iFCP thớch nghi với cỏc thiết bị cuối trờn kờnh quang học bằng cỏch giả lập giao diện cổng kết nối quang học (F_Port). Khi ủú, iFCP cú chức năng như một thiết bị chuyển mạch quang học (Fibre Channel Switch) như hỡnh 15 dưới ủõy.
Fibre Channel Trafic Fibre Channel Device Fibre Channel Device N_Port N_Port Fibre Channel Device Fibre Channel Device
N_Port N_Port Device DomainFibre Channel
Fibre Channel
Device Address
F_Port F_Port F_Port F_Port
iFCP Layer iFCP Layer
iFCP Portal iFCP Portal
Control Data IP Address Maping iFCP Frames IP Network
iFCP Gateway Region iFCP Gateway Region
IP Fabric
Hỡnh 15 - Kiến trỳc iFCP
Tại tầng iFCP, ủịa chỉ (24 bit) của một thiết bị kờnh quang học ủược ỏnh xạ
với một ủịa chỉ IP duy nhất và cung cấp ủịa chỉ IP cho thiết bị nguồn và thiết bịủớch (thiết bị kờnh quang). Tương ứng với tầng vận tải của kờnh quang (FC-2) ủược iFCP thay thế bằng giao thức TCP/IP ủể truyền tải dữ liệu qua mạng IP.
___________________________________________________________________
IP Network for Storage
iFCP Gateway
iFCP Gateway
iFCP Gateway iFCP Gateway
Device to Device Session Device to Device Session Fibre Channel Server Fibre Channel Server Fibre Channel Tape Library Fibre Channel Server Fibre Channel
Disk Array Fibre ChannelServer
Fibre Channel Disk Array Fibre Channel
Tape Library
Hỡnh 16 - sử dụng iFCP kết nối cỏc thiết bị thụng qua mạng IP
Việc kết nối tới cỏc thiết bị kờnh quang ủược cung cấp thụng qua cổng FL_Port (kiến trỳc kết nối vũng) hay qua cổng E_Port (kiến trỳc kết nối chuyển mạch) giữa một cổng của iFCP (iFCP gateway) và một bộ chuyển mạch quang. ðặc tớnh này cho phộp những SAN kờnh quang riờng lẻ cú thểủược sử dụng trong kiến trỳc IP. Lỳc này cỏc thiết bị kờnh quang ủược gắn vào thiết bị chuyển mạch quang
ủú sẽủược gỏn cho một ủịa chỉ IP ỏnh xạ. Như vậy iFCP cung cấp phương thức kết nối mềm dẻo kết nối cỏc thiết bị kờnh quang với nhau nờn nú cú thể ủược dựng ủể
thay thế cỏc bộ chuyển mạch quang.
3.1.2. ðịa chỉ iFCP
ðặc tả iFCP xỏc ủịnh hai chế ủộủịa chỉ của cỏc thiết bị kờnh quang là: chếủộ
trong suốt (transparent mode) và chếủộ chuyển ủổi (translation mode).
Ở chế ủộ trong suốt, cỏc thiết bị kờnh quang ủược xỏc ủịnh bởi ủịa chỉ duy nhất cú ủộ dài 24 bit, là ủịa chỉ theo cỏch ủỏnh của chuẩn kờnh quang. Theo chuẩn này, cỏc bộ chuyển mạch quang chịu trỏch nhiệm cấp phỏt một ủịa chỉ duy nhất cho cỏc thiết bị kờnh quang khi cỏc thiết bị này thực hiện quỏ trỡnh ủăng nhập (login). Hỡnh 17 thể hiện ủịnh dạng ủịa chỉ của cỏc thiết bị cuối kờnh quang, cũn ủược gọi là (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ứng dụng cho Tổng Cụng ty Bảo hiểm Việt Nam -
___________________________________________________________________
ủịa chỉ N_Port. ðịa chỉ N_Port cú ủộ dài 24 bit và chia làm 3 phần, mỗi phần cú ủộ
dài 8 bit (1 byte): byte thứ nhất chứa thụng tin nhận dạng miền (Domain ID), byte thứ hai chứa thụng tin nhận dạng vựng (Area ID) và byte cuối cựng chứa thụng tin nhận dạng cổng (Port ID).
