CN101228773B - 硬件设备仿真 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于仿真硬件设备的解决方案。特别地，包括标准操作模式和映射操作模式的通信设备，与控制程序一起用于仿真与硬件设备的通信。映射操作模式被用来实现需要硬件的通信功能，而控制程序仿真先前由所述硬件设备提供的其他通信功能。结果，使用所述控制程序和所述通信设备，能够成功地仿真需要硬件功能的协议，如信道协议。

Description

硬件设备仿真

技术领域

本发明通常涉及仿真硬件设备，并且更具体地，涉及一种用硬件和软件的结合来代替硬件设备的解决方案。

背景技术

经常地，随着技术发展，更旧的基于硬件的计算设备(例如，遗留设备)变得过时，并被新的基于软件的计算解决方案代替。新的解决方案可提供增加的灵活性、更好的性能、符合现代标准/最优实践等。在这个意义上，新的解决方案将常常降低建立和维护计算底层结构的整体成本。在代替遗留设备中，期望使用遗留设备的现有软件(如一个或多个操作系统)不需要任何修改。特别地，新的基于软件的解决方案应该给现有软件提供与由遗留设备提供的相同的功能和相同的通信接口。

然而，在一些情况中，由遗留设备提供的所有通信功不能单独由软件复制。例如，374x通信控制器，由国际商业公司(IBM，Armonk，New York)提供的硬件控制单元，使用在IBM的s/390服务器平台上运行的操作系统的信道数据链路控制(CDLC)协议，为企业系统连接(ESCON)信道连通性提供支持。由CDLC连通性提供的所有通信功能，如硬件发信号(signaling)(例如联机中断(attention interrupt)的创建)，不能单独通过软件仿真来实现。结果，需要一些硬件和软件的结合来提供如由374x通信控制器提供的连通性的等效连通性。

在这个意义上，存在对使用硬件和软件的结合、仿真硬件设备(如遗留硬件设备)的至少一些通信功能的解决方案的需要。

发明内容

本发明因此提供了硬件设备的仿真。特别地，包括标准操作模式和映射操作模式的通信设备，与控制程序一起用于仿真与硬件设备的通信。映射操作模式被用来实现需要硬件的通信功能，而该控制程序仿真由该硬件设备先前提供的其他通信功能。结果，需要硬件功能的协议(如信道协议)能够使用控制程序和通信设备成功地仿真。例如，该硬件设备能够包括由IBM提供的374x通信控制器，并能够仿真使用信道数据链路控制(CDLC)协议与该控制器的通信。

本发明的第一方面提供一种仿真硬件设备的方法，所述方法包括：获得通信设备，其包括映射操作模式；获得控制程序，其经第一信道与所述通信设备通信；以及使用所述通信设备上的所述映射操作模式和所述控制程序，仿真经第二信道与所述硬件设备的通信。

本发明的第二方面提供一种通信设备，其包括：用于实现标准操作模式的系统，该系统经网络接收通信消息，并且转发所述通信消息用于由对应的逻辑分区处理；以及用于实现映射操作模式的系统，该系统包括：用于接收在第一信道上、在第一信道协议或第二信道协议之一中的信道消息的模块；用于将所述信道消息映射到第一信道协议或第二信道协议中的另一个的模块；以及用于经第二信道转发所述映射信道消息用于处理的模块。

本发明的第三方面提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，该计算机程序产品包括通过执行如下步骤使得计算机能够仿真硬件设备的程序代码：在通信设备上管理在程序产品的第一逻辑分区的第一信道、与计算机上的第二逻辑分区的第二信道之间的信道连接；和经网络为第二逻辑分区管理通信会话。

本发明的第四方面提供一种计算机，其包括：通信设备，其包括至少一个端口，所述端口包括标准操作模式和映射操作模式，其中所述映射操作模式将在第一信道协议或第二信道协议之一中接收的消息，映射给第一信道协议或第二信道协议中的另一个；以及能够包括多个逻辑分区的存储器，所述存储器包括：第一逻辑分区，其经第一信道协议中的第一信道与所述通信设备通信；以及第二逻辑分区，其使用第二信道协议经第二信道与所述通信设备通信，其中第二逻辑分区包括控制程序，其使用所述通信设备的映射操作模式，管理第一逻辑分区经网络的通信会话。

