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光纤通道简介：Dell™ PowerVault™ 128T Tape Library 用户和维护指南

概述
光纤通道术语
光纤通道与磁带库
光纤通道技术

概述

本节包含以下信息：

• 光纤通道术语：包含了一些在将磁带库连至光纤通道拓扑之前应该了解的基本术语。
• 光纤通道与磁带库：包含了有关主机要求的一般信息。 （请参阅“光纤通道安装和电缆连接”以了解
  有关安装和配置的更多信息）。
• 光纤通道技术：包括有关光纤通道技术的一般信息。

警告：光纤通道印刷电路板中可能包括一个激光系统（GBIC 或 GLM 模块），该系统符合“美国健康和人事服务部 (DHHS)”依据《1968 年健康和安全放射控制法案》(Radiation Control for Health and Safety Act of 1968) 及 EN60825-1(+A11) 激光产品的安全性而制定的放射性标准，并被归类为“I 类激光产品”。在模块中有符合标准的声明。 若要确保正确地使用本产品，请仔细阅读此说明手册，并保存供以后参考。

光纤通道术语

光纤通道与磁带库

注意：请参阅“光纤通道安装和电缆连接”以了解 更多有关安装和配置的详细信息。

PowerVault 128T 中的光纤通道控制器通过支持以下元件连接 SCSI 和光纤通道：

• 两个支持 SCSI 顺序访问和介质转换目标设备的活动终结、68 针、快速和宽带的 LVD SCSI 端口。
• FC-PLDA（光纤通道 - 专用环路直接连接）ANSI 标准。
• 单个 1.0625 GB/秒光纤通道端口。
• 光纤通道仲裁环路 (FC_AL) 和交换光纤 (FC-SW) 拓扑网络。
• 使用 SCSI-FCP 协议的 3 类连接。

注意：不带光纤通道控制器的磁带库只支持 SCSI 协议。

主机的必备条件

要使用光纤通道，请检查主机的下列方面：

• 光纤通道备份软件、主机接口卡和相关的设备驱动程序。
• 使用光纤通道控制器与光纤通道 SCSI 目标设备进行通信时作为启动设备的主机。
• 具有强大纠错功能的备份软件。光纤通道是一个类似于 LAN 的开放式系统。因此，光纤通道可能在重新启动、连接、连接断开和静电释放等状态下中断数据流。

光纤通道技术

光纤技术概述

光纤通道是一种工业标准接口，用于在计算机和计算机子系统之间传输信息。根据美国国家标准协会 (ANSI) 的规定，光纤通道应支持以下协议：

• Internet 协议 (IP)
• 小型计算机系统接口 (SCSI)
• 高性能并行接口 (HIPPI)
• 其它高级协议

使用光纤通道时，这些协议可以同时运行。例如，主机总线适配器 (HBA) 可以在通过 SCSI 接口向某一 (RAID) 子系统读写数据的同时，使用 IP 协议向另一计算机发送局域网 (LAN) 信息。光纤通道除了可同时支持多种协议外，还具有以下优点：

• 高速数据传输
• 支持远距离传输（最长距离 10 公里）
• 大地址空间
• 多设备配置

连接拓扑

光纤通道使用三种连接拓扑方案，下表对这三种方案进行了介绍：

寻址

光纤通道环路中的设备地址

光纤通道仲裁环路 (FC_AL) 中的每个设备都有一个唯一地址，称为仲裁环路物理地址 (AL_PA)。在光纤通道环路中，允许有 126 个有效的 AL_PA 与 127 个设备相对应，AL_PA 的取值范围在 0 到 255 之间（并非所有值都有效）。

“地址索引”也代表设备地址。地址索引用于由外部开关设置决定 AL_PA 的设备。0 至 126 之间的每个数字各对应一个物理地址。

地址分配

使用软寻址和硬寻址给每个设备分配唯一的 AL_PA。使用软寻址的设备将第一个可用的 AL_PA 作为自己的地址。如果设备稍后重新启动，它可能会选择其它的 AL_PA。尽管软寻址有简单的环路设置，但很多主机系统（包括 HP-UX 和 Windows NT）都不具备跟踪这种动态地址更改的能力。

硬寻址虽然解决了动态更改 AL_PA 的问题，但是在设置时需要用户更多的干预。用户必须为每个设备选择一个 AL_PA。当设备连接到环路后，它会尝试使用用户指定的 AL_PA。如果设备稍后重新启动，它会使用相同的 AL_PA。该寻址方式所获得的地址比较稳定。

地址冲突

当所有设备都使用软寻址时，不会发生地址冲突。但如果连接到同一个环路中的设备超过 127 个，这些额外的设备将进入非参与状态，在该状态中如果不重新配置环路，这些设备就不能进行通信。

使用硬寻址时，如果多个设备试图使用同一个 AL_PA，就会发生地址冲突。这时，其中一个设备会使用指定的 AL_PA，其它设备根据硬件的不同情况，或者使用第一个可用的 AL_PA，或者进入非参与状态。

