CN102111220A - 用于输入/输出路径切换的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于输入/输出路径切换的系统，包括：主机；连接至主机的网络交换机；以及包括第一存储系统和第二存储系统的多个存储系统。为了将输入/输出路径从在主机和第一存储系统之间的经由网络交换机的一个路径切换为在主机和第二存储系统之间的经由网络交换机的另一个路径，主机和网络交换机中的一个改变其中的光纤通道节点端口识别符信息，以将全球端口名称从与第一存储系统网络接口相关联转移为与第二存储系统网络接口相关联。光纤通道节点端口识别符信息包括所述存储系统的用于与网络交换机连接的存储系统网络接口的地址信息。

Description

用于输入/输出路径切换的方法和设备
技术领域
本发明总地涉及存储系统，并且更特别地涉及使用光纤通道(Fibre Channel，FC)和以太网光纤通道(Fibre Channel over Ethernet，FCoE)在存储区域网络(storage area network，SAN)中的输入/输出(I/O)切换。
背景技术
已知当转移发生时，允许存储子系统设置由旧的存储子系统拥有的虚拟WWPN(全球端口名称)，用于存储子系统替换。要由本发明解决的问题是在从旧的存储子系统的物理端口到新的存储子系统的物理端口的转移过程中在主机和存储子系统之间切换FC/FCoE I/O路径需要I/O中止。
发明内容
本发明的实施例提供了用于在从旧的(源)存储子系统的物理端口到新的(目标或目的)存储子系统的物理端口的转移过程中在主机和存储子系统之间不中断的I/O路径切换的方法和设备。在特定实施例中，新的存储子系统对于由旧的存储子系统拥有的它的端口设置WWPN。在WWPN登记之后，FC/FCoE交换机改变它的切换表来将FC/FCoE帧从旧的存储子系统的网络端口切换到新的存储子系统的物理端口。新的存储子系统在路径切换过程中禁用高速缓冲存储器。如果FC/FCoE帧不能用于用于组成序列(SCSI命令)，则等待主机进行SCSI重新传输。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于输入/输出(I/O)路径切换的系统，所述系统包括：主机；网络交换机，连接至主机，所述网络交换机具有处理器、存储器和网络交换机接口；以及多个存储系统，所述多个存储系统包括第一存储系统和第二存储系统，第一存储系统具有连接至网络交换机的第一存储系统网络接口以及一个或多个第一存储卷，第二存储系统具有连接至网络交换机的第二存储系统网络接口以及一个或多个第二存储卷。为了将输入/输出路径从在主机和第一存储系统之间的经由网络交换机的一个路径切换为在主机和第二存储系统之间的经由网络交换机的另一个路径，主机和网络交换机中的一个改变其中的FCID(光纤通道节点端口识别符)信息，以将WWPN(全球端口名称)从与第一存储系统网络接口相关联转移为与第二存储系统网络接口相关联。FCID信息包括所述存储系统的用于与网络交换机连接的存储系统网络接口的地址信息。
在某些实施例中，在输入/输出路径切换过程中，在所述系统内执行与来自主机的一个或多个输入/输出命令相关联的一个或多个输入/输出操作。
系统还包括连接至主机、网络交换机和所述多个存储系统的管理计算机。响应于从管理计算机到网络交换机的命令，基于FCID信息的改变，将与切换至第二存储系统的输入/输出路径相关联的光纤通道节点端口识别符改变为物理网络接口识别符。
在特定实施例中，系统还包括连接至主机、网络交换机和所述多个存储系统的管理计算机。基于FCID信息的改变，第二存储系统向网络交换机发送命令以更新输入/输出路径切换信息，并且网络交换机向管理计算机发送关于输入/输出路径切换信息的更新的通知。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于输入/输出路径切换的系统，所述系统包括：主机；网络交换机，连接至主机，所述网络交换机具有处理器、存储器和网络交换机接口；以及多个端口，所述多个端口包括第一端口和第二端口，第一端口通过第一控制器连接至多个第一存储卷并且具有连接至网络交换机的第一网络接口，第二端口通过第二控制器连接至多个第二存储卷并且具有连接至网络交换机的第二网络接口。响应于授权将输入/输出路径从主机和第一端口之间的路径切换为主机和第二端口之间的另一个路径的命令，网络交换机改变其中的FCID(光纤通道节点端口识别符)信息，以将WWPN(全球端口名称)从与第一网络接口相关联转移为与第二网络接口相关联，在改变FCID之后，后续帧不被发送给第一端口而是将发送给第二端口。FCID信息包括第一端口和第二端口的用于与网络交换机连接的网络接口的地址信息。
在某些实施例中，系统还包括连接至主机、网络交换机、第一控制器和第二控制器的管理计算机。管理计算机发布命令。当发布命令时，管理计算机向第一控制器和第二控制器发送通知。响应于从管理计算机发送的命令，第二存储系统打开在网络交换机改变光纤通道节点端口识别符之前关闭的高速缓存存储器。网络交换机在命令的控制下将传送处理单元从帧改变为序列。网络交换机检查是否接收了序列中的所有帧。如果没有接收到序列中的所有帧，则网络交换机在等到接收了序列中的所有帧后再将传送处理单元从帧改变为序列。在将传送处理单元从帧改变为序列之后，管理计算机向第一存储系统和第二存储系统发送通知。
