CN109547875A - 一种fc交换网络任意端口接入设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FC交换网络任意端口接入设计方法，将光纤接口卡FIC与其所从属的CPU及上层应用抽象为一个逻辑设备，系统集成者全局统一规划逻辑设备及其设备ID，以及逻辑设备之间的逻辑消息ID；系统集成者统一规划逻辑设备角色，其中一个逻辑设备为网络控制器NC，其他逻辑设备为远程终端RT；由NC逻辑设备的FC驱动建立并维护全局映射关系表，通过所述全局映射关系表的建立与维护，根据局映射关系表实现不同逻辑设备上层应用之间的通信。本发明方法使得系统支持设备可任意接入交换机的某个端口而不影响上层应用正常通信，极大地降低了系统的管理、使用和维护复杂度。

Description

一种FC交换网络任意端口接入设计方法

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，具体涉及一种FC交换网络任意端口接入设计方法。

背景技术

基于FC-SW协议构建的光纤交换网络是一个以FC(Fibre Channel，光纤通道)交换机为中心的星型网络，可以是一台交换机或多台交换机集联构成一台逻辑交换机，图1给出了N台n端口FC交换机集联构成一台逻辑交换机的星型网络结构，FIC(Fibre InterfaceCard，光纤接口卡)是与交换机端口连接的节点，每个节点都有一个全局唯一的ID(portID，端口ID)，并且与所连接交换机端口绑定。

这种节点ID与交换机端口绑定的机制要求系统集成者事先规划好系统所有节点及其与交换机连接关系，有利于构建物理拓扑确定的交换网络。节点的上层应用基于FC-AE-ASM协议在确定的物理拓扑上规划数据通信消息ID(msgID)，一个msgID指示从一个源节点到一个目的节点的一条光纤通道(Fibre Channel，FC)，从一个源节点到目的节点可配置多个msgID，即多个光纤通道。图2示意了节点FIC-1到节点FIC-2配置N个msgID，节点FIC-2到节点FIC-1配置M个msgID。

这种物理拓扑确定、逻辑通道统一的系统运行稳定、可靠，易于维护，但也带来与现实需求的冲突：

1.希望FC交换机也能跟以太网交换机类似，节点可任意接入某个端口，同时不影响上层应用通信，但上述网络不支持任意接入。

2.希望上层应用通信与portID和msgID解除绑定，运行过程中目的节点发生端口位置改变依然不影响应用通信，但上述网络不支持运行过程中节点的端口位置改变。

发明内容

针对基于FC-SW/FC-AE-ASM协议构建的FC交换网络与现实需求的冲突，本发明提出一种FC交换网络任意端口接入设计方法，能满足现实需求。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种FC交换网络任意端口接入设计方法，包括以下步骤：

将光纤接口卡FIC与其所从属的CPU及上层应用抽象为一个逻辑设备，系统集成者全局统一规划逻辑设备及其设备ID，以及逻辑设备之间的逻辑消息ID；

系统集成者统一规划逻辑设备角色，其中一个逻辑设备为网络控制器NC，其他逻辑设备为远程终端RT；由NC逻辑设备的FC驱动建立并维护全局映射关系表，其中，所述的全局映射关系表中，每一行用于存储一个逻辑设备的四个信息：设备ID、端口ID、网管角色、在网状态；

通过所述全局映射关系表的建立与维护，根据局映射关系表实现不同逻辑设备上层应用之间的通信。

进一步地，所述的设备ID，由系统集成者全局统一规划并分配给每一个逻辑设备；

所述的端口ID，为与FC交换机端口绑定的端口ID，由逻辑设备中的FIC从交换机获取，然后告知FC驱动；

所述的网管角色，表示逻辑设备角色是NC或者RT；

所述的在网状态，表示逻辑设备在网或脱网。

进一步地，所述的全局映射关系表维护过程如下：

当逻辑设备接入FC交换机时，由逻辑设备中的FIC主动识别与FC交换机连接端口，并确定端口ID，然后通知逻辑设备的FC驱动；

逻辑设备的上层应用通过FC驱动的接口将逻辑设备的设备ID告知FC驱动，FC驱动建立起当前逻辑设备的设备ID与端口ID的对应关系；

设置为NC的逻辑设备通过其FC驱动向其他RT逻辑设备广播NC就绪通知；

RT逻辑设备的FC驱动接收到NC就绪通知后，使能RT逻辑设备上网，即使RT在网，使其在网络中具备通信能力；然后FC驱动将RT逻辑设备的设备ID与端口ID的对应关系作为反馈信息发送给NC逻辑设备，反馈信息中同时携带RT逻辑设备已在网信息；

