CN1954574B - 以太网上的统一架构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提供以太网上的统一架构的系统和方法。一个实施例中，一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间进行通信的方法，包括例如以下一个或多个步骤：生成以太网帧，所述以太网帧包含代理服务器载荷、代理服务器关联报头和以太网报头，所述以太网报头与控制代理服务器组件关联；通过基于以太网的网络将所述以太网帧发往所述控制代理服务器组件；生成非以太网帧，所述非以太网帧包含所述代理服务器载荷和代理服务器报头；通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧。

Description

以太网上的统一架构
技术领域
本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种涉及与以太网上的统一网络有关的系统和方法。
背景技术
在跨越多个网络进行的点对点通信中，没有必要为每种类型的数据流(例如存储数据流、传输/网络数据流、群集数据流等)设定单独的专用交换机。此外，如果在两个端点之间存在多个网络，那么每个端点必须能够识别彼此之间的不同网络结构，以及能够识别各种不同的协议。当端点间的距离非常遥远时，为适应附加的协议或附加的通信方而对每个端点进行的自适应都非常昂贵。
计算机(或服务器)可连接到许多网络上来访问不同的服务或数据。可将这些计算机编制成群(例如，刀片式服务器(server blades))来降低传送区(footprint)、降温要求、管理开销等。当群中的许多计算机需要访问同一资源或服务时，如果访问远端服务/资源同样编制成群，将更有效率，并能进一步缩小服务器输入/输出(I/O)子系统。
比较本发明以下结合附图介绍的系统后，现有的和传统的方法的进一步局限性和缺点对于本领域的技术人员来说是很明显的。
发明内容
本发明涉及例如与以太网上的统一网络有关的系统和方法。
在本发明的一个实施例中，一种基于以太网的系统和基于非以太网的网络之间的通信方法，包括例如以下一个或多个步骤：生成以太网帧，所述以太网帧包含代理服务器载荷、代理服务器关联报头和以太网报头，所述以太网报头与控制代理服务器组件(control proxy element)关联；通过基于以太网的网络将所述以太网帧发往所述控制代理服务器组件；生成非以太网帧，所述非以太网帧包含所述代理服务器载荷和代理服务器报头；通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧。
在本发明的另一个实施例中，一种基于以太网的系统和基于非以太网的网络之间的通信方法，包括例如以下一个或多个步骤：通过基于非以太网的网络接收包含有代理服务器报头、代理服务器报尾和代理服务器载荷的非以太网帧；生成以太网帧，所述以太网帧包含以太网报头、代理服务器关联报头和所述代理服务器载荷，所述以太网报头与一末端(end point)相关联；通过基于以太网的网络将所述以太网帧发往所述末端。
在本发明的另一个实施例中，一种基于以太网的系统和基于非以太网的网络之间的通信方法，包括例如以下一个或多个步骤：生成以太网帧，所述以太网帧包含非以太网帧、代理服务器关联报头和以太网报头，所述以太网报头与控制代理服务器组件相关联；通过基于以太网的网络将所述以太网帧发往所述控制代理服务器组件；通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧。
在本发明的另一个实施例中，一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间提供通信的系统，包括例如末端和控制代理服务器组件。所述末端可用于生成包含例如代理服务器载荷、代理服务器关联报头和以太网报头的以太网帧，所述以太网报头与例如控制代理服务器组件相关联。所述控制代理服务器组件通过基于以太网的网络连接到所述末端。所述控制代理服务器组件可通过所述基于以太网的网络接收所述生成的以太网帧，并可生成包含所述代理服务器载荷和代理服务器报头的非以太网帧。所述控制代理服务器组件可通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧。
在本发明的另一个实施例中，一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间提供通信的系统，包括例如控制代理服务器组件和一个或多个末端。所述控制代理服务器组件用于例如接收包含代理服务器报头、代理服务器报尾和代理服务器载荷的非以太网帧。所述控制代理服务器组件可用于生成包含例如以太网报头、代理服务器关联报头和所述代理服务器载荷的以太网帧。所述以太网报头与例如末端相关联。所述一个或多个末端可通过基于以太网的网络连接到所述控制代理服务器组件，并可用于例如通过所述基于以太网的网络接收所述生成的以太网帧。
在本发明的另一个实施例中，一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间提供通信的系统，包括例如末端和控制代理服务器组件。所述末端可用于生成包含例如非以太网帧、代理服务器关联报头和以太网报头的以太网帧。所述以太网报头可与例如控制代理服务器组件相关联。所述控制代理服务器组件连接到所述末端。所述控制代理服务器组件可用于例如通过基于以太网的网络接收所述生成的以太网帧，以及通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧。
在本发明的另一个实施例中，一种在第一组机器和第二组机器之间提供通信的系统，包括例如内部区域(internal zone)。所述内部区域包括所述第一组机器、使用本地协议(native protocol)和外部协议(foreign protocol)二者至少之一的代理服务器、以太网交换机和以太网。所述第一组机器彼此之间通过所述以太网和所述以太网交换机相互通信。所述第二组机器位于所述内部区域的外部，通过所述代理服务器与所述第一组机器通信，或通过所述以太网与所述第一组机器进行本地通信。所述交换机对所述第一组机器进行保护，使其免受来自所述内部区域外的状态访问或配置访问。
在本发明的另一个实施例中，一种在第一组机器和第二组机器之间提供通信的系统，可包括例如内部区域。所述内部区域可包括例如所述第一组机器、以太网交换机和以太网。所述第一组机器彼此之间通过所述以太网和所述以太网交换机进行通信。所述第二组机器位于所述内部区域的外部，并通过所述以太网与所述第一组机器进行本地通信。所述交换机对所述第一组机器进行保护，使其免受来自所述内部区域外部的状态访问或配置访问。
在本发明的另一个实施例中，一种提供部分代理服务的方法，包括例如以下的一个和多个步骤：将末端和代理服务器关联到统一区域，所述统一区域包括以太网上的统一架构；通过代理服务器将所述内部末端作为本地末端或外部末端发布给(exposing)位于所述统一区域外部的实体；通过所述代理服务器将所述内部末端作为所述本地末端或外部末端发布给位于所述统一区域内部的实体或所述末端；在所述代理服务器和所述末端之间共享参数，所述参数与到所述统一区域外部的实体的通信有关；使用普通IO模型对所述末端进行配置，所述普通IO模型可使用特定协议或位于所述统一区域外部的特定网络。
本发明的各种特征和优点将在以下的说明书中结合附图进行详细介绍，附图中相似的引用标号表示相似的部件。
附图说明
图1是依据本发明的以太网上的统一系统的一个实施例的框图；
图2是依据本发明用于代理服务器配置中的帧格式的一个实施例的示意图；
图3是依据本发明用于会话特定的配置的帧格式的一个实施例的示意图；
图4是依据本发明的末端到代理服务器(E2P)格式的一个实施例的示意图；
