專利名稱：在串行連接scsi存儲網(wǎng)絡中進行通訊的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本文主要涉及計算機網(wǎng)絡領域，特別是涉及串行連接(SerialAttached)SCSI存儲網(wǎng)絡。
背景技術：
隨著信息的作用不斷增強，以及對信息的應用不斷擴大，個人和企業(yè)不斷地尋找對信息進行處理和存儲的其它方法。使用信息的用戶的一個選擇是采用信息處理系統(tǒng)。一般來說，信息處理系統(tǒng)可對用于商業(yè)目的、個人目的或者其它目的的信息或數(shù)據(jù)進行處理、編譯、存儲和/或通訊，這樣就可允許用戶利用信息的價值。由于在不同的用戶之間，或者不同的應用程序之間，對技術和信息的處理的要求和需要均有所不同，根據(jù)所處理的信息的不同，對信息如何進行處理的方式的不同，對多少數(shù)量的信息進行加工、存儲或通訊的不同，以及信息加工、存儲或者通訊的速度和效率的不同，信息處理系統(tǒng)也會有所不同。信息處理系統(tǒng)的差異，造成了信息處理系統(tǒng)可以是通用的，也可以設置成服務于特殊用戶，或者用于特殊目的，例如金融交易的處理、航班預訂、企業(yè)數(shù)據(jù)存儲或者全球通訊。另外，信息處理系統(tǒng)包括了多種多樣的硬件和軟件組件，可對這些組件進行設置以便對信息進行加工、存儲和通訊；信息處理系統(tǒng)也可包括一個或多個計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)。
信息處理系統(tǒng)可作為組件包含于存儲網(wǎng)絡之中。存儲網(wǎng)絡可以被看作是存儲設備的特殊網(wǎng)絡，這些存儲設備與一個或多個數(shù)據(jù)服務器相連接。串行連接SCSI(SAS)是一種存儲網(wǎng)絡接口及用于存儲事務的通訊協(xié)議。與并行SCSI存儲網(wǎng)絡相比，串行連接SCSI的特點是，存儲網(wǎng)絡具有串行、點到點的架構(gòu)，及改進的數(shù)據(jù)完整性。由于在串行連接SCSI網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸是以串行為基礎的，串行連接SCSI的數(shù)據(jù)傳輸速率，要快于并行數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)中的數(shù)據(jù)傳輸速率。SAS存儲設備和串行ATA(SATA)存儲設備這兩者都可被連接作為在串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡中的存儲端點。SAS驅(qū)動器包括雙端口。相反，串行ATA驅(qū)動器包括單一的端口。SAS驅(qū)動器的雙端口功能在存儲網(wǎng)絡中支持失效轉(zhuǎn)移協(xié)議，因為在串行連接SCSI網(wǎng)絡中能夠?qū)AS驅(qū)動器連接到多個邊緣擴展器上。盡管串行ATA驅(qū)動器只有一個端口，人們時常更傾向于使用串行ATA驅(qū)動器，而不是SAS驅(qū)動器，因為與SAS驅(qū)動器相比，串行ATA驅(qū)動器的相對價格較低。
串行連接SCSI提供了通過串行ATA隧道協(xié)議與串行ATA驅(qū)動器的通訊。與通訊協(xié)議中大多數(shù)的隧道構(gòu)想一樣，串行ATA隧道協(xié)議為在串行連接SCSI通訊中放置串行ATA指令和數(shù)據(jù)做好了準備。然而，串行ATA隧道協(xié)議并不支持對單一的串行ATA驅(qū)動器使用雙通道。盡管在串行連接SCSI網(wǎng)絡中支持串行ATA驅(qū)動器，由于串行ATA驅(qū)動器不能支持雙通道通訊，串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡具有一個或多個串行ATA驅(qū)動器的這一功能受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明披露了一種用于串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)橋設備。