광섬유 라인의 파이버 채널

첫째, Fibre Channel 기술의 기원 정보시대 데이터의 폭발적인 증가는 스토리지 기술의 발전에 좋은 기회를 제공한다. 이제 정보 책임자는 데이터를 안전하게 저장, 관리 및 사용하는 방법에 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 이에 따라 스토리지 디바이스의 용량과 성능에 대한 요구가 높아지고 있을 뿐만 아니라 스토리지 시스템의 고성능, 신뢰성 및 장거리 전송에 대한 기술적 요구 사항도 제기되고 있습니다. 파이버 채널 기술은 이러한 요구의 원동력으로 탄생했다. 현재 스토리지 시스템 설계에서는 대규모 관계형 데이터베이스 운영 및 대용량 데이터 읽기와 관련된 모든 비즈니스 시스템이 일반적으로 San (storage area network) 아키텍처를 채택하는 경향이 있습니다. SAN (storage area network) 은 서버와 스토리지 디바이스 간에 "임의 대 임의" 접속 및 통신을 가능하게 하는 네트워크 입출력 스토리지 프로토콜 기반 네트워크 시스템입니다. SAN 의 발전은 파이버 채널 기술의 발전을 촉진하고, 파이버 채널 아키텍처의 발전은 SAN 의 기술 구상을 위한 길을 열어줍니다. Fibre channel 기술은 1989 로 시작하는 fibre channel 기반 프로토콜 아키텍처이며 1994+00 에서 적절한 ANSI 표준을 설정합니다. 광케이블 외에 동선 등 다른 전송 매체도 있지만 국제적으로는 광채널이라고 불린다. Fibre channel 기술은 더 높은 대역폭, 더 긴 접속 거리, 더 나은 보안 및 확장성, 더 중요한 것은 채널 기술과 네트워크 기술의 장점을 통합하고 fibre channel 네트워크를 활용하여 잘 알려진 LAN (local area network) 또는 MAN 과 다른 LAN (metropolitan area network) 을 만들 수 있다는 것입니다 SAN 은 하나의 제품이 아니라 네트워크 스토리지를 구성하는 방법입니다. 주요 아이디어는 기존 네트워크의 데이터 교환을 주로 스토리지 디바이스와 데이터베이스 서버로 구성된 SAN 으로 옮기는 것입니다. SAN 은 fibre channel 기술을 통해 장거리 통신을 지원하고, 데이터 스토리지를 애플리케이션 서비스에서 완전히 분리함으로써 SAN 을 액세스하는 모든 서버에 대해 빠르고 안전하며 신뢰할 수 있는 액세스 리소스가 됩니다. 또한 SAN 을 사용하면 디스크 어레이 및 테이프 라이브러리와 같은 다양한 스토리지 디바이스를 전용 중간 서버 없이 함께 작업할 수 있습니다. SAN 은 기존 LAN 에서 대량의 데이터 액세스가 발생할 경우 네트워크 성능이 크게 저하되는 문제를 해결하여 데이터 액세스, 백업 및 복구가 LAN 성능에 영향을 미치지 않도록 하며 애플리케이션 시스템의 서비스 품질을 근본적으로 보장하고 관리 비용을 크게 절감할 수 있습니다. Fibre channel 프로토콜 및 계층형 모델 fibre channel 은 ANSI (national standards association) 가 여러 위원회에 의뢰하여 공동으로 개발한 통합 표준 세트를 통칭하는 기술 표준입니다. 다중 하드 디스크 스토리지 시스템의 속도와 유연성을 높이도록 설계된 고성능 인터페이스 표준입니다. 