ファイバーチャネル

ファイバーチャネル（ファイバーはアメリカ英語で「Fiber」とつづることが多いが、ファイバーチャネルではイギリス英語の「Fibre」とつづる。詳細:ファイバチャネルFAQ。、略称：FC）はギガビット級ネットワーク技術の一種であり、主にストレージエリアネットワーク (SAN) の構成要素としてデータセンターで使用されている。情報技術規格国際委員会（INCITS, 米国国家規格協会：ANSIが信任した委員会）のT11技術委員会が標準化したT11 - Fibre Channel Interfaces、2017年12月16日閲覧。。接続には主に光ファイバーを使用し、長区間(最大100 km)かつ高速(最大128Gb/s)な伝送を実現する。種々の上位プロトコルがサポートされているが、主にSCSIコマンドがネットワーク上でやり取りされる。メインフレームではFICONが利用される場合もある。

 歴史 

ファイバーチャネルはIPI (Intelligent Peripheral Interface)プロトコルの拡張プロジェクトの一部として検討が始まり、1988年にANSI X3T9によりプロジェクトとして承認、1994年には規格が承認されたAn Introduction to Fibre Channel、2017年12月16日閲覧。。スループットは下記の通り1 Gb/s (1GFC)から始まり世代毎に2倍になってきたロードマップ、2017年12月16日閲覧。。

+ ロードマップ - FC （英語版より、本表のみ反映） 名称 Line Rate
(GBaud)Line
Coding 公称スループット
(MByte/sec) 発売日133 Mbit/s0.13281258b10b 12.51993266 Mbit/s0.265625 251994533 Mbit/s0.53125 50?1GFC1.0625 1001997 2GFC 2.125 200 2001 4GFC 4.25 400 2004 8GFC 8.5 800 2005 10GFC 10.5187564b66b 1,200 200816GFC14.025 1,6002011 32GFC "Gen 6" 28.05256b257b 3,200 2016 64GFC "Gen 7" 28.9256b257b
(FC-FS-5) 6,400 2019 128GFC "Gen 6" 28.05 ×4256b257b 12,800 2016 256GFC "Gen 7" 28.9 ×4 25,600 2019 128GFC "Gen 8" 56.1 12,800 2023

+ ロードマップ - スイッチ間接続 名称 Line Rate
(GBaud) スループット
(MByte/sec) 発売日 10GFC 10.52 2,400 2009 20GFC 21.04 4,800 2008 128GFCp 28.05 x4 25,600 2016 256GFCp 56.10 x4 51,200 2019 (予定)

接続形態 

3つの主要なトポロジー（接続形態）がある接続形態、2017年12月16日閲覧。。

 ポイント・ツー・ポイント (FC-P2P)
 ふたつの機器が相互に接続される。最も単純なトポロジー。
 調停ループ (FC-AL)
 全ての機器がループ状に接続される。高価なスイッチなしで複数の機器を接続できるが、帯域を共有するためパフォーマンス(バンド幅)に制限がある。またループから機器を取り外したり接続する場合、ループ全体が使えなくなる。機器のひとつが故障するとループ全体の通信ができなくなる。
 ファブリック (FC-SW)
 全ての機器をファイバーチャネル・スイッチに接続する。拡張性やパフォーマンスに優れる。

+ 接続形態の比較トポロジーの比較 項目  P2P  調停ループ  ファブリック 最大ポート数  2  127  ~16777216 (2^24) 最大バンド幅  2×リンクレート  2×リンクレート  (ポート数)×リンクレート ポート障害の影響  リンク障害  ループ障害  スイッチおよびポートリンク障害 メンテナンスの影響  リンクダウン  ループ全体ダウンの可能性あり  スイッチおよびポートリンクダウン 可能なリンクレート  全て  全て(ただし全体が同じレート)  全て(レートの混在可)

