پروتکل Fiber Channel

کامپیوتر‌ها برای برقراری ارتباط با دستگاه‌های ذخیره ساز به صورت Client-Server عمل می‌کنند؛ به این صورت که درخواست نوشتن و خواندن خود را درقالب SCSI COMMANDS به دستگاه های ذخیره ساز ارسال می‌کنند. این دستورات می‌توانند توسط پروتکل‌هایی نظیر ISCSI ,FC ,SAS حمل‌ شود.

پروتکل Fiber channel
یک پروتکل استاندارد برای ارسال SCSI Commands روی شبکه‌های ذخیره‌سازی با Protocol Stack مستقل خود و برای برقراری ارتباطات می‌باشد. شکل زیر مدل Fiber Channel را در مقایسه با OSI نشان می‌دهد.

FC Switches and Directors
 Switch و Director جهت اتصال دستگاه ها (سرور-دخیره ساز) به هم و اعمال سیاست‌های لازم برای امنیت و کارآمدی بهتر در شبکه های FC به وجود آمده‌اند. ویژگی منحصر به فردی که باعث تمایز  Director از Switch شده است، توانایی بیشتر director ها در بالا بردن سطح پایداری و تعداد پورت‌های بالا جهت استفاده در شبکه های FC است .

SAN Switch

SAN Director

Switch Ports

پورت های Switch و Directors میتوانند در سطح فیزیکی و منطقی دارای انواع مختلفی باشند.

• سطح فیزیکی: پورت‌ها میتوانند در دو حالت مسی و نوری کار کنند.
• سطح منطقی:
  • N Port: سرورها و ذخیره‌سازها در شبکه FC به عنوان یک Node پورت شناخته می‌شوند که به Switch یا Directors متصل می‌شوند.
  • F Port: برای برقراری ارتباط با یک N Port, پورت مربوط باید در حالت Fabric Ports در Switch یا Directors تنظیم شده باشد.
  • E Port: از این نوع پورت برای ارتباط دو سویچ استفاده میشود؛ به این ارتباط منطقی برقرار شده ISL می‌گویند.

 توجه کنید که پورت (Ex Port) از ادغام fabrics جلوگیری می‌کند . 

FC Fabrics
اگر بخواهیم در یک شبکه FC که تعدادی Switch و Director دارد یک یا چند سرویس ارائه کنیم یا تحت یک مدیریت واحد سیاست های خود را اعمال کنیم سوییچ‌های مجموعه را در یک fabric قرار می‌دهیم .

به عنوان مثال: وقتی دو سویچ با استفاده از ISL به هم‌متصل می‌شود اصطلاحا در یک fabric قرار می‌گیرند، یعنی اگر بخواهیم سطح دسترسی اعمال کنیم، نیاز به پیکربندی هر Switch یا Director به صورت جداگانه نداریم، تغییرات را در  fabric انجام می‌دهیم و تمامی Switch ها پیکربندی های لازم را دریافت می‌کنند.

Native Mode and interoperability Mode
Fabric ها می‌توانند در دو حالت Native Mode و Interoperability Mode کار کنند، سویچ ها در ۹۹% مواقع به صورت native mode کار می‌کنند. Interoperability Mode برای شرایطی می‌باشد که‌ می‌خواهید اجازه دسترسی به Fabric را از یک Fabric ناهمگن (سویچ‌هایی از تولید کننده‌های مختلف) بدهیم.
تکنولوژی جدیدتری‌به نام NPV وجود دارد که برای حل این مشکل بسیار کارآمدتر از Interoperability Mode 

WWWnN/WWWpN
سرور ها و دستگاه های دخیره ساز برای تبادل اطلاعات در شبکه FC نیازمند کارت شبکه ای هستند که از پروتکول FC پشتیانی کند که معمولا یا از کارت های(HBA(host bus adapter استفاده می‌شود که صرفا از پرتکول FC پشتیبانی میکند یا کارت (CNA (converged network adapter که قابلیت حمل ترافیک Ethernet و FC را دارد.

همانگونه که در شبکه Ethernet هر سویچ یک دارای یک MAC Address کلی و هر پورت آن دارای MAC Address منححصر به فرد است در دنیای FC هم روال به همین گونه است هر کارت HBA یا CNA یا سویچ، دارای یک ( wwwnN (World Wide Node Name  و  یا چندین (wwwpN (World Wide Port Name می‌باشد.

برای اینکه هر دستگاه بتواند در fabric  ارتباط برقرار کند و مسیریابی انجام شود،نیاز به یک شناسه یکتا دارد که این شناسه توسط سویچ ای که به آن متصل است اختصاص داده می‌شود و در جدولی این اطلاعات ثبت می‌شود.این آدرس یکتا 24 بیت دارد که از سه بخش (Domain| Area |Port (Dynamic  تشکیل شده است.

