ファイバー チャネル入門: Dell PowerVault 128T テープ ライブラリ ユーザーおよびサービス ガイド
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ファイバー チャネル入門: Dell™ PowerVault™ 128T テープ ライブラリ ユーザーおよびサービス ガイド
概要 ファイバー チャネルの用語 ライブラリでのファイバー チャネル ファイバー チャネル テクノロジー
この付録では、以下の項目について説明します。
ファイバー チャネルの用語:ライブラリをファイバー チャネル トポロジーに接続する前に知っておく必要のある基本用語について説明します。
ライブラリでのファイバー チャネル:ホストに必要とされる前提条件について概説します (インストールと設定に関する詳細は、「ファイバー チャネルのインストールとケーブル接続 」
ファイバー チャネル テクノロジー:ファイバー チャネル テクノロジーについて概説します。
注意:ファイバー チャネル プリント回路基板にはレーザー システム (GBIC または GLM モジュール) が含まれています。このシステムは、Radiation Control for Health and Safety Act of 1968 による米国厚生省 (DHHS) の放射線基準、および EN60825-1 (+A11) のレーザー製品の安全性に基づいて「クラス I レーザー機器」として分類されています。適合証明はモジュールの上に記されています。
本製品を正しく使用するため、このマニュアルを注意してお読みになり、後で参考にできるように保管しておいてください。
AL_PA
Arbitrated Loop Physical Address (アービトレーション ループ物理アドレス) の略。
自動選択アドレス指定
ライブラリのデフォルトのアドレス割り当て方式。 使用可能なアドレスを 1 つ選択し、以降これをハード アドレスとして使用する。
光 LAN
ファイバー チャネル ネットワーク内で高速データ転送をサポートするためのスイッチド相互接続方式。
ファイバー チャネル
ワークステーション、スーパーコンピュータ、メインフレーム、データ ストレージ デバイス、その他の周辺機器の間で高速通信を可能にする転送プロトコル。ファイバー チャネルは、データの送受信を同時に行うことができる。
ファイバー チャネル アービトレーション ループ (FC_AL)
スイッチを使用せずに、1 つのループ内で複数のファイバー チャネル ポートを低価格で接続するためのトポロジー。
ハード アドレス指定
固定アドレスを設定し維持することが可能なアドレス割り当て方式。
ハブ
物理的な「スター型」設定を使って FC_AL を実現するための、複数ポートのループ相互接続システムを提供する機器。
ポイントツーポイント
2 台のファイバー チャネル機器が相互接続されるというファイバー チャネル トポロジー。
ソフト アドレス指定
電源が入れ直されるたびに未使用のアドレスを探し、それを使用するアドレス指定モード。
スイッチ
ほかの通信が行われている間でも、ポートが任意のポートと通信するために完全な帯域幅を得ることができるように、(n x n) 相互接続を提供する機器。
トポロジー
ネットワーク上でのノードの論理的配置。
ゾーニング
ポート接続の管理や制限を行うための管理方式。
PowerVault 128T のファイバー チャネル コントローラは、以下をサポートすることにより SCSI とファイバー チャネルの橋渡しの役割を果たします。
能動終端された 2 つの 68 ピン、順次アクセスをサポートする高速かつワイドの HVD または LVD SCSI ポート、および媒体交換ターゲット デバイス。
FC-PLDA (Fibre Channel - Private Loop Direct Attach) ANSI 規格。
シングル 1.0625 ギガビット/秒のファイバー チャネル ポート。
FC_AL (Fibre Channel Arbitrated Loop) および光 LAN 切り替え (FC-SW) トポロジー。
SCSI-FCP プロトコルを使用したクラス 3 接続。
注記:ライブラリには、SCSI プロトコルのみをサポートするファイバー チャネル コントローラはありません。
ファイバー チャネルを使用するには、ホストが以下の条件を満たしている必要があります。
