CN110941392A

CN110941392A - 将远程存储设备模拟为本地存储设备的方法和装置

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Publication number: CN110941392A
Application number: CN201911056489.3A
Authority: CN
Inventors: 杨少辉; 高志鹏; 格雷戈里·华莱士·罗斯
Original assignee: Lenovo Enterprise Solutions Singapore Pte Ltd
Current assignee: Lenovo Enterprise Solutions Singapore Pte Ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-03-31

Abstract

一种信息处理装置，适于将远程存储设备模拟为本地存储设备。其中，该信息处理设备包括机箱、位于机箱上的存储设备托架、以及可移除地安装在该存储设备托架中的接口设备。接口设备适合于连接到远程存储设备，并将其模拟为本地存储驱动器，以便该远程存储设备可以通过存储设备托架进行访问。管理固件可以访问该远程存储设备(例如NVMeOF卷)，就像访问具有相同特征、性能和便利性的本地存储设备一样。

Description

将远程存储设备模拟为本地存储设备的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机中的存储设备，尤其涉及计算机对远程存储设备的连接和访问。

背景技术

随着企业IT行业为了提高性能和降低能源/热量占用而采用固态存储(SSD)，同样地NVMe(NVM Express或非易失性存储器主机控制器接口规范)也在迅速取代服务器上的SCSI/SATA/SAS作为首选协议以PCIe总线的本地吞吐容量来访问本地SSD。同时，基于网络(Fabric)的NVMe协议(NVMeOF)正在确立其作为首选的块存储共享协议的地位，以取代现有基于IP的SCSI(iSCSI)和广泛使用的基于光纤通道的SCSI(aka SAN)，以访问共享的SSD存储群集。

为了获得NVMeOF的全部性能潜能，它需要至少25Gbps或更高速度的可靠网络传输。当今的服务器通常具有几个1或10Gbps以太网端口，因此使用NVMeOF很可能需要向服务器(以太网、无限带宽技术或光纤通道)添加额外的网络接口卡(NIC)。但是，这些服务器通常具有1-2个PCIe插槽，这些插槽可能被非常大的GPU占用，而与此同时GPU越来越成为一种常见的附件，因此没有服务器多余的插槽可用于额外的NIC卡。此外，在服务器的共享机柜/机箱中，将额外的NIC卡安装到服务器节点具有挑战性，因为它需要露出外部端口以供网络电缆插入。因此，由于硬件体系结构约束和硬件安装复杂性，在高密度服务器中部署NVMeOF面临着挑战。

另外，基于网络的NVMeOF引起了系统管理可用性问题：系统清单中不会显示任何存储设备。主机侧的“启动器”被实现为操作系统(OS)内部的设备驱动程序。它通过运行一些命令通过网络连接到“目标”子系统，然后将远程块设备提供给OS。但是，新安装的块设备对服务器管理固件堆栈(UEFI、BMC、SMBIOS、VPD、Redfish等)而言是不可见的。这会导致块设备的配置和故障排除中的主要问题。与本地连接的NVMe SSD设备相比，使用基于网络的存储因而是不方便的。

发明内容

因此，本发明在一个方面中提供了一种信息处理设备，该信息处理设备适于将远程存储设备模拟为本地存储设备。其中，该信息处理设备包括机箱、机箱上的存储设备托架、和可移除地安装在存储设备托架中的接口设备。接口设备适合于连接到远程存储设备，并将其模拟为本地存储驱动器，以便该远程存储设备可以通过存储设备托架进行访问。

在本发明的另一方面，提供了一种接口设备，其适于安装到信息处理设备的存储设备托架中。接口设备适合于连接到远程存储设备，并将其模拟为本地存储驱动器，以便该远程存储设备可以通过存储设备托架进行访问。

在本发明的另一方面，提供了一种用于在信息处理设备上将远程存储设备模拟为本地存储设备的方法。该方法包括以下步骤：将接口设备可移除地连接到信息处理设备的存储设备托架；在接口设备上模拟本地存储设备；将远程存储设备连接到接口设备，其中远程存储设备包含磁盘信息；将远程存储设备与本地存储设备链接，并将本地存储设备与远程存储设备的磁盘信息一起呈现给信息处理设备的管理固件。

