre Channel poortmoet doen is het beheren van een simpel point-to- point connectie tussenhaarzelf/hemzelf en het fabric.
Fibre Channel is een hoge performantie seriële link dat op zichzelf steunt enoverkoepelende (high level) protocollen zoals FDDI, SCSI, HIPPI en IPI. Het FibreChannel voldoet aan de vraag voor snelle data transfers. Deze snelle technologiekan tot een LAN getransfereerd worden door toevoeging van aan switch (FibreChannel compatibel) dat multipoint adressering aankan.

Geschiedenis

De ontwikkeling van Fibre Channel, begon in 1988 door Task Group X3T11 van het Amerikaanse National Standards Institute (ANSI) de eerste FC-norm werd in 1994 goedgekeurd.
Het Fibre Channel Industry Association (FCIA) is een wederzijds voordeel non-profit internationale organisatie van fabrikanten, systeemintegrators,ontwikkelaars, verkopers, professionals uit de industrie en eindgebruikers. De FCIA is toegewijd voor het leveren van een breed scala aan Fibre Channel-infrastructuur technologie om een breed scala aan toepassingen binnen de massaopslag IT-gebaseerde arena's te ondersteunen
FCIA-werkgroepen en commissies richten zich op het genereren en publiceren de routekaarten voor FC-technologie die zich richten op verticale en horizontale markten zoals gegevensopslag, video-, storage area networking (SAN) management.
Op dit moment worden ten minste 20 afzonderlijke documenten, die elk een aspect van Fibre Channel definiëren, voorgesteld of in conceptvorm. Hoewel verschillende van de standaarden nog in de kinderschoenen staan, worden er vandaag Fibre Channel-producten verzonden. Een lijst met bedrijven die bij Fibre Channel zijn betrokken, is te vinden op de Fibre Channel Industry Association-website

Doel van het protocol

FC moest een veel eenvoudigere en goedkopere oplossing vormen voor HPPI (High Performance Parallel Interface): een bustechnologie die gebruikt werd in supercomputer-omgevingen.
Bij de opkomst van SAN's als tegenhanger van direct gekoppelde opslagsystemen die tot dan toe de belangrijkste methode van opslag waren, was Fibre Channel de eerste netwerktechniek die hoge doorvoersnelheden tussen de servers en het SAN-opslagsysteem mogelijk maakte.
Situering in de OSI-laag.

Fibre channel volgt niet het OSI model maar heeft een eigen model dat is onderverdeeld in vijf lagen:
• FC 4: Protocol mapping laag, hier zitten de hogere level protocollen zoals SCSI, IP of FICOn en zitten in Information Units (IU’s) voor het leveren naar FC-2.
• FC 3: gemeenschappelijke services laag: een kleine laag die eventuele implementaties kan voorzien zoals encryptie, RAID, multiport connecties
• FC 2: Signaal protocol: dit bestaat uit low level fibre channel protocollen voor poort naar poort connecties
• FC 1: transmissie protocollen dewelke lijn codering van signalen omvat
• FC 0: PHY, dit is de fysieke laag waaronder kabel, connectors enz vallen.
Fibre channel is een gelaagde technologie die start met een fysieke laag en door verdergaat door protocollen zoals SCSCI en SBCCS. Fibre channel producten zijn beschikbaar vanaf 1, 2, 4, 8, 10, 16, 32, en 128 Gbit/s.

De protocollen die deze aansturen noemt men respectievelijk 1GFC, 2GFC, 4GFC, 8GFC, 10GFC, 16GFC, 32GFC en 128GFC. De 1GFC, 2GFC, 4GFC, 8GFC designs gebruiken allen een 8b/10 encodering, dit terwijl de 10GFC en 16GFC standaarden de 64b/66b encodering gebruiken. 10GFC is niet backwards compatibel maar 16 GFC wel met 4GFC en 8GFC aangezien het exact twee keer de doorvoersnelheid van 8GFC of 4 keer dat van 4GFC heeft.

FC-0, de fysieke laag

De laagste Fibre Channel-laag definieert de fysieke interface enmedia die worden gebruikt om twee Fibre Channel-poorten te koppelen, waaronder kabeltypes, optische en elektrische parameters voor een verscheidenheid aan gegevenssnelheden, maximale overdrachtsafstanden en ruislimieten en BER (Bit Error Rate).

