CN101923444A - N路直接连接的任一控制器到任一控制器架构 - Google Patents

N路直接连接的任一控制器到任一控制器架构 Download PDF

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CN101923444A CN2009101706660A CN200910170666A CN101923444A CN 101923444 A CN101923444 A CN 101923444A CN 2009101706660 A CN2009101706660 A CN 2009101706660A CN 200910170666 A CN200910170666 A CN 200910170666A CN 101923444 A CN101923444 A CN 101923444A
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Abstract

公开了一种N路直接连接的任一控制器到任一控制器架构和存储系统架构。阵列控制器配置有至少2M个端口，其中M是与系统中JBOD单元或者SAS域的数目相对应的大于2的整数。串行连接SCSI(SAS)域或者JBOD单元配置有至少2N个端口，其中N对应于系统中阵列控制器的数目。每一2N个端口中的至少两个直接连接至相应的每一N个阵列控制器的每一2M个端口中的至少两个，从而在N个阵列控制器中的每一个与M个SAS域或者JBOD单元中的每一个之间建立直接冗余连接。

Description

N路直接连接的任一控制器到任一控制器架构
背景技术
大容量存储系统持续提供不断增加的存储能力以满足用户需求。照片和电影存储以及照片和电影共享是拉动对越来越大的存储系统的需求增长的应用的示例。
对于这些不断增长的需求的一种解决方案是使用多廉价盘阵列。可以按照提供冗余和错误恢复而不丢失任何数据的方式配置这些阵列。这些阵列还可以被配置成通过允许对多个盘驱动器的数据的同时读取或者写入来提高读取和写入性能。这些阵列还可以被配置成允许“热插拔”，其允许故障盘被替换而不中断阵列的存储服务。无论是否提供任何冗余，这些阵列通常被称为独立冗余盘阵列(或者更常用地通过首字母RAID来指代)。来自加利福尼亚大学伯克利分校的David A.Patterson等人于1987年在名为“A Case for RedundantArrays of Inexpensive Disks(RAID)”(廉价冗余盘阵列方案)的公开物中讨论了RAID技术的基本概念和层级。
RAID存储系统通常使用对用户或者主系统屏蔽管理存储阵列的细节的控制器。控制器使得存储阵列看起来像一个或多个盘驱动器(或者卷)。尽管事实是特定卷的数据(或者冗余数据)可能散布在多个盘驱动器中，但这仍然能够实现。
发明内容
因此，本发明的实施例可以包含存储阵列系统，包含：N个配置有至少2M个端口的阵列控制器，其中N和M是大于2的整数；M个配置有至少2N个端口的串行连接SCSI(SAS)域(domain)，每一2N个端口中的至少两个直接连接至相应的每一N个阵列控制器的每一2M个端口中的至少两个，从而在N个阵列控制器中的每一个与M个SAS域中的每一个之间的建立直接冗余连接。
因此，本发明的实施例可以进一步包含存储阵列的存储阵列架构，包含：至少三个阵列控制器；至少三个JBOD单元，至少三个JBOD单元中的每一个具有数目为存储阵列中阵列控制器数目的至少两倍的端口，至少三个JBOD单元中的每一个与至少三个阵列控制器中的每一个至少直接连接两次，从而在至少三个阵列控制器中的每一个与至少三个JBOD单元中的每一个之间建立至少两个直接连接。
因此，本发明的实施例可以进一步包含存储阵列系统，包含：多个配置有多个端口的阵列控制器，其中多个阵列控制器多于2个并且多个端口多于2个；以及，多个配置有多个SAS端口的串行连接SCSI(SAS)域，从而SAS端口的数目是阵列控制器数目的至少两倍，每一所述多个SAS端口中的至少两个直接连接至相应的每一所述多个阵列控制器的每一所述多个端口中的至少两个，从而在所述多个阵列控制器中的每一个和所述多个SAS域中的每一个之间建立直接冗余连接。
