KR102440152B1 - 멀티 모드에서 동작하는 장치 및 그것을 포함하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 페브릭 스위치, 미드 플레인, 그리고 복수의 장치 포트를 포함할 수 있다. 페브릭 스위치는 마더 보드, BMC(Baseboard Management Controller), 네트워크 신호들을 전송하도록 구성된 네트워크 스위치, 그리고 PCIe 신호들을 전송하도록 구성된 PCIe 스위치를 포함할 수 있다. 상기 복수의 장치 포트는 각각, 미드 플레인을 통해 페브릭 스위치의 마더 보드로 스토리지 장치를 연결하도록 구성되고, 미드 플레인을 통해 네트워크 신호들과 PCIe 신호들을 운반하도록 구성될 수 있다. 스토리지 장치는, 시스템과 스토리지 장치 사이의 페브릭 연결을 통해 설정된 프로토콜을 기초로 다중 모드들에서 설정가능(configurable)할 수 있다.

Description

멀티 모드에서 동작하는 장치 및 그것을 포함하는 시스템{A DEVICE OPERATING IN MULTI-MODE AND A SYSTEM COMPRISING THE DEVICE}
본 발명은 전자 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 멀티 모드에서 동작하는 장치 및 그것을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
NVMe(Non-Volatile Memory express)와 NVMeoF(NVMe over Fabrics)(또는 줄여서 NVMf)는 새로 대두되는 기술들이다. NVMe는, PCIe(Peripheral Component Interconnect express) 버스를 통해 불휘발성 메모리 서브 시스템(예를 들어, SSD(Solid-State Drive))과 통신하기 위한 호스트 소프트웨어에 대한 레지스터 레벨의 인터페이스를 정의하는 표준이다.
NVMeoF는 광범위한 스토리지 네트워킹 패브릭들(fabrics)(예를 들어, 이더넷(Ethernet), 파이버 채널(Fibre Channel), InfiniBand, 그리고 다른 네트워크 패브릭들)을 통해 NVMe 블록 스토리지 프로토콜을 지원하는 공통 구조를 정의한다. NVMeoF 기반의 시스템에 대해, 마더보드 상의 x86 기반 CPU(Central Processing Unit)는 개시자(initiator)(예를 들어, 호스트 소프트웨어)와 타겟 장치(예를 들어, NVMeoF 장치) 사이에서 더 이상 데이터를 이동할 필요가 없다. 왜냐하면 타겟 장치가 스스로 데이터를 이동시킬 수 있기 때문이다. 패브릭이라는 용어는 네트워크 노드들이 다양한 상호 연결 프로토콜들, 포트들, 그리고 스위치들을 통해 서로 데이터를 통과시킬 수 있는 네트워크 토폴로지를 지칭한다. 예를 들어, 이더넷 장착형 SSD들은 패브릭에 직접 장착될 수 있고, 이 경우 패브릭은 이더넷일 수 있다.
NVMe의 물리적 연결은 PCIe 버스에 기반한다. 일반적인 이더넷 SSD는 PCIe 버스 상의 미드-플레인(mid-plane)을 통해 시스템과 인터페이스하는 U.2 커넥터를 포함한다. 4-레인(lane) PCIe 버스(PCIe x4)의 경우, 두 개의 이더넷 포트들은 오직 4-레인의 PCIe 신호들 중 두 개의 레인을 사용하고, PCIe x4 신호들 중 남은 두 개의 레인들은 사용되지 않고 남아있는다.
