DE10000123B4 - Verfahren zum Bestimmen einer festen Adresse für ein Element in einer Faserkanal-Entscheidungsschleife - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer festen Adresse für ein Element, das mit einer Faserkanal-Entscheidungsschleife verbunden ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bestimmen (200), ob eine Adresse in einem nichtflüchtigen Speicher in dem Element gespeichert ist;
Verwenden (206) der Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher als eine Hardwareadresse während einer Faserkanal-Schleifeninitialisierung, wenn bestimmt wird, dass der nichtflüchtige Speicher eine Adresse enthält;
Ausführen der folgenden Schritte, wenn bestimmt wird, dass der nicht-flüchtige Speicher keine Adresse enthält:
a) Wählen (202) einer Adresse von einem über die Faserkanal-Entscheidungsschleife empfangenen Schleifeninitialisierungs-Softwareadressen-Rahmen; und
b) Speichern (204) der ausgewählten Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher in dem Element als feste Adresse;
Entscheiden, dass das Element ein softwareadressiertes Element ist, wenn ein Hardwareadressenkonflikt erfasst wird, wobei die feste Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher beibehalten wird; und
Löschen der festen Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher beim wiederholten Auftreten eines Hardwareadressenkonflikts.

Description

• Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Computersysteme und spezieller auf ein Verfahren zur Bestimmung einer festen Adresse für ein Element in einer Faserkanal-Entscheidungsschleife, die mit einem Computersystem verbunden werden kann.
• Computerprozessoren und Peripheriegeräte kommunizieren über interne Bussysteme oder Kanäle über lokale Schnittstellen, wie beispielsweise die SCSI-Schnittstelle (Small Computer System Interface = Kleincomputer-Systemschnittstelle) und über längere Strecken über Netze bzw. Netzwerke. Ein Standard-Verbindungssystem für ein Gebäude oder ein Universitätsgelände ist der Fibre Channel (ANSI X3T11), der im folgenden als Faserkanal bezeichnet wird. Die meisten Verbindungssysteme für Computersysteme sind in der Gesamtanzahl der Elemente und der gesamten Verbindungslänge begrenzt. Zum Beispiel ist die SCSI-Schnittstelle auf 16 verbundene Elemente mit einer maximalen gesamten Strecke von 26 Metern begrenzt. Im Gegensatz hierzu können Faserkanäle 224 (ungefähr 17 Millionen) Elemente ("Knoten") mit einer maximalen Strecke von 10 km zwischen den Knoten unterstützen. Der Faserkanal unterstützt eine Matrixverbindung, die als Gewebe bezeichnet wird. Der Faserkanal unterstützt ferner eine Schleifentopologie, die Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) genannt wird und im folgenden als Faserkanal-Entscheidungsschleife bezeichnet wird, die bis zu 127 Knoten mit einer maximalen Strecke von 10 km zwischen den Knoten unterstützt. Gewebe und Schleifen können nebeneinander existieren. Insbesondere kann ein Element, das innerhalb einer Faserkanal-Entscheidungsschleife logisch verbunden ist, ferner ein Tor zu einem Gewebe sein. Im allgemeinen erfordert eine Verbindung der Elemente in einem Computersys tem, daß jedes verbundene Element eine Art einzigartige elektronische Adresse oder Identifikation aufweist. Bei einigen Verbindungssystemen wird die Elementidentifikation durch Schalter oder Kabel bestimmt und kann nicht elektronisch geändert werden (beim Faserkanal als Hardwareadressierung bezeichnet). Zum Beispiel kann bei Personalcomputern die Identifikation eines Diskettenlaufwerks durch ein Setzen von Schaltern in dem Laufwerk bestimmt werden oder die Identifikation kann dadurch bestimmt werden, welcher Verbinder verwendet wird, um das Laufwerk anzuschließen. Bei anderen Verbindungssystemen können Elemente automatisch elektronisch konfiguriert werden, jedesmal wenn Systemleistung angelegt wird oder jedesmal, wenn das System rückgesetzt wird (beim Faserkanal als Softwareadressierung bezeichnet). Für eine automatische Konfiguration kann die zugewiesene Identifikation geändert werden, falls ein Element hinzugefügt oder gelöscht wird. Zum Beispiel wird bei Intel-kompatiblen Personalcomputern eine Industriespezifizierung für automatisch konfigurierende Ein-/Ausgabe-Schaltungsplatinen (I/O-Schaltungsplatinen; I/O = Input/Output) der Plug-and-Play-ISA-Standard (Plug-and-Plag = Einstecken und Benutzen) genannt. Bei Plug-and-Play-ISA-Standards weist jede kompatible Platine einen einzigartigen Identifizierer auf, der einen Verkäuferidentifizierer und eine Seriennummer aufweist. Während der Systeminitialisierung durchläuft der Hostcomputer einen Prozeß der Eliminierung, der auf den einzigartigen Platinenidentifizierern basiert, um jede Platine zu isolieren, und der Hostcomputer weist dann jeder Platine eine logische Elementnummer zu. Historisch verwendet die SCSI-Schnittstelle eine Hardwareadressierung. Eine Industriegruppe hat ein Autokonfigurationsprotokoll für die SCSI-Schnittstelle, das SCSI Configured AutoMagically (SCAM) genannt wird, vorgeschlagen. Das SCAM-Protokoll wurde jedoch noch nicht universell angenommen und noch sind nicht-normgemäße, verbliebene Elemente im Gebrauch.