在特定实施例中，在第一存储系统中包括第一端口、第一控制器以及第一存储卷。在与第一存储系统不同的第二存储系统中包括第二端口、第二控制器和第二存储卷。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于输入/输出路径切换的系统，所述系统包括：主机；网络交换机，连接至主机，所述网络交换机具有处理器、存储器和网络交换机接口；以及多个存储系统，所述多个存储系统包括第一存储系统和第二存储系统，第一存储系统具有连接至网络交换机的第一存储系统网络接口以及一个或多个第一存储卷，第二存储系统具有连接至网络交换机的第二存储系统网络接口以及一个或多个第二存储卷。响应于授权将输入/输出路径从主机和第一存储系统之间的路径切换为主机和第二存储系统之间的另一个路径的命令，网络交换机改变其中的FCID(光纤通道节点端口识别符)信息，以将WWPN(全球端口名称)从与第一网络接口相关联转移为与第二网络接口相关联，在改变FCID之后，后续序列不被发送给第一存储系统而是将发送给第二存储系统。FCID信息包括第一存储系统和第二存储系统的用于与网络交换机连接的存储系统网络接口的地址信息。序列代表单个SCSI命令并且序列包括一个或多个帧。
在某些实施例中，系统还包括连接至主机、网络交换机和所述多个存储系统的管理计算机。管理计算机发布命令。当发布命令时，管理计算机向第一存储系统和第二存储系统发送通知。响应于从管理计算机发送的通知，第二存储系统打开其中的高速缓存存储器。
根据特定实施例的具体实施方式，本发明的这些和其他特定和优点将对本领域的普通技术人员来说显而易见。
附图说明
图1说明应用本发明的方法和设备的使用光纤通道的存储区域网络的硬件配置的实例。
图2表示主机的配置实例。
图3表示SAN交换机的配置实例。
图4表示存储子系统的配置实例。
图5a-5e表示用于将FC帧路径从旧的存储子系统的物理端口切换到新的存储子系统的物理端口的若干方法的系统配置实例。
图6a表示SAN交换机进行的不中断的切换方法的流程图的实例。
图6b表示主机进行的不中断的切换方法的流程图的实例。
图7表示被发送到确定是否允许FC帧切换的管理员的告警消息的实例。
图8表示光纤通道帧格式的实例。
图9说明应用本发明的方法和设备的使用以太网光纤通道(FCoE)的存储区域网络的硬件配置实例。
图10表示FCoE交换机的配置实例。
图11a-11f表示用于将FCoE帧路径从旧的存储子系统的物理端口切换到新的存储子系统的物理端口的若干方法的系统配置实例。
图12a表示FCoE交换机进行的不中断的切换方法的流程图的实例。
图12b表示主机进行的不中断的切换方法的流程图的实例。
图13表示被发送到确定是否允许FCoE帧切换的管理员的告警消息的实例。
图14表示以太网光纤通道帧格式的实例。
图15表示FC/FCoE帧和SCSI命令的结构。
图16a表示基于序列/交换的切换的实例。
图16b表示FC/FCoE帧切换的实例。
图17表示说明基于序列/交换的切换的流程图的实例。
图18表示用于多路径环境下的不中断的切换的系统配置实例。
图19表示用于在内部切换环境下不中断的切换的系统配置的实例。
具体实施方式
在本发明的下述具体实施方式中，参考形成本发明一部分的附图，并且在该附图中通过说明的方式而不是限制的方式示出了可以实践本发明的示例实施例。在附图中，在不同的视图中，相似的附图标记说明基本上相似的部件。进一步地，应该注意到尽管如下所述并且如图所说明的具体实施方式提供了各种示例实施例，本发明不限于这里描述和说明的实施例，而是能够延伸到如同本领域普通技术人员所知或会知道的其它实施例。说明书中引用的“一个实施例”、“该实施例”、或“这些实施例”的意思是联系实施例所描述的特定特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施例中，并且在说明书的各个地方出现的这些短语不是必须地指的是相同的实施例。另外，在下述具体实施方式中，提出多个特定细节从而提供对本发明的详细理解。然而，对本领域普通技术人员来说将显而易见不是必须所有的这些特定细节才能实施本发明。在其它环境下，公知的结构、材料、电路、处理和接口没有详细描述，和/或可以用框图的形式说明，从而不会不必要地使本发明模糊。
此外，通过计算机中操作的算法和符号表达来表述下面具体实施方式中的一些部分。这些算法描述和符号表达是在数据处理领域的普通技术人员使用的以最有效地将它们的创新实质传递给本领域的其它普通技术人员的手段。算法是一系列定义的步骤以导致期望的结束状态和结果。在本发明中，执行的步骤需要切实的物理量操作以实现切实的结果。尽管并不必须，通常这些量采用电或磁信号的形式，或者是能够被存储、传递、合并、比较和操作的指令的形式。为了共用的原因，已经多次被证明将这些信号参考为比特、值、元件、符号、字符、术语、数字、指令等是方便的。然而，应该牢记所有这些和类似的术语与恰当的物理量相关联，并且仅为施加到这些量上的方便的标签。除非另行提及，如从下面的讨论中显而易见，应该理解到在整个说明书中，利用例如“处理”、“计算”、“确定”、“显示”等的术语的讨论可以包括计算机系统或其它信息处理装置的行为和处理，该计算机系统或其它信息处理装置将在计算机系统的寄存器和存储器中的表示为物理(电子)量的数据操作和转换为计算机系统的存储器或寄存器或其它信息存储、传输和显示装置内的类似地表示为物理量的其它数据。