 プロトコル 
ファイバーチャネルは階層化されたプロトコルを持つ。以下の5層から構成されるプロトコル階層。

 FC0
 物理層。ケーブル、光ファイバー、コネクタやスループットなどを規定。
 FC1
 データ符号化・復号の方法を規定。8b/10b及び64b/66b符号化方式を採用。
 FC2
 データの最小単位であるフレームの組み立て方やデータ転送の制御方法を規定。
 FC3
 共通サービス層。暗号化やRAIDなどの拡張機能を規定。
 FC4
 プロトコル変換層。FC0-FC3を下記のような上位プロトコルにマッピングするルールを規定プロトコルのマッピング。特にSCSIに変換されたものをと呼ぶ。
 ・Small Computer System Interface (SCSI)
 ・Intelligent Peripheral Interface (IPI)
 ・High Performance Parallel Interface (HIPPI) Framing Protocol
 ・Internet Protocol (IP)
 ・ATM Adaptation Layer for computer data (AAL5)
 ・Link Encapsulation (FC-LE)
 ・Single Byte Command Code Set Mapping (SBCCS)
 ・IEEE 802.2
 ・FICON - メインフレーム向け

FC0、FC1、FC2は総称してFC-PH（ファイバーチャネル物理層）とも呼ばれる。

 光伝送媒体 
ポートのフォームファクターはSFP (Small Form-factor Pluggable transceiver)及びそれを拡張したSFP+が主流であるポート・コネクタ。128GFCではQSFP (Quad Small Form-factor Pluggable)が用いられる事もある(右図)。SFPモジュールはレシーバー・ポート(RX)とトランスミッター・ポート(TX)があり、これらで一つの光インターフェースを構成している。SFP/SFP+にはShort Wavelength Laser(SWL)、Long Wavelength Laser (LWL)及びExtended distanceがあり、最大の伝送距離はそれぞれ550 m、10 km、70-100 kmまでとなっているがSFPモジュール、下記の通りケーブルのカテゴリとスループットの組み合わせにもよって異なるので注意する。

+ ファイバーケーブルの比較ファイバーケーブルの比較 カテゴリ  モード  コア直径 (um)  波長 (nm)  バンド幅 (MHz)  色 OM1 マルチモード 62.5 850/1300 200 オレンジ OM2 50 500 OM3 2000 水色 OM4 4700 OM5 ワイドバンド・マルチモード 850 - 953 4700 -2470 黄緑 OS1 シングルモード 9 1310/1550 NA 黄色

+ 最大伝送距離 (m)   OM1  OM2  OM3  OM4  1 GFC  300  500  860  NA 2 GFC  150  300  500  4 GFC  70  150  380  400  8 GFC  21  50  150  190  10 GFC  33  82  Up to 300  Up to 400  16 GFC  15  35  100  125 25 GFC  NA  20  70  100  32 GFC 

 スイッチ 
ファイバーチャネルスイッチは2つに分類される。この分類は標準ではなくメーカーに依るものである。ブロケード（含むMcDATA、CNT）、シスコシステムズは両方を販売している。QLogicはファブリックスイッチを販売している。

 ダイレクタースイッチ
 一般にポート数が多く、コントローラーが二重化されていたり一箇所が故障しても動作し続ける (no single-point-of-failure) 高可用性が特徴。
 ファブリックスイッチ
 一般にシンプルで冗長でないスイッチ

 ホストバスアダプタ 

ホストバスアダプタ（HBA = コンピュータ用コントローラカード）は様々なシステム、バスに用意されている。PCI Expressが主要なバスであり、ホストやコンピューターのPCI Expressに当該ボードを刺すことでファイバーネットワークへの参加が可能となるファイバーチャネルアダプター QLogic。

 RFC 
  - Internet Fibre Channel Protocol (iFCP) のための管理オブジェクト定義
  - ファイバーチャネル管理MIB
  - Securing Block Storage Protocols over IP
  - ファイバーチャネル標準におけるファブリック要素のための管理オブジェクト定義
  - ファイバーチャネル上のIPv4、IPv6およびARP
  ファイバーチャネル・ルーティング情報MIB
  ファイバーチャネルのFSPF (Fabric Shortest Path First) ルーティングプロトコルのためのMIB

関連項目
 ファイバーチャネル・オーバー・イーサネット (FCoE)
 ストレージエリアネットワーク
 Advanced Technology Attachment (ATA)
 シリアルATA
 FICON
 Small Computer System Interface (SCSI)
 iSCSI
 PCI Express
 HIPPI
 InfiniBand
 Serial Attached SCSI

 脚注 

 外部リンク 

 FCIA Fibre Channel Industry Association
 JDSF ストレージ・ネットワーキング技術部会
 IBM ストレージ講座
 SNIA日本フォーラム
 INCITS technical committee responsible for FC standards(T11)
 Fibre Channel overview

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