JP3818613B2 - ファイバ・チャネル調停動的ループ・サイジング - Google Patents
ファイバ・チャネル調停動的ループ・サイジング Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般に冗長システムおよびデータ通信アーキテクチャに関し、さらに詳細には、冗長システム中のファイバ・チャネル調停ループの性能特徴に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバ・チャネル（ＦＣ）は、１つの通信ポートから次の通信ポートへ（すなわち、２地点間通信リンク）データを伝送するための高速逐次通信アーキテクチャである。毎秒１００メガバイト（すなわち、毎秒１ギガビット）程度のデータ転送速度が利用できる。安価なディスクの冗長アレイ用のハードディスクや制御装置（ＲＡＩＤ制御装置）などの装置は、ＦＣリンクに取り付けられた１つまたは複数の通信ポートを有する。各ポートは、デイジー・チェーン状に接続され、ループを形成し、そこを通信伝送が通過する。現在の標準は、１ループ上に１２６台までの装置をサポートしている。ループ上で順番を維持するために、調停プロトコルを含むループ・プロトコルが使用され、どのポート（装置）がこのループを制御するのか決定される。この構成およびループ・プロトコルは、ファイバ・チャネル調停ループ（ＦＣ−ＡＬ）として公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＣ−ＡＬにおいては、各ポートは入ってくるデータ（データはループを迂回して渡される）を検査して、なにか適切な処置をとるべきかどうかを決定する。各ポートは、そのポートが現在の活動に含まれていない場合、データを単に再送信するだけである。このデータ「チェック」すなわち「スヌープ」には時間を要し、ポートにおけるデータの入力と出力との間に大量の遅延が付加される原因となる。この「ポート」遅延は、２地点間通信リンクを通しての「伝播」遅延と加算されて周回ループ遅延になる。この周回ループ遅延は、データがポートの出口から出てループを回ってポートの入口に戻るまでに要する時間である。周回ループ遅延は、通常はポートの遅延によって支配される。
【０００４】
ループを制御するために、ポートは、調停プリミティブとして公知の特殊の情報パケットを送信する。調停プリミティブが、それ自体の調停プリミティブを取り替える優先度の高いノード無しで、ループを迂回して１巡できた場合、このノードがこのループを制御する。言い換えると、あるポートが、送って戻ってきた調停プリミティブを受け取る場合、このポートが調停を勝ち取る。ループの制御権を得た上に、調停を勝ち取ったポートが通信しようとするポートと接触するために引き起こす別の１巡オーバヘッドがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ループが、そのループ中に中断を引き起こす故障ポートまたは装置を有することを防止するために、ポート・バイパス回路（ＰＢＣ）として公知のルーティング装置が使用される。ＰＢＣは、受け取る入力信号のコピーを作る装置である。コピーの１つはＰＢＣ内部のマルチプレクサへ送られ、もう１つのコピーは「ローカル」出力に送られる。ＰＢＣの「ローカル」出力は、それぞれのポートの入力に接続される。このポートの出力は、ＰＢＣ内部のマルチプレクサに接続されているＰＢＣの「ローカル」の入力に接続される。このマルチプレクサの出力は、調停ループ上の次のＰＢＣに接続されているＰＢＣの出力に送られる。
【０００６】
あるノード（装置）が活動状態であり、機能しているときに、ＰＢＣ中のマルチプレクサが、ループの他のポートに出力を送るため、ポートからのローカル入力を選択する。このノードが機能していない、または存在しないときは、マルチプレクサは入力を、以前のＰＢＣに接続された入力から直接入力を選択する。しかし、ＰＢＣに入ってくるデータ・ストリームはポートに常に供給され、ポートに影響する、メセージがあるかどうかポートがループ・トラフィックを監視することができる。ある種のアーキテクチャでは、ポートは、関連するＰＢＣ中のマルチプレクサを制御するので、これは重要である。しかし、バイパスされたときは、ポートはループ上にデータを送らない。
【０００７】
１個のポートを通る遅延は、バイパス・モードでＰＢＣを通る遅延の５０倍以上である。ポート遅延はまた、通常のアレイ応用例においてポート間の相互接続媒体に関連した遅延よりもかなり大きい。したがって、所与のＦＣ−ＡＬに接続されている動作中の装置が多いほど、調停が行われるのに長時間を要し、オーバヘッド・ペナルティが高くなる。不利なことに、オーバヘッドが増加すると、利用できる帯域幅が狭くなる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は冗長システム中のファイバ・チャネル調停ループの性能を改善することである。
【０００９】
本発明の原理によると、好適な実施例ではファイバ・チャネル調停ループ通信アーキテクチャにおいて、動的ループ・サイジングが、ループ・サイズに関連するオーバヘッドを最小にするためにループ中で動作装置ポートを選択的にバイパスすることを含んでいる。多重ループを備える冗長システムにおいては、システムはループ間のバイパスされたポートを適切に分配することによって最適化される。冗長性は、どこでも低下しない。使用されないまたは必要のないポートをループからバイパスすることによって、ループの周回遅延がかなり短縮される。周回遅延を最小にすることによって、調停オーバヘッドおよびアクセス待ち時間が減少し、ループ帯域幅および全体的性能が改善される。
【００１０】
本発明の別の原理によれば、動的負荷分担により、ループ上で２重ポート付きの装置を使用するとき、２重ループ間で負荷のバランスが取られる。動的な負荷分担は、周回遅延を減少するために各ループから装置の所与のサブセットをバイパスすること、ループ上の通行を監視すること、ならびにループ間を横切って負荷のバランスを取るためにどの装置をどのループに接続するかを制御することによって達成される。
【００１１】
本発明の別の原理によれば、動的システム構成の特徴により、動的なループ・サイジングを実施すること、動的な負荷分担を行うこと、ならびに多重ループおよび制御装置の相互接続を制御することを含めて離散的かつ連続的に最適化されたシステムが提供される。
【００１２】
説明が進むにつれ、本発明の他の目的、利点および可能性が一層明らかになるであろう。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明の原理によるファイバ・チャネル２重調停ループ・システムのブロック図である。２台のホスト装置１０および１５が、別々の通信リンク（ファイバ・チャネル・ループ）４０、４５経由で、それぞれのルーティング装置５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、および１０５を介して、４台の目標装置２０、２５、３０、３５に接続されている。ループ４０および４５は、当技術分野では普通のように、データ通信伝送を維持することができる。図示し考察しているこの例では、ホスト装置１０および１５は、制御情報、データおよび／または作業負荷を分担させるためにホスト装置間の通信能力１７を有するディスク・システム用の制御ボードである。ディスク・システムは、ディスク駆動装置（目標装置）２０〜３５を含んでいる。２重ホスト装置１０および１５と２重ループ４０および４５によって、改善されたシステム管理および装置と通信の故障処理のための制御および通信の冗長性が提供される。ディスク装置２０〜３５もまたＲＡＩＤ１（ミラー）もしくはＲＡＩＤ５（パリティ／ストライプ）方式、あるいはその組合せなど、データ冗長性を提供するように構成されることが好適である。
【００１４】
各ホストおよびディスク駆動装置は２重ファイバ・チャネル・ループ４０および４５のそれぞれと相互接続するための２重ポート付きの装置である。各ルーティング装置５０〜１０５は、ポート・バイパス回路（ＰＢＣ）であって、それぞれのループからそれぞれの目標装置へ、および／または目標装置からループへデータを送信しかつ／あるいは、ループ・データ送信がそれぞれの目標装置をバイパスするようにし、ループを迂回して次のＰＢＣに続くようにする。
【００１５】
各ＰＢＣ５０〜１０５は普通のマルチプレクシング技法によって制御され、機能していない、すなわち、存在しないポートの場合には、それぞれのポートをバイパスすることを可能にし、機能／活動状態のポートの場合には、ポートがＰＢＣを通ってループ上にデータを送るようにする。しかし、普通のＰＢＣ制御／機能性に加えて、制御システム１１０もまた各ＰＢＣの機能性を直接制御する。具体的には、好適な実施例において、各ホスト装置１０、１５中のファームウェアおよび／または回路１１５、１２０もまた、制御システム１１０を経由して各ＰＢＣ５０〜１０５を制御する。制御システム１１０は、ホスト装置と各ＰＢＣとの間の普通の電機的、光学的、赤外線などの接続である。好適な実施例においては、制御システムは調停ループから分離した通信チャネルとして実施される。別法として、制御システムは調停ループによって実施される。
【００１６】
