CN1955913A - 用于磁盘驱动器标识符到服务器连接插槽的持续映射的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于数据存储系统的磁盘驱动器到服务器连接插槽的映射的方法。当使用SAS扩展器来添加额外的磁盘驱动器，并且维持相同的驱动器编号计划，就好像不存在扩展器的时候，可以使用该方法。该方法使用SAS连接的标识地址帧来确定一个设备是否连接到控制器端口的每个物理口，以及该设备是扩展器或是终端设备(磁盘驱动器)。

Description

用于磁盘驱动器标识符到服务器连接插槽的持续映射的方法
技术领域
本发明涉及数据存储系统，具体地说，涉及使用SAS扩展器(expander)的数据存储系统。
背景技术
许多现今的计算机设计有“底板”(backplane)，这是包含了其他电路板可以插入的插座的电路板。例如，在个人计算机中，这个底板就是包含了用于各扩展卡的插座的大电路板。
服务器类型的计算机通常配备有“硬驱动器底板”。多个“插槽”的每个都有一个用于硬驱动器数据存储设备的连接器。
计算机系统的底板只接受固定数量的设备。一种用于将设备连接到底板的流行接口，称为SAS(串行附属SCSI)。SAS系统是点对点配置，该配置可以使用扩展器，作为发起者(initiator)设备(如主机)与目标设备(如外设和典型情况下的存储设备)之间的中继设备。该扩展器允许系统内一个或多个发起者可以有到一个或多个目标的连接。
与现今的其他外设接口一样，SAS接口设计为允许“热插拔”。这是指当计算机还在运行的时候，向计算机添加或从计算机删除设备的能力，以便操作系统自动识别这个变化。
发明内容
依照本发明的含义，这里说明的系统和方法用于将数据存储系统的磁盘驱动器映射到服务器连接插槽的方法。当有一个或多个SAS扩展器被用来添加额外的磁盘驱动器的时候，可以使用该方法，而且，该方法可以维持相同的驱动器编号计划，就好像这些扩展器不存在一样。该方法使用SAS链接的标识地址帧数据，以确定一个设备是否连接到控制器端口的每个物理口上，而且确定这个设备是扩展器还是终端设备(磁盘驱动器)。
该方法分配一个设备ID(Device ID)给系统中的每个磁盘驱动器。这个设备ID可以用于磁盘管理功能，如控制位于硬磁盘底板上的多个LED。
该方法是“持续的(persistent)”，其含义在于，不论该服务器的数据存储子系统是否有扩展器，驱动器插槽的这些设备ID都是同样的。
附图说明
参考以下的附图说明并将其与附图共同使用，对本发明及其优点可以获得更完整的理解，附图中类似的附图标记指示了类似的特征，在这里：
图1说明配置了包括一个6端口SAS扩展器的SAS数据存储的服务器系统100的相关部分。
图2说明这些磁盘驱动器如何被映射到如图1所示、但没有扩展器的系统的驱动器插槽上。
图3说明这些磁盘驱动器如何被映射到图1所示系统的驱动器插槽上。
图4说明配置了包括一个12端口SAS扩展器的SAS数据存储的服务器系统400的相关部分。
图5说明这些磁盘驱动器如何被映射到如图4所示、但没有扩展器的系统的驱动器插槽上。
图6说明这些磁盘驱动器如何被映射到图4所示系统的驱动器插槽上。
具体实施方式
图1说明配置了SAS数据存储的服务器系统100的相关部分。出于说明的目的，系统100可以是任何配置了SAS数据存储的“信息处理系统”。一个“信息处理系统”可以包括一种手段或多种手段的集合，这些手段均具有可操作性以计算、分类、处理、传输、接收、重新获得、产生、交换、保存、显示、展示、检测、记录、复制、操作或使用用于商业、科学、控制或其他目的的任意形式的信息、情报或数据。例如，一个信息处理系统可以是一台个人电脑，一个网络存储设备，或任意其他合适的设备，也可以在尺寸、形状、性能、功能和价格上各有不同。该信息处理系统可以包括随机存取存储器(RAM)，一个或多个如中央处理器(CPU)、硬件或软件控制逻辑等的处理方式，ROM，和/或其他类型的非易失性存储器。该信息处理系统的其他组件包括一个或多个硬磁盘，一个或多个用于与外部设备通信的网络接口，以及诸如键盘、鼠标和视频显示器等的各类输入输出(I/O)设备。该信息处理系统还可以包括一条或多条总线，均具有操作性以在各种硬件组件之间传送消息。
图1中，除了该数据存储系统之外，只明确地显示了系统100最基本的元件。该系统有至少包含了一个激活存储器的处理系统109，处理器，以及用于内部和I/O通信的总线。依照SAS的术语集，处理系统109这里被称为“发起者”，通常是指数据存储服务器。
在图1的例子中，系统100有10个磁盘驱动器101。驱动器101通过存储控制器105与系统100的其他部分进行数据通信。在本说明的例子中，控制器105是一个RAID控制器，它只允许服务器100仅仅能见到直接处理这些驱动器的控制器101。RAID(独立磁盘冗余阵列)包括两个或更多并行工作的磁盘。在用户看来，这些磁盘只是一个驱动器，而且，提供了改进的性能或安全性(或两者兼而有之)。执行RAID功能和控制这些硬磁盘的软件，位于控制器105上。