本发明还涉及一种用于执行这里的操作的设备。该设备可以被特别地构造用于所需目的，或者可以包括由一个或多个计算机程序选择性地激活或重配置的一个或多个通用计算机。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，例如但不限于光盘、磁盘、只读存储器、随机访问存储器、固态设备和驱动、或任何适用于存储电子信息的其它类型的介质。这里示出的算法和显示并不内在地与任何特定的计算机或其它设备相关。各种通用系统可以根据这里的教示使用程序和模块，或者可以证明便于构造更加专业的设备以执行期望的方法步骤。此外，本发明并不通过参考任何特定编程语言来描述。应当理解可以使用多种编程语言来实施这里描述的本发明的教示。编程语言的指令可以由一个或多个处理设备来执行，处理设备例如是中央处理单元(CPU)、处理器或控制器。
如下面更详细描述，本发明的示例实施例提供了使用光纤通道(FC)和以太网光纤通道(FCoE)在存储区域网络中的不中断的I/O路径切换的设备、方法和计算机程序。在特定实施例中，本发明通过对于FC/FCoE路径配置使用相同的WWN用于执行从旧的存储子系统的网络端口到新的存储系统的网络端口的不中断的FC/FCoE路径切换。
1.光纤通道
图1说明应用本发明的方法和设备使用光纤通道的存储区域网络的硬件配置实例。系统包括主机计算机300、SAN交换机200以及存储子系统100a和11b。
主机300包括CPU 301、存储器302、SAN I/F(接口)303。SAN交换机200包括CPU 201、存储器202、以及SAN接口203、204和205。每个存储子系统100包括CPU 111、存储器112、SAN I/F 113以及磁盘I/F 114。主机300通过SAN交换机200看到由存储子系统100提供的逻辑卷。这可以使用光纤通道协议来完成。在一个实例中，发生从源存储子系统100a到目标存储子系统100b的转移。在转移之后，主机300看到目标存储子系统100b中的逻辑卷。
图2表示主机300的配置实例。主机300包括CPU 301、存储器302、以太网I/F 304以及与SAN交换机200连接的SAN I/F 303。CPU 301运行例如操作系统302-01和FC控制302-02的应用程序。存储器302还存储转换表302-03。
图3表示SAN交换机200的配置实例。SAN交换机200包括CPU 201、存储器202以及用于与主机和存储子系统连接的SAN接口203-205。CPU 201允许例如操作系统202-01、FC切换控制202-02等的应用程序。存储器202还存储FC切换表202-03、转换表202-04以及SNS数据库202-05。FC切换控制202-02允许根据例如图8所示的FC帧上的源地址和目的地址(N_Port ID，也称为FCID)从一个SAN I/F向另一个SAN I/F转送FC帧。
图4表示存储子系统100的配置实例。存储子系统100包括CPU 111、存储器112、SAN I/F 113以及磁盘I/F 114。CPU 111运行例如操作系统112-01、FC控制112-02、IO控制112-03、FCoE控制112-05、外部卷控制112-06等的应用程序。FC控制112-02允许存储子系统100通过SAN交换机200将FC帧发送到主机300并从主机300接收FC帧。SAN I/F 113具有被称为FCID(N_Port ID)的地址，该地址是当连接到SAN交换机(FLOGI或网络登录)时SAN交换机200给出的地址。IO控制112-03允许存储子系统100显示包括连接至磁盘I/F 114的一个或多个磁盘的逻辑卷(LU)。
图5a-5e表示用于将FC帧路径从旧的存储子系统的物理端口切换到新的存储子系统的物理端口的若干方法的系统配置实例。基本上，主机300和存储子系统100a如下所述彼此连接。
(1)主机300(操作系统、文件系统)向它的SCSI层发布存储IO命令。
(2)SCSI层组成(compose)SCSI命令(读取或写入)，并且将其发送到SAN I/F 303。
(3)SAN I/F303组成一个或多个FC帧来将SCSI命令发送至源存储子系统100a。
(4)SAN交换机200从主机300接收FC帧，将这些FC帧转送到正确的SAN I/F，从而通过FC切换控制202-02将它们朝向目标存储子系统100b发送。当主机300和/或存储子系统100(下面称为FC节点)连接至SAN交换机200时，发生FLOGI处理以向每个节点提供FCID(1.1.1，1.1.2)。FCID是用于识别物理SAN I/F的固定地址。当发生FLOGI处理时，SAN交换机200可以识别哪一个节点连接至哪一个SAN I/F。例如，当从连接至源存储子系统100a上的SAN I/F 113a的SAN I/F 204发出FLOGI消息时，对于SAN I/F 113a给出的至FCID 1.1.1的FC帧应该被转送到SAN I/F 204。这个转送表由FC切换表202-03管理。在FLOGI之后，每个节点将进行到SAN交换机200的PLOGI(端口登录)，从而将它们自己的参数注册到SNS数据库202-05。SNS数据库让每个节点知道每个其他节点的参数(例如启动程序/目标的节点类型、例如WWN(World Wide Name全球唯一名称)的节点ID等)。
