光纤通道fc协议介绍专题培训课件
光纤通道fc协议介绍复习进程

SAN Storage Area Network
NAS Network Attached Storage
DAS组网
•DAS:Direct Attached Storage 直接与服务器连接的存储系统
• 通过SCSI或FC接口连接 • 服务器为核心,不直接连入网络
SAN组网
• 独立于LAN的服务器后端存储专 用网络
光纤通道交换机
E_Port
N_Port 节点 N_Port 节点
光纤交换机端口类型
• N端口:Node Port节点端口;光纤通道通信的终端; 主机端口、存储端口,或者开启AG模式的光纤交 换机端口
• NL端口:Node Loop Port 节点环路端口 • F端口: Fabric Port 光纤端口;一种交换连接端口 • FL端口:Fabric Loop Port光纤环路端口;AL设备提
从分层协议栈的角度看,FC仅仅包含了从物理层到传输层的规 范。它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接 口,如SCSI或IP协议。而将SCSI封装起来后整个协议,就是FCP (FC Protocol)。
FC物理层具有很高的传输带宽,从1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s到 8Gb/s、16Gb/s,采用NMb的编码方式,同步串行方式传输。
网络
• 无连接 • 逻辑电路 • 不可靠的传输 • 高连接
• 更高的延迟 • 更远的距离 • 基于软件
FC端口名称
• 有多种名称格式
IEEE 名称、IP名称、IEEE注册名称、 IEEE注册扩展名称
• 所有这些都称为World Wide Name(WWN),因为它们是唯一的 • 例如: 1 0 : 0 0 : 0 0 : 6 0 : 6 9 : 0 0 : 6 0 : 0 2
存储基础知识培训ppt课件

物理卷(RAID)
RAID、LUN的形成过程
物理磁盘
LUN
物理卷(RAID)
பைடு நூலகம்
分割
卷(Volume)
在LUN映射给主机的“物理硬盘”,对于主机系统来说就是一个“卷”,没有格式化的卷我们称为裸设备(裸卷),卷上创建一个或多个分区(如C盘,D盘等等),通过格式化以后创建文件系统(FAT32、NTFS、ext2/3/4等)VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。
控制器
磁盘柜
磁盘电缆
磁盘阵列是把多个磁盘组成阵列(Array) ,以单一磁盘使用。磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAID level,不同的level 针对不同的系统及应用,以解决数据存储的安全、性能和容量的问题。阵列控制器是介于主机和磁盘之间的控制单元,配置有专门为I/O进行过优化的处理器以及一定数量的缓存(cache)。控制器上的CPU和cache共同实现对来自主机系统I/O请求的操作和对磁盘阵列的RAID管理。阵列上的cache则作为I/O缓冲池,大大提高磁盘阵列的读写响应速度,显著改善磁盘阵列的性能。传统磁盘阵列大多采用双控制器设计,从而充分体现了磁盘阵列的高可用特性。双控制器可配置成active-active或active-standby的工作模式,并且支持热插拔功能,能够实现简单的无单点故障,为用户提供的7*24不间断业务。 在配置了CPU和cache的磁盘阵列中,部分高端产品还可以运行基于磁盘阵列的存储软件,提供比较全面的基于磁盘阵列的解决方案。
常见磁盘阵列
光纤通道(FC)
HBA卡
WWN(World Wide Name)
SAN交换设备—交换机
FC交换机,内部为Fabric拓扑,每端口独占带宽,理论上可以连接1600万个设备
光纤通道协议介绍

FFFFFB
FFFFFC FFFFFD FFFFFE
FFFFFF
名称服务器
• 名称服务器的公认地址为0xFFFFFC
• N _port 把信息注册到名称服务器的数据库中 • N_port 查询数据库获得其它端口的信息
• N_port 可以从名称数据库撤销注册
FC端口名称
• 有多种名称格式
IEEE 名称、IP名称、IEEE注册名称、 IEEE注册扩展名称