各ループ４０、４５について装置（ポート）およびＰＢＣ間の活動状態のリンクは、矢印のついた実線で示されている。（装置の）「参加ポート」が、活動状態のリンクを介してそのループと通信する。たとえば、ループ４０に関しては、目標装置２０と、目標装置２５と、ホスト装置１０とが、ＰＢＣ５０と、ＰＢＣ５５と、ＰＢＣ７０とを介して、ループ（すなわち、参加ポート）と通信していることが示されている。実線矢印は、それぞれのループについて、矢印の方向にデータが流れることを表し、それぞれの装置が、ループからデータを受け取り、一般のＦＣ−ＡＬ原理下あるループ上にデータを送り返していることを示す。あるループの活動状態のリンクすべては、それぞれのループのデータ伝送路を画定する。
【００１７】
非活動のリンクは、点線で示され、各非活動のリンクは、その装置の「バイパス・ポート」を表す。たとえば、ループ４０に関しては、目標装置３０、目標装置３５、およびホスト装置１５が、それぞれ非活動のリンクを有することが示されており、それらのポートはＰＢＣ６０、６５、７５を介してバイパスされている。バイパスされたポートは、このループ上にデータを送らない。データは、ある装置から、「点線」（非活動のリンク）に沿って、ＰＢＣへ実際に渡されるが、このデータは、ＰＢＣを通過していないし、したがって、ループ上に送られない。むしろ、そのループ上の以前のＰＢＣから特定のＰＢＣ中に受け取られたデータは、ループ中の次のＰＢＣ上に直接送られる。前述のように、ＰＢＣ内のマルチプレクサ構成がデータ経路を決定する。したがって、「バイパス・ポート」は、この装置（ポート）が、ループ上にデータを再送信していない（すなわち、送り返していない）ことを示す。
【００１８】
図２には、ポートバイパス操作が分かり易く書かれている。たとえば、装置１３０は、ポートを介してＰＢＣ１４０に接続され、ＰＢＣ１４０はファイバ・チャネル・ループ１７０に接続されている。装置１３５は、ポートを介してＰＢＣ１４５に接続され、ＰＢＣ１４５もまた、ループに接続されている。ＰＢＣ１４０内のマルチプレクサ構成１４２のために、装置１３０は、ＰＢＣ１４０およびループ１７０に関して「活動状態のリンク」を有すると考えられる。すなわち、ループ１６０を通ってループから受け取られたデータは、装置１３０（そのポート）を通ってからリンク１５０を通ってＰＢＣ１４０へ、最後にはループ１７０上へ送り返される。これとは違って、装置１３５は、ＰＢＣ１４５およびループ１７０に関して、「非活動状態のリンク」（矢印付点線１５５によって表される）を有する。非活動のリンクは、このデータが、装置１３５からループ上に送られていないことを表す。むしろ、データはループ１７０から直接ＰＢＣ１４５に送信され、ＰＢＣ１４５のマルチプレクサ構成１４７のため、ＰＢＣ１４５を通ってループ上にまっすぐに送信される。
【００１９】
したがって、ループ１７０上の点「Ａ」と「Ｂ」との間のデータ送信遅延時間は（装置１３０の「活動状態のリンク」１５０に関して）、少なくとも、点「Ｃ」と「Ｄ」との間の遅延（「非活動状態のリンク」１５５に関して）の少なくとも５０倍である。したがって、データを、あるループ上のある装置をバイパスさせることが可能な場合は、データ送信遅延が大幅に減少されることは容易にわかる。
【００２０】
次に、再び図１を参照すると、本発明の目的は、ループ・サイズに関連するオーバヘッドを減少することによって、あるループの合計周回遅延を減少することである。これは、冗長システム環境において、好適には、動的なループ・サイジング方式によってループ上の選択されたポートをバイパスすることにより、動的システム構成および負荷分担方式を実施することにより、達成される。
【００２１】
本発明では、冗長システム中の通常動作ポート（または装置）からなる選択されたサブセットが、システムの所期の冗長性を失わないで、システム全体の性能および効率性を改善するために、バイパスされる。システムは、ループ間のポートの適正配置により最適化される。たとえば、図１に示されるループ４０に関して、目標装置３０および３５のポートは、ＰＢＣ６０およびＰＢＣ６５それぞれで、バイパスされ（点線および参照文により識別される）、ホスト装置１５のポートはＰＢＣ７５でバイパスされる。これに反して、ループ４５に関しては、目標装置２０および２５はＰＢＣ８０およびＰＢＣ８５それぞれで、バイパスされ、ホスト装置１０のポートはＰＢＣ１００でバイパスされる。したがって、この例において、各ループの半分のポートがバイパスされ、装置が動作中であるが、ループもしくは、装置が故障の場合、冗長性が維持される。たとえば、ループ４５が故障した場合、ＰＢＣ６０およびＰＢＣ６５が、目標装置３０および目標装置３５に活動状態のリンクを提供するために再構成され、ループ４０上の参加ポートになる。
【００２２】
再び、それぞれのＰＢＣを活動状態にすることにより、ループから動作中の装置のポートからなる選択されたサブセットを除去するにより、動的なループ・サイジングが効果を現し、これによりファイバ・チャネル調停ループ（ＦＣ−ＡＬ）性能が改善される。先に論じたように、バイパスされたポートはループ中に、活動状態のポートが挿入する遅延よりも小さい遅延を挿入するので、これは効果的である。ループ中のポートすべてからの遅延が結合してループの周回遅延を形成する。公知のように、ループ調停および通信をしようとする１組のポート間の接続の確立の処理において、周回遅延が数回測定されなければならない。本発明により、周回遅延を減少することにより、調停および接続確立のためのオーバヘッドが減少される。これにより、ループの処理量（毎秒のＩ／Ｏ数）および帯域幅（毎秒のメガバイト数）が改善されることは明らかである。
【００２３】
前述のように、ホスト装置１０およびホスト装置１５のファームウエア／回路１１５およびファームウェア／回路１２０が、制御システム１１０によりＰＢＣの活動化を制御し、それぞれの動作中の目標装置に関して、どのポートがバイパスされるかを、規定する特定の構成を実施する。この制御は、装置が機能しない、または動作中でない、あるいはその両方の場合、ポートをバイパスする普通のマルチプレクサと関連して、使用される。しかし、冗長能力はどこでも減少しないことは、重要である。唯一のペナルティは、特定の標的装置にアクセスするために、適当なループを選択しなければならないことである。
【００２４】
特定の標的装置が動作中ではない場合、通常のポート・バイパスが、それぞれのＰＢＣでホスト制御装置１０およびホスト制御装置１５の介在なしに行われる可能性がある。しかし、そのような故障が検出されると、動的なシステム再構成が、任意選択で再度発生し、それぞれの残った動作中の目標装置が、装置間の負荷分担の最良のバランスをとるために、どのポートがバイパスされることになるか、最良の構成が作られる。
【００２５】
前述のように、動的な負荷分担が、ループ上で２重ポートを有する装置を使用するとき、２重ループ間として、また２つ以上のループが使用されるとき、多重ループ間として、負荷のバランスを取る。負荷分担の第１ステップには、各ループから離れている選択された装置をバイパスすることが含まれる（たとえば、図１に図示するように、半分の装置をバイパスする）。この効果により、各ループについて周回遅延および調停オーバヘッドが小さくなり、システムの全体処理量が改善される。第２のステップには、ループ上の通行を監視すること、およびループ間のバランスを取るために、どの装置をどのループに取り付けるかを管理することが含まれている。負荷分担のインテリジェント制御もまた有利である。この１例は、一方のループを、優先度の高いトラフィックについて、短い待ち時間で利用度の高い帯域幅を有するノード数の少ないループとして維持し、他方のループを、優先度の低いトラフィックについて、接続数は多いが、長い待ち時間で利用度の低い帯域幅を有するノード数の多いループとして維持する。監視されるトラフィックおよび利用できる資源に応じて、この他種々の構成もまた可能である。
【００２６】
次に図３を参照すると、本発明が２重ループ／制御装置の実施に限定されないことは、明らかである（図１を参照して論じたように）。むしろ、図３には、動的に構成できる調停多重ループ・システムを提供するために、多重ホスト制御装置Ｃ１〜ＣＮまでおよび、多重目標装置Ｂ１〜ＢＮまでをルート（切替）ネットワーク２５０と結合して、採用するシステムに本発明がどのようにして等しく適用できるかが示されている。ルーティング・ネットワーク２５０は、各制御装置Ｃ１〜ＣＮおよび各標的装置Ｂ１〜ＢＮに関して２本の両方向接続を有する。
【００２７】
この例において、各目標装置（ドライブ・ボックスすなわち外被）Ｂ１〜ＢＮは、２重調停ループ・セグメントを備える多重ディスク機構を含み、２重調停ループ・セグメントは、ディスク機構の２重ポートのそれぞれに接続されている。たとえば、ドライブ・ボックスＢ１は、ＰＢＣ２６５およびＰＢＣ２７０それぞれを介してループ２５５およびループ２６０に接続された４台のディスク駆動装置Ｄ１と、Ｄ２と、Ｄ３と、Ｄ４と（Ｄ１〜Ｄ４）を描いている。Ｂ１のディスク機構／ループ構成は、図１の構成と同様である。他のドライブ・ボックスＢ２〜ＢＮの詳細構成は、図を簡単にするために、示されていない。しかし、各ドライブ・ボックスＢ２〜ＢＮは、ドライブ・ボックスＢ１と同様に構成されているか、あるいは、より多数または少数の駆動装置、あるいは異なる大きさの駆動装置を使用して異なった構成になっている（ただし、好適な実施例においては、各駆動装置は、２重ポートを有し、それぞれのＰＢＣを介して２重ループに接続されている）。
【００２８】