因此，本发明解决了在高密度环境中部署诸如NVMeOF块存储之类的远程存储设备的计算机硬件方面的问题，以及将远程存储设备模拟为本地存储设备到操作系统之外的计算机的管理固件的软件方面的问题。在NVMeOF远程设备的示例中，通过利用计算机机箱上的专用前部NVMe存储托架而不是PCIe插槽来克服上述硬件问题。用户不必费劲地在机箱背面找到一个空的PCIe插槽，也无需穿过一堆其他的电缆而将NVMe电缆插入该插槽。相反，使用了计算机的前部可接触到的NVMe存储托架，这些NVMe存储托架本来经常未被利用。这些NVMe存储托架现在用于安装由NVMe存储托架供电的接口设备，并将其作为真实的SSD设备呈现给管理固件和操作系统，而其实在后台该SSD设备由远程存储设备担当。

在软件方面，本发明允许计算机的管理固件，诸如UEFI(统一可扩展固件接口)、BMC(基板管理控制器)、SMBIOS(系统管理基本输入输出系统)、VPD(重要产品数据)、Redfish等直接访问远程存储设备，就像系统管理员使用本地NVMe设备一样地方便，同时还具有相同的系统管理清单可见性和警报功能。换句话说，远程存储卷现在作为本地连接的存储设备而对系统固件和OS是可见的。然后，对远程存储设备进行任何常规的带外(OOB)系统管理清单、报告和警报过程。可以根据需要将设备动态调整为任何特性，并通过模拟的pull/plug命令使其对服务器固件和OS可见。这使远程NVMeOF卷具有其所有特性，性能和便利性，其行为与本地连接的NVMe SSD设备100％完全一样。总体而言，本发明的实施方式提供了对于密集服务器中基于PCI交换的共享存储的可靠替代。

附图说明

通过以下优选实施方式的描述，本发明的前述和其他特征将变得显而易见，所述优选实施方式仅通过示例的方式结合附图提供，其中：

图1示出了根据本发明实施方式的要安装在信息处理设备上的存储驱动器托架中的接口设备(显示为接口卡)。

图2是根据本发明另一实施方式的信息处理设备的框图，该信息处理设备包括连接到远程存储驱动器的接口卡。

图3示出了根据本发明的另一实施方式的将远程存储驱动器模拟为本地存储驱动器的方法的流程图。

在附图中，贯穿本文所述的几个实施方式，相同的标号指示相同的部件。

具体实施方式

现在参考图1，其示出了一种信息处理设备，该信息处理设备允许将接口设备(示为接口卡26)安装到其上。如本领域技术人员所理解的，该实施方式中的信息处理设备是服务器20，其适于处理请求并通过网络连接传递数据。服务器20包括机箱24，服务器的大多数硬件组件容纳在机箱24中。机箱24包含前面板32，该前面板是机箱24在适当地安装了服务器20(例如在机柜机架中)时最接近用户的一侧面板。与服务器20的后面板(未示出)相比，用户可以更容易地直接接触前面板32，并且前面板32带有各种端口和/或开关(未示出)供用户接触。特别地，如图1所示，在前面板32上配置了两个存储托架22。每个存储托架22与NVMe SSD兼容，例如2.5英寸可热插拔SSD硬盘。

接口卡26是分立的组件，其允许被可移除地安装到前面板32上的两个存储托架22中的任何一个上。当然，在本发明的其他实施方式中，接口卡26也可以安装到任何一个服务器20的机箱24上的其他兼容存储托架，诸如机箱24后面板上的其他兼容存储托架。接口卡26具有SSD驱动器的尺寸，以便与存储托架22的尺寸兼容，并包含专门设计的SoC(片上系统)或FPGA(现场可编程门阵列，均未示出)，它们以SSD驱动器的形式容纳。顾名思义，接口卡26充当远程存储驱动器30与服务器20之间的适配器，并在安装后由存储托架22供电。接口卡26经由诸如使用以太网电缆的有线连接(也称为NVMeOF网络中的“网络”)连接到远程存储驱动器30。就像任何已知的NVMeOF启动器一样，接口卡26支持与常规NVMeOF启动器相同的各种协议和传输，以便实现对网络的连接。远程存储驱动器30是作为NVMeOF光纤网络的一部分的外部存储设备，并在块存储共享协议下运行。

