Fibre Channel

Intro e Camadas

• Fibre Channel é atualmente a tecnologia mais utilizada no storage netwoks. O FC foi projetado para oferecer alto throughput, baixa latência, alta confiança, e escalabilidade moderada.
• Um dos fatores da flexibilidade do SAN é a existência de múltiplos protocolos de camada superior (ULPs) para o tráfego de dados.
• O modelo do Fibre Channel define uma arquitetura de múltiplas camadas para o transporte dos dados pela rede. No total são cinco camadas, numeradas de FC-0 a FC-4.
• A camada superior FC-4 estabelece a interface entre o Fibre Channel e aplicativos de nível superior.
• O FC-3 está em desenvolvimento e poderá incluir funções para criptografia e compressão de dados.
• A camada FC-2 define como os blocos de dados enviados dos aplicativos de nível superior serão segmentados em uma seqüência de quadros para serem repassados para a camada de transporte. Essa camada inclui ainda classes de serviços e mecanismo para controle de fluxo.
• As camadas inferiores, FC-1 e FC-0, concentram-se no real transporte dos dados através da rede.
• O FC-1 é responsável pela codificação e decodificação de dados para que seja transmitida a velocidade gigabits e define a estrutura de comandos para o acesso do meio.
• FC-0 estabelece padrões para vários tipos de meios, extensão permitida, e sinalização.

Camadas

Camadas e Portas

• Uma comparação grosso modo entre as camadas do modelo Fibre Channel com as camadas do modelo OSI poderia ser feita da seguinte forma:
• FC-4 mapeia nas camadas de aplicação e apresentação do modelo OSI.
• FC-3 e FC-2 mapeiam nas camadas de sessão, transporte, e enlace do modelo OSI.
• FC-1 e FC-0 mapeiam na camada física do modelo OSI.
• Na terminologia Fibre Channel, um dispositivo de comunicação é chamado de nó. O HBA, por exemplo, é um nó no Fibre Channel.
• Porta_N: Porta Nó (Porta_N) é usada para conectar dispositivos com os fabric switches ou com outra porta nó em configurações ponto a ponto.
• Porta_F: Portas Fabric (Porta_F) são encontradas nos switches e são usadas para conectar o switches com as Portas_N.
• Porta_E: Portas de Expansão (Porta_E) são usadas para conexão entre dois Fibre Channel switches.
• Porta_G: Porta Genérica (Porta_G) são encontradas nos switches e é capaz de operar como uma Porta_E ou Porta_F.
• Porta_B: Porta Ponte (Bridge Port - B_Port) é usada para conectar fabrics com componentes não Fibre Channel ou redes como LAN e WAN.
• Porta_L: Portas Laços (Porta_L) são utilizadas na topologia laço arbitrado, onde não é usado FC switches. As portas F, G, N que tiverem interface com um laço arbitrado serão chamadas de Porta_FL, Porta_GL, e Porta_NL.

Topologia

• Ponto a ponto
• A topologia ponto a ponto (point-to-point) é simplesmente uma conexão direta entre duas Portas_N. Este esquema cria uma banda dedicada entre os pontos ligantes. -> topologia ponto a ponto
• Laço Arbitrado
• Comparado com a topologia ponto a ponto, laços arbitrado (arbitrated loops) permite maior flexibilidade e suporte para mais dispositivos.
• Arbitrated loop é laço ou anel físico, na qual os dados são transmitido de um Nó_NL para outro Nó_NL até alcançar o Nó_NL de destino. Sendo assim, existe um caminho contínuo de dados através dos Nós_NL do laço, permitindo que qualquer dispositivo possa acessar outro dispositivo no laço. -> topologia anel
• Fabrics
• Fibre Channel fabric é uma topologia em que um ou mais fabric switches são utilizados na configuração de uma rede Fibre Channel. Fabrics fornece a largura de banda máxima por porta. -> topologia estrela ou estrela extendida