網(wǎng)橋設備包括至少兩個輸入端口和一個輸出端口。網(wǎng)橋設備的輸入端口與存儲網(wǎng)絡的擴展器設備相連接，而輸出端口與串行ATA驅(qū)動器相連接。網(wǎng)橋設備將通訊從串行連接SCSI協(xié)議轉(zhuǎn)換到串行ATA協(xié)議，及從串行ATA協(xié)議轉(zhuǎn)換到串行連接SCSI協(xié)議。網(wǎng)橋設備包括一個仲裁器，該仲裁器管理著從輸入端口到轉(zhuǎn)換節(jié)點，及從轉(zhuǎn)換節(jié)點到輸入端口的串行數(shù)據(jù)流。
本發(fā)明的技術優(yōu)點在于串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡，在該存儲網(wǎng)絡中為每一個串行ATA驅(qū)動器提供了雙通訊通道。網(wǎng)橋設備安置于每一個串行ATA驅(qū)動器的輸入端，并為串行ATA驅(qū)動器提供了兩個通訊通路，因而當處于網(wǎng)橋設備上游(upstream)的存儲網(wǎng)絡中的某一部件發(fā)生操作故障時，仍能允許在串行ATA驅(qū)動器上進行通訊。本文的另一個優(yōu)點是用于布置串行連接SCSI網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，該串行連接SCSI網(wǎng)絡可采用經(jīng)濟的串行ATA驅(qū)動器而不會破壞其穩(wěn)健性和失效轉(zhuǎn)移的功能，而這兩個性能通常是與由SAS驅(qū)動器組成的串行連接SCSI網(wǎng)絡相聯(lián)系的。當前，與SAS驅(qū)動器相比，串行ATA驅(qū)動器更為便宜。本發(fā)明所披露的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)允許使用串行ATA驅(qū)動器，而同時發(fā)揮串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡的失效轉(zhuǎn)移的優(yōu)點，而這一優(yōu)點通常與SAS驅(qū)動器相聯(lián)系。本發(fā)明的另一個技術優(yōu)勢是，本發(fā)明所披露的網(wǎng)橋設備在一目了然的基礎上，關于對串行ATA驅(qū)動器的操作，具有冗余度和相對低廉的價格的這兩個優(yōu)點。在每一個串行ATA驅(qū)動器的端口上安置網(wǎng)橋設備并不會影響對串行ATA驅(qū)動器的操作。在隨后的詳細說明、權利要求書及附圖中，本領域內(nèi)的一般技術人員可以清楚地了解本發(fā)明其它的技術優(yōu)點。


參考隨后的具體實施方式
并結(jié)合附圖，可以更全面地理解本發(fā)明的實施例及其優(yōu)點，在附圖中同樣的標號標明了同樣的特性，其中圖1是串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡的網(wǎng)絡示意圖；及圖2是SAS/SATA網(wǎng)橋的功能性框圖。
具體實施例方式
對本發(fā)明來說，信息處理系統(tǒng)可包括任何的設備或者設備的集合體，對其進行操作可將任何形式的信息、情報或數(shù)據(jù)進行計算、分類、加工、傳輸、接收、查詢、生成、切換、存儲、顯示、發(fā)布、探測、記錄、復制、處理或者使用，以用于商業(yè)、科學、控制或其它目的。例如，信息處理系統(tǒng)可以是一臺個人計算機、網(wǎng)絡存儲設備或者是其它任何合適的設備，并且在大小、形狀、性能、功用和價格上均可千差萬別。信息處理系統(tǒng)可包括隨機存取存儲器(RAM)、一個或多個如中央處理器(CPU)的處理資源或者硬件或軟件控制邏輯、ROM和/或其它類型的非易失性存儲器。信息處理系統(tǒng)另外的組件可包括一個或多個磁盤驅(qū)動器、與外部設備進行通訊的一個或多個網(wǎng)絡端口以及各種輸入輸出(I/O)設備，例如鍵盤、鼠標和顯示設備。信息處理系統(tǒng)同樣可包括一個或者多個總線，可對總線進行操作以在不同的硬件部件之間傳輸通訊。
