CN100365600C

CN100365600C - 数据存储系统和用于管理数据存储系统中逻辑路径的方法

Info

Publication number: CN100365600C
Application number: CNB2005100657673A
Authority: CN
Inventors: 尤安·A·科罗纳多; 布莱特·W·霍利; 劳伦斯·C·布伦特
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2025-04-15
Also published as: CN1713161A; JP2006012169A; US7574529B2; US20050283538A1; JP4738069B2

Abstract

本发明公开了数据存储系统和用于在该系统中管理逻辑路径的方法。该方法用于在根据支持受限逻辑地址范围的协议比如ESCON协议操作的网络上传输数据，该方法包括使用给定逻辑地址范围内的路径逻辑地址，建立从主机或者其他设备到诸如存储系统的第二设备的网络上的逻辑路径。在逻辑路径上创建虚拟路径以从源到目标承载数据，其中，目标逻辑子系统具有在给定逻辑地址范围外的子系统逻辑地址。

Description

数据存储系统和用于管理数据存储系统中逻辑路径的方法

技术领域

本发明涉及数据存储系统，更具体地涉及允许访问更大范围的逻辑存储器子系统。

背景技术

大规模计算机存储系统一般包括多个存储设备阵列。这样的系统的一个例子是由纽约Armonk的IBM公司出售的IBM企业存储服务器(IBM Enterprise Storage Server)(ESS)。ESS包括一般由微处理器集群组成的控制单元(CU)，该控制单元具有高速缓存存储器和非易失存储器。控制器支持一个或多个逻辑子系统(LSS)或者控制单元映像，每个逻辑子系统或者控制单元映像都包括一般由磁盘组成的存储卷的阵列。

由IBM定义的企业系统连接体系结构(ESCON)标准使得能在主处理器和存储系统之间进行长距离可靠高速的串行数据传输。在题为“企业系统体系结构/390：ESCON I/O接口的IBM出版物SA22-7202-02(IBM公司，纽约Armonk，1992)中描述了ESCON，通过引用将其结合于此。ESCON规定了两级协议：链路级和设备级。链路级描述了(主机和存储子系统之间的)信道路径的物理特性以及在该路径上传输和接收帧所需的相关联的协议。设备级主要涉及与特定I/O设备的输入/输出(I/O)操作的执行相关联的协议。

ESCON链路级寻址为每个存储系统CU提供了8比特链路地址，还有标识LSS的4比特逻辑(端口)地址扩展。链路地址和逻辑扩展的结合称为逻辑地址。因为逻辑地址扩展是4比特长，所以在ESCON网络中的每个CU中，逻辑地址0到15支持多达16个LSS。通过ESCON链路传输的每个数据帧具有指明帧的源和目的地的链路地址和逻辑地址的链路头部。

在头部之后，每个链路帧包含信息字段。当链路帧是设备帧(即，关于特定设备I/O操作的链路帧)时，信息字段包括设备头部和设备信息块。设备头部包括八比特设备地址；从而多达256个存储设备可以附接到给定的LSS。信息字段可以承载命令、数据、控制信息和状态。命令通常由正在执行的I/O程序提供的“计数、关键字、数据”(CKD)格式的一串信道命令字(CCW)来规定。CKD是IBM S/390系统使用的盘体系结构，其允许数据记录是可变大小(计数)的。要写到给定目标存储卷的命令之后是包含要被写的数据的一个或者多个数据帧的序列。通常，数据要被写入的系统返回状态帧，其描述I/O操作完成的结果(成功或者失败)。

为了向目标存储卷写入数据，主机的信道子系统(即，主机I/O接口)选择对应LSS的物理和逻辑链路地址以及卷的设备地址，并发送一个或者多个CCW。在信道子系统和被寻址的LSS之间建立被称为逻辑路径的ESCON信道路径。为了向目标存储卷写入数据，主机的信道子系统(即，主机I/O接口)选择将其连接到目标LSS的可用逻辑路径并向由设备地址指示的期望的目标卷发送一串CCW。这样。逻辑路径的选择确定了源和目标LSS，而设备地址确定了将I/O导向目标LSS中的哪个设备。逻辑路径可以专用于主机和指定存储设备之间的数据传输，直到链接完成。该类型的信道使用被称为“选择器”模式，其相对于“复用器“模式，“复用器”模式使得几个链接共享链路，每个链接使用在链路上建立的不同的逻辑路径。链接完成时，存储设备返回“结尾状态”指示，信道路径被释放。