Domain Area Port
Fibre Channel N_Port Address
Hỡnh 17 - ðịnh dạng ủịa chỉ N_port của thiết bị kờnh quang
Theo chuẩn kờnh quang, mỗi bộ chuyển mạch ủược gỏn tương ứng với một
ủịnh danh miền. Như vậy trong một mạng quang thỡ số miền tối ủa là 239 miền và mỗi miền cú khả năng cấp phỏt ủược 65000 ủịa chỉ khỏc nhau cho cỏc thiết bị cuối. Khi biết ủược ủịa chỉ của một thiết bị cuối kờnh quang, chỳng ta cú thể xỏc ủịnh
ủược vị trớ của thiết bị ủú. ðịnh danh miền giỳp ta xỏc ủịnh ủược bộ chuyển mạch mà thiết bị ủược gắn vào, cặp ủịnh danh vựng/cổng (Area/Port) giỳp ta xỏc ủịnh
ủược cổng mà thiết bịủược gắn vào.
ðịa chỉ N_Port phụ thuộc vào vị trớ của thiết bị trong mạng quang nờn khi ta chuyển kết nối của thiết bị từ cổng này sang cổng khỏc của bộ chuyển mạch hay từ
bộ chuyển mạch này sang bộ chuyển mạch khỏc thỡ ủịa chỉ N_Port cũng thay ủổi theo. Sự thay ủổi ủịa chỉ N_Port buộc quỏ trỡnh ủịnh tuyến dữ liệu thay ủổi. Tuy nhiờn thiết bị kờnh quang sẽ vẫn ủược xỏc ủịnh duy nhất nhờủịa chỉ cứng WWN.
ðịa chỉ WWN là duy nhất trờn toàn cầu và cú ủộ dài 64 bit. ðịa chỉ WWN khụng
ủược dựng ủểủịnh tuyến vỡ ủộ dài của nú khỏ lớn và khụng cú cấu trỳc phự hợp với việc ủịnh tuyến nhưủịa chỉ N_Port.
Trong khung dữ liệu của kờnh quang, cú hai trường chứa ủịa chỉ N_Port: trường D_ID (Destination ID) chứa ủịa chỉ N_Port bờn ủớch ủến và trường S_ID (Source ID) chứa ủịa chỉ N_Port bờn nguồn. ðịa chỉ D_ID và S_ID ủược sử dụng
___________________________________________________________________ suốt quỏ trỡnh trao ủổi dữ liệu. Kết thỳc quỏ trỡnh giao dịch, trong khung dữ liệu sẽ
chứa ủịa chỉ WWN. Thụng tin này rất cần thiết ủểủảm bảo tớnh toàn vẹn của giao dịch vỡ ủịa chỉ nguồn hoặc ủớch cú thể bị một thiết bị khỏc chiếm dụng khi thiết bị
này ủược cắm vào chỗ thiết bị nguồn hoặc ủớch cắm.
iFCP cú một số hạn chế do sử dụng lược ủồủỏnh ủịa chỉ của mạng quang. Mỗi iFCP gateway ủều ủược coi như một khối gồm 65000 ủịa chỉ ngay cả khi chỉ cú một vài ủịa chỉ ủược sử dụng cho vài thiết bị ủang hoạt ủộng. Hơn nữa, khi một bộ
chuyển mạch ủược gắn vào, mạng quang sẽ thực hiện quỏ trỡnh gỏn ủịnh danh miền mới và yờu cầu toàn bộ thiết bị gắn vào nú thực hiện quỏ trỡnh ủăng nhập ủể cấp phỏt lại ủịa chỉ N_Port mới. Một mạng quang cú qui mụ lớn với nhiều bộ chuyển mạch và thiết bị sẽ mất nhiều thời gian ủểổn ủịnh lại toàn bộ mạng quang.
