CN103793347B

CN103793347B - 自配置其端口的路由属性的sas扩展器的方法和结构

Info

Publication number: CN103793347B
Application number: CN201310084414.2A
Authority: CN
Inventors: R·C·纳根德拉; N·玛德胡苏达纳
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2017-06-30
Anticipated expiration: 2033-03-18
Also published as: CN103793347A; EP2728487B1; US9135198B2; US20140122761A1; KR20140055920A; EP2728487A3; JP2014093073A; JP5844303B2; TWI528184B; TW201416869A; KR101552761B1; EP2728487A2

Abstract

提供自配置其端口的路由属性的SAS扩展器的方法和结构。该结构包括SAS扩展器（120）和存储器（128），该SAS扩展器（120）包括具有相关联的收发器的多个物理链路（PHY），其中所述PHY在所述扩展器处被配置至端口（122）中，该存储器（128）定义针对所述端口中的每个端口的路由属性。该SAS扩展器还包括控制单元（126），该控制单元（126）可操作用于检测在所述扩展器的端口处接收的发现串行管理协议（SMP）请求，并且进一步可操作用于响应于检测到所述SMP请求将针对所述端口的路由属性设定为减法路由。

Description

自配置其端口的路由属性的SAS扩展器的方法和结构

技术领域

本发明总体上涉及串行连接SCSI（SAS）系统，并且更具体地涉及SAS扩展器。

背景技术

在SAS域（即，实现交换式SAS结构的电子系统）中，SAS发起器与大量SAS或串行高级技术附件（SATA）终端设备进行通信是常见的。例如，终端设备包括提供数据的一个或多个逻辑卷的SAS/SATA存储设备。在SAS域中，终端设备可以经由一个或多个SAS扩展器与发起器耦合以进行通信。SAS扩展器用于在发起器和各种存储设备之间建立交换式临时通信信道。

每个SAS扩展器包括具有相关联的收发器的多个物理链路（PHY）。这些PHY用于定义SAS端口。例如，由单个PHY构成的SAS端口被称为窄端口，而包括多个PHY的SAS端口被称为宽端口。

当首次初始化SAS扩展器时（例如，在发现期间），扩展器的每个端口的路由属性（即，其每个PHY的路由属性）由外部源配置。路由属性定义SAS扩展器如何决定路由传入请求以在SAS设备之间建立通信。打开地址帧（OPEN Address Frame，OAF）是这种请求的一个示例。路由属性可以被定义为“减法路由属性（subtractive）”、“表路由属性（table）”、或“直接路由属性（direct）”。

当PHY与终端设备（例如，存储设备）直接耦合时，使用直接路由。在发现期间使SAS扩展器察觉到终端设备。由此，当传入请求指示了终端设备的SAS地址时，SAS扩展器利用与终端设备直接耦合的端口立即建立与该设备的连接。

当端口与已知的一组SAS地址耦合时（例如，经由一个或多个扩展器与多个设备耦合时），SAS扩展器使用表路由。路由表保持在存储器中，并且与已经被设定为表路由的端口相关联。路由表指示经由各种表路由端口可获得的SAS地址。当接收到请求这些SAS地址中的一个SAS地址的传入请求时，使用适当的端口来转发该请求。

减法路由被用来定义“最后的端口（port of last resort）”。每当在扩展器处在路由表中没有识别出请求的SAS地址并且该请求的SAS地址没有直接连接至SAS扩展器时，使用具有减法路由属性的端口。理想情况下，每个扩展器存在仅一个减法路由端口。

如通常所实现的，典型地，路由属性是由系统工程师使用与扩展器耦合的管理系统上的配置工具手动配置的。这是一个耗时的过程，并且如果（即，由于人误）没有正确地配置SAS域，这还将产生问题。例如，如果彼此耦合的两个端口各自使用减法路由时，那么传入请求可能潜在地在这两个端口之间无限循环地弹跳。这会导致系统的不稳定性，并且阻止SAS域的完整发现。

在其它系统中，SAS发起器可以通过发现每个SAS扩展器以及编程每个扩展器的每个单个的端口的路由属性来协调和管理SAS扩展器的路由属性的配置。但是，这对于在SAS域中占用大量处理功率和带宽的发起器来说也是一个耗时的过程，因为发起器必须与该域中的每个终端设备和扩展器进行通信。

