SCSI
SCSI-Schnittstelle
SCSI (Small Computer Systems Interface) ist ein in seiner ursprünglichen
Form 8 bit breiter, paralleler, später auch seriell definierter I/O-Bus, der
für den Anschluss von Massenspeicherlaufwerken aller Art, aber gelegentlich
auch von Scannern und anderen Peripheriegeräten an verschiedenen
Rechnersystemen verwendet wird und sehr weite Verbreitung gefunden hat. Die
Vorteile von SCSI waren von Anfang an eine relativ hohe maximale
Übertragungsrate sowie eine flexible und einfache Konfiguration.
Bei SCSI ist viel Intelligenz im Laufwerk selbst vorhanden, denn die
SCSI-Schnittstelle ist keine Schnittstelle im klassischen Sinne, sondern ein
Peripheriebus, über den Laufwerke und Hostadapter miteinander kommunizieren.
Die erste SCSI-Norm wurde bereits 1986 von ANSI als Standard verabschiedet.
Hinter SCSI verbirgt sich ein dreischichtiges Regelwerk mit Kommando-,
Protokoll- und Interfaceebene. Den Kern von SCSI bilden die so genannten Primary
Commands (SPC). Diese Befehle müssen alle Geräte beherrschen. Darauf aufbauend
existieren spezielle Kommandos für einzelne Gerätegruppen: Controller Commands
(SCC) für Hostadapter, Block Commands (SBC) für Festplatten, Stream Commands (SSC)
für Bandlaufwerke, Multimedia Commands (MMC) für CD-ROM und Medium Changer
Commands sowie die bisher selten genutzten Graphic Commands (SGC) für graphisch
orientierte Geräte wie Drucker, Plotter und Scanner. Aus diesen Befeheln setzt
sich die so genannte Kommandoebene zusammen. Unterhalb dieser Kommandoebene auf
der Protokollebene liegen die Protokolle der verschiedenen Schnittstellentypen.
Diese logischen Protokolle regeln, wie ein SCSI-Befehl auf dem jeweiligen
Interface abgebildet wird und wie die einzelnen Geräte miteinander
kommunizieren. Das klassische SCSI-Interface (8 bit- und 16 bit-SCSI) nutzt das
Interlocked Protocol (IPC). Die neuen Interfaces setzen auf eigenen Protokollen
auf: das Serial Storage Protocol (SSP) für SSA sowie das Generic Packetized
Protocol (GPP), die Anbietern anderer Interfaces den Zugang zu SCSI erleichtern
sollen.
Die unterste Ebene schliesslich ist die Interfaceebene, in der die verschiedenen
physikalischen Übertragungsmedien definiert sind.
Der Vorteil dieses modularen Modells zeigte sich bei der Einführung neuer
serieller Technologien: Fibre Channel und SSA konnten problemlos in den am
weitesten verbreiteten Standard, nämlich SCSI eingebettet werden. Das spart
einerseits Kosten und beschleunigt andererseits die Einführung der neuen
Interfaces.
Die Ausdehnung des ursprünglichen, parallelen SCSI (1 und 2) auf serielle
Übertragung wird unter SCSI-3 subsumiert. SCSI-3 ist im parallelen Bereich
abwärtskompatibel. Bei Verwendung der seriellen Interfaces (Fibre Channel, SSA)
werden wesentlich grössere Datentransferraten erreicht, und die beim parallelen
SCSI gegebene Aufteilung in die schnellere Datenphase (20 MB/s bei Ultra SCSI)
und eine langsamere Befehlsphase (5 MB/s) entfällt.
Im Folgenden sollen nun die verschiedenen Protokolle und Interfaces näher
beschrieben werden (siehe auch Tabelle Platteninterfaces im Überblick).
Paralleles SCSI
- SCSI-1
- SCSI-2
- Ultra SCSI
- Ultra2 SCSI
- Ultra160 SCSI
- Ultra 320 SCSI
Serielles SCSI
- SSA
- Fibre Channel
- Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL)
Paralleles SCSI
SCSI-1
Die erste verabschiedete SCSI-Norm war SCSI-1. Sie unterstützte primär nur
Festplatten und Bandlaufwerke. Auch hinsichtlich seiner sonstigen Leistungsdaten
ist SCSI-1 nicht mehr konkurrenzfähig. Der Overhead bei der Datenübertragung
liegt bei bis zu 90%. Der im asynchronen Modus durchgeführte Datentransfer
erreichte Transferraten von maximal 1 MB/s, im synchronen Modus bis 5 MB/s.
SCSI-1 wird seit 1990 nicht mehr verwendet.
SCSI-2
Die SCSI-2 Norm wurde 1986 entwickelt und beinhaltet wesentliche Verbesserungen.
Der SCSI-2-Kommandosatz enthält eine Reihe zusätzlicher Kommandos, welche die
Unterstützung von Festplatten, Band- und MO-Laufwerken, CD-ROMs, Scannern oder
auch Jukeboxen verbessern bzw. erst ermöglichen. Neben dem neuen
standardisierten Kommandosatz (Common Command Set) enthält die
SCSI-2-Spezifikation auch eine höhere maximale Transferrate von 10 MB/s (Fast-SCSI,
mit der üblichen Busbreite von 8 bit) sowie die Möglichkeit, die Breite des
Datenpfades auf 16 bit (Wide-SCSI) zu erhöhen. Durch eine Kombination von Fast-
und Wide-SCSI sind somit Transferraten von bis zu 20 MB/s auf dem Bus möglich.
Die Angabe der SCSI-2-Unterstützung bei einem Gerät bedeutet nicht
automatisch, dass es dem kompletten SCSI-2-Umfang (inkl. Fast- und Wide-SCSI)
entspricht, jedoch haben aktuelle Laufwerke in der Regel Fast-SCSI
implementiert. Fälschlich wird teilweise die Wide-SCSI-Version (16 bit breiter
Datenbus) von SCSI-2 als SCSI-3- sowie non-Fast-SCSI-2 als SCSI-1-Norm
bezeichnet.
Ultra SCSI
Noch einmal verdoppelt wurde der Transfertakt bei Ultra SCSI, einer voll
abwärtskompatiblen Erweiterung von SCSI-2. Durch die Verdoppelung der Taktrate
auf dem Bus verdoppelt sich auch die Transferrate auf 20 MB/s (8 bit) bzw. 40
MB/s (16 bit). Dies betrifft allerdings nur die Datentransferrate. Die
Befehlsübertragung geschieht weiterhin mit 5 MB/s. Auch Stecker und Kabel
wurden aus Kompatibilitätsgründen beibehalten. Die Performancesteigerung hat
ihren Preis: Die zulässige Kabellänge verkürzt sich bei Single-ended auf 1,5
Meter und bei Differential entsprechend auf 12,5 Meter. Eine aktive Terminierung
ist unbedingt notwendig, um eine störungsfreie Übertragung zu gewährleisten.