数据备份是大规模计算机数据存储系统(以及大多数小系统)的标准部分。写到主存储介质比如本地存储子系统上的卷的数据，被复制到备份介质，随后可以在使主介质上的数据丢失的灾难情况下用来恢复数据，所述备份介质一般是远程存储子系统上的另一个卷。ESS存在许多不同的可以用于此目的复制服务功能。这些功能的一种是对等远程复制(PPRC)，其中在次存储子系统上创建了主存储子系统上的源卷的镜像拷贝。使用分别驻留在各自的CU中的主子系统和次子系统之间的直接ESCON链路来实现PPRC(这与前面描述的主机到CU型的ESCON链路不同)。当主机处理器上的应用程序对主子系统上的PPRC卷写入时，对应的数据更新被输入主子系统上的高速缓存存储器和非易失存储装置。接着，主子系统的CU使用前面描述的数据链路和设备级协议将更新通过链路发送到次子系统。当次子系统已经将数据放置在它自己的高速缓存和非易失存储装置中时，它确认数据的接收，接着主子系统通知应用程序：写操作完成。

许多盘和盘系统不支持ESCON规定的CKD格式，但是遵守小型计算机系统接口(SCSI)标准。使用“写固定块数据”命令来寻址SCSI设备。这些命令形式上与CKD命令类似，但不相同。美国国家标准学会(ANSI-华盛顿特区)的标准X3.131：1994中描述了SCSI命令。除了其他区别以外，数据只可以以固定大小的块写到SCSI设备，而不是以CKD支持的可变大小的记录。当代的存储系统，例如上述IBMESS，允许CKD和SCSI设备连接到同一CU并由其控制。但是，为了遵守ESCON链路级和设备级协议，LSS0到LSS16必需只包含CKD设备。更高的LSS地址(LSS16及以上)可以用于SCSI设备。但是，由于ESCON只提供了四比特逻辑地址，所以当前没有直接方法能够在完全遵守ESCON协议的同时，在ESCON链路上寻址超过LSS15的LSS。该限制妨碍通过ESCON链路在SCSI盘之间执行PPRC操作的可能性。

LSS还可以通过另一个IBM开发的体系结构光纤信道体系结构(FICON)，附接到主机或者其他设备。在FICON中，8比特的逻辑地址扩展标识每个LSS。因为逻辑地址扩展是8比特长，所以在FICON网络的每个CU中可以在逻辑地址0到255支持多达256个LSS。但是，因为ESCON只支持4比特逻辑地址，所以当前不可能在完全遵守ESCON协议同时，访问已经通过FICON链路写入数据的超过LSS15的范围的LSS。也不可能在完全遵守FICON协议同时，通过FICON链路访问超过LSS255的范围的LSS。

发明内容

本发明提供了在根据支持受限逻辑地址范围(例如，0-n)的协议比如ESCON协议操作的网络上传输数据的系统和方法。耦合到网络的设备，例如存储设备，包括具有多个逻辑存储子系统(LSS)的控制单元，每个逻辑存储子系统具有某个范围内的逻辑地址，该范围可能超出受限逻辑地址范围。

使用受限逻辑地址范围内的路径逻辑地址，建立主机或者其他设备和诸如存储系统的第二设备之间的网络上的逻辑路径。还在逻辑路径上创建虚拟路径以从源到目标承载数据。为了适应具有在受限逻辑地址范围外的地址的目标LSS，建立配置数据结构，在其中由VLSS号和对应的LSS号二者标识多达n个虚拟LSS(VLSS)。VLSS号连同主机设备和控制单元的链路地址被存储在逻辑路径数据结构中。当控制单元接收到来自主机设备的命令以利用指定的LSS进行I/O操作时，将由具有对应于指定的LSS号的VLSS号的LSS来执行该操作。

