Depolama Teknolojileri – Bölüm 8 – Fibre Channel Teknolojisi ve Arabirimi

Önder Nuray 11/10/2015

0 4 dakika okuma süresi

Bu bölümde sizlere Fiber Channel (FC) bağlantı arabirimi ve teknolojisi hakkında bilgi veriyor olacağım. Özellikle günümüzde 4,5G geçiş aşaması ile beraber insanların dilinde daha fazla bu teknoloji konuşulmaya ve reklamlarda boy göstermeye başladı.

FC teknolojisi iç çekirdek yapısı kıldan ince cam yapılardan oluşan bir fiber optik kablo aracılığıyla cihazlarımız arasında diğer bağlantı birimlerine kıyasla çok hızlı veri iletişimi kurmamızı sağlayan bir teknolojidir. 10 Gbps’a kadar bir hız oranı günümüzde sunmaktadır. Daha çok kompleks SAN yapılarında kullanılmaktadır. FC HBA kartlar aracılığıyla bu teknolojiden faydalanabilmekteyizdir. Kablo yapısı esnek olup uzun mesafeler arası iletişimde tercih edilmektedir. İletişim protokokü olarak FCP (Fiber Channel Protocol) kullanılmaktadır. Daha sonra değineceğim FCoE (Fiber Channel over Ethernet) ve iSCSI protokolleri ile birlikte mevcut altyapımız ile beraber FC altyapısını da aynı ortam içerisinde hybrid olarak kullanabiliyoruz.

Fiber optik kablolar hakkında biraz bilgi vermek gerekirse; bakır kablolar arasındaki elektriksel iletişimden farklı olarak bu kablolar arasında iletişim belirli zaman aralıklarıyla gönderilen ışık dalgaları (light pulses) aracılığıyla olmaktadır. Fiber optik kablolar aracılığıyla daha fazla bilgi taşınabilmektedir. Ayrıca dış etkenlerden ve manyetik ortamlardan etkilenmemektedir. Noise (Gürültü) ve Attenuation (sinyal kalitesinde azalım) oranı azdır. Fiber optik kablolar bakır kablolardan farklı olarak daha kolay zarar görebilecek, kırılgan bir yapıda olduğundan daha fazla koruma gerektirmektedir. Kablonun çekirdek iç yapısından itibaren başlarsak ilk olarak cam yapı, sonra ışığı geri yansıtıcı katman, sonra kırılganlığına karşı koruma için kevlar ceket, sonrada plastik koruma kılıfı çekilerek bu kablolar üretilmektedir.

Üç tür fiber kablo yapısı bulunmaktadır.

Single-Mode fiber: İletişim tek bir cam kablo üzerinden tek boyutta bir ışık dalgası kullanılarak iletilmektedir. Uzun mesafeler için ideal olup daha pahalıdır. Yüksek bant genişliği ve daha az attenuation (sinyal kalitesinde azalım) oranı sunmaktadır. Çekirdek iç yapısı ince olup 9 µm dir. 30 MHz’e kadar frekans oranı sunar. İletişim olarak uzun dalga boyu kullanılmaktadır.

Step-Index Multi-Mode fiber: Birden fazla optik kanal aracılığıyla farklı açılardan çoklu ışık dalgası gönderilerek iletişim sağlanmaktadır. Kısa mesafeler için ideal ve daha ucuzdur. Single-Mode fiber kabloya oranla daha az bant genişliği ve daha fazla attenuation oranı sunmaktadır. Çekirdek iç yapısı daha kalın olup çapı 50 µm dir. İletişim olarak kısa dalga boyu kullanılmaktadır.

Graded-Index Multi-mode fiber: Step-Index Multi-Mode fiber göre daha kısa mesafeler arası iletişim için kullanılan ama daha ucuz bir kablo türüdür. Çekirdek çapı 62 µm. dir. 2 GHz’e kadar frekans oranı sunar.

µm: Mikro metre birimi olup, milimetrenin binde biridir.

Bu teknolojinin tarihine bakarsak; FC ilk çıkış zamanı 1994 yılına dayanmaktadır. 1986 yıllarında ilk standartlar oluşmaya başlamıştı. 1994 yılında ise resmi olarak onaylanmış oldu. İlk versiyonlarında 100 MB/sn. hız oranı mevcuttu. Şimdiki zamana orana oldukça yavaş ama o zamanlardaki SCSI’den 3 kat daha hızlıydı.

Günümüzde FC teknoloji SCSI’ye oranla daha ölçeklenebilir bir teknoloji. SCSI’de bir düzine cihazı birbirine bağlayabiliyorken, FC’de teorik olarak 15.000.000 cihazı birbirine bağlayabiliriz. Pratikte tabii ki bu oranları yakalamak zor. Planlanması gereken çok fazla değişken olduğu için. Ama bizlere gelecekte bu imkanları sunan ve yer sorunu yaşamayacağımız bir teknoloji. IPv4 adreslerinin tükenmeye başladığı ve IPv6 için geçiş aşamasında olduğumuz şu zamanlarda FC teknolojisini storage dünyasının IPv6’sı düşünebiliriz.