ðểủảm bảo SAN dựa trờn nền tảng IP mở rộng hơn những giới hạn của mạng quang, iFCP cũn sử dụng chế ủộ ủịa chỉ chuyển ủổi. Trong chế ủộ ủịa chỉ chuyển
ủổi, iFCP gateway vẫn gỏn những ủịa chỉ N_Port 24 bit cho những thiết bị gắn vào nú. Về mặt chức năng, những giao dịch nội bộ trong cựng một iFCP gateway cũng giống như một bộ chuyển mạch quang. Nhưng khụng giống với bộ chuyển mạch quang, iFCP gateway cũn gỏn ủịa chỉ N_Port cho những thiết bị từ xa (khụng cựng trờn một iFCP gateway) và coi chỳng như những thiết bị cục bộ. ðịa chỉ ủược gỏn cho cỏc thiết bị từ xa này cũn ủược gọi là ủịa chỉ N_Port ủy nhiệm (proxy address)
và chỳng chỉ cú thể ủược sử dụng trong phạm vi cục bộ iFCP gateway, khụng ủược quảng bỏ khắp IP SAN. iFCP gateway thực hiện chuyển ủổi ủịa chỉ N_Port ủy nhiệm với ủịa chỉ N_Port thực sự. Nú sẽ thay thế trường D_ID của ủịa chỉủy nhiệm bằng ủịa chỉ thực sự trong khung dữ liệu khi giao dịch. Quỏ trỡnh này làm tăng thờm thời gian xử lý tại iFCP gateway nhưng nú trỏnh ủược những vấn ủề phỏt sinh trong sơủồủỏnh ủịa chỉ của mạng quang.
iFCP thực hiện ỏnh xạ ủịa chỉ IP, ủịa chỉ này ủược lưu trong phần thụng tin tiờu ủề IP (IP header) của khung số liệu iFCP. Trong hỡnh 18, iFCP gateway duy trỡ một bảng tra cứu (lookup table) ủể ỏnh xạủịa chỉ N_Port với ủịa chỉ IP. Trong chế
ứng dụng cho Tổng Cụng ty Bảo hiểm Việt Nam -
___________________________________________________________________
ủộ chuyển ủổi ủịa chỉ, bảng tra cứu này bao gồm cả ủịa chỉ N_Port ủy nhiệm và ủịa chỉ N_Port thực.
Fibre Channel Header
D_ID 80XXYY S_ID 03XXYY --- Payload --- Destination IP Portal Address N_Port ID --- AA.BB.CC.DD 01XXYY Key IP header IP Destination IP Source --- TCP Header --- iFCP Header --- Payload Fibre Channel Header (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
D_ID 01XXYY
S_ID 03XXYY ---
Payload
Outbound
Fibre Channel Frame iFCP Lookup Table Outbound iFCP Frame
Hỡnh 18 - Chếủộ chuyển ủổi ủịa chỉ iFCP và ủịa chỉ IP
Trong sơủồ trờn, “80” là giỏ trị ủịnh danh miền của ủịa chỉ D_ID trong mạng quang. ủịa chỉ N_Port ủy nhiệm trong khung số liệu này thụng bỏo với iFCP rằng: khung số liệu này cần ủược chuyển ủến một thiết bị từ xa nào ủấy. iFCP gateway thực hiện thao tỏc tỡm ủịa chỉ trong bảng tỡm kiếm, kết quả trả về là ủịa chỉ IP và N_Port thực tương ứng. Trong quỏ trỡnh xõy dựng khung dữ liệu iFCP, ủịa chỉ
N_Port thực sự ủược gắn vào phần thụng tin tiờu ủề kờnh quang, ủịa chỉ IP ủớch
ủược ủiền vào phần thụng tin tiờu ủề IP của khung số liệu iFCP.
Quỏ trỡnh ỏnh xạ và chuyển ủổi ủịa chỉ làm tăng thời gian trễ xử lý. Tuy nhiờn trong thực nghiệm, iFCP vẫn cú thểủạt ủược tốc ủộ gigabit.
