CN101841566B

CN101841566B - 一种网络存储目标端驱动系统和方法

Info

Publication number: CN101841566B
Application number: CN 201010157379
Authority: CN
Inventors: 常存银
Original assignee: ZTE Corp Nanjing Branch
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: CN101841566A

Abstract

本发明提供了一种网络存储目标端驱动系统，包括传输协议处理模块和通用层模块，所述传输协议处理模块，用于从主机接收命令，解析所述命令，当所述命令为协议相关命令时，本地处理；当所述命令为小型计算机系统接口命令时，发送给通用层模块，从所述通用层模块接收处理结果，返回处理结果给主机；所述通用层模块，用于接收传输协议处理模块发送的小型计算机系统接口命令，执行所述命令，并返回处理结果给传输协议处理模块。本发明还提供一种网络存储目标端驱动方法。

Description

一种网络存储目标端驱动系统和方法

技术领域

本发明涉及网络存储技术领域，尤其涉及一种网络存储目标端驱动系统和方法。

背景技术

伴随着网络存储技术的发展，出现了越来越多的网络存储模型和相关协议，例如iSCSI(Internet Small Computer System interface，因特网小型计算机系统接口)和FC(Fiber Channel，光纤通道)协议等，它们推动了数据在网际之间的传递，同时也促进了数据的远距离管理。

现有技术中，针对不同传输协议，基本上都已开发出相应成熟的驱动，在目标端驱动实现中，基本根据不同协议，实现一套独立的驱动代码，对相同的功能，存在代码重复实现的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种网络存储目标端驱动系统和方法，减少代码重复开发工作，满足系统兼容性要求。

为了解决上述问题，本发明提供了一种网络存储目标端驱动系统，包括传输协议处理模块和通用层模块，其中：

所述传输协议处理模块，用于从主机接收命令，解析所述命令，当所述命令为协议相关命令时，本地处理；当所述命令为小型计算机系统接口命令时，发送给通用层模块，从所述通用层模块接收处理结果，返回处理结果给主机；

所述通用层模块，用于接收传输协议处理模块发送的小型计算机系统接口命令，执行所述命令，并返回处理结果给传输协议处理模块。

进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述传输协议处理模块包括初始化模块、数据收发模块、帧解析模块和协议相关命令处理模块，其中：

所述初始化模块，用于资源申请和设备建立；

所述数据收发模块，用于从主机接收命令，发送给帧解析模块；还用于从帧解析模块接收处理结果，发送给主机；

所述帧解析模块，用于对命令进行解析，根据解析结果，将解析得到的协议相关命令发送给协议相关命令处理模块，将解析得到的小型计算机系统接口命令发送给通用层模块，并接收通用层模块返回的处理结果，发送给数据收发模块；

所述协议相关命令处理模块，用于接收到帧解析模块发送的协议相关命令时，进行相应处理。

进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述帧解析模块进一步包括：

数据及状态返回接口模块，用于接收通用层模块返回的处理结果，将所述处理结果发送给数据收发模块，通知通用层模块命令执行完成；

资源释放接口模块，用于接收到通用层模块的资源释放通知时，释放命令处理过程中申请的相关资源；

所述通用层模块进一步包括：

命令接收接口模块，用于从帧解析模块接收小型计算机系统接口命令及其相关信息；

命令执行完成接口模块，用于接收到传输协议处理模块的命令执行完成通知时，发送资源释放通知给传输协议处理模块，通知传输协议处理模块释放命令处理过程中申请的相关资源。

写命令空间准备完成接口模块，用于获取通用层模块为写命令准备的数据区地址信息，将所述数据区地址信息发送给主机，在主机完成数据写入时，告知通用层模块写命令数据接收完成；

所述通用层模块进一步包括：

写命令数据接收完成通知接口模块，用于接收传输协议处理模块发送的写命令数据接收完成通知，返回处理结果给传输协议处理模块。

进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述通用层模块进一步包括：

IT连接注册接口模块，用于接收到IT连接注册命令时，注册新的IT连接；

IT连接注销接口模块，用于接收到IT连接注销命令时，注销已有IT连接。

本发明还提供一种网络存储目标端驱动方法，包括：

传输协议处理模块从主机接收命令，解析所述命令，当所述命令为协议相关命令时，本地处理；当所述命令为小型计算机系统接口命令时，发送给通用层模块；

通用层模块接收到传输协议处理模块发送的小型计算机系统接口命令后，执行所述命令，并返回处理结果给传输协议处理模块；

所述传输协议处理模块将所述处理结果发送给主机。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括：

所述传输协议处理模块返回处理结果给主机后，发送命令执行完成通知给通用层模块；

通用层模块收到命令执行完成通知后，发送资源释放通知给传输协议处理模块；传输协议处理模块收到资源释放通知后，释放命令处理过程中申请的相关资源。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述命令为写命令时，所述通用层模块执行所述命令，并返回处理结果给传输协议处理模块包括：

