Лекции 2010-го года (1130544), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Управление передачей ивзаимодействием у этих соединений достаточно сложное.Fibre Channel сочетает в себе преимущества канальных и сетевых технологий. Он призванобъединить в себе простоту и скорость I/O-канала с гибкостью и возможностямиустановления сетевых соединений на основе протоколов. Такое сочетание позволитразработчикам систем объединять традиционные подключения периферии, сетевыеметоды передачи данных и управления соединениями, методы соединения процессоров,используемые при создании кластеров, в единые мультипротокольные интерфейсы.Работы по разработке стандарта FC были начаты группой ANSI в 1988 году.
В настоящеевремя Fibre Channel конкурирует как с Ethernet, так и с SCSI (Small Computer SystemInterface). Последний, используемый как интерфейс к высокоскоростным устройствамрабочих станций, например, дискам, уже сейчас превосходит по быстродействиюсуществующие сети в 10-100 раз. Fibre Channel имеет уникальную систему физическогоинтерфейса и форматы кадров, которые позволяют этому стандарту обеспечить простуюстыковку с канальными протоколами IPI (Intelligent Peripheral Interface), SCSI, HIPPI (HighPerformance Parallel Interface), ATM, IP и 802.2. Это позволяет, например, организоватьскоростной канал между компьютером и дисковой накопительной системой RAID.Быстродействие сетей Fibre Channel составляет nх100 Мбайт/сек. при длинах канала 10 кми более, где n – число каналов.
Предусмотрена работа и на меньших скоростях (например,12,5 Мбайт/cек.). Предельная скорость передачи составляет 4,25 Гбод. В качествефизической среды может использоваться одномодовое или мультимодовое оптическоеволокно. Допускается применение медного коаксиального кабеля и витых пар (прискоростях до 200 Мбайт/сек.).Компоненты FC-сети делятся на простые и коммутирующие. Простой компонент имеет отодного до нескольких портов типа n_port. Эти порты используются для связи компонентовмежду собой.
Коммутирующие компоненты представляют собой коммутаторы, которыемогут быть объединены в структуры (fabric). Структуры имеют множественные порты,именуемые f_port.714.5.4.1. Классы услуг FCFibre Channel обеспечивает шесть независимых классов услуг (каждый класс представляетопределенную стратегию обмена информацией), которые облегчают решение широкогодиапазона прикладных задач:Класс 1Соединение с коммутацией каналов по схеме точка-точка (end-toend) между портами типа n_port. Класс удобен для аудио- ивидеоприложений, например, видеоконференций. Послеустановления соединения используется вся доступная полосапропускания канала.
При этом гарантируется, что кадры будутполучены в том же порядке, в каком они были отправлены.Класс 2Обмен без установления соединения с коммутацией пакетов,гарантирующий доставку данных. Так как соединение неустанавливается, порт может взаимодействовать одновременно слюбым числом портов типа n_port, получая и передавая кадры.Здесь не гарантируется, что кадры будут доставлены в том жепорядке, в каком были переданы (за исключением случаевсоединения «точка-точка» или «кольцо с арбитражем»).
В этомклассе допустимы схемы управления потоком «буфер-буфер» и«точка-точка». Класс характерен для локальных сетей, где времядоставки данных не является критическим.Класс 3Обмен дейтаграммами без установления соединения и без гарантиидоставки. Схема управления потоком - «буфер-буфер».Применяется для каналов SCSI.Класс 4Обеспечивает выделение определенной доли пропускнойспособности канала с заданным значением качества обслуживания(QoS). Работает только с топологией структура (fabric), гдесоединяются два порта типа n_port. При этом формируются двавиртуальных соединения, обслуживающих встречные потокиданных.
Пропускная способность этих соединения может бытьразной. Как и в классе 1, здесь гарантируется порядок доставкикадров. Допускается одновременное соединение более чем с однимпортом типа n_port. Используется схема управления потоком«буфер-буфер».Класс 5Регламентирующие документы находятся в процессе подготовки.Класс 6Предусматривает групповое обслуживание в рамках топологиитипа структура (fabric).4.5.4.2.
Технология обмена пакетамиFibre Channel использует пакеты переменной длины (до 2148 байт), содержащие до 2112байт данных. Такая длина пакета заметно снижает издержки, связанные с пересылкойзаголовков (эффективность 98%). С этой точки зрения в наихудшем положенииоказывается ATM (83%-ная эффективность: 48 байт данных при 53-байтном пакете).Только FDDI превосходит FC по этому параметру (99%).В отличие от других локальных сетей, использующих 6-октетные адреса, FC работает с 3байтовыми адресами, распределяемыми динамически в процессе выполнения операцииlogin. Адрес 0xffffff зарезервирован для широковещательной адресации.
Адреса же вдиапазоне 0xfffff0-0xfffffe выделены для обращения к «структуре» (fabric),мультикастинг-серверу и серверу псевдонимов (alias-server). n_port передает кадры отсвоего source_id (s_id) к destination_id (d_id). До выполнения операции fabric login s_idпорта не определено. В случае арбитражного кольца применяются 3-октетные адресаal_pa, задаваемые при инициализации кольца. Для однозначной идентификации узловиспользуются 64-битовые имена-идентификаторы.Формат пакетов в сетях FC показан на рисунке 4-54.