Topologia

Topologia

Zoneamento em Fibre Channel

• O zoneamento (Fabric zoning) permite a separação de dispositivos baseados: na função, separação de departamentos, ou potenciais conflitos entre sistemas operacionais. De forma simplicada, o zoneamento restringe o acesso a certos nós/recursos. É feito por switches SAN.
• O zoneamento pode ser configurado de duas maneiras:
• Estaticamente, configuração por portas -> Hard Zoning
• Dinamicamente, configuração baseada em World-Wide Name (WWN) -> Soft Zoning
• Zoneamento por porta é mais seguro que zoneamento baseado em WWN, pois o intruso não consegue enganar a porta manipulando as informações do quadro Fibre Channel.
• Entretanto, a zona permanece com a porta e não com o dispositivo. Se houver uma mudança de um servidor de uma porta para outra, o servidor não mais pertencerá a zona que era designado.
• No zoneamento baseado em WWN, a zona é designada ao dispositivo. Isso facilita o translado dos dispositivos mas é mais vulnerável a intrusões.
• obs: o WWPN é o WWN de uma porta e o WWNN é o WWN de um nó.
• Zoneamento seria como dividir redes em VLANs, algo virtual e você decide os limites e o motivo.

Protocolos SAN

FCIP vs iFCP

• “Fibre Channel” sobre IP
• Existem duas motivações para desenvolver metodologias que permitam ao
• “Fibre Channel” funcionar sobre redes IP.
• 1. Possibilitar a ligação econômica entre SANs remotas através da “internet”
• 2. Fornecer um alternativa mais econômica às camadas FC-0 e FC-1.
• Tanto o FCIP como o iFCP possibilitam a interligação de SANs remotas.
• O FCIP limita-se a criar um túnel sobre a rede IP, interligando as SAN, os nós de
• cada SAN continuam a operar como se o conjunto das duas SAN fosse uma única
• rede “Fibre Channel” normal.
• O iFCP pode operar de modo semelhante, mas permite também que os nós finais
• operem directamente sobre iFCP. Permite uma evolução gradual de FC para iFCP. Aqui os PDUs FC-4 são trocados
• directamente entre nós IP e apenas há necessidade de intervenção de um “gateway” nas interfaces
• entre FCP e iFCP, mas não opera como um túnel, realiza um
• mapeamento dos WWN para endereços IP.
• O iFCP permite substituir as dispendiosas camadas FC-0 e FC-1 por
• tecnologias de uso corrente como Gigabit Ethernet, mas essa substituição está
• pendente da disponibilização comercial de “storage” que suporte iFCP e de
• HBAs iFCP.

FCoE

• O FCoE (“Fibre Channel over Ethernet”) é uma alternativa que
• também permite a substituição das camadas FC-0 e FC-1, neste
• caso directamente por Ethernet, sem TCP/IP. As tramas FC-2 são
• directamente encapsuladas em tramas Ethernet e é assegurado o
• mapeamento dos WWN para endereços MAC.
• O FCoE tem, contudo, a desvantagem relativamente ao iFCP de não permitir a
• interligação directa de SANs remotas. Usando como transporte a rede
• Ethernet, a SAN FCoE fica limitada à zona de abrangência dessa rede local.
• Tal como acontece para o iFCP, a aplicação prática desta tecnologia está
• pendente da disponibilização comercial de “storage” FCoE e HBAs FCoE.
• Uma das principais vantagens do FcoE é a possibilidade de convergência de SAN e LAN numa mesma rede, eliminando fibras e equipamentos específicos para FC SAN, o que também significa diminuição de custos em equipamentos e redução de tempo durante as manutenções. Devido a sua característica de funcionar junto a rede LAN, o protocolo é bastante comparado com o já bem conhecido iSCSI, embora, tenham características bem diferentes entre si.

Jumboframes

• É considerado um Jumbo Frame quando um pacote em uma rede ethernet ultrapassa a casa dos 1500 bytes de carga, e chega ao máximo de 9000 bytes. Sua utilização é muito comum em redes FCoE e iSCSI devido a necessidade de menos ciclos de CPU para processar as requisições.
• Em redes ethernet, se o pacote de uma carga mínima de 1500 bytes e a informação contém apenas 1000 bytes, tal informação será empacotada em um frame de 1500 bytes, ou seja, a informação faltante será preenchida com zeros para completar um frame. Já no caso de uma rede que utiliza MTU de 1500 porém a informação contém 3000 bytes, a mesma será quebrada em dois pacotes de 1500 bytes e será despachada para seu destino. No caso do Jumbo Frames, acontece a mesma coisa, só que com uma carga maior.

