A abordagem aqui será restrita a ULPs que são utilizadas junto com a tecnologia Fibre Channel. Será discutido o uso do FCP nas comunicações origem-destino, o uso do FCIP e iFCP para conexões à longa distância de SAN através de redes IP. Além disso, será apresentado, o FCoE, uma nova normalização que deverá solidificar e difundir ainda mais a solução SAN.
Na Figura 2.15, encontra-se outra solução de Storage Area Network, o iSCSI. O iSCSI não será abordado aqui, pois esta tecnologia, que utiliza redes TCP/IP para comunicação origem-destino, é uma solução alternativa ao Fibre Channel.
FCP
O Fibre Channel Protocol (FCP) é um Protocolo de Transporte SCSI e que foi desenvolvido para facilitar a comunicação de blocos de dados entre origem-destino em redes FC, Figura 2.16. No modelo de redes FC, FCP é um protocolo da camada FC-4. Além disso, para o uso do FCP nenhuma modificação especial é necessária no FC e no SCSI, pois utiliza o mesmo formato de quadro e de serviços definidos pelas especificações do FC e a arquitetura SCSI já existente. Com isso, uma explicação básica do funcionamento do FCP já foi dada em Características Essenciais.
Na Figura 2.17, os comandos SCSI e dados são encapsulados no FCP antes do encapsulamento do FC. Este é o fator pelo qual o Fibre Channel tem um menor overhead.
FCIP
Fibre Channel over IP (FCIP) permite a conexão de dois FC-SANs interligando switches através de TCP/IP. Um túnel ponto a ponto é criado através de uma rede IP, e o tráfego Fibre Channel é encapsulado e desencapsulados nos terminais. Quando um túnel é estabelecido, dois FC-SANs se juntam para formar um só FC-SAN virtual. Todos os switches em cada lado do túnel ver os outros switches como se fossem locais. A Figura 2.18 ilustra o túnel FCIP ligando dois SANs.
Todos os dispositivos Fibre Channel nas extremidades do túnel compartilham o mesmo endereço.
Podendo implementar conexão de Portas_E, um virtual inter-switch link (VISL), à longa distâncias, protocolos Fibre Channel switch-to-switch são passados via WAN. Permitindo aplicações a longas distâncias, como o espelhamento de dados de uma empresa para outra localização geográfica, onde os dados possam ser recuperados caso aconteça algum desastre na empresa.
O FCIP apresenta um overhead muito maior que o FCP, como pode ser analisado na Figura 2.19. Além do overhead do Ethernet, IP e TCP, deve ser considerado o overhead do Fibre Channel Frame Encapsulation (FC-FE) e do quadro FC.
iFCP
O Internet Fibre Channel Protocol (iFCP) é um protocolo gateway-to-gateway que interliga dispositivos do Fibre Channel através da rede IP/Ethernet. O iFCP pode ser implementado de duas formas.
A primeira forma é os iFCP Gateways ligarem-se aos FC switches, Figura 2.20. Esta é a maneira mais empregada do uso do iFCP.
Na outra forma, os iFCP Gateways substituem os FC switches, e são ligados diretamente aos dispositivos Fibre Channel, Figura 2.21. Com isso, é possível criar soluções SAN baseada em IP que usem dispositivos do Fibre Channel, mas que não requerem FC Fabric.
O iFCP apresenta desafios para sua adoção, pois para as suas formas de implementação, há outras soluções concorrentes similares. No caso em que os iFCP Gateways são implementados em conjuntos com os FC switches, o iFCP compete contra o FCIP. Nesta questão o FCIP é uma solução mais barata e de menor complexidade. No outro caso, em que os dispositivos terminais do Fibre Channel são ligados diretamente via IP/Ethernet, o custo é menor, mas a solução é semelhante à solução proposta pelo iSCSI. O iSCSI, que será abordado mais a frente, foi desenvolvido para ser um solução alternativa para FC-SAN. Portanto, o iSCSI fornece uma solução mais elegante e econômica.
Na camada iFCP, os 24-bit de endereço do dispositivo FC é mapeado para um endereço de IP único de 32-bit, fornecendo endereçamento nativo de IP para cada cliente e alvo que compõem a rede FC. O iFCP substitui a camada FC-2 pelas camadas TCP/IP para uma transmissão confiável pela rede IP.
O endereçamento único de IP para cada dispositivo Fibre Channel permite a comunicação de qualquer ponto a qualquer ponto, como mostra a Figura 2.22. A comunicação não está restrita aos túneis como no FCIP e pode ser roteada para o destino que desejar. Permitindo a convergência das aplicações de armazenamento SAN, LAN, e WAN usando as qualidades do Fibre Channel.
Após comparar e analisar as Figuras 2.19 e 2.23, o mesmo comentário feito ao overhead do FCIP pode ser feito ao iFCP.
FCoE
Fibre Channel over Ethernet (FCoE) foi desenvolvido com a intenção de manter o modelo Fibre Channel. No FCoE, o quadro nativo do FC é mapeado no quadro do Ethernet. Permitindo que tráfegos FC sejam transmitidos através da rede Ethernet.
Atualmente, as empresas mantém duas redes, uma para LAN, baseada no Ethernet, e outra para SAN, baseada no Fibre Channel. Convergir as duas redes em uma única infra-estrutura Ethernet permitirá a consolidação I/O. Num mesmo cabo físico poderá passar tráfegos poderá passar tráfegos FC e da Ethernet, Figura 2.24.
Para o entendimento de como é possível essa convergência, três características do FCoE devem ser analisadas: encapsulamento, formato do quadro e congestionamento do Ethernet.
Encapsulamento
O FCoE fornece a capacidade de carregar a camada FC-2 sobre a camada Ethernet, como na Figura 2.25. Isso permite o Ethernet transmitir as camadas FC-3 e FC-4 através das camadas IEEE 802.3 do Ethernet. Esse mapeamento feito pelo FCoE que permite o tráfego FC passar pela infra-estrutura Ethernet.
Por encapsular inteiramente o quadro do Fibre Channel diretamente no interior do payload Ethernet, o FCoE evita o overhead de qualquer protocolo intermediário, Figura 2.26. Assim, garantindo altos níveis de desempenho e interoperabilidade com as redes SAN já existentes.
Formato do Quadro
O quadro Fibre Channel encapsulado é constituído de cabeçalho, os dados a serem transportados e o CRC. A manutenção do cabeçalho original do FC permite a integração do FCoE a redes SANs sem a necessidade de um gateway. A Figura 2.27 ilustra o formato do quadro.
Congestionamento do Ethernet
Um dos desafios enfrentados no desenvolvimento do FCoE, foi o transporte de dados pelo Ethernet sem que haja perdas de quadros. Congestionamento em uma rede onde não pode haver perdas é um problema que deve ser gerenciado.
O Fibre Channel e Ethernet gerenciam o congestionamento, resumidamente, da seguinte forma:
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Fibre Channel gerencia o congestionamento pelo controle de fluxo baseado em créditos que garante, em condições normais, a não perca de informações.
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Ethernet junto com TCP/IP gerencia o congestionamento pelo mecanimos de controle de fluxo descarte de pacotes.
Entretanto, controle de fluxo descarte de pacotes não é aceitável, pois há perdas de informações. Contudo, o IEEE 802.3X Ethernet contém um função conhecida como PAUSE. Essa função permite que se uma porta receptora estiver ocupada, ela possa enviar um quadro de controle para a porta de transmissão a fim de dar um intervalo na transmissão, Figura 2.28. Essa função Pause do Ethernet permite que o tráfego Fibre Channel passe pela rede Ethernet sem que ocorra perdas.