본 발명은 상술된 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은 멀티 모드에서 동작하는 장치 및 그것을 포함하는 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 페브릭 스위치, 미드 플레인, 그리고 복수의 장치 포트를 포함할 수 있다. 페브릭 스위치는 마더 보드, BMC(Baseboard Management Controller), 네트워크 신호들을 전송하도록 구성된 네트워크 스위치, 그리고 PCIe 신호들을 전송하도록 구성된 PCIe 스위치를 포함할 수 있다. 복수의 장치 포트는 각각, 미드 플레인을 통해 페브릭 스위치의 마더 보드로 스토리지 장치를 연결하도록 구성되고, 미드 플레인을 통해 네트워크 신호들과 PCIe 신호들을 운반하도록 구성될 수 있다. 스토리지 장치는, 시스템과 스토리지 장치 사이의 페브릭 연결을 통해 설정된 프로토콜을 기초로 다중 모드들에서 설정가능(configurable)할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 NVMeoF 장치는 PCIe 모듈, 네트워크 엔진, 그리고 커넥터를 포함할 수 있다. 커넥터는 미드 플레인을 통해 스위치로 연결하고, 미드 플레인을 통해 PCIe 신호들을 운반하도록 구성될 수 있다. PCIe 모듈은 PCIe 버스를 통해 스위치로 PCIe 신호들을 전송하고, 네트워크 엔진은 커넥터의 SAS(Serial Attached SCSI) 핀들을 통해 스위치로 네트워크 신호들을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 시스템은 스위치와 복수의 NVMeoF 장치를 포함할 수 있다. 복수의 NVMeoF 장치는 각각 커넥터를 이용하여 스위치와 연결되도록 구성될 수 있다. 커넥터는, PCIe 버스를 통해 스위치로 PCIe 신호들을 전송하고, 네트워크 버스를 통해 스위치로 네트워크 신호들을 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 최소한의 하드웨어 변화만으로 HA(High Availability) 모드 또는 non-HA 모드에서 다양한 타입의 NVMe 및 NVMeoF 장치들을 지원할 수 있는 플랫폼을 제공한다. 멀티-모드에서 동작할 수 있는 장치 및 플랫폼을 제공하므로, 장치 개발 및 배포 비용을 줄일 수 있고, 장치의 시장 진입 시간을 줄일 수 있다.
본 명세서에 일부로서 포함된 첨부된 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있고, 상술한 일반적인 설명들과 함께 이하에서 기술되는 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 본 명세서에서 설명되는 원리들을 교시하고 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 NVMeoF 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 마더 보드를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 NVMeoF 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 HA 모드에서 동작하는 NVMe 장치로써 구성된 NVMeoF 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 두 개의 스위치 마더 보드들을 포함하는 스위치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도면은 반드시 일정한 비율로서 그려지지 않고, 일반적으로, 유사한 구조나 기능들의 요소들은 도면들에 걸쳐 예시적인 목적을 위해 유사한 참조 번호로 표시된다. 도면들은 본 명세서에서 기술되는 다양한 실시 예들의 설명을 용이하게 하기 위한 것이다. 도면들은 본 명세서에 개시된 교시들의 모든 양상들을 기술하지 않으며, 청구항의 보호 범위를 제한하지 않는다.
본 명세서에서 개시된 특징들 및 교시들 각각은 멀티-패스(multi-path) 및/또는 멀티-모드(multi-mode)의 NVMeoF 장치들을 지원하기 위한 시스템 및 방법을 제공하기 위한 다른 특징들 및 교시들과 함께 또는 분리되어 사용될 수 있다. 이러한 추가적인 특징들 및 교시들이 분리되거나 결합되어 이용되는 대표적인 예들은 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명된다. 이러한 상세한 설명은 단지 본 교시들의 측면들을 실시하기 위한 기술 분야에서 상세한 지식을 가진 자를 교시하기 위한 것이고, 청구항들의 범위를 제한하지 않는다. 그러므로, 상세한 설명에 상술된 특징들의 조합들은 넓은 의미에서 교시를 실시할 필요가 없을 수도 있고, 대신에 본 교시들 특히 대표적인 실시 예들을 설명하기 위해 단지 교시된다.
아래의 설명에서, 설명의 목적으로만 특정 명칭이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 이러한 특정 세부 사항들은 본 발명의 사상을 실시하기 위해 필요하지 않는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
상세한 설명의 몇몇 부분들은 알고리즘 및 컴퓨터 메모리 내 데이터 비트들에 대한 동작들의 심볼 표현의 측면에서 제공된다. 이들 알고리즘 설명들 및 표현들은 다른 분야의 당업자들에게 작업의 실체를 효과적으로 전달하기 위해, 데이터 처리 분야의 당업자들에 의해 사용된다. 여기에서 알고리즘은 일반적으로 소망하는 결과에 이르는 단계들에 대한 일관성 있는 순서일 수 있다. 단계들은 물리적 양의 물리적 조작이 필요한 것들이다. 일반적으로, 필수적이진 않지만, 이러한 양들은 저장, 전달, 결합, 비교, 그리고 다르게 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 이러한 신호들을 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 특징들, 용어들, 숫자들 등으로 지칭하는 것이 주로 공통적인 사용의 이유로 때때로 편리하게 입증되었다.
