CN1592883A - 适配器、转换数据存储设备和转换数据存储设备的操作法 - Google Patents

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Abstract

转换数据存储设备的接口的适配器含有连接设备的接口的第一接口和连接主机系统的第二接口。该适配器包括处理器，而处理器包括在接口之间转换命令和数据的装置。它转换数据存储设备，以便在物理上和在逻辑上模仿更高适用性和更高性能的本机(native)数据存储设备，转换数据存储设备的操作方法包括接收目的地是设备的命令和数据并将它们从第一接口传送到第二接口的步骤。该方法还包括接收带有标识命令的目的地是适配器还是数据存储设备的首标的命令，从首标中提取信息和把命令引向它的正确目的地。

Description

适配器、转换数据存储设备和转换数据存储设备的操作法
技术领域
总的来说，本发明涉及计算机和外围数据存储设备之间的接口，尤其涉及使数据存储设备具有高功能接口能力的适配器、转换数据存储设备和转换数据存储设备的操作方法。
背景技术
廉价或商用盘驱动器主要与单个主机系统一起使用。用于这样的廉价盘驱动器的流行盘驱动器接口包括例如SCSI(小型计算机系统接口)或ATA(高级技术或AT嵌入式接口)。当与单个系统连接时，这些盘驱动器可以具有很高能力和具有很高特性。
大多数商用盘驱动器只与带有简单接口的单个主机系统连接，这种简单接口使盘驱动器不能用在多个主机系统要求访问的地方。ATA接口只能把盘驱动器与单个主机系统连接。从结构上说，SCSI接口允许以减少可能盘数为代价来使多个主机系统。通常，SCSI接口用在单个主机系统上，或至多与两个主机系统一起使用。这样与商用盘驱动器的连接接口当用于高功能、高适用性的系统时，存在着局限性。
多个主机系统的一种接口选择是被设计成用于同一回路上的多个主机系统的SSA(串行存储结构)，并包括当系统或盘发生故障时，保持网络适用性的功能。对于SSA，可以避开不正常工作系统，使所有其它系统继续运行。SSA网络是用电缆连接成回路的，因此，盘驱动器的任何故障都不能阻止所有系统继续对所有其它盘驱动器进行操作。为了提高SSA的性能，将数据发送到与用于接收数据的那些线路分立的线路上。因此，任何节点可以同时发送和接收数据。支持多个主机的接口的另一个例子是FC-AL(光纤信道判优回路)接口。
对要求将盘驱动器与多个主机连接的当前解决方案是使用带有本机SSA或FC-AL接口的特殊盘驱动器。这样的所谓本机盘驱动器被制造出来后，其容量比商用盘驱动器的容量小得多，并且，只能从少数应用商那里买到它们，因此，它们的价格高得多。对于每一种新一代记录技术，本机盘驱动器还需要开发资源，因此，这种盘驱动器的上市日期往往滞后于商用盘驱动器。
我们所需要的是能够与多个主机连接和用在服务器应用中的廉价、商用盘驱动器。还希望接口可以支持多个启动器。此外，希望上层协议具有允许几个主机同时访问的某些特征。
发明内容
本发明的一个实施例提供用于将商用盘驱动器与不同接口连接的适配器，这个不同的接口具有比盘驱动器本机的接口可获得的功能能力更高的功能能力。
本发明的一个目的是将商用廉价盘驱动器之类的数据存储设备转换成适用性和能力提高了的接口。
在本发明的一个实施例中，提供了转换数据存储设备的接口的适配器，适配器包括：第一接口，用于连接数据存储设备的接口；第二接口，用于连接一个或多个主机系统；处理器，包括在第一和第二接口之间转换命令和数据的转换装置，其中，适配器转换数据存储设备，以便在物理上和在逻辑上模仿更高适用性和更高性能本机数据存储设备，适配器含有与连接数据存储设备的第一接口兼容的第一连接器和与连接一个或多个主机系统的第二接口兼容的第二连接器，第一和第二连接器以背对背的布置装在适配器中，而适配器在逻辑上与目的地是数据存储设备的命令和目的地是适配器的数据独立。
在一个实施例中，发明的适配器可以包括带有第一连接器和第二连接器的印刷电路板，其中，第一连接器被安装在印刷电路板的第一表面上，而第二连接器被安装在印刷电路板的第二表面上，第一和第二连接器装在利用穿过印刷电路板的安装钉安装的支承物上。在一个可选实施例中，第一和第二连接器可以安装在独立的印刷电路板上并通过某些装置互连。