• Die Hardwareadressierung ist für ein Vereinfachen einer Wechselwirkung zwischen Betriebsystemen und Peripheriegeräten nützlich. Zum Beispiel kann ein existierendes Betriebssystem, dessen Software für SCSI-Systeme entworfen ist, eine spezielle, eingebaute Adresse für ein Boot-Element aufweisen. Alternativ kann man einen Computer betrachten, der anfangs von einer Software auf einer entfernbaren Kompaktdisk (CD) startet. Nach dem Laden kann es für den Computer wünschenswert sein, nach einer Festplatte zu suchen und die Schleifenadresse der Festplatte derart zuzuweisen, daß dieselbe das permanente Boot-Element ist. Falls die Festplatte eine Hardwareadressierung aufweist, kann die Schleifenadresse des Boot-Elements konstant für den Computer bleiben. Jedoch müssen Konflikte bei den Hardwareadressen typischerweise durch ein menschliches Eingreifen gelöst werden. Das bedeutet, daß jemand die Elemente, die im Konflikt liegen, finden muß und mindestens eine Adresse physisch ändern muß. Bei Personalcomputern und bei SCSI-Systemen mit einem Maximum von 16 Elementen ist das Finden der Adressen, die im Konflikt liegen, praktizierbar. Bei dem Faserkanal, bei dem Knoten über einem Universitätsgelände verstreut sind, ist das Finden der Hardwareadressen, die im Konflikt liegen, unpraktikabel.
• Faserkanal-Adressenzuweisungen werden automatisch bestimmt. Zu jeder Zeit können Knoten hinzugefügt oder gelöscht werden. Wenn Knoten verbunden werden, loggen sich Elemente automatisch ein und tauschen Betriebsparameter mit einem elektronischen Matrixelement (Schalter genannt) oder mit anderen Knoten, falls kein Schalter existiert, aus. Faserkanal-Entscheidungsschleifen unterstützen sowohl eine Hardware- als auch eine Softwareadressierung. Falls ein Adressenkonflikt unter den Hardwareadressen existiert, wird ein im Konflikt liegendes Element entweder nicht an der Schleife teilnehmen können und folglich nicht betriebsbereit sein, oder das Element, das im Konflikt liegt, wird zu der Softwareadressierung zurückkehren und eine andere Adresse wählen. Daher ist die Hardwareadressierung effektiv auf die Situation begrenzt, bei der die Person, die ein Element installiert, die Adresse von bis zu 126 anderen Elementen, die installiert werden sollen (oder bereits installiert sind), in dem System kennt. Es besteht ein Bedarf nach Hardwareadressen in Faserkanal-Entscheidungsschleifen-Systemen mit einem verringerten Risiko von Hardwareadressenkonflikten.
• Aus der EP0858199 A2 ist bereits ein Computersystem mit einer Mehrzahl von Geräten bekannt, die mit dem so genannten "Fiber Channel Protocol" kompatibel sind. Nach einem Rücksetzen des Systems findet eine Selbstkonfigurierung mittels drei verschiedener Art Rest-Schemata statt, nämlich einem Softadressen-Schema, einem Vorzugsadressen-Schema (preferred address scheme) oder einem Festadressen-Schema (hard address scheme). Bei dem Softadressen-Schema wird die erste freie physikalische Adresse für die betreffende Programmschleife (ALPA) übernommen.
• Bei den Vorzugsadressen-Schema wird beurteilt, ob die betreffende physikalische Adresse für die Programm-Schleife (ALPA) frei und verfügbar ist. Für die Dauer der betreffenden Programm-Schleife findet eine Adresszuordnung statt, die jedoch bei dem Verlassen der betreffenden Programm-Schleife oder bei einem erneuten Rücksetzen verloren geht. Bei dem Festadressen-Schema werden Adressen übernommen, die bereits vor der Initialisierung des Systems bestanden und unveränderlich sind. Die Festadresse besteht also bereits vor der Initialisierung des Systems.
