Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.92 MB, 94 trang )
25
Trong mô hình phân tầng của kênh quang, tầng FC-0 là tầng thấp nhất, đây cũng là
tầng dễ phân biệt nhất bằng cách nhìn sự khác biệt của môi trường truyền dẫn, kiểu,
kiểu đầu kết nôi… Tầng này quy định việc ánh sáng truyền trong cáp quang như thế
nào. Các thiết bị truyền và nhận hoạt động ra sao. Hầu hết các công việc ở tầng này là
làm việc với các khối của bộ thu hoặc phát.
Tầng FC-1 quy định việc mã và giải mã dữ hiệu. Khi gộp cả tầng FC-0 và FC-1
thì người ta thường gọi chung hai tầng này là tầng giao diện tín hiệu (signaling
Interface). Tầng này nhận chuỗi các tín hiệu sau đó mã thành các ký tự có thể sử dụng.
Mã hóa sử dụng là mã 8/10 bits – trong 10 bits có 8 bit là dữ liệu thực còn 2 bit được
sử dụng làm bit chẵn lẻ. (Hình 2.5)
Hình 2.5 Mã hóa và giải mã tại mức FC-1
Tầng FC-2 chịu trách nhiệm xây dựng khung dữ liệu và điều khiển kênh truyền. FC-2
là tầng thực hiện việc chuyển các khung (Frame) giữa nơi gửi và nơi nhận. khung được
phân loại thành khung dữ liệu và khung điều khiển kết nối.
Nếu một khung là khung điều khiển kết nối thì trường dữ liệu của nó có giá trị
bằng 0. Còn nếu là khung dữ liệu thì trường dữ liệu có thể có kích thước từ 0 đến
2112 byte. Khung dữ liệu có thể được sử dụng dưới dạng khung dữ liệu - kết nối
(Link-Data frame) và khung dữ liệu - thiết bị (Device-Data frame). Khung điều khiển
kết nối được phân ra thành các loại: khung xác nhận Acknowldge (ACK) và khung trả
lời liên kết Link-Response (Busy and Reject) [1].
26
Chức năng cơ bản của Fabric là nhận các khung từ cổng nguồn và định tuyến
chúng đến cổng đích. Đây là nhiệm vụ của mức FC-2 để chia dữ liệu cần truyền thành
các khung và tập hợp các khung.
Cấu trúc của một khung được mô tả như hình 2.6. Mỗi khung bắt đầu bằng
trường SOF và kết thúc bằng EOF. Header nằm ngay sau SOF được sử dụng để điều
khiển các ứng dụng kết nối, điều khiển sự chuyển giao các giao thức và phát hiện sự
thiếu hoặc sai thứ tự các khung. Một header phụ có thể chứa nhiều thông tin điều
khiển kết nối khác. Tải tin tối đa 2112 byte chứa các thông tin chính cần truyền giữa
cổng nguồn và cổng đích. 4 byte CRC nằm trước EOF, CRC được sử dụng để phân
tích các lỗi truyền dẫn.
Hình 2.6 Tiêu đề của khung
Như vậy, một khung gồm có sáu phần cơ bản sau:
-
Thứ nhất là đầu khung (SOF). SOF chiếm 4 byte, dấu phẩy và 3 byte chỉ ra
loại dịch vụ kết nối.
Thứ hai là Frame Header (FH). Chứa thông tin điều khiển hoạt động kết nối,
thực hiện định tuyến, xử lý giao thức và phát hiện lỗi hoặc sai thứ tự của
khung. Một trong những chức năng chính của FH là xác định duy nhất các
khung đang hoạt động. Một frame được xác định duy nhất bởi các trường sau:
S_ID, D_ID, OX_ID, RX_ID, SEQ_ID và SEQ_CNT. Sequence Qualifier sẽ
xác định các chuỗi đang hoạt động và đang mở. Sequence Qualifier bao gồm
tất cả các trường trên trừ trường SEQ_CNT. SEQ_CNT được sử dụng để xác
27
định vị trí của khung trong chuỗi. Phần Option Header có thể chứa tới 4 loại
header, đó là: Expiration Security Header (bao lâu thì Frame sẽ bị loại bỏ),
Network Header (chứa thông tin liên quan tới các giao thức mức cao liên quan
tới mạng, như IP), Association Header (gắn Frame với các định danh trao đổi
khác) và Device Header (chứa các thông tin mức cao khác, như SCSI).
Các trường con trong Frame Header:
o R_CTL: Điều khiển định tuyến - phân loại chức năng của khung.
o D_ID: Định danh đích - địa chỉ định danh cổng đích của khung.
o S_ID: Định danh nguồn - địa chỉ định danh cổng nguồn của khung.
o TYPE: Loại cấu trúc dữ liệu - phân loại dữ liệu của khung.
o F_CTL: Điều khiển khung - điều khiển thông tin xử lý khung.
o SEQ_ID: Định danh chuỗi - định danh duy nhất chuỗi khung.
o DF_CTL: Các header tùy chọn trong trường dữ liệu .
o SEQ_CNT: Biến đếm của chuỗi - Số khung nằm trong Sequence hoặc
Exchange.
o OX_ID: Định danh Exchange nguồn .
o RX_ID: Định danh Exchange bên trả lời.
o Parameter: thông tin về khung.