在一个实施例中，适配器最好可安装在数据存储设备外壳内，其中第二连接器被布置成适合通过第二接口与一个或多个主机系统连接。适配器可安装在以盘驱动器形式的数据存储设备的机架外壳内，以便盘驱动器和适配器在物理上模仿带有本机第二接口的盘驱动器。
在另一个实施例中，适配器可以含有一个或多个指示器件和把指示符发送到机架的外部的发送装置。指示器件可以是LED(发光二极管)，而发送装置是光导管。
在一个实施例中，适配器可以通过第一和第二连接器把电能提供给数据存储设备，和从12伏电源出发调整适配器局部消耗的电能，以便模仿本机数据存储设备的功耗。
在优选实施例中，第一接口可以是像ATA接口那样的单个主机接口，或第一接口可以是像SCSI接口那样的并行接口。第二接口可以是像SSA或FC-AL接口那样的串行多主机接口。
根据本发明的另一个实施例，提供了包括适配器和数据存储设备的转换数据存储设备，数据存储设备含有第一接口和将第一接口转换成第二接口的适配器，适配器包括：第一接口，用于连接数据存储设备的接口；第二接口，用于连接一个或多个主机系统；处理器，包括在第一和第二接口之间转换命令和数据的转换装置，其中，适配器转换数据存储设备，以便在物理上和在逻辑上模仿更高适用性和更高性能本机数据存储设备，适配器含有与连接数据存储设备的第一接口兼容的第一连接器和与连接一个或多个主机系统的第二接口兼容的第二连接器，第一和第二连接器以背对背的布置装在适配器中，而适配器在逻辑上与目的地是数据存储设备的命令和目的地是适配器的数据独立。
在优选实施例中，适配器可从数据存储设备中移去。适配器可安装在数据存储设备的外壳内，其中第二连接器被布置成适合通过第二接口与一个或多个主机系统连接。适配器可安装在以盘驱动器形式的数据存储设备的机架外壳内，以便盘驱动器和适配器在物理上模仿带有本机第二接口的盘驱动器。
在一个实施例中，适配器可以含有一个或多个指示器件和把指示符发送到机架的外部的发送装置。指示器件可以是LED(发光二极管)，而发送装置是光导管。
在一个实施例中，适配器可以通过第一和第二连接器把电能提供给数据存储设备，和从12伏电源出发调整适配器局部消耗的电能，以便模仿本机数据存储设备的功耗。
在优选实施例中，第一接口可以是像ATA接口那样的单个主机接口，或第一接口可以是像SCSI接口那样的并行接口。第二接口可以是像SSA或FC-AL接口那样的串行多主机接口。
根据本发明的另一个实施例，提供了包括适配器和数据存储设备的转换数据存储设备的操作方法，数据存储设备含有第一接口和将第一接口转换成第二接口的适配器，该方法包括：适配器接收目的地是数据存储设备的命令和数据；适配器将命令和数据从第一接口传送到第二接口；适配器和数据存储设备在物理上和在逻辑上模仿更高适用性和更高性能本机数据存储设备，其中，适配器接收带有标识命令的目的地是适配器还是数据存储设备的首标的命令；适配器从首标中提取信息和把命令引向它的正确目的地。
在一个实施例中，带有首标的命令可以是要下载的微代码包。微代码包可以含有首标、用于适配器的微代码和用于数据存储设备的微代码，其中，首标包括包中适配器或数据存储设备微代码的位置和适配器或数据存储设备微代码的长度的信息。
在一个优选实施例中，适配器可以响应询问命令，发送包括与适配器有关的信息和与数据存储设备有关的信息的报告字段，报告字段的接收器意识不到报告字段包含来自两个部件的信息。报告字段可以为适配器和数据存储设备报告工程改变级。
在优选实施例中，第一接口可以是像ATA接口那样的单个主机接口，或第一接口可以是像SCSI接口那样的并行接口。第二接口可以是像SSA或FC-AL接口那样的串行多主机接口。
附图说明
现在参照附图，只通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1a例示了按照本发明的设备的方块图；
图1b例示了图1a的细节的方块图；
图2a例示了与透明膜一起显示的、按照本发明的带有适配器的盘驱动器的简化俯视图；