端口、节点和全球名称

所有光纤通道设备都有一个全球唯一的标识符，称为全球名称 (WWN)，这些名称是由厂商指定并在 IEEE 注册的。光纤通道设备分为端口（连接点）和节点（数据传输的源和目的）。设备的所有端口和节点都有用来验证 AL_PA 的唯一 WWN。用户无法配置 WWN，但可使用 WWN 跟踪环路中的设备。

光纤通道环路状态

环路状态从设备的角度报告光纤通道环路的状态。环路通畅状态表明光纤通道设备已获得一个 AL_PA，并准备就绪发送和接收数据。环路断开状态表明设备未与环路成功连接。光纤通道设备将不断重试以重新建立与环路的连接。用户可以使用网络集线器、交换机或 HBA 的管理工具来帮助确定环路断开的原因。

如果出现环路断开状态，设备操作很可能已中断或终止。某些主机应用程序可能无法从这种状态自动恢复。同样，某些网络集线器和交换机可以通过添加或删除设备来防止中断。

网络集线器和交换机

网络集线器和交换机用于组建不同的光纤通道拓扑。网络集线器用于组建仲裁环路，而交换机用于组建光纤网络。网络集线器和交换机的外部物理电缆配置是相同的。它们都使用物理的星形配置，星形的每个分支末端有一个设备。网络集线器和交换机在其端口与其它端口的内在连接方式上有所不同。网络集线器连接比交换机连接更简单，所以设计和制作网络集线器要相对便宜。而交换机可以提供更高的性能和连通性。

网络集线器上的光纤通道端口以串行方式连接，一个端口的输出与下一端口的输入相连，形成一个环路。为了与环路建立连接，每个光纤通道设备都与网络集线器上的单个端口相连。要组建更大的环路，可以把不同网络集线器上的端口连接起来。因为一个网络集线器上的所有端口在一个环路中都是相连的，所以当多个网络集线器互连时，联合的网络集线器上的所有端口依然可以形成一个环路。这种方案称为级联网络集线器。（有关在相同的物理配置中划分光纤通道拓扑的信息，请参阅“分区”）。当级联的网络集线器超过一定数目时，某些网络集线器可能无法正常工作。在缺少良好的信号再生情况下，通常任意两个设备之间的网络集线器数目最多为三个。如果有过多的网络集线器级联，光纤通道内的信号就会有严重衰减，以至无法保证传输的可靠性。

除了通过端口物理地组建环路外，网络集线器还可以隔离有故障的或已断开连接的端口。使用网络集线器组建环路不要求所有端口都处于连接状态，也不要求打开所有设备。网络集线器也可使用多种连接介质组建环路。例如，一所建筑物内部的所有光纤通道设备可以使用短光波连接，而在建筑物之间可以通过长光波连接。网络集线器的不足之处是性能方面的局限性。在仲裁环路中，只有两个设备可以同时通信。因此，每个设备最大的平均吞吐量也仅仅是该环路所有带宽的一小部分。

网络集线器的某些优点也同样适用于交换机。交换机可通过多种连接介质将不同的设备连接起来。此外，交换机允许系统在一个或多个端口断开连接或关闭的情况下正常工作。与网络集线器不同，交换机（和通常所说的光纤网络）允许所有设备访问光纤通道系统的全部带宽。向一个设计合理的光纤网络中添加设备不会对光纤网络的性能产生任何影响。但是，交换机比网络集线器更加复杂和昂贵。通过网络集线器，一个端口连接到下一个端口形成一个环路。通过交换机，一个端口可以与交换机上的所有其它端口以一种逻辑的或物理的交叉方式连接。因此，交换机上的所有端口都可以互相连接，而不需要任何中介端口。交换机也可以再生数据信号，这样就避免了级联带来的问题。交换机的互连比网络集线器更为复杂。对于网络集线器，在任意两个网络集线器之间只有一个连接。对于交换机，则需要多个连接以维持光纤网络的全部带宽。和网络集线器类似，交换机可以有允许连接的“分区”。（请参阅“分区”。 )

注意：光纤通道磁带库被设计成可以与网络集线器和交换机一同使用，允许您使用最能满足您需要的拓扑方案。

分区

分区是一种管理方法，用于控制网络集线器或交换机上的哪些端口可以和其它端口通信。分区操作由系统管理员和主机应用程序控制。磁带库在分区系统和非分区系统上执行的功能相同。

对于网络集线器，分区将一个较大的环路分割为多个较小的独立环路。对于交换机，分区可以限制允许访问的端口。出于某些原因，系统管理员或应用程序要对访问进行限制，包括设置计算机系统的安全性，对计算机系统包含敏感数据的磁盘进行访问限制。

