序列
…
OX_ID 和 RX_ID
信息单元 交换
序列
… …
n
SEQ_ID
wk.baidu.com
… …
帧
1
2
SEQ_CNT
帧
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FC-2 帧格式
• 所有FC-2帧都遵循通用帧格式，如下所示
通用 FC-2帧格式 帧内容
空闲 SOF 帧报头 数据字段 CRC EOF 空闲
(4)
(24)
(0–2112)
0–528个传输字
I/O 控制器 I/O 通道
外部I/O
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内部 I/O
SCSI I/O 通道
• SCSI I/O 通道为 SCSI 数据提 供半双工通道 • 并行连接参数
总线带宽：8、16比特 总线速度：5 -- 80 Mhz 吞吐量：5 – 320 MBps 设备每总线：2 – 16台设备 线缆长度：1.5米 – 25米 Luns(逻辑单元数量)每设备：64
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标准
指令接入方法 (CAM)
CAM
ASPI
通用
设备类特殊指令集 (SBC) SCSI 体系结构模式 (SAM)
SBC
SSC
SES
更多…
共享指令集所有设备 (SPC)
SPC-2 / SPC-3
传输协议
FCP ATAPI SPI-x FC-xx
SBP
物理连接
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SCSI 总线
服务器/目标设备
SCSI 应答
逻辑 单元
传输子系统
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SCSI 指令模式
• SAM定义两类协议服务:
执行指令/确认服务 数据传送服务
• 这反映了每次数据传送的三个主要阶段:
执行: 通过命令描述块(CDB)发送请求的指令和参数 数据: 根据指令来传送数据 确认: 接收执行指令的确认
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始发设备
内部 SCSI 终结器 SCSI 菊花链 线缆 链路端口上的 SCSI终结器
使用SCSI卡的系统
磁盘设备 目标
磁盘设备 目标 数据总线
磁盘设备 目标
主机 始发设备 控制总线
SCSI 终结
磁盘驱动器
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磁盘驱动器
磁盘驱动器
目标
SCSI 体系结构模式
客户机/始发设备 SCSI 请求
应用 客户机
• 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
LUN-C “2”
LUN-A “0”
LUN-A “0”
LUN-B “1”
LUN-A “0”
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SCSI CDB 格式
第7位 第6位 0 1 2 3 4 5 传送字节长度 控制字节 预留 逻辑块地址 第5位 第4位 第3位 第2位 第1位 第0位
操作代码
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光纤通道 (Fibre Channel)
I/O通道的网络连接
主机系统 始发设备 SCSI
• 在网络传输上承载与并行方式 连接相同的SCSI协议
I/O通道的 网络连接
• 传输必须不影响SCSI的有效负 载 (安全性、完整性、延迟) • 光纤通道是一种传输通道
通道控制器 (HBA)
网络
目标设备
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光纤通道提供的优势
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
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光纤通道(FC) 标准
• FC-PH 定义FC-0、FC-1和 FC-2 的级别 (物理上) • FC-FS 说明FC帧格式和光纤通道的基本控制特性 • FC-GS 定义多种与服务器类似的功能 • SCSI-FCP 定义使用光纤通道接口的SCSI-3 指令协议的操 作 • FC-FG 定义光纤通道交换架构的常见特性 • FC-SW 描述光纤通道交换架构的交换组件 • FC-AL 是仲裁环路拓扑结构标准
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光纤通道体系结构模式
ULP
SCSI-3 ESCON SNMP 802.2 LLC
SCSI-FCP
FC 单字节指令集
FC-4
FC-SNMP
FC-LE
FC-3 (通用服务)
FC-2 (帧结构、流量控制、服务类别) FC-1(8b/10b 编码，链路控制) FC-0 (物理接口、 光纤和电路线缆、连接器等)
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说明 预留 管理服务器 时间服务器 目录服务器 交换机控制器 登录交换机使用 广播
光纤通道名称
• 地址标识是可变的，它可以随着时间动态更改 • 需要使用一种长期机制来跟踪独立于地址的FC 实体 • 解决方案: FC名称(及相关的名称服务器)
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全球名称
• 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
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光纤通道 (FC)
• 概述/历史/标准 • 体系结构 • 实施拓扑结构 • 运行 • FC 帧结构(Framing) • 命名/寻址规划 • 服务类别(Classes of Service) • 对话管理(Session Management) • 分区(Zoning)
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N_Port 接收器 发送器 节点B N_Port 接收器
F_Port F_Port
接收器 节点 A N_Port 发送器 接收器 节点C
发送器 节点D
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交换机间连接 (ISL)
节点8 节点 1 节点7
节点6
交换架构
节点2 节点3 节点4
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节点5
光纤通道的操作
应用 信息单元 交换
NL_Port 接收器 发送器 节点 B
NL_Port 发送器 接收器 节点C
NL_Port 接收器 发送器 节点D
• 环路上的节点数直接影响性能
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仲裁环路集线器的特性
• 闭环体系结构 • 未向专用设备分配光纤通道 地址 • 无源; 协议层以下由端口控制 ，不涉及集线器的环路 • 大多数环路为小规模的 5–30台设备 • 不会发生物理层中断的热插 拔设备(将导致LIP环路插入)
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端口类型
光纤通道交换机
节点
NL_Port FL_Port E_Port E_Port
节点
NL_Port
光纤通道交换机
节点
NL_Port
F_Port
N_Port
节点
F_Port
N_Port
节点
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光纤通道网络
• 光纤通道的拓扑结构分为三种标准
点对点 仲裁环路 交换架构