Um dem Anwender die Konfiguration des SCSI-Busses zu erleichtern, enthält
die Ultra SCSI Spezifikation das Feature SCAM (SCSI Configuration Auto M
atically). Das angeschlossene Gerät konfiguriert sich also selbst. Die
Implementierung von SCAM in die Devices ist jedoch jedem Hersteller selbst
überlassen.
Ultra2 SCSI (LVD - Low Voltage Differential)
Produkte mit Ultra2 SCSI sind seit 1998 auf dem Markt. Auch hier wurde wieder
die Datentransferrate verdoppelt, auf 80 MB/s bei 16 bit. Die bisherige 8
bit-Version wird sich nach und nach verabschieden. Da ausserdem eine weitere
Halbierung der Kabellänge bei Single-ended-Verkabelung den Bus praktisch
unbrauchbar machen würde, wurde dieser Standard nur noch als LVD (Low Voltage
Differential) definiert, eine Differenzial-Verkabelung, die darüber hinaus mit
einem Drittel der Signalspannung arbeitet. Die maximale Kabellänge beträgt
hier immerhin noch 12 m.
Um auch diesen Standard mit den bisherigen kompatibel zu halten, werden
Ultra2-Laufwerke mit einer autosensing Schnittstelle ausgerüstet, die den
Betrieb an herkömmlichen Single-ended-Controllern (nicht an Differenzial)
ermöglichen, wenn auch nur mit Ultra SCSI-Geschwindigkeit. Allerdings verfügen
sie nicht über interne Terminierung, was die Verwendung von separaten
Terminatoren auch innerhalb der Rechner notwendig macht.
Ultra160 SCSI
Ultra160 benutzt die gleiche Verkabelung wie Ultra2 LVD SCSI. Die Verdoppelung
der Transferrate wurde durch die Datenübertragung an der auf- und absteigenden
Flanke des Signals erreicht. Die effektive Leistung (der Nettodatentransfer)
dürfte an die des momentanen Fibre Channel heranreichen.
Ultra320 SCSI
Obwohl von vielen Seiten gedacht wurde, dass mit Ultra160 das Ende der
Steigerung beim parallelen SCSI erreicht wäre, ist bereits Ultra320 absehbar,
die ersten Hersteller haben ihre Unterstützung und Produkte schon angekündigt.
SCSI-3
SCSI-3 beinhaltet sowohl die Normen des parallelen SCSI als auch die der weiter
unten beschriebenen seriellen Interfaces.
SCSI-Schnittstellen
Die parallele SCSI-Schnittstelle gibt es in unterschiedlichen Varianten (siehe
Tabelle), die sich in der Art der Datenübertragung unterscheiden. SCSI-Signale
können entweder auf 8 bit (Narrow) oder 16 bit (Wide-SCSI) breiten Bussen
übertragen werden. Bis zu 7 Laufwerke können am 8 bit-Bus angeschlossen
werden, bis zu 15 Laufwerke am 16 bit-Bus. Beide Busbreiten verfügen wiederum
über die Verkabelungsarten Single-ended (SE) oder Differenzial (D). Bei SE-SCSI
wird jedes Signal nur auf einer, bei D-SCSI dagegen auf zwei untereinander
verdrillten Leitungen übertragen. Letztere sind daher gegen elektrische
Einflüsse unempfindlicher. Die Vorteile von D-SCSI sind bessere Störsicherheit
und, daraus resultierend, grössere Kabellängen . Nachteilig sind lediglich die
- im Vergleich zu SE-SCSI - höheren Kosten für Laufwerke und Hostadapter.
Bei der Auswahl eines Subsystems ist zu beachten, dass die SCSI-Schnittstelle
des Hostadapters mit der des Laufwerks übereinstimmt.
Grundsätzlich können 8 bit-Geräte an einen 16 bit-Bus angeschlossen werden,
jedoch sind dabei eine ganze Reihe besonderer Konfigurationsregeln zu beachten.
Single-ended- und Differential- oder LVD-SCSI können nicht gleichzeitig am Bus
betrieben werden. Der Versuch kann zu Schäden an Laufwerk und Controller
führen. Lediglich LVD-Laufwerke stellen sich selbstständig auf Single-ended
um.
Synchroner und asynchroner Datentransfer
Bei parallelem SCSI gibt es den asynchronen und den schnelleren synchronen
Datentransfer. Beim asynchronen Datentransfer wird jedes Byte separat gesendet
und bestätigt, während beim synchronen Transfer mehrere Bytes auf einmal
gesendet und dann gemeinsam bestätigt werden. Dadurch ist der Overhead beim
synchronen Übertragungsmodus kleiner und die Transferrate höher.
Grundsätzlich können alle Peripheriegeräte asynchron arbeiten.
Synchronlaufwerke bzw. -Controller stellen vor dem Datenaustausch beim so
genannten handshaking fest, ob der andere Kommunikationspartner auch synchronen
Transfer beherrscht, und benutzen dann automatisch die entsprechende
Datentransferart. Heutige SCSI-Laufwerke und Hostadapter unterstützen in der
Regel die Synchronübertragung.
Kabel für paralleles SCSI
Um einen problemlosen und fehlerfreien Datentransfer zu ermöglichen, sind
einige grundsätzliche Dinge bereits bei der Auswahl des richtigen SCSI-Kabels
zu beachten:
Die SCSI-Kabel müssen nach UL (Underwriter Laborities) und CSA (Canadian
Standard Association) spezifiziert sein. Die einzelnen Drähte des Kabels
müssen aus Kupferlitze bestehen (besser Kupfer verzinnt). Sie müssen paarweise
verdrillt und zusätzlich sollte das Kabelbündel noch einmal über die Länge
von max. 1 m verdrillt sein. Das gesamte Kabel braucht weiter eine doppelte
Abschirmung. Dies wird in der Regel durch eine Silberfolie und ein zusätzliches
Drahtgeflecht über dem Kabelbündel erreicht.
Werden mehrere Peripheriegeräte an einen SCSI-Bus angeschlossen, sollten die
einzelnen Verbindungskabel möglichst kurz sein und optimalerweise dieselbe
Länge haben. Dadurch wird die Störanfälligkeit des Busses reduziert.
Da die Übertragung der SCSI-Daten bei Wide-SCSI mit 16 anstelle von 8 bit
stattfindet, reichen die vorhandenen Leitungen im normalen 50poligen SCSI-Kabel
nicht aus. Wide-SCSI verwendet deshalb 68polige Kabel.