所述通用层模块接收到写命令后，执行命令处理，通知传输协议处理模块写命令空间准备完成，并返回为写命令准备的数据区地址信息；传输协议处理模块将所述数据区地址信息发送给主机，在主机完成数据写入时，发送写命令数据接收完成通知给通用层模块；通用层模块收到写命令数据接收完成通知后，返回处理结果给传输协议处理模块。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括：

所述通用层模块接收到IT连接注册命令时，注册新的IT连接；接收到IT连接注销命令时，注销已有IT连接。

本发明中，针对不同传输协议，在目标端提供传输协议处理模块和通用层模块，传输协议处理模块处理不同的传输协议，通用层模块执行具体的功能，可以适应不同传输协议使用，减少了代码重复开发工作，满足系统兼容性要求。

附图说明

图1是本发明系统框图；

图2是本发明读命令处理流程；

图3是本发明写命令处理流程。

具体实施方式

为了满足系统兼容性需求，减少代码重复开发工作，以网络传输协议为基础，将其实现分离为两层，抽象出中间通用层来负责命令和数据在主机与磁阵端交互，为多种协议共用该层提供了可能。本文描述技术基于网络传输协议，在传统网络传输协议实现基础上实现了对协议的分层处理。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本发明提供的网络存储目标端驱动系统包括传输协议处理模块和通用层模块，其中：

所述传输协议处理模块，负责和传输协议相关部分的工作处理，用于从主机接收命令，解析所述命令，当所述命令为协议相关命令时，本地处理；当所述命令为小型计算机系统接口命令时，发送给通用层模块，从所述通用层模块接收处理结果，返回处理结果给主机；

所述通用层模块，用于接收传输协议处理模块中发送的SCSI(SmallComputer System interface，小型计算机系统接口)命令，执行所述命令，并将处理结果返回给传输协议处理模块。

所述传输协议处理模块进一步包括初始化模块、数据收发模块、帧解析模块和协议相关命令处理模块，其中：

所述初始化模块，用于资源申请和设备建立，包括静态内存申请，日志系统初始化，以及字符设备的建立等；

所述数据收发模块，用于和主机之间的数据的接收和发送，从主机接收命令，发送给帧解析模块；还用于从帧解析模块接收处理结果，发送给主机。

对于不同的传输协议，该模块有不同的实现。例如，对于iSCSI协议，该模块基于TCP/IP协议栈，接收过程中，从网络数据中提取相关数据，并将接收到的数据交给帧解析模块，当命令处理完成后，将要返回的数据包交给数据收发模块返回给主机。

所述帧解析模块，用于对命令进行解析，根据解析结果，将解析得到的协议相关命令发送给协议相关命令处理模块，将解析得到的小型计算机系统接口命令发送给通用层模块，并接收通用层模块返回的处理结果，发送给数据收发模块。

其中，帧解析模块根据传输协议的不同，完成不同的解析处理。例如，对于iSCSI协议解析出PDU包，首先根据PDU包头内容判断接收到数据为何种类型数据，如命令或数据；然后根据判定结果继续接收剩余部分；最后，将接收完成的命令或数据分别进行不同处理，对iSCSI协议层的命令交给协议相关命令处理模块继续处理，对SCSI协议层的命令交给通用层模块处理。对FC协议的处理与此类似，对接收到的数据解析出FC帧，对FC帧进行进一步处理，解析出命令字段，发送给通用层模块处理。

所述协议相关命令处理模块，用于接收到帧解析模块发送的协议相关命令时，进行相应处理。其中，协议相关命令是指与SCSI无关的，仅仅基于协议层的命令。例如，iSCSI协议有自己相关的命令需要处理，这部分协议相关的命令通过协议相关命令处理模块在本模块中单独处理，不再与通用层模块交互。

进一步地，帧解析模块需要提供通用接口模块，接受来自通用层模块在命令处理过程中的调用，帧解析模块提供的通用接口模块包括：

写命令空间准备完成接口模块：用于获取通用层模块为写命令准备的数据区地址信息，将所述数据区地址信息发送给主机，在主机完成数据写入时，告知通用层模块写命令数据接收完成。该模块提供一写命令空间准备完成接口函数，通用层模块接收到写命令之后，为写命令准备好需要的空间，在空间准备好后，调用该写命令空间准备完成接口函数，通知主机空间准备完成，可以进行数据传输，在该接口中，需要启动数据传输，数据传输执行为异步过程。

