CN1655540A - 在串行连接scsi存储网络中进行通讯的系统和方法 - Google Patents

在串行连接scsi存储网络中进行通讯的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明披露了一种用于串行连接SCSI存储网络的网络拓扑结构和网桥设备。该网桥设备连接于网络的每一个串行ATA驱动器和存储网络的其它部件之间，并在串行ATA驱动器和串行连接SCSI存储网络的其它部件之间对存储事务进行转换。

Description

在串行连接SCSI存储网络中进行通讯的系统和方法
技术领域
本文主要涉及计算机网络领域，特别是涉及串行连接(SerialAttached)SCSI存储网络。
背景技术
随着信息的作用不断增强，以及对信息的应用不断扩大，个人和企业不断地寻找对信息进行处理和存储的其它方法。使用信息的用户的一个选择是采用信息处理系统。一般来说，信息处理系统可对用于商业目的、个人目的或者其它目的的信息或数据进行处理、编译、存储和/或通讯，这样就可允许用户利用信息的价值。由于在不同的用户之间，或者不同的应用程序之间，对技术和信息的处理的要求和需要均有所不同，根据所处理的信息的不同，对信息如何进行处理的方式的不同，对多少数量的信息进行加工、存储或通讯的不同，以及信息加工、存储或者通讯的速度和效率的不同，信息处理系统也会有所不同。信息处理系统的差异，造成了信息处理系统可以是通用的，也可以设置成服务于特殊用户，或者用于特殊目的，例如金融交易的处理、航班预订、企业数据存储或者全球通讯。另外，信息处理系统包括了多种多样的硬件和软件组件，可对这些组件进行设置以便对信息进行加工、存储和通讯；信息处理系统也可包括一个或多个计算机系统、数据存储系统和网络系统。
信息处理系统可作为组件包含于存储网络之中。存储网络可以被看作是存储设备的特殊网络，这些存储设备与一个或多个数据服务器相连接。串行连接SCSI(SAS)是一种存储网络接口及用于存储事务的通讯协议。与并行SCSI存储网络相比，串行连接SCSI的特点是，存储网络具有串行、点到点的架构，及改进的数据完整性。由于在串行连接SCSI网络中的数据传输是以串行为基础的，串行连接SCSI的数据传输速率，要快于并行数据传输架构中的数据传输速率。SAS存储设备和串行ATA(SATA)存储设备这两者都可被连接作为在串行连接SCSI存储网络中的存储端点。SAS驱动器包括双端口。相反，串行ATA驱动器包括单一的端口。SAS驱动器的双端口功能在存储网络中支持失效转移协议，因为在串行连接SCSI网络中能够将SAS驱动器连接到多个边缘扩展器上。尽管串行ATA驱动器只有一个端口，人们时常更倾向于使用串行ATA驱动器，而不是SAS驱动器，因为与SAS驱动器相比，串行ATA驱动器的相对价格较低。
串行连接SCSI提供了通过串行ATA隧道协议与串行ATA驱动器的通讯。与通讯协议中大多数的隧道构想一样，串行ATA隧道协议为在串行连接SCSI通讯中放置串行ATA指令和数据做好了准备。然而，串行ATA隧道协议并不支持对单一的串行ATA驱动器使用双通道。尽管在串行连接SCSI网络中支持串行ATA驱动器，由于串行ATA驱动器不能支持双通道通讯，串行连接SCSI存储网络具有一个或多个串行ATA驱动器的这一功能受到了限制。
发明内容
本发明披露了一种用于串行连接SCSI存储网络的网络拓扑结构和网桥设备。网桥设备包括至少两个输入端口和一个输出端口。网桥设备的输入端口与存储网络的扩展器设备相连接，而输出端口与串行ATA驱动器相连接。网桥设备将通讯从串行连接SCSI协议转换到串行ATA协议，及从串行ATA协议转换到串行连接SCSI协议。网桥设备包括一个仲裁器，该仲裁器管理着从输入端口到转换节点，及从转换节点到输入端口的串行数据流。