本发明的第五方面提供一种产生用于仿真与硬件设备的通信的系统的方法，所述方法包括：获取计算机的底层结构；以及将执行本发明的每个步骤的装置部署到所述计算机底层结构。

本发明说明性的各方面设计用于处理在此描述的问题以及其他没有讨论的问题，该问题能够被本领域的技术人员发现。

附图说明

结合附图，从本发明各个方面的以下详细描述中将更容易理解本发明优选实施例的这些和其他特征，在附图中：

图1显示说明性的现有技术计算环境。

图2显示根据本发明一个实施例的说明性计算环境。

图3显示用于映射两个协议的说明性数据流的总览。

图4显示根据本发明一个实施例的、各个系统之间的说明性数据流图。

具体实施方式

如上面所指示的，本发明的各实施例提供硬件仿真的仿真。具体地，包括标准操作模式和映射操作模式的通信设备，与控制程序一起用来仿真与硬件设备的通信。所述映射操作模式用于实现需要硬件的通信功能，而所述控制程序仿真由该硬件设备先前提供的其他通信功能。结果，使用所述控制程序和所述通信设备，能够成功地仿真需要硬件功能的协议(如信道协议)。例如，所述硬件设备能够包括由IBM提供的374x通信控制器，并能仿真使用信道数据链路控制(CDLC)协议与所述控制器的通信。

本发明的实施例实现为用新的硬件和软件的组合来代替遗留硬件设备的解决方案的部分。在这个意义上，图1显示说明性现有技术计算环境10A。特别地，环境10A显示包括服务器14A，其经由控制单元28通过网络16通信。服务器14A显示包括处理器20、存储器22、输入/输出(I/O)接口24和总线26。如本领域已知的，存储器22能够包括多个逻辑分区30。每个逻辑分区30包括操作系统32，其能够运行一种或多种应用34。

控制单元28为一个或多个逻辑分区30管理经网络16的一个或多个通信会话。在这个意义上，控制单元28能分析，并将从逻辑分区30和/或经网络16接收的消息路由给正确的目的地。例如，控制单元28能经网络16接收消息，识别相应的逻辑分区30，并将该消息转发给逻辑分区用于处理。类似地，控制单元28能从逻辑分区30接收消息，并转发该消息用于由网络16上的另一节点处理。网络16能够包括一种或多种类型网络(例如，因特网、广域网、局域网、虚拟私有网等)的任何组合。此外，经网络16的通信能使用各种有线/无线传输技术和/或通信链路的任何组合。

经常地，参考一系列功能层来描述经网络16的通信。例如，开放式系统互联(OSI)模型和系统网络架构(SNA)标准两者都定义了七层。在两种情况中，最顶层处理在应用34水平的通信，而最底层定义经其发送消息的物理连接。两个端点(例如，应用34)之间的通信会话通常在较高层(例如，在OSI模型和SNA中的三到七层)中定义，并且能够使用一种或多种通信协议实现通信会话的连通性。通信协议定义各消息的格式，指定如何识别各端点等。例如，普通的通信协议包括传输控制协议(TCP)和因特网协议(IP)，它们共同用于激活经公共和/或私有网络16的通信。

在较低的层上，例如OSI模型和SNA中的二层，使用由信道协议定义的消息经信道能够提供连通性。例如，在服务器14A中，逻辑分区30使用信道能与控制单元28通信。在这种情形下，经信道以信道协议(如信道数据链路控制(CDLC)协议、排队直接输入/输出(QDIO)协议)发送各消息。

在任何情况下，控制单元28能够包括要被替换的逻辑硬件设备。例如，控制单元28能包括IBM的374x通信控制器，它已经被指定由IBM替换。在替换控制单元28时，期望减少和/或消除对逻辑分区30、操作系统32和/或应用34的任何需要的改变。然而，如上面提到的，单独使用软件不能仿真由374x通信控制器提供的CDLC连通性的支持。结果，将需要硬件和软件的一些结合，以成功地替换374x通信控制器而无需改变使用CDLC连通性的操作系统32。

