Технология fibre channel

Fibre Channel vs Ethernet трансивер, в чем их отличие?

Протоколы & безопасность

Трансиверы FC, принадлежащие протоколу Fibre Channel, не соответствуют уровню модели OSI. В то время как трансиверы Ethernet соответствуют стандарту IEEE 802.3, который реализует физическую коммуникацию на основе пакетов в локальной сети. Это протокол канала передачи данных в стеке TCP/IP и относится к модели OSI.

Fibre Channel — это система естественной безопасности. Storage Area Network (Сеть хранения данных — SAN) изолирована от внешнего мира, риск атаки на сеть хранения и утечки данных будет снижен. В результате использование трансиверов FC в сетях хранения данных намного безопаснее. Ethernet трансиверы работают по протоколу TCP/IP, который сделает всю систему уязвимой для более частых атак из-за вмешательства внутреннего администрирования, выполняемого по сети.

Надежность

Влияющий ими протоколами, разница в режимах передачи приведет к разнообразию в результатах передачи. Неотразимым преимуществом Fibre Channel над Ethernet является его лучшая надежность. Характер FC без потерь предлагает превосходную производительность в сетях хранения данных в течение длительного времени. То есть трансиверы Fibre Channel могут предоставить упорядоченную доставку без потерь необработанных данных блока. а трансиверы Ethernet — нет.

Кроме того, Fibre Channel следует системе SAN, тогда как Ethernet обычно используется системами NAS (Network-Attached Storage). Трансиверы FC предназначены для пользователей, которым требуется быстрая надежность с низкой латентностью для блочного хранения. Если требуется доступ к хранилищу на уровне файлов, будут рассмотрены трансиверы Ethernet.

Скорость передачи

Как упоминалось во вводной части, диапазон скоростей передачи Fibre Channel и Ethernet трансиверов различен. В частности, в настоящее время трансиверы FC могут работать со скоростью 1 Гбит/с / 2 Гбит/с / 8 Гбит/с / 16 Гбит/с / 32 Гбит/с / 128 Гбит/с. Трансиверы Ethernet могут поддерживать более широкий диапазон скоростей передачи, включая 10 Мбит/с / 100 Мбит/с / 1000 Мбит/с и 10 Гбит/с / 25 Гбит/с / 50 Гбит/с / 40 Гбит/с / 100 Гбит/с / 400 Гбит/с.

Кроме того, уличшение скорости поколений трансивера FC обычно происходит при двух мощностях, от 1 Гбит/с до 32 Гбит/с соответственно. Повышение производительности поколений трансиверовEthernet намного опережает Fibre Channel. Недавно запущенные трансиверы 400G Ethernet QSFP-DD почти в 400 раз больше первоначальных модулей 1G SFP. Очевидно, что оптические трансиверы Ethernet больше подходят для растущей потребности в более высокой пропускной способности.

Применения

Разница между Fibre Channel vs Ethernet трансиверами также заключается в их применениях. Fibre Channel — это один из лучших способов передачи больших объемов данных между серверами и устройствами хранения. Таким образом, трансиверы FC, которые подключаются к коммутаторам FC, в основном используются в Fibre Channel, сетях хранения данных и применениях Ethernet. Коммуникации Fibre Channel могут осуществляться напрямую через Ethernet в форме Fibre Channel over Ethernet (FCoE). Очевидно, рабочие сценарии трансиверов FC были применены на крупных предприятиях и в дата-центрах.

Как архитектура развивается почти четыре десятилетия для локальных сетей, трансиверы Ethernet обычно применяются в локальной сети, иногда с применениях Wide Area Network (WAN). По сравнению с рабочими сценариями трансиверов FC, трансиверы Ethernet могут увидеть в различных ситуациях от небольших офисов до гипермасштабных ЦОД в зависимости от требований пропускной способности.