因此，以有效的方式配置SAS扩展器的端口的路由属性是一个持续的挑战。

发明内容

本发明解决上述及其它问题，由此，通过提供用于SAS扩展器自动配置其自己的端口的路由属性的方法和结构，改善有用的技术的状况。这有助于在SAS域中的多个设备上分配处理负荷，从而提高了可对域中的各个扩展器的路由属性进行编程的速度。

在本发明的一个方面中，提供了一种用于操作串行连接SCSI（SAS）扩展器的方法，该串行连接SCSI（SAS）扩展器包括具有相关联的收发器的多个物理链路（PHY），其中，该PHY被配置至端口中。该方法包括经由扩展器的控制单元检测在扩展器的端口处接收的发现串行管理协议（SMP）请求。该方法进一步包括经由控制单元响应于检测SMP请求将存储器中针对所述端口的路由属性设定为减法路由。

本发明的另一方面提供一种串行连接SCSI（SAS）扩展器，该串行连接SCSI（SAS）扩展器包括具有相关联的收发器的多个物理链路（PHY）以及定义针对每个端口的路由属性的存储器，其中，该PHY在扩展器处被配置至端口中。该SAS扩展器还包括控制单元，该控制单元可操作用于检测在扩展器的端口处接收的发现串行管理协议（SMP）请求，并且进一步可操作用于响应于检测SMP请求将针对所述端口的路由属性设定为减法路由。

本发明的另一方面提供一种包含编程的指令的非瞬态的计算机可读介质，当被处理器执行时，这些编程的指令可操作用于执行一种用于操作串行连接SCSI（SAS）扩展器的方法，该串行连接SCSI（SAS）扩展器包括具有相关联的收发器的多个物理链路（PHY），其中，该PHY被配置至端口中。该方法包括经由扩展器的控制单元检测在扩展器的端口处接收的发现串行管理协议（SMP）请求。该方法进一步包括经由控制单元响应于检测SMP请求将存储器中针对所述端口的路由属性设定为减法路由。

下面会描述其它示例性的实施例（例如，与上述实施例相关的方法和计算机可读介质）。

附图说明

图1是根据本发明的特征和方面的示例性SAS域的框图。

图2是根据本发明的特征和方面的描述一种用于操作SAS扩展器的示例性方法的流程图。

图3是根据本发明的特征和方面的图示具有已经被配置的端口的示例性SAS域的框图。

图4图示了在一个示例性示例中可操作用于执行包含编程的指令的计算机可读介质以执行期望的功能的处理系统。

具体实施例

图1是根据本发明的特征和方面的示例性串行连接SCSI（SAS）域100的框图。SAS域100将SAS发起器110与多个终端设备130（例如，SAS或串行高级技术附件（SATA）目标）耦合。SAS发起器110经由增强型SAS扩展器120与这些目标设备耦合。由此，在操作环境中，当SAS发起器110生成命令并且这些命令指向终端设备130时，SAS扩展器120在SAS发起器110和终端设备130之间建立连接。

SAS发起器110包括任何合适的可操作用于生成指向终端设备130的命令的SAS发起器设备。例如，SAS发起器110可以基于来自主机的输入在终端设备130上读取或写入数据。发起器110可以包括独立的SAS设备，主机的主机总线适配器（HBA），主机的集成组件，等等。在发现期间（即，在系统的正常操作之前），SAS发起器110生成遍布SAS域100散布的发现命令，以识别SAS域100上的设备。

终端设备130可以包括根据SAS/SATA规范的任何合适的SAS或SATA目标设备。例如，终端设备130可以包括存储设备，该存储设备提供SAS发起器110可访问的数据的逻辑卷。

增强型SAS扩展器120能够在发起器110和终端设备130之间路由命令。例如，扩展器120可以在发起器110和一个或多个终端设备130之间建立连接。在该实施例中，每个扩展器120包括多个SAS端口122，该多个SAS端口经由切换硬件124以可交换的方式连接。每个扩展器内的控制单元126管理扩展器的一般操作。

每个SAS端口122包括具有相关联的收发器的一个或多个物理链路（PHY）。切换硬件124可操作用于在各个PHY之间建立连接，以激活各个PHY之间的通信。切换硬件124（例如，“纵横式”交换器（“crossbar”switch））的操作由扩展器120处的控制逻辑和硬件管理，在该实施例中，该控制逻辑和硬件是控制单元126的一个组件。例如，控制单元126可以实现为定制电路、执行存储在相关联的程序存储器中的编程的指令的专用或通用处理器、或者它们的某些组合。

