ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЗОР
Установлен стандарт на архитектуру высокоскоростных канальных и сетевых связей
Пока мир вычислительных сетей уделял все свое внимание АТМ (асинхронная передача данных) как технологии высокоскоростной передачи данных следующего поколения, стандарт Fibre Channel незаметно пробрался на рынок и заявил о себе. Продуктов Fibre Channel уже продано больше, чем продуктов АТМ, к тому же эта технология обеспечивает более широкую полосу пропускания, чем АТМ.
В отличие от АТМ, которая разрабатывалась как сотовая высокоскоростная сетевая архитектура, способная передавать трафик и аналоговых, и цифровых данных, Fibre Channel - высокоскоростная сетевая архитектура для связи как традиционных сетевых устройств - ПК, рабочих станций и т. д| так и высокоскоростного оборудования, которое, как правило, подключается напрямую к системным шинам, например жестких дисков. Шины, или каналы, обеспечивают высокую скорость передачи данных без перегрузки, а сети могут выполнять самые различные операции с широким набором аппаратуры. Fibre Channel сочетает в себе лучшие качества обеих сред.
Существующий в настоящее время стандарт Fibre Channel поддерживает четыре скорости передачи: 133, 266, 530 Мбит/с и 1,06 Гбит/с. В отличие от множества АТМ-продуктов, которые обычно поддерживают средние скорости передачи данных (стандарты 100 Мбит/с Transparent Asynchronous Transceiver Interface и 155
Мбит/с ОС-3), предлагаемые сетевые интерфейсные платы и коммутаторы Fibre Channel поддерживают скорости 266 Мбит/с и 1,06 Гбит/с. Скорость передачи 266 Мбит/с равняется скорости 25 Мб/с, что на 5 Мб/с быстрее, чем у интерфейса SCSI-2; 1,06 Гбит/с - это 100 Мб/с, т. е. скорость,
примерно равная той, которую предлагают высокопроизводительные внутренние кросс-платы в некоторых высококлассных серверных системах.
Уровени архитектуры Fibre Channel
Коммутация в сети Fibre Channel осуществляется подключением портов друг к другу или к связующим устройствам, являющимся частью коллективной среды. Эта среда может включать в себя почти любое сочетание сетевых устройств; самыми распространенными из них являются активные концентраторы, петли и коммутаторы цепей. Среду можно создать специально для приложения, которое она будет поддерживать.
ПЯТЬ УРОВНЕЙ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ
Архитектура Fibre Channel состоит из пяти уровней - от FC-0 до FC-4 (см. диаграмму).
FC-0 определяет физический уровень - электрические и оптические характеристики среды передачи информации (в данном случае оптоволокна), на основе которой работает сеть. В FC-0 также входит Open Fibre Control - система, присущая только Fibre Channel. Поскольку мощность используемого в Fibre Channel лазера превышает установленные ANSI (американский Национальный институт стандартов) нормы безопасности для оптических лазеров, соединения иногда нарушаются. В таких случаях система Open Fibre Control позволяет принимающему устройству обнаружить разорванное звено и отправить в него лазерный импульс меньшей интенсивности, чем тот, который определен стандартом Fibre Channel. Импульсы низкой интенсивности подаются до тех пор, пока они не будут приняты на обоих концах линии связи. Двойное подтверждение гарантирует достоверность восстановления физической связи, сетевая связь восстанавливается через несколько секунд.
FC-1 - уровень протокола передачи данных архитектуры Fibre Channel. Этот уровень предназначен для улучшения характеристик передачи информации по оптоволокну и выполняет также кодировку каждых восьми битов данных в десятибитную передаваемую последовательность. Благодаря этому возможно восстановление частоты в случаях, если последовательный поток битов принимается с ошибками.
FC-2 является уровнем управляющего протокола (Signaling Protocol). Он определяет правила построения блоков передаваемых данных (упорядоченный набор, пакет, их последовательность) и обмена, а также протокол. На этом же уровне осуществляется управление при перегрузке в канале и задается класс обслуживания.
Кадры Fibre Channel содержат информацию, передаваемую по сети. Начало и конец кадра обозначаются четырехбайтовым маркером. За маркером начала кадра следует 24-байтовый заголовок, содержащий адресную информацию. Далее идет поле данных, максимальный размер которого составляет 2112 байтов, включая необязательный 64-байтовый заголовок и 2048 байтов собственно данных. За полем данных следуют 4 байта для подсчета циклической контрольной суммы и 4-байтовый маркер конца кадра. Даже с учетом непроизводительных издержек канал связи со скоростью 266 Мбит/с может передавать около 200 Мбит/с пользовательской информации "чистыми".