图5是依据本发明的发起方(initiator)iSCSI写操作的一个实施例的示意图，其中末端在收到来自代表目标的控制代理服务器组件的通知后才开始发送数据；
图6是依据本发明的发起方iSCSI写操作的一个实施例的示意图，其中末端向控制代理服务器组件发送数据；
图7是依据本发明的发起方iSCSI读操作的一个实施例的示意图；
图8是依据本发明的发起方iSCSI读操作的一个实施例的示意图；
图9是依据本发明的服务器结构(server enclosure)的框图；
图10是依据本发明的出站通信(outgoing communication)过程的一个实施例的示意图；
图11是依据本发明的入站通信(incoming communication)过程的一个实施例的示意图；
图12是依据本发明服务器代理驱动器与控制代理服务器组件之间的命令通信过程的一个实施例的示意图；
图13是依据本发明的传统操作系统的栈结构图；
图14是依据本发明带有统一总线驱动器的操作系统的一个实施例的栈结构图；
图15是传统网络结构的示意图；
图16是依据本发明的服务传送系统的几个实施例的对比表；
图17是依据本发明的位于交换机内的控制代理服务器组件的一个实施例的框图；
图18是依据本发明的位于服务器内的控制代理服务器组件的一个实施例的框图；
图19是依据本发明的位于交换机内的控制代理服务器组件的一个实施例的框图；
图20是依据本发明的位于服务器内的控制代理服务器组件的一个实施例的框图；
图21是依据本发明统一网络内的服务传送系统的一个实施例的操作的框图；
图22是依据本发明的带有FC服务传送系统的SCSI模型的一个实施例的框图；
图23是依据本发明的异构服务分配系统的一个实施例的框图；
图24是依据本发明的统一网络的一个实施例的框图；
图25是依据本发明的统一网络的一个实施例的框图；
图26是依据本发明的统一网络的一个实施例的框图；
图27是依据本发明某些实施例的OSI协议栈和光纤信道协议栈的示意图；
图28是依据本发明的末端和控制代理服务器组件的协议栈的一个实施例的示意图；
图29是依据本发明的末端和控制代理服务器组件的协议栈的一个实施例的示意图；
图30是依据本发明的光纤信道-2(FC-2)帧的一个实施例的示意图；
图31是依据本发明的FC-2光纤信道帧报头的一个实施例的示意图；
图32是依据本发明的提供服务支持的协议栈的一个实施例的示意图。
具体实施方式
依据本发明的一些实施例提供了一种系统和方法，通过使用特定的网络结构作为基础网络协议将多个网络统一起来。在依据本发明的一些实施例中，所述基础网络协议包括例如以太网协议或互联网协议(IP)。
在依据本发明的一些实施例中，所述网络的统一对外部网络或外部实体而言是透明的。
在依据本发明的一些实施例中，提供了一个或多个末端以及一个或多个控制代理服务器组件。可通过在末端和控制代理服务器组件之间分配信息来实现普通以太网协议上的网络的统一。
在依据本发明的一些实施例中，末端和控制代理服务器组件之间的信息的分配可至少部分的受所述末端和控制代理服务器组件之间的通信所影响。所述通信可实现一般可在非统一网络完成的等效或类似的功能。
在依据本发明的一些实施例中，一个或多个控制代理服务器组件可位于或分布于几个物理节点上，为网络的统一增添更多的灵活性。
在依据本发明的一些实施例中，末端包括例如一个或多个服务器末端(例如，刀片式服务器末端)，控制代理服务器组件内置于或连接到一个或多个网络交换机。在依据本发明的一些实施例中，所述控制代理服务器组件位于共享的刀片式服务器中。在依据本发明的一些实施例中，可提供与许多传统方法相比更低的复杂度和成本。
在依据本发明的一些实施例中，连接到一个或多个控制代理服务器组件的外部网络包括以下的一个或多个：iSCSI网络上的存储网络结构(storagefabric)、NFS网络、光纤信道网络(例如光纤信道SAN)或承载存储数据流的其他协议、RDMA网络(例如TCP或Infiniband或其他适用协议上的RDMA)、以太网(例如，用于数据或管理目的等)和TCP/IP网络。
在依据本发明的一些实施例中，可以在统一区域内使用以太网来传送数据流，即使所述统一区域外部并未采用以太网传送数据。即使使用其他技术连接所述统一区域，所述统一区域仍可使用以太网作为所述统一区域内部的承载网。
在依据本发明的一些实施例中，所述统一区域包括至少负载均衡和/或故障排除区域的一些特征，所述负载均衡和/或故障排除区域在申请号为10/938,156、60/501,794和60/507,638的美国专利申请中进行了介绍，本文在此全文引用该专利申请。
在依据本发明的一些实施例中，操作系统(OS)可提供到不同网络的全面外部连接，同时还能将网络接口(例如，网络接口卡(NIC))的复杂度降至最低。在依据本发明的一些实施例中，可在无需对末端的软件例如OS做任何修改的情况下使用统一网络。
在依据本发明的一些实施例中，在末端和控制代理服务器组件之间交换少量参数以将以太网用作统一区域内部的数据流的承载网，和/或提供与连接至所述控制代理服务器组件的不同网络(例如非以太网)的全面外部连接。
以太网上的统一网络架构
图1是依据本发明的以太网上的统一系统的一个实施例的框图。所述统一系统可包括例如统一区域(例如，本地区域)。所述统一区域可包括例如一个或多个末端以及一个或多个网络交换机。所述末端可包括例如刀片式服务器。所述刀片式服务器可包括例如一个或多个NIC或其他类型的适配器或接口。所述网络交换机可包括例如控制代理服务器组件。尽管图中描述了多个末端和多个控制代理服务器组件，但在依据本发明的一些实施例中，末端和控制代理服务器的数量可比图1中更多或更少。所述末端可通过其一个或多个NIC连接到一个或多个网络交换机。如果存在多于一台的交换机，这些网络交换机可以彼此相连。所述一个或多个网络交换机的所述控制代理服务器组件可连接到位于所述统一区域外部的一个或多个网络上。所述外部网络可包括例如iSCSI网络上的存储网络、NFS网络、光纤信道网络(例如，光纤信道SAN)或用于承载存储数据流的其他协议、RDMA网络(例如TCP或Infiniband或其他适用的协议上的RDMA)、以太网(例如，用于数据或管理目的等)和TCP/IP网络。
在依据本发明的一些实施例中的操作中，使用特定网络结构的外部网络使用控制代理服务器组件与统一区域内的末端通信。来自外部网络的通信可包括例如，基于所述外部网络使用的相应的通信协议的通信数据包。在依据本发明的一些实施例中，所述控制代理服务器组件或包含控制代理服务器组件的网络设备(例如网络交换机或刀片式服务器)对入站通信数据包进行处理，并移除该通信数据包的载荷。随后，依据以太网协议将所述载荷重新构成帧，并发送给所述末端的NIC。所述控制代理服务器组件可维持通过外部网络通信所使用的某些控制状态，或维持某些控制状态并与末端共享这些控制状态，或者将所有控制状态提供给所述末端。这些操作可通过例如以太网帧来完成。
统一区域内的末端与外部网络(例如，位于所述统一区域外部的网络)之间的通信是通过使用所述控制代理服务器组件或包含控制代理服务器组件的网络设备(例如，网络交换机或共享的刀片式服务器)来处理的。所述控制代理服务器组件或所述网络设备依据以太网协议接收通信包。在依据本发明的一些实施例中，所述控制代理服务器组件或网络设备移除载荷部分，并依据外部网络使用的通信协议生成一个或多个帧。生成的帧随后放置于相对所述外部网络的特定网络结构上。在依据本发明的一些实施例中，所述载荷部分是外部协议已准备帧(external protocol ready frame)，使得所述控制代理服务器组件或网络设备可在所述外部网络的特定网络结构上进行路由。所述控制代理服务器组件可为所述外部网络维持某些控制状态，或维持某些控制状态并与所述末端共享这些控制状态，或可从处理和位置控制状态的末端转发这些控制信息。这可通过以太网帧来实现。
所述控制代理服务器组件和所述末端可以起到不同的作用。在依据本发明的一些实施例中，提供有普通的末端，不具有针对特定外部网络的特殊功能。在依据本发明的一些实施例中，所述末端可识别少量特定参数和状态信息。这有助于例如所述末端的性能表现、功能、管理、发现、安全以及其他服务。所述末端和所述控制代理服务器组件可共享例如这里所描述的状态信息。