NC逻辑设备收集各个RT逻辑设备的反馈信息，并根据反馈信息为每一个逻辑设备记录设备ID、端口ID、网管角色以及在网状态，从而完善映射表中各逻辑设备的信息；当全局映射关系表中具备所有RT逻辑设备信息后，将全局映射关系表向RT逻辑设备进行广播；

当某个RT逻辑设备与FC交换机断开连接时，FC交换机感知到断开信息并主动通知NC逻辑设备，NC逻辑设备刷新全局映射关系表，即将表中该断开的RT逻辑设备对应表项的端口ID设置为无效值、网关角色设置为无效值、在网状态设置为无效值。

进一步地，所述的全局映射关系表维护过程还包括：

NC逻辑设备中建立的全局映射关系表在有更新时向RT逻辑设备进行广播，RT逻辑设备接收并保存全局映射关系表。

进一步地，所述的根据局映射关系表实现不同逻辑设备上层应用之间的通信，包括：

发送数据：发送端逻辑设备的上层应用指定目的逻辑设备的设备ID，发送端逻辑设备的FC驱动依据全局映射关系表，识别目的逻辑设备是否存在，若不存在则发送失败，若存在则继续判断目的逻辑设备是否在网，若脱网则发送失败，否则找到目的逻辑设备的端口ID，将端口ID作为FC-AE-ASM协议中的目的端口ID，然后将要发送的数据采用FC-AE-ASM协议进行发送。

接收数据：接收端逻辑设备的上层应用在接收数据时指定源逻辑设备的设备ID，接收端逻辑设备的FC驱动依据全局映射关系表识别源逻辑设备是否存在，若不存在则接收失败，若存在则继续判断源逻辑设备是否在网，若脱网则接收失败，否则找到源逻辑设备的端口ID，并将来自该端口的数据提交给上层应用。

本发明与现有技术相比具有以下技术特点：

1.本发明方法中上层应用只需统一规划逻辑设备以及设备之间的逻辑msgID，不必关注设备与实际端口的连接情况，也不必强制要求节点固定接入到某个端口，降低了系统集成者的管理复杂度。

2.本发明方法的改进型FC交换网络上构建的系统，使系统设计者应对两种需求场景变得轻而易举：

对于逻辑设备任意接入场景，以FC交换机为中心的星型网络系统中，设备繁多，系统支持设备可任意接入交换机的某个端口而不影响上层应用正常通信，将极大降低系统的管理、使用和维护复杂度。

对于上层应用迁移重构场景：某些高可靠系统，通常会在系统中部署冗余设备，当主设备出现故障时会通过应用迁移将其上的应用重新部署到冗余设备上，应用+冗余设备成为新的主设备，并且逻辑devID(device ID，设备ID)不变，即系统中其他设备并不会明显感知到主设备发生迁移重构。

附图说明

图1为基于FC-SW协议构建的以FC交换机为中心的星型网络拓扑示意图；

图2为符合FC-AE-ASM协议的FIC之间光纤通道配置示意图；

图3为符合FC-AE-ASM协议的逻辑设备之间的逻辑通道和光纤通道配置示意图；

图4为全局逻辑设备与节点ID映射关系示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种FC交换网络任意端口接入设计方法，具体包括以下步骤：

步骤1，将光纤接口卡FIC与其所从属的CPU及上层应用抽象为一个逻辑设备，系统集成者全局统一规划逻辑设备及其devID(设备ID)，以及逻辑设备之间的逻辑msgID(消息ID)。

光纤接口网卡FIC作为接口设备，通过PCI、PCIe等接口与处理器CPU连接，作为CPU的外部设备，受CPU管理；逻辑设备通过FIC与交换机端口连接实现接入交换机。所述的上层应用是指在FC网络上构建的各类应用，如显示控制、通信导航等。通常系统中包含多个逻辑设备，逻辑设备之间通过FC网络互连。对于逻辑设备数量较少的系统，系统集成者可通过手工对其进行统一规划，从而确定系统中有哪些设备，并确定每个设备的设备名称和devID；如系统中逻辑设备数量较多，则可借助规划支撑工具协助进行统一规划，以确保系统中的逻辑设备名称、devID分配不冲突。