圖1所示為串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡的網(wǎng)絡示意圖，該存儲網(wǎng)絡一般用10來表示。存儲網(wǎng)絡10包括串行連接SCSI控制器12和14。控制器12和14是SAS啟動器或者主設備。每一個SAS控制器與一個SAS扇出設備或者擴展器設備相連接。在圖1所示的示例中，SAS控制器12與SAS擴展器設備16相連接，SAS控制器14與SAS擴展器設備18相連接。SAS擴展器設備16和18通過通訊鏈接19而相互連接。存儲網(wǎng)絡10包括了許多的SAS/SATA網(wǎng)橋設備。在圖1的示例中，擴展器設備16和18中的每一個均與SAS/SATA網(wǎng)橋20、SAS/SATA網(wǎng)橋21及SAS/SATA網(wǎng)橋22相連接。如圖1所示，每一個SAS/SATA網(wǎng)橋包括雙輸入端口和單一輸出端口，該單一輸出端口與串行ATA驅(qū)動器相連接。在圖1的示例中，SAS/SATA網(wǎng)橋20與串行ATA驅(qū)動器24相連接；SAS/SATA網(wǎng)橋21與串行ATA驅(qū)動器25相連接；SAS/SATA網(wǎng)橋22與串行ATA驅(qū)動器26相連接。
每一個SAS啟動器與一個SAS擴展器相連接，而且每一個擴展器與多個存儲驅(qū)動器相連接，這是在串行連接SCSI拓撲結(jié)構(gòu)中普遍存在的。然而，在圖1所示的拓撲結(jié)構(gòu)中，在每一個SAS擴展器設備和每一個串行ATA驅(qū)動器之間安放一個SAS/SATA網(wǎng)橋。單一的SAS/SATA網(wǎng)橋設備與各自的串行ATA驅(qū)動器相連接。擴展器設備或者路由器可操作用于將來自控制器的通訊向存儲網(wǎng)絡中的多個存儲設備其中之一發(fā)送。在圖1所示的示例中，每一個擴展器設備與單個SCSI控制器相連接，并且與多個SAS/SATA網(wǎng)橋相連接。單一的擴展器設備也可與一個或多個SAS驅(qū)動器相連接。
圖2顯示了圖1中的每一個SAS/SATA網(wǎng)橋20和串行ATA驅(qū)動器24的示意圖。圖2中的SAS/SATA網(wǎng)橋20也代表了圖1中另外的SAS/SATA網(wǎng)橋。SAS/SATA網(wǎng)橋20包括了雙端口，它們被標示為SAS目標端口30和SAS目標端口32。如圖1中的網(wǎng)絡示意圖所示，每一個端口與單一的SAS擴展器設備相連接。SAS/SATA網(wǎng)橋20的每一個目標端口與一個SAS端口仲裁器34和SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點36相連接。端口仲裁器34管理著在每一個目標端口和SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點36之間的通訊連接38和40。端口仲裁器34判定，在通訊連接38上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和在通訊連接40上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)這兩者之間，哪一個可訪問SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點36。端口仲裁器34管理著進入到SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點36中的串行數(shù)據(jù)流，這樣就可保證在SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點中只有單一的數(shù)據(jù)流在進行轉(zhuǎn)換。對于暫時不能與SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點進行通訊的SAS目標端口，可使用緩沖器對與該SAS目標端口相聯(lián)系的數(shù)據(jù)進行存儲。