В технологии Fibre Channel управление потоком связано с классом обслуживания сетевого трафика. Уровень FC-2 существующего стандарта Fibre Channel определяет три класса обслуживания. Класс 1 обеспечивает выделенную связь. Кадры всегда доставляются в том порядке, в каком они были переданы, а принимающее устройство вырабатывает подтверждение о приеме каждого кадра. Если из-за перегрузки кадр не удается принять, он возвращается к отправителю, и тот отправляет его снова. По классу 1 обслуживаются приложения, требующие высокопроизводительной связи в течение длительного времени (например, при работе с изображениями в реальном масштабе времени), и приложе-! пия, которым необходим гарантированный уровень обслуживания (сетевое видео с полноценным движением).
Обслуживание класса 2 допускает совместное использование полосы пропускания. Несколько кадров можно передать с мультиплексированием по одному или нескольким каналам связи. Доставка кадров не гарантирована, так же как и соблюдение порядка их следования. Однако, как и при обслуживании класса 1, если принимающее устройство не может обработать все пакеты, непринятые пакеты возвращаются.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ КЛАССЫ
Обслуживание по классу 2 подходит для способов передачи данных по сети с гарантированной доставкой информации, например с использованием протокола SPX. Простой обмен файлами и другие задачи, которым не мешает или, что еще лучше, помогает изменение пропускной способности и которые не передают чувствительные ко времени данные, будут хорошо работать на уровне класса 2.
Обслуживание по классу 3 аналогично классу 2, но в нем нет подтверждения о доставке пакета, поэтому этот уровень требует наличия буфера на обоих концах линии. Класс 3 лучше всего подходит для передачи чувствительных ко времени данных, когда пакет, не полученный вовремя, становится бесполезным, как в видеоконференциях и приложениях типе "whiteboard" (электронная грифельная доска).
Режим обслуживания Intermix также определяется внутри класса 1. Прк работе в этом режиме может проводиться мультиплексирование все> классов, но подключения класса 1 по лучают приоритетное право на ис пользование полосы пропускания
Кадры других классов передаются, только если передача класса 1 освобождает часть полосы. Режим Intermix может стать оптимальным классом обслуживания приложений общего назначения.
FC-3, следующий уровень архитектуры Fibre Channel, определяет общие функции, например многоадресные передачи и поиск групп.
Верхний уровень FC-4 содержит протоколы верхнего уровня (ULP). Сюда входят и сетевые, и канальные протоколы, с которыми Fibre Channel может работать с одинаковой эффективностью, - традиционный сетевой обмен по протоколам 802.2 Ethernet и IP может без проблем сосуществовать с канальными протоколами типа SCSI и Н1РР1. Уровень FC-4 поддерживает уровень 5 стандарта АТМ Adaptation, определяющий сетевую связь, доступную скорость передачи, фиксированную скорость передачи и тип подключений, используемые в этом режиме АТМ.
НЫНЕШНИЕ ПРОДУКТЫ И ПЛАНЫ НА БУДУЩЕЕ
Такие крупные поставщики, как фирма Sun Microsystems и компания Hewlett-Packard, предлагают высоко-классные рабочие станции с возможностями поддержки связи Fibre Channel. Фирма Ancor Communications поставляет полный набор сетевых интерфейсных плат и коммутаторов для систем с шинами EISA и РСI. Ancor - единственный производитель, чьи коммутаторы можно подключать друг к другу. Благодаря этому число неблокируемых портов, в большинстве коммутаторов составляющее в лучшем случае от 16 до 64, возрастает до 2048.
Производители накопителей в своем большинстве пока находятся на ранних стадиях конструирования и разработки образцов, и их продукты поступят в продажу в начале 1996 г. Например, некоторые производители накопителей объявили о создании устройств, поддерживающих прямые Fibre Channel-связи. Корпорация Compaq Computer с начала 1996 г. намерена использовать технологию Fibre Channel для связи объединенных в кластеры серверов и дисковых массивов. Производители традиционных подсистем накопителей ПК-серверов также работают над применением Fibre Channel. Тем временем институт ANSI продолжает работу над этой технологией. В июне он утвердил стандарт на Fibre Channel-сети со скоростью передачи данных 2,134 Гбит/с и 4,25 Гбит/с. Технология, реализующая передачу данных с такой скоростью, пока находится на стадии эксперимента, однако утвержденный стандарт вооружает менеджеров информационных систем критерием для оценки будущих целей и потребностей.
ДЭВИД П. ЧЕРНИКОФФ