(5)目标存储子系统100b的SAN I/F 113b(FC控制112-02)接收FC帧。在获得能够重新组成SCSI命令的所有FC帧之后，SAN I/F 113b将SCSI命令消息发送至IO控制112-03。
(6)IO控制112-03处理至每个卷的SCSI命令。
图5a-5c表示SAN交换机200进行的不中断的路径切换方法的实例。图6a表示由SAN交换机200进行的不中断的切换方法的流程图的实例。目标存储子系统100b的外部卷控制112-06b在步骤112-06-a01连接存储子系统100a和100b(由其他专用SAN I/F)，在步骤112-06-a02关联卷120a和120b，在步骤112-06-a03设置SAN I/F 113b上的WWPN1，并在步骤112-06-a04中对网络(fabric)(SAN交换机200)执行FLOGI和PLOGI。在步骤202-02-a01中的FLOGI和PLOGI之后，SAN交换机200的FC切换控制202-02发送告警消息至管理员(例如图16中的管理计算机500)。如果管理员在步骤202-02-a02没有接受改变转送策略，处理结束。如果管理员接受改变转送策略，在步骤202-02-a03中程序确定对象SAN I/F 113a是否由多个WWPN共享。如果是，在步骤202-02-a05中程序更新FC切换表202-03。如果否，在步骤202-02-a04中程序更新FC切换表202-03或转换表202-04。在步骤112-02-a01，源存储子系统100a的FC控制112-02a执行从网络(SAN I/F 113a的WWPN1)的退出。
图5a表示改变FC切换表202-03以切换的实例。在切换之前，至“1.1.1”的FC帧被转送到SAN I/F 204以到达拥有FCID“1.1.1”的SAN I/F113a。由此，在FC切换表202-03中将FCID“1.1.1”的“转送到”列改变为“SAN I/F205”将允许FC切换控制202-02将FC帧行从“1.1.1”朝向SAN I/F 113b转送。图5b表示通过参考转换表202-04将FC帧目的地址从“1.1.1”改变成“1.1.2”的另一个实例。图5c表示由FCID和VOL ID切换FC帧的另一个例子(例如，卷识别信息可以被嵌入到FC帧选项域)。
图5d和5e表示由主机300进行的不中断的路径切换的实例。图6b表示由主机300进行的不中断的切换方法的流程图的实例。目标存储子系统100b的外部卷控制112-06b在步骤112-06-a01连接存储子系统100a和100b(由其他专用SAN I/F)，在步骤112-06-a02关联卷120a和120b，在步骤112-06-a03设置SAN I/F 113b上的WWPN1，并在步骤112-06-a04中执行对网络(fabric)(SAN交换机200)的FLOGI和PLOGI。在步骤202-02-b01中的FLOGI和PLOGI之后，SAN交换机200的FC切换控制202-02发送RSCN(注册状态改变通知)消息。主机300的FC控制302-02在步骤302-02-b01获得RSCN消息，在步骤302-02-b02对新的SAN I/F 113b执行PLOGI，并且在步骤302-02-b03在PLOGI之后向管理员发送告警消息。如果管理员在步骤302-02-b04接受改变转送策略，在步骤302-02-b05中程序更新转换表302-03。如果管理员没有接受改变转送策略，则在步骤302-02-b06程序连接至新的SANI/F 113b并且从旧的SAN I/F 113a断开。在步骤112-02-b01，源存储子系统100a的FC控制112-02a执行从网络(SAN I/F 113a的WWPN1)的退出
图5d的方法类似于图5b的方法。主机300具有转换表302-03以将FC帧目的地址从“1.1.1”改变为“1.1.2”。图5e表示通过利用多路径软件的另一个方法。FC控制302-02通过使用相同的WWPN但是不同的FCID不仅连接卷120a而且还连接卷120b。登记新的WWPN允许SAN交换机200将RSCN消息发送到包括主机的相同区域内的每个节点，并且允许主机300知道发生了拓扑改变。在获得RSCN之后，FC控制302-02通过连接至目标SAN I/F 113b和卷120b以及从源SAN I/F 113a和卷120a断开，将FC帧目的地从卷120a(源)改变为卷120b(目标)。
在改变FC转送数据库之前，目标存储子系统100b需要连接至源存储子系统100a以将存储子系统100a上的卷120a虚拟化为存储子系统100b上的卷120b(卷120b表示卷120a，主机300将SCSI命令发送至卷120b，该SCSI命令将通过外部卷控制112-06(例如日立全球卷管理器)反映在卷120a上)。
为了安全的目的，允许管理员确定是否允许FC帧切换。由SAN I/F 113b登记相同的WWPN将允许系统获知可以从SAN I/F113a到SAN I/F 113b发生FC帧切换。此时，SAN交换机200表示如图7所示发送至管理员的告警消息。如果管理员说是，将进行FC帧切换处理。