Da es bei den Kabeln keinen Unterschied zwischen Single-ended und Differential
SCSI gibt, können die Kabel für beide Schnittstellentypen verwendet werden.
Terminierung der Subsysteme
Mit wachsender Übertragungsrate steigen auch die Anforderungen an die
Datenkabel und an die SCSI-Bus-Terminierung. Differential-SCSI und aktive
Terminierung gewinnen immer mehr an Bedeutung.
Aktive Terminatoren arbeiten im Gegensatz zu den passiven Terminatoren mit
einem integrierten Spannungsregler. Sie halten die Terminatorpowerleitung mit
aktiven Bauelementen auf genau 2,85 V. Bei passiver Terminierung werden sie mit
einem passiven Spannungsteiler auf etwa 3 V gehalten. So kann die Spannung im
Kabel je nach Kabeltyp und -länge stark schwanken.
Der Forced Perfect Terminator (FPT) ist eine vor allem in der IBM-Welt
(RS/6000) verwendete Variante der aktiven Busterminierung. Hierbei wird die
Impedanz des SCSI-Busses dynamisch angepasst. Wenn allerdings FPT verwendet
wird, so muss dies auf beiden Seiten des Busses - also auch auf der
Host-Adapter-Seite - geschehen.
Grundsätzlich wird die Verwendung von aktiven Terminatoren empfohlen, da diese
im Gegensatz zur passiven Terminierung wesentlich störsicherer sind.
Anschluss von Subsystemen
Beim Anschluss von externen SCSI-Subsystemen gibt es folgende Möglichkeiten:
1. Bisher ist noch kein externes Subsystem am SCSI-Port angeschlossen: In
diesem Fall benötigt man ein entsprechendes SCSI-Kabel für die jeweilige
Rechnerplattform. Bei allen externen Subsystemen werden im Preislistenteil
Kabeltauschoptionen für die entsprechende Rechnerplattform angeboten. So sind
anstelle der Standardkabel auch Kabel mit dem in der Preisliste angegebenen
Steckern erhältlich. Das Subsystem lässt sich auf diese Weise direkt mit dem
richtigen Stecker an den jeweiligen Rechnertyp anschliessen. Die
unterschiedlichen Steckertypen sind im Kapitel SCSI-Kabel und -Terminatoren
abgebildet. Des Weiteren wird noch ein Terminator mit HD68-Stecker benötigt.
Immer muss auch die maximale Kabellänge berücksichtigt werden, wobei Kabel in
den Gehäusen (Rechner, Platten etc.) mitzuzählen sind.
2. Externe Subsysteme sind bereits vorhanden und mit HD68-Steckern
ausgerüstet: Mit dem mitgelieferten Kabel kann das neue Subsystem beliebig an
die bestehenden Subsysteme angehängt bzw. zwischen diese eingefügt werden.
3. Externe Subsysteme sind bereits vorhanden, haben aber keinen HD68-Stecker:
Hierbei gibt es zwei Möglichkeiten:
- Man schliesst das neue Subsystem an die letzte vorhandene Box an. Hierzu muss
mittels einer Tauschoption das Standardkabel gegen ein Kabel mit passendem
Stecker getauscht werden. Zusätzlich wird dann noch ein entsprechender
Terminator mit Stecker benötigt.
- Das neue Subsystem wird als erstes direkt an den Rechner angeschlossen. In
diesem Fall wird, wenn nötig, das Standardkabel gegen ein Kabel mit einem für
den Rechner passenden Stecker getauscht. Ausserdem wird dann noch ein
zusätzliches Kabel zum Anschluss des neuen Subsystems an die bereits
vorhandenen benötigt. Passende Kabel hierfür sind in dem Kapitel SCSI-Kabel
und -Terminatoren aufgelistet.
Serielles SCSI
Fibre Channel
Der Name Fibre Channel ist etwas irreführend, denn der serielle Bus ist nicht
nur für Lichtleiter, sondern auch für Kupferkabel spezifiziert. Auf beiden
Medien sind Übertragungsraten von 12.5 MB/s bis hin zu etwa 400 MB/s
vorgesehen. Die physikalische Transferrate liegt mit 132 Mbit/s bis 2 Gbits/s
noch etwas höher. Die daraus resultierende etwas höhere Bruttodatenrate wird
für einen 8-zu-10-bit-Code genutzt, der eine einfache Fehlererkennung erlaubt.
Innerhalb eines Fibre Channel-Systems können verschiedene Kabelarten gemischt
werden. Die einfachste Variante ist ein abgeschirmtes Twisted-Pair-Kabel. Grosse
Distanzen oder höhere Transferraten erfordern wahlweise Kupfer- oder
Glasfaserkabel. Somit lassen sich mit ein und demselben Interface sowohl
Low-End- und Low-Cost-Systeme als auch High-End-Systeme aufbauen. Die
Glasfaserverbindungen werden über einen Duplex-SC-Stecker angeschlossen, die
Kupferverkabelung über einen DSub 9pol.-Stecker und die Twisted-Pair-Kabel
mittels eines 9-poligen HSSDC (High Speed Serial DC) Stecker.
Fibre Channel ist die allgemeine Bezeichnung für eine Normenreihe, die von
der ANSI (American National Standards Institute) entwickelt wurde und
weiterentwickelt wird, um neue Protokolle für eine flexible
Informationsübertragung zu schaffen. Diese Entwicklung begann im Jahr 1988 als
Erweiterung der Norm Intelligent Peripheral Interface (IPI) Enhanced Physical
und verzweigte sich in mehrere Richtungen.
Die vorrangigen Ziele dieser Entwicklung sind:
- unterschiedliche Typen physikalischer Schnittstellen zu unterstützen
- ein Mittel für die Vernetzung dieser unterschiedlichen Schnittstellentypen
anzubieten
- eine Hochgeschwindigkeitsübertragung grosser Datenmengen zu ermöglichen
- Das logische Protokoll wird von der physikalischen Schnittstelle
transportiert; dies erlaubt den Transport verschiedener Protokolle über eine
gemeinsame physikalische Schnittstelle (ggf. simultan)
- eine Entlastung von der zunehmenden Zahl physikalischer Schnittstellen, die
nur begrenzte Verbreitung haben
Fibre Channel ist in Systemen unterschiedlichster Grössen zu finden, doch
derzeit wird es zunächst in Grossrechnersystemen Anwendung finden und später
in Workstations. Auf preiswerten PCs dürfte es kaum verwendet werden, doch
später wird es in den Desktopsystemen von Profianwendern implementiert werden,
die an Netzwerke angeschlossen sind.