图2b例示了图2a的盘驱动器的简化侧视图；
图3a例示了按照本发明的适配器的侧视图；
图3b例示了图3a的适配器的第一侧的图形；
图3c例示了图3a的适配器的第二侧的图形；和
图4例示了按照本发明的微代码首标的图形。
具体实施方式
本文所述的实施例使用将SCSI接口转换成SSA接口的盘驱动器的例子；但是，本公开文本不局限于这些特定类型的接口或盘驱动器。
参照图1a，这里配备了数个主计算机101、102、103。主计算机101、102、103含有第二类接口，这种第二类接口在这里所述的实施例中是SSA接口的高功能、高适用性接口。主计算机101、102、103以利用SSA协议发送的回路结构的形式连接在串行总线的SSA回路104上。
在SSA回路104上还配备了通过适配器与SSA回路104连接的数个盘驱动器108、109、110。每个盘驱动器108、109、110含有ATA或SCSI接口形式的第一类接口。每个盘驱动器108、109、110含有连接在盘驱动器108、109、110和SSA回路104之间的适配器105、106、107。盘驱动器108、109、110通过发送盘驱动器108、109、110的接口的协议的总线111、112、113与适配器105、106、107连接。
利用所述的适配器可以将除了盘驱动器之外的其它设备转换成像SSA接口那样的高功能接口。在所述的实施例中，采用的设备是盘驱动器。
图1b是图1a的一个盘驱动器108和一个适配器105的细节。盘驱动器108含有排队要执行的命令的队列器114。盘驱动器108含有像ATA或SCSI接口那样的第一类型的接口115。
适配器105是为了将现在所述的实施例中的SSA接口117、118、119的主计算机101、102、103的第二类接口转换成现在所述的实施例中SCSI接口115的盘驱动器105的第一类接口而配备的。
适配器105含有通过发送SSA协议的SSA总线104与主计算机101、102、103连接的SSA接口122。SSA总线104含有用于输出和输入数据和消息的分立串行电缆。适配器105还含有通过双向并行连接的SCSI总线111与盘驱动器108连接的SCSI接口124。适配器105含有记忆已经将什么命令发送到盘驱动器108和每个命令来自哪个主计算机101、102、103的处理器126。
适配器105通过SCSI连接器与盘驱动器108连接。主计算机101、102、103与适配器105的SSA接口122连接，仿佛它是盘驱动器的接口似的。
适配器105从主计算机101、102、103接收的SSA命令经适配器105处理，将SSA命令转换成转送到盘驱动器108的SCSI命令。适配器105保留与每个主计算机101、102、103发送的命令有关的信息。将来自盘驱动器108的信息以SCSI消息和数据的形式发送到适配器105，适配器105处理这些消息和数据，将它们转换成发送到相关主计算机101、102、103的SSA消息和数据。相关主计算机101、102、103由适配器105从与始发命令有关的保留信息中识别出来。
这样，只被设计成与单个主机系统(例如，ATA)连接的盘驱动器108可以与被设计成与多个主机系统连接的接口122连接。被设计成与通过适配器连接使其具有给定接口(例如，SSA)的性能和适用性特性的多个主机系统(例如，SCSI)连接的盘驱动器108也可以与多个主机系统连接。这种配置中的SCSI盘驱动器108只看到单个主机系统，即，适配器105。适配器105使用盘驱动器108的接口115和主计算机接口117、118、119之间的适配器卡。适配器包含将主计算机接口117、118、119的接口协议转换成盘驱动器接口115的协议的硬件和固件。