已经改善了每个增强型SAS扩展器120，以在SAS域100上的发现过程期间或者之后自配置其端口的路由属性。具体地，增强型SAS扩展器120确定是否每个端口应该被设定为表路由、直接路由、或减法路由。这通过在下述的控制单元126处实现的逻辑来完成。

在发现过程中，每个控制单元126等待在其扩展器120的端口处接收串行管理协议（SMP）报告自配置状况（REPORT SELF-CONFIGURATION STATUS）命令（例如，在发起任何发现过程之前）。这些请求是在发现期间由SAS发起器110生成的，并且贯穿SAS域传播至SAS扩展器。当在扩展器处接收到报告自配置状况命令时，控制单元126识别接收到该命令的端口122。接收到该命令的端口（例如，经由一个或多个扩展器）被耦合至SAS发起器，并且因此将针对该端口的路由属性设定为减法路由。如果接收到该命令的端口与SAS发起器直接耦合，那么作为替代可以将该端口设定为直接路由，而非减法路由。

然后，控制单元126识别没有接收到上述报告自配置状况命令的每个端口，并且向与这种端口直接耦合的每个设备发起SAS信号交换（handshake）。SAS信号交换可以涉及向直接耦合至扩展器的端口的每个设备发送SMP识别地址帧（IDENTIFY address frame，IAF）。信号交换过程可以进一步包括：接收来自每个直接耦合的设备的识别地址帧，指示该直接耦合的设备是另一个SAS扩展器还是终端设备。如果该设备是终端设备，那么控制单元126将针对该端口的路由属性设定为直接路由。作为替换，如果该设备是另一个扩展器，那么控制单元126将路由属性设定为表路由，并且转发/传播报告自配置状况命令至耦合的扩展器，该耦合的扩展器然后执行其自己的处理，以响应于接收该命令配置其PHY的路由属性。

在已经配置了针对端口的路由属性之后，可以用路由信息填充SAS扩展器120处的存储器128（例如，一组寄存器、固态存储器、RAM、等等），以允许使用被配置为表路由的端口。这可以根据本领域技术人员已知的SAS标准发生。例如，SAS扩展器可以包括如根据SAS标准（例如，T10委员会于2008年11月19日发布的SAS版本2，修订本15，这里通过援引将其加入本申请）定义的自配置扩展器设备。在该上下文中，“自配置”指示SAS扩展器可以用SAS地址来填充其自己的路由表。如在SAS标准中定义的，“自配置”并不指配置其自己的端口的路由属性的扩展器。

上述增强型SAS扩展器120确保在SAS发起器110“下方”的SAS扩展器120将会以减法的方式朝着SAS发起器110“向上”路由请求。如在此所使用的，离根组件较远的扩展器（即，离SAS发起器较远的扩展器）被称为下游扩展器。本说明书中描述的路由属性的应用防止了下述情形，即，SAS扩展器的不正确配置的路由属性将会导致不工作的或不稳定的SAS域。此外，在SAS扩展器处（而非经由SAS发起器110远程地）编程路由属性节省了SAS发起器110处的处理资源，这将提高发现过程的速度。

注意，本说明书中描述的组件的具体布置仅仅是示例性的，本领域技术人员将理解SAS域设备的具体布置和配置仅仅是设计选择的问题。

图2是根据本发明的特征和方面的描述一种用于操作SAS扩展器的示例性方法200的流程图。可以按照如上关于图1描述的那样在SAS域中操作图2的方法。本说明书中描述的流程图的步骤并非是包括一切的，其也可以包括在这里没有示出的其它步骤。还可以按照其它的顺序来执行本说明书中描述的步骤。

在步骤202中，在SAS域内发起SAS发现过程。典型地，在一天的开始时执行SAS发现过程，并且该SAS发现过程可以用于首先对SAS域进行配置（例如，发现可以用于编程域内SAS扩展器的各个端口的路由属性，用于在远程设备之间建立连接的路由表，等等）。例如，在SAS域的加电复位之后可以发生发现。在发现期间或者在发现之后的初始配置设置确保了可以在域的各种元件之间建立SAS通信。发现过程可以由SAS发起器启动，并且可以通过SAS扩展器的交换式结构（例如，SAS域的服务传送子系统（SDS））传播至远程设备。

例如，SAS发起器可以向与其直接耦合的一个或多个设备发起SAS信号交换。这包括向直接耦合的设备发送识别地址帧，以及作为响应从该直接耦合的设备接收识别地址帧。然后，SAS发起器可以基于接收的IDENTIFY帧确定该设备是SAS扩展器。SAS发起器随后将SMP报告自配置状况命令/请求发送至扩展器。