图2显示说明性计算环境10B，其中用硬件和软件的结合来代替控制器28提供的功能(图1)。特别地，获取开放式通信设备50用于服务器14B。特别地，开放式通信设备50能够被制造、购买、配置等，以及安装在服务器14B中。开放式通信设备50为服务器14B提供到网络16的连通性。要理解的是，术语“开放式”意味着通信设备能够使用开放式标准与其他通信设备通信。然而，要理解的是，开放式通信设备50仅仅是说明性的，并且能够使用任何通信设备。此外，虽然仅显示了单个处理器20和开放式通信设备50，要理解的是，服务器14B能够包括多个处理器20和/或开放式通信设备50。在这个意义上，要理解的是图2仅是服务器14B的一般表示。例如，服务器14B能够包括一组(一个或多个)能由逻辑分区30、40而不是(各)开放式通信设备50使用的处理器，以及由(各)开放式通信设备50而不是逻辑分区30、40使用的另一组处理器。

在一个实施例中，开放式通信设备50包括开放式系统适配器(OSA)-由IBM提供的运通卡(express card)。在这种情况下，开放式通信设备50能包括两个端口52A-B。或者，开放式通信设备50能包括单个端口、或一个或多个附加端口52A-B。无论如何，开放式通信设备50中的每个端口52A-B能包括用于实现标准操作模式的通信模块60。在标准操作模式中，端口(如端口52B)能从逻辑分区(如逻辑分区40)接收通信消息，并且通信模块60能够经网络16转发该通信消息，用于由另一节点处理。此外，端口52B能接收来自网络16的通信消息，并且通信模块60能将该通信消息转发给相应的逻辑分区40用于处理。在这个意义上，通信模块60能维持路由信息，以便确定该通信消息应该转发的正确逻辑分区40。

虽然开放式通信设备50和端口52A-B提供先前由遗留硬件控制单元28(图1)提供的到网络16的连接，但是获得用于服务器14B控制程序44以便提供控制单元28的各管理功能。特别地，控制程序44能被创建、购买等，并被安装到服务器14B上。一般来说，控制程序44经网络16管理一个或多个逻辑分区30中的一个或多个应用34/操作系统32(各)通信会话。为了执行控制程序44，服务器14B创建逻辑分区40，其包括能执行控制程序44的操作系统42。当正在执行时，控制程序44经网络16管理另一逻辑分区30中的操作系统32的通信会话。在一个实施例中，操作系统42包括开放源操作系统，如Linux。另外，服务器14B能创建多个逻辑分区40，其每个包括用于管理其他(各)分区30的(各)通信会话的控制程序44。

然而，为了仿真控制单元28(图1)的一些通信功能，可能需要硬件和软件的结合。例如，端口(如端口52A)能提供所需的硬件通信功能，而控制程序44实现剩余的通信功能。另外，端口52A能用于在逻辑分区30和逻辑分区40之间路由通信，逻辑分区30在通信会话中经网络16通信并需要硬件通信功能，逻辑分区40包括控制程序44，管理逻辑分区30的通信会话。其次，控制程序44能使用第二端口(如端口52B)，以标准操作模式给网络16提供通信链路。应理解，虽然在相同开放式通信设备50上显示了端口52A-B，但是也能在不同的开放式通信设备50上使用两个端口52A-B。

为了实现替代的功能，开放式通信设备50中的一个或多个端口52A-B能够包括系统，该系统包括一个或多个用于实现映射操作模式的模块。在这个意义上，开放式通信设备50还能够包括选择模块62，其允许为端口52A-B选择标准或映射操作模式。选择模块62能包括用于配置端口52A-B的操作的任何已知的解决方案。例如，选择模块62能包括一个或多个硬件(例如，开关、跳线等)和/或软件(例如，数据值)设置，其定义当开放式通信设备50初始化时如何配置(各)端口52A-B的操作。