Здесь используются 24-битовыеадреса, что позволяет адресовать до 16 миллионов объектов. Сеть может строить72соединения по схеме «точка-точка», допускается и кольцевая архитектура свозможностью арбитража. Есть и другие схемы, допускающие большое числонезависимых обменов одновременно. Схема кольцевого соединения показана на рисунке4-55. К кольцу может быть подключено до 128 узлов.Протокол Fibre Channel предусматривает 5 уровней, которые определяют физическуюсреду, скорость передачи, схему кодирования, форматы пакетов, управление потоком иразличные виды услуг. Напомним, что первые два мы подробно рассмотрели впредыдущем разделе.•••••FC-0 определяет физические характеристики интерфейса и среды, включая кабели,разъемы, драйверы (ECL, LED, лазеры), передатчики и приемники. Вместе с FC-1этот уровень образует физический слой.FC-1 определяет метод кодирования/декодирования (8B/10B) и протокол передачи,где объединяется пересылка данных и синхронизирующей информации.FC-2 определяет правила сигнального протокола, классы услуг, топологию,методику сегментации, задает формат кадра и описывает передачуинформационных кадров.FС-3 определяет работу нескольких портов на одном узле и обеспечивает общиевиды сервиса.FC-4 обеспечивает реализацию набора прикладных команд и протоколоввышележащего уровня (например, для SCSI, IPI, IEEE 802, SBCCS, HIPPI, IP, ATMи т.д.)FC-0 и FC-1 образуют физический уровень, соответствующей стандартной модели ISO.Рисунок 4-54.
Формат кадра Fibre ChannelСтандарт FC допускает соединение типа «точка-точка», кольцо с арбитражем и структура(верхняя, средняя и нижняя части рисунка 4-55). Кольцевая архитектура обеспечиваетсамое дешевое подключение. Система арбитража допускает обмен только между двумяузлами одновременно. Следует учесть, что кольцевая структура не предполагаетиспользования маркерной схемы доступа.Рисунок 4-55. Типы топологии FC73Перед передачей байты кадра преобразуются в 10-битовые кодовые последовательности,называемые символами передачи (кодировка 8B/10B).В FC предусмотрено два режима обмена: «буфер-буфер» и «точка-точка».
Передачаданных осуществляется, только когда принимающая сторона готова к этому. Прежде чемчто-либо посылать, стороны должны выполнить операцию login. В ходе ее выполненияопределяется верхний предел числа передаваемых кадров (credit). Значение параметраcredit задает число кадров, которые могут быть приняты. После передачи очередногокадра значение credit уменьшается на единицу. Когда значение этой переменной достигаетнуля, дальнейшая передача блокируется до тех пор, пока получатель не обработает одинили более кадров и будет готов продолжить прием. Здесь имеет место довольно теснаяаналогия с протоколом скользящего окна.Режим обмена «буфер-буфер» предполагает установление связи между портами N_Port иF_Port или между двумя N_Port.
При установлении соединения каждая из сторонсообщает партнеру, сколько кадров она готова принять (значение переменной BB_Credit).Режим «точка-точка» реализуется между портами типа N_Port. Предельное число кадров,которое сторона может принять, задается переменной EE_Credit. Эта переменнаяустанавливается равной нулю при инициализации, увеличивается на единицу припередаче кадра и уменьшается при получении кадра ACK Link Control. Кадр ACK можетуказывать на то, что порт получил и обработал один кадр, N кадров или всюпоследовательность кадров.Дополнительную информацию можно получить, обратившись к следующим источникам:•••••"Definitions of Managed Objects for the Fabric Element in Fibre Channel Standard".
K.Teow. May 2000, RFC-2837http://www.prz.tu-berlin.de/docs/html/EANTC/INFOSYS/fibrechannel/detailhttp://www.fibrechannel.com/technology/physical.htmhttp://www.ancor.comhttp://www.iol.unh.edu/training/fc/fc_tutorial.html74Раздел 4.6. Спутниковые сетиВ большинстве случаев каналы с множественным доступом используют в ЛВС. Однакоэти каналы находят применение и в сетях регионального масштаба, когда для этогоиспользуются спутниковые каналы. Здесь мы рассмотрим лишь некоторые проблемы,которые возникают при использовании спутниковых каналов в региональных сетях.Спутник связи имеет обычно несколько десятков транспондеров. Каждый транспондеруправляет лучом, покрывающим определенную часть поверхности земли.
Луч можетиметь большое пятно (до 10 000 км в поперечнике) или маленькое (до 250 км).Транспондер принимает сигналы от станций, расположенных в зоне луча, на однойчастоте и может передавать на эти станции сигналы на другой.Луч нацеливается на определенную зону с помощью соответствующей электроники,антенна передает несколько кадров и луч перемещается на другую область. Время, втечение которого луч фиксируют на определенной зоне, называется временем скважности.Как и в любой ЛВС, важным вопросом является то, как распределять каналытранспондеров. Из-за большой задержки в канале (до 270 мсек.) использование несущейневозможно. Поэтому протоколы класса CSMA/CD здесь не применимы. Здесьиспользуются пять других классов протоколов: «Объединение», ALOHA, FDM, TDM,CDMA.
Хотя мы их уже рассматривали, тем не менее, их применение для спутниковойсвязи имеет некоторые особенности. В основном мы будем говорить о передаче данных наспутник, поскольку при передачи со спутника есть только один передатчик (транспондерна спутнике), и проблем распределения канала не возникает.4.6.1. ОбъединениеОбычный способ распределить один канал между несколькими конкурирующимипользователями – объединить их каким-либо образом.
Однако позволить имконкурировать за свободный кадр произвольно при задержке 270 мсек. нельзя. Еслиназемные станции подключены к сети с коммутацией пакетов, то есть одна возможность.Надо их объединить в кольцо с маркером. Каждая станция должна знать своегопредшественника или последователя в кольце. Станция может передавать кадр, толькоесли она владеет маркером. Спутник ничего не знает о маркере. Если время передачи наспутник относительно велико, время передачи маркера мало, число станцией невелико ипостоянно, то эта схема работает нормально.4.6.2. ALOHAЧистая ALOHA из-за низкой эффективности использования канала (18%) обычно неиспользуется.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