在步骤204中，SAS扩展器的控制单元检测在其端口中的一个端口处的SMP请求的接收。例如，扩展器可接收SMP请求，因为该请求被直接寻址至SAS扩展器。该请求包括SMP报告自配置状况命令。

在步骤206中，扩展器的控制单元将针对接收到SMP请求的端口的路由属性设定为减法路由。由此，在该系统中，当按照从扩展器至扩展器的逐一顺序时，减法路由端口全部朝着SAS发起器导向上游。

然后，扩展器可以向与其剩余端口直接耦合的设备发起SAS信号交换。在针对给定端口的SAS信号交换期间，扩展器向直接耦合的设备（即，直接耦合至未配置的端口的设备）发送识别地址帧，并且从该直接耦合的设备接收识别地址帧。如果识别地址帧指示直接耦合的设备是终端设备（例如，SAS/SATA目标），那么端口被设定为直接路由。

然而，如果直接耦合端口是另一个SAS扩展器，那么第一SAS扩展器发出SMP报告自配置状况命令。该SMP报告自配置状况命令的接收在另一个扩展器处触发方法200。由此，根据方法200，在递归过程中，SMP命令/请求使得下游SAS扩展器能够正确地配置其自己的路由属性，等等。

由于上述过程的性质，会期望在单个发起器的环境中执行上述路由属性配置过程。

图3是根据本发明的特征和方面的图示具有已经被配置的端口的示例性SAS域300的框图。根据图3，SAS发起器310（在这种情况下，SAS域上多个存储设备的控制器）包括多个SAS端口。每个端口首先由控制器配置成表路由。进一步根据图3，每个SAS扩展器320配置了其端口的路由属性。与终端设备330直接耦合的端口被设定为直接路由，而与上游SAS扩展器直接耦合的端口被设定为减法路由。与下游扩展器直接耦合的端口被设定为表路由。

在本说明书中公开的实施例可以采取软件、硬件、固件、或它们的各种组合的形式。在一个具体的实施例中，软件被用于引导扩展器120的处理系统执行在本说明书中公开的各种操作。图4图示了如在图1的增强型扩展器120中的处理系统400，在一个示例性的实施例中，该处理系统400可操作用于执行包含编程的指令的计算机可读介质，以执行各种期望的功能。处理系统400可操作用于通过执行有形地包含在计算机可读存储介质412上的编程的指令来执行上述操作。在这点上，本发明的实施例可以采取计算机程序的形式，经由计算机可读介质412可访问该计算机程序，该计算机可读介质412提供由计算机或其它指令执行系统使用的程序代码。出于描述的目的，计算机可读存储介质412可以是包含或存储由计算机使用的程序的任何东西。

计算机可读存储介质412可以是电子、磁、光、电磁、红外、或半导体器件。计算机可读存储介质412的示例包括固态存储器、磁带、可移除计算机盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、硬磁盘、以及光盘。光盘的现有示例包括光盘只读存储器（CD-ROM）、压缩磁盘读写（CD-R/M）、以及DVD。

适合于存储和/或执行程序代码的处理系统400包括经由系统总线450与程序和数据存储器404耦合的至少一个处理器402。程序和数据存储器404可以包括在程序代码的实际运行期间采用的本地存储器，大容量存储设备，以及高速缓冲存储器，该高速缓冲存储器提供至少某些程序代码和/或数据的临时保存，以减少运行期间从大容量存储设备取回该代码和/或数据的次数。

可以直接地或者经由中间I/O控制器耦合输入/输出或I/O设备406（例如，PHY）。网路适配器接口408还可以与系统集成，以使得处理系统400能够经由中间私有或公共网络与其它数据处理系统或存储设备耦合。调制解调器、线缆调制解调器、IBM信道附件（IBMChannel attachments）、SCSI、光纤信道、以及以太网卡仅仅是一些目前可用的网络或主机接口适配器的类型。

尽管已经在附图和上述说明中图解和描述了本发明，但是这些图解和描述应该被看作是示例性的，而非限制性的。已经示出并且描述了本发明的一个实施例及其变体。具体地，作为示例性软件或固件实施例示出和描述的特征等效地可以实现为定制的逻辑电路，反之亦然。希望保护落入本发明的精神内的所有变化和修改。本领域技术人员将理解在本发明的范围内的上述实施例的变化。因此，本发明不局限于上述具体的示例和图解，而是仅受下述权利要求及其等同物的限制。