附图说明
图1是存储阵列系统的框图。
图2是存储系统的框图。
图3是计算机系统的框图。
具体实施方式
图1是存储阵列系统的框图。在图1中，存储阵列系统100包含阵列控制器110、阵列控制器111、阵列控制器112、阵列控制器113、串行连接SCSI(SAS)域单元120、SAS域单元121以及SAS域单元122。阵列控制器110包括2M数目的端口115。阵列控制器111包括2M数目的端口116。阵列控制器112包括2M数目的端口117。阵列控制器113包括2M数目的端口118。SAS域单元120包括2N数目的端口125。SAS域单元121包括2N数目的端口126。SAS域单元122包括2N数目的端口127。
阵列控制器110-113可以是(或者包含)由例如InfiniBand、冗余廉价盘阵列(RAID)、网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)、iSCSI SAN或者虚拟磁带库(VTL)等等所描述的控制器或者与它们兼容的控制器。SAS域单元120-122可以是(或者包含)位于机壳(enclosure)中的一个或多个简单盘捆绑(Just a Bunch Of Disks)或者简单盘驱动盒(Just a Box Of Drives)(JBOD)以及诸如SAS端口扩展器的其它硬件。
在实施例中，阵列控制器110-113可以包括奇偶和ECC生成装置、电池备份数据存储器、NVRAM以及控制器间写缓存镜像。例如，阵列控制器110-113可以允许对写入数据的非易失性缓存。可以在阵列控制器110-113之间对该数据进行镜像，从而提供对该缓存数据的冗余存储。阵列控制器110-113可以为盘性能提供承诺(commit)。
阵列控制器110-113中的非易失性存储器能够提供不受电源故障、系统死机等等影响的存储。该存储器可以是闪存、电池备份存储器或者类似物。阵列控制器110-113可以包含非易失性存储器以执行写入缓存I/O处理来保证在发生电源故障或者I/O中断的情况下数据将会被保存。
存储阵列系统100可以将写入缓存数据镜像至多个阵列控制器110-113以保证在一个阵列控制器110-113的故障期间保持数据。在这种情况下，当第一控制器故障时，作为冗余故障切换机制的一部分，替代阵列控制器110-113能够使被镜像到其上的数据再生(reclaim)。
阵列控制器110-113中的非易失性存储器还可以用于配置元数据，该配置元数据描述初始化期间应当如何配置存储阵列系统100。这可以加快电源启动时序或者指示具体的操作环境(例如，主机类型、默认设置等等)。
在实施例中，存储阵列系统100具有N数目的阵列控制器110-113。存储阵列系统100具有M数目的SAS域单元120-122。如能够从图1中所看到的一样，每个阵列控制器110-113与每个SAS域单元120-122连接两次。这些两个连接在阵列控制器110-113中的每一个和SAS域单元120-122中的每一个之间建立直接冗余连接。例如，这通过阵列控制器110和SAS域单元120之间的两个连接来例示。这还通过阵列控制器111和SAS域单元120之间的两个连接来例示。应当理解，这些连接是直接连接并且不通过交换结构(switchingfabric)或者其它中间设备来传递。在另一个实施例中，每个阵列控制器110-113可以与每个SAS域单元120-122连接两次以上。
图2是存储系统的图示。图2例示了一个存储阵列210和一组JBOD单元220-221之间的连接。应当理解，其它存储阵列和JBOD单元(未示出)直接连接至存储阵列210和JBOD单元220-221。出于简明的目的而省略它们。存储阵列210和JBOD单元220-221之间的连接可以与图1中所示的那些连接类似或相同。