各ドライブ・ボックスＢ１〜ＢＮはそれぞれのリンク（ポート）を通してルーティング・ネットワーク２５０に取り付けられている。すなわち、ドライブ・ボックスＢ１はリンクＢ１Ｌ０およびリンクＢ１Ｌ１を介してルーティング・ネットワーク２５０に接続し、ドライブ・ボックスＢ２はリンクＢ２Ｌ０およびリンクＢ２Ｌ１を介してルーティング・ネットワーク２５０に接続し以下同様である。このリンク／ポートを、Ｂ１Ｌ０〜ＢＮＬ１と呼ぶ。同様に、ホスト制御装置Ｃ１〜ＣＮは、それぞれのリンクを介してルーティング・ネットワーク２５０に接続する。たとえば、Ｃ１はリンクＣ１Ｌ０およびＣ１Ｌ１を介してルーティング・ネットワーク２５０に接続し、Ｃ２はリンクＣ２Ｌ０およびリンクＣ２Ｌ１を介して、ルート・ネットワーク２５０と接続し、以下同様である。このリンク／ポートは、Ｃ１Ｌ０〜ＣＮＬ１と呼ぶ。
【００２９】
ルーティング・ネットワーク２５０は、任意のサブセットまたはポートＣ１Ｌ０〜ＣＮＬ１のすべてを、任意のサブセットまたは、ポートＢ１Ｌ０〜ＢＮＬ１のすべてに接続できる普通のルーティング・ネットワークであれば、どれでもよい。具体的には、ルーティング・ネットワーク２５０は、任意のホスト制御装置（または任意の多重制御装置）Ｃ１〜ＣＮを、任意のドライブ・ボックス（または、多重箱）Ｂ１〜ＢＮに、それぞれのリンクＣ１Ｌ０〜ＣＮＬ１およびリンクＢ１Ｌ０〜ＢＮＬ１を介して接続する。したがって、異なる装置上の異なるポートに異なる制御装置を接続することにより、多重調停ループ構成を達成することができる。その上、異なるドライブ・ボックスＢ１〜ＢＮ中の異なるディスク駆動装置（すなわち、Ｄ１〜Ｄ４）を選択的にバイパスすることにより、動的なループ・サイジングが得られ、確立された各ループに関連するオーバヘッドが最小になる。この場合も冗長性は維持され、システムはループ間にバイパスされたポートを適正に配置することにより、最適化される。これに関して、システムの動作中のある瞬間に接続のすべてが行われる方法が、システム全体の性能に重要な関係を有する。したがって、動的な負荷分担に関して前に論じたように、最適システムは静的ではなくて、システムの負荷状況とともに変化する。また、システムの全体的性能および動的なシステム再構成パラメータに影響する装置、制御装置および／またはループの追加および／または除去などの性能向上、拡張および／または修正を考慮すべきことがある。
【００３０】
要するに、動的なシステム構成は、離散的かつ連続的に、システム構成を最適化するために、ルーティング・ネットワーク２５０にインテリジェント制御を適用することを含んでいる。一実施例においては、インテリジェント制御は、ホスト制御装置Ｃ１〜ＣＮ中のファームウェア／回路（図１の１１５、１２０参照）を介して動作可能である。インテリジェント制御は、動的なループ・サイジング、動的な負荷分担、ならびに多重ループおよび制御装置の相互接続の管理を伴っている。適当な制御およびトポロジが、システムの冗長性を保持する。たとえば、制御装置Ｃ１とＣ２間、およびドライブ・ボックスＢ１とＢ２間に、図１の例と同様に、２重調停ループおよびこのループ上に適正に分布したディスク機構を作成するトポロジが容易に構成される。他方では、他の多くのシナリオも実施できる。たとえば、３台の制御装置Ｃ１〜Ｃ３が２台のドライブ・ボックスＢ１およびＢ２と共に利用される場合、１つの可能な多重ループ構成は次のとおりである。
ループＡ−−Ｂ１Ｌ０、Ｃ１Ｌ０、Ｃ３Ｌ０
ループＢ−−Ｂ１Ｌ１、Ｃ１Ｌ１
ループＣ−−Ｂ２Ｌ０、Ｃ２Ｌ０、Ｃ３Ｌ０
ループＤ−−Ｂ２Ｌ１、Ｃ２Ｌ１
奇数番目の制御装置が、ループ上に制御装置の不均一な分布を作り出す。しかし、その後ＰＢＣ（すなわち、２６５、２７０など）が調整され、各ループ制御装置帯域幅ならびに、そのトラフィック・パターンに応答して、ループ上にドライブ・ボックスの非対称分布を作り出す。たとえば、１つの可能な最適化は、ループＡおよびＢ上により多くのドライブ・ボックスを置くことである。というのは、このループ上でより多くの制御装置資源が利用できるからである。別の最適化は、ループＡおよびループＢ上により少ないドライブ・ボックスを置くことで、したがって、ドライブ・ボックスの応答が非常によくなる可能性があり、一方ループＣおよびループＤはアクセス頻度の少ないデータに使用される。
【００３１】
別の例示的な多重ループ構成は次のようになる。
ループＡ−−Ｃ１Ｌ０、Ｂ１Ｌ０、Ｂ２Ｌ０
ループＢ−−Ｃ１Ｌ１、Ｂ３Ｌ０、Ｂ４Ｌ０
ループＣ−−Ｃ２Ｌ０、Ｂ１Ｌ１、Ｂ２Ｌ１
ループＤ−−Ｃ２Ｌ１、Ｂ３Ｌ１、Ｂ４Ｌ１
【００３２】
この構成は、４台のドライブ・ボックスＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、および４つのループで２台の制御装置Ｃ１およびＣ２を定義する。
【００３３】
種々の他のループ構成および駆動バイパス方式も実現可能なことは明らかである。
【００３４】
最後に、ルーティング・ネットワーク２５０は制御装置および／または目標装置のオンライン追加／削除が可能であり、資源および調停ループのスマートなまたは動的な構成を可能にする機構を提供し、次のような特徴を可能にする。すなわち、（ｉ）ユーザにとってシステム構成知識の要件をなくす。（ｉｉ）作業負荷または故障状態に適合する自動適応システム構成。（ｉｉｉ）適応システム構成の遠隔管理を提供する。（ｉｖ）システム診断機能を高める。
【００３５】
次に図４を参照すると、本発明の好適な方法が流れ図で書かれている。最初に、ステップ２００でシステムの資源が識別される。これは、すべての標的装置、それぞれのＰＢＣ、ホスト制御装置・装置、および装置間にループを作るためのルーティング・ネットワーク型を含んでいる。その上、目標装置がディスク駆動装置である場合、たとえば、記憶容量、アクセス速度、ＲＡＩＤ方式のような基準が考慮される。次に、ステップ２０５で、冗長システムが、ルーティング・ネットワークを使用して（すなわち、多重ループが確立される）、利用できる識別された資源に基づいて構成される。次に、ステップ２１０で、ポートのサブセットが、システムの冗長性を保持しながらバイパスされる各ループ上で識別される。これは、ループの数、目標装置の数、制御装置の数、負荷バランス方式などの基準によって識別される。この場合、たとえば、目標装置がディスク駆動装置である場合、記憶容量、アクセス速度、ＲＡＩＤ方式などの基準が考慮される。装置のサブセットが各ループ上で識別されると、ステップ２１５で、このポートが、それぞれのＰＢＣによって非活動状態にされ、各ループ上に通信伝送経路を確立する。通信伝送経路は、ループ上の動作中および／または機能していない装置の全数に対してデータ送信周回遅延時間が短縮している。これでシステムは、正常動作の準備ができた。
【００３６】
ステップ２２０で、通信伝送がある装置により／ある装置に対し要求される場合、ステップ２２５で、この装置が位置するループが識別され、ステップ２３０で、通信がこのループを介して可能になる（すなわち、調停が開始され、データ転送が始まる）。ステップ２３５で、通信トラフックが監視されて、負荷バランスが最適化される。同様に、資源が監視され、システム構成が、前に論じたように、ループ経路、ループ・サイジング、および負荷分担に関して動的に構成される。ステップ２４０で、システムに変化が起こった場合、動的な再構成が再び行われて、最適化された冗長性、性能、または効率が提供される。
【００３７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００３８】
（実施態様１）
以下（ａ）および（ｂ）を含むことを特徴とする通信システム、
（ａ）ルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００）を介して少なくとも第１のホスト装置（１０）と複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）とを相互接続し、通信伝送を維持できる、少なくとも第１および第２の通信リンク、
（ｂ）通信伝送が、前記第１の通信リンク（４０）に関して目標装置（６０、６５）の第１のサブセットをバイパスし、かつ前記第２の通信リンク（４５）に関する目標装置（８０、８５）の第２のサブセットをバイパスするようにルーティング装置を制御する制御装置（１１０、１１５）であって、各サブセットが少なくとも１個の動作中の目標装置を含み、各サブセットが改良されたシステム性能を得るため通常の通信システム動作状態中にバイパスされる。
【００３９】
（実施態様２）
少なくとも前記第１通信リンクおよび前記第２の通信リンク（４０、４５）がループ・トポロジよる２地点間通信を提供することを特徴とする、実施態様１に記載の通信システム。
【００４０】
（実施態様３）
各通信リンク（４０、４５）が、別々のファイバ・チャネル調停ループであることを特徴とする、実施態様１または２に記載の通信システム。
【００４１】
（実施態様４）
各サブセットのバイパスが、ループ・トポロジに関する通信伝送の周回遅延を減少させることを特徴とする、実施態様２または３の通信システム。
【００４２】
（実施態様５）
前記目標装置の第１サブセット（６０、６５）および第２サブセット（８０、８５）が、前記複数の目標装置および通信リンクの間で負荷を分担させるように規定されることを特徴とする、実施態様１、２、３、または４に記載の通信システム。
【００４３】
（実施態様６）