Claims

1.一种串行连接SCSI扩展器其包括：

具有相关联的收发器的多个物理链路，其中所述多个物理链路在所述扩展器处被配置至端口中；

存储器，所述存储器定义针对所述端口中的每个端口的路由属性；以及

控制单元，所述控制单元可操作以检测在所述扩展器的端口处接收的发现串行管理协议请求，并且，在所述串行管理协议请求包括报告自配置状况命令的情况下，进一步可操作用于响应于检测到所述串行管理协议请求将针对所述端口的路由属性设定为减法路由。

2.根据权利要求1的串行连接SCSI扩展器，其中：

在所述串行管理协议请求包括报告自配置状况命令的情况下，所述控制单元进一步可操作以确定接收所述串行管理协议请求的所述端口耦合到串行连接SCSI发起器用于通信。

3.根据权利要求1的串行连接SCSI扩展器，其中：

所述控制单元还可操作用于将报告自配置状况消息发送给直接耦合的扩展器。

4.根据权利要求1的串行连接SCSI扩展器，其中：

所述控制单元还可操作用于经由所述串行连接SCSI扩展器的另一个端口传播串行管理协议识别地址帧请求，并且进一步可操作用于基于响应于传播的串行管理协议识别地址帧接收的识别地址帧确定是将针对所述另一个端口的路由属性设定为表路由还是直接路由。

5.根据权利要求1的串行连接SCSI扩展器，其中：

所述控制单元还可操作用于在所述串行连接SCSI扩展器加电时并且在接收所述串行管理协议请求之前将所述串行连接SCSI扩展器的所有端口配置成表路由。

6.根据权利要求4的串行连接SCSI扩展器，其中：

所述控制单元还可操作用于基于接收的识别地址帧确定与所述另一个端口耦合的串行连接SCSI设备是串行连接SCSI扩展器还是终端设备，所述控制单元可操作用于在所述串行连接SCSI设备是扩展器的情况下将针对所述另一个端口的路由属性配置为表路由，所述控制单元可操作用于在所述串行连接SCSI设备是终端设备的情况下将针对所述另一个端口的路由属性配置为直接路由。

7.根据权利要求4的串行连接SCSI扩展器，其中：

所述控制单元还可操作用于基于在一个或多个识别地址帧中接收的信息填充路由表，并且通过查询所述路由表建立与设定为表路由的端口的连接。

8.一种用于操作串行连接SCSI扩展器的方法，所述串行连接SCSI扩展器包括具有相关联的收发器的多个物理链路，其中所述多个物理链路被配置至端口中，所述方法包括：

经由所述扩展器的控制单元检测在所述扩展器的端口处接收的发现串行管理协议请求；以及

经由所述控制单元，响应于检测到所述串行管理协议请求，在所述串行管理协议请求包括报告自配置状况命令的情况下，将存储器中针对所述端口的的路由属性设定为减法路由。

9.根据权利要求8的方法，进一步包括：

在所述串行管理协议请求包括报告自配置状况消息的情况下，确定接收所述串行管理协议请求的所述端口耦合到串行连接SCSI发起器用于通信。

10.根据权利要求8的方法，进一步包括：

将报告自配置状况消息发送给与所述扩展器直接耦合的扩展器。

11.根据权利要求8的方法，进一步包括：

在所述扩展器处，经由所述串行连接SCSI扩展器的另一个端口，传播串行管理协议识别地址帧；以及

在所述控制单元处，基于响应于传播的串行管理协议识别地址帧接收的识别地址帧，确定是将针对所述另一个端口的路由属性设定为表路由还是直接路由。

12.根据权利要求8的方法，其中：

13.根据权利要求11的方法，进一步包括：

在所述控制单元处，基于接收的识别地址帧，确定与所述另一个端口耦合的串行连接SCSI设备是串行连接SCSI扩展器还是终端设备；

在所述串行连接SCSI设备是扩展器的情况下，经由所述控制单元，将针对所述另一个端口的路由属性配置为表路由；以及

在所述串行连接SCSI设备是终端设备的情况下，经由所述控制单元，将针对所述另一个端口的路由属性配置为直接路由。

14.根据权利要求11的方法，进一步包括：

经由所述控制单元，基于在一个或多个识别地址帧中接收的信息，填充路由表；以及

通过查询所述路由表，建立与设定为表路由的端口的连接。