艾锑无限整理：光纤协议FC（Fiber Channel）简介

 SAN（Storage Area Network，存储局域网络）的诞生，使存储空间得到更加充分的利用以及安装和管理更加有效。SAN是一种将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术。SAN本身就是一个存储网络，承担了数据存储任务，SAN网络与LAN业务网络相隔离，存储数据流不会占用业务网络带宽。 在SAN网络中，所有的数据传输在高速、高带宽的网络中进行，SAN存储实现的是直接对物理硬件的块级存储访问，提高了存储的性能和升级能力。早期的SAN采用的是光纤通道（FC，Fiber Channel）技术，所以，以前的SAN多指采用光纤通道的存储局域网络，到了iSCSI协议出现以后，为了区分，业界就把SAN分为FC-SAN和IP-SAN。

　　FC开发于1988年，最早是用来提高硬盘协议的传输带宽，侧重于数据的快速、高效、可靠传输。到上世纪90年代末，FC SAN开始得到大规模的广泛应用。FC光纤通道拥有自己的协议层，它们是：

FC-0：连接物理介质的界面、电缆等；定义编码和解码的标准。l　　

FC-1：传输协议层或数据链接层，编码或解码信号。l　　

FC-2：网络层，光纤通道的核心, 定义了帧、流控制、和服务质量等。l　　

FC-3：定义了常用服务，如数据加密和压缩。l　　

FC-4：协议映射层，定义了光纤通道和上层应用之间的接口，上层应用比如：串行SCSI 协 议，HBA卡的驱动提供了FC-4 的接口函数。FC-4 支持多协议，如：FCP-SCSI，FC-IP，FC-VI。

光纤通道的主要部分实际上是FC-2。其中从FC-0到FC-2被称为FC-PH，也就是“物理层”。光纤通道主要通过FC-2来进行传输，因此，光纤通道也常被成为“二层协议”或者“类以太网协议”。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。

　　FC协议交换方式

　　按照连接和寻址方式的不同，光纤通道支持三种拓扑方式：

　　1.　　 PTP（点对点）：一般用于DAS（直连式存储）设置　

　　服务器和存储设备在点对点的环境里都是N_PORT. 通过一条上行一条下行两条通道进行数据存储与读取。

　　2.　　 FC-AL（光纤通道仲裁环路）：采用FC-AL仲裁环机制，使用Token（令牌）的方式进行仲裁。光纤环路端口，或交换机上的FL端口，和HBA上的NL端口（节点环）连接，支持环路运行。采用FC-AL架构，当一个设备加入FC-AL的时候，或出现任何错误或需要重新设置的时候，环路就必须重新初始化。在这个过程中，所有的通信都必须暂时中止。由于其寻址机制，FC-AL理论上被限制在了127个节点。

　　FC-SW（FC Switchedl　　 交换式光纤通道）：在交换式SAN上运行的方式。FC-SW可以按照任意方式进行连接，规避了仲裁环的诸多弊端，但需要购买支持交换架构的交换模块或FC交换机。

　　光纤信道（FC）中的基本实体是光纤信道网络，与一般分层网络不同的是，一个光纤信道网络很大程度上由功能单元以及各单元间接口所指定，各部分组成如下：

　　N_PORTs – 光纤信道流量终点；

　　FC Devices –N_PORT 访问的光纤信道设备；

　　Fabric Port – 光纤网络接口，连接 N_PORT ；

　　在 N_PORT 间传输数据帧的网络结构；

　　交换结构或混合结构下的一组辅助服务器，包括支持设备发现和网络地址解析服务的名称服务器。

　　主要的光纤信道网络拓扑组成如下所示：

　　Arbitrated Loop –N_PORTs 以菊花链（daisy-chain）形式连接在一起；

　　Switched Fabric – 由交换单元组成的网络；

　　Mixed Fabric – 由交换机和 "fabric-attached" 环路组成的网络。 L_PORT 将 loop-attached N_PORT （NL_PORT）与环路连接起来，并且 NL_PORT 通过 FL_PORT 接入该结构。