前記目標装置の第１サブセット（６０、６５）および第２サブセット（８０、８５）が、前記複数の標的装置および通信リンクの間で通信伝送の効率を改善するように規定されることを特徴とする、実施態様１、２、３、４、または５に記載の通信システム。
【００４４】
（実施態様７）
少なくとも前記第１および第２の通信リンク（４０、４５）が共同して、少なくとも前記第１ホスト装置（１０）および複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）間の通信伝送のために、フェイルオーバ動作のための、および通信リンクおよび複数の目標装置に関する通信伝送の動的管理のための、冗長構成を提供することを特徴とする、実施態様１、２、３、４、５、または６に記載の通信システム。
【００４５】
（実施態様８）
所与の目標装置（２０）が一方の通信リンク（４５）でバイパスされる場合に、前記複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）のうちの所与の動作中の目標装置（２０）が他方の通信リンク（４０）でバイパスされないように、制御装置（１１０、１１５）がルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、８０、９０、９５、１００）を制御することを特徴とする、実施態様１、２、３、４、５、６、または７に記載の通信システム。
【００４６】
（実施態様９）
さらに、前記通信リンク（４０、４５）および装置（２０、２５、３０、３５、）のサブセットを動的に再構成する再構成装置（１１５、１２０）を含む、実施態様１、２、３、４、５、６、７、または８に記載の通信システム。
【００４７】
（実施態様１０）
前記再構成装置（１１５、１２０）が、任意に選択可能な、通信システムの動作効率、性能およびフェイルオーバの目標、およびシステムの装置の増大もしくは縮小を含む選択されたパラメータに基づいて、前記通信リンク（４０、４５）および装置（２０、２５、３０、３５）のサブセットを動的に再構成することを特徴とする、実施態様９に記載の通信システム
【００４８】
（実施態様１１）
前記通信リンクおよび装置のサブセットを動的に再構成する再構成装置が、ループを構成し装置をバイパスするためのルーティング・ネットワーク（２５０）およびインテリジェント制御機能（１１５、１２０）を備えることを特徴とする、実施態様９または１０に記載の通信システム。
【００４９】
（実施態様１２）
少なくとも１台の制御装置（１０）と、複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）と、それぞれ複数のルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００）と、少なくとも１台の制御装置および目標装置を、ルーティング装置を介して相互接続する少なくとも２つの通信リンク（４０、４５）とを、有する冗長通信システムの性能を改善する方法であって、該方法は以下の（ａ）および（ｂ）のステップを含むことを特徴とする、
（ａ）各サブセットが少なくとも１台の動作中の目標装置を含み、各サブシステムが、システム性能を改善するため通常の通信システムの動作状態中にバイパスされる、各通信リンクに特有の目標装置のサブセットがそれぞれのルーティング装置を介してバイパスされるように各通信リンク（４０、４５）用の通信伝送経路（２０５）を確立するステップと、
（ｂ）選択された目標装置がバイパスされないそれぞれの通信リンクを介して選択さた目標装置への通信伝送を可能にするステップ。
【００５０】
（実施態様１３）
前記通信リンク（４０、４５）が、ループ・トポロジによる２点間通信を提供し、各サブセットのバイパスによって、ループ・トポロジに関する通信伝送の周回遅延を減少することを特徴とする、実施態様１２に記載の方法。
【００５１】
（実施態様１４）
前記目標装置（２０、２５、３０、３５）の異なる１つまたは複数のサブセットがバイパスされるように、１つまたは複数の通信リンク用の通信伝送路を動的に変更すること（２４０、２００、２０５、２１０、２１５）を含む、実施態様１２または１３に記載の方法。
【００５２】
（実施態様１５）
任意に選択可能な、通信システムの動作効率、性能およびフェイルオーバの目標と、システムの装置の増大もしくは縮小を含む、選択されたパラメータに基づいて、（ｉ）１つまたは複数の新しい通信リンクの付加、または（ｉｉ）１つまたは複数の通信リンクの除去に関連して、１つまたは複数の現存の通信リンク用のあるいは、１つまたは複数の現存の通信リンク用の通信伝送経路を、任意に、動的に変更することを含む、実施態様１２、１３、または１４に記載の方法。
【００５３】
最後に、以上、冗長システムにおけるファイバ・チャネル調停ループの性能を改善するシステムおよび方法の好適な実施例について述べた。本発明を特定の実施例を参照して説明できたが、他の代替実施例および実施は修正の方法が、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく採用できることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるファイバ・チャネル２重調停ループ・システムのブロック図である。
【図２】ポート・バイパス操作のブロック図である。
【図３】本発明の多重ホスト装置および多重装置のブロック図である。
【図４】本発明の方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１０、１５：ホスト装置
２０、２５、３０、３５：目標装置
４０、４５：通信リンク
５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、
１０５：ルーティング装置
１１０、：制御システム
１１５、１２０：再構成装置
２５０、２５５、２６０：ループ
２６５、２７０：ＰＢＣ
【産業上の利用分野】
本発明は一般に冗長システムおよびデータ通信アーキテクチャに関し、さらに詳細には、冗長システム中のファイバ・チャネル調停ループの性能特徴に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバ・チャネル（ＦＣ）は、１つの通信ポートから次の通信ポートへ（すなわち、２地点間通信リンク）データを伝送するための高速逐次通信アーキテクチャである。毎秒１００メガバイト（すなわち、毎秒１ギガビット）程度のデータ転送速度が利用できる。安価なディスクの冗長アレイ用のハードディスクや制御装置（ＲＡＩＤ制御装置）などの装置は、ＦＣリンクに取り付けられた１つまたは複数の通信ポートを有する。各ポートは、デイジー・チェーン状に接続され、ループを形成し、そこを通信伝送が通過する。現在の標準は、１ループ上に１２６台までの装置をサポートしている。ループ上で順番を維持するために、調停プロトコルを含むループ・プロトコルが使用され、どのポート（装置）がこのループを制御するのか決定される。この構成およびループ・プロトコルは、ファイバ・チャネル調停ループ（ＦＣ−ＡＬ）として公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＣ−ＡＬにおいては、各ポートは入ってくるデータ（データはループを迂回して渡される）を検査して、なにか適切な処置をとるべきかどうかを決定する。各ポートは、そのポートが現在の活動に含まれていない場合、データを単に再送信するだけである。このデータ「チェック」すなわち「スヌープ」には時間を要し、ポートにおけるデータの入力と出力との間に大量の遅延が付加される原因となる。この「ポート」遅延は、２地点間通信リンクを通しての「伝播」遅延と加算されて周回ループ遅延になる。この周回ループ遅延は、データがポートの出口から出てループを回ってポートの入口に戻るまでに要する時間である。周回ループ遅延は、通常はポートの遅延によって支配される。
【０００４】
ループを制御するために、ポートは、調停プリミティブとして公知の特殊の情報パケットを送信する。調停プリミティブが、それ自体の調停プリミティブを取り替える優先度の高いノード無しで、ループを迂回して１巡できた場合、このノードがこのループを制御する。言い換えると、あるポートが、送って戻ってきた調停プリミティブを受け取る場合、このポートが調停を勝ち取る。ループの制御権を得た上に、調停を勝ち取ったポートが通信しようとするポートと接触するために引き起こす別の１巡オーバヘッドがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ループが、そのループ中に中断を引き起こす故障ポートまたは装置を有することを防止するために、ポート・バイパス回路（ＰＢＣ）として公知のルーティング装置が使用される。ＰＢＣは、受け取る入力信号のコピーを作る装置である。コピーの１つはＰＢＣ内部のマルチプレクサへ送られ、もう１つのコピーは「ローカル」出力に送られる。ＰＢＣの「ローカル」出力は、それぞれのポートの入力に接続される。このポートの出力は、ＰＢＣ内部のマルチプレクサに接続されているＰＢＣの「ローカル」の入力に接続される。このマルチプレクサの出力は、調停ループ上の次のＰＢＣに接続されているＰＢＣの出力に送られる。
【０００６】