在图2中，存储阵列210包括阵列控制器250和阵列控制器251。阵列控制器250包括端口扩展器230。阵列控制器251包括端口扩展器231。存储阵列210还可以包括盘驱动器。这些盘驱动器可以连接至端口扩展器230和端口扩展器231。端口扩展器230和端口扩展器231的每一个包括SAS端口。在图2中，端口扩展器230和端口扩展器231中的每一个具有6个4-宽(4-wide)SAS端口。应当理解，这仅仅出于示例的目的，并且端口扩展器230和端口扩展器231通常可以具有2M个端口，其中M是存储系统200中JBOD扇出(fanout)单元220的数目。端口扩展器230的SAS端口直接连接至端口扩展器232的SAS端口。端口扩展器231的SAS端口直接连接至端口扩展器233的SAS端口。端口扩展器230-231和232-233中的其它SAS端口分别连接至其它扇出JBOD单元和阵列控制器的端口扩展器。
存储阵列210可以是(或者包含)由例如InfiniBand、冗余廉价盘阵列(RAID)、网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)、iSCSI SAN或者虚拟磁带库(VTL)等等所描述的控制器或者与它们兼容的控制器。扇出JBOD单元220和JBOD单元221可以是(或者包含)位于机壳(enclosure)中的一个或多个简单盘捆绑或者简单盘驱动盒(JBOD)以及诸如SAS端口扩展器的其它硬件。
在实施例中，阵列控制器210可以包括奇偶和ECC生成装置、电池备份数据存储器、NVRAM以及控制器间写缓存。例如，阵列控制器210可以允许对写入数据的非易失性缓存。可以在阵列控制器210和其它阵列控制器(未示出)之间对该数据进行镜像，从而提供对该缓存数据的冗余存储。阵列控制器210可以为盘性能提供承诺。
阵列控制器210中的非易失性存储器能够提供不受电源故障、系统死机等等影响的存储。该存储器可以是闪存、电池备份存储器或者类似物。阵列控制器210可以包含非易失性存储器以执行写入缓存I/O处理来保证在发生电源故障或者I/O中断的情况下数据将会被保存。
存储阵列系统200可以将写入缓存数据镜像至多个阵列控制器210以保证在存储阵列控制器的故障期间保持数据。在这种情况下，当第一控制器故障时，作为冗余故障切换机制的一部分，替代控制器能够使被镜像到其上的数据再生。
阵列控制器210中的非易失性存储器还可以用于配置元数据，该配置元数据描述初始化期间应当如何配置存储阵列系统200。这可以加快电源启动时序或者指示具体的操作环境(例如，主机类型、默认设置等等)。
扇出JBOD单元220包括ESM(环境服务模块)240和ESM 241。ESM 240包括端口扩展器232。ESM 241包括端口扩展器233。扇出JBOD单元220和JBOD单元221还可以包括盘驱动器。端口扩展器232和端口扩展器233中的每一个包括SAS端口。在图2中，端口扩展器232和端口扩展器233可以例如具有6个4-宽SAS端口。应当理解，这仅仅是出于示例的目的，并且端口扩展器232和端口扩展器233通常可以具有至少2N个端口，其中N是存储系统200中阵列控制器210的数目。端口扩展器232和端口扩展器233还可以包括附加的SAS端口，如连接至盘驱动器的1x端口。扇出JBOD单元220还包括至少两个附加的(more)SAS端口。这些SAS端口连接至JBOD单元221。可以由端口扩展器232和端口扩展器233提供这些附加的SAS端口。
JBOD单元221包括ESM 242和ESM 243。ESM 242和ESM 243可以包括端口扩展器。JBOD单元221还可以通过ESM 242和ESM 243连接至附加的JBOD单元(未示出)。ESM 242-243可以连接至JBOD单元221中的盘驱动器。
在实施例中，端口扩展器230的SAS端口直接连接至端口扩展器232的SAS端口。端口扩展器231的SAS端口直接连接至端口扩展器233的SAS端口。因而，扇出JBOD单元220直接并且冗余地连接至阵列控制器210。同样，扇出JBOD单元220还通过至少两个直接连接而直接地连接存储系统200中的每一个其它阵列控制器210(未示出)。因而，存储系统200中的每一JBOD单元220-221冗余地连接至存储系统200中的每个阵列控制器210。扇出JBOD单元220、JBOD单元221以及诸如端口扩展器和盘驱动器的其它设备可以位于单个或多个机壳或机柜中。
