使用直插式信用擴充器與主機總線適配器的方法及系統的製作方法
2023-08-07 18:32:31 3
專利名稱：使用直插式信用擴充器與主機總線適配器的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及聯網系統，且更具體而言涉及將主機總線適配器與直插式信用擴充器相耦接。
背景技術：
存儲區域網絡(「SAN」)通常在有多個存儲器存儲裝置可供用於各種主機計算系統時使用。SAN中的數據通常通過各種控制器/適配器自多個主機系統移至存儲系統。
主機系統通常包括數個功能組件。這些組件可包含中央處理器(CPU)、主存儲器、輸入/輸出(「I/O」)裝置及流式存儲裝置(例如磁帶驅動器)。在常規系統中，主存儲器經由系統總線或局部存儲器總線耦接至CPU。主存儲器用於使CPU在執行時能夠存取存儲於主存儲器中的數據及/或程序信息。通常，主存儲器由隨機存取存儲器(RAM)電路構成。具有CPU及主存儲器的計算機系統通常稱作主機系統。
主機系統通常使用「PCI」總線接口經由主機總線適配器(「HBA」，亦可稱作「控制器」及/「適配器」)來與存儲系統通信。PCI代表外圍組件互連(Peripheral ComponentInterconnect)，其是一種由Intel Corporation開發的局部總線標準。PCI標準以引用方式全文併入本文中。
PCI-X為與使用PCI總線的現有PCI卡兼容的另一標準總線。PCI-X提高了PCI的數據傳送速率。
還使用各種其他標準接口來將數據自主機系統移至存儲裝置。光纖信道(FiberChannel)即為一種這樣的標準。光纖信道(其以引用方式全文併入本文中)為一組美國國家標準協會(ANSI)標準，其為存儲及網絡協議(例如HIPPI、SCSI、IP、ATM及其他協議)提供串行傳輸協議。光纖信道提供輸入/輸出接口來滿足信道及網絡用戶二者的要求。
光纖信道支持三種不同的拓撲點對點、仲裁環路及光纖信道結構。點對點拓撲直接附接兩個裝置。仲裁環路拓撲以環路形式附接各裝置。光纖信道結構拓撲則將主機系統直接附接至結構上，然後將各主機系統連接至多個裝置。光纖信道結構拓撲允許互連多個媒體類型。
光纖信道是一種封閉系統，其依靠多個埠來交換關於屬性及特性的信息，以確定各埠是否可一起運行。如果各埠可一起工作，則所述埠規定其用以進行通信的標準。在光纖信道中，在兩個節點之間建立路徑，其中路徑的主要任務是將數據自一個點輸送至另一個點。
光纖信道結構裝置包括用於管理結構連接的節點埠或「N_埠」。N_埠建立接至具有結構埠或F_埠的結構元件(例如開關)的連接。
在光纖信道中，使用緩衝器-緩衝器信用機制來控制光纖信道鏈路上的幀流。此種機制需要發射機在發送幀前以R_RDY基元形式接收信用。目的地只有在其具有足以接受完整幀的緩衝器空間時才發送R_RDY。
一旦發射機針對其所接收到的每一R_RDY發送出幀，其便停止傳輸，直至另一R_RDY自目的地到達為止。除非發射機接收到足以覆蓋使幀通過鏈路傳播至目的地及R_RDY通過所述鏈路自目的地返回所需的時間的R_RDY，否則發射機會停止並等待R_RDY。
數據通量隨著光纖信道鏈路的長度在距離上的增加而受到阻礙。在傳統系統中，使用附加數據緩衝來允許發送更多的R_RDY並使空閒周期最小化。此解決方式具有缺點。例如，當用於只使用短鏈路的環境中時，具有大緩衝器的裝置會浪費存儲資源。此外，使用外部存儲器緩衝器代價高昂且需要附加的引腳及數據埠。
因此，需要一種能實現有效數據傳送而不永久地使用附加存儲器緩衝器的系統。
發明內容