根據(jù)串行ATA隧道協(xié)議，SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點36將在轉(zhuǎn)換節(jié)點36接收到的串行數(shù)據(jù)，由串行連接SCSI通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換為串行ATA通訊協(xié)議。將轉(zhuǎn)換的結(jié)果提供給串行ATA目標端口42，該目標端口作為將SAS/SATA網(wǎng)橋20與相關的串行ATA驅(qū)動器24進行連接的單一的輸出端口。從所連接的串行ATA驅(qū)動器的角度看，所連接的串行ATA驅(qū)動器24通過單一的端口與網(wǎng)絡進行連接。從網(wǎng)絡的其它部件的角度來看，可通過網(wǎng)橋20兩個輸入端口中的任意一個，實現(xiàn)對串行ATA驅(qū)動器24的訪問。由于可通過網(wǎng)橋20兩個輸入端口中的任意一個，對圖2中的串行ATA驅(qū)動器24進行訪問，即使與網(wǎng)橋20的一個輸入端口相聯(lián)系的通路出現(xiàn)了故障，仍可對串行ATA驅(qū)動器24進行訪問。這樣，在圖2的串行ATA驅(qū)動器24并不是分隔于單一的通路，因而也不易受該通路中通訊障礙的影響。
來自于串行ATA驅(qū)動器24的通訊發(fā)送給SAS/SATA轉(zhuǎn)換節(jié)點36，在該轉(zhuǎn)換節(jié)點將串行數(shù)據(jù)由串行ATA通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換為串行連接SCSI通訊協(xié)議。端口仲裁器34將轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)指定給通訊連接38以便與SAS目標端口30進行通訊，或者將其指定給通訊連接40以便與SAS目標端口32進行通訊。依據(jù)串行連接SCSI控制器(用于從串行ATA驅(qū)動器接收串行數(shù)據(jù))，端口仲裁器34將上傳通訊由串行ATA驅(qū)動器24指定給SAS目標端口30或者SAS目標端口32。這樣，端口仲裁器34將串行數(shù)據(jù)通訊指定給某一SAS目標端口，而該目標端口與一個SAS擴展器設備相連接，其中該擴展器設備將通訊指定給目標串行連接SCSI控制器。
本文所披露的通訊網(wǎng)絡和方法提供了一種串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡，該存儲網(wǎng)絡能夠支持按容錯性的方式，對存儲網(wǎng)絡中的串行ATA驅(qū)動器進行成本有效(cost-effective)的使用。通過使用SAS/SATA網(wǎng)橋，可通過雙端口對存儲網(wǎng)絡中的串行ATA驅(qū)動器進行訪問。本文所披露的SAS/SATA網(wǎng)橋具有雙輸入端口，每一個輸入端口與一個SAS擴展器設備相連接。由于每一個串行ATA驅(qū)動器可通過兩個擴展器設備中的某一個進行訪問，對存儲網(wǎng)絡中串行ATA驅(qū)動器的訪問有更好的容錯性，因為串行ATA設備的通訊通路中單個SAS擴展器設備的故障并不會阻礙對串行ATA設備的訪問。本文所披露的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和方法對于串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡的操作是明晰的。從串行連接SCSI控制器和擴展器設備的角度來看，存儲網(wǎng)絡包括至串行ATA驅(qū)動器的兩個通路或者兩個端口。從串行ATA驅(qū)動器的角度來看，串行ATA驅(qū)動器只有單個端口。盡管本文已對本發(fā)明進行了詳細地說明，應可理解，仍能對其進行各種變化、替換和改造，而不偏離本發(fā)明的主旨和保護范圍，隨后的權利要求書將對其進行明確。
權利要求
1.一種存儲網(wǎng)絡，其包括多個SCSI控制器；一個擴展器設備，它與每一個控制器相連接；至少一個網(wǎng)橋設備，其中每一個網(wǎng)橋設備與多個擴展器設備相連接；及至少一個串行ATA設備，其中每一個串行ATA設備與網(wǎng)橋設備的一個輸出端口相連接。
