光纤通道中的iso模型、寻址方式和通信方式

本文介绍了光纤通道中各模型与iso模型的对应关系、寻址方式和通信方式,光纤组网的相关内容和要求。是理解光纤通讯较好的文章,阅读完整篇文章后,你会对以太网和光纤有很深的认识。

光纤通道中的iso模型、寻址方式和通信方式

一、光纤通道技术(SAN)支持3种基本的拓扑结构:

点对点连接:是最简单的拓扑结构允许两节点之间直接通讯。在这里一般是一个存储设备和一台服务器。这种拓扑结构与SCSI直接连接极为相似只是速度更快连接距离更长已。点对点连接与其他SAN拓扑结构一样可以从光学连接的距离优势上获得收益。当然，点对点连接也存在限制，虽然可以在服务器与存储设备间提供快速而强大的连接手段，用户却难以在点对点配置环境下追加任何设备，只能分别建立连接。这就需要为多台存储设备增加多块主机接口卡。

仲裁环:是一种环路拓扑结构。这里每一节点均将数据传输至下一节点。与IBM令牌环网络结构相似，SAN集线器决定数据传输请求以最佳利用带宽。在Arbitrated Loop配置环境下，每一节点的发送器将数据传输到下一节点的接收器，设备必须根据仲裁访问环路。开始设备作为环路的控制节点。当任意节点获得许可后， 可以发起一个包含目标通讯进程并传输数据，初始节点对目标节点建立一个点对点连接。在一个环路上同时只能建立一个连接。当数据传输完成后，初始节点关闭进程并释放对环路的控制，允许其他节点接受环路授权，目前FCAL的带宽为100MB/S已知技术限制:对于小型SAN的实施，共享带宽，低性能(所有设备共享100MB/s带宽)，有限的错误隔绝能力，环路初始化进程可能影响正常应用的进行，FCAL网络内部缺乏智能。

交换式fabric:是一个SAN的术语，用以描述连接服务器和存储设备之间广为使用的光纤通道交换机的拓扑结构。交换机可以级联并与环路网络连接构成具有高度混合网络系统，我们称之为Fabric。幸运的是，这一复杂的解决方案可以在软件的控制之下获得Fabric内的所有SAN管理功能的先进特性。

二、端口类型:

光纤通道内部的目标和来源一般是计算机，磁盘或阵列的控制器，桥接器，终结器，或通讯中使用中的任何其他设备。这些数据传输来源和目的地术语是节点。每一节点通过光纤通道协议维护一个也可能多个设备接收和发送数据。任何一个节点即可能是发起人，也可以是应答方或同时拥有两种身份。每一节点都拥有一个唯一名称，叫做N_Port标志。一个N_Port就是一个硬件实体，最终，节点内可以是主机或外设。数据传输通过在N_Port之间架设的通讯链路完成。 光纤通道也定义了其他一系列不同类别可以用于接收和传输光纤通道数据的端口，包括NL_Ports，F_Ports，E_Ports等。

N_Port = Fabric直接连接设备

NL_Port = Loop连接设备

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交换机端口

E_Port = 扩展端口 (交换机到交换机)

F_Port = Fabric端口

FL_Port = Fabric Loop端口

G_Port = 通用(Generic)端口 ?} 可以转化为E或F

将Fabric与Arbitrated Loop技术混合实施是可行的，交换机的一个Fabric端口可以作为Loop的组成部分，数据可以从交换机中传输到Loop环上。在Loop环境下正常工作的一个Fabric端口称之为 ?}FL_port.?} 虽然数据和控制信息的路由需要通过其他端口对链路的访问来进行，但是多数光纤通道功能与拓扑结构无关。

Link的控制是由Link控制协议来完成的。端口状态机制协议(The Port State Machine (PSM) protocol)为Fabric执行Link控制功能，环路端口状态机制(the Loop Port State Machine (LPSM))为仲裁环执行Link控制功能。

三、光纤通道寻址方案寻址:

光纤通道环境的每个元素都有一个独有的身份ID，被称为 World Wide Name (WWN)。WWN 是一个 64位的地址。WWN对于光纤通道设备就像Ethernet的MAC地址一样，它们是由电器和电子工程师协会(IEEE)标准委员会指定给制造商，在制造时被直接内置到设备中去的。

对于光纤交换机，我们使用Node WWN来标示交换机，它是唯一的;对于交换机的端口，我们使用Port WWN来标示交换机的端口。所以一个交换机有一个Node WWN和多个Port WWN。