Gegenwärtig sind systemgebundene Lichtwellenleiter-Schnittstellen in einigen
Desktopsystemen und Workstations zu finden. Die Anwendung sehr schneller Fibre
Channel-Schnittstellen wird zunehmen, sobald ihre Geschwindigkeit und ihre
Funktionen diesen Anwendern bekannt werden. Dazu zählen auch kleine
Arbeitsgruppen, die zwecks Datenaustausch mit Hochgeschwindigkeitsleitungen
vernetzt werden müssen.
Zu nennen sind zwei grundlegende Peripherieprotokolle für die
Gerätekommunikation: Kanäle und Netzwerke. Üblicherweise bezieht sich der
Begriff Kanal auf eine periphere E/A-Schnittstelle (mit einem Hostcomputer), die
grosse Datenmengen zwischen dem Host und dem Peripheriegerät hin- und
hertransportiert. Der Systemverarbeitungsaufwand wird so gering wie möglich
gehalten, indem die Datenübertragung in der Hardware mit geringer bis gar
keiner Software-Beteiligung gehalten wird, sobald eine E/A-Operation beginnt.
Dagegen bezieht sich der Begriff Netzwerk auf eine E/A-Schnittstelle, die in der
Regel zahlreiche kleine Übertragungen mit grösserem Systemverarbeitungsaufwand
impliziert, der in der Regel auf eine Software-Beteiligung am Informationsfluss
zurückzuführen ist. Netzwerke unterstützen in der Regel eine
Host-to-Host-Kommunikation.
Kanäle
Kanäle operieren in der Regel in einer geschlossenen, strukturierten und
vorhersehbaren Umgebung, in der alle Geräte, die mit einem Host kommunizieren
können, im Voraus bekannt sind, und jede Änderung erfordert auch
Modifikationen der Host-Software bzw. der Konfigurationstabellen. Diese
komplexeren Wissensstufen werden von den meisten Kanälen bewältigt.
Das Host-System enthält das gesamte Wissen der an diesen Host
angeschlossenen Kanäle. Gelegentlich wird hierfür auch die Bezeichnung
Master-Slave-Umgebung verwendet. Peripheriegeräte wie Band- und
Plattenlaufwerke sowie Drucker sind direkt an das Host-System angeschlossen. Der
Host ist dabei der Master, und die Peripheriegeräte sind die Slaves.
Kanäle werden für die Datenübertragung benutzt. Mit dem Begriff Daten sind
Dateien mit Informationen gemeint, die viele Tausend Byte umfassen können. Eine
wichtige Anforderung für die Übertragung von Daten ist die fehlerfreie
Übergabe, wobei die Übertragungsverzögerung zweitrangig ist.
Netzwerke
Auf der anderen Seite arbeiten Netzwerke in einer offenen, unstrukturierten und
im Grund genommen unberechenbaren Umgebung. Fast jeder Host bzw. jedes Gerät
kann jederzeit mit jedem anderen Gerät kommunizieren. Diese Situation erfordert
eine intensivere Software-Unterstützung zur Prüfung der Zugangsberechtigung,
zur Einrichtung von Übertragungssitzungen und für Routing-Transaktionen zum
richtigen Software-Dienst.
Diese unstrukturierte Umgebung, die davon ausgeht, dass die angeschlossenen
Geräte alle gleichberechtigt sind, wird Peer-to-Peer-Umgebung genannt. Mehrere
Workstations und Mainframe-Computer können vernetzt werden. Dabei ist jedes
System unabhängig vom anderen, und gelegentlich tauschen sie mit Hilfe von
Netzwerkprotokollen Informationen aus. Eine Workstation und ein Mainframe sind
im Verhältnis zu anderen derartigen Systemen gleichberechtigt. Insofern ist
diese Umgebung vergleichbar mit der Art und Weise, wie das Fernsprechsystem
arbeitet, bei dem alle Fernsprechgeräte gleichberechtigt sind. Analogien zum
Fernsprechsystem werden daher gerne gebildet.
Netzwerke werden nicht nur zur fehlerfreien Datenübermittlung, sondern auch
zur Sprach- und seit kurzem zur Videoübertragung genutzt, bei der die
rechtzeitige Übergabe vorrangig und eine fehlerfreie Übergabe zweitrangig ist.
Wenn die Übergabe beispielsweise bei einer Videoübertragung verspätet
erfolgt, werden die Daten nutzlos; wenn jedoch ein oder zwei Pixel verloren
gehen, wird dies gar nicht bemerkt, solange das Bild nicht flimmert.
Unterstützte Protokolle
Fibre Channel versucht, die besten Aspekte dieser beiden konträren
Kommunikationsverfahren in einer neuen E/A-Schnittstelle zu kombinieren, die die
Bedürfnisse von Kanalbenutzern und zugleich von Netzwerkbenutzern erfüllen.
Fibre Channel unterstützt die Übertragung von ATM (Asynchronous Transfer
Mode), IEEE 802 und sonstigem Netzwerkverkehr. Alle, die mit Internet Protocol (IP),
E-Mail, File Transfer, Fernanmeldungen und sonstigen Internet-Diensten vertraut
sind, werden feststellen, dass diese Protokolle in Fibre Channel mit höheren
Geschwindigkeiten unterstützt werden.
Hierbei handelt es sich um wichtige Aspekte für den Anschluss von Systemen,
die auf Fibre Channel-Basis arbeiten, an die wichtigsten globalen Netzwerke
sowie an bereits von Unternehmen installierten LANs. Dazu zählen SONET-basierte
Systeme und LANs wie Ethernet.
Ein wichtiger von Fibre Channel geleisteter Beitrag besteht darin, dass diese
beiden Schnittstellentypen, d. h. Kanäle und Netzwerke, jetzt das gleiche
physikalische Medium teilen können. In den letzten Jahren wurden E/A-Kanäle
dahingehend ausgebaut, dass sie Netzwerkanwendungen mit einschliessen (z. B. mit
Hilfe von SCSI, um zwei Workstations zu vernetzen). In gleicher Weise bewegen
Netzwerke mit Hilfe von Netzwerk-Dateitransferprotokollen Daten zwischen
Systemen und Dateiservern hin und her (z. B. Network File System (NFS).
Mit Fibre Channel ist es jetzt möglich, dasselbe physikalische Medium und
dasselbe physikalische Transportprotokoll über einen gemeinsamen Hardware-Port
zu benutzen, um sowohl Kanal- als auch Netzwerkaktivitäten zu verwalten. Es ist
möglich, Informationen an ein Netzwerk zu senden, das über Fibre Channel an
die Rückwand einer Workstation angeschlossen ist, und zugleich Fibre Channel zu
benutzen, um intern mit den lokalen Peripheriegeräten zu kommunizieren (z. B.
mit Platten- und Bandlaufwerken).