在本發明的一個方面中，提供一種存儲區域網絡(「SAN」)。所述SAN包括與信用擴充器在操作上耦接的主機總線適配器，其中所述信用擴充器自光纖信道網絡接收幀並根據HBA中的可用緩衝器空間將所接收到的幀發送至HBA。所述HBA將所述信用擴充器中的可用緩衝器空間通知其他光纖信道埠。所述HBA向所述信用擴充器發送信號，以將所述HBA中的可用緩衝器空間通知所述信用擴充器。
在本發明的另一個方面中，提供一種用於在光纖信道網絡中傳送數據的系統。所述系統包括與信用擴充器在操作上耦接的HBA，其中所述信用擴充器自光纖信道網絡接收幀並根據所述HBA中的可用緩衝器空間來將所接收到的幀發送至所述HBA。
在本發明的再一個方面中，提供一種HBA。所述HBA包括用於將所述HBA與信用擴充器介接的管理埠，其中所述信用擴充器自光纖信道網絡接收幀並根據所述HBA中的可用緩衝器空間將所接收到的幀發送至所述HBA。
提供此簡要說明旨在使人們可更快地理解本發明的性質。結合附圖參閱下文對本發明較佳實施例的詳細說明，可實現對本發明的更全面理解。
現將參考較佳實施例的圖式來闡述本發明的上述特徵及其他特徵。在圖式中，相同組件具有相同參考編號。所顯示的實施例僅旨在圖解說明而非限定本發明。所述圖式包含下列各圖
圖1A顯示一使用SAN的網絡的頂層方塊圖；圖1B顯示一根據本發明一個方面與信用擴充器介接的HBA的頂層圖；圖2顯示一根據本發明一個方面在信用擴充器與HBA之間具有介接信號的方塊圖；及圖3顯示一根據本發明一個方面用於介接信用擴充器與HBA的過程流程圖。
具體實施例方式
定義提供下述定義，因為其通常(但不具有排他性)在構建本發明各個自適應性方面的光纖信道環境中使用。
「光纖信道ANSI標準」該標準(其以引用方式全文併入本文中)描述用於支持與IPI、SCSI、IP、ATM及其他標準相關聯的其他高級協議的高性能串行鏈路的物理接口、傳輸及信令協議。
「N_埠」直接光纖附接埠，例如磁碟驅動器或HBA。
「SAN」存儲區域網絡為便於理解所述較佳實施例，將闡述SAN及HBA的通用架構及操作。然後，將參照主機系統及HBA的通用架構來闡述所述較佳實施例的具體架構及操作。
圖1A顯示SAN系統100，SAN系統100使用HBA 106(亦稱作「適配器106」)，以用於使用光纖信道存儲區域網絡114及115在具有主機存儲器101的主機系統(例如圖2中的200)與各種裝置/系統(例如存儲子系統116及121、磁帶庫118及120及伺服器117及119)之間進行通信。主機系統200使用驅動器102，驅動器102使用輸入/輸出控制塊(「IOCB」)經由適配器106來協調數據傳送。
請求隊列103及響應隊列104保持在主機存儲器101中，以便使用適配器106來傳送信息。如圖1B中所示，主機系統200通過PCI核心模塊(接口)137經由PCI總線105來與適配器106進行通信。
在傳統系統中，使用附加緩衝器108A來提高遠距離情況下的鏈路通量，而此會造成浪費。
HRA 106圖1B顯示一根據本發明一個方面所使用的適配器106的方塊圖。適配器106包括分別用於在傳輸及接收路徑中處理數據的傳輸及接收側處理器(其亦可稱作「序列發生器」)112及109。傳輸路徑在此上下文中是指自主機存儲器101經由適配器106至存儲系統的數據路徑。接收路徑是指經由適配器106來自存儲子系統的數據路徑。值得注意的是，對接收及傳輸路徑使用僅一個處理器，且本發明並不僅限於任一特定的處理器數量/類型。緩衝器111A及111B分別用來在接收及傳輸路徑中存儲信息。
HBA 106在接收路徑中在操作上耦接至光纖信道信用擴充器146。來自光纖信道網絡的幀流量146A進入信用擴充器146並隨後發送至HBA 106的接收路徑(其顯示成146B)。