2.如權利要求1所述的存儲網(wǎng)絡，其中可操作網(wǎng)橋設備，以便將串行數(shù)據(jù)通訊由串行連接SCSI協(xié)議轉(zhuǎn)換為串行ATA協(xié)議。
3.如權利要求2所述的存儲網(wǎng)絡，其中在串行連接SCSI協(xié)議中的串行數(shù)據(jù)通訊包括按照串行ATA隧道協(xié)議進行格式化的串行數(shù)據(jù)。
4.如權利要求2所述的存儲網(wǎng)絡，其中可操作每一個網(wǎng)橋設備，以便在數(shù)據(jù)流之間進行仲裁，使得在任何時間，與網(wǎng)橋驅(qū)動器相連接的串行ATA驅(qū)動器只會接收一個數(shù)據(jù)流。
5.如權利要求2所述的存儲網(wǎng)絡，其中可操作每一個網(wǎng)橋設備，以便從串行ATA驅(qū)動器向擴展器設備發(fā)送通訊，該擴展器設備與SCSI控制器相聯(lián)系，而來自于串行ATA驅(qū)動器的通訊被指定給該控制器。
6.如權利要求2所述的存儲網(wǎng)絡，其中在串行連接SCSI協(xié)議中的串行數(shù)據(jù)通訊包括按照串行ATA隧道協(xié)議格式化的串行數(shù)據(jù)；其中可操作每一個網(wǎng)橋設備，以便在數(shù)據(jù)流之間進行仲裁，這樣，在任何時間，與網(wǎng)橋驅(qū)動器連接的串行ATA驅(qū)動器只會接收一個數(shù)據(jù)流。
7.如權利要求2所述的存儲網(wǎng)絡其中在串行連接SCSI協(xié)議中的串行數(shù)據(jù)通訊包括按照串行ATA隧道協(xié)議格式化的串行數(shù)據(jù)；其中可操作每一個網(wǎng)橋設備，以便在數(shù)據(jù)流之間進行仲裁，這樣，在任何時間，與網(wǎng)橋驅(qū)動器相連接的串行ATA設備只接收一個數(shù)據(jù)流；及其中可操作每一個網(wǎng)橋設備，以便從串行ATA驅(qū)動器向擴展器設備發(fā)送通訊，該擴展器設備與SCSI控制器相聯(lián)系，而來自于串行ATA驅(qū)動器的通訊被指定給該控制器。
8.如權利要求1所述的存儲網(wǎng)絡，其中每一個網(wǎng)橋設備與單個串行ATA驅(qū)動器相聯(lián)系。
9.一種在串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡中，將指定給串行ATA驅(qū)動器的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換的方法，該方法包括如下步驟在串行ATA驅(qū)動器的輸入端口安裝網(wǎng)橋設備，該網(wǎng)橋設備包括多個輸入端口，這些輸入端口與存儲網(wǎng)絡的其它部件相連接，并可對其進行操作以接收符合串行連接SCSI協(xié)議的數(shù)據(jù)；一個轉(zhuǎn)換節(jié)點，可操作該轉(zhuǎn)換節(jié)點將數(shù)據(jù)由串行連接SCSI協(xié)議轉(zhuǎn)換為串行ATA協(xié)議；及一個輸出端口，該輸出端口與串行ATA驅(qū)動器相連接。
10.如權利要求9所述的在串行連接SCSI網(wǎng)絡中將指定給串行ATA驅(qū)動器的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換的方法，其中符合串行連接SCSI協(xié)議的數(shù)據(jù)按照串行ATA隧道協(xié)議進行發(fā)送。
11.如權利要求9所述的在串行連接SCSI網(wǎng)絡中將指定給串行ATA驅(qū)動器的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換的方法，其中網(wǎng)橋設備連接在多個擴展器設備和一個串行ATA驅(qū)動器之間，這樣，每一個輸入端口與一個擴展器設備相連接。