如图3所示，以两个逻辑设备为例，两个逻辑设备的应用之间使用系统集成者全局规划的逻辑msgID，数据收发以devID和逻辑msgID为依据。

步骤2，建立全局映射关系表

系统集成者统一规划逻辑设备角色，其中一个逻辑设备为NC(NetworkController,网络控制器)，其他逻辑设备为RT(Remote Terminal，远程终端)。由NC逻辑设备的FC驱动建立并维护全局逻辑设备节点ID映射关系，即全局映射关系表，如图4所示。所述的FC驱动是运行于所述逻辑设备中的CPU上对光纤接口网卡FIC进行管理和维护的软件程序，向上层应用提供函数接口实现不同设备之间的数据通信。全局关系映射表中，每一行用于存储一个逻辑设备的四个信息：devID、portID、网管角色、在网状态，其中：

devID为设备ID，由系统集成者全局统一规划并分配给每一个逻辑设备；

portID为与FC交换机端口绑定的端口ID，由逻辑设备中的FIC从交换机获取，然后告知FC驱动；

网管角色：表示逻辑设备角色是NC或者RT；

在网状态：表示逻辑设备在网或脱网。

步骤3，维护全局映射关系表

步骤3.1，当逻辑设备接入FC交换机时，由逻辑设备中的FIC主动识别与FC交换机连接端口，并确定portID，然后通知逻辑设备的FC驱动；

步骤3.2，逻辑设备的上层应用通过FC驱动的接口将逻辑设备的devID告知FC驱动，FC驱动建立起当前逻辑设备的devID与portID的对应关系；

步骤3.3，设置为NC的逻辑设备通过其FC驱动向其他RT逻辑设备广播NC就绪通知；

步骤3.4，RT逻辑设备的FC驱动接收到NC就绪通知后，使能RT逻辑设备上网，即使RT在网，使其在网络中具备通信能力；然后FC驱动将RT逻辑设备的devID与portID的对应关系作为反馈信息发送给NC逻辑设备，反馈信息中同时携带RT逻辑设备已在网信息；

步骤3.5，NC逻辑设备收集各个RT逻辑设备的反馈信息，并根据反馈信息为每一个逻辑设备记录devID、portID、网管角色以及在网状态，从而完善映射表中各逻辑设备的信息；当全局映射关系表中具备所有RT逻辑设备信息后，将全局映射关系表向RT逻辑设备进行广播；

步骤3.6，当某个RT逻辑设备与FC交换机断开连接时，FC交换机感知到断开信息并主动通知NC逻辑设备，NC逻辑设备刷新全局映射关系表，即将表中该断开的RT逻辑设备对应表项的portID设置为无效值、网关角色设置为无效值、在网状态设置为无效值；

步骤3.7，NC逻辑设备中建立的全局映射关系表在有更新(例如有逻辑设备加入或断开时)时向RT逻辑设备进行广播，RT逻辑设备接收并保存全局映射关系表。

步骤4，全局映射关系表的使用

通过全局映射关系表的建立与维护，网络中各逻辑设备均拥有了全局映射关系表；在上层应用进行通信时，按照以下规则：

发送数据：发送端逻辑设备的上层应用指定目的逻辑设备的devID，发送端逻辑设备的FC驱动依据全局映射关系表，识别目的逻辑设备是否存在，若不存在则发送失败，若存在则继续判断目的逻辑设备是否在网，若脱网则发送失败，否则找到目的逻辑设备的portID，将portID作为FC-AE-ASM协议中的D_ID(Destination port ID，目的端口ID)，然后将要发送的数据采用FC-AE-ASM协议进行发送。

接收数据：接收端逻辑设备的上层应用在接收数据时指定源逻辑设备的devID，接收端逻辑设备的FC驱动依据全局映射关系表识别源逻辑设备是否存在，若不存在则接收失败，若存在则继续判断源逻辑设备是否在网，若脱网则接收失败，否则找到源逻辑设备的portID，并将来自该端口的数据提交给上层应用。