あるノード（装置）が活動状態であり、機能しているときに、ＰＢＣ中のマルチプレクサが、ループの他のポートに出力を送るため、ポートからのローカル入力を選択する。このノードが機能していない、または存在しないときは、マルチプレクサは入力を、以前のＰＢＣに接続された入力から直接入力を選択する。しかし、ＰＢＣに入ってくるデータ・ストリームはポートに常に供給され、ポートに影響する、メセージがあるかどうかポートがループ・トラフィックを監視することができる。ある種のアーキテクチャでは、ポートは、関連するＰＢＣ中のマルチプレクサを制御するので、これは重要である。しかし、バイパスされたときは、ポートはループ上にデータを送らない。
【０００７】
１個のポートを通る遅延は、バイパス・モードでＰＢＣを通る遅延の５０倍以上である。ポート遅延はまた、通常のアレイ応用例においてポート間の相互接続媒体に関連した遅延よりもかなり大きい。したがって、所与のＦＣ−ＡＬに接続されている動作中の装置が多いほど、調停が行われるのに長時間を要し、オーバヘッド・ペナルティが高くなる。不利なことに、オーバヘッドが増加すると、利用できる帯域幅が狭くなる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は冗長システム中のファイバ・チャネル調停ループの性能を改善することである。
【０００９】
本発明の原理によると、好適な実施例ではファイバ・チャネル調停ループ通信アーキテクチャにおいて、動的ループ・サイジングが、ループ・サイズに関連するオーバヘッドを最小にするためにループ中で動作装置ポートを選択的にバイパスすることを含んでいる。多重ループを備える冗長システムにおいては、システムはループ間のバイパスされたポートを適切に分配することによって最適化される。冗長性は、どこでも低下しない。使用されないまたは必要のないポートをループからバイパスすることによって、ループの周回遅延がかなり短縮される。周回遅延を最小にすることによって、調停オーバヘッドおよびアクセス待ち時間が減少し、ループ帯域幅および全体的性能が改善される。
【００１０】
本発明の別の原理によれば、動的負荷分担により、ループ上で２重ポート付きの装置を使用するとき、２重ループ間で負荷のバランスが取られる。動的な負荷分担は、周回遅延を減少するために各ループから装置の所与のサブセットをバイパスすること、ループ上の通行を監視すること、ならびにループ間を横切って負荷のバランスを取るためにどの装置をどのループに接続するかを制御することによって達成される。
【００１１】
本発明の別の原理によれば、動的システム構成の特徴により、動的なループ・サイジングを実施すること、動的な負荷分担を行うこと、ならびに多重ループおよび制御装置の相互接続を制御することを含めて離散的かつ連続的に最適化されたシステムが提供される。
【００１２】
説明が進むにつれ、本発明の他の目的、利点および可能性が一層明らかになるであろう。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明の原理によるファイバ・チャネル２重調停ループ・システムのブロック図である。２台のホスト装置１０および１５が、別々の通信リンク（ファイバ・チャネル・ループ）４０、４５経由で、それぞれのルーティング装置５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、および１０５を介して、４台の目標装置２０、２５、３０、３５に接続されている。ループ４０および４５は、当技術分野では普通のように、データ通信伝送を維持することができる。図示し考察しているこの例では、ホスト装置１０および１５は、制御情報、データおよび／または作業負荷を分担させるためにホスト装置間の通信能力１７を有するディスク・システム用の制御ボードである。ディスク・システムは、ディスク駆動装置（目標装置）２０〜３５を含んでいる。２重ホスト装置１０および１５と２重ループ４０および４５によって、改善されたシステム管理および装置と通信の故障処理のための制御および通信の冗長性が提供される。ディスク装置２０〜３５もまたＲＡＩＤ１（ミラー）もしくはＲＡＩＤ５（パリティ／ストライプ）方式、あるいはその組合せなど、データ冗長性を提供するように構成されることが好適である。
【００１４】
各ホストおよびディスク駆動装置は２重ファイバ・チャネル・ループ４０および４５のそれぞれと相互接続するための２重ポート付きの装置である。各ルーティング装置５０〜１０５は、ポート・バイパス回路（ＰＢＣ）であって、それぞれのループからそれぞれの目標装置へ、および／または目標装置からループへデータを送信しかつ／あるいは、ループ・データ送信がそれぞれの目標装置をバイパスするようにし、ループを迂回して次のＰＢＣに続くようにする。
【００１５】
各ＰＢＣ５０〜１０５は普通のマルチプレクシング技法によって制御され、機能していない、すなわち、存在しないポートの場合には、それぞれのポートをバイパスすることを可能にし、機能／活動状態のポートの場合には、ポートがＰＢＣを通ってループ上にデータを送るようにする。しかし、普通のＰＢＣ制御／機能性に加えて、制御システム１１０もまた各ＰＢＣの機能性を直接制御する。具体的には、好適な実施例において、各ホスト装置１０、１５中のファームウェアおよび／または回路１１５、１２０もまた、制御システム１１０を経由して各ＰＢＣ５０〜１０５を制御する。制御システム１１０は、ホスト装置と各ＰＢＣとの間の普通の電機的、光学的、赤外線などの接続である。好適な実施例においては、制御システムは調停ループから分離した通信チャネルとして実施される。別法として、制御システムは調停ループによって実施される。
【００１６】
各ループ４０、４５について装置（ポート）およびＰＢＣ間の活動状態のリンクは、矢印のついた実線で示されている。（装置の）「参加ポート」が、活動状態のリンクを介してそのループと通信する。たとえば、ループ４０に関しては、目標装置２０と、目標装置２５と、ホスト装置１０とが、ＰＢＣ５０と、ＰＢＣ５５と、ＰＢＣ７０とを介して、ループ（すなわち、参加ポート）と通信していることが示されている。実線矢印は、それぞれのループについて、矢印の方向にデータが流れることを表し、それぞれの装置が、ループからデータを受け取り、一般のＦＣ−ＡＬ原理下あるループ上にデータを送り返していることを示す。あるループの活動状態のリンクすべては、それぞれのループのデータ伝送路を画定する。
【００１７】
非活動のリンクは、点線で示され、各非活動のリンクは、その装置の「バイパス・ポート」を表す。たとえば、ループ４０に関しては、目標装置３０、目標装置３５、およびホスト装置１５が、それぞれ非活動のリンクを有することが示されており、それらのポートはＰＢＣ６０、６５、７５を介してバイパスされている。バイパスされたポートは、このループ上にデータを送らない。データは、ある装置から、「点線」（非活動のリンク）に沿って、ＰＢＣへ実際に渡されるが、このデータは、ＰＢＣを通過していないし、したがって、ループ上に送られない。むしろ、そのループ上の以前のＰＢＣから特定のＰＢＣ中に受け取られたデータは、ループ中の次のＰＢＣ上に直接送られる。前述のように、ＰＢＣ内のマルチプレクサ構成がデータ経路を決定する。したがって、「バイパス・ポート」は、この装置（ポート）が、ループ上にデータを再送信していない（すなわち、送り返していない）ことを示す。
【００１８】
図２には、ポートバイパス操作が分かり易く書かれている。たとえば、装置１３０は、ポートを介してＰＢＣ１４０に接続され、ＰＢＣ１４０はファイバ・チャネル・ループ１７０に接続されている。装置１３５は、ポートを介してＰＢＣ１４５に接続され、ＰＢＣ１４５もまた、ループに接続されている。ＰＢＣ１４０内のマルチプレクサ構成１４２のために、装置１３０は、ＰＢＣ１４０およびループ１７０に関して「活動状態のリンク」を有すると考えられる。すなわち、ループ１６０を通ってループから受け取られたデータは、装置１３０（そのポート）を通ってからリンク１５０を通ってＰＢＣ１４０へ、最後にはループ１７０上へ送り返される。これとは違って、装置１３５は、ＰＢＣ１４５およびループ１７０に関して、「非活動状態のリンク」（矢印付点線１５５によって表される）を有する。非活動のリンクは、このデータが、装置１３５からループ上に送られていないことを表す。むしろ、データはループ１７０から直接ＰＢＣ１４５に送信され、ＰＢＣ１４５のマルチプレクサ構成１４７のため、ＰＢＣ１４５を通ってループ上にまっすぐに送信される。
【００１９】
したがって、ループ１７０上の点「Ａ」と「Ｂ」との間のデータ送信遅延時間は（装置１３０の「活動状態のリンク」１５０に関して）、少なくとも、点「Ｃ」と「Ｄ」との間の遅延（「非活動状態のリンク」１５５に関して）の少なくとも５０倍である。したがって、データを、あるループ上のある装置をバイパスさせることが可能な場合は、データ送信遅延が大幅に減少されることは容易にわかる。
【００２０】
次に、再び図１を参照すると、本発明の目的は、ループ・サイズに関連するオーバヘッドを減少することによって、あるループの合計周回遅延を減少することである。これは、冗長システム環境において、好適には、動的なループ・サイジング方式によってループ上の選択されたポートをバイパスすることにより、動的システム構成および負荷分担方式を実施することにより、達成される。
【００２１】