Protokollmerkmale von Fibre Channel: Fibre Channel enthält keinen
Befehlssatz wie beispielsweise SCSI und IPI, sondern stellt einen Mechanismus
zur Verfügung, um andere Protokolle auf Fibre Channel aufzusetzen. Dies ist
möglich, indem Fibre Channel als Träger für diese Befehlssätze dient, und
zwar so, dass der Empfänger zwischen beiden unterscheiden kann. Dies
impliziert, dass diverse Befehlssätze älterer E/A-Schnittstellen, für die
bisher Software-Investitionen erforderlich waren, direkt auf Fibre Channel
angewendet werden.
Die Trennung der E/A-Operationen von der physikalischen E/A-Schnittstelle ist
ein wichtiges Leistungsmerkmal von Fibre Channel und ermöglicht die simultane
Benutzung unterschiedlicher Befehlssätze. Die verschiedenen Befehlssätze, wie
z. B. SCSI, IPI-3, IP etc., werden üblicherweise an Ihren eigenen, speziellen
Schnittstellen verwendet. Fibre Channel definiert hingegen einen einzigen
gemeinsamen, physikalischen Übertragungsmechanismus für diese Befehlssätze.
Fibre Channel
- ist sich des Inhalts oder der Bedeutung der gerade übertragenen Informationen
nicht bewusst
- erhöht die Konnektivität von Dutzenden auf Hunderte oder sogar Tausende von
Geräten
- vergrössert den Maximalabstand zwischen den Geräten
- erhöht die Übertragungsrate um das Vier- bis Fünffache gegenüber den
verbreitetsten Kanälen und um das Hundertfache gegenüber gängigen Netzwerken.
In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, wie Fibre Channel den Aufbau
eines Netzwerks erlaubt.
Vernetzungstopologien
Fibre Channel-Geräte werden auch Knoten (engl. nodes) genannt, von denen jeder
mindestens einen Port hat, um einen Zugang zur Aussenwelt (d. h. zu einem
anderen Knoten) zu schaffen. Die Komponenten, die zwei oder mehr Ports
miteinander verbinden, werden unter der Bezeichnung Topologie zusammengefasst.
Alle Fibre Channel-Systeme besitzen lediglich diese beiden Elemente: Knoten mit
Ports und Topologien.
Jeder Fibre Channel-Port verwendet ein Leiterpaar - einen Leiter, um zum Port
gehende Informationen zu übertragen, und einen, um vom Port kommende
Informationen zu übertragen. Bei Fibre Channel handelt es sich entweder um
elektrische Leiter oder um Lichtwellenleiter. Dieses Faserpaar wird Verbindung
(engl. link) genannt und ist Bestandteil jeder Topologie. Siehe Abbildungen 2
bis 4.
Daten werden immer in Einheiten (so genannten Frames oder Rahmen) über diese
Verbindungen übertragen. Die Fibre Channel-Norm definiert drei Topologien, doch
liegt die Betonung vor allem auf einer Topologie, die auch Fabric-System genannt
wird und als Erstes beschrieben werden soll.
Fabric-Topologie
Ein Fabric-System (siehe Abbildung 2) erlaubt dynamische Kopplungen zwischen
Knoten über die an dieses System angeschlossenen Ports. Zu beachten ist, dass
der Begriff Fabric in dieser Anwendung als Synonym für die Begriffe Switch bzw.
Router gelten kann. Jeder Port in einem Knoten, ein so genannter N_Port oder
NL_Port, ist an das Fabric-System über eine Verbindung angeschlossen. Jeder
Port in einem Fabric-System wird F_Port genannt. Jeder Knoten kann mit jedem
anderen, an andere F_Ports desselben Fabric-System angeschlossenen Port mit
Hilfe der Dienste des Fabric-Systems kommunizieren. Bei dieser Art von Topologie
werden alle Leitwegoperationen für die Rahmen vom Fabric-System anstelle der
Ports durchgeführt.
Dieser Jeder-mit-jedem- bzw. Peer-to-Peer-Dienst ist ein wesentlicher
Bestandteil der Auslegung des Fibre Channels. Ein System, das für
Peer-to-Peer-Dienste ausgelegt wurde, kann so verwendet werden, dass das
Master-Slave-Kommunikationsverfahren des Typs Host emuliert wird. Auf diese
Weise kann Fibre Channel Kanal- und Netzwerkprotokolle simultan unterstützen.
Wie ein Fernsprechsystem
Die Funktion des Fabric-Systems ist der eines Fernsprechsystems vergleichbar -
wir wählen irgendeine Rufnummer, das Fernsprechsystem findet den Pfad zum
gewünschten Zielanschluss, der Rufton ertönt, und der Angerufene antwortet.
Wenn eine Vermittlungsstelle oder Verbindung abstürzt, leitet das
Fernsprechunternehmen die Anrufe über andere Pfade um, was der Anrufer selten
bemerkt. Die meisten von uns wissen nichts von den Zwischenverbindungen, die das
Fernsprechunternehmen schaltet, um unseren einfachen Anruf erfolgreich werden zu
lassen.
Wir geben dem Fernsprechunternehmen jedoch einige Hinweise zu unserem Anruf.
Die Rufnummer beginnt beispielsweise (in den U.S.A.) mit der Ziffer 1 - gefolgt
von zehn Ziffern in Form einer Ortsvorwahl- (3), Vermittlungsstellen- (3) sowie
Teilnehmernummer (4). Wenn am Anfang der Rufnummer nicht die Ziffer 1 steht,
gilt der Anruf innerhalb des Ortsvorwahlbereichs des Anrufers, und es werden
lediglich sieben Ziffern verwendet. Diese Hinweise helfen der
Fernsprechgesellschaft, die Verbindung herzustellen. Die Rufnummer entspricht
dem Fibre Channel-Adress-ID. Ein Teil des Adress-ID wird verwendet, um die
betreffende Domain des Fabric-Systems zu bestimmen, und der Rest dient dazu, den
speziellen Port zu ermitteln.
Zu beachten ist, dass das Fernsprechsystem nicht am Inhalt des Gesprächs
zwischen den beiden Fernsprechteilnehmern beteiligt ist (bzw. von ihm betroffen
ist); es sorgt lediglich für die Herstellung der Verbindung. In gleicher Weise
sorgt Fibre Channel für die Verbindung, und die aufgesetzten Protokolle (z. B.
SCSI oder IPI) tragen die Befehle. Diese Protokolle spielen eine ähnliche Rolle
wie die Sprachen in Fernsprechsystemen. Fibre Channel und die anderen Protokolle
sollten als integraler Bestandteil des Informationsaustauschs gesehen werden.