미디어와는 별도로 IPI, IP, FICON, FCP(SCSI) 등 다양한 프로토콜을 동시에 전송할 수 있으며 서버, 대용량 스토리지 서브넷 및 주변 장치 간에 허브, 스위치 및 포인트 투 포인트 연결을 통한 양방향 및 직렬 데이터 통신에 적합합니다. 이더넷에서도 IP, NetBIOS, SNA 를 단일 이더넷 어댑터에서 사용할 수 있습니다. 이러한 모든 프로토콜은 이더넷에서 매핑되므로 다양한 네트워크 계층 통신 프로토콜도 fibre channel 의 프로토콜 매핑을 통해 구현할 수 있습니다. Fibre channel 기술의 장점은 (1) 고대역폭, 데이터 전송 속도 200MB/s 및 400MB/s 가 테스트를 통과했다는 것입니다. (2) 16 백만 개의 노드에 액세스할 수 있는 높은 주소 지정 및 용량 확장 ： (3) 고도로 중앙 집중화 된 데이터, 전 세계 스토리지 용량 공유; (4) 각 노드 쌍 사이의 긴 연결 거리, 다중 모드 광 케이블은 500m, 단일 모드 광 케이블은10KM; (5) 모듈 식 확장 및 연결; (6) 광섬유 스위치 및 관련 소프트웨어를 이용하여 고가용성이나 내결함성의 서비스 시스템을 구축할 수 있습니다. (7) 로드 밸런싱 및 서버 클러스터 시스템 구축에 도움이 됩니다. Fibre channel 기술은' 채널 기술' 과' 네트워크 기술' 의 장점을 결합한 새로운 기술입니다. 채널 기술은 하드웨어 집약적입니다. 버퍼에서 대량의 데이터를 신속하게 전송할 수 있도록 설계되었으며, 너무 많은 논리를 사용하지 않고도 디바이스를 직접 연결할 수 있습니다. 네트워크 기술은 소프트웨어 집약적 기술입니다. 패킷은 네트워크의 많은 장치 중 하나의 노드로 라우팅되어야 하고, 네트워크 기술은 많은 수의 노드를 조작할 수 있기 때문입니다. 파이버 채널 기술은 설계 초기부터 채널 기술과 네트워크 기술의 장점을 결합한 것입니다. 물리적 미디어에서 fibre channel 로 전송되는 상위 계층 프로토콜에 이르기까지 fibre channel 프로토콜에는 fibre channel 기술의 전모가 포함된 5 개의 개별 계층이 정의되어 있습니다. 다음은 5 가지 주요 기능 모듈입니다. 1 FC-0, 물리적 계층은 미디어 및 커넥터 (드라이브, 수신기, 송신기 등) 의 물리적, 전기적 및 광학 특성을 포함한 연결의 물리적 포트 특성을 정의합니다. ), 전송 속도 및 기타 연결 포트 기능. 물리적 미디어에는 광섬유, 꼬인 쌍선 및 동축 케이블이 포함됩니다. 이 계층은 광섬유에서 빛이 전송되는 방법 및 송신기와 수신기가 다양한 물리적 미디어에서 작동하는 방법을 정의합니다. ② FC- 1, 전송 프로토콜, FC- 1 ANSI X3 T 1 1 표준에 따라 8b//kb 규정 전송 코드는 수신 장치의 전기 요구 사항을 충족하기 위해 DC 의 균형이 맞아야 합니다. 특수 문자는 짧은 문자 길이와 일부 점프 신호가 클럭 복구를 위해 직렬 비트 스트림에 나타나도록 합니다. 이 계층은 일련의 신호를 가져와 사용 가능한 문자 데이터로 인코딩하는 역할을 합니다. ③ FC-2, 프레임 프로토콜은 프레임 위치 지정, 프레임 헤더 내용, 사용 규칙 및 흐름 제어를 포함한 전송 메커니즘을 정의합니다. Fibre channel 데이터 프레임 길이는 가변적이며 주소는 확장할 수 있습니다. 데이터 전송에 사용되는 fibre channel 데이터 프레임은 길이가 최대 2K 이므로 대용량 데이터 전송에 적합합니다. 