如能够从图1和图2中所看到的一样，多个阵列控制器110-113和210可以直接并且冗余地连接至多个SAS JBOD域而无需使用外部交换，同时仍然向任一存储设备连接提供任一冗余的控制器。为存储阵列系统100和200增加了作为阵列控制器来扩展的性能。同样，当存储阵列系统100和200的一个或多个部件出现故障或者不能提供服务时，性能仅仅以线性的方式来降低。例如，如果N＝6(即，系统中存在6个阵列控制器110-113)，并且一个阵列控制器出现故障，则存储阵列系统100或200的性能将仅仅降低至其此前水平的大约5/6。将其与仅仅具有两个阵列控制器110-113的系统相比，该系统的性能在一个阵列控制器出现故障时将降低至其此前水平的大约1/2。此外，因为在每个阵列控制器110-113或210之间存在直接连接，分别避免了控制器110-113和210与盘、或者JBOD单元120-122或220之间的单独的SAS交换机(switch)。这些单独的SAS交换机增加了成本并且占用封装空间。
此外，因为每个阵列控制器110-113通过SAS域单元120-122与每个其它阵列控制器互连，所以从阵列控制器110-113到阵列控制器110-113的专用数据传输是可能的。同样，因为每个存储阵列210通过ESM 240-241与每个其它存储阵列(未示出)互连，所以从每个存储阵列210到每个其它存储阵列的专用数据传输是可能的。
上述的系统、单元、驱动器、设备、装置和功能可以由一个或多个计算机系统来实现或者执行。上述的方法还可以存储在计算机可读介质上。存储阵列系统100和存储阵列系统200的许多部件可以是、可以包含或者可以包括计算机系统。这包括但不限于阵列控制器110、阵列控制器111、阵列控制器112、阵列控制器113、SAS域单元120、SAS域单元121、SAS域单元122、阵列控制器210、扇出JBOD 220、JBOD单元221、端口扩展器230、端口扩展器231、端口扩展器232、端口扩展器233以及存储阵列系统100或存储阵列系统200中包含的任何盘驱动器。
图3例示了计算机系统的框图。计算机系统300包括通信接口320、处理系统330、存储系统340以及用户接口360。处理系统330可操作地(operatively)耦接至存储系统340。存储系统340存储软件350和数据370。处理系统330可操作地耦接至通信接口320和用户接口360。计算机系统300可以包含已编程的通用计算机。计算机系统300可以包括微处理器。计算机系统300可以包含可编程或者专用电路。计算机系统300可以分布在合起来包含部件320-370的多个设备、处理器、存储装置和/或接口中。
通信接口320可以包含网络接口、调制解调器、端口、总线、链路、收发器或其它通信设备。通信接口320可以分布在多个通信设备中。处理系统330可以包含微处理器、微控制器、逻辑电路或者其它处理设备。处理系统330可以分布在多个处理设备中。用户接口360可以包含键盘、鼠标、语音识别接口、传声器和扬声器、图形显示器、触摸屏或者其它类型的用户接口设备。用户接口360可以分布在多个接口设备中。存储系统340可以包含盘、磁带、集成电路、RAM、ROM、网络存储、服务器或者其它存储功能模块。存储系统340可以是计算机可读介质。存储系统340可以分布在多个存储设备中。
处理系统330从存储系统340获取(retrieve)并执行软件350。处理系统可以获取并且存储数据370。处理系统还可以通过通信接口320获取并且存储数据。处理系统330可以创建或者修改软件350或数据370以取得实效。处理系统可以控制通信接口320或者用户接口360以取得实效。处理系统可以通过通信接口320获取并且执行远程存储的软件。
软件350和远程存储的软件可以包含操作系统、应用程序、驱动、网络软件以及通常由计算机系统执行的其它软件。软件350可以包含应用程序、小应用程序、固件或者通常由计算机系统执行的机器可读处理指令的其它形式。当由处理系统330执行时，软件350或者远程存储的软件可以指导计算机系统300如本申请所述的一样来操作。