端口52A的映射操作模式用于仿真控制单元28(图1)的一个或多个通信功能。例如，使用包括需要硬件的通信功能的信道协议，映射模式能用来仿真与控制单元28的通信。在一个实施例中，服务器14B包括IBM的S/390服务器，而控制单元28包括IBM的374x通信控制器。在这种情况下，期望的是连续使得在S/390服务器14B上运行的若干操作系统32(如z/OS)，能够使用信道数据链路控制(CDLC)协议，该协议需要只能以硬件实现的通信功能，如联机中断(attention interrupt)的创建。

此外，操作系统42可使用不同的信道协议与端口52A-B通信，如使用排队直接输入输出(QDIO)协议与开放式通信设备50通信。在这种情况下，为了实现映射操作模式，端口(如端口52A)能包括：协议A模块54，用于管理第一信道协议中的信道消息；协议B模块56，用于管理第二信道协议中的信道消息；以及映射模块58，用于将信道消息从第一或第二信道协议之一映射到第一或第二信道协议的另一个。结果，开放式通信设备50的映射模式能用于在CDLC协议和QDIO协议之间映射信道消息，由此允许使用CDLC协议仿真与IBM的374x通信控制器28的通信，而不需要控制程序44知道CDLC协议。

在这个意义上，图3显示用于映射两个说明性信道协议CDLC和QDIO的说明性数据流的总览。一般来说，操作系统42和操作系统32每个使用唯一的信道与端口52A通信。特别地，操作系统42能包括QDIO接口70，其使用QDIO协议经信道实现与端口52A的通信。附加地，端口52A包括QDIO(协议A)模块54A，其在端口52A与操作系统42之间接收并转发QDIO协议中的信道消息。类似地，操作系统32包括CDLC接口72，其使用CDLC协议经信道实现与端口52A的通信。此外，端口52A包括CDLC(协议B)模块56A，其在端口52A与操作系统32之间接收并转发CDLC协议中的信道消息。

回到图2，在接收来自逻辑分区30和40的信道消息后，协议A模块54或协议B模块56能执行任何必要的通信功能。此外，对应的模块54、56能提供信道消息，用于由映射模块58处理。映射模块58定位相应的逻辑分区30和40，并且如果必要，将来自一个信道协议的信道消息映射给另一个信道协议。其次，映射模块58将映射的通信消息提供给另一个协议模块54和56，用于转发给适当的逻辑分区30和40。

映射模块58能使用任何适当的解决方案将所述消息从一个协议映射到另一个。在这个意义上，映射模块58能用对应的另一个信道协议的消息头来代替一个信道协议的消息头。例如，QDIO协议包括32个字节的头，其能在基于另一信道协议中的消息产生QDIO消息时产生，或者在基于QDIO消息产生另一信道协议中的消息时被移除。

为了实现逻辑分区30和逻辑分区40之间的通信，映射模块58能使用一组(一个或多个)信道连接。每个信道连接能定义两个逻辑分区30和40之间的通信路径。例如，信道连接能识别由第一逻辑分区30使用的第一信道和由第二逻辑分区40使用的第二信道。在这个意义上，一个逻辑分区40将包括控制程序44，而另一逻辑分区30将包括操作系统32，为其仿真与控制单元28(图1)的通信。此外，每个信道连接能包括附加的通信数据，需要其来实现所述通信路径，如每个信道的对应的信道协议。

在一个实施例中，控制程序44管理端口52A上的该组通信连接。在这个意义上，图4显示根据本发明一个实施例的各系统之间的说明性数据流的图表。特别地，图4包括图3数据流图表的说明性的低级视图。同样地，QDIO接口70(图3)显示包括网络设备处理器70A，其提供控制程序44(图2)和QDIO驱动程序70B之间的接口。如由QDIO架构所定义的，与端口52A的连接使用三种设备实现：包括队列结构70C的数据设备；和两个控制设备，读取设备70D和写入设备70E。在QDIO架构中，控制消息流经控制设备70D-E，同时用户数据流经使用排队结构70C的数据设备。