프레임 헤드의 내용에는 제어 정보, 소스 주소, 대상 주소, 전송 시퀀스 식별 및 스위칭 디바이스가 포함됩니다. 64 바이트의 선택적 프레임 헤더는 다른 유형의 네트워크가 fibre channel 을 통해 전송되는 경우 프로토콜 매핑에 사용됩니다. 파이버 채널은 데이터 프레임 헤더의 내용에 따라 작업을 트리거합니다. (4) FC-3, 공공 서비스, 고급 기능을 갖춘 공공 서비스, 즉 포트 간 구조적 프로토콜 및 흐름 제어를 제공합니다. 스트라이핑, 검색 및 멀티캐스트의 세 가지 서비스를 정의합니다. 스트라이핑의 목적은 입출력 전송 대역폭이 적절한 배수로 확장될 수 있도록 여러 포트를 사용하여 여러 접속을 동시에 전송하는 것입니다. 검색 그룹은 여러 포트가 동일한 이름과 주소에 응답하는 데 사용되며 "사용 중" 포트에 도달할 확률을 줄여 효율성을 높입니다. 멀티캐스트는 메시지를 여러 대상 주소로 전달하는 데 사용됩니다. ⑤ FC-4 프로토콜 매핑 계층은 SCSI 인터페이스와 IP, ATM, HIPPI 등 기존의 모든 채널 표준과 네트워크 프로토콜을 포함하여 파이버 채널의 하위 및 상위 계층 프로토콜 및 현재 표준 애플리케이션 인터페이스와의 매핑을 정의합니다. -응? Fibre channel 스택은 많은 상위 계층 데이터 프로토콜, 특히 SCSI 및 IP 데이터의 전송 수단입니다. 캐리어로서 상위 레벨 데이터 프로토콜을 전송하는 프로세스는 실제로 상위 레벨 데이터 프로토콜을 스택 물리적 계층 전송 서비스에 매핑하는 프로세스입니다. 가장 일반적인 fibre channel 프로토콜은 SCSI 데이터, 명령 및 상태 정보를 FC 물리적 계층 전송 서비스에 매핑하는 것입니다. FCP 는 모든 fibre 경로 토폴로지 및 모든 서비스 유형에서 작동하는 독립성을 갖추고 있습니다. 다음 프로토콜은 fibre channel 에 매핑됩니다. 1 FCP (fibre channel protocol) 의 SCSI-3 프로토콜 매핑인 SCSI (small computer system interface) 는 fibre channel 에 매핑되는 주요 프로토콜입니다. ② IP 프로토콜. ③ 시각적 인터페이스 구조 (VIA). ④ 고성능 병렬 인터페이스 (HIPPI). ⑤ IEEE 802 논리 링크 제어 계층. ⑥ 싱글 바이트 명령어 세트 (SBCCS) 는 IBM 대규모 시스템에서 사용하는 ESCON 스토리지 입출력 경로의 명령어 및 제어 프로토콜 구현입니다. ⑦ 비동기 전송 모드 적응 계층 5(AAL5). ⑧ 광섬유 접속 (FICON) 은 IBM S/390 호스트 아키텍처에서 ESCON 네트워크의 통신 프로토콜을 광섬유 경로 네트워크의 상위 계층 프로토콜에 매핑합니다. 1. fibre channel 네트워크용 물리적 계층 fibre channel 네트워크의 물리적 계층은 (1) 포트: 서버 시스템과 광 스위치를 연결하는 인터페이스 또는 스토리지 디바이스와 광 스위치를 연결하는 인터페이스로 구성됩니다. (2) 네트워크 장치: 광섬유 프로토콜을 사용하여 통신하는 광섬유 스위치입니다. (3) 케이블: 서버 인터페이스와 파이버 스위치 인터페이스 또는 스토리지 장치 인터페이스와 파이버 스위치 인터페이스를 연결하는 데 사용됩니다. 2. 