FC ilk uygulamaları point-to-point olmuştur. Bir server üzerinden FC HBA ile direk olarak bir disk-array üzerine bağlantı kurmak gibi. İki cihaz arasında sadece onlar için ayrılmış bir bant genişliği mevcut. Hızda iyi, ölçeklenebilirlikte kötü.

İkinci uygulama ise FC-AL (Arbitrated Loop). Token Ring network topolojisi ile karşılaştırılabilir. Hub cihazlarının kullandığı zamanlarda bu topolojide bir adet cihaz olur ve hakem olarak diğer cihazlar arasında ortak olan bant genişliğini yönetir, kontrol ederdi. Birden çok portun aynı anda data gönderilmesine izin verilmezdi. Eski zamanda kullanılmış, günümüz ihtiyaçları için sınırlı kalan bir topolojidir. 127 cihazı en fazla birbirine bağlayabiliriz.

Üçünçü uygulama ise günümüzde sıklıkla kullanılan FC switch bazlı LAN topolojisi. Hub cihazlar yerlerini zamanla switch cihazlarına bıraktıktan sonra Fabric yapıda bir sisteme geçiş oldu. Bu yapıda ölçeklenebilir ve bant genişliği üzerinde söz sahibi olacağımız bir yapıya kavuşmuş olduk. Günümüzdeki SAN çözümlerinde ve ürünlerinde Fabric tipte switch bazlı FC çözümlerini çoğunlukla görmekteyiz.

FC yapıda iletişim protokolü olarak Fiber Channel Protocol (FCP) kullanılmaktadır. Ayrıca SCSI-3 çıkışı ve iSCSI protokolü ile beraber SCSI iletişimi FC üzerinden taşınabilmekte böylelikle SCSI ile FC’ın faydaları birlikte kullanılabilmektedir. FCoE prokolü ile ise FCP protokolü mevcut ethernet yapısı üzerinden taşınabilmektedir. Sonraki yazımda bu konulara detaylı değiniyor olacağım.

TCP/IP yapısını anlatırken OSI network modeli kullanılır. FC anlatırken de aynı şekilde bu yapıyı katmanlara bölerek anlatmak yararlı olacaktır.FC katmanı 5 yapıdan oluşmaktadır. FC-0,1,2,3 ve 4.

FC-0 Physical Fiber Channel katmanı olup kablo fiziksel standartları bu katmanda olmaktadır. Verilerin elektriksel olarak iletişimi bu katman üzerinden yürütülmektedir.

FC-1 Tranmission Layer katmanı olup encode-decode işlemleri ayrıca error correction bu katman üzerinde çalışmaktadır. FC-2 üzerindeki 8 bitlik bilgiyi 10 bitlik bir bilgi haline encode ederek iletmektedir.

FC-2 Transpot layer katmanı olup initialization, framing ve flow control işlemleri bu katman üzerinden yürümektedir. 8-bitlik bir alanda çalışmaktadır.

FC-3 Common Services Layer katmanı olup authentication, encryption, link multiplexing, disk mirroring ve virtualization işlemleri bu katman üzerinde yürümektedir.

FC-4 Protocol Mapping Layer katmanı olup SCSI ve IP gibi protokoller bu katman üzerinden yürümektedir.

FC Frame yapısını aşağıdaki tablodan görebilirsiniz.

Fiber optik portlar hakkında bilgi verecek olursam, en çok karşılaşılan port türleri şunlardır.

SC Connector: En yaygın olan port türüdür. Subscriber Connector, Standard Connector yada Siemens Connector olarak anılmaktadır. 1 Gbps/sn. hız oranı sunmaktadır. Çoğunlukla duplex konfigurayon olacak şekilde kullanılmaktadır. İki fiber kablo birbirine bağlı şekilde iki uçlu bir bağlantı kurulmaktadır. Küp şeklinde bir bağlantı arabirimi yapısı vardır.

LC Connector: Local Connector yada Lucent Connector olarak bilinmektedir. 2,4,8 Gbps/sn. hız oranı sunabilmektedir. Small Form Factor yapısında seramik tipte bir konnektor olup single yada multi-mode olarak kullanılabilmektedir.

ST Connector: Straight Tip olarak bilinmektedir. Bakır kablolara, daha çok uydu bağlantılarında kullanılan kablolara benzemektedir. Network patch panellerinde sıklıkla kullanılır.

FDDI Connector: Fiber Distributed Data Interface olarak bilinmektedir. MIC (Media Interface Connector) olarakta bilinmektedir. Multi-mode fiber yapılarda kullanılan tak-çıkar özelliğine sahip basit bir kablo türüdür.

SMA Connector: Sub Miniature Type A olarak bilinir. ST Connector benzer. Su geçirmez özelliğe sahip olup, dayanıklı bir kablo türüdür. Riskli bölgelerde tercih edilmektedir.

FC Connector: Face Contact connector olarak bilinir. Yine Endüstriyel alanlarda riskli bölgelerde sağlamlık isteyenler için tercih edilmektedir.

MT-RJ COnnector: Mechaniccal Transfred Registered Jack olarak bilinir. Multi-mode fiber yapılar için kompakt bir tasarıma sahip bir konnektördür. RJ-45 ile aynı boyutlarda olup daha küçük alanlarda kurulum yapılırken tercih edilmektedir.