本方案中，通过所述全局映射关系表的建立与维护，根据局映射关系表实现不同逻辑设备上层应用之间的通信，从实现FC交换网络任意端口接入。

Claims (5)

1.一种FC交换网络任意端口接入设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光纤接口卡FIC与其所从属的CPU及上层应用抽象为一个逻辑设备，系统集成者全局统一规划逻辑设备及其设备ID，以及逻辑设备之间的逻辑消息ID；

系统集成者统一规划逻辑设备角色，其中一个逻辑设备为网络控制器NC，其他逻辑设备为远程终端RT；由NC逻辑设备的FC驱动建立并维护全局映射关系表，其中，所述的全局映射关系表中，每一行用于存储一个逻辑设备的四个信息：设备ID、端口ID、网管角色、在网状态；

通过所述全局映射关系表的建立与维护，根据局映射关系表实现不同逻辑设备上层应用之间的通信。

2.如权利要求1所述的FC交换网络任意端口接入设计方法，其特征在于，

所述的设备ID，由系统集成者全局统一规划并分配给每一个逻辑设备；

所述的端口ID，为与FC交换机端口绑定的端口ID，由逻辑设备中的FIC从交换机获取，然后告知FC驱动；

所述的网管角色，表示逻辑设备角色是NC或者RT；

所述的在网状态，表示逻辑设备在网或脱网。

3.如权利要求1所述的FC交换网络任意端口接入设计方法，其特征在于，

所述的全局映射关系表维护过程如下：

当逻辑设备接入FC交换机时，由逻辑设备中的FIC主动识别与FC交换机连接端口，并确定端口ID，然后通知逻辑设备的FC驱动；

逻辑设备的上层应用通过FC驱动的接口将逻辑设备的设备ID告知FC驱动，FC驱动建立起当前逻辑设备的设备ID与端口ID的对应关系；

设置为NC的逻辑设备通过其FC驱动向其他RT逻辑设备广播NC就绪通知；

RT逻辑设备的FC驱动接收到NC就绪通知后，使能RT逻辑设备上网，即使RT在网，使其在网络中具备通信能力；然后FC驱动将RT逻辑设备的设备ID与端口ID的对应关系作为反馈信息发送给NC逻辑设备，反馈信息中同时携带RT逻辑设备已在网信息；

NC逻辑设备收集各个RT逻辑设备的反馈信息，并根据反馈信息为每一个逻辑设备记录设备ID、端口ID、网管角色以及在网状态，从而完善映射表中各逻辑设备的信息；当全局映射关系表中具备所有RT逻辑设备信息后，将全局映射关系表向RT逻辑设备进行广播；

当某个RT逻辑设备与FC交换机断开连接时，FC交换机感知到断开信息并主动通知NC逻辑设备，NC逻辑设备刷新全局映射关系表，即将表中该断开的RT逻辑设备对应表项的端口ID设置为无效值、网关角色设置为无效值、在网状态设置为无效值。

4.如权利要求4所述的FC交换网络任意端口接入设计方法，其特征在于，

所述的全局映射关系表维护过程还包括：

NC逻辑设备中建立的全局映射关系表在有更新时向RT逻辑设备进行广播，RT逻辑设备接收并保存全局映射关系表。

5.如权利要求1所述的FC交换网络任意端口接入设计方法，其特征在于，

所述的根据局映射关系表实现不同逻辑设备上层应用之间的通信，包括：

发送数据：发送端逻辑设备的上层应用指定目的逻辑设备的设备ID，发送端逻辑设备的FC驱动依据全局映射关系表，识别目的逻辑设备是否存在，若不存在则发送失败，若存在则继续判断目的逻辑设备是否在网，若脱网则发送失败，否则找到目的逻辑设备的端口ID，将端口ID作为FC-AE-ASM协议中的目的端口ID，然后将要发送的数据采用FC-AE-ASM协议进行发送；

接收数据：接收端逻辑设备的上层应用在接收数据时指定源逻辑设备的设备ID，接收端逻辑设备的FC驱动依据全局映射关系表识别源逻辑设备是否存在，若不存在则接收失败，若存在则继续判断源逻辑设备是否在网，若脱网则接收失败，否则找到源逻辑设备的端口ID，并将来自该端口的数据提交给上层应用。