Сопутствующие коммутаторы

Стабильное соединение между трансиверами и коммутаторами жизненно важно при реализации вышеупомянутых сценариев применения. Нормально говоря, трансиверы FC подключаются к коммутаторам FC, тогда как трансиверы Ethernet и коммутаторы Ethernet совпадают

Нет ситуаций смешанного использования.

В качестве одного из ведущих вариантов для SAN, традиционные сети Fibre Channel содержат коммутаторы Fibre Channel и HBA Fibre Channel. Коммутаторы FC используются для подключения хранилища к SAN, а HBA FC применяются для подключения коммутаторов к серверам. Вариант сетевых коммутаторов Ethernet шире, что отражается в стекируемости, количестве портов, поддерживаемых скоростях передачи и т. д. Когда последние трансиверы 400G Ethernet подключаются к сетевому коммутатору 400G, тогда будет реализовано 400GbE. Fibre Channel vs Ethernet коммутатор: в чем различия иллюстрируют различия между этими двумя типами коммутаторов.

Fibre Channel vs Ethernet трансивер, в чем их отличие?

Протоколы & безопасность

Надежность

Скорость передачи

Применения

Сопутствующие коммутаторы

Нет ситуаций смешанного использования.

References

^ Preston, W. Curtis (2002). «Fibre Channel Architecture». Using SANs and NAS. Sebastopol, CA: O’Reilly Media. pp. 19–39. ISBN 9780596001537. OCLC .
^ Riabov, Vladmir V. (2004). «Storage Area Networks (SANs)». In Bidgoli, Hossein. The Internet Encyclopedia. Volume 3, P-Z. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. pp. 329–338. ISBN 9780471689973. OCLC .

INCITS Fibre Channel standards

^ FC-PI-5 Clause 6.3
^ FC-PI-5 Clause 8.1
^ FC-PI-4 Clause 6.3
^ FC-PI-4 Clause 8.1
^ FC-PH-2 lists 1300nm (see clause 6.1 and 8.1)
^ FC-PI clause 8.1
^ FC-PH-2 clause 8.1
^ FC-PI-4 Clause 11
FC-PH lists 1300nm (see clause 6.1 and 8.1)
^ FC-PH Clause 8.1
FC-PI-5 Clause 6.4
FC-PI-4 Clause 6.4
The older FC-PH and FC-PH-2 list 850nm (for 62.5µm cables) and 780nm (for 50µm cables)(see clause 6.2, 8.2, and 8.3)
^ FC-PI-5 Clause 8.2
FC-PI-5 Annex A
^ FC-PI-4 Clause 8.2
^ FC-PI Clause 8.2
PC-PI-4 Clause 8.2
PC-PI Clause 8.2
^ PC-PI Clause 8.2
FC-PH Annex C and Annex E

Внешние ссылки [ править ]

Промышленная ассоциация Fibre Channel (FCIA)
Технический комитет INCITS, отвечающий за стандарты FC (T11)
Руководство по выживанию IBM SAN
Введение в сети хранения данных
Обзор Fibre Channel
Учебное пособие по Fibre Channel (UNH-IOL)
Промышленная ассоциация сетей хранения данных (SNIA)
Виртуальный оптоволоконный канал в Hyper V
Руководство по настройке коммутатора FC

