Fibre Channel bietet eine sichere, bidirektionale, physische oder logische Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit geringer Latenz zwischen zwei Geräten gleichzeitig. Wie bei anderen seriellen Schnittstellen wie Serial Attached SCSI (SAS) werden bei Fibre Channel Daten seriell über das physische Medium übertragen, im Gegensatz zu parallelen Methoden, die bei physischen SCSI- und ATA-Schnittstellen verwendet werden. Die serielle Übertragung ermöglicht viel längere Verbindungsentfernungen im Vergleich zu parallelen Übertragungsverfahren, da viel weniger Signalleitungen erforderlich sind, wodurch das Rauschen reduziert wird, das durch mehrere Signalleitungen entsteht, die alle gleichzeitig schalten (Übersprechen).
Eine Hauptanwendung für Fibre Channel ist der Transport von blockorientiertem Speicherverkehr in SAN-Anwendungen (Storage Area Network). Es gibt auch spezialisierte Fibre-Channel-Protokolle der oberen Schicht, die in Verteidigungs- und Avionikanwendungen verwendet werden, um beispielsweise Videostreams für Heads-up-Displays zu übertragen.
Fibre Channel ist so konzipiert, dass es in vielen Steckverbinder- und Kabeltypkonfigurationen entweder mit einem physikalischen Medium aus optischen Fasern oder mit Kupferkabeln funktioniert. Kupferkabel sind relativ kostengünstig, aber nur für kürzere Entfernungen verwendbar, im Bereich von 5 Metern bei 16 GbFC und 3 Metern bei 32 GbFC. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Übertragungsgeschwindigkeit, desto kürzer die Entfernung, die von der Kupferkabeltechnologie zuverlässig unterstützt werden kann. Eine Vielzahl von Kupferlösungen ist verfügbar, wobei die am häufigsten verwendete Direct Attach Copper (DAC)-Verkabelung sowohl in SFP- (Small Form-factor Pluggable) als auch in QSFP- (Quad Small Form-factor Pluggable) Konfigurationen verwendet wird. Es sind auch optische SFP- und QSFP-Verkabelungslösungen erhältlich, die zuverlässige Übertragungsentfernungen von mehr als 10 Metern bis zu etwa 10 Kilometern unterstützen.
Architektur
Fibre Channel ist ein mehrschichtiges Protokoll und ist lose dem OSI-Modell für Netzwerke nachempfunden. Im OSI-Modell und im Fall von Fibre Channel stellt jede Schicht bestimmte Dienste bereit und stellt die Ergebnisse der nächsten Schicht zur Verfügung. Abbildung 1 unten vergleicht die definierte OSI-Schicht mit den definierten Fibre-Channel-Schichten.
|
OSI-Modell |
Fibre Channel |
|
7 - Anwendung |
|
|
6 - Präsentation |
|
|
5 - Sitzung |
FC-4-Protokollkarte |
|
4 - Transport |
FC-3-Dienste |
|
3 - Netzwerk |
FC-2-Rahmen |
|
2 – Datenverbindung |
FC-1-Datenverbindung |
|
1 - Physisch |
FC-0 Physisch |
Abbildung 1, OSI-Modell und Fibre-Channel-Netzwerkschichten
Die Schichten in der Tabelle stellen verschiedene Funktionen und Dienste dar, die innerhalb der Fibre-Channel-Protokolldefinition vorhanden sind. Wie bei den anderen Kommunikationsstandards konzentriert sich die Analyse auf Protokollebene häufig auf die Sicherungsschicht (FC-2) und darüber.
Fibre Channel transportiert wie jede Netzwerkarchitektur Blöcke von Anwendungsinformationen, die als Nutzdaten bezeichnet werden. Vor dem Senden einer Nutzlast über die physische Verbindung werden zusätzliche Fibre-Channel-spezifische Steuerbytes sowohl am Anfang als auch am Ende der Nutzlastdaten hinzugefügt. Die Kombination aus den Steuerbytes und den Nutzdaten wird Frame genannt, was die grundlegende Informationseinheit in Fibre Channel ist.
Fibre Channel überträgt Daten über geschaltete oder direkte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, die durch Erstellen sitzungsspezifischer Verbindungen zwischen den Quell- und Zielgeräten funktionieren. Diese Verbindungen bestehen nur, bis die Übertragung abgeschlossen ist, und können vorübergehend durch Übertragungsanforderungen mit höherer Priorität unterbrochen werden.
Verbindungen werden auf Fibre-Channel-Systemen über „Verbindungskomponenten“ wie Switches, Hubs und Bridges hergestellt. Die Fähigkeit von Fibre Channel, verschiedene Verbindungsgeräte zu verwenden, macht es je nach Benutzeranforderungen flexibel und skalierbar. Ein vollständig geswitchtes Fibre-Channel-Netzwerk wird als Fabric-Topologie bezeichnet. Die Fabric-Topologie ermöglicht die Einrichtung mehrerer alternativer Pfade zwischen zwei beliebigen Ports im Fabric.
Zusammenfassung
Das Fibre-Channel-Protokoll wurde entwickelt, um sehr niedrige Latenzzeiten und hohe Datenübertragungsraten zu unterstützen. Der derzeit zugelassene Standard, der bis zu 32 Gb/s unterstützt, wird allgemein als 32GFC bezeichnet. Servervirtualisierung und Speichervirtualisierung sind weit verbreitete Trends, die den Bedarf an höherer Bandbreite vorantreiben. Der Bedarf an hoher Bandbreite in der Netzwerkinfrastruktur treibt gerade jetzt den Ersatz früherer Produktgenerationen von 4,8 und 16GFC durch 32GFC und bald 64GFC voran.
Fibre Channel ist eine gute Wahl für jede Umgebung mit vielen Servern, die einen verlustfreien Zugriff auf zentralisierte Speicher benötigen, z. B. Computerrechenzentren. Aus diesem Grund genießt Fibre Channel einen Marktanteil von über 80 % als Netzwerkschnittstelle, die in externen Speichersystemen wie SAN-Umgebungen verwendet wird.