Der Weg von A nach C
Die Komplexität eines Fabric-Systems ist vergleichbar mit der von
Vermittlungsstellen des Fernsprechsystems; die entsprechenden Fabric-Geräte
werden Fabric-Elemente genannt. In Abbildung 2 wird nur ein Fabric-Element mit
vier F_Ports dargestellt, die mit a, b, c und d gekennzeichnet sind. Wenn Knoten
A mit Knoten C sprechen muss, wird die Information zunächst an das
Fabric-System in F_Port a gesandt. Das Fabric-System stellt eine interne
Verbindung oder eine Reihe von Verbindungen zu F_Port c her. Die Information
wird dann an Knoten c gesandt. Es ist u. U. erforderlich, mehrere Fabric-interne
Pfade auszuwählen, ehe man zu F_Port c gelangt.
Das Fabric-System kann aus einem einzigen oder mehreren Fabric-Elementen
bestehen. Wie bei Fernsprechsystemen wissen wir nicht (bzw. kümmern uns nicht
darum), durch wie viele Switches (Vermittlungsstellen) wir gehen müssen,
solange wir mit der richtigen Zielstation verbunden werden.
Ein Fabric-System wird auch vermittelte Topologie oder
Koppelpunkt-Vermittlungstopologie genannt. Die Leitweglenkung (Routing) über
verschiedene Switches erfolgt, indem die Fabric-Elemente das Zieladresse-ID im
Rahmen interpretieren, sobald es in jedem Fabric-Element ankommt.
Das Fabric-System lässt sich physikalisch als einzelnes Fabric-Element mit
mehreren F_Ports implementieren (wie aus Abbildung 2 ersichtlich), oder es kann
als eine Reihe mehrerer derartiger, untereinander verbundener Fabric-Elemente
implementiert werden. Die Leitweglenkung bzw. Vermittlung jeder Kopplung ist
transparent für die beiden N_Ports, die über F_Ports an die Fabric-Aussenkante
angeschlossen sind.
Wenn die Topologie getrennt von den Knoten ist, wie dies beim
Fernsprechsystem und Fibre Channel der Fall ist, können neue Technologien für
die Leiter eingeführt werden. Neue Geschwindigkeiten und neue Funktionen
können im Fabric-System implementiert werden, ohne dass dadurch alle
vorhergehenden Investitionen in vorhandene Knoten verlorengehen. Fibre Channel
erlaubt die Kombination von Zusatzgeräten mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten oder Eigenschaften.
Andere Topologien
Neben der Fabric-Systemtopologie definiert die Fibre Channel-Norm zwei weitere
Topologien. Die eine trägt die Bezeichnung Point-to-Point-Topolopie (siehe
Abbildung 3) mit nur zwei angeschlossenen Ports. In diesem Fall findet keine
Leitweglenkung statt. Die dritte Topologie heisst Arbitrated Loop (siehe
Abbildung 4). Hierbei handelt es sich um eine einfache und preisgünstige
Topologie für den Anschluss mehrerer Dutzend NL_Ports an einen Loop. Die Ports
in einer Arbitrated-Loop-Topologie, die NL_Ports und FL_Ports heissen,
unterscheiden sich geringfügig von den N_Ports und F_Ports. Sie beinhalten alle
Funktionen von N_Ports und F_Ports und können ordnungsgemäss in einem
Fabric-System arbeiten. Beim FL_Port handelt es sich um einen Port in einem
Fabric-System, der das Arbitrated Loop-Protokoll verarbeitet.
Beim Arbitrated Loop sieht jeder Port alle Meldungen (wie beim
Token-Ring-Protokoll) und übergeht und ignoriert diejenigen Meldungen, die kein
Token Acquisition-Protokoll besitzen.
Um die Funktion einer Fabric-Systemtopologie besser verständlich zu machen,
soll im Folgenden die Analogie zum Fernsprechsystem weitergeführt werden: Sie
wählen die Rufnummer eines Freundes. Dazu brauchen Sie den genauen Leitweg
nicht zu kennen, den das Fernsprechsystem bis zum Haus Ihres Freundes verfolgt,
wenn Sie ihn anrufen. Die Leitweglenkung besorgt das Fernsprechsystem. Das
Fabric-System von Fibre Channel hat die gleiche Funktion: Man gibt eine
Zieladresse ein, und das Fabric-System leitet die Daten zum Ziel-N_Port.
Wenn Sie eine falsche Rufnummer wählen, teilt Ihnen das
Fernsprechunternehmen mit, dass es unter dieser Nummer keinen Anschluss gibt.
Das Fabric-System weist Rahmen für ungültige Ziele in vergleichbarer Weise
zurück.
So wie das Fernsprechunternehmen zahlreiche Leitwege zwischen
unterschiedlichen Punkten konfigurieren kann und dies auch tut, um einen
zuverlässigen Dienst bereitzustellen, kann ein Fabric-System zahlreiche Pfade
zwischen Fabric-Elementen haben, um den Verkehr abzuwickeln. Dies ermöglicht
auch die Bereitstellung von Reservepfaden für den Fall, dass ein Element oder
eine Verbindung ausfällt.
Die Fabric-System- und Arbitrated Loop-Topologien von Fibre Channel können
miteinander in einem System gemischt werden, um den Knoten eine Vielzahl von
Dienst- und Leistungsgraden zu verleihen. Zudem kann das Fabric-System andere
Netzwerke wie etwa SONET oder ATM über SONET zwischen Fabric-Elementen
benutzen, um Abstände zwischen Knoten zu überbrücken, die zu gross sind, als
dass sie von der Verbindung zwischen N_Ports bewältigt werden könnten. Diese
speziellen Verbindungen können zwischen Fabric-Elementen bestehen, die über
ein grösseres geografisches Gebiet verteilt und nicht direkt an Knoten
angeschlossen sind.
Die Fähigkeit, andere Typen von Verbindungen zwischen Fabric-Elementen
hinzuzufügen, die Erweiterungsports bzw. E_Ports genannt werden, erhöht den
Wert jedes an das Fabric-System angeschlossenen Laufwerks. Bestimmte Attribute
von Fibre Channel und eines Fabric-Systems ermöglichen es Ports mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Medientypen, miteinander entweder über
kurze oder lange Entfernungen zu kommunizieren, wenn ein Fabric-System vorhanden
ist.
Im Fabric-System selbst können auch Technologieverbesserungen implementiert
werden, ohne dass die N_Ports in irgendeiner Weise verändert werden müssen.
Der Grossteil des Nutzens der neuen Technologie wird aufgrund der höheren
Geschwindigkeit indirekt an die Knoten weitergegeben, da die Geschwindigkeit,
die Zuverlässigkeit bzw. die Kommunikationsdistanz innerhalb des Fabric-Systems
erhöht werden.