Fibre Channel ondersteunt twee soorten kabels: koper en optisch. Koperkabels worden hoofdzakelijk gebruikt voor het onderling verbinden van opslagapparaten over korte afstanden, terwijl optische bekabeling wordt gebruikt voor alle verbindingen over langere afstanden vanwege de ruisimmuniteit. Zowel koperen als optische kabels zijn verkrijgbaar in verschillende soorten, waaronder single-mode en multi-mode vezels voor het optische en afgeschermde getwiste paar en coaxiaal voor koper. Elke koppeling moet twee Fibre Channel-poorten verbinden, een zendpoort aan het ene uiteinde en een ontvangende poort aan het andere uiteinde.

Single en multi fiber:

Er is ook weinig storing als het licht door deze optische kabels reist. Dat is waarom we langere afstanden kunnen gaan. Met long wave laser en single mode fiber kunnen we bijvoorbeeld oplopen tot 10 km. Met shortwave laser en multi mode fiber kunnen we tot 500 meter gaan. Dit geldt voor snelheden van 100 MB, omdat de snelheid toeneemt, worden deze afstanden korter.
Glasvezelkabels overwinnen veel van de problemen die samenhangen met koperkabels zoals signaalinterferentie. Helaas zijn glasvezelkabels duurder dan koperkabels.

Het verschil tussen single mode fiber en multi mode fiber is het volgende:
Met multi mode fiber, krijg je meerdere lichtgolflengten door de kern. De kern is het glas waar het licht doorheen gaat. Multimode glasvezel is goedkoper te produceren en de kern is ook dikker. De kern varieert van 50-100 micron. De meest voorkomende is 62,5 micron.
Bij single mode fiber is de kern veel kleiner. Het is ongeveer 9 micron. Er is ook maar één golflengte van licht die door de kern reist. Het voordeel van single mode is dat door het feit dat de kern kleiner is, en er maar 1 signaal door de kabel reist, er minder ligt reflecties zijn. Daardoor zijn hier hogere afstanden mogelijk.

FC-1 transmissie laag

Fibre channel is een serieel protocol.

Op de bovenste afbeelding ziet u hoe SCSI (Small Computer System Interface) gegevens van het ene apparaat naar het andere overbrengt, wanneer het verzendende apparaat een byte aan gegevens verzendt, stuurt het ook een kleine elektrische stroom op de strobe-lijn. Dit vertelt het ontvangende apparaat om de spanning op de datalijn te lezen. Als er een spanning is, is het een. Als er geen spanning is, is het een nul. Simpel als dat.
Op de afbeelding daaronder ziet u Fiber Channel.
U hebt één lijn voor verzenden (TX) en één lijn voor ontvangen (RX). Er is geen strobe line om het eindapparaat te vertellen wanneer de spanning van de lijn moet worden gelezen. Er geen spanning!
Hoe gebeurd dit dan? Wel het antwoord ligt in een codering van 8 bit naar 10 bits ( 8bits to 10bits encoding)

Fibre Channel verzendt gegevens als een reeks lichtsignalen via de glasvezelkabel. Een hex 00 zou een aanhoudende negatieve spanning of geen licht zijn en hex FF zou een aanhoudende positieve spanning of licht op de optische kabel zijn. Omdat dit zou leiden tot fouten worden de 8bits naar10bits herleid (encoded).
De encoder converteert 8 bits naar 10 bits. Er zijn 256 gegevenstekens, Dx.y genaamd, en 12 controle karakters, genaamd Kx.y.
De encoder neemt de oorspronkelijke 8-bits en verdeelt deze in 2 blokken, 3 most significant bits (MSB) y en 5 least significant bits (LSB) x. Het 3-bitsblok is gecodeerd tot 4 bits en het 5-bitsblok is gecodeerd tot 6 bits. Deze worden vervolgens gecombineerd om de nieuwe 10-bits gecodeerde waarde te vormen die via de glasvezelkabel naar het andere apparaat wordt verzonden, zoals weergegeven in het diagram.
Bijvoorbeeld, hex 0x00, binair 0000 0000 is D0.0 en de gecodeerde waarde is 1011 100111. Dus wordt 0000 0000 feitelijk over de vezel verzonden als 1011 100111.
Dit is allemaal gedaan om de klok opnieuw in te stellen, zodat de gegevens correct van het ene apparaat naar het andere worden verzonden.