在依据本发明的一些实施例中，所述末端、所述控制代理服务器组件和/或所述末端和所述控制代理服务器组件的结合对所述外部网络而言仅仅是一个标准的外部网络实体(例如，标准外部网络末端或标准外部网络交换机端口)。所述外部网络无需了解所述控制代理服务器组件(或包含控制代理服务器组件的网络设备)和所述末端对其通信包进行的处理。与所述外部网络的通信可无缝的进行，尽管所述统一区域的所述内部网络结构与所述外部网络结构可能分属不同的类型。
在依据本发明的一些实施例中，所述统一区域是在本地管理或控制下的一个包围区域(enclosure)(例如，一个或多个刀片式服务器机架或包含所述一个或多个刀片式服务器机架和网络交换机的管理区域)。在依据本发明的一些实施例中，该包围区域为所述末端提供特别的优化、更低的成本和简化的复杂度。在依据本发明的一些实施例中，所述末端的最基本功能为可支持外部网络。
在依据本发明的一些实施例中，提供了一种用于MAC和IP地址的主机模型，在申请号为10/938,156、60/501,794和60/507,638的美国专利申请中给出了介绍，本文也在此引用该专利申请的全文。
在依据本发明的一些实施例中，末端和控制代理服务器组件之间存在共同发现性(mutual discovery)。所述末端和所述控制代理服务器组件可共享会话特定的参数。此外，在末端与外部网络上的对等端进行数据交换期间，所述控制代理服务器组件和所述末端可担当不同的角色。
在依据本发明的一些实施例中，末端或另一具有高可信性的实体上的核心驱动器是能够配置所述控制代理服务器组件的唯一实体。所述核心驱动器可提供一定的来自用户级应用程序的安全性。所述核心驱动器可使用加密方法例如共享密钥来实现通信。
在对包含多个主机的统一区域进行配置中，在依据本发明的一些实施例中，可由一台主机对所述控制代理服务器组件进行配置，特别的，当所述控制代理服务器组件是非独立性控制代理服务器组件时。例如，假设所有主机都具有所述控制代理服务器组件的同一配置镜像，则可指定第一个启动的主机来对所述控制代理服务器组件进行配置，或由用户提供的配置信息或由区域管理实体指定该主机对所述控制代理服务器组件进行配置，或直接(例如，在不包含末端的情况下)对所述控制代理服务器组件进行配置。可使用区域管理实体或交换机控制单元来选择主机对所述控制代理服务器组件进行配置，或者在不依靠任何主机执行该配置任务的情况下提供代理服务器配置。该发现和配置阶段需要进行认证。
在依据本发明的一些实施例中，所述控制代理服务器组件可独立于末端而单独启动。在这种情况下，应使用一种机制来为末端分配资源。这样可以确保末端不占用其所不拥有的资源。
在依据本发明的一些实施例中，提供有私有(层2)L2地址、LLC、公知UDP端口或轻量协议(light weight protocol)以用于发现和/或配置目的。应对交换机进行保护，以确保配置是来自内部的末端，或来自区域管理实体，或应当提供给交换机控制单元。认证过程是可选的。可在所述末端和所述控制代理服务器组件之间传送链接参数。在依据本发明的一些实施例中，可使用固定帧格式在专用的本地L2地址上进行协商。交换机可知道用于在所述配置实体(例如，末端或区域管理)和所述控制代理服务器组件之间进行通信所使用的L2地址对。交换机会阻止外部数据流流向所述控制代理服务器组件地址，而只允许内部数据流前往该地址。交换机可创建安全内部空间，用于交换配置或其他敏感信息，来防止外部入侵者对系统造成威胁。
在依据本发明的一些实施例中，可使用特殊参数。例如，最大传输单位(MTU)为以太网的MTU，即1500B。某些参数可能涉及LLC选项或VLAN。标准的以太网设置是不用传送的。但是，需要将特殊设置(例如，使用标准的1500B用于负载或巨型帧支持之外还包括有额外的内部报头的扩展MTU)通过信号发送，然后才能启用。
图2是依据本发明的代理服务器配置中的帧格式的一个实施例的示意图。如图所示，所述帧包括例如由LLC报头封包的控制信息。末端L2地址或区域管理L2地址对该LLC报头和控制信息进行封包。控制代理服务器组件L2对该末端L2地址或区域管理L2地址、LLC报头和控制信息进行封包。
当对所述控制代理服务器组件的配置完成后，并且每个末端与控制代理服务器组件之间的发现完成后，一个或多个相关的末端可使所述控制代理服务器组件来对其进行配置，以进行会话特定的通信。在依据本发明的一些实施例中，可在末端和控制代理服务器组件之间共享会话特定的参数。如图3中所示为用于会话特定的配置的帧格式的一个实施例，而图4中进一步描述了末端对控制代理服务器组件(E2P)报头的格式。下面将描述一些示范性的L2、L3、L4和L5参数。但是，本发明还可使用其他一些这里没有特别指出、但本领域内的普通技术人员所可知的参数。例如，一些L2参数可包括MTU参数、VLAN参数和LLC选择参数。用于会话特定的配置的帧格式可适应例如外部网络MTU和本地开销，例如L2开销或末端对控制代理服务器组件通信字段E2P。对于L2参数而言，VLAN参数对每个会话、每个E2P或每个协议(例如，iSCSI)来说是特定的。在另一个例子中，如果所述区域非常复杂，则可使用L3路由；否则，在一次跃距的情况下无需使用路由。
在另一个例子中，L4参数在保障传送或顺序传送时有用。即使不存在拥塞的情况下，通过末端和控制代理服务器组件之间的CRC错误或交换机掉线都可能丢失L2帧。但是，拥塞的情况可能会发生，这是由多个末端与一个控制代理服务器组件进行通信时占用到交换机链路或到控制代理服务器组件的链路而造成的。当两个端对端通信端点(例如，内部末端或其控制代理服务器和外部末端)执行某些排序方案，并在传输层(L4)和/或会话层(L5)恢复时，丢失的帧将会被发现。由于这种情况发生的概率较低，对于某些应用而言，这种情况是可以容忍的。然而，在传输层或会话层这些级别上的恢复过程可能是非常缓慢的。当在会话层未使用这种机制的情况下，或即便有帧丢失仍期望较高性能的情况下，以下操作可通过末端对控制代理服务器组件(E2P)得到支持：排序(sequencing)和转发(retransmit)。此外，如果存在的话，可沿用外部网络的信用和/或流控机制，或者为区域内部通信链路在本地创建这些机制以防止拥塞的发生。例如，可以假设，本地网络中没有发生拥塞(在没有使用阻断结构时)，在这种情况下，如果外部网络使用了内嵌的信用机制，可在所述控制代理服务器组件处中止所述信用机制，并不再该区域内部使用。L4和L5参数也可提供数据完整性保证。例如，本地链路上的数据完整性由以太网(L2)CRC来控制，但在外部网络或协议使用数据完整性机制(在所述控制信息和/或载荷中)的情况下，这种机制将一直扩展至所述末端。
L5参数可与下面的一个或多个相关：目标名称、发起方和目标会话ID；安全性(例如，是/否、密钥例如CHAP、昆虫密钥等)和连接特定的参数。(其他参数如QP、STAG等也可与RDMA会话相关联。存储相关的参数在此仅用于示例)。与iSCSI有关的连接特定的参数(connection-specific parameters)可包括以下一个或多个：PDU大小；每会话多连接(MC/S)支持；最大猝发串长度；最大非请求量(MaxUnsolicited)；固定间隔标识(FIM)的可选应用和长度。在依据本发明的一些实施例中，可通过在区域内部运行收缩分层机制来提供进一步的简化，在这种方法中，在不同层中无需使用相同机制，此外，也可通过节约机制例如拥塞、路由和摘要(digests)等来实现上述目的。