그러나, 이들 및 유사한 용어들 모두는 적절한 물리량과 연관되며 단지 이러한 양에 적용되는 편리한 라벨이라는 것을 명심해야 한다. 구체적으로는 아래의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 설명에서, 이러한 “처리”, “컴퓨팅”, “계산”, “결정”, “표시” 등과 같은 용어를 사용하는 논의는 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 레지스터 및 메모리들 내에서 물리적(전기적) 양으로서 나타나는 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 정보 스토리지, 전송 또는 표시 장치들 내에서 물리적 양으로서 나타나는 유사한 다른 데이터로 조작 및 변형하는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 활동 및 과정을 나타내는 것으로 이해된다.
본 명세서에서 설명된 알고리즘은 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치들과 관련된 것이 아니다. 다양한 일반적인 목적의 시스템들, 컴퓨터 서버들, 또는 개인용 컴퓨터들은 본 명세서의 교시에 따른 프로그램과 함께 사용될 수 있거나 요구된 방법 단계들을 수행하기 위한 보다 특수화된 장치를 구성하는 것이 편리할 수 있다. 이러한 다양한 시스템을 위해 요구되는 구조는 이하의 설명에서 나타날 것이다. 다양한 프로그래밍 언어들이 본 명세서에서 기재된 바와 같이 발명의 교시를 구현하는데 사용될 수도 있는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 대표적인 예들에 대한 다양한 특징들 그리고 종속항들은 본 발명의 교시에 대한 유용한 추가적인 실시 예들을 제공하기 위해 명시적이지 않은 그리고 열거되지 않은 방식으로 결합될 수 있다. 또한 모든 값의 범위 또는 독립체들의 그룹들의 암시들은 모든 가능한 중간 값 또는 당해 발명을 제한하는 목적뿐만 아니라 본래의 개시 목적을 위한 중간 독립체들을 개시하는 것이 주목된다. 또한, 명시적 기준 및 도면에 도시된 구성 요소들의 형상은 본 명세서에서 실시되는 방식을 이해할 수 있도록 설계되지만, 치수 및 실시 예에 나타난 형상에 한정되지 않는 것을 유의한다.
본 명세서는 다양한 타입의 페브릭 장착형 SSD(eSSD)들, NVMe 및 NVMeoF 프로토콜 모두를 지원할 수 있는 시스템을 기술한다. 일부 실시 예들에서, eSSD는 NVMeoF 프로토콜들을 지원할 수 있는 SSD를 지칭한다. NVMeoF 표준을 지원하도록 구성될 때, 시스템은 이더넷(Ethernet) 뿐만 아니라, 파이버 채널(Fibre Channel), InfiniBand, 그리고 다른 네트워크 패브릭들을 포함하는 다양한 페브릭들을 지원할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하의 실시 예들 및 예시들은 이더넷 부착형 NVMeoF 장치들을 보여줄 수 있다. 다만, 본 명세서의 범위를 벗어나지 않고, 다른 어떠한 타입의 NVMeoF 장치들도 이용될 수 있다.