分区还允许不同计算机系统共存于同一网络上。例如，连接到 NT 计算机的 NT 设备可以和连接到 UNIX 计算机的 Unix 设备共存。对于光纤网络，某些端口可以跨分区共享。作为公共端口，磁带库既可以对 NT 系统也可以对 UNIX 系统进行备份。但是，由于仲裁环路协议运行方式的本质要求，该功能不能适用于环路。

分区的优点包括：

• 分区以外的干扰不会影响分区内的设备。
• 在向磁带驱动器进行备份时，如果打开或关闭系统内分区以外的其它端口，应用程序不会中断与磁带驱动器的通信。
• 分区可以动态完成，允许应用程序只选择用于通信的设备，这样就提高了整个系统的可靠性。

注意：并非所有系统和子系统都支持分区。此功能只能在为它设计的体系结构中使用。光纤通道磁带库无需附加的功能，就可以直接在分区环境中工作。

光纤通道的优点

光纤通道在速度、距离和成本方面都有明显的优点。光纤通道可以使用现有的系统和软件，只需添加一个光纤通道 HBA。虽然当前 HBA 驱动程序使用 SCSI 命令，但将来 HBA 驱动程序的增强功能会支持为光纤通道指定的其它协议，包括 IP。使用光纤通道软件还可以得到其它光纤通道增强功能。

分布式设备

通过光纤通道，计算机和存储系统可以更高效地分离和分布，而不需要添加额外的支持服务器。相比之下，SCSI 则需要额外的服务器。

当支持分布式配置时，光纤通道提高了灾难恢复和规划能力。更快的速度和更长的传输距离使其可以应用于远程备份系统。

电缆连接的优点

由于光纤通道电缆比 SCSI 电缆更小且更轻便，因此它可以铺设到墙壁的管道中。尽管光缆比较贵，但是它传递数据的距离比铜缆远，并且不易受到电磁干扰。光缆还减少了电磁辐射，更符合 FCC 规范。

寻址

与 SCSI 相比，光纤通道寻址有以下优点：

• 提供了更多数目的地址：1600 万（光纤网络）或 127（FC 环路）对 16 (SCSI)。
• 检测地址冲突；发生冲突时可以自动分配新地址。
• 通过 WWN（全球编号）跟踪设备或节点。

在常规操作期间，设备的地址是不变的。只有在设备通信中断时，光纤通道地址才改变。因此，在常规操作时，系统软件不需要花费额外的时间来跟踪设备地址。

所有光纤通道设备都使用它们的 WWN 来标识。系统软件使用 WWN 来定位设备，而不管这些设备与系统连接的方式如何，因此每次重新配置系统时无需重新配置该软件。另外，追踪设备的能力可以避免由于意外访问系统中的错误设备而造成的数据丢失或损坏。这对于存储区域网络 (SAN) 系统的开发是一个非常重要的条件。

光纤通道的常见问题

光纤通道支持多种协议和物理接口，但还是会出现以下问题：

• 物理连接
• 激光电源控制系统
• 错误修复

物理连接

物理连接问题的原因包括：将设备与不同类型的电缆连接、连接不当、电缆损坏或连接器损坏。

ANSI 控制电缆规范。设备间的最大距离取决于电缆类型和所需的数据传送速度。如同所有电介质一样，光纤通道铜介质也会辐射 RF 干扰，并可受到外部 RF 噪声的影响。由于距离限制和噪声问题，建议只在机柜或机架内部使用铜介质。

注意：使用磁带库附带的光缆将磁带库与光纤通道环路（主机、网络集线器或交换机）相连。

光接口支持更远的传输距离。ANSI 指定使用激光、LED 和电缆类型的多种光接口。通常，支持的距离越远，电缆的价格就越贵。

对于光缆需要考虑以下几点：

• 两个节点之间的光缆必须使用相同尺寸的芯线。
• 光纤通道支持的三种芯线尺寸是：62.5 微米多模，最多传输 175 米；50 微米多模，最多传输 500 米；9 微米单模，最多传输 10 千米（长波 GBIC）。（这些数字是基于每秒传输 1 GB 数据的速率计算出来的）。

注意：混合芯线尺寸的限制仅适用于两个节点之间的光缆，对于直接接合或连接的光缆仅作为考虑因素。这不适用于通过网络集线器或交换机连接的情况。

激光电源控制系统

两种类型的系统已被认可使用：OFC（开放光纤控制）和非 OFC（推荐）。这两种控制系统可以共存于同一个网络中，但它们在光学上不兼容，不能挂接在相同的光缆上。

错误修复

警告：光纤通道设备对环路上任意位置的 ESD（静电释放）中断都非常敏感。这些中断与系统环境有关，并非由硬件故障造成。

与 LAN 系统类似，光纤通道系统也会受到动态配置更改和数据传输中断的影响。虽然光纤通道可以检测到这些中断，但是需要执行错误修复过程以便继续操作。使用光纤通道的应用程序需要采用一个比 SCSI 环境中功能更强大的错误修复程序。

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