Аппаратное обеспечение fc san
Как и упоминалось выше, одним из преимуществ технологии SAN является возможность разнесения устройств на достаточно большие расстояния. Существует определенное различие в типах используемого в качестве среды передачи оборудования, его характеристиках и максимального расстояния передачи сигнала. Необходимо обратить внимание на то, что все представленные в данном разделе стандарты относятся именно к сети хранения на основе FC.
Логика всех оконечных узлов и устройств коммутации построена на обработке электрических сигналов. Для приема и передачи сигналов по кабелям, а также в некоторых случаях для преобразования световых импульсов в электрические сигналы и наоборот необходимо использовать специальные трансиверы [1].
Медные кабели чаще всего оборудованы пассивными трансиверами с обоих концов либо требуют дополнительной установки конвертеров в подключаемые устройства (Рис. 10). Максимальная длина кабеля составляет 30 м, поэтому их чаще используют не для подключения хостов к SAN, а для подключения дополнительных модулей к системе хранения.
Рис. 10. Медные кабели с пассивным трансивером SFP (слева) и HSSDC2 разъемом (справа)
В оптических кабелях существует несколько типов разъемов (Рис. 11). Наиболее популярными являются разъем SC и меньший по размерам LC.
Рис. 11. Разъем LC (слева) и SC (справа)
Для подключения таких кабелей требуется установка в устройство активного трансивера – GBIC (GigaBit Interface Converter, конвертер гигабитного интерфейса) или SFP (Small Form-factor Pluggable, разъем малого форм-фактора). Использование таких модулей позволяет гибко подходить к комплектации устройств. Например, при модернизации одного порта коммутатора с SWL (Short Wave Laser, коротковолновый лазер) на LWL (Long Wave Laser, длинноволновый лазер) требуется только заменить SFP. Ремонтировать неисправные порты так же можно простой заменой соответствующего модуля.
Рис. 12. Слева направо – LC SFP, SC GBIC и HSSDC2 SFP
Оптические кабели, используемые в SAN, делятся на два типа – одномодовые и мультимодовые. Их отличие в количестве одновременно передаваемых сигналов, а также максимальной дальности их передачи.
Топологии сетей хранения данных
Термин топология в используемом контексте означает не размещение объектов, а режим работы устройств, т. е. инициализацию, арбитраж доступа, адресацию и т.д. В некоторых источниках термин «топология» в данном значении заменяется термином «метод»[1].
6.1. Классический подход
Различные авторы литературы о сетях хранения данных утверждают, что существует 3 топологии (Рис. 13): арбитражная петля (FC Arbitrated Loop, FC_AL), один-к-одному (Point-to-Point, p-2-p) и коммутируемая фабрика (Switched Fabric).
Рис. 13. Классическое разделение логических топологий
6.2. Альтернативный подход
Многие эксперты согласны с тем, что такая классификация вносит путаницу в понимание процессов, происходящих в SAN. Поэтому существует другой принцип классификации, согласно которому существуют всего две топологии – FC_AL и p-2-p (Рис. 14). Соответственно Switched Fabric – в этой классификации является коммутируемой фабрикой, в рамках которой логически может функционировать FC_AL или p-2-p.
Рис. 14. Альтернативный подход
6.3. FC-AL
Арбитражная петля или FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop) – это топология в которой все порты устройств разделяют один общий путь передачи данных (Рис. 15). Этот путь может быть физическим – непосредственное соединение или объединение через хаб (некоммутируемая FC-AL), или логическим – с использованием коммутатора (коммутируемая FC-AL).
Рис. 15. Арбитражная петля
FC-AL похожа на архитектуру сетей Token Ring.
FC-AL была первой коммерчески-успешной топологией. Хотя эта топология имеет множество серьезных недостатков, она все еще широко используется благодаря своей простоте и низкой стоимости. Например, для объединения дисков в дисковых массивах.
Главным недостатком является низкая производительность, которая обусловлена следующими причинами:
Всего один общий путь передачи данных и общая пропускная
способность канала разделяется между всеми устройствами;
Одновременно могут взаимодействовать только два устройства;
Высокий уровень задержек.
Помимо низкой производительности, FC-AL является плохо масштабируемой:
протокол поддерживает подключение только 127 устройств;
при большом количестве устройств (по эмпирическим оценкам около 60) добавление устройств более не приводит к пропорциональному увеличению общей производительности всей системы.
Для преодоления этого ограничения используется соединение нескольких подсистем с ограниченным количеством устройств (дисков) в один массив посредством нескольких общих шин или коммутаторов. Такой подход позволяет практически линейно масштабировать емкость и производительность системы.
Отказоустойчивость низкая, т.к. при разрыве любого линка (Рис. 16) перестает функционировать вся петля.
Рис. 16. Разрыв линка
Для преодоления этого ограничения используются хабы. Устройства присоединяются к хабу, но внутри него порты «закорачиваются» в петлю (Рис. 17). Хаб автоматически обходит (bypasses) вышедший из строя порт, выключая его из петли.
Рис. 17. Организация FC-AL с помощью хаба
6.4. Point-to-Point
Топология P-to-P значительно отличается от FC-AL:
во взаимодействии всегда участвуют только два порта(инициатор и целевое устройство) и могут использовать всю пропускную способность полнодуплексного канала
в случае коммутируемой P-to-P, внутренняя структура сети передачи полностью прозрачна для оконечных устройств
любое устройство может одновременно открывать P-to-P сессии взаимодействия с несколькими другими устройствами
поддерживает адресацию до
(16млн) портовподдерживает дополнительные сервисы, повышающие уровень управляемости и масштабируемости.