• Aus der DE3347357 A1 ist bereits ein Verfahren zum Vergeben von Adressen an steckbare Baugruppen bekannt. Während der Initialisierung haben die Baugruppen eine erste, feste, vorbestimmte Adresse, die durch Kontakte auf Steckverbindern vorgegeben ist. Nach der Initialisierung wird den Baugruppen eine neue temporäre Adresse zugeordnet. Die internationale Patentanmeldung WO 95/01026 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer Adresse, die ein neu in einem Bus hinzugefügtes Gerät verwenden kann, um auf dem Bus eindeutig adressiert zu werden. Dabei initialisiert sich das Gerät selbst, indem es eine Sequenz von möglichen Adressen in Form eine Kommunikationsanfrage auf den Bus gibt, um aus einem als Antwort erhaltenen Bestätigungssignal zu schließen, dass die betreffende Adresse bereits vergeben ist. Wird für eine mögliche Adresse kein Bestätigungssignal empfangen, geht das Gerät davon aus, daß die Adresse noch frei ist und verwendet in Zukunft die betreffende Adresse.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Verfahren zum Bestimmen einer festen Adresse für ein Element auf einer Faserkanal-Entscheidungsschleife zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
• Elemente gemäß der Erfindung sind anfänglich unkonfiguriert. Das bedeutet, daß die Faserkanal-Schleifenadresse des Elements nicht durch Schalter oder durch irgendeine andere Form, die ein Betreibereingreifen erfordert, gesetzt ist. Wenn ein Element gemäß der Erfindung an einer Faserkanal-Entscheidungsschleife zum ersten Mal angebracht wird, wird die Schleifenadressenzuweisung automatisch durch einen Standard-Faserkanal-Schleifeninitialisierungs-Prozeß bestimmt. Dann wird die resultierende Schleifenadresse in einem nicht-flüchtigen Speicher gesichert. Bei dem vorliegenden Patentdokument wird eine Schleifenadresse, die während der Autokonfiguration automatisch bestimmt wird, aber dann fest bleibt, eine "feste" oder "Firmware-" ("firm adress") Adresse genannt. Nach der Anfangskonfiguration wird das Element effektiv hardwareadressiert und das Element verhält sich dann wie ein hardwarekonfiguriertes Element während einer zukünftigen Schleifeninitialisierung. Da die feste Adresse während eines Standard-Faserkanal-Schleifeninitialisierungs-Prozesses ausgewählt wurde, soll ten keine Adressenkonflikte existieren. Jedoch können feste Adressen vorzugsweise durch eine Betreibersteuerung oder durch einen Systembefehl gelöscht werden. Eine Firmware-Adressierung liefert die Vorteile von festen Adressen wie bei der Hardwareadressierung, aber reduziert im wesentlichen das Risiko von Hardwareadressen-Konflikten, während dasselbe kompatibel mit den ANSI-Standards für einen Faserkanal bleibt.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• 1 ein Flußdiagramm eines bekannten Verfahrens zum Initialisieren einer Faserkanal-Entscheidungsschleife.
• 2 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Initialisieren einer Faserkanal-Entscheidungsschleife gemäß dieser Erfindung.