U zult uit de tabel opmerken dat er eigenlijk 2 waarden zijn voor de gecodeerde 8 bits. De twee waarden worden de running disparity/lopende ongelijkheid of RD genoemd. Voor elke gecodeerde waarde is er een tegengestelde waarde.
Als er meer enen dan 0's zijn, wordt dit positive running disparity/positief lopende ongelijkheid genoemd. Als er meer dan 1 en 0's zijn, is dit een negative running disparity/negative running disparity. Als je hetzelfde aantal éénen en nullen hebt, is het neutral disparity/neutrale ongelijkheid.
Wanneer de gecodeerde waarden worden verzonden, wisselt deze tussen positieve en negatieve RD.

Character codes/ karakter tekens
De byte wordt vóór het coderen geconverteerd naar een overdrachtsteken. Deze tekens beginnen met een D als het een gegevensteken is en K als het een besturingselement is.
De meest voorkomende is de K28.5. Dit karakter is een van de weinige die feitelijk 5 bits van hetzelfde type in volgorde heeft. Dit vertelt het apparaat gewoon dat dit een besturingsteken is en dat er iets gaat gebeuren dat enige verandering met zich meebrengt. Dit kan een begin zijn van het frame, het einde van een frame of idles.

FC-2 Signaalprotocol

dient als het transportmechanisme van Fibre Channel.
De framingregels van de gegevens die tussen poorten moeten worden overgedragen, de verschillende mechanismen voor het besturen van de drie serviceklassen en de middelen voor het beheren van de volgorde van een gegevensoverdracht worden gedefinieerd door FC-2.
De laag definieert het grootste deel van de Fibre Channel-specifieke verwerking, zoals flow control, inkapseling van gegevens in frames en sequentiewisselingen. De laag biedt Fibre Channel-klassen met service-informatie, die een verscheidenheid aan verschillende verbindingstypen en opties voor verbindingsbeheer mogelijk maakt. De laag definieert ook de fysieke modellen voor de Fibre Channel-componenten, inclusief de definitie van knooppunten, poorten, segmentatie en opnieuw samenstellen, Aanmelden / Afmelden en Fibre Channel-topologieën.

Ordered sets zijn slechts verzamelingen gecodeerde tekens die in 4 zijn gegroepeerd om het FC-apparaat te laten weten dat er een wijziging gaat plaatsvinden en wat de wijziging zal zijn. De Ordered sets beginnen meestal met een K28.5, gevolgd door nog 3 tekens.
Frames zijn als pakketten in ethernet. De gegevens die via de glasvezelkabel worden verzonden, worden in een kader geplaatst. Hier ziet u een diagram van de lay-out van een frame
De eerste 4 bytes geven het begin van een frame aan. Deze 4 bytes maken typisch deel uit van een geordende set. De eerste byte zou een K28.5 zijn, de volgende 3 bytes zouden dan een indicator zijn voor wat voor soort besturingsframe dit is.

De volgende 24bytes is de frameheader. Informatie in de frameheader omvat: bron-ID (S_ID), bestemmings-id (D_ID), aantal opeenvolgingen, reeks-ID, uitwisselings-ID, type frame enzovoort. De header identificeert in feite wat het frame is en waar het naartoe gaat.

De bron-id (S_ID) en bestemmings-id (D_ID) in het frame bestaan uit de poortadressen en niet de WWN's (World Wide Names). In ethernet-pakketten wordt het MAC-adres (Media Access Control) feitelijk gebruikt als bron- en bestemmings-ID's.
Bij Fiber Channel lframes is dit niet. In glasvezel worden de id's van de bron- en bestemmingspoort gebruikt in de frameheader.

Switches zijn intelligente apparaten die bijhouden wat ermee verbonden is. Wanneer een apparaat is aangesloten op een FC-switch, levert het apparaat de switch met de details van zijn mogelijkheden. De WWN is natuurlijk ook onderdeel van deze informatie. De switch bouwt vervolgens een tabel op van de apparaten die zijn verbonden, zoals het type apparaat, het poortadres, WWN's en enige andere informatie, zoals tegoeden enz.

Het kader hoeft niet de WWN van het apparaat te bevatten, omdat deze gegevens al zijn vastgelegd wanneer het apparaat zich aanmeldt bij de fabric. Een poortadres is slechts 3 bytes of 24 bits. Dat is veel minder dan 64 bit of 3 bytes van een WWN. Dit maakt routering ook efficiënter op de switch.
De volgende 2048 bytes bevatten de gegevens of de payload. Als het een gegevensframe is, worden de gegevens doorgaans overgedragen in dit gedeelte van het frame. Als het een SCSI-opdracht is, zou de opdracht in dit gedeelte worden ingesloten.