附图说明

图1是本发明的数据存储系统的方框图；

图2是图示了在ESCON链路上传输的示例性数据帧；

图3是根据本发明访问逻辑子系统的方法的流程图；

图4图示了本发明的示例配置数据结构；以及

图5图示了本发明的示例逻辑路径数据结构。

具体实施方式

图1是本发明的数据处理系统100的方框图。主机设备110，一般是诸如IBM S/390之类的通用计算机，经由I/O适配器写入要被存储的数据，所述I/O适配器是信道子系统112的一部分，例如IBMESA/390。数据经由存储网络120被传递到存储系统130。网络120可以包括光纤链路和交换机(未示出)，其是现有技术公知的，并根据企业系统连接体系结构(ESCON)标准运行。存储系统130包括控制单元(CU)132，其控制多个逻辑子系统(LSS)134。因为FICON和SCSI寻址协议中每个LSS由8比特数来寻址，所以控制单元132可以定义多达2⁸＝256个这样的子系统。CU 132自身一般包括中央处理单元或者一个或多个，最好是2个，计算机处理器集群。每个LSS 134包括存储设备阵列，其包括对主机110表现为CKD盘136或者固定块盘138的盘(一般是FICON或者SCSI兼容的盘)。根据每个LSS由4比特数来寻址的ESCON协议，前2⁴＝16个LSS，即LSS0到LSS15必须包括CKD盘。LSS16及以上的范围的LSS上的设备包括固定块盘或者CKD盘。

在许多数据处理系统100的配置中，被写到存储系统130的数据在第二存储系统140上备份。第二存储系统140，类似于第一存储系统130，包括控制单元(CU)142和多个LSS 144。CKD盘146和固定块盘148以上述参照第一存储系统130的方式排列在LSS 144中。最好使用PPRC服务来进行数据备份以通过网络120将所有被写到第一系统130上的指定盘136和138的数据复制到第二系统140上的次盘。

与PPRC服务相关联的命令、数据和状态响应根据ESCON协议在网络上传递。为每个主LSS到次LSS的关系创建虚拟路径，即逻辑路径的复制。在CKD LSS的情况下，在LSS0和LSS15之间，对逻辑路径复制一个虚拟路径。对于固定块LSS，所有的虚拟路径被映射到将主LSS0连接到次LSS0的逻辑路径，使得许多虚拟路径被映射到一个逻辑路径。如上所述，因为按照“选择器”模式使用逻辑路径，所以在任何给定的时刻，只有一个虚拟路径可以使用，反映了它所映射到的逻辑路径的专有使用。虚拟路径唯一地与源和目标LSS以及用于PPRC操作的目标设备相关联。当第二CU 142接收ESCON设备帧时，它总是使用嵌在CCW参数列表中的逻辑地址(即，次LSS和次设备号)中。这样，虚拟路径机制允许PPRC操作发生在第一和第二存储系统130和140上的CKD和固定块设备之间。

主机110和CU 132及142的操作一般由软件控制下的各个处理器执行。这样的软件可以例如通过网络被下载到电子形式的处理器中，或者可以在诸如CD-ROM的有形介质上提供。

图2是示意性地图示了用于实现本发明的优选实施例的设备数据帧200的结构的方框图。根据ESCON标准，帧200包括链路头部210、信息字段220和链路尾部230。链路头部包括目的地地址212、源地址214和链路控制字段216。目的地和源地址212和214都包括链路地址212A、214A和逻辑地址212B、214B。链路地址212A、214A是8比特长，其标识了主机信道子系统112或者另一个附接的子系统，例如作为链路源的主存储系统130和作为目的地的次存储系统140或者另一个子系统。当然，对于从目的地到源的返回通信，例如指示操作的完成状态的状态帧，源和目的地地址被颠倒。逻辑地址212B、214B是4比特长，并标识对应于逻辑信道路径的源LSS和目的地LSS的LSS。

