光纤通道(FC_-Fibre-Channel)

20120531102236光纤通道(FC_-Fibre-Channel)光纤通道(FC_-Fibre-Channel)光纤通道(FC_-Fibre-Channel)

光纤通道(FC: Fibre Channel)光纤通道(FC: Fibre Channel)


作为第一个成功的千兆位串行传输技术，当前光纤通道已成为块I/O 应用最适合的体系结构。光纤通道满足存储网络对传输技术的下列需求：
（1）高速长距离的串行传输
（2）较低的传输误码率
（3）较低的数据传输延迟
（4）传输协议可在主机总线适配卡上以硬件方式实现，从而减少对服务器CPU的占用。

一. 光纤通道层次模型
光纤通道是一种基于标准的网络结构。它的标准定义了物理层的特征、传输控制方法以及与TCP/IP、SCSI-3、HiPPI(HighPerformanceParallelInterface：高性能并行接口)和其他一些协议的上层接口。光纤通道是一种千兆位传输技术，目前的实现支持最高可达10 Gbps的传输速率。
光纤通道标准定义了一个通过网络移动数据的多层结构。它的协议被划分为5个层次，从FC-0到FC-4。最顶层FC-4为光纤通道提供与上层应用的接口，它定义了如何把应用协议映射到下面的光纤通道网络。例如，串行SCSI必须将光纤通道设备映射为可被操作系统访问的逻辑设备.。对于主机总线适配器，这种功能一般要由厂商提供的设备驱动器程序来实现。FC-3定义公共服务，例如多路复用和地址绑定功能。FC-2定义如何把上层应用传下来的数据块切分成帧，也包含对各种服务类别的定义和流量控制机制。最下面的两层FC-1和FC-0则致力于网络数据传输。FC-1提供数据编码和解码的工具，还定义了访问介质的命令结构。FC-0为各种介质类型、所允许的长度和物理信号建立了标准。在光纤通道协议栈旁边列出的链路服务和交换网服务用于对光纤通道网络的运行进行维护和管理工作。

上述5个层次还可以进一步归纳成以下两个部分：
(1)物理和信令层：人们通常把FC-0、FC-1和FC-2合在一起称作光纤通道物理和信令层。
(2)高层：光纤通道的高层包括FC-3和FC-4。

光纤通道的层次基本上相当于OSI参考模型的较低层，并且可以看成是链路层的网络。光纤通道呈现为单个不可分割的网络，并在整个网络中使用统一的地址空间。虽然在理论上这个地址空间可以非常大，在单个网络中可以有千万个地址，但实际上光纤通道通常在一个SAN中只支持数十台设备，或者在某些大型数据中心应用中支持上百台设备。


二. 物理结构
光纤通道既支持光纤介质，也支
持铜缆介质。由于光纤通路对噪音不敏感，用它来做传输介质是最好的，但是铜介质也得到了许多的使用，尤其是对小型光纤通道磁盘驱动器的连接。
人们通常用模来区分光纤的类型。多模光纤使用短波激光，其纤芯直径为50μm或62.5μm，包层直径为125μm。

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其中，纤芯为光通路，包层用来把光线反射到纤芯上。由于短波激光流是由数百种模(即所传输的光波的波长)组成的，它们在光纤内以不同的角度发生全反射，因此称为多模。光的散射效应限制了原始信号所能达到的总长度。多模光纤在62.5μm/125μm规格下支持l75m的长度，在50μm/125μm规格下支持500m的长度。
当光纤直径减小时，光在光纤内被反射的角度也会加大。当把纤芯直径降低到波长的量级时，只有单个角度的轴向光束能通过。此时光纤如同一个波导，称为单模光纤。单模光纤由9μm直径的纤芯和125μm直径的包层组成，它用于承载长波激光。单模光纤支持的距离更长，目前在千兆位速率下可以达到10km：
光纤通道标准定义了三种不同的拓扑：点到点、仲裁环和交换网。点到点结构定义了在两个设备之间的一条双向连接，不能够支持三个或更多的设备。这种拓扑允许在服务器和存储设各之间建立专用的点到点的连接，它们首先通过登录建立一个初始连接，然后就可以在长距离上使用光纤通道的全带宽工作。仲裁环定义了一个单向环，允许两台以上的设备通过一个共享的带宽进行通信和交流，但在任一时刻仅仅有两台设备可以互相交换数据。最后，交换网结构通过链路层交换提供多路的点到点连接，它实际上是定义了一个网络，其中的多个设备可以同时使用完全带宽交换数据。交换网需要把一个或多个光纤通道交换机连接在一起，在端点设备之间形成一个控制中心。而且，标准还允许把一个或多个令牌环连接到一个交换网结构。
在所有的拓扑结构中，设备(包括服务器、存储设备和网络连接设备)都必须配置一个或多个光纤通道端口。在服务器上，端口一般借助主机总线适配器实现。一个端口总是由两个通道构成：一个是输入通道，另一个是输出通道。在两个端口之间的连接称作链路。在点到点和交换网拓扑中，链路总是双向的。在交换网的情况下，链路所涉及的两个端口的输出通道和输入通道通过一个交叉装置连接在一起，使得每一个输出通道都连接到一个输入通道。在另一方面，仲裁环拓扑的链路是单向的，每个输出通道都连接到下一个端口的输入通道，直到圆周闭合为止。仲裁环的线缆连接可以借助一个集线器简化。在这种被
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