Sommige mensen realiseren zich dit niet, maar er zijn ook 4 fill bytes na de payload. De payload moet een veelvoud zijn van vier bytes. Als de payload geen veelvouden van 4 is, worden de 4 opvullende bytes als opvulling gebruikt.

Dan zijn er 4 bytes voor foutcontrole en vervolgens wordt het frame gesloten met een 4byte einde van het frame.
De frames zijn gegroepeerd in sequenties en de sequenties worden vervolgens gegroepeerd in een uitwisseling (exchange). Dit is afhankelijk van de grootte van de gegevens die naar het knooppunt worden verzonden.

WWN’s

Een WWN (World Wide Name) is het feitelijke hardwareadres van het knooppunt. Een knooppunt kan een poort zijn op een HBA (Host Bus Adapter) op een server of een poort op een opslagapparaat of zelfs een poort op een schijf of bandapparaat. Als een apparaat op een glasvezelnetwerk wordt aangesloten, heeft het een WWN nodig. In ethernet gebruiken ze het MAC-adres. Het lijkt erg op elkaar. Het is eigenlijk een hardwareadres dat aan het apparaat is toegewezen.

Flow control

Flow control is een mechanisme dat zorgt voor een gegarandeerde levering van frames. Je krijgt buffer to buffer en end to end eind. Buffer to buffer bevindt zich meestal tussen een knooppunt/node en een switchpoort en het end to end bevindt zich tussen de knooppunten/nodes zelf.
Dit gebeurt door een credit scheme. Het verzendapparaat meldt bij het de Fabric login hoeveel frames het kan verwerken en de switchpoort meldt hoeveel framebuffers hij aankan.
Wanneer het verzendende knooppunt/node een frame verzendt, wordt de bufferteller/buffer counter verlaagd, zodat wanneer het zijn limiet bereikt, het stopt met het verzenden van frames totdat het een bevestiging krijgt. Hier ziet u een diagram om de stroomregeling te tonen.
Classes of Service
Classes of service definiëren hoe de gegevens naar de eindapparaten worden afgeleverd en moeten de acknowledgement of frames worden gebruikt of niet.
Class 1 - Acknowledged Connection Service
Class 2 - Acknowledged Connectionless Service
Class 3 - Unacknowledged Connectionless Service
Class 4 - Fractional Bandwidth Connection-Oriented Service
Class 5 - Unidirectional Connection Service
Class 6 - Multi-cast (one-to-many) transmission through the fabric

Fibre Channel biedt meerdere connectiestrategieën aan, de zogenoemde classes of service, voor het verbinden van apparaten doorheen een fibre channel fabric.

Klasse 1
Bij klasse 1 wordt een een speciale unieke verbinding gemaakt tusen twee N_poorten. Eenmaal deze er is kunnen de twee N_poorten de volle bandbreedte gebruiken van de connectie. Ander netwerktraffiek gaat geen invloed hebben op deze verbinding. Door dit, komen frames gegarandeert aan in de volgorde waarin ze verstuurd zijn. De medium snelheid moet wel hetzeflde zijn voor elke link die gebruikt wordt door deze connecrtie. Omwille van de staat van dit soort verbindingen is er geen nood aan buffer-to-buffer flow controle. Het fabric moet de frames niet bufferen terwijl deze gerouteerd worden. Dus enkel end-to-end controle wordt gebruikt bij klasse 1. Klasse 1 wordt gebruikt bij tijds-krititische toepassingen zoals spraak en video

Intermix
Intermix is een optie van klasse 1 waarbij klasse 2 en klasse 3 frames ook over het medium worden verstuurd terwijl er geen klasse 1 frames over het medium worden gestuurd. De klasse 2 en 3 frames mogen eventueel ook naar dezelfde N_poort gestuurd worden die ook gebruikt wordt voor de klasse 1 verbinding.

Klasse 2
Klasse 2 wordt ook wel eens multiplex genoemd door het feit dat het een connectieloze class of service is met notificatie van aankomen en niet aankomen van frames. Aangezien er geen gedediceerde verbinding moet gelegd wordten, kan een poort meer frames versturen en ontvangen dan 1 N_poort. Als resultaat delen N_poorten de bandbreedte van de links met ander network traffiek. Frames komen niet gegarandeert aan in de volgorde waarin ze verstuurd zijn, tenzij in de point-to-point of loop topologieën. Alsoo, de medium snelheden kunnen verschillen bij verschillende links die op het hele pad zitten. Zowel buffer-to-buffer en end-to-end controle worden gebruikt bij klasse 2. Klasse 2 lijkt nog het meest op typisch LAN traffiek (zoals IP of FTP) waarbij de orde en de tijd van het ontvangen van frames niet zo belangrijk is.