在本发明的一些实施例中，可提供会话级服务。这种会话级服务一般是非实时的关键服务。但是，有必要在末端使用端对端操作和操作系统。末端可提供IP上的会话级服务。会话级操作可包括以下的一个或多个：名称服务、发现、登陆和安全性。名称服务可包括例如通过使用WWID来查找对方或目标并接收返回的网络地址。在一个例子中，主机可使用iSNS。发现操作可包括例如查找匹配末端发出的特定请求的对方。在一个例子中，可通过iSNS、SLP协议、iSCSI公知端口或适当的方法来实现发现操作。安全性可包括例如会话认证。所述末端可对所述控制代理服务器组件运行协议或执行卸载。会话认证可通过使用每帧认证或加密来实现，这在2002年12月5日申请的申请号为No.60/431,087(律师事务所案卷号BP2560)的美国专利申请以及2003年12月4日申请的申请号为No.10/727,430(律师事务所案卷号BU2560)的美国专利申请中进行了介绍，本申请在此引用该专利申请的全部内容。
在依据本发明的一些实施例中，提供了末端操作。堆栈对末端上的统一网络控制器进行操作。例如，为进行存储，软件层提交请求。所述请求可部分的在所述末端上进行处理，或在进行了封包后通过以太网发往所述控制代理服务器组件。存储栈可以提交例如SCSI请求。可使用本领域熟知的命令解释器模块和SCSI请求模块。某些操作由末端执行，而其他一些操作可卸载给所述控制代理服务器组件以降低所述末端的成本复杂度。
末端操作选项可从存储实例和iSCSI实例的角度做进一步描述。某些选项可包括例如以下的一个或多个：以太网上的SCSI CDB；SCSI CDB和一些会话(例如，iSCSI)；内嵌于iSCSI(例如，完全iSCSI、简化传输(E2P))的SCSI CDB和TCP卸载引擎上的SCSI CDB和iSCSI。
末端操作选项还可从光纤信道的角度做进一步描述。上述存储和iSCI中的同样的选项还可应用到光纤信道上；但是，光纤信道可以是分层的，并分解为更多选项，其中包括例如以下一个或多个：以太网上的SCSI CDB；SCSI CDB和一些会话(例如，光纤信道协议)；内嵌于光纤信道的SCSI CDB(例如，更多的光纤信道层或完全光纤信道、简化传输)和TCP卸载引擎上的SCSICDB和光纤信道。
在iSCSI实例中，SCSI CDB可从所述末端发往所述控制代理服务器组件。如果外部网络的MTU不同于所述区域内的MTU，则所述控制代理服务器组件可进行分段或所述末端可进行分段(但是在外部MTU大于内部MTU的情况下，这样作将降低效率)。分段可按照本地网络MTU和会话PDU大小二者中的最小值来进行。当由所述控制代理服务器组件来完成这项工作时，可使用外部网络MTU，由所述控制代理服务器组件进行缓存及分段。如果能使用摘要(例如对报头和/或数据进行CRC32c)或固定间隔标识(FIM)，则所述控制代理服务器组件可通过硬件以与外部网络带宽相匹配的速度有效地执行上述操作，并从而降低所述末端的复杂度(例如，无需在每个末端重复进行上述操作)。所述控制代理服务器组件还可分担恢复工作。这可通过向所述末端发送一个特殊请求来进行转发或采取其他操作，或由所述控制代理服务器组件单独完成。如果要在不使用末端的情况下支持iSCSI命令内恢复，所述控制代理服务器组件需要对数据和状态进行缓存。
图5和图6所示为依据本发明的发起方iSCSI写操作实施例的示意图。图5中描述了一个可选方案，在该可选方案中，末端能在有限的范围内运行(例如，状态的一个子集)特定的协议，并能够按照通常的做法进行基本的操作。在对每个iSCSI的IO写操作例子中，所述末端通过所述代理服务器将命令发往外部目标。所述代理服务器处理iSCSI的所有特定语义内容(semantics)，并将所述请求按iSCSI协议的要求进行格式化。当目标通过准备传输(R2T)消息答复时，所述代理服务器对其进行解释。只有当所述末端从代表目标的控制代理服务器组件收到显式确认后，所述末端才开始发送数据。由于在本实例中，所述末端保留了会话有关的一些参数(例如，最大脉冲串长度和登录参数)，所述末端可以基于每个iSCSI发送数据。图6描述了一个可选方案，在该可选方案中，所述末端具有更小的会话相关状态信息集合。当所述末端需要将数据通过IO写操作发往所述外部目标时，所述末端基于E2P信用在命令后向控制代理服务器组件发送所有数据。E2P信用可防止所述末端占用多于所述代理服务器组件可以使用的资源。在收到R2T PDU之前，所述控制代理服务器组件对数据进行缓冲。
图7和图8所示为依据本发明的发起方iSCSI读操作的实施例的示意图。图7描述了一个可选方案，在该可选方案中，末端能在有限的范围内运行(例如，状态的一个子集)特定的协议，并能够按照通常的做法进行基本的操作。在对每个iSCSI进行IO读操作的例子中，所述末端通过所述代理服务器将命令发往外部目标。所述代理服务器处理iSCSI的所有特定语义内容，并将所述请求按iSCSI协议的要求进行格式化。当所述目标以请求的数据进行应答时，所述代理服务器对其进行解释，并以简化的内部格式(例如通用格式)向所述末端发送数据。所述末端可在硬件或软件中保存读命令的状态，并在其内存中保存缓存位置。当从所述控制代理服务器组件收到数据时，所述末端使用零拷贝操作将这些数据放置在缓存中，因为该末端可将收到的数据与指定的缓存相匹配并通过偏移存入该缓存内。这样可以在主机CPU利用率和所述末端的存储器带宽消耗方面带来与完全iSCSI卸载卡所能实现的相同级别的好处。图8所示为一个可选方案，在该可选方案中，所述末端具有更小的会话相关状态信息集合。当所述末端在IO读命令中向外部目标请求数据时，所述末端不在其硬件中保存命令状态或缓存状态，因此所述末端不在其硬件中保存命令状态或缓存状态，从而将该硬件的成本和硬件的复杂度降至最低。当收到来自所述控制代理服务器组件的数据时，所述数据将通过所述末端硬件存储于缓存中，然后发往所述末端的软件驱动器。所述软件驱动器可查找命令和缓存，并存放数据。
在依据本发明的一些实施例中提供了数据加速。主机存储器中的数据组织方式以及在使用NIC时通过IO扩展总线(例如，PCI总线)来传送数据的方式会对总体性能产生影响。物理链接表的硬件加速后直接存储器访问(DMA)可通过类似于NIC或HBA的方式来实现，尽管可能需要由末端硬件来进行状态内容的简化。在某些情况下，硬件加速后的DMA可保持本地总线的效率，并尽可能少的占用CPU周期，这一点有些类似于NIC或HBA保持协议或网络特定的完全状态时的情形。
联网
图9是依据本发明服务器架构的框图。该服务器架构可包括例如一个或多个服务器组件910(例如，末端)、交换机920、交换机控制CPU 930和控制代理服务器组件940。每个服务器组件可包括例如CPU系统、核心驱动器和一个或多个NIC950。每个NIC都可连接到交换机。交换机可例如连接所有的服务器组件。交换机可提供一个或多个与该服务器架构的连接960。交换机还可提供一个或多个到控制代理服务器组件的连接970。控制代理服务器组件可提供一个或多个至服务器架构内部或从服务器架构出来的独立连接980。
控制代理服务器组件940可提供代理服务器协议服务，包括下面将要描述的一个或多个：标准IPSec、光纤信道适配器、iSCSI适配器、SCSI适配器、以太网适配器和RDMA适配器。在依据本发明的一些实施例中，所述代理服务器协议服务可覆盖所有的组件，成本或连接架构使得每个服务器组件上的协议服务的直接实现因成本问题而被禁止。所述核心驱动器可提供多种服务。每种服务使用L2地址来传送其对应的数据流，或使用其他方法来对服务器的进向数据流进行解复用。以下又称为核心代理服务器驱动器的一个或多个此类服务可生成及接收特定服务器组件910和控制代理服务器组件940之间的数据流(例如，所有数据流)。
图10是依据本发明的出站通信过程的一个实施例的示意图。服务器组件中的服务器代理驱动器将代理服务器载荷以及代理服务器连接关联的报头和以太网报头进行帧化。所述以太网地址可指向例如控制代理服务器组件的端口(代理服务器端口)，该端口可由服务器组件驱动器指定。所述服务器代理驱动器还可调整代理服务器载荷的大小，使其满足代理服务器网络设定的特定形式限制。数据包类型可与例如特定代理服务器连接关联的报头相对应。所述代理服务器连接关联报头可为代理服务器载荷的代理服务器处理选择或提供环境。所述控制代理服务器组件去除所述以太网报头和所述代理服务器连接关联报头，并执行代理服务器处理。在执行代理服务器处理之后，所述控制代理服务器组件可以所述代理服务器载荷为内容生成出站数据包。在依据本发明的一些实施例中，所述控制代理服务器组件在将数据包发往例如服务器架构外部之前，添加代理服务器报头和代理服务器报尾(例如，CRC报尾或IPSec报尾)。