12.如權利要求11所述的在串行連接SCSI網(wǎng)絡中將指定給串行ATA驅(qū)動器的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換的方法，其中所提供的網(wǎng)橋設備進一步包括一個仲裁器節(jié)點，可操作該節(jié)點以便管理符合串行連接SCSI協(xié)議、到達轉(zhuǎn)換節(jié)點的數(shù)據(jù)流。
13.如權利要求11所述的在串行連接SCSI網(wǎng)絡中將指定給串行ATA驅(qū)動器的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換的方法，其中可操作仲裁器節(jié)點，以便將通訊由串行ATA驅(qū)動器發(fā)送給擴展器設備，該串行ATA驅(qū)動器與網(wǎng)橋設備的輸出節(jié)點相連接，該擴展器設備與SCSI控制器相聯(lián)系，而上述的通訊被指定給該SCSI控制器。
14.一種網(wǎng)橋設備，該網(wǎng)橋設備將串行連接SCSI網(wǎng)絡中的組件連接到串行ATA驅(qū)動器上，該網(wǎng)橋設備包括多個輸入端口，可操作每一個輸入端口，以接收通過單獨的擴展器設備發(fā)送的通訊；一個輸出端口，該輸出端口與串行ATA驅(qū)動器相連接；及一個轉(zhuǎn)換節(jié)點，可操作該轉(zhuǎn)換節(jié)點，以便將符合串行連接SCSI協(xié)議的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合串行ATA協(xié)議的串行數(shù)據(jù)。
15.如權利要求14所述的網(wǎng)橋設備，其中該網(wǎng)橋設備與單個串行ATA驅(qū)動器相連接。
16.如權利要求15所述的網(wǎng)橋設備其中該網(wǎng)橋設備與至少兩個擴展器設備相連接；及其中每一個擴展器設備都與單個SCSI控制器相聯(lián)系。
17.如權利要求16所述的網(wǎng)橋設備，其進一步包括一個仲裁器，該仲裁器管理來自于每一個輸出端口的數(shù)據(jù)流，使得在任何時間，轉(zhuǎn)換節(jié)點中只轉(zhuǎn)換單個串行數(shù)據(jù)流。
18.如權利要求16所述的網(wǎng)橋設備，其進一步包括一個仲裁器，該仲裁器管理著來自于串行ATA驅(qū)動器的串行數(shù)據(jù)流，以便將數(shù)據(jù)從轉(zhuǎn)換節(jié)點指定給一個輸入端口，而該輸入端口與一個擴展器設備相聯(lián)系，可操作該擴展器設備以便將串行數(shù)據(jù)發(fā)送給SCSI控制器，而該串行數(shù)據(jù)被指定給該SCSI控制器。
19.如權利要求16所述的網(wǎng)橋設備，其進一步包括一個仲裁器，可操作該仲裁器以便管理來自于每一個輸入端口的數(shù)據(jù)流，使得在任何時間，轉(zhuǎn)換節(jié)點中只轉(zhuǎn)換單個串行數(shù)據(jù)流；及管理來自于串行ATA驅(qū)動器的串行數(shù)據(jù)流，以便將數(shù)據(jù)從轉(zhuǎn)換節(jié)點指定給一個輸入端口，而該輸入端口與一個擴展器設備相聯(lián)系，可操作該擴展器設備以將串行數(shù)據(jù)發(fā)送給SCSI控制器，而該串行數(shù)據(jù)被指定給該SCSI控制器。
20.如權利要求14所述的網(wǎng)橋設備，其中可操作轉(zhuǎn)換節(jié)點以按照串行ATA隧道協(xié)議對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)橋設備。該網(wǎng)橋設備連接于網(wǎng)絡的每一個串行ATA驅(qū)動器和存儲網(wǎng)絡的其它部件之間，并在串行ATA驅(qū)動器和串行連接SCSI存儲網(wǎng)絡的其它部件之間對存儲事務進行轉(zhuǎn)換。
文檔編號H04L29/06GK1655540SQ200410088699
公開日2005年8月17日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權日2003年11月13日
發(fā)明者J·S·洛芬克 申請人:戴爾產(chǎn)品有限公司