• 所有这些都称为World Wide Name(WWN),因为它们是唯一的
• 例如:
10:00:00:60:69:00:60:02
预留 IEEE MAC 地址
NAA ID
• HBA卡上对应的有WWPN号和WWNN号,分别代表端口号和节点号, 端口号和节点号可以相同,也可以不相同。我们存储上设置的是 一样的。
• 与F_port建立一条对话
PLOGI — 端口登录(Port Login)
• 建立与N_port的对话
• 协商服务参数,如EE_Credits
• 在两个 N_ports之间创建一个对话
• 在PLOGL成功之前,无上层操作
PRLI — 进程登录(Process Login)
• 可选
• 通信进程级别的服务参数
Fabric-Attached Storage 网络存储(FAS)
Storage Area Network 存储区域网络(SAN)
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FC组网模式
DAS Direct Attached Storage SAN Storage Area Network NAS Network Attached Storage
FC拓扑结构
Fibre Channel有三种拓扑结构: 点对点(Point-to-Point) – 两个设备之间互连 仲裁环(Arbitrated Loop) – 最多支持126个设备互连,形成一个仲裁环 交换式Fabric(Switch Fabric) – 最多1千6百万个设备互连
光纤通道fc协议介绍

交换机与路由器等网络设备
网络连接与扩展
交换机和路由器等网络 设备用于构建和扩展光 纤通道网络,实现主机 、存储设备等资源的互 联。
数据交换与路由
网络设备支持数据在FC 网络中的交换和路由, 确保数据能够准确、高 效地传输到目标设备。
网络管理与安全
网络设备提供网络管理 和安全功能,如访问控 制、流量监控、故障隔 离等,保障FC网络的稳 定运行和数据安全。
服务质量
传输层还提供服务质量(QoS)保障机制,能够根据不同应用的需求分配不同的带宽和资源,确保关键应用的性能和 质量。
应用接口
应用层提供了与上层应用程序的接口,使得光纤通道FC协议能够支持各种不同类型的应用和服务,如文 件传输、数据库访问、视频流传输等。
03 光纤通道FC协议 关键技术
流量控制机制
FC协议在存储领域应用
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存储网络
FC协议是构建高性能、高可靠性存储区域网络( SAN)的主要技术之一,支持服务器与存储设备 之间的高速数据传输。
数据备份与恢复
利用FC协议的高带宽和低延迟特性,可以实现快 速、高效的数据备份和恢复,提高数据保护能力 。
远程复制与容灾
FC协议支持远程复制和容灾解决方案,确保数据 在异地备份中心的安全性和可用性。
光纤通道fc协议介绍
汇报人:XX 2024-01-24
目 录
• 光纤通道FC协议概述 • 光纤通道FC协议体系结构 • 光纤通道FC协议关键技术 • 光纤通道FC协议设备与应用场景 • 光纤通道FC协议性能评估与优化方法 • 光纤通道FC协议发展趋势与挑战
01 光纤通道FC协议 概述
FC协议定义与发展
THANKS
感谢观看
与以太网协议比较
光纤通道fc协议介绍

从分层协议栈的角度看,FC仅仅包含了从物理层到传输层的规 范。它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接 口,如SCSI或IP协议。而将SCSI封装起来后整个协议,就是FCP (FC Protocol)。
FC物理层具有很高的传输带宽,从1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s到 8Gb/s、16Gb/s,采用NMb的编码方式,同步串行方式传输。
精选ppt
3
FC的优势
通道
• 连接业务 • 物理电路 • 可靠的硬件传输 • 高速
• 低延迟 • 短距离 • 基于硬件
光纤通道
• 电路和分组交换 • 可靠性传输 — 误码率(BER)<10-12 • 高数据完整性 — 错误检测 • 高数据传输速率 — 800和1600MB/s • 高带宽,低延迟 — 8Gbps/16Gbps • 高连接数 — 24位地址 • 长距离 — 10公里到100公里