ファイバー チャネル バックアップ ソフトウェア、ホスト インタフェース アダプタ、およびこれらに必要なデバイス ドライバ。
ファイバー チャネル コントローラを使って、ファイバー チャネル SCSI ターゲット デバイスとの通信の開始元として動作するホスト。
強力なエラー回復機能を備えたバックアップ ソフトウェア。LAN と同様、ファイバー チャネルはオープン システムです。このため、ファイバー チャネルは、電源の入れ直し、接続や接続解除、ESD 放電などによって、データの流れが中断されることがあります。
ファイバー チャネルは、コンピュータとコンピュータ サブシステムとの間で、情報を転送するために使われる標準規格のインタフェースです。米国規格協会 (ANSI) の定義により、ファイバー チャネルは以下をサポートします。
IP (Internet Protocol)
SCSI (Small Computer Systems Interface)
HIPPI (High-Performance Parallel Interface)
その他の上層プロトコル
ファイバー チャネルでは、これらのプロトコルを同時に実行することができます。たとえば、ホスト バス アダプタ (HBA) は、SCSI を介して RAID サブシステムとの間でデータの読み取りや書き込みを行うと同時に、IP を介して別のコンピュータにローカル エリア ネットワーク (LAN) 情報を送信することができます。同時に複数のプロトコルをサポートすることに加え、ファイバー チャネルには以下の利点があります。
高速データ転送
長距離通信のサポート (最大 10 km)
大きなアドレス空間
複数のデバイス設定
ファイバー チャネルでは、次の表に示すように、3 種類の接続トポロジーが使用されます。
トポロジー 説明 利点と欠点
ポイントツーポイント
2 台のデバイスが直接接続される。
低価格で高性能。
トポロジーの制限 (使用可能なデバイスは 2 台)。
ファイバー チャネル アービトレーション ループ (FC_AL)。
1 つまたは複数のファイバー チャネル ハブを通して最大 127 台のデバイスを接続。ループはプライベートまたはパブリック。プライベート ループは光 LAN に接続されない。パブリック ループは光 LAN に接続される。
ポイントツーポイントよりも多くのデバイスをサポートする。
複合データ転送レートが 100 MBps までに制限される。
光 LAN (FC-SW)
Ethernet ネットワークのように、一連の光 LAN スイッチを通して最大 1600 万台のデバイスの接続をサポート。
性能を低下させることなく、複数のデバイスをサポート。
ポートあたり高価格。
ファイバー チャネル ループ上のデバイスのアドレス
FC_AL (Fibre Channel Arbitrated Loop) 上のデバイスはそれぞれ、AL_PA (Arbitrated Loop Physical Address) と呼ばれる一意のアドレスを持っています。1 つのファイバー チャネル ループ上では、許可されている 127 台のデバイスに対応する 126 個の有効な AL_PA があり、その値は 0～255 です (全部の値が有効なわけではありません)。
「アドレス インデックス」もデバイスのアドレスを表します。アドレス インデックスは、外部スイッチ設定によって AL_PA が決定されるデバイスで使用されます。 0～126 の数値はそれぞれ 1 つの物理アドレスに対応します。
各デバイスに一意の AL_PA を割り当てるために、ソフト アドレス指定とハードアドレス指定が使用されます。ソフト アドレス指定を使用するデバイスは、最初に見つけた使用可能な AL_PA を自身のアドレスとして取ります。後にデバイスの電源が入れ直された場合、このデバイスは別の AL_PA を取ることができます。 ソフト アドレス指定はループ設定が容易ですが、多くのホスト システム (HP-UX や Windows NT など) は、このような動的なアドレス変更を追跡することができません。
ハード アドレス指定は、動的に変更される AL_PA の問題に対処できますが、ユーザーによるループ設定が必要となります。各ドライブの AL_PA はユーザーが選択しなければなりません。ループに接続されると、デバイスはユーザー指定の AL_PA の使用を試みます。後にデバイスの電源が入れ直された場合、このデバイスは同じ AL_PA の使用を試みます。結果的に、長期にわたり安定したアドレス指定となります。