vтеТехнические и де — факто стандарты для проводных компьютерных автобусов
Общий	Системная шина Фронтальный автобус Задний автобус Шлейфовая цепочка Шина управления Адресная шина Разногласия в автобусе Освоение автобуса Сеть на микросхеме Подключи и играй Список пропускной способности шины
Стандарты	Автобус СС-50 Автобус С-100 Multibus Юнибус VAXBI MBus Автобус STD SMBus Q-Bus Автобус с картой Европы ЭТО STEbus Зорро II Зорро III КАМАК FASTBUS LPC Шина HP Precision EISA VME VXI VXS NuBus ТУРБОканал MCA SBus VLB PCI PXI Автобус HP GSC InfiniBand Ethernet УПА Расширенный PCI (PCI-X) AGP PCI Express (PCIe) Вычислительная экспресс-ссылка (CXL) Прямой медиаинтерфейс (DMI) RapidIO Intel QuickPath Interconnect NVLink Гипертранспорт Межсоединение Intel Ultra Path
Место хранения	ST-506 ESDI IPI SMD Параллельный ATA (PATA) SSA DSSI HIPPI Последовательный ATA (SATA) SCSI Параллельный SAS Fibre Channel SATAe PCI Express (через интерфейс логических устройств AHCI или NVMe )
Периферийный	Настольный автобус Apple Atari SIO DCB Коммодорный автобус HP-IL HIL MIDI RS-232 RS-422 RS-423 RS-485 Молния DMX512-A IEEE-488 (GPIB) IEEE-1284 (параллельный порт) UNI / O 1-проводной I²C ( ACCESS.bus , PMBus , SMBus ) I3C SPI D²B Параллельный SCSI Profibus IEEE 1394 (FireWire) USB Ссылка на камеру Внешний PCIe Thunderbolt
Аудио	ADAT Lightpipe AES3 Intel HD Audio I²S МАДИ McASP S / PDIF TOSLINK
Портативный	Карта ПК ExpressCard
Встроенный	Многоточечный автобус CoreConnect AMBA ( AXI ) Wishbone SLIMbus
Интерфейсы перечислены в порядке возрастания (примерно), поэтому интерфейс в конце каждого раздела должен быть самым быстрым. Категория

vтеТвердотельные накопители

Ключевые термины

Шифрование
ECC
Файловая система Flash
Флэш-память
SLC / MLC
Контроллер флэш-памяти
Вывоз мусора
IOPS
МБ / с
Износ памяти
Открытый канал SSD
Избыточная подготовка
Читать беспокоить
Безопасное стирание
Твердотельное хранилище
Команда обрезки
Выравнивание износа
Запись усиления

Производители вспышек

Intel
Микрон
Samsung
SK hynix
Flash Forward (совместное предприятие Western Digital и Kioxia )
YMTC

Контроллеры

Пленник	Western Digital SanDisk Fusion-io HGST СТЕК Intel Киоксия OCZ Indilinx (банкрот, активы проданы Toshiba, которая позже выделила свой бизнес SSD и флэш-накопителей на Kioxia) Микрон Samsung Seagate ФАДУ
Независимый	Системы Greenliant Goke Максиотек Марвелл Phison ЧВК-Сьерра СМИ

Производители SSD

Интерфейсы

Расширенный интерфейс хост-контроллера (AHCI)
Fibre Channel (FC)
NVM Express (NVMe)
PCI Express (PCIe)
SATA Экспресс
Последовательный ATA (SATA)
Последовательный SCSI (SAS)
Универсальная последовательная шина (USB)

Конфигурации

Форм-факторы HDD
mSATA
M.2
Карта расширения PCI Express
Thunderbolt
- USB Type-C
- Mini DisplayPort
U.2
U.3
EDSFF

Связанные организации

ИНЦИТЫ
JEDEC / JC-42, JC-64.8
ONFI
Рабочая группа NVMHCI
USB-IF
SATA-IO
Комитет SFF
SNIA
УОНИ
T10 / SCSI
T11 / FC
T13 / ATA

Что такое FEC?

Прямая коррекция ошибок (FEC) — это метод цифровой обработки сигналов, используемый для повышения надежности данных. Это делается путем введения избыточных данных, называемых кодом с исправлением ошибок, перед передачей или хранением данных. FEC предоставляет приемнику возможность исправления ошибок без обратного канала для запроса повторной передачи данных. Как мы знаем, иногда оптические сигналы могут ухудшаться из-за некоторых факторов во время передачи, что может привести к неправильной оценке на стороне приемника, возможно, принятию сигнала «1» за сигнал «0» или сигнала «0» за сигнал «1». Если количество ошибок при передаче находится в пределах корректирующей способности (прерывистые ошибки), канальный декодер обнаружит и исправит ложные “0” или “1” для улучшения качества сигнала.

