CN102883235A

CN102883235A - 一种n端口代理方法、装置及网络设备

Info

Publication number: CN102883235A
Application number: CN2012103780699A
Authority: CN
Inventors: 陈晓彬
Original assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Current assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种N端口代理方法、装置及网络设备，该方法包括工作在NPV模式下的边缘设备接收到主机设备发送的FLOGI请求报文后，为主机设备分配FCID，并通知主机设备；接收到主机设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第一光纤通道FC报文后，根据映射规则替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，并将第二FC报文发送给目的FCID对应的核心设备；接收到核心设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第三FC报文后，根据映射规则替换第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，并将第四FC报文发送给替换后的目的FCID对应的主机设备。该方案可以节省SAN网络中的FCID资源。

Description

一种N端口代理方法、装置及网络设备

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤指一种N端口代理方法、装置及网络设备。

背景技术

随着网络存储和各种分布式应用的不断发展，企业和用户对高速通信技术的需求越来越高。光纤通道（Fibre Channel，FC）就是一种高速度、高可靠性、高吞吐量的数据传输系统，极大地满足了企业和用户对高速通信的需求。FC可以广泛应用于高性能存储、大规模数据库和数据仓库、存储备份与恢复、集群系统、网络存储系统、数字视频网络等领域。

图1所示为FC存储局域网（Storge Area Network，SAN）的设备连接示意图，与主机设备连接的设备称为边缘设备，与边缘设备连接的FC交换设备称为核心设备。在FC网络中，FC接口存在6中模式，包括：N/L/NL/F/FL/E，其中，主机设备和边缘设备之间的网路拓扑接口一般选用N（主机设备）端口和F（边缘设备）端口，边缘设备和核心设备之间的网络拓扑接口一般选用N（边缘设备）端口和F（核心设备）端口。

当边缘设备工作在交换（Fabric）模式时，需要为该边缘设备分配一个主（Domain）ID，每个SAN最多只能分配239个Domain ID，因此一个SAN中最多只能有239个工作于Fabric模式的边缘设备。SAN对Domain ID个数的限制，直接影响了SAN网络拓扑的规模。对于一个大型的SAN网络拓扑，239个工作于Fabric模式的边缘设备显然不能满足需要。

为了节省SAN网络中的Domain ID资源，引入了N端口虚拟（N-portVirtualize，NPV）技术，此时边缘设备工作于NPV模式，这样就可以实现核心设备和若干边缘设备共享Domain ID，从而减缓SAN对Domain ID个数的限制。

在FC网络中，最主要的寻址方式是使用24bit的FC身份标识（Identity，ID），一种类似IP网络中的IP地址的标识。所有的主机设备和边缘设备都必须获得至少一个FCID才能发起对外的通信。FCID是在主机设备和核心设备之间、边缘设备和核心设备之间动态交互获得的。

工作在NPV模式的边缘设备启动后，会主动向核心设备发送交换登录（Fabric Login，FLOGI）请求报文，核心设备接收到FLOGI请求报文后向边缘设备反馈一个链路服务接受（Link Service Accept，LS_ACC）报文，并在报文中携带为边缘设备分配的FCID，边缘设备就可以承担后续与主机设备的交互任务了。

当主机设备要访问核心设备上的资源时，如图2所示，会首先向边缘设备发送FLOGI请求报文；边缘设备接收到主机设备发送的FLOGI请求报文后，转换成交换发现（Fabric Discovery，FDISC）请求报文发送给核心设备；核心设备接收到FDSIC请求报文后，向边缘设备返回LS_ACC报文后，在报文中携带为主机设备分配的FCID；边缘设备将接收到核心设备返回的LS_ACC报文后，转换成光纤通道初始化协议（Fibre Channel Initialization Protocol，FIP）报文发送给主机设备；主机设备接收到FIP报文后，获取核心设备分配的FCID，然后可以向边缘设备发送携带FCID的FC报文，边缘设备直接将主机设备收到的FC报文透传到核心设备。

在上述主机设备与核心设备之间的通信过程中，工作在NPV模式的边缘设备上的N端口作为主机设备的N端口的代理，边缘设备对核心设备而言是核心设备的主机设备，由核心设备提供F端口功能和全部的交换功能；边缘设备对主机设备而言是主机的核心设备，主机设备感知不到核心设备的存在，其认为所有的F端口以及交换行为都是边缘设备在处理。这种N端口代理方法的确可以节省SAN中的domain ID，但是主机设备的FCID依然由核心设备分配，在大型的SAN中，当多个边缘设备级联使得大量的主机设备接入到SAN中时，每个主机设备都需要至少一个FCID，这必然会需要大量的FCID资源，这种潜在的FCID资源短缺可能成了大型SAN网络拓扑的瓶颈。

