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光纤信道

高速网络技术标准

光纤信道是一种高速网络技术标准（T11），主要应用于SAN（存储局域网）。其拓扑结构分为三种，点到点、仲裁循环、交换结构，分为FC-5、4、3、2、1共5层，具有多种适配端口。

定义
光纤信道
光纤信道或FC是一种高速网络技术（通常以1,2,4,8,16,32和128千兆位/秒速率运行），采用NMb的编码方式，同步串行方式传输。主要用于将计算机数据存储连接到服务器。
光纤信道主要用于商用数据中心的存储区域网络（SAN）。 光纤通道网络形成交换结构，因为它们作为一个大交换机协调工作。 光纤通道通常在数据中心内部和之间的光纤电缆上运行。
传输介质
它的传输介质可以是光纤也可以用铜制电缆，一般情况下用光纤，用光纤的话还要在接收端加GBIC设备 转换成电信号。
光纤信道协议
大多数块存储通过光纤通道结构运行，并支持许多上层协议。 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SCSI3封装起来后整个协议，就是FCP（FC Protocol）。
光纤通道协议（FCP）是一种主要通过光纤通道网络传输SCSI命令的传输协议。主机计算机由于其高可靠性和吞吐量而运行通过光纤通道设置的FICON命令。 光纤通道可用于通过NVMe接口协议传输的闪存。
发展历史
光纤通道在国际信息技术标准委员会（INCITS）的T11技术委员会中标准化，该委员会是美国国家标准协会（ANSI）认可的标准委员会。光纤通道于1988年开始，在1994年获得ANSI标准认证，以合并多物理层实现优势，包括SCSI，HIPPI和ESCON。
光纤通道被设计为串行接口，以克服SCSI和HIPPI接口的限制。 FC采用领先的多模光纤技术开发，克服了ESCON协议的速度限制。通过吸引大量的SCSI磁盘驱动器和利用大型机技术，光纤通道的先进技术和部署的规模经济发展变得经济和广泛。
最初，标准还批准了具有132.8125Mbit / s（“12.5MB / s”），265.625Mbit / s（“25MB / s”）和531.25Mbit / s（“50MB / s” s“），已经不再使用。自1996年以来，光纤通道的速度每隔几年翻一番。
光纤通道自成立以来已经看到积极的发展，在各种底层传输介质上进行了无数的速度改进。图《速度发展》显示了本机光纤通道速度发展。
拓扑结构
有三种主要的光纤通道拓扑，描述了多个端口如何连接在一起。
光纤通道术语中的端口是通过网络主动通信的任何实体，不一定是硬件端口。此端口通常在磁盘存储，服务器上的HBA或光纤通道交换机的设备中实现。
点到点
两个设备彼此直接连接。这是最简单的拓扑，但是具有有限的连接。
仲裁循环
在此结构中，所有设备都处于环路或环路中，类似于令牌环网络。从环路中添加或删除设备会导致环路上的所有活动中断。一个设备的故障会导致环路中断。存在光纤通道集线器以将多个设备连接在一起并且可以绕过故障端口。也可以通过将每个端口布线到环中的下一个来实现环路。
包含仅两个端口的最小环路与点对点类似，在协议方面显着不同。只有一对端口可以在环路上同时通信。最大速度为8GFC。
但是仲裁环路在2010年后很少使用。
交换结构
在此结构中，所有设备都连接到光纤通道交换机，在概念上类似于现代以太网实现。该拓扑相对于点对点或仲裁环的优点包括：
1、该结构可以扩展到数万个端口。
2、交换机管理状态，通过最短路径优先（FSPF）提供优化的路径。
3、两个端口之间的流量通过交换机，而不是通过任何其他端口。
4、端口的故障与链路隔离，不应影响其他端口的操作。
5、多对端口可以在结构中同时通信。
分层
光纤通道不遵循OSI模型分层，需要分为五层：
FC-4-协议映射层，其中诸如SCSI，IP或FICON的高层协议被封装到信息单元（IU）中传送到FC-2。FC-4包括FCP-4，FC-SB-5和FC-NVMe。
FC-3 - 公共服务层，一个可以实现加密或RAID冗余算法等功能的层; 多端口连接;
FC-2 - 由光纤通道帧和信令4（FC-FS-4）标准定义的信令协议由低级光纤通道协议组成; 端口到端口连接;
FC-1 - 传输协议，实现信号的线路编码;
FC-0 - PHY，包括电缆，连接器等;
端口
光纤通道端口有各种逻辑配置。最常见的端口类型有：
N_Port（节点端口）N_Port通常是连接到交换机的F_Port或另一个N_Port的HBA端口。 Nx_Port通过不操作环路端口状态机的PN_Port进行通信
F_Port（Fabric端口）F_Port是连接到N_Port的交换机端口。
E_Port（扩展端口）连接到另一个E_Port以创建交换机间链路的交换机端口
以下类型的端口也用于光纤通道：
A_Port（相邻端口）组合PA_Port和VA_Port一起工作。
B_Port（桥接端口）用于在交换机上连接具有E_Port的桥接设备的结构元件间端口
D_Port（诊断端口）用于对与另一个D_Port的链路执行诊断测试的已配置端口。
EX_Port用于连接到FC路由器结构的E_Port类型
G_Port（通用Fabric端口）可以作为E_Port，A_Port或F_Port工作的交换机端口
GL_Port（通用结构环路端口）可以作为E_Port，A_Port或Fx_Port工作的交换机端口
PE_Port在Fabric中连接到另一个PE_Port或通过链路到一个B_Port的LCF
PF_Port通过链路连接到PN_Port的Fabric中的LCF
TE_Port（Trunking E_Port）中继扩展端口，扩展E端口的功能以支持VSAN中继，传输服务质量（QoS）参数和光纤通道跟踪（fctrace）功能。
U_Port（通用端口）等待成为另一个端口类型的端口
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