• 1 stellt ein Flußdiagramm eines bekannten Verfahrens einer Autokonfiguration durch ein Element dar, das mit einer Faserkanal-Entscheidungsschleife verbunden ist. Elemente, die als eine Faserkanal-Entscheidungsschleife verbunden sind, sind logisch in Serie verbunden und variabel lange Datenrahmen werden nacheinander von einem Element zu dem nächsten geführt. Die Initialisierungsprozedur wird der Schleifeninitialisierungs-Prozeß (LIP; LIP = Loop Initialization Process) oder die Schleifeninitialisierungs-Grundelement-Folge (1, 100) genannt. Nach einem Einschalten oder Rücksetzen des Systems erzeugt mindestens ein Element einen Schleifeninitialisierungs-Systemmaster-Rahmen (LISM-Rahmen; LISM = Loop Initialization System Master) (Schritt 102). Mehrere Elemente können gleichzeitig LISM-Rahmen erzeugen. Jedes Element, das einen LISM-Rahmen erzeugt, umfaßt dessen einzigartige, weltweite Identifikationsnummer als einen Teil des Rahmens. Jedes Element, das einen LISM-Rahmen empfängt, vergleicht die Identifikations nummer in dem Rahmen mit seiner eigenen Identifikationsnummer. Falls das empfangende Element eine Identifikationsnummer hat, die niedriger als die Identifikationsnummer in dem LISM-Rahmen ist, ersetzt das Element seine eigene Identifikationsnummer in dem Rahmen und sendet dann den modifizierten LISM-Rahmen zu dem nächsten Element. Falls das empfangende Element eine Identifikationsnummer hat, die größer als die Identifikationsnummer in dem LISM-Rahmen ist, sendet das Element den unmodifizierten LISM-Rahmen zu dem nächsten Element. Schließlich werden alle LISM-Rahmen die eine niedrigste Identifikationsnummer aller Elemente, die mit der Schleife verbunden sind, enthalten. Das Element mit der sten Element. Schließlich werden alle LISM-Rahmen die eine niedrigste Identifikationsnummer aller Elemente, die mit der Schleife verbunden sind, enthalten. Das Element mit der niedrigsten Identifikationsnummer wird der Schleifenmaster (Schritt 104). Bei Schritt 106 erzeugt das Schleifenmasterelement einen Schleifeninitialisierungs-Gewebeanbringungs-Rahmen (LIFA-Rahmen; LIFA = Loop Initialization Fabric Attach), der verwendet wird, um zu bestimmen, ob ein Schleifenelement ebenso ein Tor zu einem Faserkanalgewebe ist.
• Als nächstes initialisiert das Schleifenmasterelement eine Entscheidungsfolge, während der jedes Element eine von 127 Schleifenadressen wählt. Das Schleifenmasterelement erzeugt eine Serie von Rahmen, von denen jede eine 127-Bitnummer umfaßt, wobei jedes Bit einer Schleifenadresse entspricht. Es existieren zwei mögliche Szenarien. Die Schleife kann sich in dem Prozeß des Initialisiertwerdens zum ersten Mal nach dem Einschalten oder nach einem Systemrücksetzen befinden. Alternativ kann die Schleife initialisiert sein und in Betrieb sein, und eine oder mehrere neue Elemente werden zu der Schleife hinzugefügt. Wenn ein neues Element zu einer Schleife, die in Betrieb ist, hinzugefügt wird, behalten im allgemeinen alle Elemente, die bereits konfiguriert sind, ihre vorher ausgewählten Schleifenadressen. Demgemäß erzeugt in Schritt 108 das Masterelement zuerst einen Schleifeninitialisierungs-Voradressen-Rahmen (LIPA-Rahmen; LIPA = Loop Initialization Previous Address) und jedes konfiguriertes Element setzt ein Bit in der Bit-Adressennummer, die der vorher ausgewählten Schleifenadresse desselben entspricht. Als nächstes (Schritt 110) erzeugt das Masterelement einen Schleifeninitialisierungs-Hardwareadressen-Rahmen (LIRA-Rahmen; LIRA = Loop Initialization Hard Address). Falls eine neues Element zu einer Schleife hinzugefügt wird, die in Betrieb ist, wird die 127-Bit-Adressennummer in dem LIRA-Rahmen Bits aufweisen, die vorher gesetzt wurden, wenn ein LIPA-Rahmen in Umlauf war. Falls die Schleife zum ersten Mal initialisiert wurde, hat der LIRA-Rahmen anfangs keine Bits gesetzt. Wenn ein Element, das eine Hardwareadresse aufweist, den LIRA-Rahmen empfängt, setzt das Element das Bit in der 127-Bit-Adressennummer entsprechend dessen Hardwareadresse. Falls das passende Bit bereits gesetzt ist, muß das Element entweder aufhören, Entscheidungen zu treffen, oder auf eine Softwareadressierung (falls möglich) umschalten. Schließlich erzeugt, in Schritt 112, das Schleifenmasterelement einen Schleifeninitialisierungs-Softwareadressen-Rahmen (LISA-Rahmen; LISA = Loop Initialization Soft Address). Für jedes Element, das den LISA-Rahmen empfängt, falls keine Adresse während eines LIPA-Rahmens oder eines LIRA-Rahmens ausgewählt wurde, wählt das Element irgendeine verfügbare Schleifenadresse, setzt das geeignete Bit in der 127-Bit-Adressennummer in dem Rahmen und sendet den Rahmen zu dem nächsten Element in der Schleife.