Wie viele N_Ports können implementiert werden? Das Fabric-System wird
lediglich durch die Zahl der N_Ports begrenzt, die im Zieladressfeld im Header
des Rahmens genannt wird. Diese Begrenzung liegt bei etwas mehr als 16 Millionen
Ports, die gleichzeitig bei einem Fabric-System mit 24-bit-Adress-ID angemeldet
werden können. Bei einzelnen integrierten Systemen dürfte dies alle
Erfordernisse für eine ganze Weile abdecken.
In der Fabric-Systemtopologie ist der Adress-ID in drei Teile unterteilt:
Domain (8 bit), Gebiet (8 bit) und Port (8 bit), was insgesamt 24 bit ergibt.
Diese Bestandteile sind vergleichbar mit denen einer Rufnummer mit Ortsvorwahl-,
Vermittlungsstellen- und Teilnehmernummer.
Funktionsschichten
Manche Themen gehören einfach naturgemäss zusammen, was auch für Fibre
Channel gilt. Aspekte, die mit dem Aufbau zuverlässiger und prüfbarer
Lichtwellenleiter-Verbindungen zu tun haben, haben wenig mit der Frage zu tun,
wie Probleme aufgrund eines verloren gegangenen Rahmens behoben werden können.
Diese unterschiedlichen Interessengebiete werden in der Fibre Channel-Norm
Funktionsschichten genannt. Definiert werden in dieser Norm fünf Schichten, die
jeweils mit FC-x gekennzeichnet sind.
FC-0
definiert die physikalischen Fibre Channel-Anteile, einschliesslich der
Medientypen, Anschlüsse sowie der elektrischen und optischen Leistungsmerkmale,
die für die Port-Anschlüsse benötigt werden. Diese Schicht ist in der
FC-PH-Norm beschrieben.
FC-1
definiert das Übertragungsprotokoll, einschliesslich der 8B/10B-Kodierung, der
Reihenfolge der Wortübertragung und der Fehlererfassung. Diese Schicht ist in
der FC-PH-Norm beschrieben.
FC-2
definiert das Signalisierungs- und Framingprotokoll, einschliesslich
Rahmen-Layout, Inhalt des Rahmen-Headers und Anwendungsregeln. Es definiert
zudem bestimmte protokollunabhängige Rahmen und Protokolle wie etwa die
Benutzeranmeldung (Login). Die FC-PH-Norm besteht überwiegend aus der
Beschreibung dieser Schicht.
FC-3
definiert gemeinsam genutzte Dienste, die an verschiedenen Ports in einem Knoten
verfügbar sein können. Für diese Schicht gibt es keine Norm.
FC-4
definiert das Mapping zwischen den unteren Fibre Channel-Schichten und den
Befehlssätzen, die Fibre Channel benutzen. Hier finden Sie SCSI, IPI-3, HIPPI
und SBCS. Jeder dieser Befehlssätze erhält eine gesonderte Norm, da
interessierte Dritte nicht unnötig mit systemfremden Informationen befasst
werden sollen. Wenn Sie mit SCSI-3 arbeiten, sind Sie vermutlich nicht an IPI-3
oder HIPPI interessiert.
Abbildung 5 zeigt die interne Struktur eines Fibre Channel-Knotens mit einem
N_Port. Zulässig sind auch mehrere N_Ports je Knoten. Hat ein Knoten mehr als
diesen N_Port, so werden die Schichten FC-0 und FC-2 für jeden N_Port
reproduziert. Die Schichten FC-3 und FC-4 werden von mehreren N_Ports gemeinsam
genutzt. Die Abbildung zeigt jede dieser Funktionsschichten. Die Schicht für
die gemeinsam genutzten Dienste hat bisher keine definierten Komponenten. Im
Verlauf der weiteren Entwicklungsarbeiten im Zusammenhang mit dieser Norm werden
von dieser Schicht neue Funktionen aufgenommen.
Auf der Schicht FC-4 kann ein Knoten nicht alle von der Norm zugelassenen
unterschiedlichen Optionen aufnehmen. Jeder Knoten kann einen oder mehrere
Dienste implementieren. Auf der Schicht FC-0 kann lediglich eine
Geschwindigkeits- und Medientyp-Option (Beschreibung folgt) in einem N_Port
implementiert werden. Jeder einzelne Port in einem Knoten kann jedoch eine
unterschiedliche Kombination von Geschwindigkeit und Medium implementieren. Die
Schicht FC-2 unterstützt auch zahlreiche Optionen, aus denen ein bestimmter
Hersteller gewählt werden muss. Einige Industriegruppen arbeiten bereits daran,
Profile zu definieren, die die Betriebsumgebung spezifizieren, die für einige
Anwendungen erforderlich ist (z. B. SCSI, HIPPI, IPI-3 usw.) Auf der Schicht
FC-1 gibt es keine Optionen.
Mehrere der FC-2, die derzeit definiert werden, sollen im Folgenden skizziert
werden. Jede FC-4 wird als Einzelbestandteil der Norm in einem gesonderten
Dokument entwickelt. Ein Hersteller kann sich genau auf das bzw. die FC-4
konzentrieren, für die er sich interessiert, und braucht sich nicht unnötig
mit den Anforderungen für die anderen FC-4 zu befassen.
Wenn bei der Entwicklung eines Produkts oder bei Beschaffungsplänen eine
Erweiterungsoption vorgesehen ist, sollten anderen potenziellen FC-4 prüfen, so
dass eine übergeordnete Port-Anforderungsliste vorhanden ist, wenn die
Erweiterung realisiert wird. Ein Systemanbieter, der das IPI-3-Protokoll
integriert und plant, später das Internet Protocol (IP) einzubauen, sollte
sorgfältig beide FC-4 in Betracht ziehen, ehe er sich für ein Port-Design
entscheidet, da die Anforderungen unterschiedlich sind.
HIPPI (High Performance Parallel Interface)
Eines der ursprünglichen Ziele von Fibre Channel bestand darin, HIPPI durch
eine serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstelle zu ersetzen. Der Begriff
parallel rührt noch vom ursprünglichen Verkabelungssystem her, das aus zwei
Sätzen paralleler Kabel bestand. Bei HIPPI handelt es sich um ein
Vollduplex-Protokoll, das vorrangig dazu dienen sollte, grosse Datenmengen mit
geringem oder keinem Systemverarbeitungsaufwand zu transportieren.
HIPPI hat keinen systemeigenen Befehlssatz. Es hat lediglich Quellen und
Ziele, doch in der Regel wird IPI-3 verwendet, wenn ein Befehlssatz erforderlich
ist. Weitere Informationen zu IPI-3 enthält der folgende Abschnitt. HIPPI
arbeitet mit 100 MB/s in beiden Richtungen über kurze Parallelkabel. Zeitweise
wurde an der Definition eines seriellen HIPPI gearbeitet, doch wurde diese
Arbeit unterbrochen, als die Entwicklung von Fibre Channel begann.