2.以太网光纤通道(FCoE)
图9说明应用本发明的方法和设备使用以太网光纤通道(FCoE)的存储区域网络的硬件配置实例。其包括主机计算机300、FCoE交换机400以及存储子系统100a和100b。主机300具有CPU 301、存储器302以及以太I/F 303。FCoE交换机400具有CPU 401、存储器402以及以太I/F403、404和405。存储子系统100具有CPU 111、存储器112、以太I/F 113以及磁盘I/F 114。主机300看到由存储子系统100通过SAN交换机200提供的逻辑卷。这可以由FCoE协议完成。将发生从源存储子系统100a到目标存储子系统100b的转移。在转移之后，主机看到目标存储子系统100b中的逻辑卷。在这种情况下，主机300和存储子系统100a和100b具有以太I/F替代SAN I/F以连接至以太网交换机(FCoE交换机400)。
图10表示FCoE交换机400的配置实例。FCoE交换机400包括CPU 401、存储器402、与主机300和存储子系统100连接的以太I/F 403、405和405。CPU 401运行例如操作系统402-01、FCoE切换控制402-02等的应用程序。存储器402还存转换表402-04、SNS数据库402-05以及FCM(FCoE映射器)402-06。FCoE切换控制402-02允许根据例如图14(说明以太网光纤通道帧格式的实例)所述的FCoE帧上源地址和目的地址(MAC地址)将FCoE帧从以太I/F转送到另一个以太I/F。
图11a-11f表示用于将FCoE帧路径从旧的存储子系统的物理端口切换到新的存储子系统的物理端口的若干方法的系统配置实例。基本上，主机300和源存储子系统100a如下所述彼此连接。
(1)主机300(操作系统、文件系统)向它的SCSI层发布存储IO命令。
(2)SCSI层组成SCSI命令(读取或写入)，并且将其发送到以太I/F 303。
(3)以太I/F303组成一个或多个FCoE帧来将SCSI命令发送至源存储子系统100a。
(4)FCoE交换机400从主机300接收FCoE帧，将这些FCoE帧转送到正确的以太I/F，从而通过FCoE切换控制402-02将它们朝向目标存储子系统100b发送。当主机300和/或存储子系统100(下面称为FCoE节点)连接至FCoE交换机400时，发生FLOGI处理以向每个节点提供FCID(1.1.1，1.1.2)。FCID是用于识别物理SAN I/F的固定地址。当发生FLOGI处理时，FCoE交换机400可以通过使用每个节点具有的MAC地址来识别哪一个节点连接至哪一个以太I/F。例如，当从连接至源存储子系统100a上的以太I/F 113a的以太I/F 404发出FLOGI消息时，对于以太I/F 113a给出的至FCID“1.1.1”/MAC地址“MAC 1”的FCoE帧应该被转送到以太I/F 404。这个转送表由MAC切换表402-03管理。MAC地址和FCID之间的映射由FCM(FCoE映射器)402-06管理。在FLOGI之后，每个节点将进行到FCoE交换机400的PLOGI，从而将它们自己的参数注册到SNS数据库402-05。SNS数据库402-05让每个节点知道每个其他节点的参数(例如启动程序/目标的节点类型、例如WWN(World Wide Name全球唯一名称)的节点ID等)。有时，用于FCoE连接的另一个专用的MAC地址将被给出到在这个点上的每个节点的以太I/F。
(5)目标存储子系统100b的以太I/F 113b(FCoE控制112-02)接收FCoE帧。在获得能够重新组成SCSI命令的所有FCoE帧之后，以太I/F 113b将SCSI命令消息发送至IO控制。
(6)IO控制处理至每个卷的SCSI命令。
图11a-11d表示FCoE交换机400进行的不中断的路径切换方法的实例。图12a表示由FCoE交换机进行的不中断的切换方法的流程图的实例。目标存储子系统100b的外部卷控制112-06b在步骤112-06-c01连接存储子系统100a和100b(由其他专用以太I/F)，在步骤112-06-c02关联卷120a和120b，在步骤112-06-c03设置以太I/F 113b上的WWPN1，并在步骤112-06-c04中对网络(fabric)(FCoE交换机400)执行FLOGI和PLOGI。在步骤402-02-c01中的FLOGI和PLOGI之后，FCoE交换机400的FCoE切换控制402-02发送告警消息至管理员(例如图16中的管理计算机500)。如果管理员在步骤402-02-c02没有接受改变转送策略，处理结束。如果管理员接受改变转送策略，在步骤402-02-c03中程序确定对象以太I/F 113a是否由多个WWPN共享。如果是，在步骤402-02-c05中程序更新FCM 402-06。如果否，在步骤402-02-c04中程序更新FCM 402-06或转换表202-04。在步骤112-02-c01，源存储子系统100a的FCoE控制112-02a执行从网络(以太I/F 113a的WWPN1)的退出。
