第07章_FC-SAN存储结构

第七章FC-SAN存储结构2北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有本章目标了解光纤通道协议栈的层次了解光纤通道中的端口类型掌握FC-SAN的各类拓扑结构了解光纤通道中的产品组成3北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有本章内容7.2FC-SAN产品7.1光纤通道协议4北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1光纤通道客户机应用服务器LAN存储设备SAN存储设备5北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1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•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•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(TCP/IPATM和IEEE802)6北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1光纤通道协议光纤通道协议是ANSIX3T11在20世纪90年代中期提出的光纤通道目的是为了在工作站、主机、超级计算机、存储设备和显示器之间进行联网、存储和数据传输光纤通道是构建SAN的基础，是SAN系统的硬件接口和通信接口光纤通道定义了多种传输速度，包括从100Mb/s～4Gb/s的传输带宽7北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1光纤通道协议光纤通道层次命名和编址约定端口类型FC-SAN的拓扑结构8北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.1光纤通道层次层数功能使用实例FC-4上层协议接口如SCSI-3、IP、ATM等FC-3通用服务正在开发之中(可能包含数据加密和压缩功能)FC-2帧协议和流控制组帧、流量控制、服务类FC-1编码方式8B/10B编码、链路控制FC-0物理接口光/电、传输介质光纤通道标准定义了一个通过网络移动数据的多层结构,包括定义物理层的特征,传输控制方法以及与TCP/IP,SCSI-3,ATM和其他一些协议的上层接口9北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.1光纤通道层次（续）光纤通道和以太网与OSI参考模型的对应关系应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI参考模型数据与应用TCP、UDPIPEthernet以太网络软件实现硬件实现应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI参考模型数据与应用FC-4FC-3FC-2FC-1FC-0光纤通道硬件实现10北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.2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(World-wideName),除了光纤通道名,通信设备还被动态地分配一个24位的端口地址,即Port_ID,它用于帧的寻址.通信双方的这种24位地址嵌入在帧头中,作为目的标识符D_ID或源标识会S_IDWWN并不用于网络中的帧传输11北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.3端口类型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12北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.3端口类型（续）节点（主机或存储设备）上的端口N_Port:节点(主机或存储设备)上使用的端口类型NL_Port:NodeLoopPort:一种拥有仲裁环路功能和协议的特殊端口类型交换或路由设备上的端口F_Port:提供一个到单个N-Port的点到点的连接FL_Port:用于光纤通道仲裁环路的操作E_Port:扩展端口(ExpansionPort),用于连接另一台交换机或路由器上的E_Port通用类型端口G_Port:一个通用光纤端口,它即可以当E_Port端口使用,也可以当F_Port端口使用.这个通用端口的运行模式是在端口初始化时决定的.当与一个N_Port端口连接时,这个通用端口就是F_Port,当与E_Port端口连接时,这个端口就是E_Port.一般用在交换设备上L_Port:一种在仲裁环中使用的通用端口,它可以代表NL_Port和FL_Port类型的端口13北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.3端口类型（续）F_PortFL_PortN_PortNodeNL_PortNodeNL_PortNodeN_PortNodeN_PortNodeSwitchF_PortF_PortSwitchE_PortE_PortNL_PortNodeNL_PortNodeHubHubF_PortN_PortNodeNL_PortNodeNL_PortNodeFL_Port14北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.4FC-SAN的拓扑结构点对点（FC-P2P）点对点允许两个Node（一台服务器和一台存储设备）之间直接通讯用户难以在点对点配置环境下追加任何设备TxRxRxTx服务器存储设备N_PortN_Port15北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.4FC-SAN的拓扑结构（续）仲裁环（FC-AL）仲裁环是一个共享的、可提供吉比特带宽的环状网，其连接方式与IBM的令牌环网类似在仲裁环拓扑中，设备必须根据仲裁访问环路RxRxTxRxTx服务器存储设备TxRxTxNL_Port16北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.4FC-SAN的拓扑结构（续）交换网（FC-SW）交换网是指一个或多个光纤交换机，单独或以扩展型方式存在于网络中交换网能为每个端口提供全带宽RxRxTxRxTx服务器存储设备TxSwitchRxTxF_PortN_PortRxTxFL_PortNL_PortNL_PortRxRxTxTxF_PortN_Port17北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.1.4FC-SAN的拓扑结构（续）交换网与冲裁环的比较仲裁环将带宽分享，交换网是带宽独享仲裁环中最多只能有127个设备，在交换网中，可支持多达1600万个N_Port18北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.2FC-SAN产品主机总线适配器（HBA）光纤通道RAID仲裁环HUB光纤通道交换机19北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.2.1主机总线适配器（HBA）主机总线适配器是一个在服务器或工作站的内部总线结构和其他网络或存储设备间提供输入/输出处理和物理连接的电路板或集成电路适配器HBA有多种类型，适用于各种总线类型和用于传输的各种物理链接通常情况下，我们所说的HBA主要是指用于连接FC-SAN的适配器20北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.2.2光纤通道RAIDRAID标准定义了多种方法以将数据存储到多个磁盘上，并定义了RAID智能控制器的形式RAID控制器可以用软件实现，但更多的是用硬件来实现的21北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.2.3仲裁环HUB仲裁环HUB对于许多中等性能的共享存储应用而言是种很不错的选择当仲裁环引入仲裁环HUB时，能够显著地降低端口中断工作的可能性仲裁环HUB也可以使用多种连接介质组建环路22北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.2.4光纤通道交换机光纤交换机根据其功能和特点被分为不同的类别入门级光纤交换机•入门级交换机的应用主要集中于8到16个端口的小型工作组•通常情况下，企业不会单独购买入门级交换机，而是经常和其他级别交换机一起购买，以组成一个完整的存储解决方案企业级光纤交换机•企业级交换机提供比入门级交换机更高的可靠性和更强大的性能•企业级交换机更多的用于连接入门级交换机23北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有7.2.4光纤通道交换机（续）核心级光纤交换机•核心光纤交换机一般位于大型SAN的中心•核心光纤交换机通常提供很多端口，从64口到128个端口到更多•核心光纤交换机拥有非常宽的内部总线，以最大的带宽路由数据帧•核心光纤交换机往往采用基于“模块式”的热插拔电路板•核心光纤交换机的所有部件都是冗余的24北京万博天地网络技术股份有限公司版权所有本章总结光纤通道协议栈的层次结构光纤通道中的端口类型及其特点FC-SAN的各类拓扑结构光纤通道中的产品组成