본 발명의 시스템은 NVMe 및 NVMeoF 장치들 모두와 호환되는 싱글(single) 및 듀얼(dual) 패싱(pathing) 시스템들 모두를 지원할 수 있는 단일 플랫폼(platform) 및 공통 빌딩(building) 블록들을 제공한다. 일 실시 예에 따르면, 싱글 패싱 및 듀얼 패싱의 NVMe 및 NVMeoF 장치들을 지원하는 공통 빌딩 블록들은 미드-플레인(mid-plane), 섀시(chassis), 팬 조립품(fan assembly)를 포함한다. 본 발명의 시스템은 유사한 장치들 및/또는 섀시를 추가적으로 더하여 선형적으로 스케일(scale)될 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템은 최대-폭(full-width) 및 절반-폭(half-width)의 스위치 보드들, 그리고 x86 마더보드를 포함하는 다른 빌딩 블록들을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
여기서 개시된 페브릭 장착형 SSD(eSSD)는 NVMe 및 NVMeoF 표준들과 호환되는 다중 시스템들 내에서 사용될 수 있는 단일 공통 장치이다. 이러한 의미에서, 페브릭 장착형 SSD는 또한 멀티-모드 NVMeoF 장치로 지칭된다. 본 발명의 시스템은, 최소한의 하드웨어 변화만으로 non-HA(non-High Availability) 모드(예를 들어, 싱글 패스 I/O(Input/Output)) 또는 HA 모드(예를 들어, 멀티-패스 I/O)에서 다양한 타입의 NVMe 및 NVMeoF 장치들을 지원할 수 있는 플랫폼을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 알려진 위치로부터 제품 정보를 감지하여, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 NVMe와 NVMeoF 중 하나를 지원할 수 있다. 예를 들어, 섀시 내에 저장된, 자율 구성(self-configuration)을 위해 사용되는 제품 정보는 VPD(Vital Product Data)이다. 구동 시작 중에, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 섀시로부터 VPD를 찾아올 수 있고, VPD를 기초로 NVMeoF 장치를 자체적으로 구성할 수 있다. 다만, 본 명세서의 범위를 벗어나지 않고, 다중 모드 NVMeoF 장치는 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 다중-모드 NVMeoF 장치는 멀티-모드 NVMeoF 장치가 연결된 스위치의 BMC에 의해 발행된 PCIe 버스를 통한 제어 커맨드에 의해 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 싱글 포트 NVMe 모드, 듀얼 포트 NVMe 모드, 싱글 포트 NVMeoF 모드, 그리고 듀얼 포트 NVMeoF 모드 내에서 구성될 수 있다. 표 1은 다중-모드 NVMeoF 장치의 구성에 따른 U.2 커넥터의 사용 예를 보여준다. NVMe 장치로 구성되는 경우, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 싱글 포트 NVMe 모드와 듀얼 포트 NVMe 모드 중 하나로 구성될 수 있다. 싱글 포트 NVMe 모드에서, U.2 커넥터의 0 내지 3의 PCIe 레인(Lane)들은 PCIe 신호들을 운반하기 위해 사용된다. 듀얼 포트 NVMe 모드에서, PCIe 레인들은 2 x 2 레인들로 나뉜다. 0과 1의 PCIe 레인들은 제 1 포트를 위해 사용된다. 2와 3의 PCIe 레인들은 제 2 포트를 위해 사용된다. NVMeoF 장치로서 구성되는 경우, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 싱글 포트 NVMeoF 모드와 듀얼 포트 NVMeoF 모드 중 하나로 구성될 수 있다. 싱글 포트 NVMeoF 모드에서, PCIe 레인들은 2 x 2로 나뉜다. 하지만, 이 경우, 오직 0과 1의 PCIe 레인들만이 PCIe 신호들을 운반하기 위해 사용되고, 2와 3의 PCIe 레인들은 사용되지 않는다. SAS 포트 0의 제 1 쌍(pair)은 이더넷 포트 0(제 1 포트)를 위해 사용되고, SAS 포트 1은 사용되지 않는다. 듀얼 포트 NVMeoF 모드에서, PCIe 레인들은 2 x 2로 나뉘고, 0과 1의 PCIe 레인들은 제 1 이더넷 포트를 위한 컨트롤 플레인(control plane)으로 사용되고, 2와 3의 PCIe 레인들은 제 2 이더넷 포트를 위한 컨트롤 플레인으로 사용된다. SAS 포트 0의 제 1 쌍은 이더넷 포트 0(제 1 포트)를 위해 사용되고, SAS 포트 1은 이더넷 포트 1(제 2 포트)를 위해 사용된다.
