Topologias

Um SAN Fibre Channel tem capacidade para oferecer conexões a subsistemas de armazenamento, dispositivos de armazenamento e servidores. Os componentes utilizados para montar um SAN dependem da sua implementação. Uma rede Fibre Channel pode ser composta de diferentes tipos de entidades interconectadas, como directors, switches, hubs, routers, gateways e bridges. [IBM Redbook]

Em ambientes pequenos de SAN, a topologia de Fibre Channel mais utilizada é a de laços arbitrados ou a topologia Switched Fabric. À medida em quem o SAN cresce em termos de tamanho e complexidade, é possível adotar directors para tornar a configuração mais flexível e tolerante a falhas.

Como dito anteriormente, SAN é uma rede dedicada de alto desempenho, que tem por finalidade a transferência de dados entre sistemas e fontes de armazenamentos heterogêneos. Trata-se de uma rede que evita conflitos de tráfego entre clientes e servidores, que é comum em redes tradicionais.

A grande diferença em termos de topologia entre as redes baseadas em Fibre Channel e outras redes é a ausência de dependência da topologia. Enquanto redes baseadas em Token Ring, Ethernet e FDDI (Fiber Distributed Data Interface) são dependentes da topologia e têm restrições de compartilhamento por causa de diferentes regras de comunicação, as redes baseadas em Fibre Channel suportam três tipos de topologia: Ponto-a-ponto, Laços Arbitrados e Switched. Estas podem operar de forma independente ou ser interconectadas de modo a formar um fabric.

A seguir, cada uma das topologias será explicada em mais detalhes.

Ponto-a-ponto

A conexão ponto-a-ponto (Figura 8) é a topologia Fibre Channel mais simples. Ela é adotada quando a rede conta apenas com dois nós. Nesta topologia, o meio não é compartilhado, o que permite que os dispositivos façam o uso de toda largura de banda da conexão.

Figura 8: Topologia Ponto-a-Ponto
(Adaptado de IBM Redbook)

 

Laço Arbitrado

A topologia Fibre Channel de Laço Arbitrado (Figura 9), no inglês Arbitrated Loop (FC-AL), é mais indicada para aplicações de armazenamento. Trata-se de um laço de até 126 nós que é gerenciado e compartilhado por um barramento. O tráfego flui em uma direção, transportando frames de dados e primitivas através do laço.

Por meio do uso do protocolo de arbitragem, uma única conexão é estabelecida entre o nó emissor e o receptor, e o frame de dados é transferido através do laço. Quando a comunicação entre duas portas conectadas termina, o laço fica disponível para arbitragem e uma nova conexão pode ser estabelecida. [IBM Redbook]

Os laços podem ser configurados por meio de hubs para tornar mais fácil o gerenciamento. Esta configuração, no entanto, está sujeita a uma maior latência determinada pelo tamanho do laço.

Figura 9: Topologia de Laço Arbitrado
(Extraído de IBM Redbook)

Protocolos para Fibre Channel de Laço Arbitrado

Alguns protocolos são utilizados para oferecer suporte à topologia de Laços Arbitrados. Estes protocolos são utilizados para inicializar o laço e atribuir endereços, arbitrar o acesso ao laço, estabelecer um circuito com outra porta no laço, encerrar este circuito quando as portas tiverem terminado de utilizá-lo e implementar um mecanismo de acesso justo, que irá garantir que todas as portas tenham oportunidade de acessar o laço.

Algoritmo de Justiça

O algoritmo de justiça do Laço Arbitrado é baseado no ordered set e na forma como a arbitragem é realizada. Para determinar se um laço está ou não em uso, uma Porta_NL espera até receber um IDLE. Ao receber o IDLE, a Porta_NL pode arbitrar pelo laço, enviando um sinal ARB.
Se um dispositivo com maior prioridade arbitrar antes que a Porta_NL veja o seu próprio ARB chegar, então ela irá perder a sua arbitragem.  Mas se o seu ARB percorrer todo o laço, então ela ganha o direito a estabelecer uma comunicação com outra Porta_NL. Ao terminar, a Porta_NL encerra a conexão e pode arbitrar novamente ou enviar um ou mais IDLE’s. Se ela estiver configurada para operar o algoritmo de justiça, então deve enviar IDLE’s. Isto permite que portas com menos prioridade possam arbitrar com sucesso pelo laço.

Endereçamento de Laço

Uma Porta_NL tem endereço de 24 bits. Se não houver conexão de switches, os dois bytes mais significativos do endereço desta porta serão zeros.

Os dispositivos pertencentes ao laço não possuem conexão com o mundo externo. Se o laço estiver conectado a um fabric e a Porta_NL suportar um fabric login, o switch irá atribuir aos dois bytes mais significativos um valor positivo.

Como as Portas_NL pertencem tanto a laços locais, quanto a comunidades fabric maiores, o endereço de 24 bits é utilizado como um identificador na rede. No caso de laços públicos, o valor dos dois bytes mais significativos representa o identificador do laço.

Tanto em Laços Arbitrados públicos quanto em privados, o último byte do endereço da porta irá se referir ao endereço físico do Laço Arbitrado (AL_PA, para Arbitrated Loop Physical Address). O AL_PA é adquirido durante a inicialização do laço e pode ser modificado pelo switch durante o login.
O Laço Arbitrado irá atribuir a prioridade aos AL_PAs baseando-se em um valor numérico. Quanto menor o valor, maior a sua prioridade. Através da inicialização do Laço Arbitrado, garante-se que a cada dispositivo é atribuído um único AL_PA. Só existe possibilidade de conflito de endereço quando dois laços separados são agregados sem a inicialização.

Switched fabric

A topologia Fibre Channel Switched Fabric (FC-SW) (Figura 10), também conhecida como fabric é a mais utilizada em implementações SAN. Um Fibre Channel fabric consiste em um ou mais fabric switchesem uma única configuração.

Figura 10: Topologia Fibre Channel Switched Fabric
(Adaptado de IBM Redbook)

Tanto a topologia Switched Fabric quanto a de Laço Arbitrado oferecem a largura total de conexão por porta. Porém, ao adicionar um novo dispositivo ao laço arbitrador, a banda é dividida. Diferentemente, para uma implementação Switched Fabric, a adição de um novo dispositivo ou de uma nova conexão entre dispositivos existentes irá proporcionar o aumento da largura de banda. Por exemplo, um switch de 8 portas, em uma tecnologia baseada em 2 Gbps, com 3 iniciadores e 3 targets, pode suportar até 3 conversas paralelas de 200 Mbps ou uma taxa de transferência total de 600 Mbps.

ID de Domínio

O ID de domínio é um número único que identifica o switch em um fabric. Este ID pode ser estático ou dinâmico.