ファイバー チャネル デバイスはすべて、WWN (World Wide Names) という国際的に指定された一意の ID を持っています。 これは製造者によって割り当てられ、IEEE に登録されます。ファイバー チャネル デバイスは、ポート (接続ポイント) とノード (転送データのソースと宛先) から構成されます。ポートとノードはそれぞれ、AL_PA の確認に使用される一意の WWN を持っています。ユーザーは WWN を設定することはできませんが、ループ上のデバイスの追跡に WWN を利用できます。
ループ状態は、ファイバー チャネル ループの状態をデバイスの観点から報告します。ループ アップ状態は、ファイバー チャネル デバイスがループ上で AL_PA を取得し、データの送受信準備ができていることを示します。ループ ダウン状態はデバイスがループに接続できなかったことを示します。ファイバー チャネル デバイスは、接続が確立されるまでループ上での接続を試し続けます。ユーザーは、ハブ、スイッチ、HBA などの管理機能を利用して、ループ ダウン状態を判定します。
ループ ダウン状態が発生した場合は、デバイスの動作が中断または中止された可能性があります。ホスト アプリケーションの中には、ダウン状態から自動的に回復できないものがあります。また、ハブやスイッチによっては、動作の中断を防ぐためにデバイスを追加または削除できるものもあります。
ハブとスイッチを使用すると、異なるファイバー チャネル トポロジーを構築できます。ハブを使用して自由にループを作り、スイッチを使用してネットワークを構成できます。外部の物理的なケーブルの設定方法はハブ・スイッチ共に共通です。スター型の各回線の先には 1 台の装置が接続される、どちらも物理的なスター型の構成を使用します。ハブとスイッチでは、あるポートと別のポートを内部で接続する方法が異なっています。ハブの接続方法はスイッチの接続方法ほど複雑ではありません。その結果、ハブはより少ない工程で設計・製造されています。ただし、性能や接続性に優れているのはスイッチの方です。
ハブのファイバー チャネル ポートは、連続した形で接続されます。1 つのポートの出力が次のポートの入力へ接続され、ループを作ります。ループへの接続を行うためにハブの 1 つのポートへ各ファイバー チャネル装置が接続されます。ループをさらに大きくするために、一方のハブのポートともう一方のハブのポートとを接続することができます。ハブのポートはすべてループ内に接続されているため、ハブ同士を接続しても、接続されたハブのすべてのポートは 1 つのループを形成します。これをハブのカスケード接続といいます（同じ物理設定内のファイバー チャネル トポロジーを分割する方法については、「ゾーニング 」を参照してください）。ハブによっては、連続してカスケード接続されたハブの段数に制限があるものがあります。良質の信号を再生するのが困難なため、通常、どのような 2 つの装置間であっても、接続できるハブの最大数は 3 個までです。カスケード接続するハブの数が多すぎると、信頼できる品質でデータが転送されないレベルにまでファイバー チャネル信号が劣化します。
ポートを使用して物理的なループを作成することに加えて、ハブには障害のあるポートや接続が切断されたポートを隔離する機能があります。全部のポートを接続し、全部の装置の電源を入れなくても、ループを作成できます。また、2 種類以上の接続媒体を使用してもループを作成できます。たとえば、ビル内のすべてのファイバー チャネル装置に短波長の光接続を使用し、ビル間には長波長の接続を使用する、といったことができます。ハブの欠点は性能の面にあります。同時に接続できるのは、任意のループの 2 つの装置だけです。その結果、いずれか 1 つの装置への最大平均スループットはループ全体の帯域幅の数分の一になります。