• 2 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Initialisieren eines Elements gemäß der Erfindung darstellt. Ein erfindungsgemäß initialisiertes Element ist mit dem Standard-Initialisierungs-Prozeß komplett kompatibel, der in 1 dargestellt ist. Die Wechselwirkung mit dem Schleifeninitialisierungsprozeß für die Schritte 100 bis 108 von 1 ist nicht anders als die eines jeden anderen Faserkanal-Entscheidungsschleifen-Elements. Jedoch verhält sich ein Verfahren gemäß der Erfindung bei den Schritten 110 und 112 von 1 anders. Schritt 200 in 2 tritt vor Schritt 110 von 1 auf. In 2 ist, falls ein Element sich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum ersten Mal für eine Schleifenadresse entscheidet (entweder das erste Mal, daß die Schleife initialisiert wird, oder wenn ein neues Element zu einer Schleife, die in Betrieb ist, hinzugefügt wird), keine Schleifenadresse in dem nichtflüchtigen Speicher in dem Element anwesend und das Element wählt eine verfügbare Adresse von einem LISA- (Softwareadressen-) Rahmen aus (Schritt 202). Das Element speichert dann die neu gewählte Schleifenadresse in einem nichtflüchtigen Speicher (Schritt 204). Wenn sich das Element für eine Schleifenadresse entscheidet, setzt das Element anschließend ein Bit entsprechend seiner gespeicherten Adresse in der 127-Bit-Adressennummer innerhalb einem LIHA- (Hardwareadressen-) Rahmen (Schritt 206).
• Da eine feste Adresse während eines LISA- (Softwareadressen-) Rahmens ausgewählt ist, nach dem LIRA- (Hardwareadressen-) Rahmen, existiert ein geringes Risiko eines zukünftigen Hardwareadressen-Konflikts. Falls ein zukünftiger Hardwareadressen-Konflikt für die feste Adresse existiert, verhält sich ein Element gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wie ein Standard-Faserkanal-Element, wobei dasselbe entweder aufhört zu entscheiden oder zu einem Softwareadressenmodus zurückkehrt. Alternativ stellt 2 ferner dar, daß eine feste Adresse vorzugsweise elektronisch gelöscht werden kann, entweder durch eine Betreiberhandlung (z. B. von einem Frontbedienfeld) oder durch einen Systembefehl (Schritte 208 und 210). Zum Beispiel kann gemäß der Erfindung in einem Fall eines Hardwareadressen-Konflikts entschieden werden, daß das Element ein Softwareadressen-Element ist, wobei die feste Adresse jedoch in einem nichtflüchtigen Speicher beibehalten wird. Falls die feste Adresse wiederholt in Konflikt gerät, kann ein Computer, der die Schleife überwacht, den Befehl geben, daß das Element die feste Adresse in einem nicht-flüchtigen Speicher löscht. Sobald dieselbe gelöscht ist, nimmt diese das nächste Mal, wenn das Element sich für eine Schleifenadresse entscheidet, als ein Softwareadressen-Element teil (Schritt 202) und speichert die neu ausgewählte Adresse in einem nicht-flüchtigen Speicher (Schritt 204).
• Von der obigen Erörterung kann gesehen werden, daß die feste Adressierung die folgenden Vorteile liefert:
• (1) Liefern der Vorteile einer festen Adresse der Hardwareadressierung;
• (2) Verringern im wesentlichen des Risikos von Adressenkonflikten, die der Hardwareadressierung zugeordnet sind;
• (3) Liefern von Alternativen im Fall von Adressenkonflikten; und
• (4) Liefern einer kompletten Kompatibilität mit den ANSI-Standards für einen Faserkanal.

Claims (2)

1. Verfahren zum Bestimmen einer festen Adresse für ein Element, das mit einer Faserkanal-Entscheidungsschleife verbunden ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen (200), ob eine Adresse in einem nichtflüchtigen Speicher in dem Element gespeichert ist; Verwenden (206) der Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher als eine Hardwareadresse während einer Faserkanal-Schleifeninitialisierung, wenn bestimmt wird, dass der nichtflüchtige Speicher eine Adresse enthält; Ausführen der folgenden Schritte, wenn bestimmt wird, dass der nicht-flüchtige Speicher keine Adresse enthält: a) Wählen (202) einer Adresse von einem über die Faserkanal-Entscheidungsschleife empfangenen Schleifeninitialisierungs-Softwareadressen-Rahmen; und b) Speichern (204) der ausgewählten Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher in dem Element als feste Adresse; Entscheiden, dass das Element ein softwareadressiertes Element ist, wenn ein Hardwareadressenkonflikt erfasst wird, wobei die feste Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher beibehalten wird; und Löschen der festen Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher beim wiederholten Auftreten eines Hardwareadressenkonflikts.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte aufweist: Erfassen (208) eines Löschbefehls durch das Element; und Löschen (210) der festen Adresse in dem nicht-flüchtigen Speicher.