控制器105包含SAS I/O控制器(IOC)106，该控制器遵照SAS的标准控制、控制去往和来自这些磁盘驱动器的输入和输出。控制器105通过一条如PCI类型总线的总线104，与系统100的剩余部分通信。
8个磁盘驱动器101与底板103相连。底板103有与之相关的底板控制器103a。
系统100还有至少一个介质托架(media bay)底板107。介质托架底板107被设计为允许安装额外的外设设备。与底板103的内部插槽相比，在介质托架底板107上的设备安装称为“无遮蔽的”或“可访问的”。介质托架底板107有与之相关的控制器107a。
在图1的例子中，该介质托架底板107还包括一个扩展器107b。在SAS的术语集中，“扩展器”是提供带有到额外目标访问的发起者的设备(反之亦然)。扩展器提供的功能与集线器或交换机提供的类似。扩展器可以连接到其他扩展器、SATA目标设备、SAS目标设备或SAS发起者。扩展器将发起者连接到目标设备，从而形成一个SAS域。
在系统100中，扩展器107b用于提高可以连接到控制器105的驱动器的数量。扩展器107b遵从在背景技术部分所讨论的SAS标准，该标准是定义扩展器107b如何与发起者和目标设备结合的接口标准。
在图1的例子中，扩展器107b是一个6端口(x6)扩展器。这是一个“边缘扩展器”。
如上所述，驱动器控制器105包含SAS控制器106，后者通过边带信号连接到底板控制器103a和介质托架控制器107a。
SAS控制器105通过一号端口直接连接到底板103的驱动器1-4。SAS控制器105通过二号端口直接连接到驱动器9、10以及扩展器107b。其次，扩展器107b连接到驱动器5-8。这个配置只用于示范；这里阐明的概念可以扩展以便包括多个底板，不同的拓扑和驱动器数量。
数据存储控制器105的一个功能是扩展与底板103上的驱动器插槽相关的状态LED。为这个目的，控制器105的RAID软件使用传递给该底板控制器103a的SES或SAF-TE指令。这要求控制器105有特定的方法以便将它的端口(以及连接到这些端口的驱动器)映射到底板103的插槽上。
在有热插拔底板、但缺少SAS扩展器107b的服务器上，遵从并行SCSI标准的硬磁盘驱动器很容易与他们所驻留的各个驱动器插槽相关联。这是因为传统的并行SCSI底板设计为基于该驱动器所插入的插槽，将该SCSI目标ID设置为与该底板的插槽编号一样的驱动器ID。这通过在底板连接器上用于每个插槽的跳线(jumping)和接地(grounding)信号实现。
图2说明了I/O控制器端口如何映射到如系统100、但缺少扩展器的系统的驱动器插槽上。图2中，控制器105的每个端口与单个“物理口”(phy)相关。这与以下说明的图3中的系统形成对照，图3中控制器端口可以是由使用超过一个物理口而建立一条宽链接(widelink)的宽端口(wide port)。
图2中，每个物理口通过底板103直接连接到每个驱动器101。驱动器与他们的插槽之间的关联允许由控制器轻松地控制每个驱动器插槽的状态LED。端口0连接到插槽1，以此类推。该控制器基于所指定的设备ID更新驱动器的状态，设备ID也对应于适当的驱动器插槽编号。
由此，参照图1和图2，在不存在扩展器107b的情况下，将服务器插槽映射到驻留在这些插槽的驱动器上的逻辑方法，是使用该驱动器所连接的控制器106的端口(物理口)编号。这样允许控制器106基于端口(物理口)编号来控制这些插槽的状态LED。
可是，在图1的配置中，实际上有扩展器107b，以上所述的关联方法并不起作用。这是由于所有的SAS设备(包括扩展器107b)有一个64位的全球范围名称(WWN)形式的地址，该地址在制造该设备的时候设置。在同扩展器和终端设备的通信期间，使用这个SAS地址。
图3说明用于定义对于图1中的系统而言，存储控制器105如何发现磁盘驱动器和指定设备ID的方法。图3的阴影部分代表通过介质托架底板107和扩展器107b而相连接的驱动器。设备ID是指定给驱动器101的编号，用于同该驱动器的通信并将该驱动器与一个服务器插槽相关联。
系统的布局配置为实现任意设备上的最低编号的插槽连接到用于该设备的最低编号的物理口。按照发现的先后次序来指定设备ID。
不论服务器100是否有扩展器，物理口到插槽的布局都是正确的。当一个物理口上没有驱动器时，该设备ID保留。这样，如果稍后插入一个驱动器，编号次序将得以保存。
为发现驱动器101，控制器105从包含物理口0的端口开始，遍历它的端口。该遍历流程在转移到下一个端口之前，先遍历物理口0上的所有设备，依此类推。当一个物理口不是一个宽端口的一部分时，该端口与该物理口是一样的。当多个物理口是一个宽端口的一部分时，通过这些物理口执行发现流程。
在图3的例子中，从用于位于底板103上的驱动器的设备ID 0开始，对应的设备ID与该插槽编号相关联。当没有驱动器存在于加到服务器插槽的物理口(属于该I/O控制器的，或是属于一个扩展器的)，跳过该设备ID。这样，如果没有设备附加到对应于插槽4的物理口3，就跳过该设备ID。如果有设备存在于插槽4，该设备将具有设备ID 3。以这样的方式，指定设备ID 0-3给驱动器1-4。