综上所述，现有的N端口代理方法中，由于每个主机设备至少需要一个由核心设备分配的FCID而导致了SAN中的FCID资源浪费严重。

发明内容

本发明实施例提供一种N端口代理方法、装置以及网络设备，用以解决现有的N端口代理方法中，由于每个主机设备至少需要一个由核心设备分配的FCID而导致的SAN中的FCID资源浪费严重的问题。

一种N端口代理方法，包括：

工作在N端口虚拟NPV模式下的边缘设备接收到主机设备发送的交换登录FLOGI请求报文后，为所述主机设备分配光纤通道标识FCID，并通知所述主机设备；

接收到所述主机设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第一光纤通道FC报文后，根据映射规则替换所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，并将所述第二FC报文发送给所述目的FCID对应的核心设备；

接收到所述核心设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第三FC报文后，根据所述映射规则替换所述第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，并将所述第四FC报文发送给替换后的目的FCID对应的主机设备。

一种N端口代理装置，包括：

标识分配单元，用于自身所在的工作在N端口虚拟NPV模式下的边缘设备接收到主机设备发送的交换登录FLOGI请求报文后，为所述主机设备分配光纤通道标识FCID，并通知所述主机设备；

标识替换单元，用于接收到所述主机设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第一光纤通道FC报文后，根据映射规则替换所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，并将所述第二FC报文发送给所述目的FCID对应的核心设备；以及，接收到所述核心设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第三FC报文后，根据所述映射规则替换所述第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，并将所述第四FC报文发送给替换后的目的FCID对应的主机设备。

一种网络设备，包括上述的N端口代理装置。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的N端口代理方法、装置及网络设备，通过工作在NPV模式下的边缘设备接收到主机设备发送的FLOGI请求报文后，为主机设备分配标识FCID，并通知主机设备；接收到主机设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第一FC报文后，根据映射规则替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，并将第二FC报文发送给目的FCID对应的核心设备；接收到核心设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第三FC报文后，根据映射规则替换第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，并将第四FC报文发送给替换后的目的FCID对应的主机设备。该方案中主机设备的FCID是由边缘设备分配的，不再需要核心设备分配，这样就可以节省SAN中的FCID资源，从而可以支持大规模的SAN网络拓扑；由于主机设备的FCID是由边缘设备分配的，当主机设备需要与核心设备通信而发送FC报文时，边缘设备需要根据映射规则替换FC报文中的源FCID和始交换ID，然后再发送给核心设备；当边缘设备接收到核心设备返回的FC报文时，需要根据映射规则替换FC报文中的目的FCID和响应交换ID，然后再发送给主机设备，这样就可以实现保证主机设备和核心设备之间的正常通信，实现为主机设备代理N端口。

附图说明

图1为现有技术中FC SAN的设备连接图；

图2为现有技术中的主机设备访问核心网时的控制报文的处理流程示意图；

图3为本发明实施例中的N端口代理方法的流程图；

图4为本发明实施例中得到第二FC报文的流程图；

图5为本发明实施例中得到第四FC报文的流程图；

图6为本发明实施例中N端口代理装置的结构示意图。

具体实施方式

针对现有的N端口代理方法中，由于每个主机设备至少需要一个由核心设备分配的FCID而导致的SAN中的FCID资源浪费严重的问题，本发明实施例提供一种N端口代理方法，该方法的流程如图1所示，执行步骤如下：

S30：工作在NPV模式下的边缘设备起机后，向核心设备发起第一FLOGI请求报文。

S31：核心设备为边缘设备分配FCID，通知边缘设备。

核心设备分配的FCID使得边缘设备可以访问核心设备上的资源。

S32：主机设备向边缘设备发送第二FLOGI请求报文。

从图1中可以看到，主机设备A、B、C连接到边缘设备，当它们希望在边缘设备的帮助下访问核心设备上的资源时，就可以向边缘设备发送第二FLOGI请求报文。

S33：边缘设备接收到主机设备发送的第二FLOGI请求报文后，为主机设备分配FCID，并通知主机设备。

与现有技术中不同的是，边缘设备收到请求后不把该第二FLOGI请求报文转化为FDISC报文来向核心设备请求FCID，而是由边缘设备自己为主机设备分配一个FCID。由于该FCID是边缘设备分配的，只在边缘设备范围内有效，即边缘设备本地的FCID，这样就可以节省核心设备中的FCID资源。

