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:: O Método de Acesso CSMA/CD

José Mauricio Santos Pinheiro em 13/10/2004

 

O aumento da capacidade de memória e de processamento dos equipamentos de redes (servidores, roteadores, etc), bem com o aumento da complexidade das aplicações, geram cada vez mais informação para ser processada e armazenada.

Padrão Fibre Channel

O padrão Fibre Channel foi definido pelo ANSI em 1994, como uma interface de transferência de dados, visando oferecer uma alternativa para substituição das interfaces de armazenamento existentes, como a SCSI, por exemplo.

O padrão foi projetado para endereçar um meio comum de interligação para os três tipos diferentes de tráfego de uma rede de comunicação: voz, dados e imagem. Suporta diversos protocolos de transporte, incluindo IP e SCSI, permitindo a utilização de cabeamento metálico ou óptico na interface física, o que torna essa tecnologia única para atender às necessidades de armazenamento de dados e de comunicação em redes de computadores.

Armazenamento

Com relação ao armazenamento de informações, o surgimento de plataformas que empregam componentes de rede com base no Fibre Channel, tais como hubs e switches, passaram a oferecer maiores facilidades na forma de gerenciar a informação, protegendo e compartilhando volumes crescentes de aplicações de missão crítica. Assim, as características do padrão Fibre Channel (confiabilidade, performance e conectividade) permitem que diferentes topologias de redes possam ser aplicadas no ambiente de armazenamento de dados.

A tecnologia Fibre Channel é projetada para combinar as características de simplicidade e rapidez dos canais de I/O com a flexibilidade e interconectividade das redes de comunicação baseadas em protocolos. Oferece um sistema de comunicação eficiente para uma grande variedade de dispositivos e aplicações, por meio de uma única interface de comunicação.

Características

O Fibre Channel possui as seguintes características:

Links de comunicação full-duplex com duas fibras ópticas por link (opções de outros meios);

Taxas de transmissão de 100Mbps a 3,2Gbps em um único link (200Mbps até 6,4Gbps em um link full-duplex);

Suporte para distâncias até 10km;

Suporte a múltiplos níveis de custo/performance, de pequenos sistemas a supercomputadores;

Suporte a comandos de interfaces de redes e canais de I/O existentes.

Figura 1 - Principais aplicações Fibre Channel

Terminologia

O Fibre Channel faz uso de um conjunto de terminologia específica, sendo que os principais termos são:

Porta: uma porta de comunicação dentro de um nó que realiza a comunicação sobre um link Fibre Channel. A porta do tipo N é usada na topologia Point-to-Point, a porta L é usada na topologia Arbitrated Loop, a porta do tipo F é de acesso no Fabric Switch e uma porta FL é utilizada na interconexão das topologias Arbitrated Loop e Fabric Switching;

Fabric: conjunto de componentes que realizam a comutação de frames. Interconecta diversas portas do tipo N;

Nó: conjunto de portas do tipo N.

Topologias

O padrão permite a conexão de dispositivos nos modos Point-to-Point, Arbitrated Loop e Fabric Switching:

Point-to-Point - É a topologia de nível básico do Fibre Channel, sendo utilizada quando há necessidade de alta performance no armazenamento de dados para um host. Nesta topologia, uma unidade de disco ou um conjunto de discos é ligado ao host e toda a banda disponível fica dedicada a ele;

Arbitrated Loop – Trata-se de uma topologia de nível intermediário, que permite ligar até 126 dispositivos de rede em anel. As portas em um Arbitrated Loop devem possuir as funções da porta tipo N e tipo F, denominadas de portas NL. O controle de acesso ao meio desta topologia funciona de maneira bem semelhante à rede Token Ring;

Fabric Switch – é uma topologia de nível avançado e permite a conexão de um número ilimitado de dispositivos, oferecendo uma banda completa para cada conexão por meio de um switch usado para interconectar um certo número de portas do tipo N. A figura 7(a) ilustra esta topologia, que pode também ser composta por uma rede de comutação fabric.

Uma topologia combinada de arbitrated loop com fabric switching pode ser utilizada para otimizar o custo da configuração. Neste caso, um dos nós do arbitrated loop deve ser um nó fabric-loop, que possui uma porta do tipo FL.

Figura 2 - Tipos de portas Fibre Channel

Um fabric pode ser implementado em um único componente como mostrado na figura anterior ou como uma rede de componentes conforme a figura seguinte:

Figura 3 - Implementação de Fabric

O Fibre Channel parece mais com as tradicionais redes de comutação de pacotes do que com os meios compartilhados de uma LAN. Desta forma, o Fibre Channel não se preocupa com as questões de controle de acesso ao meio (MAC).

Arquitetura de Protocolos

O padrão Fibre Channel é organizado em cinco níveis, conforme ilustrado na figura seguinte:

Figura 4 - Protocolos Fibre Channel

Os níveis de FC-0 a FC-2 definem a camada física e a sinalização (FC-PH). Ainda não existe padronização para o nível FC-3. No nível FC-4, padrões proprietários têm sido desenvolvidos para suportar uma variedade de canais e redes existentes.

 

Camada Física

Uma das grandes vantagens do padrão Fibre Channel é o suporte a uma variedade de opções para o meio físico, para a taxa de transmissão neste meio físico e a topologia da rede. O padrão para o nível FC-0 inclui uma notação para definir um meio de transmissão específico operando com uma taxa de transmissão específica. As duas implementações mais comuns são 100-TW-S-EL e 100-M5-I-SL.

Figura 5 - Nomenclatura FC-0

Confiabilidade, Performance e Conectividade

O Fibre Channel foi desenhado para permitir a conexão e desconexão de dispositivos, sem causar parada no funcionamento do barramento como um todo. Além disso, permite adotar uma configuração de anel duplo, formando um link de 100Mbps. Como utiliza a interface serial, os dados são transmitidos bit a bit, com uma taxa de transferência de pico de 106Mbps.

A integridade dos dados durante o processo de transferência é verificada por meio de mecanismos de sincronismo e pela utilização de "checksum", verificado pelo receptor da informação. Se ocorrer alguma inconsistência, os dados são retransmitidos pelo emissor.

A conectividade do Fibre Channel permite que as organizações possam consolidar dados entre servidores e sistemas de armazenamento bastante dispersos e ao mesmo tempo, dar suporte aos crescentes volumes de dados corporativos. Neste aspecto, o padrão oferece vários benefícios para os servidores e sistemas de armazenamento (as atuais implementações SCSI impõem uma limitação na distância em 25 metros entre os servidores e os sistemas de armazenamento de dados enquanto o FC permite uma distância de até 10Km entre os dispositivos da rede de "Enterprise Storage"), conectividade aberta e maiores taxas de transferência de dados. Uma única plataforma Fibre Channel pode lidar simultaneamente com conexões de canais paralelos e seriais de mainframes e com servidores de sistemas abertos.

A figura seguinte mostra as distâncias máximas permitidas por tipo de meio físico utilizado no padrão Fibre Channel.

 

Figura 6 - Distâncias máximas para Fibre Channel


José Maurício Santos Pinheiro
Professor Universitário, Projetista e Gestor de Redes, 
membro da BICSI, Aureside e IEC.

Autor dos livros:
 
· Guia Completo de Cabeamento de Redes ·
· Cabeamento Óptico ·
· Infraestrutura Elétrica para Redes de Computadores
·
· Biometria nos Sistemas Computacionais - Você é a Senha ·

E-mail: jm.pinheiro@projetoderedes.com.br

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