信息字段220包括设备头部222和设备信息块(DIB)224。通常，设备头部222包括指示用于数据操作的目标设备的身份的8比特设备地址，以及某些标志，如ESCON标准所规定的标志。这些标志包括指示该设备帧类型(命令、数据、状态或者控制)的信息字段标识符(IFI)标志，和用于控制I/O操作的执行的设备头部标志(DHF)。

图3的流程图图示了用于执行本发明的实施例的方法，其中使用了参考图2在上面描述的帧数据结构。为了配置存储系统130来访问传统的0-15范围外的LSS，对于每个ESCON适配器，系统管理员选择多达256个定义的LSS中的多达16个LSS(300)。管理员还为每个ESCON适配器选择LSS号(0-15)。在已经输入该配置信息之后，信息被传递到CU 132的操作系统的内核(302)。当CU 132的初始微代码加载(IML)操作开始时(204)，内核向每个ESCON适配器发送配置信息(306)，还将该配置保存到配置数据结构(308)，例如表或者数组。图4图示了具有两个元素的示例配置数据结构。第一元素标识了所选择的VLSS 402，第二元素标识了分配到VLSS的端口或者LSS号404。这样，在图4的数据结构中，VLSS号1，4，15，72，123和246已经被选择为可通过CU 132访问(为了清楚起见，另外9个可能的VLSS未包括在数据结构中)。LSS号0，1，2，3，14和15已经分别被分配给VLSS。

当随后适配器联机时(310)，主机110为它试图建立的每个逻辑路径发送传统的建立逻辑路径(ELP)命令(312)。ELP内是LSS(0-15)和逻辑路径的地址。在ELP处理期间，适配器固件/微代码向操作系统发送查询，请求对应于LSS的VLSS的标识(314)。接着，VLSS号连同主机信道子系统112和控制单元130的链路地址被存储在逻辑路径数据结构中，例如表或者数组中，从而完全定义逻辑路径(316)。一种示例逻辑路径数据结构示于图5。该逻辑路径数据结构提供将帧发送回合适的主机所需的信息(同时要求物理地址和逻辑地址)，以及帧被发送到的控制单元逻辑地址。CU虚拟LSS是到实际进行操作的控制单元上的LSS的映射。

当帧被发送到主机设备110时，将使用对应于VLSS的LSS号(318)。类似地，当从主机110到CU 132发送帧时，将使用LSS号(320)，并且将查询逻辑路径表以寻找对应的VLSS。现在本发明提供了对先前不可访问的LSS的访问，其中，数据可能已经通过诸如FICON之类的非ESCON网络150(图1)被写到所述先前不可访问的LSS。

虽然这里描述的实施例具体地涉及ESCON环境，但是，本发明的原理可应用于其他数据存储环境，例如FICON。在FICON网络中可以支持多达2⁸＝256个LSS。但是，类似于这里对于ESCON的描述，本发明允许访问2⁹＝512个虚拟LSS。

通过这里描述的实施例已经完全实现了本发明的目的。本领域普通技术人员应该意识到，通过不偏离本发明的本质功能的不同的实施例可以实现本发明的不同方面。所示出了具体的实施例不是为了限制在权利要求中阐述的本发明的范围。

