МЕРЕЖІ Fibre Channel

Fibre Channel або FC - високошвидкісний інтерфейс передачі даних, використовуваний для взаємодії робочих станцій, мейнфреймів, суперкомп'ютерів і систем зберігання даних.

Порти пристроїв можуть бути підключені безпосередньо один до одного (point-to-point), бути включені в керовану петлю (arbitrated loop) або в комутовану мережу, звану «тканиною» (англ. fabric).

Fibre Channel Protocol (FCP) - транспортний протокол (як TCP в IP-сетях), який, як правило, доставляє команди SCSI по мережах Fibre Channel. Може використовуватися як несучим і для інших протоколів - наприклад, АТМ, IP, HIPPI і інших.

Підтримується як оптичне, так і електричне середовище (вита пара, коаксіальний або твинаксиальний кабелі, а також багатомодове або одномодове волокно), із швидкістю передачі даних від 133 мегабіт/с до 10 гігабіт/с на відстані до 50 кілометрів.

Вступ

Переваги мереж зберігання даних Fibre Channel

Переваги мереж зберігання даних прямо відносяться до збільшення доступності і керованості даних, що реалізовуються за рахунок використання архітектури Fibre Channel. Дані стають доступнішими, коли мережа Fibre Channel fabric масштабується таким чином, що включає сотні пристроїв зберігання даних і серверів. Готовність даних також стає вищою, коли безліч паралельних транзакцій можуть здійснюватися з використанням комутованої архітектури Fibre Channel. Технологія Fibre Channel також перевершує всі дистанційні обмеження, оскільки її з'єднання покривають сотні кілометрів або дані передаються через глобальну мережу (wide area network - WAN). Технологія Fibre Channel дозволяє поліпшити управління терабайтами даних. Технологія Fibre Channel успішно відповідає запитам центрів обробки даних, зростаючих по експоненті.

На мал. 1 продемонстровано, як мережі зберігання даних дозволяють безлічі серверів діставати доступ до безлічі пристроїв зберігання даних, в той час, як доступ до SCSI (Small Computer Systems Interface) – пам’яті мають лише сервери, прямо сполучені з SCSI-шиною..

Мал. 1

У традиційних відкритих мережах зберігання даних, побудованих на базі архітектури SCSI, обмежені масштабованість, міра готовності і дальність дії. У мережах зберігання даних на базі комутованої послідовної архітектури Fibre Channel здолане кожне з цих обмежень і запропоновані удосконалення в управлінні і забезпеченні безпеки.

Топології Fibre Channe

Крапка-крапка (FC-P2P)

Використовується для зв'язку між двома пристроями - передавач першого сполучений з ресівером другого і навпаки. Всі відправлені кадри призначені для другого пристрою - тобто відсутня адресація.

Керована петля (FC-AL)

Пристрої об'єднані в петлю - передавач кожного пристрою сполучений з ресівером наступного. Кожен пристрій має унікальну для петлі Фізичну Адресу Керованої Петлі (Arbitrated Loop Physical Address, AL PA). Природне таке підключення не є надійним - при збої будь-якого члена петлі порушується її робота, тому часто використовуються повторювачі (Hub), що є багатопортовими пристроями і замикаючі FC-AL ланцюг при збої компонента.

Комутована зв'язна архітектура (FC-SW)

Заснована на вживанні комутаторів (fabric switches). Дозволяє підключати величезну кількість пристроїв, легко розширюється (принципами роботи схожа на таких в Ethernet).

Мал. 2

Мережа збереження даних

Технологія Fibre Channel порівняно з технологією SCSI (Мал.3)

Мал.3

У традиційних мережах застосовувалася SCSI-память для кожного сервера. Оскільки кількість додатків і серверів зростає, то малі проблеми даної архітектури перетворюються на великі проблеми. Мережі зберігання даних Fibre Channel пропонують масштабоване рішення, в якому будь-який сервер може дістати доступ до будь-якого пристрою зберігання даних. Незалежність один від одного серверів і пам'яті робить можливим оптимальне використання пристроїв зберігання даних і підвищує продуктивність на великих відстанях.

У архітектурі зберігання даних з прямим підключенням існують два основні обмеження. По-перше, унаслідок того, що лише один зі всіх серверів має доступ до пам'яті з прямим підключенням, то до невикористаної сервером пам'яті не можуть дістати доступ інші сервери. По-друге, якщо додаток перенавантажує один сервер, то інший сервер не зможе надати цьому застосуванню допомогу, оскільки у нього не буде доступу до даних цього застосування. Для вирішення проблеми переобтяжених або таких, що знаходяться в оффлайне серверів має бути доданий інший сервер з додатковою залежною (dependent) пам'яттю. Залежна пам'ять сервера, відома також під назвою SCSI-памяти з прямим підключенням, є причиною цих проблем.

Комутована послідовна архітектура технології Fibre Channel

У шинній архітектурі існує явище, зване skew (буквально переводиться, як "скошування"), в результаті дії якого так звана дистанція функціонування шини (working distance) зменшується при збільшенні швидкості передачі даних. Коли швидкість передачі даних в шині подвоюється, то її дистанція функціонування зазвичай зменшується в 2 рази. Максимальна довжина кабелю будь-якої шини SCSI складає лише 25 м, а дуже часто - і 12 м. Ця дистанційна межа обмежує вживаність шини SCSI усередині будівлі, а дуже часто - і усередині однієї кімнати.

Технологія Fibre Channel заснована на послідовній архітектурі, в якій виключені skew-проблемы і використовується фибероптика. Фібероптіка розширює діапазон додатків Fibre Channel, а новий стандарт Fibre Channel збільшує дальність з'єднань Fibre Channel до більш, ніж 50 км. Для збільшення дистанції функціонування з'єднань Fibre Channel до більш, ніж 100 км. також використовується WDM-оборудование (мультиплексування з розділенням по довжині хвилі - Wavelength Division Multiplexing). Фібероптіка дозволяє з успіхом застосовувати Gigabit Ethernet Fiber Channel в міських мережах (Metropolitan Area Networks).

У шинній архітектурі існує ще одне обмеження при додаванні великого числа пристроїв до шини. Оскільки всі пристрої спільно використовують одну і ту ж шину, то відповідна ширина смуги пропускання (виділена для пристрою на шині) зменшується кожного разу при додаванні нового пристрою. SCSI обмежує масштабованість шини, і в ній можуть бути адресовані лише 4, 8 або 16 пристроїв. З іншого боку, в Fibre Channel можуть бути адресовані мільйони пристроїв. При використанні комутованої архітектури Fibre Channel кожен пристрій може функціонувати на своїй повній смузі пропускання.

Міра готовності SCSI-устройств обмежена, тому що лише в одного контроллера є послідовний доступ до пристроїв. В разі виникнення черги до третього SCSI-устройству під час запису даних на сьомий пристрій, третій пристрій відхилює використання шини. Лише одне SCSI-устройство на шині SCSI готовий до роботи у будь-який момент часу. У комутованій мережі Fibre Channel, що не блокується, fabric використання якого-небудь пристрою не вплине на готовність інших пристроїв.