本发明的技术优点在于串行连接SCSI存储网络，在该存储网络中为每一个串行ATA驱动器提供了双通讯通道。网桥设备安置于每一个串行ATA驱动器的输入端，并为串行ATA驱动器提供了两个通讯通路，因而当处于网桥设备上游(upstream)的存储网络中的某一部件发生操作故障时，仍能允许在串行ATA驱动器上进行通讯。本文的另一个优点是用于布置串行连接SCSI网络的网络拓扑结构，该串行连接SCSI网络可采用经济的串行ATA驱动器而不会破坏其稳健性和失效转移的功能，而这两个性能通常是与由SAS驱动器组成的串行连接SCSI网络相联系的。当前，与SAS驱动器相比，串行ATA驱动器更为便宜。本发明所披露的网络拓扑结构允许使用串行ATA驱动器，而同时发挥串行连接SCSI存储网络的失效转移的优点，而这一优点通常与SAS驱动器相联系。本发明的另一个技术优势是，本发明所披露的网桥设备在一目了然的基础上，关于对串行ATA驱动器的操作，具有冗余度和相对低廉的价格的这两个优点。在每一个串行ATA驱动器的端口上安置网桥设备并不会影响对串行ATA驱动器的操作。在随后的详细说明、权利要求书及附图中，本领域内的一般技术人员可以清楚地了解本发明其它的技术优点。
附图说明
参考随后的具体实施方式并结合附图，可以更全面地理解本发明的实施例及其优点，在附图中同样的标号标明了同样的特性，其中：
图1是串行连接SCSI存储网络的网络示意图；及
图2是SAS/SATA网桥的功能性框图。
具体实施方式
对本发明来说，信息处理系统可包括任何的设备或者设备的集合体，对其进行操作可将任何形式的信息、情报或数据进行计算、分类、加工、传输、接收、查询、生成、切换、存储、显示、发布、探测、记录、复制、处理或者使用，以用于商业、科学、控制或其它目的。例如，信息处理系统可以是一台个人计算机、网络存储设备或者是其它任何合适的设备，并且在大小、形状、性能、功用和价格上均可千差万别。信息处理系统可包括随机存取存储器(RAM)、一个或多个如中央处理器(CPU)的处理资源或者硬件或软件控制逻辑、ROM和/或其它类型的非易失性存储器。信息处理系统另外的组件可包括一个或多个磁盘驱动器、与外部设备进行通讯的一个或多个网络端口以及各种输入输出(I/O)设备，例如键盘、鼠标和显示设备。信息处理系统同样可包括一个或者多个总线，可对总线进行操作以在不同的硬件部件之间传输通讯。
图1所示为串行连接SCSI存储网络的网络示意图，该存储网络一般用10来表示。存储网络10包括串行连接SCSI控制器12和14。控制器12和14是SAS启动器或者主设备。每一个SAS控制器与一个SAS扇出设备或者扩展器设备相连接。在图1所示的示例中，SAS控制器12与SAS扩展器设备16相连接，SAS控制器14与SAS扩展器设备18相连接。SAS扩展器设备16和18通过通讯链接19而相互连接。存储网络10包括了许多的SAS/SATA网桥设备。在图1的示例中，扩展器设备16和18中的每一个均与SAS/SATA网桥20、SAS/SATA网桥21及SAS/SATA网桥22相连接。如图1所示，每一个SAS/SATA网桥包括双输入端口和单一输出端口，该单一输出端口与串行ATA驱动器相连接。在图1的示例中，SAS/SATA网桥20与串行ATA驱动器24相连接；SAS/SATA网桥21与串行ATA驱动器25相连接；SAS/SATA网桥22与串行ATA驱动器26相连接。
每一个SAS启动器与一个SAS扩展器相连接，而且每一个扩展器与多个存储驱动器相连接，这是在串行连接SCSI拓扑结构中普遍存在的。然而，在图1所示的拓扑结构中，在每一个SAS扩展器设备和每一个串行ATA驱动器之间安放一个SAS/SATA网桥。单一的SAS/SATA网桥设备与各自的串行ATA驱动器相连接。扩展器设备或者路由器可操作用于将来自控制器的通讯向存储网络中的多个存储设备其中之一发送。在图1所示的示例中，每一个扩展器设备与单个SCSI控制器相连接，并且与多个SAS/SATA网桥相连接。单一的扩展器设备也可与一个或多个SAS驱动器相连接。
图2显示了图1中的每一个SAS/SATA网桥20和串行ATA驱动器24的示意图。图2中的SAS/SATA网桥20也代表了图1中另外的SAS/SATA网桥。SAS/SATA网桥20包括了双端口，它们被标示为SAS目标端口30和SAS目标端口32。如图1中的网络示意图所示，每一个端口与单一的SAS扩展器设备相连接。SAS/SATA网桥20的每一个目标端口与一个SAS端口仲裁器34和SAS/SATA转换节点36相连接。端口仲裁器34管理着在每一个目标端口和SAS/SATA转换节点36之间的通讯连接38和40。端口仲裁器34判定，在通讯连接38上传输的数据和在通讯连接40上传输的数据这两者之间，哪一个可访问SAS/SATA转换节点36。端口仲裁器34管理着进入到SAS/SATA转换节点36中的串行数据流，这样就可保证在SAS/SATA转换节点中只有单一的数据流在进行转换。对于暂时不能与SAS/SATA转换节点进行通讯的SAS目标端口，可使用缓冲器对与该SAS目标端口相联系的数据进行存储。