图11是依据本发明的入站通信过程的一个实施例的示意图。所述控制代理服务器组件从服务器外部接收到入站数据包。所述入站数据包可包括有例如代理服务器报头、代理服务器载荷和代理服务器报尾。所述控制代理服务器组件去除所述代理服务器报头和代理服务器报尾，并执行代理服务器处理。所述控制代理服务器组件可几乎或完全不经过修改就将传送该代理服务器载荷，或者所述控制代理服务器组件可出于解密的目的而对该载荷进行实质上的修改。当处理完成后，所述控制代理服务器组件以所述代理服务器载荷为内容生成入站数据包。在控制代理服务器组件和服务器组件中的服务器代理驱动器之间传送的入站数据包包含有例如以太网报头、代理服务器连接关联和代理服务器载荷。以太网地址可指向例如服务器组件中的核心代理驱动器。数据包类型对应于或指出特定的代理服务器连接关联报头。所述代理服务器连接关联报头可选择由服务器组件的核心驱动器进行处理的环境(context)。
图12是依据本发明的服务器代理驱动器与控制代理服务器组件之间的命令通信过程的一个实施例的示意图。所述服务器代理驱动器生成将发往控制代理服务器组件的数据包，该数据包包含有例如以太网报头、代理服务器连接关联报头和代理服务器命令。所述控制以太网地址可指向例如特定的代理服务器端口。数据包类型可指出例如特定的代理服务器连接关联报头和/或特定的控制数据。所述控制代理服务器组件按需要处理代理服务器命令，然后向所述服务器代理驱动器发送包含有例如以太网报头、代理服务器连接关联报头和代理服务器状态的数据报。所述状态以太网地址可指向例如服务器组件中的核心驱动器。所述数据包类型可指出例如特定的代理服务器连接关联报头和/或控制数据。
在依据本发明一些方面的实施例中，由交换机控制CPU分配一个或多个控制代理服务器组件。所述交换机控制CPU和所述控制代理服务器组件之间的控制/状态数据流类似于上述与服务器组件和控制代理服务器组件有关的控制/状态数据流。
再来看图9，交换机控制CPU930可能不知道存在一个或多个服务器组件910(或末端)和一个或多个控制代理服务器组件940。交换机控制CPU可在移除或重启任何组件后，提供停机和服务器/代理资源的恢复。所述交换机控制CPU可通过频带外通信信道(未标出)向服务器/代理服务器组件安全地提供交换机控制CPU的地址。作为可选设置，如果频带外通信不可用，那么可以通过超时/心跳(heartbeat)方案来使用带内通信，例如，与交换机控制CPU传送地址信息。
在依据本发明的一些实施例中，服务器核心代理驱动器和控制代理服务器组件在交换机控制CPU上注册他们的L2地址。关于控制代理服务器组件资源的服务器核心代理驱动器分配，服务器核心代理驱动器可从交换机控制CPU请求控制代理服务器组件资源的分配。服务器核心代理驱动器还可从交换机控制所CPU请求代理服务器组件资源的地址。所述服务器核心代理驱动器随后使用控制/状态封包数据包直接请求控制代理服务器组件分配。
在依据本发明的一些实施例中，交换机控制CPU具有以下将要介绍的一种或多种自适应功能。交换机控制CPU 930可提供内部和外部交换机端口关联。再来看图9，交换机控制CPU将到服务器组件的连接990看作内部连接。交换机控制器CPU将连接到服务器架构外部的连接960看作外部连接。服务器结构内部的连接可以是有线连接，因此交换机控制器CPU事先就知道存在这样的连接。交换机920可由交换机控制CPU进行编程。对于内部端口而言，允许出现目的地为交换机控制CPU L2地址或控制代理服务器组件L2地址或服务器结构外其他系统的L2地址的数据包。对于外部端口而言，目的地址为交换机控制CPU、控制代理服务器组件L2地址或服务器上的核心代理驱动器L2地址的数据包将被丢弃。对于控制代理服务器组件端口的输入规则(ingressrule)而言，可以出现目的地址为交换机控制CPU和服务器上的核心代理驱动器L2地址的数据包。对于可允许出现发往外部端口的结构数据流，交换机在一些情况下需要知道控制代理服务器组件数据包的格式。例如，如果控制代理服务器组件正提供IPSec加密/解密服务，这一特征是有用的。对于外部端口输入规则而言，对于IPSec，交换机可检测到IPSec数据包，并且不管他们的L2目的地地址是什么，都将其转发到一个或多个控制代理服务器组件端口。
在依据本发明的一些实施例中，可通过以下的一个或多个自适应功能来保证数据完整性(例如封包数据完整性)。代理服务器连接关联报头可包括有例如可加入使用控制数据包发射或确认的每个数据包内的序列号。当接收器检测到数据包顺序出错时，服务器代理驱动器或控制代理服务器组件均可以请求重传。重传超时可用于在突发命令序列末端恢复丢弃的数据包或丢弃的确认包。L2 CRC可用来封装数据包(cover package)，因为以太网连接由服务器结构内的一个或多个物理连接来提供保证。对L5封包而言，代理服务器连接关联报头和/或代理服务器载荷可封包在标准L5协议(如RDMAC标准)发送和写入消息内的L5负载内。在这种情况下，数据包的L2地址仍可用于进行交换，核心代理驱动器可使用唯一的IP地址来避免与系统栈的IP服务发生混淆。所述地址可静态分配或由DHCP动态分配。此外，不需要完全的IP路由支持。
L5封包还可用于提供以下的一种或多种作用：重传；附加的载荷数据完整性覆盖；通过由服务器NIC实现的TCP/IP/RDMA卸载而实现的数据完整性卸载；RDMA协议的帧化以及进一步卸载核心代理驱动器；以及零拷贝能力(例如，用于大量传输)。
统一网络的软件结构
在依据本发明一些方面的实施例中，提供了一种用于统一网络的软件结构，该结构具备下面将要介绍的一个或多个自适应功能。该软件结构可实现高速网络例如吉比特以太网以及更高速以太网。所述统一网络可提供一接口用于同步的多级数据流，包括以下一个或多个：由IP协议控制的传统数据网络；存储网络(例如，iSCSI)；用于分布式应用(例如RDMAC)的内部处理通信(IPC)。
传统的操作系统架构对统一网络没有任何规定，并且由于应用广泛而一直难于改变其长使用期和长开发周期的缺点。图13所示为包含有网络栈、存储栈和IPC栈以及各自的驱动器的传统OS的示意图。每个栈是独立的，并假设其为承载网络(underlying network)所独自拥有。此外，还严格要求不许使用内部驱动器。此外，不可能使用一个底层硬件来协调多个栈。
图14是依据本发明的带有统一总线驱动器的操作系统的一个实施例的示意图。所述统一总线驱动器独享网络接口硬件，并且通过多路复用来自客户驱动器的出站数据流以及解复用发送给客户驱动器的入站数据流来提供虚拟化(virtualization)。所述统一总线驱动器可通过以下的一个或多个服务来提供更加简便的管理：允许点对点、软件栈的动态注册和注销，以及在不中断其他栈操作的情况下处理更多的特定软件栈任务(例如，重启操作)。例如，网络栈可请求重启，随后所述统一总线驱动器在不影响其他软件栈的情况下，执行网络客户特定重启操作。在另一个例子中，网络栈可请求混合模式，而其他栈可请求非混合模式。所述统一总线驱动器还可通过例如支持硬件的即插即用提供更多的易管理性。客户驱动器可以以类似于PCI总线系统或USB总线系统的方式列出。所述统一总线驱动器还可通过仲裁电源管理请求支持电源状态转换来提供易管理性。
所述统一总线驱动器可提供例如分区服务和/或供应服务(provisioning)。对于硬件分区而言，所述统一总线驱动器可将硬件资源分区至原子大小，并允许客户驱动器在特定期间内的排他访问。然后所述客户驱动器可在授权后绕过所述统一总线驱动器。对所有权的撤销既可由所述统一总线驱动器来启动，也可由客户驱动器来启动。所述统一总线驱动器还可通过执行共享策略、确保公平性以及执行不同栈的不同要求和策略来提供供应服务。
