ファイバーチャネル
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ファイバーチャネルの一例。水色のケーブルがファイバーケーブル

ファイバーチャネル(: Fibre Channel[1]、略称:FC)はギガビット級ネットワーク技術の一種であり、主にストレージエリアネットワーク (SAN) の構成要素としてデータセンターで使用されている。情報技術規格国際委員会(INCITS, 米国国家規格協会:ANSIが信任した委員会)のT11技術委員会が標準化した[2]。接続には主に光ファイバーを使用し、長区間(最大100 km)かつ高速(最大32 Gb/s)な伝送を実現する。種々の上位プロトコルがサポートされているが、主にSCSIコマンドがネットワーク上でやり取りされる。メインフレームではFICONが利用される場合もある。


目次

1 歴史

2 接続形態

3 プロトコル

4 光伝送媒体

5 スイッチ

6 ホストバスアダプタ

7 RFC

8 関連項目

9 脚注

10 外部リンク


歴史

ファイバーチャネルはIPI (Intelligent Peripheral Interface)プロトコルの拡張プロジェクトの一部として検討が始まり、1988年にANSI X3T9によりプロジェクトとして承認、1994年には規格が承認された[3]。スループットは下記の通り1 Gb/s (1GFC)から始まり世代毎に2倍になってきた[4]

ロードマップ - FC名称Line Rate (GBaud)スループット (MByte/sec)発売日
1GFC1.06252001997
2GFC2.1254002001
4GFC4.258002005
8GFC8.51,6002008
16GFC14.0253,2002011
32GFC28.056,4002016
128GFC28.05 x425,6002016
64GFC56.112,8002019(予定)
256GFC56.1 x451,2002019(予定)

ロードマップ - スイッチ間接続名称Line Rate (GBaud)スループット (MByte/sec)発売日
10GFC10.522,4002009
20GFC21.044,8002008
128GFCp28.05 x425,6002016
256GFCp56.10 x451,2002019 (予定)

接続形態ファイバーチャネルの接続形態

3つの主要なトポロジー(接続形態)がある[5]
ポイント・ツー・ポイント (FC-P2P)
ふたつの機器が相互に接続される。最も単純なトポロジー。
調停ループ (FC-AL)
全ての機器がループ状に接続される。高価なスイッチなしで複数の機器を接続できるが、帯域を共有するためパフォーマンス(バンド幅)に制限がある。またループから機器を取り外したり接続する場合、ループ全体が使えなくなる。機器のひとつが故障するとループ全体の通信ができなくなる。
ファブリック (FC-SW)
全ての機器をファイバーチャネル・スイッチに接続する。拡張性やパフォーマンスに優れる。

接続形態の比較[6]項目P2P調停ループファブリック
最大ポート数2127~16777216 (2^24)
最大バンド幅2×リンクレート2×リンクレート(ポート数)×リンクレート
ポート障害の影響リンク障害ループ障害スイッチおよびポートリンク障害
メンテナンスの影響リンクダウンループ全体ダウンの可能性ありスイッチおよびポートリンクダウン
可能なリンクレート全て全て(ただし全体が同じレート)全て(レートの混在可)

プロトコルファイバーチャネルのプロトコル階層

ファイバーチャネルは階層化されたプロトコルを持つ。以下の5層から構成される[7] [8]
FC0
物理層。ケーブル、光ファイバー、コネクタやスループットなどを規定。
FC1
データ符号化・復号の方法を規定。8b/10b及び64b/66b符号化方式を採用[9]
FC2
データの最小単位であるフレームの組み立て方やデータ転送の制御方法を規定。
FC3
共通サービス層。暗号化やRAIDなどの拡張機能を規定。
FC4
プロトコル変換層。FC0-FC3を下記のような上位プロトコルにマッピングするルールを規定[10]。特にSCSIに変換されたものをファイバー・チャネル・プロトコル(FCP)と呼ぶ[11]。・Small Computer System Interface (SCSI)・Intelligent Peripheral Interface (IPI)・High Performance Parallel Interface (HIPPI) Framing Protocol・Internet Protocol (IP)・ATM Adaptation Layer for computer data (AAL5)・Link Encapsulation (FC-LE)・Single Byte Command Code Set Mapping (SBCCS)・IEEE 802.2・FICON - メインフレーム向け

FC0、FC1、FC2は総称してFC-PH(ファイバーチャネル物理層)とも呼ばれる。
光伝送媒体SFPとLCコネクター。128GFCではQSFP28モジュールとMPOコネクターも利用される

ポートのフォームファクターはSFP (Small Form-factor Pluggable transceiver)及びそれを拡張したSFP+が主流である[12]。128GFCではQSFP (Quad Small Form-factor Pluggable)が用いられる事もある(右図)。SFPモジュールはレシーバー・ポート(RX)とトランスミッター・ポート(TX)があり、これらで一つの光インターフェースを構成している。SFP/SFP+にはShort Wavelength Laser(SWL)、Long Wavelength Laser (LWL)及びExtended distanceがあり、最大の伝送距離はそれぞれ550 m、10 km、70-100 kmまでとなっているが[13]、下記の通りケーブルのカテゴリとスループットの組み合わせにもよって異なるので注意する。

ファイバーケーブルの比較[14]カテゴリモードコア直径 (um)波長 (nm)バンド幅 (MHz)色
OM1マルチモード62.5850/1300200オレンジ
OM2マルチモード50850/1300500オレンジ
OM3マルチモード50850/13002000水色
OM4マルチモード50850/13004700水色
OM5ワイドバンド・マルチモード50850 - 9534700 -2470黄緑
OS1シングルモード91310/1550NA黄色


最大伝送距離 (m)OM1OM2OM3OM4
1 GFC300500860NA
2 GFC150300500NA
4 GFC70150380400
8 GFC2150150190
10 GFC3382Up to 300Up to 400
16 GFC1535100125
25 GFCNA2070100
32 GFCNA2070100

スイッチ

ファイバーチャネルスイッチは2つに分類される。この分類は標準ではなくメーカーに依るものである。ブロケード(含むMcDATA、CNT)、シスコシステムズは両方を販売している。QLogicはファブリックスイッチを販売している。
ダイレクタースイッチ
一般にポート数が多く、コントローラーが二重化されていたり一箇所が故障しても動作し続ける (no single-point-of-failure) 高可用性が特徴。
ファブリックスイッチ
一般にシンプルで冗長でないスイッチ
ホストバスアダプタファイバーチャネルアダプタ (デュアルポート)詳細は「ホストバスアダプタ」を参照

ホストバスアダプタ(HBA = コンピュータ用コントローラカード)は様々なシステム、バスに用意されている。PCI Expressが主要なバスであり、ホストやコンピューターのPCI Expressに当該ボードを刺すことでファイバーネットワークへの参加が可能となる[15]
RFC

RFC 4369
- Internet Fibre Channel Protocol (iFCP) のための管理オブジェクト定義

RFC 4044 - ファイバーチャネル管理MIB

RFC 3723 - Securing Block Storage Protocols over IP

RFC 2837 - ファイバーチャネル標準におけるファブリック要素のための管理オブジェクト定義

RFC 4338 - ファイバーチャネル上のIPv4、IPv6およびARP

RFC 4625 ファイバーチャネル・ルーティング情報MIB

RFC 4626 ファイバーチャネルのFSPF (Fabric Shortest Path First) ルーティングプロトコルのためのMIB

関連項目

ファイバーチャネル・オーバー・イーサネット (FCoE)


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