FC总线基础知识（1）

FC基本概述

FC是由美国标准化委员会（ANSI）的X3T11小组于1988年提出的高速串行传输总线，解决了并行总线SCSI遇到的技术瓶颈，并在同一大的协议平台框架下可以映射更多FC-4上层协议。FC具备通道和网络双重优势，具备高带宽、高可靠性、高稳定性，抵抗电磁干扰等优点，能够提供非常稳定可靠的光纤连接，容易构建大型的数据传输和通信网络，FC在航电上的应用主要包括：FC-AE、FC-AV（ARINC818）协议2个大的分支。

光纤通道的基本特点如下：

高带宽、多媒介、长距离传输：串行传输速率已由最初的1Gbps 提高到4Gbps ，并且正在向更高速率、更大数据吞吐量发展，适用于不同模块间大规模应用数据（如音频、视频数据流）交换；
可靠性与实时性：多种错误处理策略，32位CRC 校验，利用优先级不同适应不同报文要求，并解决媒介访问控制时的冲突，传输误码率低于10-12，端到端的传输延迟小于10us（微秒），支持非应答方式与传感器数据传输；
统一性与可扩展性：可以方便的增加和减少节点以满足不同应用需求，拓扑结构灵活，支持多层次系统互连，利用高层协议映射提高兼容和适应能力。可以把SCSI、IP、ATM等协议映射到光纤通道上，以有效地减少物理器件与附加设备的种类并降低经济成本；
开放式互连，遵循统一的国际标准。

知识点：

FC以光纤、铜缆或屏蔽双绞线为传输介质，低成本的铜缆传输距离为25m，多模光纤传输距离为0.5km，单模光纤传输距离为10km；

FC拓扑结构

1）点对点 - 通过光缆直接连接两个设备的端口，能够提供最大带宽并可实现全双工连接，可用于连接有大量持续数据传输要求的节点。

2）仲裁环最多支持126个设备的高速连接，数据在环路的一个方向上传送，在任一时刻仲裁环只有一对端口进行通信，环中的设备只有当环处于空闲状态，才能通过仲裁获得仲裁环的使用权，一个或多个仲裁环路的网状结构可以组成混合结构。

3）交换式网络在三种拓扑结构中功能最强大、可靠性最高、性能最好、带宽最大，可以连接多达 1600 万个设备，而且在同一时刻允许多个设备进行高速通信，各终端的端口通过点对点的双向连接与交换机端口互连，每个端口都可以最大速度与交换机的端口建立连接。

知识点：

光纤通道可以根据需要配置成以上三种方式的混合网络，从而提供最大限度的灵活性。

FC协议规范

光纤通道（FC）是高吞吐量、低延时、包交换及面向连接的网络技术。整个标准系列还在不断的发展，其中用于航空领域-航空电子系统环境工程（FC-AE）的协议规范已经定制了5种，分别是：无签名的匿名消息传输（FC-AE-ASM）、MIL-STD-1553高层协议（FC-AE-1553）、虚拟接口（FC-AE-VI）、FC轻量协议（FC-AE-FCLP）、远程直接存储器访问协议（FC-AE-RDMA）。

FC光纤通道5层协议：

FC-0：连接物理介质的界面、电缆等；定义编码和解码的标准。规定了各种介质和与之有关的能以各种速率运行的驱动机和接收机；　

　　FC-1：传输协议层或数据链接层，编码或解码信号。该码型使控制字节与数据字节分离且可简化比特、字节和字同步；使用8b10b编码，通过光纤发送的信息把一组8位数据转换为10位传输字符。

　　FC-2：网络层，光纤通道的核心, 定义了帧、流控制、和服务质量等。　

1）拓扑，包括 2种模式，分别为FC-AL和Fabric

FC-AL：类似于共享总线拓扑，连接方式为一条仲裁环路，每个 FC-AL设备首尾相连构成环路，每环路最多128个节点。 Fabric： (Fabric-网状构造)类似交换拓扑,是个网状交换矩阵。其转发效率比FC-AL要高，矩阵中All节点均可点到点通信，此架构总带宽为All端口带宽之和.

2）寻址，和 Ethernet端口MAC地址类似，每个FC网中设备自身都有个WWNN（该地址在世界范围内是唯一的）。每个FC交换机上的端口都有自己的WWPN地址。FC交换机要处理到FC协议的最上层。

　　FC-3：定义了常用服务，如数据加密和压缩。是光纤通道节点的多个N端口所公用的。

　　FC-4：协议映射层，定义了光纤通道和上层应用之间的接口，主要协议为FC-SCSI(SCSI-3),IPI-3命令集映射,FC链路封装（FC-LE），FC-ATM,FC-V。

帧：将上层发来的一定数量的位流打包加头尾在进行传输。

一个帧是在光纤通道连接中数据包的最小单位

每个帧包括开始分隔符，大小为 24 个字节的固定帧头，多种可操作服务头，从 0 到 2112 个字节的长度灵活的有效载荷，一个帧标准循环冗余码校验和一个结束分隔符。序列是从一个 N 端口向另一个 N 端口单向传送的一个或多个相关的帧，序列是单向传送的。交换由一个或多个非并发的序列组成，既可以是单向的也可以双向的。

光纤通道端口类型

在光纤通道协议中，端口是通信的基本单元。所谓端口是一个节点内部的硬件实体，通过光纤通道链路和相邻的端口进行数据通信。根据端口位置和拓扑结构的不同，光纤通道协议定义了以下类型的端口：

终端(N、L、NL);交换机(F、FL、E、G);

1.N端口和 F端口:基于Fabric,;N-Node为终端节点一端的接口;F-Fabric为对应的交换机端的接口.

(FC终端 )N——F(FC交换机).

2.L端口 :基于FC-A;L口是AL中ALL-Node的端口类型(LOOP).

私有环 _封闭的、不能与环外通信.

开放环 _开放的、可以和环外通信.

3.NL端口和 FL端口:基于FC-AL开放环;NL有N、L口的双重能力;FL是连接Fabric和AL的中介口.

只有 NL口-Node才能和环外通信.

NL与环外通讯时 ,不需MAP,只要Tunnel过程即可

L口与环外通讯时 ,需要MAP映射(N与L,Fabric与AL)

4.E端口 :交换机和交换机的端口连接专用.

5.G端口 :万能口,可转变为以上任何一种口,方式为自动协商.

端口编址 :N\NL\L 的FC ID均为24位(3字节)长.

6.端口：分为传送 (TX)和接受(RX)两部分，有一个唯一的节点名称。

参考：FC总线技术简介_技术联盟-CSDN博客_fc总线技术简介

《FC协议规范》

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