ハブの利点の一部はスイッチにも当てはまります。スイッチでは、2 種類以上の接続媒体を使用して異なる装置を接続できます。さらに、1 つ以上のポートの接続を切ったり、電源を落としたりしても、システムがそのまま稼働します。ハブと異なり、スイッチ （また、一般的に光 LAN） では、ファイバー チャネル システムの全帯域幅をすべての装置が利用できます。光 LAN が正しく設計されている場合、装置を追加しても光 LAN の性能にまったく影響はありません。残念ながら、スイッチはハブよりも複雑で高価です。ハブを使用すると、ポートは次のポートに接続されループが形成されます。スイッチでは、ポートはスイッチのほかのすべてのポートに対して、論理的または物理的なクロスバー状に接続されます。その結果、スイッチ上のすべてのポートはほかのポートによって邪魔されることなく、スイッチのすべてのほかのポートに接続することができます。また、スイッチはデータ信号を再生します。これにより、カスケード接続の問題が発生しません。スイッチを相互接続する作業はハブの場合より複雑です。ハブでは、2 つのハブ間接続は 1 つしかありません。スイッチの場合、光 LAN の全帯域幅を維持するには、複数の接続が必要になります。ハブと同様、スイッチにも許可された接続の「ゾーン」を設けることができます （同じ物理構成内のファイバー チャネル トポロジーを分割する方法については、「ゾーニング 」を参照してください）。
注記: HP ファイバー チャネル ライブラリは、ハブとスイッチの両方に同じように働くように設計されているため、ユーザーの要件に最も適したトポロジーを使用できます。
ゾーニングとは、ハブやスイッチのどのポートがお互いに通信できるかを管理するための制御方式です。ゾーン設定はシステム管理者やホスト コンピュータのアプリケーションで管理されます。テープ ライブラリは、ゾーンが設定されたシステムとそうでないシステムの両方で同じように機能します。
ハブでは、ゾーニングによって、大きなループが複数のより小さな独立したループへ分割されます。スイッチでは、ゾーニングによって、アクセスできるポートの制限が行われます。システム管理者やアプリケーション プログラムがアクセスを制限する理由は、コンピュータ システムのセキュリティを確保するため、そして、重要なデータの入ったディスク ドライブへのコンピュータ システムのアクセスを制限するためです。
ゾーニングによって、同じネットワーク上に異なるコンピュータ システムが共存できるようになります。たとえば、NT コンピュータに接続された NT デバイスは、UNIX コンピュータに接続された UNIX デバイスと共存できます。光 LAN では、ポートの一部をゾーンを越えて共有することができます。共通ポートとして、テープ ライブラリは NT と UNIX システムの両方をバックアップできます。ただし、ループの場合、アービトレーション ループ プロトコルの特性上、それと同じことをするのは不可能です。
ゾーニングによる利点：
ゾーンの外で発生した障害がゾーン内のデバイスに影響しない。
テープ ドライブへバックアップを行う際、ゾーンの外にあるシステムのほかのポートがオンとオフのどちらであるかにかかわらず、アプリケーションとテープ ドライブとの通信が途切れることはない。
ゾーンの設定を動的に行うことができ、通信に必要なデバイスのみをアプリケーションが選択できるため、システム全体の信頼性が向上する。
注記:すべてのシステムやサブシステムがゾーニングに対応しているわけではありません。この機能を使用できるのは、ゾーニングをサポートするように設計されたアーキテクチャに限られています。ファイバー チャネル ライブラリは追加機能がなくてもゾーンが設定された環境で使用できます。
ファイバー チャネルには、スピード、距離、コストの面で多大な利点があります。ファイバー チャネルは、ファイバー チャネル HBA を追加することにより、既存のシステムとソフトウェアで使用できます。現在の HBA ドライバは SCSI コマンドを使用しますが、将来の拡張 HBA ドライバは、IP も含め、ファイバー チャネルに指定されたその他のプロトコルもサポートするようになります。追加のファイバー チャネルは、ファイバー チャネル ソフトウェアを使用して増設できます。
ファイバー チャネルの使用により、サポート サーバーを追加することなく、コンピュータやストレージ システムをより効率的に分散することができます。これに対し SCSI では、追加のサーバーが必要となります。
分散設定をファイバー チャネルでサポートすることにより、障害が発生した場合も、復旧計画が立てやすくなります。高速および遠距離の通信サポートにより、遠隔地にバックアップ システムを配置することが可能となります。