本発明では、冗長システム中の通常動作ポート（または装置）からなる選択されたサブセットが、システムの所期の冗長性を失わないで、システム全体の性能および効率性を改善するために、バイパスされる。システムは、ループ間のポートの適正配置により最適化される。たとえば、図１に示されるループ４０に関して、目標装置３０および３５のポートは、ＰＢＣ６０およびＰＢＣ６５それぞれで、バイパスされ（点線および参照文により識別される）、ホスト装置１５のポートはＰＢＣ７５でバイパスされる。これに反して、ループ４５に関しては、目標装置２０および２５はＰＢＣ８０およびＰＢＣ８５それぞれで、バイパスされ、ホスト装置１０のポートはＰＢＣ１００でバイパスされる。したがって、この例において、各ループの半分のポートがバイパスされ、装置が動作中であるが、ループもしくは、装置が故障の場合、冗長性が維持される。たとえば、ループ４５が故障した場合、ＰＢＣ６０およびＰＢＣ６５が、目標装置３０および目標装置３５に活動状態のリンクを提供するために再構成され、ループ４０上の参加ポートになる。
【００２２】
再び、それぞれのＰＢＣを活動状態にすることにより、ループから動作中の装置のポートからなる選択されたサブセットを除去するにより、動的なループ・サイジングが効果を現し、これによりファイバ・チャネル調停ループ（ＦＣ−ＡＬ）性能が改善される。先に論じたように、バイパスされたポートはループ中に、活動状態のポートが挿入する遅延よりも小さい遅延を挿入するので、これは効果的である。ループ中のポートすべてからの遅延が結合してループの周回遅延を形成する。公知のように、ループ調停および通信をしようとする１組のポート間の接続の確立の処理において、周回遅延が数回測定されなければならない。本発明により、周回遅延を減少することにより、調停および接続確立のためのオーバヘッドが減少される。これにより、ループの処理量（毎秒のＩ／Ｏ数）および帯域幅（毎秒のメガバイト数）が改善されることは明らかである。
【００２３】
前述のように、ホスト装置１０およびホスト装置１５のファームウエア／回路１１５およびファームウェア／回路１２０が、制御システム１１０によりＰＢＣの活動化を制御し、それぞれの動作中の目標装置に関して、どのポートがバイパスされるかを、規定する特定の構成を実施する。この制御は、装置が機能しない、または動作中でない、あるいはその両方の場合、ポートをバイパスする普通のマルチプレクサと関連して、使用される。しかし、冗長能力はどこでも減少しないことは、重要である。唯一のペナルティは、特定の標的装置にアクセスするために、適当なループを選択しなければならないことである。
【００２４】
特定の標的装置が動作中ではない場合、通常のポート・バイパスが、それぞれのＰＢＣでホスト制御装置１０およびホスト制御装置１５の介在なしに行われる可能性がある。しかし、そのような故障が検出されると、動的なシステム再構成が、任意選択で再度発生し、それぞれの残った動作中の目標装置が、装置間の負荷分担の最良のバランスをとるために、どのポートがバイパスされることになるか、最良の構成が作られる。
【００２５】
前述のように、動的な負荷分担が、ループ上で２重ポートを有する装置を使用するとき、２重ループ間として、また２つ以上のループが使用されるとき、多重ループ間として、負荷のバランスを取る。負荷分担の第１ステップには、各ループから離れている選択された装置をバイパスすることが含まれる（たとえば、図１に図示するように、半分の装置をバイパスする）。この効果により、各ループについて周回遅延および調停オーバヘッドが小さくなり、システムの全体処理量が改善される。第２のステップには、ループ上の通行を監視すること、およびループ間のバランスを取るために、どの装置をどのループに取り付けるかを管理することが含まれている。負荷分担のインテリジェント制御もまた有利である。この１例は、一方のループを、優先度の高いトラフィックについて、短い待ち時間で利用度の高い帯域幅を有するノード数の少ないループとして維持し、他方のループを、優先度の低いトラフィックについて、接続数は多いが、長い待ち時間で利用度の低い帯域幅を有するノード数の多いループとして維持する。監視されるトラフィックおよび利用できる資源に応じて、この他種々の構成もまた可能である。
【００２６】
次に図３を参照すると、本発明が２重ループ／制御装置の実施に限定されないことは、明らかである（図１を参照して論じたように）。むしろ、図３には、動的に構成できる調停多重ループ・システムを提供するために、多重ホスト制御装置Ｃ１〜ＣＮまでおよび、多重目標装置Ｂ１〜ＢＮまでをルート（切替）ネットワーク２５０と結合して、採用するシステムに本発明がどのようにして等しく適用できるかが示されている。ルーティング・ネットワーク２５０は、各制御装置Ｃ１〜ＣＮおよび各標的装置Ｂ１〜ＢＮに関して２本の両方向接続を有する。
【００２７】
この例において、各目標装置（ドライブ・ボックスすなわち外被）Ｂ１〜ＢＮは、２重調停ループ・セグメントを備える多重ディスク機構を含み、２重調停ループ・セグメントは、ディスク機構の２重ポートのそれぞれに接続されている。たとえば、ドライブ・ボックスＢ１は、ＰＢＣ２６５およびＰＢＣ２７０それぞれを介してループ２５５およびループ２６０に接続された４台のディスク駆動装置Ｄ１と、Ｄ２と、Ｄ３と、Ｄ４と（Ｄ１〜Ｄ４）を描いている。Ｂ１のディスク機構／ループ構成は、図１の構成と同様である。他のドライブ・ボックスＢ２〜ＢＮの詳細構成は、図を簡単にするために、示されていない。しかし、各ドライブ・ボックスＢ２〜ＢＮは、ドライブ・ボックスＢ１と同様に構成されているか、あるいは、より多数または少数の駆動装置、あるいは異なる大きさの駆動装置を使用して異なった構成になっている（ただし、好適な実施例においては、各駆動装置は、２重ポートを有し、それぞれのＰＢＣを介して２重ループに接続されている）。
【００２８】
各ドライブ・ボックスＢ１〜ＢＮはそれぞれのリンク（ポート）を通してルーティング・ネットワーク２５０に取り付けられている。すなわち、ドライブ・ボックスＢ１はリンクＢ１Ｌ０およびリンクＢ１Ｌ１を介してルーティング・ネットワーク２５０に接続し、ドライブ・ボックスＢ２はリンクＢ２Ｌ０およびリンクＢ２Ｌ１を介してルーティング・ネットワーク２５０に接続し以下同様である。このリンク／ポートを、Ｂ１Ｌ０〜ＢＮＬ１と呼ぶ。同様に、ホスト制御装置Ｃ１〜ＣＮは、それぞれのリンクを介してルーティング・ネットワーク２５０に接続する。たとえば、Ｃ１はリンクＣ１Ｌ０およびＣ１Ｌ１を介してルーティング・ネットワーク２５０に接続し、Ｃ２はリンクＣ２Ｌ０およびリンクＣ２Ｌ１を介して、ルート・ネットワーク２５０と接続し、以下同様である。このリンク／ポートは、Ｃ１Ｌ０〜ＣＮＬ１と呼ぶ。
【００２９】
ルーティング・ネットワーク２５０は、任意のサブセットまたはポートＣ１Ｌ０〜ＣＮＬ１のすべてを、任意のサブセットまたは、ポートＢ１Ｌ０〜ＢＮＬ１のすべてに接続できる普通のルーティング・ネットワークであれば、どれでもよい。具体的には、ルーティング・ネットワーク２５０は、任意のホスト制御装置（または任意の多重制御装置）Ｃ１〜ＣＮを、任意のドライブ・ボックス（または、多重箱）Ｂ１〜ＢＮに、それぞれのリンクＣ１Ｌ０〜ＣＮＬ１およびリンクＢ１Ｌ０〜ＢＮＬ１を介して接続する。したがって、異なる装置上の異なるポートに異なる制御装置を接続することにより、多重調停ループ構成を達成することができる。その上、異なるドライブ・ボックスＢ１〜ＢＮ中の異なるディスク駆動装置（すなわち、Ｄ１〜Ｄ４）を選択的にバイパスすることにより、動的なループ・サイジングが得られ、確立された各ループに関連するオーバヘッドが最小になる。この場合も冗長性は維持され、システムはループ間にバイパスされたポートを適正に配置することにより、最適化される。これに関して、システムの動作中のある瞬間に接続のすべてが行われる方法が、システム全体の性能に重要な関係を有する。したがって、動的な負荷分担に関して前に論じたように、最適システムは静的ではなくて、システムの負荷状況とともに変化する。また、システムの全体的性能および動的なシステム再構成パラメータに影響する装置、制御装置および／またはループの追加および／または除去などの性能向上、拡張および／または修正を考慮すべきことがある。
【００３０】
要するに、動的なシステム構成は、離散的かつ連続的に、システム構成を最適化するために、ルーティング・ネットワーク２５０にインテリジェント制御を適用することを含んでいる。一実施例においては、インテリジェント制御は、ホスト制御装置Ｃ１〜ＣＮ中のファームウェア／回路（図１の１１５、１２０参照）を介して動作可能である。インテリジェント制御は、動的なループ・サイジング、動的な負荷分担、ならびに多重ループおよび制御装置の相互接続の管理を伴っている。適当な制御およびトポロジが、システムの冗長性を保持する。たとえば、制御装置Ｃ１とＣ２間、およびドライブ・ボックスＢ１とＢ２間に、図１の例と同様に、２重調停ループおよびこのループ上に適正に分布したディスク機構を作成するトポロジが容易に構成される。他方では、他の多くのシナリオも実施できる。たとえば、３台の制御装置Ｃ１〜Ｃ３が２台のドライブ・ボックスＢ１およびＢ２と共に利用される場合、１つの可能な多重ループ構成は次のとおりである。
ループＡ−−Ｂ１Ｌ０、Ｃ１Ｌ０、Ｃ３Ｌ０
ループＢ−−Ｂ１Ｌ１、Ｃ１Ｌ１
ループＣ−−Ｂ２Ｌ０、Ｃ２Ｌ０、Ｃ３Ｌ０
ループＤ−−Ｂ２Ｌ１、Ｃ２Ｌ１
奇数番目の制御装置が、ループ上に制御装置の不均一な分布を作り出す。しかし、その後ＰＢＣ（すなわち、２６５、２７０など）が調整され、各ループ制御装置帯域幅ならびに、そのトラフィック・パターンに応答して、ループ上にドライブ・ボックスの非対称分布を作り出す。たとえば、１つの可能な最適化は、ループＡおよびＢ上により多くのドライブ・ボックスを置くことである。というのは、このループ上でより多くの制御装置資源が利用できるからである。別の最適化は、ループＡおよびループＢ上により少ないドライブ・ボックスを置くことで、したがって、ドライブ・ボックスの応答が非常によくなる可能性があり、一方ループＣおよびループＤはアクセス頻度の少ないデータに使用される。