Рисунок 1. Принцип работы FEC

Развитие прямого исправления ошибок в оптической связи можно разделить на три поколения. FEC первого поколения представляет собой первое, которое будет успешно использоваться в подводных системах и наземных системах. По мере развития систем WDM в коммерческих системах был установлен более мощный FEC второго поколения. Появление FEC третьего поколения открыло новые перспективы для следующего поколения систем оптической связи.

Recent Events in Fibre Channel

In March of 1995 The Fibre Channel Systems Initiative (FCSI)and the Fibre Channel Association (FCA)announced the latest increase possible in data communication speeds with the ANSI Committee adoption of Fibre Channel standards for 2 and 4 gigabit per second (Gbps) data rates. This is now the fastest data communication speed possible for Fibre Channel. The previous limit was 1 Gbps.

This advance was made possible because of Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL)technology, which is new, practical and cost-effective for ultra-high data transfers. Motion picture and video production will be two of the many applications that will benefit from this recent advance.

Fibre Channel News

CERN news page

КЛАССЫ СЕРВИСА

Коммутаторы и узлы могут поддерживать один или более видов сервиса. Общие поддерживаемые коммутаторами и узлами сервисы определяются во время процедуры регистрации устройств. Ручная настройка при этом не требуется.

Класс 1 соответствует сервису с установлением соединения и гарантированной доставкой. Выделенное соединение через коммутирующую структуру (совокупность коммутаторов) устанавливается за несколько микросекунд. Поскольку соединение является выделенным, никакое иное устройство не может связаться с портами получателя и отправителя, до его завершения. Устройство-получатель подтверждает получение каждого кадра устройству-передатчику. Таким образом гарантируется доставка кадров. Этот класс сервиса подходит для обмена большими объемами данных, в частности для резервного копирования.

Класс 2 иногда называют мультиплексным. При его использовании коммутация кадров производится независимо друг от друга, поэтому кадры могут доставляться не в том порядке, в котором были отправлены. Соединение между устройствами не устанавливается. Доставка кадров гарантируется путем использования подтверждений. Этот вид сервиса похож на организацию трафика в локальных сетях.

Класс 3 аналогичен Классу 2, за исключением того, что он не использует подтверждения получения, поэтому доставка кадров не гарантируется. За счет этого реальная пропускная способность увеличивается. Наилучшим образом этот класс сервиса подходит для многоадресной и широковещательной рассылки.

Остальные классы часто не выделяются в самостоятельные, а считаются подвидами перечисленных. Они отличаются от вышеперечисленных, например, использованием не полной, а частичной пропускной способности канала..

Гигабитный Ethernet (1 Гбит/с)

На протяжении многих лет первоначальной мощности Ethernet (10 Мбит/с) было достаточно для удовлетворения нужд большинства офисов. Однако к началу 1990-х годов стала очевидна необходимость повышения скорости передачи дынных для поддержки растущей нагрузки трафика в типичной локальной сети.

Основными движущими силами процесса повышения скорости Ethernet стали:

Централизованные серверные фермы: во многих мультимедийных приложениях требуется, чтобы клиентская система могла получать большие объемы данных от множества централизованных серверов, которые называются «серверные фермы». С ростом производительности серверов пропускная способность сети стала недостаточной.
Рабочие группы, потребляющие большие объемы данных: как правило, такие группы состоят из небольшого количества пользователей, которым требуется обмениваться по сети большими файлами. Например, разработчики программного обеспечения и специалисты по компьютерному моделированию.
Высокоскоростные магистральные сети: по мере роста требований к производительности компьютеров, компании стали создавать системы ЛВС, связанные высокоскоростными магистральными линиями.