信用擴充器146及其各種組件闡述於2002年6月10日提出申請的第10/166570號及2003年9月9日提出申請的第10/664,548號美國專利申請案中；這兩個申請案的揭示內容以引用方式全文併入本文中。下面的圖2詳細闡述HBA 106與信用擴充器146之間的交互作用。
除接收及傳輸路徑上的專用處理器外，適配器106還包括處理器106A，處理器106A可為用於在適配器106中實施各種功能的簡化指令集計算機(「RISC」)。
適配器106還包括光纖信道接口(亦稱作光纖信道協議管理器「FPM」)113A，光纖信道接口113A包括分別位於接收及傳輸路徑中的FPM 113B及113(其在圖1B中顯示為FC RCV及FC XMT)。FPM 113A及FPM 113使數據能夠移至/來自其他裝置(未顯示)。
適配器106還通過局部存儲器接口122(分別經由連接線116A及116B(圖1A))耦接至外部存儲器108及110(其在下文中可互換地加以指代)。局部存儲器接口122提供用來管理局部存儲器108及110。局部DMA模塊137A用於獲取存取權以自局部存儲器(108/110)移動數據。
適配器106還包括用於將數據從10位串行格式變換至8位並行格式及進行相反變換的串行/反串行器(「SERDES」)。
適配器106進一步包括與請求隊列103及響應隊列104介接的請求隊列DMA信道(0)130、響應隊列DMA信道131、請求隊列(1)DMA信道132；及用於管理命令信息的命令DMA信道133。
接收及傳輸路徑二者分別具有DMA模塊129及135。傳輸路徑還具有耦接至處理器112並對傳輸操作進行調度的調度器134。仲裁器107在多個DMA信道請求之間進行仲裁。
圖2顯示一在HBA 106與信用擴充器146之間具有各種接口信號的方塊圖，其中將來自HBA 106的傳輸路徑顯示成146C。HBA 106可存取靜態隨機訪問存儲器(「SRAM」)108B、閃速存儲器108C及電可擦可編程只讀存儲器(「EEPROM」)108D，以執行各種可編程指令/代碼。
HBA 106使用最少數量的管理埠來連接至信用擴充器146。在本發明的一個方面中，使用為一種標準協議的管理數據輸入輸出(「MDIO」)協議。所述MDIO協議/標準以引用方式全文併入本文中。管理埠201用於使用信號202及203來與信用擴充器146介接。
信用擴充器146接收入局幀146A。信用_調整(Credit_Adjust)信號204自HBA106發送至信用擴充器146，以傳達HBA 106具有可供用於幀的緩衝器(即準許信用擴充器146在接收路徑中傳輸幀)。信用擴充器146接收信號204，使信號204與其本身的參考時鐘同步並隨後驗證信號204。信號204對時間敏感且每當在HBA 106中騰出幀緩衝器時其便在低至高與高至低躍遷之間雙態切換。信號204雙態切換的速率決定幀可如何快地自信用擴充器移至HBA 106。
信用擴充器146向HBA 106發送ATTN信號205。信號205指示已出現需要HBA106進行管理幹預的例外情況。在本發明的一個方面中，信號205保持為高，直至被來自HBA 106的響應(其是經由信號203接收到)清除為止。由於信號205保持為高，因此其使HBA 106能夠使信號205同步、識別並響應於信號205。由於信號205隻有在例外情況下才得到確定，因此此機制不影響HBA 106在有利於數據傳送方面的總體性能。
在初始化期間，由固件(RISC 106A及其他模塊所使用的軟體)來設置HBA 106。所述設置指示在信用擴充器146中可供使用的緩衝器空間量。當HBA 106與另一個光纖信道埠連接時，HBA 106根據信用擴充器146的緩衝容量，使用R_RDY基元來傳輸可用信用的數量。