独立于LAN的服务器后端存储专 用网络
• 主要利用Fibre Channel protocol(光纤通道协议), 通过FC交换机建立起与服务器 和存储设备之间的直接连接
• 400MB/S、800MB/S、 1600MB/S的速率消除了带宽上 的瓶颈
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FC组网模式
DAS Direct Attached Storage
SAN Storage Area Network
NAS Network Attached Storage
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FC-SAN存储结构专题知识课件

• 一般情况下,我们所说旳HBA主要是指用于 连接FC-SAN旳适配器
7.2.2 光纤通道RAID
• RAID原则定义了多种措施以将数据存储到 多种磁盘上,并定义了RAID智能控制器旳 形式
• RAID控制器能够用软件实现,但更多旳是 用硬件来实现旳
– N_Port:节点(主机或存储设备)上使用旳端口类型 – NL_Port:Node Loop Port:一种拥有仲裁环路功能和协议旳特殊端口类型
• 互换或路由设备上旳端口
– F_Port:提供一种到单个N-Port旳点到点旳连接 – FL_Port:用于光纤通道仲裁环路旳操作 – E_Port:扩展端口(Expansion Port),用于连接另一台互换机或路由器上旳
7.2.3 仲裁环HUB
• 仲裁环HUB对于许多中档性能旳共享存储应 用而言是种很不错旳选择
• 当仲裁环引入仲裁环HUB时,能够明显地降 低端口中断工作旳可能性
• 仲裁环HUB也能够使用多种连接介质组建环 路
7.2.4 光纤通道互换机
• 光纤互换机根据其功能和特点被分为不同 旳类别
– 入门级光纤互换机
7.1.3 端口类型
• 光纤通道中数据传播旳起源和目旳地是 “Node”
• Node产生旳数据经过N_Port之间架设旳物 理通讯链路与其他Node完毕数据互换
• 除了N_Port类型旳端口以外,光纤通道还定 义了一系列不同类型能够用于传播和接受 光纤通道数据旳端口
7.1.3 端口类型(续)
• 节点(主机或存储设备)上旳端口
• 入门级互换机旳应用主要集中于8到16个端口旳小型 工作组
• 一般情况下,企业不会单独购置入门级互换机,而 是经常和其他级别互换机一起购置,以构成一种完 整旳存储处理方案
深入了解光纤通道(FC)协议

理解光纤通道(FC)的核心,包括其命名格式和位址机制,可以帮助人更好的理解SAN。
要全面了解所有有关协议的知识才能够快速浏览问题并找出问题所在。
虽然通过图形界面,鼠标点击和有限的知识也可能解决问题,但是这显然并不是好方法。
因此我们在这里学习一下光纤通道协议。
在此重复:光纤通道并不是SCSI的替代;一般而言SCSI是光纤通道的上层。
有些跑题,现在进入正题。
光纤通道一般是指FC-PHY层:FC0-FC2,在我们的上一篇文章已经有过简短提及。
术语FCP,即光纤通道协议,是指对SCSI的界面协议或FC-4层映射。
我们这里讨论的是光纤通道的内在工作原理,而不是指光纤通道协议。
光纤通道的数据单元叫做帧。
即使光纤通道本身就有几个层,大部分光纤通道是指第2层协议。
一个光纤通道帧最大是2148字节,而且光纤通道帧的头部比起广域网的IP和TCP来说有些奇怪。
光线通道只使用一个帧格式来在多个层上完成各种任务。
帧的功能决定其格式。
相比我们在IP世界中的概念,光纤通道帧格式是奇特而且奇妙的。
光纤通道帧起始于帧开始(SOF)标志,随后是帧头部,这个一会进行描述。
数据,或光纤通道内容,紧随其后,然后是帧结束(EOF)。
这样封装的目的是让光纤通道可以在需要时被其他类似于TCP的协议所承载。
图1.光纤通道封装帧头光纤通道帧本身,在大小上颇有不同。
在图1你可以看到我们之前提到过的SOF和EOF。
光纤通道帧头奇特之处是它是字导向的,而且一个光纤通道字是4字节。
在2148字节容量下,最多允许537字节。
帧头的组成部分,以及可选部分,列示如下:SOF(1字):帧开始.帧头(24字节):帧头决定使用何种协议,以及来源和目的地地址。