图2a和2b显示了存放带有适配器202的盘驱动器201的机架200的俯视图和侧视图。通常，为了易于插入和移出，以称为抽屉的组件安装几个机架。机架200可以沿插槽插入存储系统中并在它的前面204有一个把手203。传统SCSI或ATA盘驱动器201在盘驱动器201相对于把手203装在机架200的对端含有连接器205。存放SCSI或ATA盘驱动器的传统机架200存在将盘驱动器201移入机架200内的一些空间。这使得无需修改本机接口，通过盘驱动器201的本机接口连接器205(在这里所述的实施例中，是SCSI连接器205)就可以将适配器202与盘驱动器201相连接。将适配器202存放在机架200中，以便机架在物理上模仿其接口是从盘驱动器201转换而来的盘驱动器。适配器202可从盘驱动器201中移走，以便如果适配器出现故障，盘驱动器201仍然可以与它的本机接口或替代接口一起使用和使数据得到恢复。
适配器202详细显示在图3a到3b中和具有带有背对背连接器302、303的印刷电路板301的形式。一个连接器302用于像SSA、FC-AL接口那样的高功能、高适用性接口。
在本实施例中，连接器302是SSA标准连接器，并当适配器转换盘驱动器201使其在物理上与本机SSA盘驱动器相似时，连接器是雄性一体化或电缆连接器。SSA连接器302是具有模块化功能的一组模制和键控连接器。每个一体化连接器302含有4组功能触点，即，用于数据信号的两个总线凹盘304、305、把工作电压供应给盘驱动器的电源凹盘306和包括提供额外功能的设施的选择凹盘307。每个凹盘304、305、306、307分别通过它的模制形状键控。凹盘304、305、306、307被配套凹盘309环绕着。电缆或设备连接器(未示出)匹配单个凹盘的信号。连接器302的触点308位于凹盘304、305、306、307的模制键的上下表面，并且可长可短。
第二连接器303与盘驱动器201的本机连接器205配套。在这里描述的实施例中，本机接口连接器205是SCSI连接器。在这些图中，以80针SCA(单连接器嵌入式接口)连接器的形式显示了第二连接器303和本机连接器205。
为了实现连接器302、303的背对背布局，不能利用穿过安装连接器的钉将连接器302、303安装在印刷电路板301上。每个连接器302、303的连接器钉320、321被表面安装在印刷电路板301的每一侧上。仅仅表面安装不能为连接器302、303提供足够的机械强度和稳定性，因此，需要使用穿过印刷电路板301的安装钉311、312、313、314、315、316。
第一连接器302含有与印刷电路板301平行安装的平面支承物318，在印刷电路板301与平面支承物318之间留有小许空隙。连接器钉320穿过要焊接的平面支承物318从连接器302延伸到印刷电路板301。平面支承物318通过贯穿平面支承物318和印刷电路板301的4个安装钉311、312、313、314与印刷电路板301连接。两个安装钉315、316装在平面支承物318的每一端，和两个安装钉311、312穿过平面支承物318的延伸部分322、323装在沿着平面支承物318的中部、连接器302的每一个侧上。
第二连接器303含有两个端支承物324、325，两个端支承物324、325支承与印刷电路板301平行的第二连接器303，在第二连接器303和印刷电路板301之间留有小许空隙。第二连接器303的连接器钉321从第二连接器303的下侧延伸出来，并且被表面安装在印刷电路板301上。安装钉313、314贯穿端支承物324、325的每一个和印刷电路板301。
这样，可以以节省空间的布局背对背地安装连接器302、303，这种节省空间的布局把机械强度和稳定性提供给连接器302、303的同时，使适配器202能够转换盘驱动器201，使其在物理上与本机盘驱动器类似。
在可选实施例中，可以以背对背的布局把连接器302、303安装在分立的印刷电路板上，用电缆连接这两个印刷电路板。
适配器202含有指示适配器202的操作、配备在适配器202的内表面207上的LED 208。可以将光导管206配备在适配器202的内表面207和机架200的前表面204之间。来自适配器202的印刷电路板301上的LED 208的光线通过光导管206发送到机架200的前表面204，并且，当机架200被封装在存储系统中时，也能看见它。
所述的适配器202使转换盘驱动器201能够在电学上模仿本机盘驱动器。除了为第一接口和第二接口之间的协议翻译创造条件之外，适配器202必须通过一体化连接器302把电能提供给盘驱动器201，和为了使适配器202完成自已的功能，必须把电能提供给它。