此外，QDIO架构定义被称为辅助原语76的特定的控制消息组。辅助原语76包括使设备(如端口52A)能够辅助软件功能的命令。在一个实施例中，一组(一个或多个)辅助原语76被定义为使控制程序44(图2)能够管理端口52A上的信道连接组74。例如，控制程序44能产生并给端口52A发送辅助原语76，其包括用于该组信道连接74之一的管理操作(例如，登记、注销(deregister)、修改等)。一旦接收，QDIO模块54A(图3)能处理该辅助原语。特别地，QDIO模块54A能执行请求的管理操作并产生响应(如果必要)，其返回与控制程序44通信。

在这个意义上，控制程序44(图2)能读取配置文件等，以便确定一个或多个逻辑分区30(图2)的存在。其次，控制程序44能产生并给端口52A发送辅助原语76，以请求建立与每个逻辑分区30的连接。在响应中，QDIO模块54A(图3)能判断连接是否可用。如果是，则QDIO模块54A能产生新的信道连接74。如果否，则QDIO模块54A能指示没有连接可用。在任何情况下，应当理解的是辅助原语76由QDIO模块54A处理，并且不沿任何通信路径转发给其他逻辑分区。此外，QDIO模块54A能使用一个或多个辅助原语76来给发送数据到控制程序44用于处理。例如，对于包括在正由控制程序44管理的信道连接74中的信道，可能出现信道事件。在这种情况下，QDIO模块54A能使用辅助原语，给控制程序44提供关于信道事件的数据。

每个信道连接74定义到另一个逻辑分区30(图2)的通信路径。在这个意义上，如上面所讨论的，逻辑分区30能使用另一信道协议如CDLC协议，其使用CDLC接口72(图3)实现。如图所示，CDLC接口72能包括实现SNA通信协议的系统，如虚拟远程电信(telecommunication)存取方法(VTAM)72A。在这种情况下，通信堆栈提供SNA CDLC驱动器，其使用单个CDLC设备72B与端口52A接口，用于如由CDLC协议定义的读取和写入。此外，在与端口52A通信中，使用对CDLC协议唯一的传统信道程序和信道命令。在接收命令之后，如在此讨论的，CDLC模块56A(图3)能实现任何必须的硬件功能，并转发所述命令用于由映射模块58(图2)处理。应当理解的是VTAM 72A仅是实现SNA通信协议的各种系统的说明，该各种系统包括事务处理装置(TPF)。

回到图2，虽然需要开放式通信设备50和控制程序52两者来仿真与控制单元28(图1)的通信，但是应当理解的是每个能与另一个分开地提供。例如，开放式通信设备50能安装在服务器14B中，并且每个端口52A-B能以标准操作模式以提供到网络16的连通性。类似地，能分开地获取控制程序44并将其安装在服务器14B中，使用或不使用一个或多个端口52A-B的映射操作模式，经网络16提供(各)通信会话的管理。此外，虽然讨论作为代替控制单元28，但是应该理解的是端口52A-B和控制程序44能够临时用于测试和/或调试逻辑分区30和控制单元28之间的接口。无论如何，应该理解的是如本领域技术人员将意识到的，各种另外的应用是可能的。

本发明的另一实施例提供产生用于仿真硬件设备的系统的方法。在这种情况下，能获得(例如，创建、维持、已经变为可用等)服务器(如服务器14B(图2))，以及能获得(例如，创建、购买、使用、修改等)用于执行本发明实施例的各处理步骤的一个和多个系统，并将其部署到所述计算机底层结构。在这种意义上，每个系统的部署能包括以下的一个或多个：(1)将程序代码从计算机可读介质安装到服务器14B上；(2)给服务器14B增加一个或多个设备，如开放式通信设备50；以及(3)并入和/或修改现有的服务器14B的一个或多个系统，使服务器14B能够执行本发明实施例的各处理步骤。

应该理解的是术语“计算机可读介质”包括一个或多个任何类型的程序代码的物理实施例。特别地，计算机可读介质能包括这样的程序代码，其体现在一个或多个便携式存储制造产品(例如，致密盘、磁盘、带等)上、在一个或多个计算设备的存储部分如存储器22(图1)(例如，硬盘、只读存储器、随机存取存储器、高速缓冲存储器等)上，和/或作为数据信号经网络传送(例如，在程序代码有线/无线电分配期间)。