在依据本发明一些方面的实施例中，一个或多个客户驱动器可提供以下的一个或多个服务：在达到处理上限后继续处理栈指定功能；在达到处理下限后对往来于所述统一总线驱动器的数据流进行过滤(funneling)；通过独占访问硬件分区来执行性能敏感操作。在依据本发明一些方面的实施例中，传统的设备初始化过程被到所述统一总线驱动器的注册过程所代替。
所述统一总线驱动器和客户驱动器有时可以非常复杂。因此，最好由OS、系统厂商或独立的测试实验室执行严格的测试进程对所述统一总线驱动器和所述客户驱动器进行验证。所述统一总线驱动器可由底层硬件来构造。通过使用硬件分区，一个硬件统一总线驱动器就能支持多种类型的客户端驱动器。所述单个的统一总线驱动器还能进行前向兼容。
客户驱动器可紧密的连接到软件栈上。因此，在某些情况下，硬件可公布SCSI CDB接口，所述客户驱动器可请求SCSI命令。客户驱动器可独立于传输过程(例如，FC，SCSC或iSCSI)。在其他情况下，硬件会公布类似网络接口(例如，FC或iSCSI)，由客户驱动器来实现全部或部分协议。
统一网络内的异构服务传送系统
图15所示为传统的网络结构。在如图所示的网络结构中，展示了两种类型的数据流：LAN数据流和SAN数据流。LAN结构和SAN结构是相互分开的，并分别具备各自的交换机。
在依据本发明的一些实施例中，统一网络包括例如刀片式服务器结构，该结构将支持不同协议的传统结构统一在单个服务器架构中。尽管这里提到的许多例子涉及到客户LAN和存储网络，依据本发明一些方面的其他实施例中还补充了使用其他网络类型的统一网络。此外，尽管这里提到的许多例子使用光纤信道作为SAN传输协议，使用SCSI-3作为存储协议，依据本发明一些方面的一些实施例还在统一网络中补充了其他协议。在依据本发明一些方面的实施例中，虽然统一网络降低了成本，但刀片服务器结构中的SAN传输协议和存储协议中的一些协议在某些情况下要重新设置。
在依据本发明一些方面的实施例中，提供了分布式SCSI传输服务。在依据本发明一些方面的实施例中，所述统一网络提供了控制代理服务器组件和末端，并分配了存储和SAN传输智能控制。传统的FC HBA不包含控制代理服务器组件的概念。所述控制代理服务器组件可作为合并的LAN/存储交换机和/或共享刀片服务器的一部分来实现。在依据本发明一些方面的实施例中，可在控制代理服务器组件和末端之间分配存储和SAN协议智能控制。
在依据本发明一些方面的实施例中，提供了分布式存储和SAN传输。例如，如果SAN使用光纤信道和相关协议，则至少有三种方法在服务器刀片结构中分配存储(例如，SCSI-3、FCP和FC-2)协议信息。用于分配SCSI-3、FCP和FC-2协议信息的可能方法包括例如，末端的SCSI-3和控制代理服务器组件的FCP/FC-2；末端的SCSI-3/FCP和控制代理服务器组件的FC-2；末端的SCSI-3/FCP/FC-2和最小功能控制代理服务器组件。存在至少两种方法来定位所述控制代理服务器组件。可能的方法包括，例如，在合并的LAN/SAN交换机或在共享刀片式服务器处。在这个例子中，在使用统一网络的刀片服务器架构的异构网络中存在至少六种不同方法分配服务传送系统(SDSes)。
上述至少六种分配SDSes的不同方法包括，例如(1)在末端的SCSI-3和在控制代理服务器组件(例如，在交换机)的FCP/FC-2；(2)在末端的SCSI-3/FCP和在控制代理服务器组件(例如，在交换机)的FC-2；(3)在末端的SCSI-3/FCP/FC-2和在控制代理服务器组件(例如，在交换机)的FC-2；(4)在末端的SCSI-3和在控制代理服务器组件(例如，在共享刀片式服务器)的FCP/FC-2；(5)在末端的SCSI-3/FCP和在控制代理服务器组件(例如，在共享刀片式服务器)的FC-2；(6)在末端的SCSI-3/FCP/FC-2和最小功能控制代理服务器组件(例如，在共享刀片式服务器)。这六种方法在图16中进行了概括，并引用上面列出的序号。
图17是依据本发明的位于LAN/存储交换机内部的控制代理服务器组件的一个实施例的框图。在依据本发明一些方面的实施例中，控制代理服务器组件与LAN/SAN组合交换机位于同一位置。在依据本发明一些方面的实施例中，可通过将数据和控制路径分离，来提供更高的性能。在依据本发明一些方面的实施例中，SAN结构使用FC协议。
图18是依据本发明的位于共享刀片式服务器内部的控制代理服务器组件的一个实施例的框图。在依据本发明一些方面的实施例中，控制代理服务器位于单独的公共共享刀片式服务器内。在依据本发明一些方面的实施例中，SAN结构使用FC协议。
上述六种分布服务传送系统的不同方法中的三种可结合图19进行描述，该图中描述了依据本发明的LAN/存储交换机内部的控制代理服务器组件的一个实施例。在依据本发明一些方面的实施例中，该控制代理服务器组件位于LAN/SAN组合交换机内，SCSI-3协议位于每个末端上。依赖于特定的方法，FCP和/或FC-2可内置于控制代理服务器组件内。与三种示例方法有关的可能的配置包括：在控制代理服务器组件的FCP/FC-2；在控制代理服务器组件的FC-2和在末端的FCP；在末端的FCP/FC-2。末端和控制代理服务器组件彼此之间传送封包在以太网帧内的SCSI-3信息或FCP信息或FC-帧。
上述六种分布服务传送系统的不同方法中的三种可结合图20进行描述，该图中描述了依据本发明的共享刀片服务器内部的控制代理服务器组件的一个实施例。在依据本发明一些方面的实施例中，控制代理服务器组件位于共享刀片式服务器内。SCSI-3协议位于每个末端上。依赖于特定的方法，FCP和/或FC-2可内置于控制代理服务器组件处。与三种方法有关的可能的配置包括：在控制代理服务器组件的FCP/FC-2；在控制代理服务器组件的FC-2和在末端的FCP；在末端的FCP/FC-2。末端和控制代理服务器组件彼此之间传送封包在以太网内的SCSI-3信息或FCP信息或光纤信道帧。
图21是依据本发明的统一网络中服务传送系统的一个实施例的操作的框图。在步骤210，以太网上的客户数据流可由LAN/SAN组合交换机接收。在步骤220，客户数据流随后路由至以太网上的合适的刀片NIC上。在步骤230，末端随后与控制代理服务器组件进行通信，来获取以太网上的FC报头控制模板(stencil)。在步骤240，控制代理服务器组件随后将控制模板发往在以太网上请求模板的末端。在步骤250，末端将客户数据通过数据路径发往存储交换机。该数据可以是在以太网上封包后的FC数据。封包和解封包功能可去除以太网报头，并且在步骤260，可通过存储交换机在FC上生成FC帧并将其发送给SAN网络。
图22是依据本发明的带有FC服务传送系统的SCSI模型的一个实施例的框图。在上层中可包括例如SCSI发起方设备的客户和发起方端口，以及SCSI目标设备的服务器和目标端口。在中间层中可包括例如基于FCP的SCSI-3协议传输服务。在底层中可包括例如基于FC-FS的物理互连服务。服务传送子系统可包括有例如中间层和底层。
图23是依据本发明的异构服务分配系统的一个实施例的框图。所述异构服务分配系统可通过例如上述方法(1)到方法(6)来实现。在上层中包括例如SCSI发起方设备的客户和发起方端口以及SCSI目标设备的目标端口。在中间层中可包括例如基于FCP的SCSI-3协议传输服务。在底层中可包括例如基于发起方一侧的FC-2和以太网以及目标端一侧的FC-FS(例如，FC-0、FC-1和FC-2)的物理互连服务。服务传送子系统可包括有例如中间层和底层。
图24是依据本发明的统一网络的一个实施例的框图。统一网络可通过方法(1)至方法(4)来实现。在服务器刀片结构中，SCSI-3信息可封包为一个或多个以太网帧，并通过例如服务器刀片结构中的吉比特以太网发送出去。SCSI-3信息可从以太网帧中取出并封包到FC帧中，该FC帧包括FC-2报头和FC-0，1报头。FC帧随后通过FC架构发往目标设备。