Claims

1.一种数据存储系统，包括

附接到网络的控制单元，所述控制单元具有链路地址；

多个逻辑子系统，每个逻辑子系统可被分配到所述控制单元并可在第一网络中由x比特逻辑子系统号寻址，并且各具有y比特虚拟逻辑子系统号，y＞x；

一个或多个数据存储设备，其可分配到每个逻辑子系统，用于存储由附接到所述网络的主机设备传输的数据；

用于将多达2^x个虚拟逻辑子系统分配到所述控制单元的装置；

由对应的逻辑子系统号标识每个分配的虚拟逻辑子系统的配置数据结构；

所述控制单元被配置来：

从所述主机设备接收建立逻辑路径命令，所述建立逻辑路径命令依据逻辑子系统号标识分配的逻辑子系统；

从所述配置数据结构获取对应于所述分配的逻辑子系统号的所述虚拟逻辑子系统号；以及

将所述对应的虚拟逻辑子系统号存储在逻辑路径数据结构中，该逻辑路径数据结构将所述虚拟逻辑子系统号与所述控制单元和所述主机设备的链路地址相关联；

由此，由所述主机设备传输到所述控制单元以执行输入/输出操作、且其中由第一逻辑子系统号标识了第一逻辑子系统的命令，将由具有对应于所述逻辑子系统号的所述虚拟逻辑子系统号的逻辑子系统来执行。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一网络包括企业系统连接体系结构网络，且x＝4。

3.如权利要求2所述的系统，其中每个逻辑子系统还可在第二网络中由y比特逻辑子系统号寻址。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述第二网络包括光纤信道体系结构网络，且y＝8。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一网络包括光纤信道体系结构网络，且x＝8。

6.一种用于管理数据存储系统中的逻辑路径的方法，包括：

提供多达2^y个逻辑子系统，每个逻辑子系统具有y比特虚拟逻辑子系统号；

选择多达2^x个逻辑子系统以分配到控制单元，每个选择的逻辑子系统可在第一网络中由x比特逻辑子系统号寻址，其中x＜y；

对于每个选择的逻辑子系统，分配逻辑子系统号；

将每个选择的逻辑子系统的所述分配的逻辑子系统号连同所述对应的分配的虚拟逻辑子系统号存储在配置数据结构中；

从附接的主机设备接收在所述主机设备和一个或者多个所述选择的逻辑子系统之间建立逻辑路径的请求；

在所述逻辑路径数据结构中存储将要为其建立逻辑路径的每个逻辑子系统的所述虚拟逻辑子系统号；

在所述逻辑路径数据结构中存储所述请求主机设备和所述控制单元的链路地址；

7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一网络包括企业系统连接体系结构网络，且x＝4。

8.如权利要求7所述的方法，其中每个逻辑子系统还可在第二网络中由y比特逻辑子系统号寻址。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述第二网络包括光纤信道体系结构网络，且y＝8。

10.如权利要求6所述的方法，其中所述第一网络包括光纤信道体系结构网络，且x＝8。

11.一种数据存储控制单元，包括：

通过物理信道路径附接到主机信道子系统的第一类型的输入/输出接口适配器，所述主机信道子系统可由链路地址和逻辑地址寻址；

多个逻辑子系统，每个可由y比特虚拟逻辑子系统号标识，且每个可被链路地址和x比特逻辑子系统号寻址，其中，y＞x；

至少一个接口，至少一个存储设备附接到所述至少一个接口，每个所述至少一个设备可分配到逻辑子系统；

从所述主机信道接收建立逻辑路径命令的装置，其中所述建立逻辑路径命令通过逻辑子系统号标识分配的逻辑子系统；

从所述配置数据结构获取对应于所述分配的逻辑子系统号的所述虚拟逻辑子系统号的装置；和

将所述虚拟逻辑子系统号与所述主机信道和所述控制单元的链路地址相关联的逻辑路径数据结构；

由此，由所述主机信道传输到所述控制单元以执行输入/输出操作、且其中由第一逻辑子系统号标识了第一逻辑子系统的命令，将由具有对应于所述逻辑子系统号的所述虚拟逻辑子系统号的逻辑子系统来执行。

12.如权利要求11所述的数据存储控制单元，其中所述第一类型的输入/输出接口适配器包括企业系统连接体系结构接口适配器，且x＝4。

13.如权利要求12所述的数据存储控制单元，其中每个逻辑子系统还可在第二网络中由y比特逻辑子系统号寻址。

14.如权利要求13所述的数据存储控制单元，其中所述第一类型的输入/输出接口适配器包括光纤信道体系结构接口适配器，且y＝8。

15.如权利要求11所述的数据存储控制单元，其中所述第一类型的输入/输出接口适配器包括光纤信道体系结构接口适配器，且x＝8。

16.一种用于访问存储在数据存储系统的逻辑子系统中的数据的方法，包括：

接收具有指定的逻辑子系统目的地的输入/输出请求，所述指定的逻辑子系统由x比特逻辑子系统号标识；

将所述逻辑子系统号转换为y比特虚拟逻辑子系统号，其中y＞x；以及

通过已建立的逻辑路径访问对应于所述虚拟逻辑子系统号的所述指定的逻辑子系统。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：