2.1.3. Giả lập dịch vụ kờnh quang học của iFCP
___________________________________________________________________ iFCP. Do một cổng mạng iFCP cú thể thay thế trực tiếp một bộ chuyển mạch kờnh quang và cho phộp kết nối N_Port, nú phải giả lập những dịch vụ kờnh quang chuẩn nhưủăng nhập, ủăng ký SNS và ELS. Hơn nữa iFCP gateway chặn cỏc yờu cầu của kờnh quang như ủăng nhập cổng (PLOGI) và phải thiết lập kết nối TCP/IP với iFCP gateway ủớch. Fibre Channel PLOGI Command Local N_Port? Set Up TCP/IP Connection Transmit PLOGI to N_Port ELS Transmit Local N_Port No Yes
Fibre Channel Domain IP Domain
Hỡnh 19 - iFCP gateway xử lý PROGI
Hỡnh 19 minh họa quỏ trỡnh một thiết bị kờnh quang cục bộ gửi yờu cầu PLOGI tới ủớch. ðầu tiờn, iFCP phải xỏc ủịnh ủớch là cục bộ hay ở xa. Nếu PLOGI
ủược gửi ủến ủịa chỉ ủớch là một thiết bị cục bộ, iFCP chuyển tiếp tới cổng tương
ứng. Ngược lại, cổng mạng iFCP thiết lập kết nối TCP/IP ủến ủỳng iFCP gateway cú gắn thiết bịủú và gửi yờu cầu PLOGI thụng qua khung dữ liệu iFCP. Bước tiếp theo là quỏ trỡnh ủàm phỏn về kớch cỡ tối ủa của khung số liệu giữa hai thiết bị kờnh quang, kết quả ủàm phỏn ủược cập nhật vào trường qui ủịnh kớch cỡ tối ủa cho khung số liệu. Núi chung, cổng mạng iFCP khi ủàm phỏn sẽủề nghị kớch cỡ gúi dữ
liệu tối ủa là 1.5KB ủể ủảm bảo khung số liệu kờnh quang ủược ủúng gúi trong mạng Ethernet mà khụng làm phõn mảnh gúi tin
ứng dụng cho Tổng Cụng ty Bảo hiểm Việt Nam -
___________________________________________________________________ quả nhận ủược là danh sỏch ủịa chỉ kờnh quang của bờn ủớch. iFCP gateway cũng giả lập dịch vụ này, nhưng lại chuyển ủổi truy vấn SNS thành truy vấn iSNS. Khi nhận ủược phản hồi từ mỏy chủ iSNS, iFCP gateway ghi lại ủịa chỉ kờnh quang và
ủịa chỉ IP tương ứng vào trong bảng chuyển ủổi ủịa chỉ (Translation Table Address) và ủịnh dạng thành hồi ủỏp SNS ủể gửi cho bờn nguồn. Hỡnh 20 thể hiện một quỏ trỡnh xử lý yờu cầu SNS, trong quỏ trỡnh này việc cập nhật lại bảng chuyển ủổi ủịa chỉủể tạo thuận lợi cho quỏ trỡnh truyền thụng sau này giữa bờn nguồn và bờn ủớch.
Name Service ELS Convert to iSNS Query iSNS Name Service Query Convert to iSNS Query Format ELS Response Name Service ELS Response
Fibre Channel Domain IP Domain
Hỡnh 20 - Quỏ trỡnh iFCP gateway xử lý một yờu cầu SNS
Nhằm hỗ trợ cỏc thiết bị kờnh quang gửi và nhận yờu cầu một cỏch thuận tiện, iFCP sử dụng những ủịa chỉ ủó ủược chuẩn húa trong kờnh quang. Vớ dụ dịch vụ
SNS cú ủịa chỉ “FF FF FC” ở cả bộ chuyển mạch và iFCP.