【００３１】
別の例示的な多重ループ構成は次のようになる。
ループＡ−−Ｃ１Ｌ０、Ｂ１Ｌ０、Ｂ２Ｌ０
ループＢ−−Ｃ１Ｌ１、Ｂ３Ｌ０、Ｂ４Ｌ０
ループＣ−−Ｃ２Ｌ０、Ｂ１Ｌ１、Ｂ２Ｌ１
ループＤ−−Ｃ２Ｌ１、Ｂ３Ｌ１、Ｂ４Ｌ１
【００３２】
この構成は、４台のドライブ・ボックスＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、および４つのループで２台の制御装置Ｃ１およびＣ２を定義する。
【００３３】
種々の他のループ構成および駆動バイパス方式も実現可能なことは明らかである。
【００３４】
最後に、ルーティング・ネットワーク２５０は制御装置および／または目標装置のオンライン追加／削除が可能であり、資源および調停ループのスマートなまたは動的な構成を可能にする機構を提供し、次のような特徴を可能にする。すなわち、（ｉ）ユーザにとってシステム構成知識の要件をなくす。（ｉｉ）作業負荷または故障状態に適合する自動適応システム構成。（ｉｉｉ）適応システム構成の遠隔管理を提供する。（ｉｖ）システム診断機能を高める。
【００３５】
次に図４を参照すると、本発明の好適な方法が流れ図で書かれている。最初に、ステップ２００でシステムの資源が識別される。これは、すべての標的装置、それぞれのＰＢＣ、ホスト制御装置・装置、および装置間にループを作るためのルーティング・ネットワーク型を含んでいる。その上、目標装置がディスク駆動装置である場合、たとえば、記憶容量、アクセス速度、ＲＡＩＤ方式のような基準が考慮される。次に、ステップ２０５で、冗長システムが、ルーティング・ネットワークを使用して（すなわち、多重ループが確立される）、利用できる識別された資源に基づいて構成される。次に、ステップ２１０で、ポートのサブセットが、システムの冗長性を保持しながらバイパスされる各ループ上で識別される。これは、ループの数、目標装置の数、制御装置の数、負荷バランス方式などの基準によって識別される。この場合、たとえば、目標装置がディスク駆動装置である場合、記憶容量、アクセス速度、ＲＡＩＤ方式などの基準が考慮される。装置のサブセットが各ループ上で識別されると、ステップ２１５で、このポートが、それぞれのＰＢＣによって非活動状態にされ、各ループ上に通信伝送経路を確立する。通信伝送経路は、ループ上の動作中および／または機能していない装置の全数に対してデータ送信周回遅延時間が短縮している。これでシステムは、正常動作の準備ができた。
【００３６】
ステップ２２０で、通信伝送がある装置により／ある装置に対し要求される場合、ステップ２２５で、この装置が位置するループが識別され、ステップ２３０で、通信がこのループを介して可能になる（すなわち、調停が開始され、データ転送が始まる）。ステップ２３５で、通信トラフックが監視されて、負荷バランスが最適化される。同様に、資源が監視され、システム構成が、前に論じたように、ループ経路、ループ・サイジング、および負荷分担に関して動的に構成される。ステップ２４０で、システムに変化が起こった場合、動的な再構成が再び行われて、最適化された冗長性、性能、または効率が提供される。
【００３７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００３８】
（実施態様１）
以下（ａ）および（ｂ）を含むことを特徴とする通信システム、
（ａ）ルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００）を介して少なくとも第１のホスト装置（１０）と複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）とを相互接続し、通信伝送を維持できる、少なくとも第１および第２の通信リンク、
（ｂ）通信伝送が、前記第１の通信リンク（４０）に関して目標装置（６０、６５）の第１のサブセットをバイパスし、かつ前記第２の通信リンク（４５）に関する目標装置（８０、８５）の第２のサブセットをバイパスするようにルーティング装置を制御する制御装置（１１０、１１５）であって、各サブセットが少なくとも１個の動作中の目標装置を含み、各サブセットが改良されたシステム性能を得るため通常の通信システム動作状態中にバイパスされる。
【００３９】
（実施態様２）
少なくとも前記第１通信リンクおよび前記第２の通信リンク（４０、４５）がループ・トポロジよる２地点間通信を提供することを特徴とする、実施態様１に記載の通信システム。
【００４０】
（実施態様３）
各通信リンク（４０、４５）が、別々のファイバ・チャネル調停ループであることを特徴とする、実施態様１または２に記載の通信システム。
【００４１】
（実施態様４）
各サブセットのバイパスが、ループ・トポロジに関する通信伝送の周回遅延を減少させることを特徴とする、実施態様２または３の通信システム。
【００４２】
（実施態様５）
前記目標装置の第１サブセット（６０、６５）および第２サブセット（８０、８５）が、前記複数の目標装置および通信リンクの間で負荷を分担させるように規定されることを特徴とする、実施態様１、２、３、または４に記載の通信システム。
【００４３】
（実施態様６）
前記目標装置の第１サブセット（６０、６５）および第２サブセット（８０、８５）が、前記複数の標的装置および通信リンクの間で通信伝送の効率を改善するように規定されることを特徴とする、実施態様１、２、３、４、または５に記載の通信システム。
【００４４】
（実施態様７）
少なくとも前記第１および第２の通信リンク（４０、４５）が共同して、少なくとも前記第１ホスト装置（１０）および複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）間の通信伝送のために、フェイルオーバ動作のための、および通信リンクおよび複数の目標装置に関する通信伝送の動的管理のための、冗長構成を提供することを特徴とする、実施態様１、２、３、４、５、または６に記載の通信システム。
【００４５】
（実施態様８）
所与の目標装置（２０）が一方の通信リンク（４５）でバイパスされる場合に、前記複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）のうちの所与の動作中の目標装置（２０）が他方の通信リンク（４０）でバイパスされないように、制御装置（１１０、１１５）がルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、８０、９０、９５、１００）を制御することを特徴とする、実施態様１、２、３、４、５、６、または７に記載の通信システム。
【００４６】
（実施態様９）
さらに、前記通信リンク（４０、４５）および装置（２０、２５、３０、３５、）のサブセットを動的に再構成する再構成装置（１１５、１２０）を含む、実施態様１、２、３、４、５、６、７、または８に記載の通信システム。
【００４７】
（実施態様１０）
前記再構成装置（１１５、１２０）が、任意に選択可能な、通信システムの動作効率、性能およびフェイルオーバの目標、およびシステムの装置の増大もしくは縮小を含む選択されたパラメータに基づいて、前記通信リンク（４０、４５）および装置（２０、２５、３０、３５）のサブセットを動的に再構成することを特徴とする、実施態様９に記載の通信システム
【００４８】
（実施態様１１）
前記通信リンクおよび装置のサブセットを動的に再構成する再構成装置が、ループを構成し装置をバイパスするためのルーティング・ネットワーク（２５０）およびインテリジェント制御機能（１１５、１２０）を備えることを特徴とする、実施態様９または１０に記載の通信システム。
【００４９】
（実施態様１２）
少なくとも１台の制御装置（１０）と、複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）と、それぞれ複数のルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００）と、少なくとも１台の制御装置および目標装置を、ルーティング装置を介して相互接続する少なくとも２つの通信リンク（４０、４５）とを、有する冗長通信システムの性能を改善する方法であって、該方法は以下の（ａ）および（ｂ）のステップを含むことを特徴とする、
（ａ）各サブセットが少なくとも１台の動作中の目標装置を含み、各サブシステムが、システム性能を改善するため通常の通信システムの動作状態中にバイパスされる、各通信リンクに特有の目標装置のサブセットがそれぞれのルーティング装置を介してバイパスされるように各通信リンク（４０、４５）用の通信伝送経路（２０５）を確立するステップと、
（ｂ）選択された目標装置がバイパスされないそれぞれの通信リンクを介して選択さた目標装置への通信伝送を可能にするステップ。
【００５０】
（実施態様１３）
前記通信リンク（４０、４５）が、ループ・トポロジによる２点間通信を提供し、各サブセットのバイパスによって、ループ・トポロジに関する通信伝送の周回遅延を減少することを特徴とする、実施態様１２に記載の方法。
【００５１】
（実施態様１４）