Questão

• Uma SAN Fibre Channel (SAN FC) usa o protocolo Fibre Channel (FC) para transportar dados, comandos e informações de
• status entre os sistemas computacionais e os sistemas de armazenamento e também para a transferência de dados entre os
• sistemas de armazenamento. Considere a arquitetura FC ao lado.
• A forma de interconectividade da arquitetura FC mostrada na figura é chamada
• (A) FC Switched Loop (FC-SL).
• (B) FC Multiswitched Link (FC-MSwL).
• (C) FC Switched Fabric (FC-SW).
• (D) FC Arbitrated Loop (FC-AL).
• (E) FC Point-to-Point (FC-PP).
• 

Gabarito

• 
• Uma SAN Fibre Channel (SAN FC) usa o protocolo Fibre Channel (FC) para transportar dados, comandos e informações de status entre os sistemas computacionais e os sistemas de armazenamento e também para a transferência de dados entre os sistemas de armazenamento. Considere a arquitetura FC ao lado.
• A forma de interconectividade da arquitetura FC mostrada na figura é chamada
• (A) FC Switched Loop (FC-SL).
• (B) FC Multiswitched Link (FC-MSwL).
• (C) FC Switched Fabric (FC-SW).
• (D) FC Arbitrated Loop (FC-AL).
• (E) FC Point-to-Point (FC-PP).

Questão

• 
• Fibre Channel suporta três opções básicas de interconectividade: ponto a ponto, Fibre Channel Arbitrated Loop − FC-AL e
• Switched Fabric − FC-SW. Considere a imagem, ao lado, que mostra os tipos de portas no Switched Fabric.
• As portas I, II, III, IV, V, VI, VII e VIII são, respetivamente,
• (A) F, E, E, F, N, N, E, F.
• (B) N, F, F, N, E, E, F, N.
• (C) E, F, F, E, N, N, E, F.
• (D) F, N, N, F, E, E, E, F.
• (E) N, E, E, N, F, F, E, N.

Gabarito

• Fibre Channel suporta três opções básicas de interconectividade: ponto a ponto, Fibre Channel Arbitrated Loop − FC-AL e Switched Fabric − FC-SW. Considere a imagem, ao lado, que mostra os tipos de portas no Switched Fabric.
• As portas I, II, III, IV, V, VI, VII e VIII são, respetivamente,
• (A) F, E, E, F, N, N, E, F.
• (B) N, F, F, N, E, E, F, N.
• (C) E, F, F, E, N, N, E, F.
• (D) F, N, N, F, E, E, E, F.
• (E) N, E, E, N, F, F, E, N.
• 

Questão

• Restringir o tráfego Registered State Change Notification − RSCN é uma vantagem
• (A) do zoneamento em FC SAN.
• (B) da topologia fabric core-duo em FC SAN.
• (C) do isolamento dos serviços de fabric em redes ATM.
• (D) da topologia mesh em redes NFS.
• (E) da topologia iSCSI bridged em redes NAS.

Gabarito

• Restringir o tráfego Registered State Change Notification − RSCN é uma vantagem
• (A) do zoneamento em FC SAN.
• (B) da topologia fabric core-duo em FC SAN.
• (C) do isolamento dos serviços de fabric em redes ATM.
• (D) da topologia mesh em redes NFS.
• (E) da topologia iSCSI bridged em redes NAS.

Questão - ArteSP - 2017 - FCC - Analista

• Um Storage Area Network − SAN consiste de três componentes básicos: servidores, infraestrutura de redes e dispositivos de armazenamento. Estes componentes englobam elementos que suportam a comunicação segura, como:
• (A) o software de gerenciamento SAN, que administra as interfaces entre hosts, storage arrays, dispositivos de conexão e fornece funções de monitoramento de alertas e particionamento lógico do SAN ou zoneamento.
• (B) o switched fabric, que usa endereçamento de 20 bits, suportando até 15 milhões de dispositivos, apresentando melhor desempenho que os hubs fabric, que suportam no máximo 216 nós.
• (C) as portas de nós, que operam em modo de transmissão de dados double-duplex com duas conexões transmit (Tx) e duas conexões receive (Rx).
• (D) os switches, usados como dispositivos de comunicação em implementações FC-AL. Com a disponibilidade de hubs de baixo custo, os switches podem ser substituídos por vários hubs, com o mesmo desempenho.
• (E) os directories que, por possuírem maior velocidade que os switches, são mais utilizados em data centers. Sua função é semelhante a dos FC-switches, embora tenham menor capacidade de contagem de portas e tolerância a falhas.