图11a表示改变FCM 402-06以切换的方法。在切换之前，至“1.1.1”/“MAC1”的FCoE帧被转送到以太I/F404以到达拥有FCID“1.1.1”/“MAC1”的(源存储子系统100a的)以太I/F 113a。由此，在FCM 402-06中将FCID“1.1.1”的映射从“MAC 1”改变为“MAC 2”允许FCoE切换控制402-02将FCoE帧从“1.1.1”朝向(目标存储子系统100b的)以太I/F 113b转送，该以太I/F 113b具有MAC地址“MAC 2”。图11b表示通过参考转换表402-04将FCoE帧目的地址从“1.1.1”改变成“1.1.2”，从“MAC 1”改变为“MAC2”的另一个实例。图11c表示由FCID和VOL_ID切换FCoE帧的另一个方法(例如，卷识别信息可以被嵌入到FCoE帧选项域)。图11d表示通过虚拟MAC地址转移切换FCoE帧的另一个方法。
图11e和11f表示由主机300进行的不中断的路径切换方法的实例。图12b表示由主机300进行的不中断的切换方法的流程图的实例。目标存储子系统100b的外部卷控制112-06b在步骤112-06-d01连接存储子系统100a和100b(由其他专用以太I/F)，在步骤112-06-d02关联卷120a和120b，在步骤112-06-d03设置以太I/F 113b上的WWPN1，并在步骤112-06-d04中对网络(FCoE交换机400)执行FLOGI和PLOGI。在步骤202-02-b01中的FLOGI和PLOGI之后，FCoE交换机400的FCoE切换控制402-02发送RSCN消息。主机300的FCoE控制302-02在步骤302-02-d01获得RSCN消息，在步骤302-02-d02对新的以太I/F 113b执行PLOGI，并且在步骤302-02-d03在PLOGI之后向管理员发送告警消息。如果管理员在步骤302-02-d04接受改变转送策略，在步骤302-02-d05中程序更新转换表302-03。如果管理员没有接受改变转送策略，则在步骤302-02-d06程序连接至新的以太I/F 113b并且从旧的以太I/F 113a断开。在步骤112-02-d01，源存储子系统100a的FCoE控制112-02a执行从网络(以太I/F 113a的WWPN1)的退出
图11e的方法类似于图11b的方法。主机300具有转换表302-03以将FCoE帧目的地址从“1.1.1”改变为“1.1.2”，从“MAC 1”改变为“MAC 2”。图11f表示通过利用多路径软件的另一个方法。FCE控制302-02通过使用相同的WWPN、不同的FCID和不同的MAC地址，不仅连接(源存储子系统100的)卷120a而且还连接(目标存储子系统100b的)卷120b。登记新的WWPN允许FCoE交换机400将RSCN消息发送到包括主机300的相同区域内的每个节点，这允许主机300知道发生了拓扑改变。在获得RSCN之后，FCoE控制302-02通过连接至目标以太I/F 113b和卷120b以及从源以太I/F 113a和卷120a断开，将FCoE帧目的地从卷120a(源)改变为卷120b(目标)。
在改变FCM之前，目标存储子系统100b需要连接至源存储子系统100a以将存储子系统100a上的卷120a虚拟化为存储子系统100b上的卷120b(卷120b表示卷120a，主机300将SCSI命令发送至卷120b，该SCSI命令将通过外部卷控制112-06(例如日立全球卷管理器)反映在卷120a上)。
为了安全的目的，允许管理员确定是否允许FCoE帧切换。由以太I/F 113b登记相同的WWPN将允许系统获知可以从以太I/F 113a到以太I/F 113b发生FCoE帧切换。此时，FCoE交换机400表示如图13所示发送至管理员的告警消息。如果管理员说是，将进行FCoE帧切换处理。
3.切换单元
本发明提供两种切换单元。一种是基于序列/交换，另一种是基于FC/FCoE帧。
图15表示FC/FCoE帧和SCSI命令的结构。序列具有一个或多个FC/FCoE帧，序列表示单个SCSI命令。交换具有一个或多个序列。交换表示多个SCSI命令。
图16a表示基于序列/交换的切换的实例，如由至源存储子系统100a的序列/交换X和至目标存储子系统100b的序列/交换X+1指示。管理计算机或服务器500具有CPU、存储器和与主机计算机300、SAN交换机200或FCoE交换机400、和存储子系统100连接的接口。图17表示说明基于序列/交换的切换的流程图实例。SAN交换机200/FCoE交换机400通过序列/交换单元将FC/FCoE帧从源存储子系统100a切换到目标存储子系统100b。FC切换控制202-02或FCoE切换控制402-02执行下面的从切换模式的开始到切换模式的结束的步骤。在步骤202-02-e01，等待下一个FC帧。在步骤202-02-e02，确定FC帧是否对于下一个序列是第一个FC帧。如果是，在步骤202-02-e05发送在存储器402中存储的构成N-1个序列的所有FC帧，并且在步骤202-02-e06更新FC切换表(FCM 402-06)或转换表202-04。如果否，在步骤202-02-e04将FC帧存储到存储器202-402。