图25是依据本发明的统一网络的一个实施例的框图。统一网络可通过例如方法(2)和方法(5)来实现。在服务器刀片结构中，FCP信息可封包为一个或多个以太网帧，然后通过服务器刀片结构中的吉比特以太网发送出去。FCP信息可从以太网帧中取出并封包到FC帧中，该FC帧包括FC-2报头和FC-0，1报头。FC帧随后通过FC架构发往目标设备。FC帧随后通过FC结构发往目标设备。FCP的点对点操作发生在服务器刀片结构的FCP层与目标设备之间。
图26是依据本发明的统一网络的一个实施例的框图。该统一网络可通过方法(3)和方法(6)来实现。在服务器刀片结构中，FC帧可封包为一个或多个以太网帧，然后通过服务器刀片结构中的吉比特以太网发送出去。FP帧可从以太网帧中取出然后通过FC-2和FC-0，1层发往FC网上的目标设备。FCP的点对点操作发生在服务器刀片结构的SCSI-3/FCP层与目标设备之间。FC-2端到端操作发生在服务器刀片结构的FC-2层与目标设备之间。FC-2点对点操作发生在服务器刀片结构中。
图27是依据本发明的OSI协议栈和光纤信道协议栈的示意图。此协议栈展示了一些FC协议栈是如何与一些OSI协议栈中的层建立关系的。
图28是依据本发明的末端和控制代理服务器组件的协议栈的实施例的示意图。该统一网络可通过方法(3)和方法(6)来实现。在依据本发明的一些实施例中，末端可在以太网上发送FC准备帧(FC-ready frame)，这是通过将FC准备帧与以太网报中封包在一起来实现的。控制代理服务器组件可去除以太网报头，只留下FC准备帧。随后控制代理服务器组件在FC架构上发送FC准备帧。
图29是依据本发明的末端和控制代理服务器组件的协议栈的实施例的示意图。该统一网络可通过方法(2)和方法(5)来实现。在依据本发明一些方面的实施例中，所述末端可通过将FC准备帧与以太网报头封包在一起来在以太网上发送FC信息。所述控制代理服务器组件可去除以太网报头，只留下FC信息。然后所述控制代理服务器组件可为该FC信息生成FC帧，并在FC架构上发送该FC帧。
下面将描述最后一部分的FC报头比特。本地端的FC-2级可通过对FC报头内的比特编码来与远端的FC-2级通信。该通信可与FC交换和排序相关。在FC-2末端，将执行以下的一个或多个操作：通过维持其各自的状态模块来管理交换和排序；对会话进行管理(例如，登入和登出)；处理链路控制；进行流控制和信用控制；选择合适的服务级。帧头(SOF)和帧尾(EOF)字段可承载例如序列信息和/或序列相位信息。在依据本发明一些方面的实施例中，上述FC-2报头比特将一直保留，无论FC-2级位于何处(例如，在末端或控制代理服务器组件处)。
图30是依据本发明的FC-2帧的一个实施例的示意图。每个FC-2帧起始于4字节长的SOF字段，结束于4字节长的EOF字段。FC-2帧还可包括24字节长的固定报头以及2到2112字节长的数据字段。该帧还可包括例如多达3个的可选报头，并可包括有例如4字节的CRC字段。FC报头类型字段可承载例如适当的控制信息，通过适当的编码来显示“提供商唯一”信息，用于在所述末端和所述控制代理服务器组件之间进行通信。
图31是依据本发明的FC-2光纤信道帧报头的一个实施例的示意图。FC-2光纤信道帧报头类型字段可包括有例如适当的控制信息，通过适当的编码来显示“提供商唯一”信息，用于在所述末端和所述控制代理服务器组件之间进行通信。图31中所示的某些字段包括：路由控制R_CTL；级别指定控制CS_CTL；帧控制F_CTL；数据字段控制DF_CTL；数据类型字段TYPE；序列计数SEQ_CNT；序列标识符SEQ_ID；发起方标识符OX_ID；响应方标识符RX_ID和参数字段PARM。
在依据本发明一些方面的实施例中，提供了下面将要介绍的一个或多个SCSI-3和/或FC-4(FCP)参数。
在依据本发明一些方面的实施例中，FC-4(FCP)IU数据类型映射为FC-2级载荷。如果FC报头R_CTL<Word 0，bits 27：24>：FCP_CMND IC＝6；FCP_XFER_RDY IC＝5；FCP_DATA IC＝1；且FCP_RSP IC＝7。
在依据本发明一些方面的实施例中，其他的SCSI-3参数可包括，例如以下一个或多个参数：任务性质(例如，简单队列、有序队列等)，任务管理(例如，清除任务、重启LUN等)，在命令描述器模块中编码的LUN，该模块承载在FCP_CMND FC-2载荷中；数据传输的偏移和突发长度，这些内容编码在FCP_XFER_RDY FC-2载荷中；编码在FCP_RSP FC-2载荷中的SCSI状态和敏感数据；传送了实际用户SCSI读写数据的FCP_DATA；命令参考编号(CRN)FCP字段，当目标需要使用时，为命令提供排序信息，并编码在CDB FC_CMND FC-2载荷中；SCSI发起方和目标标识符，编码为FCWW_Port_Name和WW_Node_Names。
在依据本发明一些方面的实施例中，SCSI-3任务标识符参数可包括例如以下的一个或多个：FC帧报头中的Source_ID(S_ID)<Word 1 bits 23：0>和Destination_ID(D_ID)<Word 0 bits 23：0>字段，它们将发往目标(将其ID添加到所有发往发起方的帧的S_ID字段中)，用于标识发起方和目标；SCSI任务(例如，I/O处理)，被映射到光纤信道交换；16比特的发起方ID或OX_ID(FC-2报头<Word 4，bits 31：16>)，用于标识发起方和目标之间的每个任务，并且FCP要求其对每个开放交换来说是唯一的；16比特的响应方ID或RX_ID(FC-2报头<Word 4 bits 15：0>)，由目标分配用于交换。LUN，被标识在FC_CMDN CDB内，并与发起方ID、OX_ID和RX_ID(如果生成了的话)绑定；以及，FC报头类型<Word 2 bits 31：24>，指出FCP载荷。
在依据本发明一些方面的实施例中，对于FC-2参数，SCSI请求/响应最初映射到FC序列ID(SEQ_ID)<Word 3 bits 31：24>，并维护序列计数器(SEQ_CNT)<Word 3 bits 15：0>。FC报头F_CTL<Word 2 bits 31：0>为ACK和数据帧提供了序列控制提示，包括以下的一个或多个方面：初始(first)、最后(last)、结束(end)、序列发起方、序列接收方、交换初始方、交换接收方、序列主动传输(Seq.Initiative transferred)、序列、连续序列、停止序列等。FC报头字5比特为R_CTL、OX_ID、RX_ID、SEQ_ID、SEQ_CNT和不支持的服务类型提供了无效字段指示。
在依据本发明一些方面的实施例中，提供了以下的一个或多个FC-1参数。对于方法(1)和方法(6)或当FC-2在末端时，在末端和控制代理服务器组件之间保留按字节进行编码的SOF和EOF信息。(在FC实现中将此作为10比特代码直接加入FC-1级别中)。在末端与控制代理服务器组件之间的通信中，FC-1参数R_RDY缓存到缓存初始信号被编码为特定的L2控制协议数据单元(PDU)。
图32是依据本发明的提供服务支持的协议栈的一个实施例的示意图。特别是，该协议栈在某些情况下可支持方法(1)至方法(6)。FC普通服务(例如，名称服务器、管理服务器、安全密钥分配服务器等)可在FC-2以上的级别中出现，尽管FC普通服务在正常情况下不会出现在协议栈路径中。某些或所有光纤信道服务均可通过末端或控制代理服务器组件来访问。该访问点对外部的FC结构网络而言是不可见。
本申请参考了如下美国专利申请：申请号为No.10/938,156申请日为2004年9月10日的美国专利申请；申请号为No.60/501,794申请日为2003年9月10日的美国专利申请；申请号为No.60/507,638中请日为2003年10月1日的美国专利申请；申请号为No.60/527,739申请日为2003年12月8日的美国专利申请；申请号为No.60/431,087(律师事务所案卷号BP2560)申请日为2002年12月5日的美国专利申请；申请号为No.10/727,430(律师事务所案卷号BP2560)申请日为2003年12月4日的美国专利申请；申请号为No.60/478,106申请日为2003年6月11日的美国专利申请；申请号为No.10/652,330申请日为2003年8月29日的美国专利申请。在本文中引用上述美国专利申请的全部内容。