Figure 112021067576378-pat00001
U.2 커넥터의 사용 예
제품 정보가 섀시에 저장되면, U.2 커넥터 상의 PCIe 버스의 (싱글 포트 모드에서) 두 개의 레인들 또는 (듀얼 포트 모드에서) 네 개의 레인들은 PCIe 엔진에 의해 구동된다. 이 경우, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 이더넷 엔진(들)을 비활성화할 수 있고, NVMe 프로토콜들 및 기능들은 지원되거나 활성화된다. 제품 정보가 NVMeoF 섀시에 저장되면, 멀티-모드 NVMeoF 장치의 설계에 기반하여, 이더넷 포트들은 오직 2와 3의 PCIe 레인들 또는 SAS(Serial Attached SCSI)핀들을 사용한다.
본 발명의 멀티-모드 NVMeoF 장치는 두 가지 구분된 모드(NVMe 모드와 NVMeoF 모드)에서 동작할 수 있다. NVMe 모드에서, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 NVMe 장치로서 작동한다. U.2 커넥터의 PCIe 핀들은 PCIe x4 모듈(111)과 연결될 수 있다. PCIe 버스는 데이터 및 컨트롤(신호)에 의해 공유될 수 있다.
일 실시 예에서, NVMeoF 모드에서, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 싱글-패스 모드 또는 듀얼-패스 모드로 구성될 수 있다. 싱글-패스 모드에서, 하나의 PCIe x2는 컨트롤 플레인에 대해 사용되고, 하나의 마더 보드에 연결된다. 듀얼-패스 모드에서, 두 개의 PCIe x2는 컨트롤 플레인에 대해 사용되고, 두 개의 마더 보드들에 연결된다.
다른 실시 예에서, NVMeoF 장치는 NVMeoF 모드에서 이더넷 포트들에 대한 SAS 핀들을 사용한다. non-HA NVMeoF 모드에서, PCIe 버스의 두 개의 레인들은 컨트롤 플레인을 통해 표준 사양(feature)들로 사용된다. 듀얼-포트 HA 모드에서, PCIe 버스의 네 개의 레인들은 두 개의 x2 레인들로 나누어지고, 각각 포트 A 및 포트 B에 대해 사용된다. 기존 PCIe 소프트웨어 및 드라이버는 멀티-모드 NVMeoF 장치에 대해 변경되지 않고 사용될 수 있다.
멀티-모드 NVMeoF 장치가 NVMe 및 NVMeoF 모드들 모두에서 동작할 수 있으므로, 동일한 장치들이 NVMe 모드와 NVMeoF 모드에서 사용될 수 있기 때문에, 장치들 개발 및 배치 비용이 줄어들 수 있다. 유사한 이유로, 멀티-모드 NVMeoF 장치는 단축된 시장 진입 시간을 가질 수 있다. 멀티-모드 NVMeoF 장치는 다양한 제품들 및 섀시에서 사용될 수 있다. PCIe 버스의 두 개의 레인들은 컨트롤 플레인을 통해 표준 사양들을 위해 예약된다. 추가적인 비용 없이, CPU, BMC(Baseboard Management Controller), 그리고 다른 장치들은 섀시 내의 NVMeoF 장치 각각과 통신하기 위한 컨트롤 플레인으로서 PCIe 버스의 두 개의 레인들을 사용할 수 있다. NVMe 미드-플레인은 변형되지 않고 사용될 수 있고, 또한 추가적인 새로운 핀들에 의한 NVMeoF 장치 상의 새로운 커넥터가 필요하지 않다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 NVMeoF 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. NVMeoF 장치(101)는 PCIe x4 모듈(111)(예를 들어, PCIe x4 Gen3 모듈)을 포함할 수 있고, 이더넷 NIC(Network Interface Card, 112), TCP/IP 오프로드(offload) 엔진(113), RDMA 컨트롤러(115), NVMeoF 프로토콜 스택(116)을 포함하는 다양한 하드웨어 및 프로토콜 스택(stack)들을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. NVMeoF 장치(101)는, 동작 모드에 기반하여 미드 플레인(161)을 통해 스위치 마더 보드(미도시)에 연결되는, 두 개의 PCIe x2 버스(151, 152)들과 두 개의 이더넷 포트(153, 154)들을 지원할 수 있다. 두 개의 PCIe x2 버스(151, 152)들과 두 개의 이더넷 포트(153, 154)들은 NVMeoF 장치(101)의 U.2 커넥터(121)에 연결된다.