Domain : هر سویچ با توجه به Domain ID خود شماره ای را اختصاص میدهد
Area : این شماره با توجه به پورتی که درخواست دریافت FCID را داده است اختصاص داده می‌شود و برای شناسایی نوع N PORT استفاده می‌شود.
Port: این شماره به صورت Dynamic توسط خود سویچ اختصاص داده می‌شود.

برای برقراری اولیه ارتباط بین دو دستگاه در شبکه FC  مراحل زیر باید انجام شود :

(Fabric Login (FLOGI
زمانیکه سرور یا دستگاه ذخیره ساز ما روشن می‌شود یک Fabric Login request) FLOGI) که شامل wwwpN خود دستگاه می‌باشد ارسال میکند، سویچ متصل به دستگاه یک FCID 24-bit به دستگاه اختصاص می‌دهد.

آدرس اختصاص داده شده به node در دیتابیس به نام FLOGI Database ذخیره می‌شود سپس به کمک Fiber Channel Name Server این اطلاعات بین سویچ های Fabric یکسان سازی می‌شود.
FCID جهت مسیریابی فریم در شبکه FC استفاده می‌شود، سپس با توجه به سیاست های سازمان میتوان درجه های مختلفی از کیفیت سرویس را اختصاص داد ودر آخر  اعمال credit stock برای تنظیم اهنگ ارسال و دریافت داده ها در شبکه FC.

(Port Login (PLOGI
حالا که دستگاهای ما داری FCID شدند و اطلاعات مربوط به Node ها در FCNS سرور بروز شد node ها می‌تواند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.(initiator <———> Target) 

(Process Login (PRLI
تو این مرحله ارتباط بین دو دستگاه برقرارشده است و بر سر پارامتر های SCSI باهم مذاکره می‌کنند.

NPV and VPIV:
در Fiber Channel سنتی هر سویچ به ازای هر N-port که به آن متصل است یک FCID تخصیص می‌د‌هد.ولی ما در محیط های مجازی شاهد این هستیم که یک Esxi با یک HBA  میتواند چندین VHBA داشته باشد.ویزگی به نام (N-Port Virtualization (NPV و (N-Port Identifier Virtualization (NPIV برای حل همچین مشکل مطرح شد.

با فعال کردن NPV، سویچ درخواست‌های کاربران (FLOGI) را به اطلاع سویچ بالا دستی خود Core میرساند و می‌تواندبدون join شدن سویچ در Fabric ترافیک بین کاربران و سویچ Core در شبکه جابه‌جاشود .
برای این که سویچ Core بتواند چندین FCID به یک N-port اختصاص دهد فعال سازی ویژگی NPIV لازم است.

Flow Control:
مغهوم Flow control زمانی مطرح شد که دستگاه ها بیشتراز توان ارسال فریم خود فریم دریافت می‌کردند.برای جلوگیری از تاخیر و گم شدن بسته ها هنگام ارسال ترافیک از مکانیزم های برای حل این مشکل مطرح شدکه Fiber channel از دو دوروش برای Flow Control استفاده می‌کند: 

1- Buffer-to-Buffer
از این نوع Flow-control معمولا برای ارتباط بین N-port با F-Port استفاده می‌شود.ابتدا با تبادل Receive Size Buffer-to-Buffer Credit مشخص می‌شود هردستگاه چندبار میتواند ارسال کند که این عدد در شمارشگری به نام BB_Credit ذخیره می‌شود.این عدد در یک شمارشگر ذخیره می‌شود و باهر بار ارسال یک واحد از این شمارشگر کم می‌شود .ارسال فریم تا زمانی ممکن است که شمارشگر صفر نشده باشد .گیرنده پس از دریافت فریم یک پیام R-ready به فرستنده ارسال میکند که باعث می‌شود یک واحد به شمارشگر اضافه شود.

2- End-to-End
از این نوع Flow-control معمولا برای ارتباط دو N-port استفاده می‌شود.مانند روش قبلی با تبادل اطلاعات بین یکدیگر EE_Credit مشخص می‌شود.سپس با هر بار ارسال یک واحد از این شمارشگر کم می‌شود .ارسال فریم تا زمانی ممکن است که شمارشگر صفر نشده باشد.گیرنده پس از دریافت فریم یک پیام ACK به فرستنده ارسال می‌کند که باعث می‌شود یک واحد به شمارشگر اضافه شود.

منابع:

 Data Center Virtualization Fundamental
Data_Storage_Networking,_CompTIA
https://www.juniper.net/documentation/en_US/junos/topics/concept/fibre-channel-fc-understanding.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Fibre_Channel