其变量取决于所使用的协议。
可选ESP帧头(8字节):提供编码;包括SPI和ESP序列号可选网络帧头(16字节):这样你可以将FC-SAN连接到非FC网络可选xx帧头(32字节):不是光纤通道协议使用的,但可用于确定节点内的流程可选设备帧头(最多64字节):不是光纤通道协议使用的,用于特定应用程序载荷:数据,最多可达2048字节可选填写字节(可变):用于保证数据载荷的大小不超过字节界限可选ESP尾(可变):包含ESP检验值CRC(4字节):一个帧头CRC(循环冗余校验)和光纤通道数据字段帧结束,并且表示是否是序列的最后一位图2.光纤通道帧头光纤通道帧格式包含光纤通道专有信息,包括来源地和目的地。
iSCSI协议、FC协议、FCOE协议

iSCSI协议、FC协议、FCOE协议
内容提要
iSCSI协议 FC协议 FCOE协议
DAS存储的局限性
扩展性差 资源浪费 管理分散 异构化问题 数据备份问题
服务器 SCSI
LAN SCSI
存储阵列设备
存储阵列设备
SAN的概念
存储区域网络(Storage Area Networks,SAN):是一个用在服务器和存储资源之间的、专 用的、高性能的网络体系。它为了实现大量原始数据的传输而进行了专门的优化。
FC-4层提供了光纤通路到已存在的更上层协议的映射,这些协议包括IP、SCSI协议、HiPPI等。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。
光纤通道帧格式(1/2)
FC协议数据帧及数据包的发送和接收是在FC-2层实现的。
3-TCP 层
4- IP 层
传输帧结构
以太网帧头
IP包头
TCP段头
数据(iSCSI)
FCS
源端口
目的端口
序列号
确认号
位移 预留 旗标
窗口大小
校验和
紧急指针
选项和填充
基本报头分段 (BHS) 附加报头分段(AHS)
报头校验 数据分段 数据校验
iSCSI传输示意图
iSCSI架构是基于C/S模型进行数据传输的。
应用服务器
网络
FC-SAN IP-SAN
存储系统
FC SAN概念
光纤通道协议(Fibre Channel,FC)可以提高硬盘传输带宽,侧重于数据的快速、高效、 可靠传输。
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点对点
仲裁环
交换式FC网络(Fabric)
仅 2 个设备
最多 126 个设备
最多 1600万个设备
点到点(Point-to-Point)
• ‘N’端口光纤通道设备之间的 专用连接
• 所有链路带宽都分派给两个 节点之间的通信
• 适用于小规模存储设备的方 案,不具备共享功能
N_Port
发送器 接收器
节点 A
• 高达1600多万可能的地 址
• 支持zoning分区功能
N_Port 发送器
接收器 节点 A
N_Port 发送器 接收器 节点C
F_Port F_Port
F_Port F_Port
N_Port 接收器 发送器
节点B
N_Port 接收器 发送器
节点D
FC存储分类
封闭系统的存储
内置存储
开放系统的存储
Direct-Attached Storage 直接式存储(DAS)
外挂存储
Network-Attached Storage 网络接入存储(NAS)
Fabric-Attached Storage 网络存储(FAS)
Storage Area Network 存储区域网络(SAN)
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FC组网模式
DAS Direct Attached Storage
NAA ID
预留
IEEE MAC 地址
• HBA卡上对应的有WWPN号和WWNN号,分别代表端口号和节点号 端口号和节点号可以相同,也可以不相同。我们存储上设置的是 一样的。
FC端口类型
节点 NL_Port 节点 NL_Port 节点 NL_Port
FL_Port
E_Port
光纤通道交换机
F_Port F_Port
FC的优势
通道
• 连接业务 • 物理电路 • 可靠的硬件传输 • 高速
• 低延迟 • 短距离 • 基于硬件
光纤通道
• 电路和分组交换 • 可靠性传输 — 误码率(BER)<10-12 • 高数据完整性 — 错误检测 • 高数据传输速率 — 800和1600MB/s • 高带宽,低延迟 — 8Gbps/16Gbps • 高连接数 — 24位地址 • 长距 不可靠的传输 • 高连接