2.1.4. ðiều khiển kết nối TCP và iFCP
iFCP gatewway cú hai loại giao tiếp: F_Port giao tiếp với thiết bị cuối kờnh quang và FCP Portal giao tiếp với mạng TCP/IP. iFCP gateway khụng sử dụng dịch vụ truyền của kờnh quang (dựa trờn giao thức ủịnh tuyến FSPF - Fabric Shortest
___________________________________________________________________
Path First) mà thiết lập kết nối TCP/IP tới iFCP gateway khỏc và sử dụng giao thức (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ủịnh tuyến như OSPF (Open Shortest Path First) ủể truyền.
Khi cỏc thiết bị ủó phỏt hiện ra nhau thụng qua iSNS, iFCP gateway cú thể
thiết lập nhiều kết nối TCP/IP giữa chỳng. Kết nối TCP ủược quản lý nhờ hỡnh thức trao ủổi thụng ủiệp kết nối giữa cỏc iFCP gateway. Kết nối TCP gọi là cú ràng buộc khi cổng N_Port ủang lưu thụng dữ liệu sử dụng kết nối này. Kết nối TCP gọi là khụng ràng buộc khi kết nối tồn tại nhưng khụng cú sự lưu thụng dữ liệu. Khi thiết bị kờnh quang gửi yờu cầu PLOGI tới một thiết bị kờnh quang khỏc khụng gắn cựng iFCP gateway, iFCP gateway chọn một kết nối TCP khụng ràng buộc nếu cú hoặc thiết lập kết nối TCP mới cho phiờn ủăng nhập ủú. Một kết nối TCP khụng ràng buộc sẽ trở thành kết nối TCP ràng buộc nếu iFCP ủưa ra lệnh ràng buộc kết nối tới iFCP gateway của thiết bịủớch.
Trong quỏ trỡnh ủăng nhập, thiết bị kờnh quang ủược ràng buộc với một kết nối TCP, nú sẽ sử dụng kết nối này trong suốt thời gian giao dịch. Khi phiờn giao dịch kết thỳc, kết nối TCP sẽ chuyển sang trạng thỏi khụng bị ràng buộc và sẵn sàng cho một quỏ trỡnh ủăng nhập mới. iFCP gateway lại khỏc, nú cú thể cú nhiều kết nối TCP tới nhiều iFCP khỏc và cỏc cỏc kết nối này cú thể ủược ỏp dụng những chớnh sỏch chất lượng dịch vụ khỏc nhau.
2.1.5. Kiểm soỏt lỗi của iFCP
iFCP cú trỏch nhiệm phỏt hiện lỗi trờn cả kờnh quang học và TCP. iFCP luụn phải theo dừi giỏ trị giới hạn thời gian xử lý (timeout) của kờnh quang như
E_D_TOV và R_A_TOV cũng như cỏc lỗi của TCP. Nếu một kết nối TCP hoặc một thiết bị kờnh quang phỏt sinh lỗi khụng thể khắc phục ủược, cổng mạng iFCP sẽ ngắt kết nối TCP ủú và hủy bỏ cỏc khung dữ liệu chưa ủược xử lý xong. Tiếp ủú iFCP yờu cầu thiết bị cuối kờnh quang bờn nguồn thực hiện một phiờn ủăng nhập mới tới bờn ủớch. Khi cổng mạng iFCP phỏt hiện ra lỗi nghiờm trọng như bộ ủịnh tuyến hoặc bộ chuyển mạch gắn với nú bị lỗi thỡ iFCP sẽ kết thỳc toàn bộ cỏc kết nối TCP và thiết lập lại kết nối tới mạng IP ủớch. Trong trường hợp cú một trong
ứng dụng cho Tổng Cụng ty Bảo hiểm Việt Nam -
___________________________________________________________________ nhiều kết nối bị hỏng, iFCP chỉ xử lý kết nối hỏng ủú và duy trỡ những kết nối cũn lại.
2.1.6. An ninh iFCP
Bảo mật cỏc giao dịch iFCP ủược thực hiện theo một số cỏch khỏc nhau. Hỡnh