从多达2y个逻辑子系统选择多达2^x个准备分配到存储控制单元的逻辑子系统，每个所述多达2^y个逻辑子系统由y比特虚拟逻辑子系统号标识；

为每个选择的逻辑子系统分配x比特逻辑子系统号；

将每个分配的逻辑子系统的所述虚拟逻辑子系统号连同所述已建立的逻辑路径的其他地址存储在逻辑路径数据结构中；以及

通过从所述逻辑路径数据结构获取所述虚拟逻辑子系统号，转换所述逻辑子系统号。

18.如权利要求17所述的方法，还包括，在分配所述x比特逻辑子系统号之后：

将每个选择的逻辑子系统的所述x比特逻辑子系统号连同所述对应的y比特虚拟逻辑子系统号存储在配置数据结构中；

从附接的主机信道子系统接收建立逻辑路径命令，所述建立逻辑路径命令包括逻辑子系统号；以及

查询所述配置数据结构以获取对应于所述逻辑子系统的所述虚拟逻辑子系统号。

19.如权利要求16所述的方法，其中所述逻辑子系统被附接到企业系统连接体系结构网络，且x＝4。

20.如权利要求19所述的方法，其中每个逻辑子系统还可在第二网络中由所述y比特虚拟逻辑子系统号寻址。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述第二网络包括光纤信道体系结构网络，且y＝8。

22.如权利要求16所述的方法，其中所述逻辑子系统被附接到光纤信道体系结构网络，且x＝8。

23.一种数据存储系统中的逻辑路径管理系统，包括：

用于接收具有指定的逻辑子系统目的地的输入/输出请求的装置，其中所述指定的逻辑子系统由x比特逻辑子系统号标识；

用于将所述逻辑子系统号转换为y比特虚拟逻辑子系统号的装置，其中y＞x；和

用于通过已建立的逻辑路径访问对应于所述虚拟逻辑子系统号的所述指定的逻辑子系统的装置。

24.如权利要求23所述的系统，还包括

用于从多达2^y个逻辑子系统选择多达2^x个准备分配到存储控制单元的逻辑子系统的装置，其中每个所述多达2^y个逻辑子系统由y比特虚拟逻辑子系统号标识；

用于为每个选择的逻辑子系统分配x比特逻辑子系统号的装置；

用于将每个分配的逻辑子系统的所述虚拟逻辑子系统号连同所述已建立的逻辑路径的其他地址存储在逻辑路径数据结构中的装置；和

用于通过从所述逻辑路径数据结构获取所述虚拟逻辑子系统号，转换所述逻辑子系统号的装置。

25.如权利要求24所述的系统，还包括：

用于在分配所述x比特逻辑子系统号之后将每个选择的逻辑子系统的所述x比特逻辑子系统号连同所述对应的y比特虚拟逻辑子系统号存储在配置数据结构中的装置；

用于从附接的主机信道子系统接收建立逻辑路径命令的装置，其中所述建立逻辑路径命令包括逻辑子系统号；和

用于查询所述配置数据结构以获取对应于所述逻辑子系统的所述虚拟逻辑子系统号的装置。

26.如权利要求23所述的系统，其中所述逻辑子系统被附接到企业系统连接体系结构网络，且x＝4。

27.如权利要求26所述的系统，其中每个逻辑子系统还可在第二网络中由所述y比特虚拟逻辑子系统号寻址。

28.如权利要求27所述的系统，其中所述第二网络包括光纤信道体系结构网络，且y＝8。

29.如权利要求23所述的系统，其中所述逻辑子系统被附接到光纤信道体系结构网络，且x＝8。