• 更高的延迟 • 更远的距离 • 基于软件
FC端口名称
• 有多种名称格式
IEEE 名称、IP名称、IEEE注册名称、 IEEE注册扩展名称
• 所有这些都称为World Wide Name(WWN),因为它们是唯一的 • 例如: 1 0 : 0 0 : 0 0 : 6 0 : 6 9 : 0 0 : 6 0 : 0 2
光纤通道fc协 议介绍
FC基础知识
• FC概述 • FC优势 • FC端口名称 • FC端口类型 • FC拓扑结构 • FC组网模式
FC概述
Fiber Channel简称FC(Fiber Channel),是一种高速网络技术标 准(T11),主要应用于存储网络。
Fibre Channel (FC)技术标准是1994年由ANSI标准化组织制订 的一种适合于千兆位数据传输通信的网络技术。光纤通道用于 服务器共享存储设备的连接,存储控制器和驱动器之间的内部 连接。
SAN Storage Area Network
NAS Network Attached Storage
DAS组网
•DAS:Direct Attached Storage 直接与服务器连接的存储系统
• 通过SCSI或FC接口连接 • 服务器为核心,不直接连入网络
SAN组网
• 独立于LAN的服务器后端存储专 用网络
接端口 • FL端口:Fabric Loop Port光纤环路端口;AL
设备提供进入光纤网络服务的端口
FC拓扑结构
Fibre Channel有三种拓扑结构: 点对点(Point-to-Point) – 两个设备之间互连 仲裁环(Arbitrated Loop) – 最多支持126个设备互连,形成一个仲裁环 交换式Fabric(Switch Fabric) – 最多1千6百万个设备互连
其软件经过高度的优化 直接连接到网络,安装和管理过程简单,无网络中断, 安装快捷 无需安装其它操作系统 利用网络协议及IP 地址
光纤通道交换机
E_Port
N_Port 节点 N_Port 节点
光纤交换机端口类型
• N端口:Node Port节点端口;光纤通道通信 的终端; 主机端口、存储端口,或者开启AG模式的 光纤交换机端口
• NL端口:Node Loop Port 节点环路端口 • F端口: Fabric Port 光纤端口;一种交换连
从分层协议栈的角度看,FC仅仅包含了从物理层到传输层的规 范。它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接 口,如SCSI或IP协议。而将SCSI封装起来后整个协议,就是FCP (FC Protocol)。
FC物理层具有很高的传输带宽,从1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s到 8Gb/s、16Gb/s,采用NMb的编码方式,同步串行方式传输。
N_Port
接收器 发送器
节点 B
仲裁环 (FC-AL)
• 每个节点的TX端口连接到邻近 节点的 RX端口,直到形成闭环 为止
• 最大带宽: 800 MB/秒(环路上所 有节点中共享)
• 环路上最多126个节点 • 不是令牌传输方案 -- 不限制设
备保留控制的时间
• 操作顺序:
环路控制仲裁 打开到目标设备的通道 传送数据 关闭
• 环路上的节点数直接影响性能
NL_Port 发送器 接收器 节点 A
NL_Port 发送器 接收器 节点C
NL_Port 接收器
发送器 节点 B
NL_Port 接收器 发送器
节点D
交换机(Fabric)
• 每个端口800/1600 MBps带宽
• 每个端口的成本是 1000–2000美元
• 添加新设备可以增加总 的带宽
• 主要利用Fibre Channel protocol(光纤通道协议), 通过FC交换机建立起与服务器 和存储设备之间的直接连接
• 400MB/S、800MB/S、 1600MB/S的速率消除了带宽上 的瓶颈
NAS组网
通过LAN直接接入网络的存储系统。
“Network Attached Storage” 一个经过特殊优化的,在混合网络环境中提供文件服务的设备。 NAS直接连接到网络中,直接为client提供存储服务。