Klasse 3
Klasse 3 is zeer gelijkaardig aan klasse 2. Het enige verschil is dat het enkel buffer-to-buffer controle gebruikt. Het wordt aangeduid als een datagram service. Klasse 3 wordt ook gebruikt wanneer orde en tijd van het onvangen van frames niet zo belangrijk is en wanneer de ULP zelf de verloren frames efficient kan verwerken. Het is de keuze bij SCSI opstellingen.

Klasse 4
Klasse 4 bied fractionele bandbreedte toewijzing aan bronnen op een pad doorheen een Fabric dat twee N_poorten met elkaar verbindt. Klasse 4 kan enkel gebruikt wordt bij een pure Fabric topologie. Een N_poot zal een virtueel circuit (VC ) opzetten door het sturen van een request naar het Fabric met daarin de remote N_poort en QoS parameters. Het resulterende klasse 4 circuit zal betstaan uit twee unidirectionele VC’s tussen de twee N_poorten. De VC’s moeten niet dezelfde snelheid ondersteunen.

Net zoals bij een klasse 1 dedicated verbinding, zorgen klasse 4 verbinden ervoor dat de frames arriveren in dezelfde orde en zorgt voor een bevestiging van de aangekomen frames. Het grote verschil is dat een N_poort meer dan 1 andere N_poort kan hebben op hetzelfde moment. In een klasse 1 verbinding, zijn alle bronnen toegewezen aan de twee N_poorten. Bij klasse 4 worden de bronnen opgesplitst in (eventueel) meerdere circuits. Het fabric regelt de verbinding en zorgt voor de buffer-to-buffer flow controle voor elke VC (gebruik maken van FC_RDY primitief signal). Het vermengen van klasse 2 en 3 frames is verplicht voor het ondersteunen van klasse 4
Class 4 provides fractional bandwidth allocation of the resources of a path through a Fabric that connects two N_Ports. Class 4 can be used only with the pure Fabric topology. One N_Port will set up a Virtual Circuit (VC) by sending a request to the Fabric indicating the remote N_Port as well as quality of service parameters. The resulting Class 4 circuit will consist of two unidirectional VCs between the two N_Ports. The VCs need not be the same speed.

Klasse 5
Het idee van klasse 5 is het isochronous JIT service. Maar het is een allegaartje die in veel documentatie niet eens wordt besproken laat staat dat het veel gebruikt wordt.

Klasse 6
Klasse 6 bied ondersteuning voor multicast service doorheen een Fabric. Als een apparaat frames wilt versturen naar meer dan 1 N_poort tergelijkertijd dan wordt er een klasse 1 dedicated verbinding opgezet met de multicast server van het Fabric op het welbekende adress van hex’FFFFF5’. De multicast server zet indivudele dedicated verbindingen op tussen de origniele N_poort en al de ontvangers N_poorten. De multicast server is verantwoordelijk voor het kopieren en doorsturen van de frames naar alle andere N_poorten in de multicast groep. N_poorten kunnen lid wordten van een multicast groep door zich te registreren bij de Alias server op het welkbekende hex ‘FFFFF8’ adres. Klasse 6 is zeer gelijkaardig aan Klasse 1.

Sequentie
Een sequentie wordt gevormd door een set van 1 of meerdere gerelateerde frames die unidirectioneel owrden verstuurd van de ene N_poort naar de andere. Elk frame binnen een sequentie is uniek genummerd met een sequentie teller. Error recovery wordt meestal gedaan door een upper layer protocol en wordt gedaan op de sequentiegrenzen.
Protocollen

De protocollen zijn gerelateerd aan de services die worden aangeboden door Fibre Channel. Deze kunnen specifiek zin door hoger laag services, hoewel Fibre channel ook zijn eigen set protocllen heeft om zijn operating omgeving te beheren voor data transfer. Deze zijn:
Primitieve sequentie protocollen, deze zijn gebaseerd op primitieve sequenties
Fabric login protocol: het uitwisselen van service parameters van een N_poort met het fabric
N_poort login protocol: voor er aan datatranfser kan begonnen worden, wissel de N_poort zijn services parameters met een de andere N_poort
Data tranfer protocol: dit omschrijft de methodes om transfers van upper layer protocol (ULP) data te bhere door het flow control management van Fibre Channel
N_poort logout:: dit wordt uitgevoerd als een N_poort vraagt om haar services parameters te verwijderen bij een andere N_poort
Een primitieve sequentie is een Ordered set dat kan verstuurd worden en oneindig herhaald worden om specificieke condities na te gaan binnen een poort of condities waarop een ontvangerlogica van een poort kan botsen.