如在此使用的，应该理解的是术语“程序代码”和“计算机程序代码”是同义的，并且意味着指令组的任何语言、代码或符号的任何表达，该指令组意图导致具有信息处理能力的计算设备直接、或在以下的任何组合之后执行特定的功能：(a)转换成另一种语言、代码或符号；(b)以不同的材料形式复制；和/或(c)解压缩。在这种意义上，程序代码能够体现为一种或多种类型的程序产品，如应用/软件程序、组件软件/功能库、操作系统，用于特定计算和/或I/O设备的基本I/O系统/驱动器等。类似地，如在此使用的，术语“系统”和“模块”是同义的，并且意味着用于执行特定功能的任何组件(软件和/或硬件)组。

为了图示和描述的目的，已经呈现了前述描述。意图不在于是穷尽的或将本发明限制于公开的精确形式，并且许多修改和变化是可能的。

Claims (7)

1.一种仿真计算环境中的硬件设备的方法，所述方法包括：

获得通信设备，其包括映射操作模式，用于将信道消息从一个信道协议映射到另一个信道协议；

获得在计算机系统的第一逻辑分区的控制模块，其经第一信道与所述通信设备通信，其中逻辑分区包括操作系统；以及

使用所述控制模块和所述通信设备上的所述映射操作模式，仿真在计算机系统的第二逻辑分区中的操作系统与所述硬件设备之间经第二信道的通信，所述仿真包括：

管理所述通信设备上的至少一个信道连接，其中，所述至少一个信道连接包括第一信道和第二信道，对其仿真与所述硬件设备的通信，

从第一逻辑分区或第二逻辑分区中对应的一个，接收在第一信道协议或第二信道协议之一中的消息，

所述通信设备将所接收的消息映射到第一信道协议或第二信道协议中的另一个，以及，

将映射的消息转发给第一逻辑分区或第二逻辑分区中的另一个。

2.如权利要求1所述的方法，还包括为所述通信设备选择映射操作模式。

3.一种通信设备，包括：

多个端口，每个端口包括一个通信模块，所述通信模块被配置为用于实现标准操作模式，该标准操作模式经网络接收通信消息，并且转发所述通信消息，以便由一个计算机系统的存储器中的对应的逻辑分区处理，所述逻辑分区包括一个操作系统，其中，至少一个端口包括：

被配置为使用一组信道连接来实现映射操作模式的模块，每个信道连接标识用于所述计算机系统的存储器中的第一逻辑分区的第一信道和用于所述计算机系统的存储器中的第二逻辑分区的第二信道，其中，被配置为实现映射操作模式的模块包括：

用于为所述一组信道连接中的一个来处理管理操作的模块；

用于在第一信道或第二信道的相应一个上接收在第一信道协议或第二信道协议之一中的信道消息的模块；

用于将所述信道消息映射到第一信道协议或第二信道协议中的另一个的模块；以及

用于经该第一信道和第二信道中的另一个转发映射的信道消息的模块。

4.如权利要求3所述的设备，还包括用于选择映射操作模式的模块。

5.如权利要求3所述的设备，其中所述用于实现映射操作模式的模块还包括给控制模块发送关于第一信道和第二信道之一的信道事件的数据的模块。

6.一种计算机，包括：

通信设备，其包括至少一个端口，所述端口包括标准操作模式和映射操作模式，其中所述映射操作模式将在第一信道协议或第二信道协议之一中接收的消息，映射给第一信道协议或第二信道协议中的另一个；以及

能够包括多个逻辑分区的存储器，所述存储器包括：

第一逻辑分区，其经第一信道协议中的第一信道与所述通信设备通信；以及

第二逻辑分区，其使用第二信道协议经第二信道与所述通信设备通信，其中第二逻辑分区包括控制模块，其使用所述通信设备的映射操作模式，管理第一逻辑分区经网络的通信会话，

其中，所述通信设备包括一组信道连接，并且其中每个信道连接定义第一信道和第二信道之间的通信路径，并且，所述控制模块管理所述信道连接。

7.如权利要求6所述的计算机，还包括用于为所述至少一个端口的每个选择标准操作模式或映射操作模式之一。

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