根据IEEE标准格式，一个典型的2109 交换机Node WWN是

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前16位始终是10:00

随后24位是厂家标示。00:60:69表示Brocade交换机

最后24位由Brocade交换机的主板衍生出来，每个交换机都不一样。 在光纤网络传输时，如果把两个WWN 地址放到传送帧的帧头，那么为指明目标地址和源位址，就需要占用16字节的数据位，这个在帧中占的位数就太多了。所以64位的方式寻址是会影响到路由的性能。所以，光纤通道网络采用了另外一种寻址方案。这一个方案是用基于交换光纤网络中的光纤端口来寻址。基于交换光纤网络中的每个端口有它独有的24位的地址。用这种24位地址方案，我们得到了一个较小的帧头，这能加速路由的处理。但是这个24位的地址必须通过某种方式连接到与World Wide Name 相关联的64位的地址。我们在下文中详细解释它是如何工作的。

名字和地址

24位的地址方案通过允许拓扑结构自己分配地址减少了手工管理地址空间的开销。如果拓扑结构本身能分配24位地址，那么必须有人负责WWN到端口地址的转换。

在基于交换的光纤环境中，交换机它本身负责分配和维持端口地址。当含有某WWN的装置进入在某一个特定的端口上登录到交换机时，交换机将会分配端口的地址到那一个端口，而且交换机也将会维护那个端口地址和在那个端口上的设备的WWN 地址之间的关联。交换机的这一个功能是使用名字服务器(NAME SERVER)来实现的。

名字服务器是光纤操作系统的一个组件，在交换机内部运行。它本质上是一个对象数据库，光纤设备在连接进来时，向该数据库注册它们的值这是一个动态的过程。动态的寻址方式同时也消除了手工维护地址出错的潜在的可能，而且在移动和改变SAN方面也提供了更多的灵活性。

端口地址

一个 24个位的端口地址由三个部份所组成:

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Domain ( 从 23 到 16位)

Area(从 15 到 08位)

Port或仲裁环物理地址-AL_PA( 从 07 到 00位)

Domain:端口地址中最重要的字节是Domain。这是交换机本身的地址。一个字节最多允许256个可能的地址。因为有一些地址被保留(例如广播地址等)，实际上只有239个地址可用。这意味着在你的 SAN 环境中，可以有多达 239个交换机。Domain编号允许每个交换机有一个独有的识别符，如果在你的环境中有多个互相连接交换机，可以用Domain编号来区别它们。

Area:它提供 256个地址。地址的这一个部份被用于识别个别的FL_Ports 环,或它可能被用于当做一组F_Port的识别符，例如，多端口的一个光纤卡的识别符。这意谓着每组端口有一个不同的area编号，即使对于只有一个端口的组也是如此。

Port:地址的最后部份提供256个地址，用于识别相连的N_Port 和 NL_Port。 简单的计算一下，就可得到可用的地址数目:

Domain x Area x Ports

这意谓有239 x 256 x 256=15,663,104个地址可以用。

由于采用了24 位地址算法，我们可以得到一千六百万个地址，远远大于当今世界现存的任何SAN 设计的地址空间。用这种帧头和路由算法，光纤通道被优化为高速的交换帧网络。正式由于这种高速传输数据的能力，使得SAN得到越来越广泛的应用。

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四、 光纤通道协议

在多个处理器之间或处理器与外围设备之间，有通道和网络两种基本的通信类型 通道

网络

通道在通信设备之间提供一种直接的或点到点交换的连接 数据传输率高，开销非常低 偏向使用硬件实现 网络是分布节点的聚集，各节点用自己的网络协议支持节点间的交互作用

开销相对较高，速度和效率比通道要低

偏向使用软件实现

五、光纤通道和以太网与OSI参考模型的对应关系

参考模型OSI

以太网络OSI参考模型光纤通道

软件实现硬件实现

硬件实现

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六、命名和编址约定

在光纤通道中，设备被称为节点（Node）

一般来说，节点只有一个物理接口，称为节点端口或者N_Port

每个节点都包含由制造商指定的一个固定的64位节点名，一般称之为WWN WWN并不用于网络中的帧传输

光纤通道中数据传输的来源和目的地是“Node”

Node产生的数据通过N_Port之间架设的物理通讯链路与其他Node完成数据交换 除了N_Port类型的端口以外，光纤通道还定义了一系列不同类型可以用于传输和接收光纤通道数据的端口

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d1e1.html