集线器
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使用交换架构的公共环路
集线器
集线器
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点到点
N_Port
• ‘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
接收器
发送器
接收器
发送器
节点 A
节点 B
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仲裁环路 (FC-AL)
(4)
(4)
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帧报头
字符
3 1 R_CTL 路由
2 4
2 3
1 6
1 5
8
7
0
0 1 2 3 4 5
D_ID 24位目的地址 S_ID 24 位源地址 F_CTL 24 位 DF_CTL 8位 数据字段 帧控制
CS_CTL 8 位 类说明 类型 8 位 数据结构 SEQ_ID 8 位
SEQ_CNT 8 位 序列计数 RX_ID 8 位 反馈交换 ID
端口 1
端口2
端口3
端口#
Rx
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
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交换架构的拓扑结构
• 每个端口100/200 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 • 高达1600多万可能的地 址 • 支持分区功能
N_Port 发送器
F_Port F_Port
SCSI 运行
SCSI 总线/互连 始发设备
SCSI 写指令 数据传送请求 数据输出 数据传送请求 数据输出
目标设备
……
状态
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SCSI 编址
始发设备-A “7” 始发设备-B “6”
目标设备-A “4”
目标设备-B “3”
目标设备-C “2”
目标设备-D “0”
LUN-A “0”
LUN-B “1”
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OPT-150
存储网络相关协议和技术介绍
分会场 OPT-150
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议程
• SCSI • 光纤通道 • iSCSI • FCIP
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存储网络的体系结构
SCSI的应用 (文件系统、数据库)
SCSI 块指令 SCSI 流指令 SCSI 指令、数据和状态 并行 SCSI 传输 FCP 以FC传输SCSI 光纤通道 FCIP TCP IP 并行SCSI 接口 光纤通道物理接口 以太网等 iSCSI 以TCP/IP传输 SCSI 其它SCSI指令
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小型计算机系统接口 (SCSI)
OPT-150
SCSI
• 概述/发展历史/标准 • 体系结构 • 指令描述块 (CDB)
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I/O 通道
• 在计算机和用于存储数据的设备之间使用的传输技术 • 在计算机内部，或扩展至外部的存储设备 • 存储设备可由连接的主机或其它存储设备访问 • 例如：SCSI、光纤通道、ESCON
TCP/IP 栈
SCSI
应用 文件系统 块设备 通用SCSI 半双工 I/O通道
SCS I
NIC 驱动器 NIC 适配器
适配器驱动器 SCSI 适配器
SCS
I
SCSI 始发设备(Initiator)
SCSI 目标设备 （Target）
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发展历史
• 从Shugart Associates公司(seagate 前身) 于1979年 推出SCSI以来，SCSI一直在不断演进，ANSI于1986 年批准其成为标准，现称为SCSI-1 • SCSI-2 在1990年获得X3T9委员会批准，在1994年获 得ANSI批准 (ANSI X3.131) • SCSI-3 是多个标准的集合, 每个标准定义SCSI一个非 常特殊的部分:物理接口、传输接口、指令接口、体系 结构模式、程序接口等
可选报头
有效负载
F I L L
通常 MTU 0–2048 最小 128 字节
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可选报头
• DF_CTL是帧报头中1字节的字段，它规定可选报头的内容 • 数据字段中定义的可选报头是
网络报头(Network
Header) Header)
关联报头(Association 设备报头(Device
8位
端口 (Port) AL_PA AL_PA 0x(x=0 或 1)
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预留地址
• FC-PH 为特殊功能定义了多个地址：
24位地址空间的高位16个地址
• 常用的公认地址
地址值 FFFFF0-FFFFF9 FFFFFA FFFFFB FFFFFC FFFFFD FFFFFE FFFFFF
Header)
帧内容
帧报头
网络 报头
关联 报头
设备 报头
数据字段
CRC
(24)
(16)
(32)
(16-64) (0-2112) 0-528 传输字
(4)
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地址标识
8位
光通道交换机 公共环路 专用环路 点到点 域 (Domain) 域 (Domain) 00 00
8位
区域 (Area) 区域 (Area) 00 00
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信息类
0000 = 未分类的信息 0001 = 请求的数据 0010 = 未请求的控制 0011 =请求的控制 0100 = 未请求的数据 0101 = 数据描述符 0111 = 指令状态 其它 = 未规定
数据字段
数据字段 (0–2112)字节
(0–64)字节
(0–2048)字节 (1–3)字节
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
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 — 100和200MB/s • 高带宽，低延迟 — 1Gbps/2Gbps • 高连接数 — 24位地址 • 长距离 — 10公里到100公里
OX_ID 16 位 原始交换 ID
专用于帧类型的参数
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帧报头 -- R_CTL
• 路由控制(R_CTL)是一个字节字段，它包括两个四位的子 字段
路由 信息
31 28 27 24
路由
0000 = Device_Data 帧 0010 = Extended Link_Data 帧 0011 = FC-4 Link_Data 帧 0100 = Video_Data 帧 1000 = Basic Link_Data 帧 1100 = Link_Control 帧 其它= 预留
• 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: 100 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
NL_Port 发送器 接收器 节点 A