现在转向图2，其中示出了本发明的不同实施方式。与图1中的服务器20相似的信息处理设备120包含两个都连接到PCIe总线136的中央处理单元(CPU)134。PCIe总线136连接到服务处理器的类型的基板管理控制器(BMC)138。信息处理设备120的驱动器背板140用于物理连接到信息处理设备120的机箱(未显示)外部的各种外围设备，尤其是真实的驱动器142(例如，独立SSD驱动器)和物理连接到驱动器背板140的接口卡126。BMC 138还连接到驱动器背板140。接口卡126具有与图1相似的功能，特别是接口卡126包含存储器144，用于至少保存模拟驱动器146的NVMe名称空间信息以及远程NVMeOF存储目标150的目标信息。模拟驱动器146是接口卡126模拟类似于真实驱动器142的本地存储驱动器的结果。接口卡126还包含结构适配器148，该结构适配器用于使用NVMeOF协议与远程NVMeOF存储目标150通信。如本领域技术人员将理解的那样，结构适配器148与常规的背面NIC适配器中的那些相同。在该实施方式中，远程NVMeOF存储目标150是远程存储驱动器。

接下来，在图3中，描述了将远程存储驱动器模拟为本地存储驱动器的方法。该方法可以在信息处理设备和接口卡的各种硬件配置上使用，诸如但不限于图1和2所示的那些。然而，为了容易理解，将参考图2中所示的硬件对图3中的方法进行以下描述。在图3中，第一步骤200是将接口卡126插入常规NVMe SSD存储托架，该托架在图1的示例中位于机箱的前面板上。在插入完成之后，当信息处理设备120通电时(例如，当接口卡126被热交换时)，然后接口卡126由存储托架供电。然后，在步骤202中，将普通的NVMe SSD驱动器模拟为信息处理设备120的本地存储驱动器，并且该模拟基于NVMeOF的卷特性。NVMeOF卷特性既包含通用部分，又包含特定部分，该通用部分包含与NVMe SSD存储托架相同的设备特性，该特定部分特定于当前远程安装的NVMeOF卷特性。例如，设备部分可以包括设备制造商的名称、产品名称、部件号、序列号、现场更换单元(FRU)、固件级别、协议、外形尺寸、电源要求、硬件地址等。例如，特定部分可以包括容量、性能、块大小等。接下来，在步骤204中，接口卡126连接到远程存储驱动器150，其为远程NVMeOF存储目标，并且在步骤206中，模拟的本地存储驱动器不仅可以由信息处理设备120的操作系统直接看到，还可以由其包括UEFI、BMC和背板的服务器管理固件直接看到。步骤208-212进一步描述服务器20的各个组件，其接收模拟为本地驱动器的已安装的NVMe名称空间信息以及远程目标信息。在步骤208中，当在加载OS之后完成服务发现的NVMeOF时，安装在信息处理设备20的操作系统中的驱动器将NVMe名称空间信息连同目标信息一起保存到接口卡126的存储器中。这样的名称空间信息和目标信息然后可以被用于操作系统以及安装在操作系统中的软件应用程序。在步骤210中，信息处理设备120的BMC 138与信息处理设备120中的系统总线(诸如，I²C总线或PCIe总线)进行通信，以获得NVMe名称空间信息和远程目标信息。这样一来，BMC138不必依靠操作系统来获取信息，而是能够直接看到和访问远程存储驱动器150，与真实的本地存储驱动器没有区别。此外，BMC 138知道模拟存储驱动器真实上是远程存储驱动器150，这是因为BMC 138的驱动器背板140通过信号线(例如，驱动器背板140和接口上的专用金属端子)检测到模拟存储驱动器卡126，然后将此信息通知信息处理设备20的BMC138。普通NVMe SSD驱动器不具有这种专用金属端子，而接口卡126具有该专用金属端子，因此使驱动器背板140能够检测接口卡126上实现的模拟存储驱动器。

因此，充分描述了本发明的示例性实施方式。尽管该描述涉及特定的实施方式，但是对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以通过改变这些具体细节来实践本发明。因此，本发明不应被解释为限于这里阐述的实施方式。

尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是本发明应被认为是示例性的，而不是限制性的，应理解，仅示出和描述了示例性实施方式，并且不限制本发明。以任何方式限制本发明的范围。可以理解，本文描述的任何特征可以与任何实施方式一起使用。说明性实施方式并不彼此排斥，也不排斥本文未列举的其他实施方式。因此，本发明还提供了包括上述一个或多个说明性实施方式的组合的实施方式。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改和变型，因此，仅应施加所附权利要求书中指出的这种限制。

作为示例，在图1的实施方式中，服务器被用作信息处理设备的示例，但是本领域技术人员应该理解，在本发明的其他变型中，可以使用不同类型的信息处理设备，诸如个人计算机、笔记本电脑等，只要它们包含可用于通过适配器连接到远程存储设备的存储托架即可。

类似地，在上述实施方式中，存储托架与NVMe SSD兼容，并且远程存储驱动器符合NVMeOF协议。然而，本发明不限于这些特定协议或标准，而是可以便利于将远程存储驱动器连接到本地信息处理设备的任何类型的存储托架和远程/块存储技术。存储托架最好支持真实的本地存储驱动器，因为这样的存储托架通常没有得到充分利用，可以用来实现远程存储驱动器的模拟。

NVMe SSD设备可与任何尺寸兼容的驱动器托架一起使用，例如2.5英寸、3.5英寸、1.8英寸、M.2、U.2等，和/或任何其他常见或工业上接受的驱动器托架形状因素。

Claims

1.一种信息处理设备，适于将远程存储设备模拟为本地存储设备，所述信息处理设备包括：

a)机箱；

b)位于所述机箱上的存储设备托架；以及

c)接口设备，其被可移除地安装在所述存储设备托架中；

其中，所述接口设备适于连接到远程存储设备，并将其模拟为本地存储驱动器，以便该远程存储设备可以通过所述存储设备托架进行访问。

2.根据权利要求1所述的信息处理设备，还包括管理固件和操作系统；所述远程存储设备在所述管理固件和所述操作系统上均显示为所述本地存储驱动器。

3.根据权利要求1或2所述的信息处理设备，其中所述接口设备具有SSD驱动器的形状因子。

4.根据权利要求1或2所述的信息处理设备，其中所述存储设备托架与NVMe SSD兼容。

5.根据权利要求1或2所述的信息处理设备，其中所述存储设备托架包括与所述接口设备耦合的信号端子；所述信息处理设备的背板经由所述信号端子将所述本地存储驱动器识别为模拟驱动器。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的信息处理设备，其中所述接口设备适于经由系统总线与所述信息处理系统的服务处理器进行通信。

7.根据权利要求1或2所述的信息处理设备，其中所述接口设备还包括存储器，以及所述操作系统还包括驱动程序；所述驱动程序适于获得远程存储设备的磁盘信息并将所述磁盘信息保存在所述存储器中。

8.根据权利要求7所述的信息处理设备，其中所述磁盘信息还包括所述远程存储设备的名称空间信息和目标信息。

9.一种接口设备，适于安装到信息处理设备的存储设备托架中，其中所述接口设备适于连接至远程存储设备，并将其模拟为本地存储驱动器，以便该远程存储设备能够经由所述存储设备托架进行访问。

10.一种用于在信息处理设备上将远程存储设备模拟为本地存储设备的方法，该方法包括以下步骤：

a)将接口设备可移除地连接到信息处理设备的存储设备托架；

b)在所述接口设备上模拟本地存储设备；

c)将远程存储设备连接到接口设备，所述远程存储设备包含磁盘信息；

d)将所述远程存储设备与所述本地存储设备链接；以及

e)将所述本地存储设备与所述远程存储设备的磁盘信息一起呈现给所述信息处理设备的管理固件。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述呈现步骤还包括以下步骤：将所述磁盘信息发送到所述信息处理系统的服务处理器。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述呈现步骤还包括以下步骤：由所述信息处理设备的背板经由将所述接口设备耦合至所述存储设备托架的信号线来确定所述远程存储设备的存在。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其中所述链接步骤还包括：由操作系统驱动器获得所述远程存储设备的磁盘信息，以及将所述磁盘信息保存到所述接口设备的存储器中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述磁盘信息还包括所述远程存储设备的名称空间信息和目标信息。