当一个扩展器连接到物理口(或者，在宽端口情况下是多个物理口)，控制器105按照次序(从物理口0到物理口x)发现该扩展器上的驱动器，并且以同样的方式指定设备ID，为连接到空余插槽的物理口保留设备ID，为现存的驱动器指定设备ID。
在图1的配置并如图3所示，控制器105的物理口4和5配置为一个2X宽端口。他们扩展到底板103的插槽5-8，因此这些插槽上的驱动器就具有这些设备ID。物理口6和7连接到该底板的驱动器9和10上，这些驱动器就被指定相应的设备ID。
可以用SAS等价术语来复述以上所述方法。在SAS系统中，对所有的设备到设备通信而言，标识序列是其关键。在标识序列中，位于一条运行链路上的SAS设备相互交换标识(IDENTIFY)地址帧。标识地址帧包含关于所连接SAS设备的信息，例如它的SAS地址，它是否支持特定协议(SMP，STP，SSP)，它是目标设备，是发起者或两者都是，以及设备类型。设备类型可以是扩展器或是终端设备类型。当SAS发起者发现在这个SAS域中存在有什么设备，是否目标设备或发起者设备，以及他们支持的协议的时候，SAS发起者使用标识地址帧中的信息。使用接着该SAS发现算法之后的SMP发现指令，将该信息回复给这个SAS发起者。通过SMP指令，发起者可以发现有关该扩展器的信息，例如该扩展器中的物理口数量，连接到扩展器特定物理口的设备类型，关于该扩展器制造商的信息，等等。
为将它的端口映射到驱动器插槽，控制器105以如下所述方式使用标识地址帧数据。从物理口0开始，如果收到标识地址帧数据，它会从中读取附加设备类型(ADT)。如果没有收到标识地址帧数据，即不存在设备，该ADT被内部设置为“没有设备”，然后控制器105将保留设备ID 0。如果该ADT设置为“终端设备”，它指定设备ID 0给连接到对应于插槽0的物理口0的驱动器。
如果ADT设置为“边缘扩展器设备”或“输出扩展器设备”，控制器105通过将每个存在的设备的物理口指定为下一个设备ID，以及如果不存在驱动器则保留下一个设备ID，来发现附加到该扩展器的所有设备。一旦该扩展器上的所有设备都被发现，该控制器105将在它的下一个物理口上继续以上映射流程。
当完成发现后，控制器105将拥有稀疏分布的设备ID列表。RAID控制器106现在可以使用这些设备ID来操作插槽LED。
图4一图6说明了如以上所述的同样概念。图4中，类似系统100，系统400是配置为SAS的存储系统。系统400中对应于系统100中类似设备的设备采用类似编号。可是，系统400中，扩展器407b有12个端口。图5说明了不存在该扩展器情况下的磁盘驱动器映射。图6中，4个控制器端口配置为一个扩展到驱动器插槽5-10的4X宽端口，因此这些插槽中的驱动器被指定为对应的设备ID减1。

Claims (8)

1.一种在数据存储系统中、将SAS控制器的端口映射到磁盘驱动器的方法，所述数据存储系统包括至少一个用于连接到一个或多个磁盘驱动器的扩展器，所述控制器包括用于x个连接的端口，即物理口0-x，该方法包括：
在所述控制器的每个物理口上，接收SAS标识地址帧；
从所述控制器包含物理口0的端口开始；
如果所述标识地址帧指出与所述端口关联的设备是一个终端设备，将设备ID 0指定给该设备；
如果所述标识地址帧指出与所述端口关联的设备是一个扩展器，将设备ID 0-x指定给具有到所述扩展器的物理口的每个下一驱动器1-x：
如果没有接收到SAS标识地址帧，指出没有设备与所述端口关联，为物理口0保留设备ID；以及
为所述控制器的物理口1-x重复上述步骤，按照相关联的磁盘驱动器的发现次序指定连续的设备ID。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述设备ID，控制与所述磁盘驱动器相关的状态LED。
3.如权利要求2所述的方法，其中RAID类型的驱动器控制器从所述控制器接收设备ID并且控制所述状态LED。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述系统里任意设备的最低编号的驱动器插槽，连接到用于所述设备的最低编号的物理口。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括将磁盘驱动器插入空余的驱动器插槽，以及将一个保留的设备ID指定给所述磁盘驱动器。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述控制器从所述标识地址帧的设备类型域接收数据。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述控制器接收标识地址帧数据，该数据作为对用于扩展器所包含物理口的SMP指令的响应。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述SMP指令是发现DISCOVER指令。
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