数据及状态返回接口模块，用于接收通用层模块返回的处理结果，将所述处理结果发送给数据收发模块，通知通用层模块命令执行完成；该模块提供一数据及状态返回接口函数。任何命令，在执行完成后，需要返回给主机端执行结果，如读命令需要返回数据，查询命令需要返回状态，写命令需要返回写操作结果等，返回过程需要通过调用数据及状态返回接口函数，启动返回结果的传输过程。

资源释放接口模块，用于接收到通用层模块的资源释放通知时，释放命令处理过程中申请的相关资源。该模块提供一资源释放接口函数，在命令处理完成后，调用资源释放接口函数来释放在命令处理过程中申请的资源。

进一步地，通用层模块提供命令接收，读写命令交互，命令完成，命令释放等公共接口以供传输协议处理模块调用，具体包括：

命令接收接口模块，用于从帧解析模块接收小型计算机系统接口命令及其相关信息。该模块提供一命令接收接口函数。在SCSI命令第一次发送到该传输协议模块时，需要提供接口将命令相关内容发送到通用层模块，通用层模块为命令申请资源并初始化，将命令挂到命令处理链表中。

写命令数据接收完成通知接口模块，用于接收传输协议处理模块发送的写命令数据接收完成通知，返回处理结果给传输协议处理模块。该模块提供一写命令数据接收完成通知接口函数。写命令中，当获得主机传送数据完成后，通过该接口函数调用，通知通用层模块数据接收完成，可以将数据写入磁盘中。

命令执行完成接口模块，用于接收到传输协议处理模块的命令执行完成通知时，发送资源释放通知给传输协议处理模块，通知传输协议处理模块释放命令处理过程中申请的相关资源。该模块提供一命令执行完成接口函数。命令处理完成后，传输协议处理模块通知通用层模块命令处理完成，释放命令处理过程中申请的相关资源。

IT(Initiator-Target，请求端-目标端)连接注册接口模块，负责对新的IT连接的注册操作，用于接收到IT连接注册命令时，注册新的IT连接；

IT连接注销接口模块，负责对已有IT连接的注销操作，用于接收到IT连接注销命令时，注销已有IT连接。

其中，通用层模块返回的处理结果包括命令执行结果和sense数据，命令执行结果错误时，通过sense数据进一步携带错误原因，通用层模块返回sense数据区地址和长度信息，传输协议处理模块根据sense数据区地址和长度信息获取sense数据。

本发明还提供一种网络存储目标端驱动方法，包括：

所述传输协议处理模块将所述处理结果发送给主机。

其中，所述传输协议处理模块返回处理结果给主机后，发送命令执行完成通知给通用层模块；通用层模块收到命令执行完成通知后，发送资源释放通知给传输协议处理模块；传输协议处理模块收到资源释放通知后，释放命令处理过程中申请的相关资源。

其中，所述命令为写命令时，所述通用层模块执行所述命令，并返回处理结果给传输协议处理模块包括：

其中，所述通用层模块接收到IT连接注册命令时，注册新的IT连接；接收到IT连接注销命令时，注销已有IT连接。

图1描述的为本发明系统整体结构，主机和磁阵连接，驱动负责与主机交互，通过数据收发模块获得主机传送过来的数据或者将数据发送到主机，在获得命令和数据后，对数据分析，对不同类型数据进行不同处理。

下面以读命令和写命令的处理进一步说明本发明，其他命令的处理类似，不再赘述。

图2描述的是读命令处理流程，以iSCSI传输协议读命令处理流程为例，包括：

主机向传输协议处理模块(本实施例中为iSCSI模块)发送读命令，传输协议处理模块接收该读命令；

传输协议处理模块通知通用层模块收到了一个SCSI命令，并给出接收到该命令的Target端口、会话(即SAM协议中的I_T连接关系)、LUN、命令CDB、命令标签及命令属性等参数，申请tio结构用于描述该SCSI命令的数据传输；

传输协议处理模块调用通用层模块命令接收接口函数通知通用层模块收到了一个SCSI命令以及接收命令的会话、LUN、CDB。传输协议处理模块设置命令标签和属性，并通知通用层模块命令的初始化已经完成。

对于数据读操作，在通用层模块完成命令处理获得命令执行结果，返回数据和sense(感测)数据后，通用层模块调用帧解析模块的数据及状态返回接口函数。在数据及状态返回接口函数中获取SCSI命令执行的结果、数据区地址及长度以及sense数据区地址及长度，发送给传输协议处理模块。对于数据读操作，返回数据为聚散链表形式，将返回数据结构映射为tio结构。