일 실시 예에 따르면, NVMeoF 장치(101)는 NVMe 장치로서 구성될 수 있다. NVMe 모드에서, PCIe 신호들을 운반하기 위해, 모드 셀렉터(mode selector, 160)는 (싱글 포트 모드에서) PCIe 버스의 네 개의 레인들 모두를 사용하거나 (듀얼 포트 모드에서) 네 개의 레인들 중 두 개의 레인들 만을 사용하도록 NVMeoF 장치(101)를 구성할 수 있다. PCIe x4 버스는 미드 플레인에 연결되고, PCIe 버스는 데이터 및 컨트롤 신호들 사이에 공유된다.
다른 실시 예에 따르면, NVMeoF 장치(101)는 NVMeoF 장치로서 구성될 수 있다. NVMeoF 모드에서, 모드 셀렉터(160)는 PCIe 신호들을 운반하기 위해 PCIe x2 버스(151)의 두 개의 레인들을 사용하도록 NVMeoF 장치(101)를 구성할 수 있다. 추가적으로, NVMeoF 장치(101)는 두 개의 이더넷 포트들(153, 154)를 통해 이더넷 신호들을 운반하도록 PCIe 버스의 남아있는 두 개의 레인들을 구성할 수 있다. NVMeoF 모드에서, 두 개의 PCIe x2 레인들은 PCIe x4 모듈(111)로 직접 운송된다. 그리고 남아 있는 두 개의 PCIe x2 레인들을 통한 신호들은 이더넷 포트(153, 154)들을 거쳐 운송되고, NVMeoF 장치(101)의 이더넷 NIC(112)로 운송되도록 버퍼(122) 내에 버퍼(buffer)된다. NVMeoF 장치(101)의 동작 모드는 외부에서 설정되거나 자체적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, NVMeoF 장치(101)는 물리 핀(예를 들어, 스위치 마더 보드의 섀시에 존재하는 핀)을 사용하거나 스위치 마더 보드의 BMC(예를 들어, 도 2의 BMC(203))로부터의 인-밴드(in-band) 커맨드에 의해 자신의 동작 모드를 자체적으로 구성할 수 있다. 이더넷을 통해 검색되는 관리 정보는 “인-밴드” 정보라 지칭된다. 반면에, PCIe 버스를 통해 검색되는 관리 정보는 “아웃-오브-밴드(out-of-band)” 정보라 지칭된다.
U.2 커넥터를 통해 사용되지 않는 PCIe x2 버스를 사용하여, NVMeoF 장치(101)는 PCIe 포트들(151, 152)을 통해 다양한 신호들을 푸쉬(push)하고 다양한 서비스들을 수행할 수 있다. 푸쉬될 수 있는 신호들의 예는 NVMeoF 장치(101)의 상태 정보, FRU(Field-Replaceable Unit) 정보, 그리고 센서 정보를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. PCIe 포트들을 통해 푸쉬될 수 있는 서비스들의 예는 스위치 보드에 국부적인 CPU 또는 BMC로의 디스커버리(discovery) 서비스들과 펌웨어 업그레이드를 수행하는 새로운 NVMeoF 장치 펌웨어에 대한 다운로드 서비스들을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
스위치 마더 보드와 NVMeoF 장치(101) 사이에 형성된 컨트롤 플레인을 통해 PCIe x2 버스(151)를 거쳐, NVMeoF 장치(101)는 일부 장치 별 정보를 스위치 마더 보드의 BMC에 직접 푸쉬할 수 있다. 컨트롤 플레인을 통해 운송될 수 있는 이러한 장치 별 정보의 예들은 NVMeoF 장치(101)의 디스커버리 정보와 FRU 정보를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이는 NVMeoF 장치(101)의 상태를 조사하기 위한 BMC의 부담을 줄일 수 있다. 새로운 장치 커맨드를 사용하여, 장치 별 정보는 NVMeoF 장치(101)와 BMC 사이에서 통신될 수 있다. PCIe x2 버스 중 오직 두 개의 PCIe 레인들(151, 152)와 함께, NVMeoF 장치(101)는 HA(High Availability) 멀티 패스 I/O를 지원할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 마더 보드를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 스위치 마더 보드(201)는 업링크(uplink) 이더넷 포트들(211), 다운링크 이더넷 포트들(212), 로컬 CPU(202), BMC(203), 이더넷 스위치(204), 그리고 PCIe 스위치(205)를 포함할 수 있다. 