네트워크 이름 및 주소 요소 광섬유 네트워크의 네트워크 이름 및 주소의 기본 요소는 글로벌 이름, 포트 주소, 중재 링 물리적 주소, 단순 이름 서버입니다. (1) WWN (world wide name) 은 각 제품에 할당된 8 바이트 식별자로 광 네트워크의 포트에 사용할 수 있습니다. WWN 은 비휘발성 스토리지에 저장되며 IEEE 에 의해 정의된 형식으로 설치 네트워크의 각 제품에 대해 고유한 ID 를 제공합니다. 노드가 처음에 스위치에 로그인하면 전체 WWN 을 스위치와 교환할 수 있습니다. 스위치에 n 포트에 대한 정보가 없으면 등록 절차가 진행됩니다. 이 과정에서 N 포트는 자체 정보를 스위치로 전송하고 스위치는 해당 정보를 간단한 이름 서버에 배치하여 다른 프로세스와 애플리케이션이 해당 정보를 액세스할 수 있도록 합니다. (2) 광 네트워크의 포트 주소에는 고정 주소와 동적 주소의 두 가지 유형이 있습니다. 1 고정 주소: 각 파이버 채널 인식 장치에는 각 이더넷 카드의 MAC 주소와 유사한 고정 파이버 채널 주소가 있습니다. 이 고정 주소는 전 세계적으로 고유하며 다른 장치는 이 주소를 통해 액세스할 수 있습니다. 2 동적 주소: 고급 주소 지정을 지원하기 위해 파이버 채널은 도메인에 24 비트 동적 식별 주소를 정의합니다. 각 n 포트에는 도메인 내에 고유한 24 비트 n 포트 ID 가 있습니다. N_Ports 는 프로토콜을 통해 사전 설정된 N_Port id 를 얻거나 디바이스가 로그인할 때 Fabric 에 의해 동적으로 할당될 수 있습니다. (3) 중재 링의 물리적 주소 중재 링 (ALPA) 의 물리적 주소는 링 네트워크의 각 포트를 고유하게 식별하는 1 바이트입니다. 링 네트워크의 각 포트는 루프에 있는 다른 모든 포트의 주소를 저장하므로 링 내 통신 메커니즘을 제공합니다. 포트 주소는 루프의 포트가 공용인지 비공개인지를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. (4) 단순 이름 서버 단순 이름 서비스는 씬 디렉토리 서비스를 제공합니다. 노드, 스위치 패브릭 및 애플리케이션은 간단한 이름 서비스를 사용하여 포트에 대한 액세스 정보를 얻습니다. 3. 서비스 수준 서비스 수준은 데이터 전송에 사용되는 메커니즘을 정의하고 데이터마다 다른 서비스 수준을 사용합니다. 서비스 수준은 5 가지 범주로 나뉩니다. 수준 1: 접속 지향 확인 서비스 레벨 2: 확인이있는 연결되지 않은 서비스; 레벨 3: 확인되지 않은 연결되지 않은 서비스; 레벨 4: 연결 지향 부분 대역폭 서비스; 레벨 f: 스위치 간 통신 형식. 흐름 제어는 서비스 수준에서 정의된 메커니즘으로, 엔드-투-엔드 흐름 제어와 버퍼-버퍼 흐름 제어로 구분됩니다. (1) 엔드-투-엔드 흐름 제어란 수신 포트가 발신자에게 반송 프레임을 보내 전송된 프레임의 수신을 확인하는 것을 말합니다. 발신자가 확인 프레임 (ack) 으로부터 피드백을 받으면 신용 값이 1 으로 설정되므로 다음 프레임을 보낼 수 있습니다. (2) 버퍼 대 버퍼 흐름 제어는 장치가 최대 수의 프레임을 수신할 수 있도록 fabric 포트의 노드 포트 사이 또는 두 노드 포트 사이에 사용되는 메커니즘입니다. R-RDY 원시 신호를 보낼 때 수신기가 프레임을 받아들일 수 있음을 나타냅니다. 수신기가 특정 수의 R-RDY 신호를 보내면 이 수의 프레임을 수신할 수 있는 충분한 버퍼 공간이 있음을 의미합니다. 트래픽 제어 외에도 서비스 수준은 접속이 비공개인지 여부를 나타냅니다. 