本发明此前的描述出于示例和描述的目的而出现。其不意在穷举或者限制本发明为所公开的精确形式，在上述内容的教导下，其它修改和变化是可能的。为了最佳地解释本发明的原理及其实际应用而选择和描述了实施例，从而使得本领域其他技术人员以适于预期的特定使用目的的各种实施例和各种修改来最佳地使用本发明。所附的权利要求意在被解释成包括本发明的其它替代实施例，只要其不被现有技术限定即可。

Claims (18)

1.一种存储阵列系统，包含：
N个配置有至少2M个端口的阵列控制器，其中N和M是大于2的整数；以及
M个配置有至少2N个端口的串行连接SCSI(SAS)域，每一所述2N个端口中的至少两个直接连接至相应的每一所述N个阵列控制器的每一所述2M个端口中的至少两个，从而在所述N个阵列控制器中的每一个和所述M个SAS域中的每一个之间建立直接冗余连接。
2.如权利要求1所述的存储系统，其中所述N个阵列控制器中的每一个包括至少两个SAS端口扩展器以提供所述至少2M个端口。
3.如权利要求1所述的存储系统，其中所述M个SAS域中的每一个包括至少两个SAS端口扩展器以提供所述至少2N个端口。
4.如权利要求1所述的存储系统，其中所述M个SAS域中的至少一个进一步包括附加SAS端口扩展器，所述附加SAS端口扩展器耦接至盘驱动器并且耦接至提供所述至少2N个端口的所述至少两个SAS端口扩展器。
5.如权利要求1所述的存储系统，其中所述M个SAS域中的至少一个包含环境服务模块和JBOD单元。
6.如权利要求1所述的存储系统，其中所述N个阵列控制器中的至少一个进一步包括至少一个盘驱动器。
7.一种存储阵列的存储阵列架构，包含：
至少三个阵列控制器；以及
至少三个JBOD单元，所述至少三个JBOD单元中的每一个具有数目为所述存储阵列中阵列控制器数目的至少两倍的端口，所述至少三个JBOD单元中的每一个与所述至少三个阵列控制器中的每一个至少直接连接两次，从而在所述三个阵列控制器中的每一个和所述至少三个JBOD单元中的每一个之间建立至少两个直接连接。
8.如权利要求7所述的存储系统，其中所述至少三个阵列控制器中的每一个包括SAS端口扩展器以提供用于与所述至少三个JBOD单元的直接连接的端口。
9.如权利要求7所述的存储系统，其中所述至少三个JBOD单元中的每一个包括SAS端口扩展器以提供用于与所述至少三个JBOD单元的直接连接的端口。
10.如权利要求7所述的存储系统，其中所述JBOD单元中的至少一个进一步包括耦接至盘驱动器的附加SAS端口扩展器。
11.如权利要求7所述的存储系统，其中所述JBOD单元中的至少一个包含在环境服务模块中。
12.如权利要求7所述的存储系统，其中所述阵列控制器中的至少一个进一步包括至少一个盘驱动器。
13.一种存储阵列系统，包含：
多个配置有多个端口的阵列控制器，其中所述多个阵列控制器多于2个并且所述多个端口多于2个；以及
多个配置有多个SAS端口的串行连接SCSI(SAS)域，使得SAS端口的数目是阵列控制器数目的至少两倍，每一所述多个SAS端口中的至少两个直接连接至相应的每一所述多个阵列控制器的每一所述多个端口中的至少两个，从而在所述多个阵列控制器中的每一个与所述多个SAS域中的每一个之间建立直接冗余连接。
14.如权利要求13所述的存储系统，其中所述多个阵列控制器中的每一个包括至少两个SAS端口扩展器以提供所述多个端口。
15.如权利要求13所述的存储系统，其中所述多个SAS域中的每一个包括至少两个SAS端口扩展器以提供所述多个SAS端口。
16.如权利要求13所述的存储系统，其中所述多个SAS域中的至少一个进一步包括附加SAS端口扩展器，所述附加SAS端口扩展器耦接至盘并且耦接至提供所述多个SAS端口的所述至少两个SAS端口扩展器。
17.如权利要求13所述的存储系统，其中所述多个SAS域中的至少一个包含环境服务模块和JBOD单元。
18.如权利要求13所述的存储系统，其中所述多个阵列控制器中的至少一个进一步包括至少一个盘驱动器。
CN2009101706660A 2009-06-09 2009-09-01 N路直接连接的任一控制器到任一控制器架构 Pending CN101923444A (zh)

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