在图17中，FC帧具有表示序列/交换识别的序列ID和交换ID。具有相同的序列/交换ID的多个FC/FCoE帧将被发送到相同的节点。当SAN交换机200/FCoE交换机400进入“切换模式”时，它将一个或多个FC帧存储到存储器202/402(202-02-e04)。如果SAN交换机200/FCoE交换机400通过检查序列ID检测到新的序列，SAN交换机200/FCoE交换机400通过使用当前的切换表发送存储的一个或多个FC帧(N-1序列)(202-02-e05)。在发送之后，SAN交换机200/FCoE交换机400更新切换表(202-02-e06)。
图16b表示FC/FCoE帧切换的实例。SAN交换机200/FCoE交换机400通过FC/FCoE帧单元将FC/FCoE帧从源存储子系统100a切换到目标存储子系统100b。在这种情况下，将忽略序列/交换ID。为了通过目标存储子系统100b组成序列，本发明如下提供多个选项。
(a)将处置不能用于重新组成序列(在FC帧的序列计数允许目标存储子系统100b获知FC帧的缺乏)的每个FC帧。目标存储子系统100b等待主机300进行SCSI重新传输。
(b)在发生切换之前，目标存储子系统100b用作FC/FCoE交换机。通常，存储子系统具有高速缓冲存储器以临时地存储I/O数据以实现更好的性能。然而，这创建了不能存储在磁盘中的脏数据(dirty data)。如果主机300在切换之后将SCSI命令发送至源存储子系统100a，用于读取仅存储在目标存储子系统100b的高速缓冲存储器中的特定块地址，主机300不能读取最新的数据。将高速缓冲存储器关闭可以防止这个问题。在完成切换之后，目标存储子系统100b应该允许打开高速缓冲存储器。
4.多路径、装置内切换
图18表示用于多路径环境下的不中断的切换的系统配置实例(从SAN I/F113a到SAN I/F 113c的WWPN 1，以及从SAN I/F 113b到SAN I/F 113d的WWPN 2)。本发明不仅允许单路径情况下的不中断的切换，还允许多路径情况下的不中断的切换。如果主机300具有至源存储子系统100a的多个I/O路径，那么每个路径可以完成切换。
图19表示用于在内部切换环境下不中断的切换的系统配置的实例(从SAN交换机200a到SAN交换机200b)。即使当存储子系统100a和100b连接至不同的FC/FCoE交换机时，这些交互方法提供从旧的存储子系统100a到新的存储子系统100b的不中断的切换。
当然，图1、5、9、11、16、18和19所示的系统配置纯粹是实现本发明的信息系统的实例，并且本发明不局限于特定硬件配置。实施本发明的计算机和存储系统还能够具有能够存储和读取用于实施上述发明的模块、程序和数据结构的已知的I/O设备(例如CD和DVD驱动器，软盘驱动器、硬驱等)。这些模块、程序和数据结构能够被编码在这样的计算机可读介质上。例如，本发明的数据结构能够在独立于存储了本发明使用的程序的一个或多个计算机可读介质的计算机可读介质中存储。系统的部件能够通过数字数据通信的任何形式或介质(例如通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网、广域网，例如因特网、无线网络、存储区域网络等。
在说明书中，多个细节用于说明的目的以提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域普通技术人员来说，不需要全部的这些特定细节来实现本发明。也注意到本发明可以被描述作为处理，通常被描述作为流程图、流图、结构图或框图。尽管流程图可能将操作描述作为顺序处理，能够并行或同时执行许多操作。此外，可以重新安排操作的顺序。
如本领域公知，上述操作能够由硬件、软件或软件和硬件的一些组合来执行。可以使用电路和逻辑设备(硬件)来实施本发明实施例的不同方面，同时可以使用在机器可读介质上存储的指令(软件)来实施本发明实施例的其它方面，如果处理器执行该指令，该指令将使得处理器执行方法以实现本发明的实施例。另外，可以主要地在硬件中执行本发明的一些实施例，而可以主要地在软件中执行其它实施例。此外，能够在单个单元中执行描述的各种功能，或者该各种功能能够以多种方式分布在多个组件上。当由软件执行时，可以由处理器(例如通用计算机)基于计算机可读介质中存储的指令来执行方法。如果需要的话，能够以压缩和/或加密格式将指令存储在介质中。
由上述显而易见，本发明提供了使用FC和FCoE在存储区域网络上进行I/O路径切换的方法、设备以及存储在计算机可读介质上的程序。另外，尽管在该说明书中描述了特定实施例，本领域普通技术人员应当理解设计为实现相同目的的任何适当的布置能够替代这里揭示的特定实施例。该揭示意欲覆盖本发明的任何和所有适配或变化，并且应当理解在所附权利要求中使用的术语不应当被理解为将本发明限制为说明书中揭示的特定实施例。相反，本发明的范围应当由所附权利要求以及这样的权利要求的等价物的完全范围来整体地确定，应当根据权利要求解释的已制定原则来理解所附权利要求。

Claims (13)

1.一种用于输入/输出路径切换的系统，所述系统包括：
主机；
网络交换机，连接至主机，所述网络交换机具有处理器、存储器和网络交换机接口；以及
多个存储系统，所述多个存储系统包括第一存储系统和第二存储系统，第一存储系统具有连接至网络交换机的第一存储系统网络接口以及一个或多个第一存储卷，第二存储系统具有连接至网络交换机的第二存储系统网络接口以及一个或多个第二存储卷；