S34：主机设备向边缘设备发送携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第一FC报文。

FC标准中定义的FC帧构成如下所示，包括帧起始定界符（Start of Frame，SOF）、帧头、数据域、循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）、帧起始定界符（End of Frame，EOF），这样就可以实现把FC帧从源端口顺利送到目的端口。

FC帧头的构成如下所示：

其中S_ID就是源端口的FCID，D_ID就是目的端口的FCID，核心设备根据这两个域在源、目的端口间交换数据。

SAN网络中以交换(Exchange)表示一次完整的通信过程，当主机设备需要与核心设备进行通信时，需要分配始交换ID和响应交换ID，可以将始交换ID记为OX_ID，将响应交换ID记为RX_ID，OX_ID和RX_ID为帧头中两个字节的域，它们是标识交换发起端与交换接收端的唯一标识。

S35：边缘设备接收到主机设备发送的第一FC报文后，根据映射规则替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，并将第二FC报文发送给目的FCID对应的核心设备。

S36：核心设备向边缘设备发送携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第三FC报文。

S37：边缘设备接收到核心设备发送的第三FC报文后，根据映射规则替换第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，并将第四FC报文发送给替换后的目的FCID对应的主机设备。

该方案中主机设备的FCID是由边缘设备分配的，不再需要核心设备分配，这样就可以节省SAN中的FCID资源，从而可以支持大规模的SAN网络拓扑；由于主机设备的FCID是由边缘设备分配的，当主机设备需要与核心设备通信而发送FC报文时，边缘设备需要根据映射规则替换FC报文中的源FCID和始交换ID，然后再发送给核心设备；当边缘设备接收到核心设备返回的FC报文时，需要根据映射规则替换FC报文中的目的FCID和响应交换ID，然后再发送给主机设备，这样就可以实现保证主机设备和核心设备之间的正常通信，实现为主机设备代理N端口。

具体的，上述S33中的通知主机设备，具体包括：向主机设备返回携带分配的FCID的链路服务接受LS_ACC报文。

在现有技术中，由核心设备为主机设备分配FCID，核心设备将分配给主机设备的FCID携带在LS_ACC报文中发送给边缘设备，边缘设备接收到核心设备发送的LS_ACC报文后，需要转换成FIP报文才能发送给主机设备，由于需要一次转化，这就增加了出错的概率，同时降低了处理效率。而在本申请中，不是由边缘设备为主机设备分配FCID，而是边缘设备直接为主机设备分配FCID，相应的边缘设备就可以直接将FCID携带在的LS_ACC报文发送给主机设备，无需进行转化，这样就可以降低出错概率，提高处理效率。

具体的，上述S35中的根据映射规则替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文的过程，如图4所示，具体包括：

S350：流程开始。

S351：在映射规则表中查找包含第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项，若查找到，执行S352；否则，执行S354。

边缘设备可以建立映射规则表，该映射规则表可以包括多个表项，在每个表项中存储主机设备的FCID和始交换ID与本地FCID和始交换ID的对应对应关系。具体结构如表1所示：

表1

其中，FCID_A为主机设备A的FCID，OX_ID_A为主机设备A中的会话标识，对应的FCID和始交换ID为FCID_NP+OX_ID1；FCID_B为主机设备B的FCID，OX_ID_B为主机设备A中的会话标识，对应的FCID和始交换标识为FCID_NP+OX_ID2；……FCID_N为主机设备N的FCID，OX_ID_N为主机设备N中的会话标识，对应的FCID和始交换标识为FCID_NP+OX_IDn。FCID_NP为核心设备分配给边缘设备FCID。

当接收到主机设备发送的第一FC报文后，就可查找表1。

S352：获取查找到的表项中第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID对应的FCID和始交换ID。

S353：用获取的FCID和始交换ID替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到第二FC报文，执行S356。

S354：为第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID分配对应的FCID和始交换ID，生成包含第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID以及分配的FCID和始交换ID的表项。

若在表1中查找不到包含第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项，可以创建一个表项，该映射规则表可以灵活维护。

S355：用分配的FCID和始交换ID替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到第二FC报文。

S356：流程结束。

具体的，上述S37中的根据映射规则替换第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文的过程，如图5所示具体包括：

S370：流程开始。

当接收核心设备发送的第三FC报文后，也查找表1。

S371：在映射规则表中查找包含第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项，若查找到，执行S372；否则，执行S376。