IPI-3 (Intelligent Peripheral Interface -3)
In der Bezeichnung IPI-3 steht die Zahl 3 nicht für "Version 3". IPI
definiert - als Normenfamilie - verschiedene Schichten. Level 3 gilt als die
geeignete Schicht für die Übertragung von Befehlen und Daten, wenn
intelligente Geräte an das System angeschlossen sind. IPI-3 erlaubt auch die
Datenübertragung über grosse Entfernungen, da während der Datenübertragung
kein Takten erforderlich ist. Bei der Parallelversion von IPI-3 handelt es sich
um ein Halbduplex-Protokoll. In der Fibre Channel-Version von IPI-3 bleibt
dieser Halbduplex-Charakter erhalten. IPI-3 erlaubt zudem das Einreihen
verschiedener vom Master kommender Befehle in eine Warteschlange im Slave. IPI-3
spezifiziert eine Geschwindigkeit von bis zu 100 MB/s auf kurzen, parallelen
Kupferkabeln. IPI-3 definiert Befehlssätze für jede von IPI-3 unterstützte
Geräteklasse.
SBCS (Single Byte Command Set)
SBCS überträgt - wie es der Name schon sagt - Befehle, die nur ein einzelnes
Informationsbyte haben. Es handelt sich hierbei um ein parallel arbeitendes
Halbduplex-Protokoll, das viel von diesem Charakter in seiner Fibre
Channel-Implementierung beibehält. SBCS wurde vom
IBM-Byte/Block-Multiplexerkanal abgeleitet, der seinen Ursprung in IBM-Systemen
der 70er Jahre hat. Es ist auch heute noch beliebt, und es gibt eine
IBM-spezifische Version namens ESCON, die mit Fasern und 8B/10B-Kodierung
arbeitet und eine Geschwindigkeit von 20 MB/s in beiden Richtungen erreicht.
ESCON besitzt zudem vordefinierte Schalter, die ähnlich wie der im nächsten
Abschnitt beschriebene Class-1-Dienst funktionieren. Der Befehlssatz ist bei
SBCS nicht normiert; lediglich die Mechanismen zum Senden von Befehlen, Status-
und Prüfdaten sind definiert. Jedes Produkt kann seine eigenen Befehle
innerhalb der Klasse für Lesen, Schreiben, Lesewiederholkontrolle, Steuerung
und Prüfung definieren.
Zusatz Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL)
Eine abgespeckte Version des Fibre Channel ist der Fibre Channel-AL. AL bedeuted
Arbitrated Loop und beschreibt die Topologie dieses für lokale Geräte und Disc
Arrays entworfenen Fibre Channel-Typs. Die max. 127 Loop-Ports (NL-Ports) sind
als Ring angeordnet. Der Datenaustausch ist nur als Point-to-Point-Verbindung
möglich. Jedes Datenpaket gelangt zunächst über den Read-Port in das Device.
Dieses prüft, ob es die Informationen bearbeiten soll. Wenn nicht, schickt es
sie über den Write-Port wieder hinaus. Um diesen Datentransfer zu veranlassen,
muss sich das Device zunächst um die Kontrolle über den Bus bemühen.
Paralleler Datenaustausch mehrerer Geräte (wie bei der allgemeinen Fibre
Channel Definition) ist nicht möglich.
Um Disk Arrays besser handhaben zu können, unterstützt der FC-AL neben der
normalen Kabelverbindung auch die Backplane-Architektur. Die Festplatten werden
über einen 40-poligen SCA (Single Connector Attachment)-Stecker, der sowohl
Datenleitungen als auch Stromversorgung beinhaltet, an die Backplane
angeschlossen. Steckt in einem Port kein Laufwerk, überbrückt die
Backplanelogik den leeren Steckplatz, und der Kreis bleibt geschlossen. Eine
weitere Aufgabe der Backplane ist die automatische Konfiguration des Laufwerks
sowie die Sicherstellung der Hot-Plug-Funktion, also der Wechsel eines Laufwerks
während des Betriebs.
Das gleiche Prinzip wird auch von Fibre Channel Hubs verwendet. Da bei einer
Fibre Channel Loop der Ausfall eines Gerätes oder Defekt eines Kabels den Kreis
unterbricht und so den ganzen Bus blockiert, überbrückt der Hub jeden Port,
der entweder ungenutzt ist, oder aber durch Störungen blockiert wird (s.
Abbildung). Der Datenfluss zu den anderen Devices wird so nicht unterbrochen und
der Bus arbeitet normal weiter.
FC-AL Produkte werden seit Herbst 1996 angeboten. Nachdem sie anfangs auf
High-End-Raid-Systeme beschränkt waren, spielen sie wegen des immer grösseren
Speicherbedarfs auch kleinerer Server eine immer grössere Rolle. Nähere
Informationen zu Produkten sind im Kapitel Fibre Channel zu finden.
SSA
SSA (Serial Storage Architecture) ist eine High-Performance-Schnittstelle, die
I/O-Devices aller Plattformen miteinander verbindet.
Diese serielle, busähnliche Schnittstelle wurde von IBM basierend auf der
IBM-9333-Technologie entwickelt und dient vorwiegend zum Anschluss von
Festplatten. Hiermit lassen sich bis zu 128 Geräte untereinander verbinden.
Wie der Fibre Channel ist die SSA eine Point-to-Point-Verbindung, wobei
allerdings zwei Write- und zwei Read-Kanäle zur Verfügung stehen. Auf jedem
Kanal (Write/Read) ist eine maximale Transferrate von 20 MB/s möglich, was
einer kumulierten Transferrate von 80 MB entspricht. Diese kann aber nur
erreicht werden, wenn das Schreib-Lese-Verhältnis 1:1 beträgt und der
Hostadapter auf Daten zugreift, die sich auf mindestens vier Platten befinden.
Bei Entfernungen von bis zu 20 m zwischen zwei zu verbindenden Devices
genügt ein normales TwistedPair-Kabel. Glasfaserkabel kommen bei Längen bis zu
680 m zum Einsatz. Nur 6% der über SSA beförderten Daten werden für Control-
bzw. Routing-Funktionen verwendet, d.h. 94% der Daten sind Benutzerdaten. SSA
wird jedoch nur von wenigen Herstellern (wie IBM, Siemens, Micropolis)
unterstützt und wird im Laufe der nächsten Jahre wohl ganz durch die Fibre
Channel Arbitrated Loop-Technologie abgelöst werden.