-
-
Tiếp theo là trường Payload. Đối với các khung dữ liệu, trường này sẽ chứa dữ
liệu của người sử dụng. Đối với các khung điều khiển liên kết, payload không
được sử dụng.
Trường CRC được sử dụng để kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu của trường FH và
trường Payload.
Cuối cùng là phân cách kết thúc khung (EOF): là một tập có thứ tự báo hiệu
kết thúc nội dung của khung. Ngoài ra, EOF còn chứa các thông tin về tính
hợp lệ của nội dung khung, mở hoặc đóng kết nối hoặc ngắt kết nối nếu cần.
Khung dữ liệu (gọi là frame type 1 hay FT-1) chứa các thông tin của các giao thức
mức trên như SCSI, IP, IPI…, mỗi giao thức mức trên này tự định nghĩa tập hợp câu
lệnh khi truyền qua kênh quang. Khung dữ liệu cũng thực hiện các dịch vụ kết nối cơ
bản. Có 03 loại khung dữ liệu được sử dụng là:
Kiểu khung dữ liệu
Link data frame
(Khung kết nối dữ
liệu)
Sử dụng để
Bỏ vòng và chuyển đổi khung dữ liệu - Abort sequences
and exchanges
Quản lý thủ tục đăng nhập - Handle login and logout
28
Kiểm tra trạng thái và thời gian đăng nhập- Read
status and timeout values
Xác định khung được chấp nhận hay từ chối Determine whether frames are accepted or rejected
Hỗ trợ các giao thức tầng trên làm
Device data frame
(khung dữ liệu thiết
bị)
Video data frame
(khung dữ liệu video)
Thực hiện câu lệnh SCSI
Truyền dữ liệu của người dùng
Truyền dữ liệu data
Khung điều khiển ( Frame type 0 hay FT-0) là khung trả lời được sử dụng để duy
trì đường kết nối. FT-0 có nhiệm vụ điều khiển đường truyền, phát hiện và quản lý lỗi,
quyết định xem khung được truyền đi thành công hay không. Có 03 loại khung điều
khiển là:
Kiểu khung
Sử dụng cho:
Khung xác nhận-
Xác nhận khung đã được gửi đi
Khung dữ liệu phản
hồi báo bận hoặc từ
chối
Cung cấp thông báo khi khung bị từ chối hoặc không được
sử lý vì nơi nhận bận
Khung câu lệnh kết
nối
Khởi động bộ đệm nơi nhận
Tiêu đề của kênh quang cũng được chia thành 02 loại: Tiêu đề căn bản- tiêu đề này
được bắt đầu mỗi khung sau trường phân cách SOF (Start of Frame). Một số ứng dụng
yêu cầu thêm thông tin ở tiêu đề khi đó khung sẽ thêm phần tiêu đề bổ xung (Optional
Header).
FC-3 Cung cấp các dịch vụ phổ biết cho các port trên kênh quang. Nó quản lý
thông tin đăng nhập của từng port. Trên tầng này mỗi port đều biết trạng thái của các
port còn lại trên Fabric.Một trong những dịch vụ trên fabric là Name server, đây là
dịch vụ cung cấp địa chỉ về các thiết bị kết nối trên fabric. Trên mỗi một switch có
thể có một name server, khi kết nối các switch lại các name server này sẽ chia sẻ
thông tin với nhau, điều này làm name server trên mỗi switch đều có thể nhận biết
được các name server còn lại. Việc phân tán thông tin như vậy được gọi là dịch vụ
phân tán trên fabric (distributed fabric services).
29
FC-4 quy định các dịch vụ mức trên như SCSI, IP, HiPPI, IPI và ATM được
truyền trên kênh quang như thế nào. FC-4 thực hiện việc đóng gói khung dữ liệu của
các giao thức mức trên trên kênh FC. FC-4 đảm bảo rằng dữ liệu hay câu lệnh của các
giao thức mức trên được chia chính xác thành gói tương ứng với các khung dữ liệu
của kênh quang, sau đó khung dữ liệu này được đưa xuống tầng FC-2. Tầng FC-2 gửi
truy vấn đến FC-3 để có thông tin về nơi nhận, sau đó FC-2 thêm thông tin này vào
tiêu đề của khung dữ liệu và gửi xuống tầng FC-1 để chuyển thành mã nhị phân rồi
gửi lên kênh truyền.
Ưu điểm của việc sự dụng các giao thức mạng trên nền kênh quang là tăng tốc độ
truyền dẫn, tăng tính an toàn, linh động trong cấu hình. Các giao thức này gồm có:
SCSI (Small Computer System Interface): là giao thức được sử dụng phổ biến.