圖3顯示一用於將信用擴充器146與HBA 106一起使用的過程流程圖。在步驟300中，由固件設置HBA 106。在設置期間，HBA 106確定(或知道)信用擴充器146中可供使用的緩衝器空間量。
在步驟S302中，HBA 106將可用緩衝器空間通知其他光纖信道埠(使用R_RDY基元)。此使其他埠能夠根據信用擴充器146的緩衝器容量將數據發送至HBA 106。
在步驟S304中，HBA 106將可供用於接收/處理幀的緩衝器空間通知信用擴充器146。
在步驟S306中，信用擴充器146將幀發送到HBA 106。在步驟S308中，RSEQ 109處理所述幀。
在本發明的一個方面中，使用信用擴充器146會消除對附加數據埠/緩衝器的需要並減小光纖信道傳輸中的總等待時間。
儘管已參考特定實施例闡述了本發明，然而這些實施例僅為例示性而非限定性實施例。根據此揭示內容及上文權利要求書，本發明的諸多其他應用及實施例將顯而易見。例如，除SAN及光纖信道標準外，也可使用自動DMA選擇。上述自適應性方面適用於其中在鏈路傳送速率之間存在不一致性的任何聯網環境。
權利要求
1.一種存儲區域網絡(「SAN」)，其包括與信用擴充器在操作上耦接的主機總線適配器(HBA)，其中所述信用擴充器自光纖信道網絡接收幀並根據所述HBA中的可用緩衝器空間將所述所接收到的幀發送至所述HBA。
2.如權利要求1所述的SAN，其中所述HBA將所述信用擴充器中的可用緩衝器空間通知其他光纖信道埠。
3.如權利要求1所述的SAN，其中所述HBA向所述信用擴充器發送信號，以將所述HBA中的可用緩衝器空間通知所述信用擴充器。
4.如權利要求1所述的SAN，其中所述信用擴充器將例外情況通知所述HBA。
5.一種用於在光纖信道網絡中傳送數據的系統，其包括與信用擴充器在操作上耦接的主機總線適配器(HBA)，其中所述信用擴充器自光纖信道網絡接收幀並根據所述HBA中的可用緩衝器空間將所述所接收到的幀發送至所述HBA。
6.如權利要求5所述的系統，其中所述HBA將所述信用擴充器中的可用緩衝器空間通知其他光纖信道埠。
7.如權利要求5所述的系統，其中所述HBA向所述信用擴充器發送信號，以將所述HBA中的可用緩衝器空間通知所述信用擴充器。
8.如權利要求5所述的系統，其中所述信用擴充器將例外情況通知所述HBA。
9.一種主機總線適配器(「HBA」)，其包括用於將所述HBA與信用擴充器介接的管理埠，其中所述信用擴充器自光纖信道網絡接收幀並根據所述HBA中的可用緩衝器空間將所述所接收到的幀發送至所述HBA。
10.如權利要求9所述的HBA，其中所述HBA將所述信用擴充器中的可用緩衝器空間通知其他光纖信道埠。
11.如權利要求9所述的HBA，其中所述HBA向所述信用擴充器發送信號，以將所述HBA中的可用緩衝器空間通知所述信用擴充器。
12.如權利要求9所述的HBA，其中所述信用擴充器將例外情況通知所述HBA。
全文摘要
本發明提供一種存儲區域網絡(「SAN」)及一種系統。所述SAN包括與信用擴充器在操作上耦接的主機總線適配器，其中所述信用擴充器自光纖信道網絡接收幀並根據所述HBA中的可用緩衝器空間來將所接收到的幀發送至所述HBA。所述HBA將所述信用擴充器中的可用緩衝器空間通知其他光纖信道埠。所述HBA向所述信用擴充器發送信號，以將所述HBA中的可用緩衝器空間通知所述信用擴充器。所述HBA包括一用於將所述HBA與所述信用擴充器介接的管理埠。
文檔編號H04L12/56GK101044727SQ200580032948
公開日2007年9月26日 申請日期2005年9月27日 優先權日2004年10月1日
發明者奧斯卡·L·格裡哈爾瓦, 傑拉爾德·K·奧爾斯頓, 埃裡克·R·格裡菲思, 詹姆斯·A·孔茲 申請人:Q邏輯公司