在盘驱动器子系统中，通常把电能供应给盘驱动器，如把12V电源供应给电机(主轴和致动器)和把5V电源供应给盘驱动器的电子线路。通常从12V电源中可获得更多的功率。为了不增加转换设备(包括本机盘驱动器+适配器)的5V功耗，从12V电源出发在适配器卡上局部调整适配器的功率。这导致提供适配器所需的5V和3.3V电源的12V功耗适度增加。
除了适配器转换含有第一类接口的盘驱动器201，使其在物理上起含有第二类接口的盘驱动器作用之外，适配器202还使盘驱动器201能够在逻辑上表现得似乎它拥有像支持多主机的SSA接口那样具有高功能、高适用性接口形式的第二类接口。
适配器可以用于将像盘驱动器那样的数据存储设备与功能能力比设备本机的接口可获得的功能能力高得多的不同接口相连接。然后，这可以提供比本机接口可获得的接口故障适用性高得多的接口故障适用性，并且无需中断对接口上其它设备的操作，就可以移走或替代该设备。与不同接口连接的设备在新接口上表现得像单个单元似的，并且，将来自该设备与之连接的主机的所有主机命令引向该设备，仿佛它是新接口上的单个设备似的。
所有命令的目的地是数据存储设备，但适配器剥离一些命令上已经发送的一些数据并将它用于适配器自己的目的。适配器还实现将来自数据存储设备的数据和来自适配器的数据组合成单个响应，以便主机意识不到正在发送分立成分功能。
必须实现从认为设备是单个单元的主机到它们是适配器和设备的两个分立实体的微代码下载。
新微代码的下载是通过向供应从特定主存储器位置开始的所有新微代码的设备发出单个命令取得的。下载的微代码包包括三个区域-首标、适配器微代码和设备微代码。
首标区-这个区域由定义首标的长度、适配器微代码的开始地址和适配器微代码的长度与设备微代码的开始地址和设备微代码的长度的字段组成。图4显示了提供有关首标长度401、适配器微代码开始地址402和适配器微代码长度403与设备微代码开始地址404和设备微代码长度405的信息的首标区400。
适配器微代码-这是用于适配器的新微代码。
设备微代码-这是用于设备的新微代码。
当适配器接收到下载的微代码命令时，它从首标数据中确定新适配器微代码装在随后数据中的位置并据此重写适配器存储器。根据首标信息，它定位设备的新微代码，并通过发出穿过接口到达设备的命令，将这个新微代码供应给设备，以便把新代码下载到设备。当到适配器的下载和到设备的下载两者都已完成时，通知主机最初下载命令已经完成了。
借助于这种技术，当使新微代码保存在首标中时，可以将这个信息下载到适配器或下载到设备，或下载到适配器和设备两者。
主机意识不到存在两个拥有它们自己的处理器和微代码的分得很开的相连设备，因此，尽管这个单元现在由两个通过另一个接口连接的分立单元组成，也不需要对将微代码下载到与主机接口连接的设备的主机应用软件加以改变。
为了使与SSA接口连接的适配器+盘相对于与SSA接口连接的SSA盘是透明的，适配器+盘必须表现得像单个设备似的。
对于一些信息，例如，报告硬盘的工程改变级，必须为适配器和为盘驱动器返回分立数据。
为了管理备件的制造和供应，常见的做法是为系统中的每个子部件定义描述在给定子部件中具体实现的设计改变的组合的标识符。这样的标识符被描述成“工程改变”级或EC级。
在盘驱动器机架组件的情况下，子部件向主机报告的EC级是十字符字段。对于像本文所描述的盘驱动器和适配器组合那样的复合子部件，适配器和盘驱动器每一个都拥有需要报告以完成明白正在使用的硬件的级别的分立EC级。
SSA盘驱动器中的工程改变级是利用询问命令中的10字节字段报告的。为了利用同一询问命令报告适配器和盘驱动器两者的改变级，适配器创建报告复合字段的10字节字段。询问命令中适配器报告的10字节字段的工程改变级字段由字节1-5中的盘驱动器工程改变级的最低5个字节和字节6-10中的适配器工程改变级的最低5个字节组成。然后，利用在询问命令中报告的这个信息的任何人可以精确地确定适配器+盘驱动单元组合的每个部件具有什么工程改变级。主计算机意识不到已经返回的信息是来自两个部件的信息的复合。