SCSI là một chuẩn ghép nối song song cho phép tốc độ gửi nhận dữ liệu lên đến 80
MB/giây. Các thiết bị chuẩn SCSI có thể đâu nối mắt xích với nhau tạo thành chuỗi
các thiết bị SCSI. Khi truyền trên kênh quan chuẩn SCSI có thể đạt tốc độ lên đến 100
MB/giây. FCP là tên của giao thức FC-4 cho SCSI.
IP (Internet Protocol): Truyền dữ liệu IP qua kênh quang được sử dụng khá
phổ biến trong các mảng như: sao lưu dữ liệu, giám sát thiết bị IP qua kênh quang.
Công nghệ truyền dữ liệu IP qua kênh quang cho phép tốc độ truyền dẫn cao hơn
hầu hết các công nghệ mạng Ethernet hiện có.
VI (Vitual Interface): là giao thức chuẩn quy định việc truyền thông thông tin
cluster qua kênh quang. Giao thức này được dùng bởi các cơ sở dữ liệu phân tán,
file hệ thống và các ứng dụng cluster khác nhằm tăng hiệu quả truyền thông tin
giữa các máy tính trên mạng.
HiPPI (High Performance Parallel Interface): Là giao chuẩn giao thức được
sử dụng để truyền dữ liệu với tốc độ 800 Mb/giây cho các siêu máy tính. Các máy
tính này có tốc độ xử lý cao và yêu cầu dữ liệu vào ra ở tốc độ cao. Dữ liệu có thể
đọc từ bộ vi xử lý hoặc bộ nhớ trên từng máy đơn lẻ để hỗ trợ tính toán song song.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface): FDDI là một trong những giao
thức đầu tin được phát triển trên nền kênh quang. FDDI sử dụng thẻ bài (token) để
cấp quyền đăng nhập. Tốc độ truyền của FDDI trên kênh quang có thể lên đến 100
Mbit/giây và được sử dụng phổ biến cho mạng xương sống của mạng WAN.
30
2.3 Các mức dịch vụ và điều khiển luồng dữ liệu
Các mức dịch vụ quy định kỹ thuật nào được sử dụng để truyền dữ liệu, các mức
dịch vụ khác nhau sẽ sử dụng cho kiểu dữ liệu khác nhau. Ngoài ra mức dịch vụ còn
quy định cách thức điều khiển luồng (Flow Control). Trên kênh quang có 02 loại điều
khiển luồng chính là: End to End Flow control- Mỗi khi nhận xong khung dữ liệu nơi
nhận sẽ gửi lại khung xác nhận (ACK Frame) đến nơi gửi. Nơi gửi nhận được khung
này sẽ tăng số trên thẻ xác nhận lên một đơn vị sau đó mới tiếp tục gửi khung tiếp
theo. Kiểu thứ hai là Buffer to buffer flow control. Kiểu này được sử dụng giữa cổng
của fabric với cổng của máy chủ hoặc cổng thiết bị lưu trữ (node port) hay giữa hai
node port với nhau. Với kiểu này để xác định khung có thể nhận, một tín hiệu
(R_RDY – Receiver Ready) được gửi đi nhằm báo sẵn sằng nhận một khung. Khi
nhận được một số khung R_RDY thì nơi nhận sẽ hiểu rằng mình có thể gửi đi một số
khung dữ liệu tương ứng [1,8,9,11].
2.3.1 Mức 1 ( class 1)
Dịch vụ mức một sử dụng đường kết nối giành riêng giữa nơi nhận với nơi gửi.
mọi khung dữ liệu gửi đi đều phải được xác nhận, điều này có nghĩa là khung ACK sẽ
được gửi tới nơi gửi mỗi khi nơi nhận nhận được một khung dữ liệu. Do kênh truyền
là giành riêng nên băng thông được sử dụng tối đa mà không phải chia sẻ cho các thiết
bị khác (Hình 2.7)
Khung dữ liệu trên kết nối mức 1 được đảm bảo sẽ đến nơi nhận đúng theo thứ tự
với nơi gửi. Chỉ có phương pháp điều khiển luồng End to End được sử dụng trong
mức này. Kết nối mức một thường được sử dụng cho các ứng dụng có yêu cầu khắt
khe về mặt thời gian như ứng dụng liên quan đến tiếng nói, stream video.
2.3.2 Mức 2 (class 2)
Là một dịch vụ có tính chuyển mạch khung, không hướng kết nối, cho phép chia sẻ
dải thông bằng cách dồn kênh, ghép các khung từ nhiều nguồn khác nhau lên cùng
một kênh hoặc lên nhiều kênh. Fabric có thể không đảm bảo thứ tự của các khung, các
khung có thể được chuyển đến đích mà không đúng như thứ tự khi truyền