Для удовлетворения таких потребностей комитет IEEE 802.3 разработал ряд спецификаций для повышения пропускной способности Ethernet до 100 Мбит/с, а еще через несколько лет были созданы стандарты для гигабитного Ethernet. В каждой новой спецификации новые средства передачи и схемы кодировки строились на основе уже известной технологии Ethernet, что делало переход на новые стандарты проще, чем если бы каждый раз спецификации создавались с нуля.

Гигабитный стандарт включает ряд вариантов передачи данных (Рис. 2):

Рис.2. Вариант сред для гигабитного Ethernet (сопоставление)

1000BASE-SX: Коротковолновый вариант. Оптоволоконный многомодовый кабель диаметром 62,5 мкм и длиной до 275 м или диаметром 50 мкм и длиной до 550 м, поддерживающий дуплексные линии. Используемые длины волн находятся в диапазоне от 770 до 860 нм.
1000BASE-LX: Длинноволновый вариант. Оптоволоконный многомодовый кабель диаметром 62,5 мкм или 50 мкм, поддерживающий дуплексные линии длиной до 550 м или одномодовый кабель диаметром 10 мкм длиной до 5 км. Используемые длины волн находятся в диапазоне от 1270 до 1355 нм.
1000BASE-CX: Этот вариант поддерживает гигабитные линии связи между устройствами, расположенными в одном помещении или в одной аппаратной стойке, для которых используются медные перемычки (специализированные экранированные кабели из витых пар протяженностью не более 25 м). Каждая линия состоит из отдельной экранированной витой пары, данные по которой передаются в обе стороны.
1000BASE-T: Этот вариант использует четыре неэкранированных витых пары категории 5 для связи с устройствами на расстоянии до 100 м, передавая и получая данные на все четыре пары одновременно с эхокомпенсацией.

В первых трех из вышеприведенных вариантов гигабитного Ethernet используется система кодирования 8B/10B, в которой 8-битные символы при передаче кодируются 10 битами. Добавление битов выполняет две функции. Во-первых, в результате код обеспечивает стабильное соотношение нолей и единиц по сравнению с некодированным потоком и позволяет ограничить число подряд идущих нолей и единиц, которые иначе бы замедляли синхронизацию между отправляющим и получающим устройствами. Во-вторых, код позволяет выявлять ошибки.

Для 1000BASE-T используется кодирование 4D-PAM5, сложная система, описание которой не входит в задачи данной статьи.

Как правило, при использовании гигабитного Ethernet, опорный коммутатор ЛВС со скоростью 1 Гбит/с обеспечивает связь по магистральной линии с центральными серверами и коммутаторами Ethernet высокоскоростных рабочих групп. Каждый коммутатор рабочей группы поддерживает как связь со скоростью 1 Гбит/с для соединения с опорным коммутатором ЛВС и поддержки высокопроизводительных серверов рабочих групп, так и связь со скоростью 100 Мбит/с для работы с высокопроизводительными рабочими станциями, серверами и коммутаторами ЛВС со скоростью 100 Мбит/с.

OFDMA и SC-FDMA

Принципиально новым решением для радиоинтерфейса LTE стало использование новых методов множественного доступа – OFDMA в нисходящем канале (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) и SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) – в восходящем

Важно, что весь имеющийся спектр разбивается на ортогональные поднесущие по 15 кГц (в нисходящем канале), каждая из которых в свою очередь модулируется определенным видом модуляции (от QPSK до QAM64). 12 поднесущих – минимальная полоса, выделяемая для одного абонента

Использование многопозиционных методов модуляции требует каналов с высоким уровнем отношения сигнал/шум, ухудшение же радиоусловий приведет к снижению порядка модуляции, а, соответственно, и скорости передачи данных. Таким образом, при плохих радиоусловиях максимальные скорости передачи данных в нисходящем канале можно смело разделить на 3 (при QPSK одновременно передаются 2 бита информации, при QAM64 – 6 бит).

Помимо порядка модуляции важно принимать во внимание и схему помехоустойчивого кодирования. Например, кодирование со скоростью ½ еще в 2 раза снижает скорости передачи данных.