FC-3 common services
Deze lagen bevatten in principe services voor multiple ports op één knooppunt/ one node, zoals striping. Het is nog steeds grotendeels ongedefinieerd, maar na verloop van tijd zullen meer van de functies van deze laag worden geïmplementeerd. Afgezien van striping bevat deze laag ook hunt-groups en multicast.

De FC-3-laag is bedoeld om de algemene services te bieden die vereist zijn voor geavanceerde functies, zoals:
• Striping - om de bandbreedte te vermenigvuldigen met meerdere N_Ports parallel om een enkele informatie-eenheid over meerdere links te verzenden.
• Hunt groups: de mogelijkheid voor meer dan één poort om op hetzelfde aliasadres te reageren. Dit verbetert de efficiëntie door de kans op het bereiken van een drukke N_Port te verkleinen.
• Multicast: Multicast levert een enkele verzending naar meerdere bestemmingspoorten. Dit omvat het verzenden naar alle N_Ports op een fabric (broadcast) of naar slechts een subset van de N_Ports op een fabric.

FC-4 UPL/application layer
ULP OF upper layer protocol bovenste laag protocol.
FC-4, het hoogste niveau/level in de FC-structuur, definieert de appliciatieinterfaces die kunnen worden uitgevoerd via Fibre Channel.
Het specificeert de toewijzing van protocollen van de bovenste laag (mapping of upper layer protocols) met behulp van de onderstaande FC-niveaus/levels.
Fiber Channel is even bedreven in het transporteren van zowel netwerk- als kanaalinformatie (network and channel information) en zorgt ervoor dat beide protocoltypes gelijktijdig over dezelfde fysieke interface kunnen worden getransporteerd.

De volgende netwerk- en kanaalkaartprotocollen (Upper Layer Protocols) zijn momenteel gespecificeerd of voorgesteld als FC-4's.
*Small Computer System Interface (SCSI)
*Internet Protocol (IP)
*High Performance Parallel Interface (HIPPI)Framing Protocol
*Link Encapsulation (FC-LE)
*IEEE 802.2
*Asynchronous Transfer Mode - Adaption Layer 5 (ATM-AAL5)
*Intelligent Peripheral Interface - 3 (IPI-3) (disk and tape)
*Single Byte Command Code Sets (SBCCS)
*toekomstige ULP's ...
FC-0 en FC-1 kunnen worden beschouwd als de definitie van de fysieke laag van het OSI-model.
FC-2 is vergelijkbaar met wat andere protocollen definiëren als een Media Access Control (MAC) -laag, meestal de onderste helft van de datalinklaag. Fibre Channel definieert het concept van een MAC echter niet.

FC-3 is niet echt een laag en werd ontworpen in de vroege ontwikkeling van Fibre Channel om plaatsaanduiding te bieden voor toekomstige functies. Het is nog steeds een grotendeels ongedefinieerde set van services voor apparaten met meer dan één poort. Een voorbeeld is striping, waarbij gegevens tegelijkertijd uit alle poorten worden verzonden om de bandbreedte te vergroten.
FC-4 definieert hoe andere bekende hogere laagprotocollen worden toegewezen aan en verzonden via Fibre Channel. Zo kan men grofweg denken aan de Fibre Channel-lagen die worden gedefinieerd door de transportlaag van het OSI-model.

Samenvatting levels
FC-0 en FC-1 kunnen worden beschouwd als de definitie van de fysieke laag van het OSI-model.
FC-2 is vergelijkbaar met wat andere protocollen definiëren als een Media Access Control (MAC) -laag, meestal de onderste helft van de datalinklaag. Fibre Channel definieert het concept van een MAC echter niet.
FC-3 is niet echt een laag en werd ontworpen in de vroege ontwikkeling van Fibre Channel om plaatsaanduiding te bieden voor toekomstige functies. Het is nog steeds een grotendeels ongedefinieerde set van services voor apparaten met meer dan één poort. Een voorbeeld is striping, waarbij gegevens tegelijkertijd uit alle poorten worden verzonden om de bandbreedte te vergroten.
FC-4 definieert hoe andere bekende upper layers protocollen (ULP) worden gemapped aan en verzonden worden via Fibre Channel.
(Thus, one can roughly think of the Fibre Channel layers defining up through the Transport layer of the OSI model.)
Topologieën
Fibre Channel definieert drie topologieën, namelijk Point-to-Point, Arbitrated Loop en Switching-Fabric.