把额外部件加入盘驱动器中的一个缺点是，与仅有盘驱动器的故障率相比，盘+适配器组合的故障率将增加。这意味着数据因故障而更频繁地丢失。
为了避免在盘+适配器配置中数据更频繁地丢失，利用因盘故障而不能报告的错误码报告所有适配器故障。从报告这些新错误码的故障中恢复过来的服务动作是改变适配器卡，而不改变盘驱动器。由于在这些故障之后，不替换盘驱动器，所以盘上的数据不会丢失
可以在不偏离本发明范围的情况下，对上文加以改进和修改。

Claims (10)

1.一种转换数据存储设备的接口的适配器，包括：
第一接口，用于连接数据存储设备的接口；
第二接口，用于连接一个或多个主机系统；和
处理器，包括在第一和第二接口之间转换命令和数据的转换装置，
其中，适配器转换数据存储设备，以便在物理上和在逻辑上模仿更高适用性和更高性能本机数据存储设备，适配器含有与连接数据存储设备的第一接口兼容的第一连接器和与连接一个或多个主机系统的第二接口兼容的第二连接器，第一和第二连接器以背对背的布置装在适配器中，而适配器在逻辑上与目的地是数据存储设备的命令和目的地是适配器的数据独立。
2.一种转换数据存储设备，所述转换数据存储设备包括适配器和数据存储设备，所述转换数据存储设备还含有第一接口和将第一接口转换成第二接口的适配器，所述适配器包括：
第一接口，用于连接数据存储设备的接口；
第二接口，用于连接一个或多个主机系统；和
处理器，包括在第一和第二接口之间转换命令和数据的转换装置，
其中，适配器转换数据存储设备，以便在物理上和在逻辑上模仿更高适用性和更高性能本机数据存储设备，适配器含有与连接数据存储设备的第一接口兼容的第一连接器和与连接一个或多个主机系统的第二接口兼容的第二连接器，第一和第二连接器以背对背的布置装在适配器中，而适配器在逻辑上与目的地是数据存储设备的命令和目的地是适配器的数据独立。
3.根据权利要求1所述的适配器或根据权利要求2所述的转换数据存储设备，其中，适配器包括带有第一连接器和第二连接器的印刷电路板，这里的第一连接器被安装在印刷电路板的第一表面上，而第二连接器被安装在印刷电路板的第二表面上，并且第一和第二连接器装在利用穿过印刷电路板的安装钉安装的支承物上。
4.根据前述权利要求任何一项所述的适配器或转换数据存储设备，其中，适配器可安装在数据存储设备外壳内，这里的第二连接器被布置成适合通过第二接口与一个或多个主机系统连接。
5.根据前述权利要求任何一项所述的适配器或转换数据存储设备，其中，适配器可安装在盘驱动器形式的数据存储设备的机架外壳内，以便盘驱动器和适配器在物理上模仿带有本机第二接口的盘驱动器。
6.根据前述权利要求任何一项所述的适配器或转换数据存储设备，其中，适配器含有一个或多个指示器件和把指示符发送到机架外壳的外部的发送装置。
7.根据前述权利要求任何一项所述的适配器或转换数据存储设备，其中，指示器件可以是LED，而发送装置是光导管。
8.一种根据权利要求2到7的任何一项所述的转换数据存储设备的操作方法，包括如下步骤：
接收目的地是数据存储设备的命令和数据；
将命令和数据从第一接口传送到第二接口；
适配器和数据存储设备在物理上和在逻辑上模仿更高适用性和更高性能本机数据存储设备；
适配器接收带有标识命令的目的地是适配器还是数据存储设备的首标的命令；以及
从首标中提取信息和把命令引向它的正确目的地。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，带有首标的命令是要下载的微代码包，并且微代码包含有首标、用于适配器的微代码和用于数据存储设备的微代码，这里的首标包括包中适配器或数据存储设备微代码的位置和适配器或数据存储设备微代码的长度的信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，适配器响应询问命令发送包括与适配器有关的信息和与数据存储设备有关的信息的报告字段，报告字段的接收器意识不到报告字段包含来自两个部件的信息。
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