传输协议处理模块返回处理结果给主机，具体包括：如果sense数据区不为空，从通用层模块获取sense数据，此时将不返回Data-In PDU，而是构建返回SCSI命令应答PDU给主机，通知错误原因；如果不存在sense数据，则构建Data-In PDU，并将返回数据(此时返回数据读操作正确信息)映射为tio结构，作为Data-In PDU的数据段，将构建好的PDU发送回主机。

在完成数据传输后，传输协议处理模块调用通用层模块的命令执行完成接口函数通知通用层模块命令执行的完成情况。在命令执行完成接口函数中调用资源释放接口函数，释放传输协议处理模块申请的tio等资源。

图3描述的是写命令处理流程，以iSCSI传输协议写命令处理流程为例：

在传输协议处理模块(本实施例中指iSCSI模块)接收到主机发送的写命令后，首先接收写命令。

传输协议处理模块通知通用层模块收到了一个SCSI命令，给出接收到该命令的Target端口、会话(即SAM协议中的I_T连接关系)、LUN、命令CDB、命令标签及命令属性等参数。申请tio结构用于描述该SCSI命令的数据传输。

之后，调用通用层模块的命令接收接口函数，通知通用层模块收到了一个SCSI命令以及接收命令的会话、LUN和CDB。命令接收接口函数返回后，传输协议处理模块继续调用通用层模块的命令接收接口函数为该读命令设置命令标签和属性。上述操作完成后，调用通用层模块的命令接收接口函数通知通用层模块命令的初始化已经完成。

对于数据写操作，当通用层模块收到写命令后，会根据请求传输的数据长度申请相应的缓冲区。成功完成缓冲区的申请之后，通用层模块调用写命令空间准备完成接口函数，获取传输数据区地址及长度，将返回数据从聚散链表映射为tio结构，判断该命令中需要接收数据长度字段，如果还有要接收的数据，发送R2T PDU包给主机，通知继续发送数据。

在Data-Out PDU包接收过程中，需要更新对应写命令中还需接收数据长度，当数据接收完成，则调用通用层模块的写命令数据接收完成通知接口函数表明已经得到所需写入的数据，此时，Data-Out PDU中F位应置位，表示数据写操作完成。

通用层模块在完成数据写入操作后，调用数据及状态返回接口函数将操作结果返回给主机。在数据及状态返回接口函数中通过通用层模块接口函数获取SCSI命令执行的结果以及sense数据区地址及长度。

如果sense数据区不为空，从通用层模块获取sense数据，构建返回SCSI命令应答PDU，通知错误原因。如果不存在sense数据，返回状态，即返回数据写操作正确的信息。

在完成数据传输后，调用通用层模块命令执行完成接口函数通知通用层模块命令执行的完成情况。在命令执行完成接口函数中调用Target端口驱动的资源释放接口函数，释放传输协议处理模块申请的tio等资源。

本发明与现有传输方法相比，引入通用层模块，该通用层模块是与协议无关的SCSI层模块，通过传输协议模块对具体协议命令进行处理，通用层模块对协议无关的命令进行处理，可以适用于各种传输协议，实现了通用性，与现有技术相比，可以在该结构基础上融合多种传输协议的实现，使用统一接口及通用层模块，屏蔽底层实现，使得结构上更紧凑合理，代码规模上更加精炼。

Claims

1.一种网络存储目标端驱动系统，其特征在于，包括传输协议处理模块和通用层模块，其中：

所述通用层模块，用于接收传输协议处理模块发送的小型计算机系统接口命令，执行所述命令，并返回处理结果给传输协议处理模块；

所述传输协议处理模块包括初始化模块、数据收发模块、帧解析模块和协议相关命令处理模块，其中：

所述初始化模块，用于资源申请和设备建立；

所述协议相关命令处理模块，用于接收到帧解析模块发送的协议相关命令时，进行相应处理；

所述帧解析模块进一步包括：

所述通用层模块进一步包括：

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述帧解析模块进一步包括：

所述通用层模块进一步包括：

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述通用层模块进一步包括：

IT（请求端-目标端）连接注册接口模块，用于接收到IT连接注册命令时，注册新的IT连接；

4.一种网络存储目标端驱动方法，其特征在于，包括：

所述传输协议处理模块将所述处理结果发送给主机；

通用层模块收到命令执行完成通知后，发送资源释放通知给传输协议处理模块；

传输协议处理模块收到资源释放通知后，释放命令处理过程中申请的相关资源。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述命令为写命令时，所述通用层模块执行所述命令，并返回处理结果给传输协议处理模块包括：

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述通用层模块接收到请求端-目标端IT连接注册命令时，注册新的IT连接；接收到IT连接注销命令时，注销已有IT连接。