Point-to-Point

Fibre Channel definieert drie topologieën, namelijk Point-to-Point, Arbitrated Loop en Fabric.
Een Point-to-Point-topologie is de eenvoudigste van de drie. Het bestaat uit twee en slechts twee Fibre Channel-apparaten die rechtstreeks met elkaar zijn verbonden. De zendvezel van een apparaat gaat naar de ontvangstvezel van het andere apparaat en vice versa. Er is geen media-uitwisseling, waardoor de apparaten kunnen genieten van de totale bandbreedte van de koppeling. Een eenvoudige link-initialisatie is vereist van de twee apparaten voordat de communicatie kan beginnen.
Tussen klant en server of tussen 2 servers

Arbitrated loop

Arbitrated Loop is de meest dominante Fibre Channel-topologie geworden, maar is ook de meest complexe. Het is een kosteneffectieve manier om tot 127 poorten in een enkel netwerk aan te sluiten zonder de noodzaak van een Fabric-schakelaar. In tegenstelling tot de andere twee topologieën, wordt het medium gedeeld tussen de apparaten, waardoor de toegang van elk apparaat wordt beperkt. Niet alle apparaten hoeven op een Arbitrated Loop te werken; de toegevoegde functionaliteit is optioneel. Dus om een Loop te laten werken, moeten alle apparaten Loop-apparaten zijn.
cela permet la connexion des entités par ses ports, chaque port gère une simple connexion point à point entre lui er le switch

Fabric

De Fabric-topologie wordt gebruikt om veel (224) apparaten aan te sluiten in een kruispuntgeschakelde configuratie. Het voordeel van deze topologie is dat veel apparaten tegelijkertijd kunnen communiceren; de media wordt niet gedeeld. Het vereist natuurlijk ook de aankoop van een schakelaar.
cette topologie relie jusqu'à 126 machines sur une boucle
Toegangsprotocol of transportprotocol?
Fibre channel is een transport protocol dat grotendeels SCSI commando’s transporteert.
Adresseringsschema
Alle FC apparaten hebben een unieke identiteit die men een world wide name (WWN) noemt. Deze identificatie kan je vergelijken met het MAC adres. Elke node poort heeft zijn eigen WWN maar het is ook mogelijk voor een apparaat met meerdere Fibre Channel implementaties om zijn eigen WWN te hebben. WWN is een 64-bit adres, dus als er twee WWN-adressen in de frame header worden gestooken, dan laat dat 16 bytes over voor het identificeren van het aflever- en bronadres. Dus 64-bit addressen kunnen de routing performantie beïnvloeden. Elk apparaat in een SAN wordt geïndentificeerd met een unieke WWN. Een WWN bestaat uit een vendor identifier field.

Poortadres

Bovenop WWN’s is er nog een adresseringsschema dat wordt gebruikt binnen FC. Dit schema wordt gebruikt om elke poort in een switched fabric te adresseren. Elke poort in een switched fabric heeft een eigen uniek 24-bit adres. Dit adres wordt enkel en alleen gebruikt voor routering processen. Het heeft een Domain ID, Area ID en Node ID.
Domein:
Deze byte is het adres van de switch zelf, een domein ID is een uniek nummer dat de switch identificeert of een director naar een Fabric. 1 byte laat 256 mogelijke adressen toe maar door reservering van sommige adressen is dit beperkt tot 239 adressen.
Area:
Het area field laat ook 256 adressen toe, dit adres wordt gebruikt voor het identificeren van individuele poorten. Het is mogelijk van meer dan 256 adressen per switch te gebruiken maar dan moet je shared area adressing gebruiken.
Port/node:
Het laatste deel van het adres laat 256 adressen toe voor het identificeren van N_poorten en NL_poorten.