접속 전송 프로세스의 경우 전용 수신 주소로 전송되지 않은 프레임은 보낼 수 없습니다. 또한 서로 다른 수준의 프레임을 한 수준에서 전송할 수 없으므로 접속에서 모든 대역폭을 사용할 수 있습니다. 4. 포트 유형 fibre channel 네트워크의 모든 구성 요소 (디바이스) 는 포트를 네트워크 접속으로 사용합니다. Fibre channel 네트워크의 포트에는 n 포트, f 포트, l 포트, NL 포트, FL 포트, e 포트, g 포트 등의 기본 유형이 포함됩니다. 여기서 n, l, NL 포트는 fibre channel 네트워크에서 터미널 노드로, f, FL, e, g 포트는 fibre 스위치에서 구현됩니다. 1 N 포트 및 F 포트 원래 파이버 채널 네트워크에는 두 가지 유형의 포트가 포함되어 있습니다. 하나는 N 포트 네트워크 포트입니다. 다른 하나는 f 포트 스위치 광 포트입니다. N-port 는 fibre channel 네트워크의 스토리지 디바이스 및 컴퓨터 시스템에 액세스하는 포트이며, 임무는 프레임을 초기화하고 수신하는 것입니다. N-port 가 없으면 네트워크에 데이터 통신이 없습니다. F 포트는 n 포트를 대신하여 관리 및 접속 서비스를 제공하는 fibre 스위치의 포트입니다. 이러한 서비스는 각 n 포트 쌍 (호스트 시스템 및 스토리지 디바이스) 간의 통신에 사용됩니다. N 입과 f 포트는 일대일 관계입니다. Fibre storage LAN 의 fibre 스위치에서는 하나의 n 포트 포트만 f 포트 포트에 연결되고, 다른 n 포트 포트와 fibre channel 네트워크의 n 포트 포트 간 통신은 각각 스위치의 포트 초기화 프로세스와 n 포트 포트와의 통신을 통해 이루어집니다. N 포트가 데이터를 송수신하든, 항상 f 포트와 통신합니다. 데이터 전송이 없을 때 N 포트는 스위치의 해당 F 포트로 유휴 프레임을 보내고 N 포트와 F 포트 사이에 "하트비트" 를 설정하면 가능한 연결 문제를 신속하게 감지할 수 있습니다. ② 파이버 채널 링 네트워크에 l 포트 l 포트가 있습니다. 스위칭 네트워크와 달리 링 네트워크의 노드는 케이블 대역폭 구조를 공유합니다. F 포트와의 통신과 마찬가지로 스위칭 네트워크 패브릭의 N 포트는 초기화에 사용되고 L 포트는 루프의 다른 L 포트와의 직접 통신을 초기화하는 데 사용됩니다. 그러나 광섬유 링 네트워크에는 f 포트에 해당하는 포트 이름이 없습니다. 광섬유 링 네트워크는 논리적 루프이기 때문에 네트워크 허브 없이 작동하도록 설계되었습니다. 따라서 필요하지 않은 경우 허브는 링 네트워크에 설정된 포트 기능을 제공할 수 없습니다. 광섬유 링 네트워크의 허브는 연결 및 장애 방지 역할만 합니다. (3) NL 포트 및 FL 포트 fibre channel 네트워크에 fibre channel 루프를 추가할 때 n 포트 노드와 l 포트 노드 간의 통신을 허용해야 하므로 FL 포트와 NL 포트라는 두 개의 새 포트가 정의됩니다. FL 포트는 fibre channel 네트워크에 특수 노드로 가입할 수 있는 광 스위치의 포트입니다. Fibre channel 루프는 FL-Port 포트에 대해 하나의 주소만 예약합니다. 