根据串行ATA隧道协议，SAS/SATA转换节点36将在转换节点36接收到的串行数据，由串行连接SCSI通讯协议转换为串行ATA通讯协议。将转换的结果提供给串行ATA目标端口42，该目标端口作为将SAS/SATA网桥20与相关的串行ATA驱动器24进行连接的单一的输出端口。从所连接的串行ATA驱动器的角度看，所连接的串行ATA驱动器24通过单一的端口与网络进行连接。从网络的其它部件的角度来看，可通过网桥20两个输入端口中的任意一个，实现对串行ATA驱动器24的访问。由于可通过网桥20两个输入端口中的任意一个，对图2中的串行ATA驱动器24进行访问，即使与网桥20的一个输入端口相联系的通路出现了故障，仍可对串行ATA驱动器24进行访问。这样，在图2的串行ATA驱动器24并不是分隔于单一的通路，因而也不易受该通路中通讯障碍的影响。
来自于串行ATA驱动器24的通讯发送给SAS/SATA转换节点36，在该转换节点将串行数据由串行ATA通讯协议转换为串行连接SCSI通讯协议。端口仲裁器34将转换后的串行数据指定给通讯连接38以便与SAS目标端口30进行通讯，或者将其指定给通讯连接40以便与SAS目标端口32进行通讯。依据串行连接SCSI控制器(用于从串行ATA驱动器接收串行数据)，端口仲裁器34将上传通讯由串行ATA驱动器24指定给SAS目标端口30或者SAS目标端口32。这样，端口仲裁器34将串行数据通讯指定给某一SAS目标端口，而该目标端口与一个SAS扩展器设备相连接，其中该扩展器设备将通讯指定给目标串行连接SCSI控制器。
本文所披露的通讯网络和方法提供了一种串行连接SCSI存储网络，该存储网络能够支持按容错性的方式，对存储网络中的串行ATA驱动器进行成本有效(cost-effective)的使用。通过使用SAS/SATA网桥，可通过双端口对存储网络中的串行ATA驱动器进行访问。本文所披露的SAS/SATA网桥具有双输入端口，每一个输入端口与一个SAS扩展器设备相连接。由于每一个串行ATA驱动器可通过两个扩展器设备中的某一个进行访问，对存储网络中串行ATA驱动器的访问有更好的容错性，因为串行ATA设备的通讯通路中单个SAS扩展器设备的故障并不会阻碍对串行ATA设备的访问。本文所披露的网络拓扑结构和方法对于串行连接SCSI存储网络的操作是明晰的。从串行连接SCSI控制器和扩展器设备的角度来看，存储网络包括至串行ATA驱动器的两个通路或者两个端口。从串行ATA驱动器的角度来看，串行ATA驱动器只有单个端口。尽管本文已对本发明进行了详细地说明，应可理解，仍能对其进行各种变化、替换和改造，而不偏离本发明的主旨和保护范围，随后的权利要求书将对其进行明确。

Claims (20)

1、一种存储网络，其包括：
多个SCSI控制器；
一个扩展器设备，它与每一个控制器相连接；
至少一个网桥设备，其中每一个网桥设备与多个扩展器设备相连接；及
至少一个串行ATA设备，其中每一个串行ATA设备与网桥设备的一个输出端口相连接。
2、如权利要求1所述的存储网络，其中可操作网桥设备，以便将串行数据通讯由串行连接SCSI协议转换为串行ATA协议。
3、如权利要求2所述的存储网络，其中在串行连接SCSI协议中的串行数据通讯包括按照串行ATA隧道协议进行格式化的串行数据。
4、如权利要求2所述的存储网络，其中可操作每一个网桥设备，以便在数据流之间进行仲裁，使得在任何时间，与网桥驱动器相连接的串行ATA驱动器只会接收一个数据流。
5、如权利要求2所述的存储网络，其中可操作每一个网桥设备，以便从串行ATA驱动器向扩展器设备发送通讯，该扩展器设备与SCSI控制器相联系，而来自于串行ATA驱动器的通讯被指定给该控制器。