虽然本申请结合特定的实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下可对其进行许多等效变换。此外，为适应特定的情况或特定的材料，在不脱离本发明范围的情况下，可对本发明进行修改。因此，本发明并不限于上述公开的具体实施例，本发明将覆盖所有落入本发明权利要求内的实施例。

Claims (8)

1.一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间进行通信的方法，其特征在于，包括：
生成以太网帧，所述以太网帧包含代理服务器载荷、代理服务器关联报头和以太网报头，所述以太网报头与控制代理服务器组件关联；
通过基于以太网的网络将所述以太网帧发往所述控制代理服务器组件；
生成非以太网帧，所述非以太网帧包含所述代理服务器载荷和代理服务器报头；
通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧；
所述控制代理服务器组件为所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信维持至少某些控制状态；或，所述控制代理服务器组件维持至少部分控制状态并和所述基于以太网的系统中的末端共享所述控制状态；
所述控制代理服务器组件将用于所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信的整个控制状态发往所述基于以太网的系统中的末端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于以太网的系统是以太网上的统一架构的一部分，所述基于非以太网的网络位于所述统一架构的外部。
3.一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间进行通信的方法，其特征在于，包括：
通过基于非以太网的网络接收包含有代理服务器报头、代理服务器报尾和代理服务器载荷的非以太网帧；
生成以太网帧，所述以太网帧包含以太网报头、代理服务器关联报头和所述代理服务器载荷，所述以太网报头与一末端相关联；
通过基于以太网的网络将所述以太网帧发往所述末端；
所述基于以太网的系统的控制代理服务器组件为所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信维持至少某些控制状态；或，所述控制代理服务器组件维持至少部分控制状态并和所述基于以太网的系统中的末端共享所述控制状态；
所述基于以太网的系统的控制代理服务器组件将用于所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信的整个控制状态发往所述末端。
4.一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间进行通信的方法，其特征在于，包括：
生成以太网帧，所述以太网帧包含非以太网帧、代理服务器关联报头和以太网报头，所述以太网报头与控制代理服务器组件相关联；
通过基于以太网的网络将所述以太网帧发往所述控制代理服务器组件；
通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧；
所述控制代理服务器组件为所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信维持至少某些控制状态；或，所述控制代理服务器组件维持至少部分控制状态并和所述基于以太网的系统中的末端共享所述控制状态；
所述控制代理服务器组件将用于所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信的整个控制状态发往所述基于以太网的系统的末端。
5.一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间进行通信的系统，其特征在于，包括：
末端，用于生成包含代理服务器载荷、代理服务器关联报头和以太网报头的以太网帧，所述以太网报头与控制代理服务器组件相关联；
通过基于以太网的网络与所述末端连接的控制代理服务器组件，所述控制代理服务器组件通过所述基于以太网的网络接收生成的以太网帧，并生成包含所述代理服务器载荷和代理服务器报头的非以太网帧，通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧；
所述控制代理服务器组件为所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信维持至少某些控制状态；或，所述控制代理服务器组件维持至少部分控制状态并和所述基于以太网的系统中的末端共享所述控制状态；
所述控制代理服务器组件将用于所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信的整个控制状态发往所述末端。
6.一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间进行通信的系统，其特征在于，包括：
控制代理服务器组件，用于接收包含代理服务器报头、代理服务器报尾和代理服务器载荷的非以太网帧，所述代理服务器组件生成包含以太网报头、代理服务器关联报头和所述代理服务器载荷的以太网帧，所述以太网报头与末端相关联；
一个或多个末端，通过基于以太网的网络与所述控制代理服务器组件连接，用于通过基于以太网的网络接收所述生成的以太网帧；
所述控制代理服务器组件为所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信维持至少某些控制状态；或，所述控制代理服务器组件维持至少部分控制状态并和所述基于以太网的系统中的末端共享所述控制状态；
所述控制代理服务器组件将用于所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信的整个控制状态发往特定的末端。
7.一种在基于以太网的系统和基于非以太网的系统之间进行通信的系统，其特征在于，包括：
末端，用于生成包含非以太网帧、代理服务器关联报头和以太网报头的非以太网帧，所述以太网报头与控制代理服务器组件相关联；
连接至所述末端的控制代理服务器组件，用于通过基于以太网的网络接收所述生成的以太网帧，以及通过基于非以太网的网络发送所述非以太网帧；
所述控制代理服务器组件为所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信维持至少某些控制状态；或，所述控制代理服务器组件维持至少部分控制状态并和所述基于以太网的系统中的末端共享所述控制状态；
所述控制代理服务器组件将用于所述基于以太网的系统与所述基于非以太网的系统之间的通信的整个控制状态发往所述末端。
8.一种提供部分代理服务的方法，其特征在于，包括：
将末端和代理服务器关联到统一区域，所述统一区域包括以太网上的统一架构；
通过代理服务器将所述内部末端作为本地末端或外部末端发布给位于所述统一区域外部的实体；
通过所述代理服务器将所述内部末端作为所述本地末端或外部末端发布给位于所述统一区域内部的实体或所述末端；
所述代理服务器可维持与所述统一区域外部的实体通信所使用的部分控制状态；在所述代理服务器和所述末端之间共享参数，所述参数与到所述统一区域外部的实体的通信有关；
使用普通IO模型对所述末端进行配置，所述普通IO模型可使用特定协议或位于所述统一区域外部的特定网络。
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