前記目標装置（２０、２５、３０、３５）の異なる１つまたは複数のサブセットがバイパスされるように、１つまたは複数の通信リンク用の通信伝送路を動的に変更すること（２４０、２００、２０５、２１０、２１５）を含む、実施態様１２または１３に記載の方法。
【００５２】
（実施態様１５）
任意に選択可能な、通信システムの動作効率、性能およびフェイルオーバの目標と、システムの装置の増大もしくは縮小を含む、選択されたパラメータに基づいて、（ｉ）１つまたは複数の新しい通信リンクの付加、または（ｉｉ）１つまたは複数の通信リンクの除去に関連して、１つまたは複数の現存の通信リンク用のあるいは、１つまたは複数の現存の通信リンク用の通信伝送経路を、任意に、動的に変更することを含む、実施態様１２、１３、または１４に記載の方法。
【００５３】
最後に、以上、冗長システムにおけるファイバ・チャネル調停ループの性能を改善するシステムおよび方法の好適な実施例について述べた。本発明を特定の実施例を参照して説明できたが、他の代替実施例および実施は修正の方法が、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく採用できることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるファイバ・チャネル２重調停ループ・システムのブロック図である。
【図２】ポート・バイパス操作のブロック図である。
【図３】本発明の多重ホスト装置および多重装置のブロック図である。
【図４】本発明の方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１０、１５：ホスト装置
２０、２５、３０、３５：目標装置
４０、４５：通信リンク
５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、
１０５：ルーティング装置
１１０、：制御システム
１１５、１２０：再構成装置
２５０、２５５、２６０：ループ
２６５、２７０：ＰＢＣ
Claims (15)
- 以下（ａ）および（ｂ）を含むことを特徴とする通信システム、
（ａ）ルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５）を介して、第１のホスト装置（１５）および第２のホスト装置（１０）と、複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）とを相互接続して通信伝送を維持し、
前記第１のホスト装置（１５）と前記第２のホスト装置（１０）とを、前記ルーティング装置（７０、７５、１００、１０５）を介して接続する
少なくとも第１および第２の通信リンク、
（ｂ）通信伝送が、前記第１の通信リンク（４０）に関して、前記第１のホスト装置（１５）および目標装置の第１のサブセット（３０、３５）をバイパスし、かつ
前記第２の通信リンク（４５）に関して、前記第２のホスト装置（１０）および目標装置の第２のサブセット（２０、２５）をバイパスする
ようにルーティング装置を制御し、
各サブセットが
少なくとも１個の動作中の目標装置
を含み、
各サブセットが改良されたシステム性能を得るため通常の通信システム動作状態中にバイパスされる
制御装置（１１０、１１５、１２０）。 - 少なくとも前記第１の通信リンクおよび前記第２の通信リンク（４０、４５）がループ・トポロジよる２地点間通信を提供すること
を特徴とする請求項１に記載の通信システム。 - 各通信リンク（４０、４５）が、別々のファイバ・チャネル調停ループであることを
特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。 - 各サブセットのバイパスが、ループ・トポロジに関する通信伝送の周回遅延を減少させること
を特徴とする請求項２または３の通信システム。 - 前記目標装置の第１のサブセット（３０、３５）と、第２のサブセット（２０、２５）とは、前記第１の通信リンクと前記第２の通信リンクとの間で負荷を分担させること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信システム。 - 前記目標装置の第１のサブセット（３０、３５）と第２のサブセット（２０、２５）とは、前記第１の通信リンクの通信伝送の効率と、前記第２の通信リンクの通信伝送の効率とを改善させること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の通信システム。 - 少なくとも前記第１および第２の通信リンク（４０、４５）が共同して、少なくとも前記第１のホスト装置（１５）、前記第２のホスト装置（１０）および複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）間の通信伝送のために、フェイルオーバ動作のための、および通信リンクおよび複数の目標装置に関する通信伝送の動的管理のための、冗長構成を提供すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の通信システム。 - 所与の目標装置（２０）が一方の通信リンク（４５）でバイパスされる場合に、前記複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）のうちの所与の動作中の目標装置（２０）が他方の通信リンク（４０）でバイパスされないように、制御装置（１１０、１１５）がルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、９０、９５、１００、１０５）を制御すること
を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の通信システム。 - 前記通信リンク（４０、４５）および装置（２０、２５、３０、３５、）のサブセットを動的に再構成する再構成装置（１１５、１２０）
をさらに含む
請求項１〜８のいずれかに記載の通信システム。 - 前記再構成装置（１１５、１２０）が、任意に選択可能な、通信システムの動作効率、性能およびフェイルオーバの目標、およびシステムの装置の増大もしくは縮小を含む選択されたパラメータに基づいて、前記通信リンク（４０、４５）および装置（２０、２５、３０、３５）のサブセットを動的に再構成すること
を特徴とする請求項９に記載の通信システム。 - 前記通信リンクおよび装置のサブセットを動的に再構成する再構成装置が、ループを構成し装置をバイパスするためのルーティング・ネットワーク（２５０）およびインテリジェント制御機能（１１５、１２０）を備えること
を特徴とする請求項９または１０に記載の通信システム。 - 少なくとも１台の制御装置（１０）と、
複数の目標装置（２０、２５、３０、３５）と、
それぞれ複数のルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５）と、
少なくとも第１の制御装置と、第２の制御装置と目標装置とをルーティング装置（５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５）を介して相互接続し、前記第１の制御装置と前記第２の制御装置とを、前記ルーティング装置（７０、７５、１００、１０５）を介して相互接続する、第１の通信リンク（４０）および第２の通信リンク（４５）と
を少なくとも有し、
通信伝送が、前記第１の通信リンク（４０）に特有の前記目標装置のサブセットおよび前記第１の制御装置をバイパスし、かつ、前記第２の通信リンク（４５）に特有の前記目標装置のサブセットおよび前記第２の制御装置をバイパスする
冗長通信システムの性能を改善する方法であって、
該方法は以下の（a）および（b）のステップを含むことを特徴とする、
（a）各サブセットが少なくとも１台の動作中の目標装置を含み、各通信リンクに特有の目標装置のサブセットがそれぞれルーティング装置を介してバイパスされるように、各サブセットは、各通信リンク（４０、４５）用に、システム性能を改善するため通常の通信システムの動作状態中にバイパスされる、各通信リンク（４０、４５）用の通信伝送経路（２０５）を確立するステップと、
（b）選択された目標装置がバイパスされなければ、前記それぞれの通信リンクを介して、前記選択された目標装置への通信伝送を可能にするステップ。 - 前記通信リンク（４０、４５）が、ループ・トポロジによる２点間通信を提供し、各サブセットのバイパスによって、ループ・トポロジに関する通信伝送の周回遅延を減少すること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 前記目標装置（２０、２５、３０、３５）の異なる１つまたは複数のサブセットがバイパスされるように、１つまたは複数の通信リンク用の通信伝送路を動的に変更すること（２４０、２００、２０５、２１０、２１５）を
含む請求項１２または１３に記載の方法。 - 任意に選択可能な、通信システムの動作効率、性能およびフェイルオーバの目標と、システムの装置の増大もしくは縮小を含む、選択されたパラメータに基づいて、
（ｉ）１つまたは複数の新しい通信リンクの付加、または
（ｉｉ）１つまたは複数の通信リンクの除去に関連して、１つまたは複数の現存の通信リンク用のあるいは、１つまたは複数の現存の通信リンク用の通信伝送経路を、任意に、動的に変更すること
を含む請求項１２〜１４のいずれかに記載の方法。
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