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fibre channel

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Fibre Channel

Fibre Channel ist ein Standard aus dem Bereich der Speichernetzwerke.

Die meisten Storage Area Networks basieren heute auf der Implementation des Fibre Channel-Standards. Die erreichten Bandbreiten liegen heute bei 2 GB/sec, was im full duplex-Betrieb für Datentransferaten von 400 MB/sec ausreicht. Es sind jedoch auch geringere Bandbreiten möglich, so war bis vor wenigen Jahren noch 1 GB/sec die maximale Bandbreite im Fibre Channel. Als Übertragungsmedium findet man Kupferkabel und Glasfaserkabel, die Glasfaser ist die am häufigsten verwendete Kabelart bei Fibre Channel. Wegen dieser Möglichkeit nennt sich die Technik auch nach dem französischen "fibre" und nicht nach dem englischen "fiber"

Es könnten generell zwei Arten von Fibre Channel-Implementationen unterschieden werden, die switched fabric, die meist als Fibre Channel, oder kurz FC, bezeichnet wird und die arbitrated loop, kurz als FC-AL bekannt. Bei der Fibre Channel switched fabric werden Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen den Endgeräten geschaltet, beim Fibre Channel arbitrated loop handelt es sich um einen logischen Bus, bei dem sich alle Endgeräte die gemeinsame Bandbreite teilen.

Ähnlich bei klassichen Netzwerkenen, wo jede Netzwerkkarte eine MAC-Adresse hat, so hat im Fibre Channel jedes Gerät eine WWN, einen World Wide Name. Es handelt sich bei um eine 64 Bit hexadezimal Zahl, die jedes Fibre Channel Gerät eindeutig identifiziert. Neben der WWN wird noch die WWPN verwendet, hierbei handelt es sich um den World Wide Port Name. Fibre Channel Geräte können über mehr als nur einen Port verfügen, in diesem Fall hat das Gerät weiterhin nur eine WWN aber es besitzt WWPNs in der gleichen Anzahl wie es Ports besitzt. Die WWN und die WWPN sind sich in der Regel sehr ähnlich, so unterscheiden sich die beiden Adressen meist nur in einem Bit.

Die Erweiterungskarten, die es den Servern ermöglichen über Fibre Channel zu kommunizieren werden als HBAs, als Host Bus Adapter, bezeichnet. Typische HBAs benötigen einen PCI-X-Steckplatz mit 64 Bit Busbreite und mindestens 100 MHz Taktrate.

Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL)

FC-AL wird auch gerne als low cost-Fibre Channel bezeichnet, es ist häufig der Einstieg in die Welt der Storage Area Networks. Häufig findet man FC-AL-Implementationen bei kleineren Clustern, wo es mehreren physikalischen Nodes ermöglicht werden muß auf einen gemeinsamen Massenspeicher direkt zuzugreifen. Hier hat SCSI seine Grenze erreicht, und deshalb nutzt man die Eigenschaft des Fibre Channel die es erlaubt mehrere Hosts mit mehreren Speichersubsystemen zu verbinden.

Die Fibre Channel arbitrated loop erlaubt es 127 Geräte an einem logischen Bus zu betreiben, dabei teilen sich alle Geräte die verfügbare Bandbreite von 1 GB/sec oder 2 GB/sec. Die Verkabelung erfolgt zumeist sternförmig über einen Fibre Channel Hub, es ist jedoch auch möglich, die Geräte ringförmig zu verbinden, da viele Fibre Channel-Geräte über zwei Ein- bzw. Ausgänge verfügen.

Fibre Channel Switched Fabric (FC-SW)

Bei der Fibre Channel switched fabric handelt es sich um die performanteste und ausfallsicherste Implementation von Fibre Channel, in den meisten Fällen wird eine switched fabric gemeint, wenn nur von Fibre Channel gesprochen wird. Im Zentrum der switched fabric steht der Fibre Channel Switch oder der Director. Über dieses Geräte werden alle anderen Geräte miteinander verbunden, so dass es über den Fibre Channel Switch möglich wird direkte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen je zwei beliebigen angeschlossenen Geräte zu schalten.

Um die Bandbreite weiter zu steigern ist es möglich mehrere HBAs in einem Server einzubauen. Nachdem sich jeder HBA des Server mit einem PLog (Port Login), der seine WWPN und WWN enthält, am Switch angemeldet hat, erkennt der Switch durch die einheitliche WWN auf allen Verbindungen, dass es sich um den selben Server handelt und somit die Verbindungen aggregiert werden können.

Weiterhin ist es möglich, wenn man mehrere Switchs einsetzt, diese untereinander zu vermischen. Die Switchs erkennen dann untereinander die Topologie und nutzen diese intelligent. So wird stets der am geringsten belastete Weg genutzt. Einem Server ist es nun somit möglich, wenn er über mehr als einen HBA verfügt, und jeder HBA auf einem anderen Switch gesteckt ist, ein Speichersubsystem auf mehreren Wegen zu erreichen. Diese Fähigkeit im Fibre Channel wird als multi pathing bezeichnet. Sie erhöht die Ausfallsicherheit und die Performance des Storage Area Networks (SAN), da zwischen verschiedenen Geräten mehr als ein möglicher Datenweg besteht.

Um die Ausfallsicherheit weiter zu steigern, ist man in vielen Fibre Channel Implementationen dazu übergegangen, mit redundater dualer Fabric zu arbeiten. Es werden also zwei vollkommen unabhängige switched fabrics betrieben, jedes Speichersubsystem und jeder Server ist mit mindestens einem HBA an jeder der beiden Fabrics angeschlossen. Das Gesamtsystem kann nun neben dem Ausfall einzelner Datenwege sogar den Ausfall einer ganzen Fabric verkraften. Diese Fähigkeit spielt besonders im Bereich des Disaster Recovery eine wichtige Rolle.

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