ファイバー チャネル ケーブルは SCSI ケーブルよりも細くて軽いため、壁の導線管を通して配線できます。銅線に比べ、光ケーブルはより高価ですが、より遠距離までデータを伝送でき、電磁障害の影響を受けることもありません。また、光ケーブルは電磁放射量が少なく、FCC 規格に対する適合が容易になります。
ファイバー チャネル アドレス指定は、SCSI に比べ、以下の利点があります。
より多くのアドレス数を提供: SCSI の 16 個に比べ、1600 万個 (光 LAN) または 127 個 (FC ループ)。
アドレス競合を検出。競合が発生した場合に、新しいアドレスを自動的に割り当てることができる。
デバイスやノードを WWN によって追跡できる。
通常動作中、デバイス アドレスは変更されません。ファイバー チャネル アドレスは、デバイスの通信が中断された場合にのみ変更されます。このため、システム ソフトウェアが、通常動作中にデバイス アドレス追跡のために余分な時間を費やす必要がありません。
ファイバー チャネル デバイスはすべて、WWN を使って識別できます。システム ソフトウェアは、デバイスがシステムにどのように接続されているかにかかわらず、各デバイスを検出するために WWN を使用します。 これにより、システムを再設定するたびにシステム ソフトウェアを再設定することが不要になります。また、デバイスを追跡できるということは、システム内の間違ったデバイスへの不正アクセスによりデータを喪失したり破壊することを防ぐのに役立ちます。これは、SAN (ストレージ エリア ネットワーク) システムの開発における非常に重要な条件です。
ファイバー チャネルはさまざまなプロトコルと物理インタフェースをサポートしますが、以下の点で問題が生じることがあります。
物理接続の問題は、デバイスの接続に、種類の異なるケーブル、不良な接続部、損傷したケーブル、損傷したコネクタなどを使用した場合に起こります。
ケーブル仕様は ANSI によって定義されています。デバイス間の最大通信可能距離は、ケーブルの種類と伝送スピードによって決まります。一般の電子媒体と同様、ファイバー チャネルの銅媒体は電波障害の原因となり、外部電波雑音の影響を受けます。距離の制限と雑音の問題のため、銅媒体はキャビネットまたはラックの内部でのみ使用するようにしてください。
注記:ライブラリからファイバー チャネル ループ (ホスト、ハブ、またはスイッチ) への接続には、ライブラリに付属している光ケーブルを使用してください。
光インタフェースはより長い距離をサポートします。ANSI 規格では、レーザー、LED、ケーブル タイプを使用する数種類の光インタフェースが指定されています。一般に、短距離をサポートするケーブルに比べ、長距離をサポートするケーブルの方が高価になります。
光ケーブルの使用には、以下の制限があります。
2 つのノード間のケーブルはコア直径が同じでなければならない。
ファイバー チャネルのコア直径として、62.5 ミクロンのマルチモードで最大 175 m、50 ミクロンのマルチモードで最大 500 m、9 ミクロンのシングルモードで最大 10 km (長波 GBIC) の 3 種類がサポートされています。(これらの数値は、毎秒 1 ギガビットのデータ レートに基づきます。)
注記: コア直径の組み合わせに関する制限は、2 つのノード間のケーブルにのみ適用され、光ケーブルを直接スプライスしたり接続するときにのみ考慮する必要があります。ハブやスイッチを通しての接続には適用されません。
認可されているシステムは 2 種類あります。OFC (オープン ファイバー コントロール) と 非 OFC (推奨) です。この 2 つの制御システムは、同じネットワーク上で使用できますが、光学的には互換性がないため、同じ光ケーブルに接続することはできません。
注意:ファイバー チャネル デバイスは、ループ全体において静電気放電 (ESD) 障害の影響を受ける可能性があります。この障害は、システム環境に関係するもので、ハードウェアに関連した故障ではありません。
LAN システム同様、ファイバー チャネル システムでは、設定が動的に変更されたり、データ転送が中断されることがあります。ファイバー チャネルはこのような中断を検出できますが、動作を継続するにはエラー回復手続きが必要です。ファイバー チャネルを使用するアプリケーションは、SCSI 環境で必要とされるものより強力なエラー回復手続きを導入する必要があります。
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