其中，为了将输入/输出路径从在主机和第一存储系统之间的经由网络交换机的一个路径切换为在主机和第二存储系统之间的经由网络交换机的另一个路径，主机和网络交换机中的一个改变其中的光纤通道节点端口识别符信息，以将全球端口名称从与第一存储系统网络接口相关联转移为与第二存储系统网络接口相关联；以及
其中光纤通道节点端口识别符信息包括所述存储系统的用于与网络交换机连接的存储系统网络接口的地址信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
在输入/输出路径切换过程中，在所述系统内执行与来自主机的一个或多个输入/输出命令相关联的一个或多个输入/输出操作。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
连接至主机、网络交换机和所述多个存储系统的管理计算机；
其中，响应于从管理计算机到网络交换机的命令，基于光纤通道节点端口识别符信息的改变，将与切换至第二存储系统的输入/输出路径相关联的光纤通道节点端口识别符改变为物理网络接口识别符。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：
连接至主机、网络交换机和所述多个存储系统的管理计算机；
其中基于光纤通道节点端口识别符信息的改变，第二存储系统向网络交换机发送命令以更新输入/输出路径切换信息，并且网络交换机向管理计算机发送关于输入/输出路径切换信息的更新的通知。
5.一种用于输入/输出路径切换的系统，所述系统包括：
主机；
网络交换机，连接至主机，所述网络交换机具有处理器、存储器和网络交换机接口；以及
多个端口，所述多个端口包括第一端口和第二端口，第一端口通过第一控制器连接至多个第一存储卷并且具有连接至网络交换机的第一网络接口，第二端口通过第二控制器连接至多个第二存储卷并且具有连接至网络交换机的第二网络接口；
其中响应于授权将输入/输出路径从主机和第一端口之间的路径切换为主机和第二端口之间的另一个路径的命令，网络交换机改变其中的光纤通道节点端口识别符信息，以将全球端口名称从与第一网络接口相关联转移为与第二网络接口相关联，在改变光纤通道节点端口识别符之后，后续帧不被发送给第一端口而是将发送给第二端口；以及
其中光纤通道节点端口识别符信息包括第一端口和第二端口的用于与网络交换机连接的网络接口的地址信息。
6.根据权利要求5所述的系统，还包括：
连接至主机、网络交换机、第一控制器和第二控制器的管理计算机；
其中，管理计算机发布命令；
其中当发布命令时，管理计算机向第一控制器和第二控制器发送通知。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，
响应于从管理计算机发送的命令，第二存储系统打开在网络交换机改变光纤通道节点端口识别符之前关闭的高速缓存存储器。
8.根据权利要求6所述的系统，
其中网络交换机在命令的控制下将传送处理单元从帧改变为序列；
其中网络交换机检查是否接收了序列中的所有帧；以及
其中，如果没有接收到序列中的所有帧，则网络交换机在等到接收了序列中的所有帧后再将传送处理单元从帧改变为序列。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，
在将传送处理单元从帧改变为序列之后，管理计算机向第一存储系统和第二存储系统发送通知。
10.根据权利要求6所述的系统，
其中在第一存储系统中包括第一端口、第一控制器以及第一存储卷；以及
其中在与第一存储系统不同的第二存储系统中包括第二端口、第二控制器和第二存储卷。
11.一种用于输入/输出路径切换的系统，所述系统包括：
主机；
网络交换机，连接至主机，所述网络交换机具有处理器、存储器和网络交换机接口；以及
多个存储系统，所述多个存储系统包括第一存储系统和第二存储系统，第一存储系统具有连接至网络交换机的第一存储系统网络接口以及一个或多个第一存储卷，第二存储系统具有连接至网络交换机的第二存储系统网络接口以及一个或多个第二存储卷；
其中，响应于授权将输入/输出路径从主机和第一存储系统之间的路径切换为主机和第二存储系统之间的另一个路径的命令，网络交换机改变其中的光纤通道节点端口识别符信息，以将全球端口名称从与第一网络接口相关联转移为与第二网络接口相关联，在改变光纤通道节点端口识别符之后，后续序列不被发送给第一存储系统而是将发送给第二存储系统；以及
其中光纤通道节点端口识别符信息包括第一存储系统和第二存储系统的用于与网络交换机连接的存储系统网络接口的地址信息；以及
其中序列代表单个SCSI命令并且序列包括一个或多个帧。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括：
连接至主机、网络交换机和所述多个存储系统的管理计算机；
其中，管理计算机发布命令；以及
其中当发布命令时，管理计算机向第一存储系统和第二存储系统发送通知。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，
响应于从管理计算机发送的通知，第二存储系统打开其中的高速缓存存储器。
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