Bandbreedte

NAME Line-rate (gigabaud)
Line coding Nominal throughput
per direction; MB/s Net throughput
per direction; MB/s[v 1][v 2]
Availability
1GFC 1.0625 8b10b
100 103.2 1997
2GFC 2.125 8b10b 200 206.5 2001
4GFC 4.25 8b10b 400 412.9 2004
8GFC 8.5 8b10b 800 825.8 2005
10GFC 10.51875 64b66b
1,200 1,239 2008
16GFC 14.025 64b66b 1,600 1,652 2011
32GFC "Gen 6" 28.05 256b257b 3,200 3,303 2016[8]

128GFC "Gen 6" 28.05 ×4 256b257b 12,800 13,210 2016[8]

Initieel ondersteunde Fibre Channel lagere snelheden ( 12,5 MB/s, 25 MB/s, 50 MB/s) die eigenlijk al gedateerd waren toen het werd ontwikkeld. Het nam pas echt een vlucht toen men 1GFC uitbracht. Daarna is het success mee gegroeid met elke versie (en bijhorende upgrade van snelhleid) die men uitbracht.

Line rate is een fysische laag term , het geeft aan wat de actuele snellheid is waarmee bits op het medium worden gezet.
Populariteit
Fibre Channel weliswaar degelijk en voldoet aan veel wat bedrijven verwachten maar het is bovenal duur. In deze tijden van Big Data is Fibre Channel simpelweg te duur voor heel grote bedrijven (denk aan Google, Facebook, Microsoft,…). Het kan niet uitgebracht (met een financieel brilletje bekeken) worden in hyperscale structuren die deze bedrijven gebruiken en vandaar dat zij er een massief ethernetnetwerk rond bouwen. Enkel voor sans op het Tier 0 en Tier 1 kritieke gaan deze bedrijven nog FC uitrollen (heel, heel goede uptime). Ook andere bedrijven gaan langzaam (vandaar dat je merkt dat de grafiek langzaam daalt, niet plots) over op andere technieken om sans beschikbaar te maken.

SBCCS (Single-Byte Command Code Set)
SBCCS is een algemene term die het mechanisme beschrijft waarmee IBM-mainframecomputers I / O uitvoeren met behulp van single-byte-opdrachten. IBM-mainframes voeren I / O uit via een kanaalarchitectuur. Een kanaalarchitectuur omvat veel hardware- en softwarecomponenten, waaronder kanaaladapters, adapterkabels, interfaceassemblages, apparaatdrivers, I / O-programmeerinterfaces, I / O-eenheden, kanaalprotocollen, enzovoort. IBM-kanalen zijn er in twee smaken: bytemultiplexer en blokmultiplexer.
Kanalen die worden gebruikt voor opslag maken gebruik van blokmultiplexercommunicatie. I / O-eenheden die worden gebruikt voor opslag worden schijfbesturingseenheden (CU) genoemd. Mainframes communiceren met CU's via het kanaalprotocol en CU's vertalen kanaalprotocolopdrachten naar opslag-I / O-opdrachten die het opslagapparaat (bijvoorbeeld schijf of tapestation) kan begrijpen. Dit staat in contrast met ATA- en SCSI-bewerkingen, waarbij de host de opslag-I / O-opdrachten initieert die worden begrepen door de opslaginrichtingen.
Hoe ziet zo’n verbinding eruit?

Fibre Channel gebruikt hoofdzakelijk de SFP module met de LC-connector en duplex kabels. Maar bv 128GFC gebruikt de QSFP28 module en de MPO connectors met ribbon bekabeling.

Volgende: IMT-A 03-'18 IMT-A

Reacties


Door Stimpy68, vrijdag 7 mei 2021 09:14

Werk al jaren met FC, maar we zijn het aan het uitfaseren en dat hoor ik eigenlijk overal wel zo'n beetje. Voornaamste reden: de kosten. FC apparatuur/infra is duur, zeker omdat je het ook nog eens dubbel uitvoert (dual fabric voor redundancy). Het allemaal converged en hyper converged wat de klok slaat tegenwoordig.
En de snelheden van de huidige netwerken zijn hoger dan die van FC en die infra is vaak al in place.
Maar heb nog steeds wel een zwak voor Fc hoor ;-) rete stabiel, snel en multipath over de fabrics.
We hebben nog core switches draaien (Cisco MDS 95xx) die een uptime hebben van ruim 8 jaar en in de tussentijd de nodige hardware matige upgrades gehad hebben om de snelheid te verhogen, waaronder vervangen van backplane. En dat kon allemaal online, hot swap, switch hoefde niet down. Dus ja, mooi spul en techniek :)

Reactie formulier
(verplicht)
(verplicht, maar wordt niet getoond)
(optioneel)