S372：获取查找到的表项中第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID对应的FCID和发送端ID。

S373：使用获取的FCID和始交换ID替换第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到第四FC报文。

S374：确定第三FC报文中是否携带交换终止标识，若是，执行S375；否则，执行S377。

S375：删除映射规则表中包含第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项，执行377。

S376：发出错误报警信息。

S377：流程结束。

可以在执行完S373后，执行S377，结束流程。一种更优的方案，是在S373后，执行S374，一旦确定第三FC报文中携带了交换终止标识，该交换终止标识表示对应的交换已经结束，那么就可以删除映射规则表中对应的表项，这样就可以节省映射规则表中的空间。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种N端口代理装置，该装置可以设置在网络设备中，结构如图6所示，包括：

标识分配单元60，用于自身所在的工作在NPV模式下的边缘设备接收到主机设备发送的FLOGI请求报文后，为主机设备分配FCID，并通知主机设备。

标识替换单元61，用于接收到主机设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第一光纤通道FC报文后，根据映射规则替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，并将第二FC报文发送给目的FCID对应的核心设备；以及，接收到核心设备发送的携带源FCID、目的FCID、始交换ID和响应交换ID的第三FC报文后，根据映射规则替换第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，并将第四FC报文发送给替换后的目的FCID对应的主机设备。

具体的，上述标识分配单元60，用于通知主机设备，具体用于：向主机设备返回携带分配的FCID的链路服务接受LS_ACC报文。

具体的，标识替换单元61，用于根据映射规则替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，具体用于：在映射规则表中查找包含第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项；若查找到，获取查找到的表项中第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID对应的FCID和始交换ID，用获取的FCID和始交换ID替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到第二FC报文；若没有查找到，为第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID分配对应的FCID和始交换ID，生成包含第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID以及分配的FCID和始交换ID的表项，使用分配的FCID和始交换ID替换第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到第二FC报文。

具体的，上述标识替换单元61，用于根据映射规则替换第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，具体用于：在映射规则表中查找包含第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项；若查找到，获取查找到的表项中第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID对应的FCID和发送端ID，用获取的FCID和始交换ID替换第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到第四FC报文。

较佳的，上述标识替换单元61，还用于：使用获取的FCID和始交换ID替换第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到第四FC报文之后，确定第三FC报文中是否携带交换终止标识，若是，删除映射规则表中包含第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种N端口代理方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通知所述主机设备，具体包括：

向所述主机设备返回携带分配的FCID的链路服务接受LS ACC报文。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据映射规则替换所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，具体包括：

在映射规则表中查找包含所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项；

若查找到，获取查找到的表项中所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID对应的FCID和始交换ID，用获取的FCID和始交换ID替换所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到所述第二FC报文；

若没有查找到，为所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID分配对应的FCID和始交换ID，生成包含所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID以及分配的FCID和始交换ID的表项，用分配的FCID和始交换ID替换所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到所述第二FC报文。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据映射规则替换所述第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，具体包括：

在映射规则表中查找包含所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项；

若查找到，获取查找到的表项中所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID对应的FCID和发送端ID，使用获取的FCID和始交换ID替换所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到所述第四FC报文。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使用获取的FCID和始交换ID替换所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到所述第四FC报文之后，还包括：

确定所述第三FC报文中是否携带交换终止标识，若是，删除所述映射规则表中包含所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项。

6.一种N端口代理装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述标识分配单元，用于通知所述主机设备，具体用于：

向所述主机设备返回携带分配的FCID的链路服务接受LS_ACC报文。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述标识替换单元，用于根据映射规则替换所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID后得到第二FC报文，具体用于：

若没有查找到，为所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID分配对应的FCID和始交换ID，生成包含所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID以及分配的FCID和始交换ID的表项，使用分配的FCID和始交换ID替换所述第一FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到所述第二FC报文。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述标识替换单元，用于根据映射规则替换所述第三FC报文中携带的目的FCID和响应交换ID后得到第四FC报文，具体用于：

若查找到，获取查找到的表项中所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID对应的FCID和发送端ID，用获取的FCID和始交换ID替换所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到所述第四FC报文。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述标识替换单元，还用于：

使用获取的FCIP和始交换ID替换所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID得到所述第四FC报文之后，确定所述第三FC报文中是否携带交换终止标识，若是，删除所述映射规则表中包含所述第三FC报文中携带的源FCID和始交换ID的表项。

11.一种网络设备，其特征在于，包括如权利要求6-10任一所述的N端口代理装置。