Transporte de Dados

Para entender o funcionamento da tecnologia Fibre Channel, é importante saber como ocorre o transporte dos dados e os mecanismos envolvidos no processo.

Ordered set

Para transportar os dados através da rede, Fibre Channel utiliza a sintaxe ordered set. Os ordered sets são compostos de palavras de transmissão de quarto bytes, que contém dados e caracteres especiais. Os ordered sets garantem a disponilibidade para realizar a sincronização de bit e de palavra, o que também estabelece a fronteira de alinhamento

Um ordered set sempre começa com o caracter especial K28.5. Os ordered sets Start Of Frame (SOF) e End Of Frame (EOF) são os delimitadores de começo e final de frame, respectivamente. Eles precedem ou sucedem o conteúdo de um frame e a sua função é estabelecer as fronteiras de um frame. Existem 11 tipos de delimitadores de SOF e oito tipos de EOF definidos para os fabrics e para a o controle de sequência da Porta_N.

Existem dois tipos de ordered sets designados pelo padrão para ter significados especiais: ocioso (IDLE) e receptor pronto (R_RED). O IDLE é uma primitiva de sinal transmitida na conexão para indicar que a porta está pronta para a transmissão e recepção dos frames. A primitiva de sinal R_RDY indica que o buffer da interface está pronto para receber frames.

Uma sequência primitiva é um ordered set transmitido e repetido continuamente para indicar as condições específicas de uma porta ou as condições encontradas pelo receptor de uma porta lógica. Quando uma sequência primitiva é recebida e reconhecida, um IDLE ou uma sequência primitiva correspondente é transmitida em resposta. Para reconhecer uma sequência primitiva, deve-se fazer a detecção de três instâncias do mesmo ordered set. [IBM Redbook]

As seguintes sequências primitivas são suportadas pelo padrão Fibre Channel:

• Offline state (OLS): esta sequência é transmitida por uma porta para indicar que a porta está começando o protocolo de inicialização de conexão ou que a porta recebeu e reconheceu o protocolo NOS ou que a porta está alterando o seu estado para offline.
• Not operational (NOS): esta sequência é transmitida por uma porta em um ambiente ponto-a-ponto ou de fabric, para indicar que a porta encontrou uma falha de conexão ou está em um estado offline, esperando pela sequência OLS.
• Link reset (LR): é utilizada para reiniciar uma conexão.
• Link reset response (LRR): é transmitido por uma porta para indicar o reconhecimento de uma sequência LR.

Transferência de Dados

A transferência de dados através do Fibre Channel é realizada por meio do envio de frames. Um ou mais frames relacionados constituem uma sequência. Um conjunto de sequências forma uma troca.

Frames

No Fibre Channel, um frame pode ter até 528 palavras de transmissão em seu campo de dados, ou seja, 2112 bytes. Se a quantidade de palavras transmitidas superarem este valor, os dados devem ser transmitidos em vários frames. Este conjunto de vários frames corresponde a uma sequência. Uma conexão entre duas portas formada por sequências administradas por uma unidade ainda maior, chamada de troca.

Um frame (Figura 7) é composto dos seguintes elementos:

• Delimitador de começo de frame (SOF)
• Cabeçalho do frame
• Cabeçalhos opcionais e dados
• Campo CRC
• Delimitador de final de frame (EOF)

Figura 7: Estrutura de um frame no Fibre Channel
(Adaptado de IBM Redbook)

Regras para frames
As regras a seguir se aplicam ao protocol de frame:

• Um frame é a menor unidade de informação transferida
• Uma sequência tem ao menos um frame
• Uma troca tem pelo menos uma sequência

Palavra de transmissão

Uma palavra de transmissão é a menor unidade de transmissão definida no Fibre Channel. Esta unidade consiste em quatro caracteres de transmissão. Cada caracter tem 10 bits, logo uma palavra terá 40 bits. Quando uma informação transferida não é múltipla de 4 bytes, o protocolo de frame irá adicionar bytes de preenchimento, que serão removidos no destino.

Um frame é formado por um delimitador de começo de frame (Start Of Frame -SOF), seguido de uma cadeia de palavras de transmissão. Ao final da cadeia é agregado um delimitador de final de frame (End Of Frame - EOF).

Cabeçalho do Frame

Cada frame possui um cabeçalho que identifica a sua fonte, o seu destino, informações de controle que servem ao seu gerenciamento, sequências e trocas associadas ao frame.

O cabeçalho de um frame inclui os seguintes campos:

Routing control (R_CTL): identifica o tipo de informação contida no campo de dados e onde ele deve ser roteado.
ID do Destino (D_ID): Contém o endereço do destino do frame.
ID da Origem(S_ID): Contém o endereço da origem do frame.
Tipo: Para frames de dados, identifica o protocolo do conteúdo do frame. Para frames de controle, identifica o código de resolução.
Controle do Frame (F_CTL): Contém informação de controle relacionada ao conteúdo do frame.
ID da Sequência (SEQ_ID): Corresponde ao identificador da sequência atribuído pelo iniciador. E é único para o par D_ID e S_ID enquanto a sequência estiver estabelecida.
Campo de Controle de Dados (DF_CTL): Especifica se os cabeçalhos opcionais estão presentes no começo do campo de dados.
Contador de Sequência (SEQ_CNT): Identifica a posição do frame em uma sequência e é incrementado em um para cada frame subsequente transferido em uma sequência.
ID do Iniciador (OX_ID): Contém o identificador de troca atribuído pelo iniciador.
ID do Receptor (RX_ID): Contém o identificador de troca do receptor.
Parâmetro: Especifica o deslocamento relativo para frames de dados, ou informação relativa à conexão para frames de controle.

Sequências

As informações em uma sequência se movem em uma direção, de uma Porta_N fonte para uma Porta_N destino. Os campos do cabeçalho do frame são utilizados para identificar o começo, meio e final de uma sequência, assim como, a ordem dos frames em uma sequência, e assim podem identificar a sua chegada desordenada.

Trocas

Uma troca é responsável por gerenciar uma única operação que pode afetar várias sequências. A fonte e o destino podem ter diferentes trocas ativas ao mesmo tempo.
Um exemplo de troca pode ser observado em tarefas SCSI. As tarefas SCSI são compostas de uma ou mais unidades de informação. Neste caso, as unidades de informação seriam:

• Unidade de informação de comando
• Unidade de informação de transferência pronta
• Unidade de informação de dados
• Unidade de informação de resposta

Cada unidade de informação é uma sequência da troca. Somente um participante envia a sequência por vez.

Latência

A latência corresponde ao atraso entre a solicitação de uma ação e a ocorrência, de fato, desta ação. Em SAN os componentes sujeitos à maior latência são as portas, os switches, conexões de longa distância e conexões entre switches.