즉, 두 개의 광 스위치가 동시에 통신할 수 없습니다. NL-Port 는 루프에 위치하며 N 포트 및 L 포트의 이중 기능을 갖추고 있으며, 광섬유 및 광섬유 링 네트워크 교환을 모두 지원하므로 광섬유 및 광섬유 링 네트워크 간의 통신을 교환할 수 있습니다. ④ E 포트 및 G 포트는 광섬유 스위치에 있으며, 일반적인 포트는 E 포트 및 G 포트 두 가지입니다. G-port 는 F-port 및 FL-port 와 같은 스위치 내 다양한 포트에 사용할 수 있는 "범용" 포트입니다. E 포트는 fibre 스위치의 캐스케이드에 사용되는 특수 포트입니다. 다음은 fibre channel 네트워크에서 만날 수 있는 다양한 포트입니다. 국토자원부 스토리지 플랫폼에서 사용하는 광 스위치는 Brocade 광 스위치입니다. 이 광 스위치의 포트는 자체 구성 기능을 지원합니다. 자체 구성 포트는 모든 연결의 다른 쪽 끝에서 포트 모드를 감지하고 해당 모드를 지원하는 작동 모드로 자동 구성됩니다. 5. 케이블 및 미디어 SAN 의 많은 기능은 네트워크의 물리적 레이아웃 계획에 따라 결정되며, SAN 에서 선택한 미디어 유형은 SAN 의 확장성과 기능에 영향을 미칩니다. 매체 유형은 구리 코어와 광섬유 두 가지입니다. ① 동선 케이블의 장점은 SAN 구성 요소를 연결하는 가장 저렴한 미디어라는 점입니다. 구리 컨덕터는 일반적으로150Ohm 의 구리 와이어 트위스트 쌍입니다. 동선 전송 속도는 100MB/S 기가비트 전송으로 0 ~ 25 미터 이내에 유효 전송 경로가 감쇠되지 않습니다. 구리 와이어의 양쪽 끝에는 일반적으로 HSSDC 커넥터 또는 db-9m 커넥터가 사용됩니다. (2) 다중 모드 광섬유 다중 모드 광섬유의 지름은 일반적으로 50 과 62.5 미크론이며 속도면에서 차이가 없습니다. 다중 모드 광섬유의 파장 범위는 850nm 와1300nm 입니다. 파장이 850 나노미터인 빛은 가시적이어서 사람의 눈에 무해하다. 1300 nm 파장은 보이지 않아 망막에 해롭다. 다중 모드 광섬유의 양쪽 끝에는 SC, LC 및 MT-RJ 를 포함한 여러 유형의 커넥터가 있습니다. 멀티모드 광섬유는 실제 레이저 대신 스포트라이트 LED 를 사용합니다. ③ 단일 모드 광섬유 단일 모드 광섬유는 장거리 신호 전송에 적합합니다. 파장은 1300 nm 으로 보이지 않고 사람의 눈에 해롭다. 단일 모드 광섬유의 지름은 9 미크론이다. 그것의 지름이 작기 때문에 광파는 장거리 전송 신호에 사용될 때 쉽게 변하지 않는다. 따라서 장거리 SAN 에서는 단일 모드 광섬유가 최상의 솔루션입니다. 단일 모드 광섬유는 지름이 작기 때문에 잠재적인 발사 속도도 가장 높고, 이론적 한계 속도는 25Tb/s 이고, 다중 모드 광섬유의 이론적 한계 속도는 10 GB/s 이며, 단일 모드 광섬유 자체는 다중 모드 광섬유 또는 구리 코어보다 훨씬 비싸지 않으며, 가격 상승은 주로 송수신 구성 요소에 있습니다 단일 모드 광섬유는 지름이 작기 때문에 광섬유 트랜시버의 정확도가 매우 높습니다. (4) 광섬유 커넥터 광섬유 커넥터의 종류가 다양하다. 실제 사용에서는 연결이 깨끗한 한 그러한 커넥터를 사용해도 성능에 영향을 미치지 않습니다. SAN 을 구축할 때 광선은 경로 장치의 품질이 좋지 않은 연결 사이에서 앞뒤로 반사되므로 연결 수를 최소화해야 합니다. 따라서 연결이 적을수록 SAN 에서 오류 신호가 발생할 가능성이 낮아집니다. 현재 많은 HBA (서버 시스템의 PCI 슬롯에 꽂혀 있는 광 인터페이스 카드) 카드에 사용되는 구리 커넥터는 HSSDC 구리 커넥터입니다.