Gabarito

• Um Storage Area Network − SAN consiste de três componentes básicos: servidores, infraestrutura de redes e dispositivos de armazenamento. Estes componentes englobam elementos que suportam a comunicação segura, como:
• (A) o software de gerenciamento SAN, que administra as interfaces entre hosts, storage arrays, dispositivos de conexão e fornece funções de monitoramento de alertas e particionamento lógico do SAN ou zoneamento.
• (B) o switched fabric, que usa endereçamento de 20 bits, suportando até 15 milhões de dispositivos, apresentando melhor desempenho que os hubs fabric, que suportam no máximo 216 nós.
• (C) as portas de nós, que operam em modo de transmissão de dados double-duplex com duas conexões transmit (Tx) e duas conexões receive (Rx).
• (D) os switches, usados como dispositivos de comunicação em implementações FC-AL. Com a disponibilidade de hubs de baixo custo, os switches podem ser substituídos por vários hubs, com o mesmo desempenho.
• (E) os directories que, por possuírem maior velocidade que os switches, são mais utilizados em data centers. Sua função é semelhante a dos FC-switches, embora tenham menor capacidade de contagem de portas e tolerância a falhas.

Questão ARTESP 2017 FCC Analista

• Considere que um Especialista em Tecnologia da Informação da ARTESP está participando de uma reunião técnica que visa
• decidir qual protocolo utilizar no ambiente de médio porte baseado em Storage Area Network − SAN instalado. O Especialista
• opinou que deveria ser utilizado o Fibre Channel Protocol − FCP, pois
• (A) utiliza, em uma topologia padrão, no mínimo 2 hubs, sendo 2 FC/LAN e SAN no mesmo equipamento, garantindo redundância
• de dados.
• (B) é uma solução mais nova que o Fibre Channel over Ethernet − FCoE e trabalha com largura de banda de 10 Gbps, com
• suporte a 40 e 100 Gbps.
• (C) permite unificar os tráfegos de LAN e SAN em uma única interface de rede convergente Converged Network
• Association − CNA e um único cabo.
• (D) em geral nenhuma modificação especial é necessária no FC e no SCSI, já que utiliza o mesmo formato de quadro e de
• serviços definidos pelas especificações do FC e da arquitetura SCSI já existente.
• (E) usa codificação 64b/66b, ou seja, usa 2 bits de verificação de erros a cada 64 transmitidos, sendo muito otimizado para
• transmissão de dados, conseguindo um throughput efetivo de 9,7Gbps de dados.

Gabarito

• Considere que um Especialista em Tecnologia da Informação da ARTESP está participando de uma reunião técnica que visa decidir qual protocolo utilizar no ambiente de médio porte baseado em Storage Area Network − SAN instalado. O Especialista opinou que deveria ser utilizado o Fibre Channel Protocol − FCP, pois
• (A) utiliza, em uma topologia padrão, no mínimo 2 switches FC, não podendo ser LAN e SAN no mesmo equipamento.
• (B) é uma solução mais antiga que o Fibre Channel over Ethernet − FCoE e trabalha com largura de banda de 8 Gbps. (16Gbps lançado recentemente) -> obs: 10 Gbps, com suporte a 40 e 100 Gbps é o FCoE.
• (C) permite unificar os tráfegos de LAN e SAN em uma única interface de rede convergente Converged Network Adapter− CNA e um único cabo. -> seria FCoE - switch, nível de enlace
• (D) em geral nenhuma modificação especial é necessária no FC e no SCSI, já que utiliza o mesmo formato de quadro e de serviços definidos pelas especificações do FC e da arquitetura SCSI já existente.
• (E) usa codificação 8b/10b, ou seja, usa 2 bits de verificação de erros a cada 8 transmitidos, sendo muito otimizado para transmissão de dados, conseguindo um throughput efetivo de 6,4Gbps de dados.
• ou
• (E) o FCoE usa codificação 64b/66b, ou seja, usa 2 bits de verificação de erros a cada 64 transmitidos, sendo muito otimizado para transmissão de dados, conseguindo um throughput efetivo de 9,7Gbps de dados.

Quadro Comparativo FCP e FCoE