6、如权利要求2所述的存储网络，
其中在串行连接SCSI协议中的串行数据通讯包括按照串行ATA隧道协议格式化的串行数据；
其中可操作每一个网桥设备，以便在数据流之间进行仲裁，这样，在任何时间，与网桥驱动器连接的串行ATA驱动器只会接收一个数据流。
7、如权利要求2所述的存储网络：
其中在串行连接SCSI协议中的串行数据通讯包括按照串行ATA隧道协议格式化的串行数据；
其中可操作每一个网桥设备，以便在数据流之间进行仲裁，这样，在任何时间，与网桥驱动器相连接的串行ATA设备只接收一个数据流；及
其中可操作每一个网桥设备，以便从串行ATA驱动器向扩展器设备发送通讯，该扩展器设备与SCSI控制器相联系，而来自于串行ATA驱动器的通讯被指定给该控制器。
8、如权利要求1所述的存储网络，其中每一个网桥设备与单个串行ATA驱动器相联系。
9、一种在串行连接SCSI存储网络中，将指定给串行ATA驱动器的数据进行转换的方法，该方法包括如下步骤：
在串行ATA驱动器的输入端口安装网桥设备，该网桥设备包括：
多个输入端口，这些输入端口与存储网络的其它部件相连接，并可对其进行操作以接收符合串行连接SCSI协议的数据；
一个转换节点，可操作该转换节点将数据由串行连接SCSI协议转换为串行ATA协议；及
一个输出端口，该输出端口与串行ATA驱动器相连接。
10、如权利要求9所述的在串行连接SCSI网络中将指定给串行ATA驱动器的数据进行转换的方法，其中符合串行连接SCSI协议的数据按照串行ATA隧道协议进行发送。
11、如权利要求9所述的在串行连接SCSI网络中将指定给串行ATA驱动器的数据进行转换的方法，其中网桥设备连接在多个扩展器设备和一个串行ATA驱动器之间，这样，每一个输入端口与一个扩展器设备相连接。
12、如权利要求11所述的在串行连接SCSI网络中将指定给串行ATA驱动器的数据进行转换的方法，其中所提供的网桥设备进一步包括一个仲裁器节点，可操作该节点以便管理符合串行连接SCSI协议、到达转换节点的数据流。
13、如权利要求11所述的在串行连接SCSI网络中将指定给串行ATA驱动器的数据进行转换的方法，其中可操作仲裁器节点，以便将通讯由串行ATA驱动器发送给扩展器设备，该串行ATA驱动器与网桥设备的输出节点相连接，该扩展器设备与SCSI控制器相联系，而上述的通讯被指定给该SCSI控制器。
14、一种网桥设备，该网桥设备将串行连接SCSI网络中的组件连接到串行ATA驱动器上，该网桥设备包括：
多个输入端口，可操作每一个输入端口，以接收通过单独的扩展器设备发送的通讯；
一个输出端口，该输出端口与串行ATA驱动器相连接；及
一个转换节点，可操作该转换节点，以便将符合串行连接SCSI协议的串行数据转换为符合串行ATA协议的串行数据。
15、如权利要求14所述的网桥设备，其中该网桥设备与单个串行ATA驱动器相连接。
16、如权利要求15所述的网桥设备：
其中该网桥设备与至少两个扩展器设备相连接；及
其中每一个扩展器设备都与单个SCSI控制器相联系。
17、如权利要求16所述的网桥设备，其进一步包括一个仲裁器，该仲裁器管理来自于每一个输出端口的数据流，使得在任何时间，转换节点中只转换单个串行数据流。
18、如权利要求16所述的网桥设备，其进一步包括一个仲裁器，该仲裁器管理着来自于串行ATA驱动器的串行数据流，以便将数据从转换节点指定给一个输入端口，而该输入端口与一个扩展器设备相联系，可操作该扩展器设备以便将串行数据发送给SCSI控制器，而该串行数据被指定给该SCSI控制器。
19、如权利要求16所述的网桥设备，其进一步包括一个仲裁器，可操作该仲裁器以便：
管理来自于每一个输入端口的数据流，使得在任何时间，转换节点中只转换单个串行数据流；及
管理来自于串行ATA驱动器的串行数据流，以便将数据从转换节点指定给一个输入端口，而该输入端口与一个扩展器设备相联系，可操作该扩展器设备以将串行数据发送给SCSI控制器，而该串行数据被指定给该SCSI控制器。
20、如权利要求14所述的网桥设备，其中可操作转换节点以按照串行ATA隧道协议对数据进行转换。
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