다수의 eSSD들은 스위치 마더 보드(201)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, eSSD는 동작 모드에 따라 NVMe 장치 또는 NVMeoF 장치로 동작하도록 구성될 수 있는 NVMeoF 장치이다. eSSD들은 각각 도 1에 도시된 U.2 커넥터를 통해 스위치 마더 보드(201)에 연결될 수 있고, 몇몇의 고속의 몰렉스(Molex) 커넥터들을 통해 스위치 마더 보드(201)와 연결되도록 구성될 수 있다. 몰렉스 커넥터들은 PCIe x2 버스(213), 다운링크 이더넷 포트들(212), 그리고 다른 비고속(non-high speed)의 제어 신호들(예를 들어, SMBus, 리셋, 클록 등) 모두를 총괄적으로 다룬다. 스위치 마더 보드(201)는 eSSD들 각각에 다양한 신호들을 푸쉬할 수 있고, 미드 플레인(261)을 통해 PCIe x2 버스(213) 및/또는 다운 링크 이더넷 포트들(212)을 거쳐 eSSD들 각각에서 다양한 서비스들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이더넷 포트들(212)을 통해 eSSD들 각각으로부터, 스위치 마더 보드(201)는 eSSD의 상태 정보, FRU 정보, 센서 정보를 포함하는 장치별 정보를 수신할 수 있다. 또한, 이더넷 포트들(212)을 통해, 스위치 마더 보드(201)는 다양한 서비스들을 수행할 수 있다. 다양한 서비스들은 BMC 또는 로컬 호스트 CPU로의 디스커버리 서비스들과 펌웨어 업그레이드를 수행하기 위한 새로운 eSSD 펌웨어에 대한 다운로드 서비스들을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 NVMeoF 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. NVMeoF 장치(301)는 PCIe x4 모듈(311)(예를 들어, PCIe x4 Gen3 모듈)과 다양한 하드웨어 및 프로토콜 스택들을 포함할 수 있다. 다양한 하드웨어 및 프로토콜 스택들은 이더넷 NIC(312), TCP/IP 오프로드 엔진(313), RDMA 컨트롤러(315), 그리고 NVMeoF 프로토콜 스택(316)을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. NVMeoF 장치(301)는 미드 플레인(361)을 통해 스위치 마더 보드(미도시)와 연결되는 두 개의 PCIe x2 버스들(351, 352)과 두 개의 이더넷 포트들(353, 354)를 지원할 수 있다. PCIe x2 버스들(351, 352)과 두 개의 이더넷 포트들(353, 354)은 NVMeoF 장치(301)의 U.2 커넥터(321)와 연결된다.
일 실시 예에 따르면, 도 1에 도시된 PCIe 레인들(151, 152)을 사용하는 대신에, NVMeoF 장치(301)는 이더넷 신호들을 위해 U.2 커넥터(321)의 사용하지 않는 SAS 핀들을 사용할 수 있다. NVMeoF 장치(301)가 이더넷 포트들(353, 354)에 대한 SAS 핀들을 사용하기 때문에, 대역폭 문제로 어려움을 겪지 않고, NVMeoF 장치(301)는 멀티-패스 I/O들과 복수의 프로토콜들을 지원할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 HA 모드에서 동작하는 NVMe 장치로서 구성된 NVMeoF 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 4의 실시 예에서, NVMeoF 장치(401)는 NVMe 장치로 구성되고, 멀티-패스 I/O들을 지원할 수 있다. 두 개의 절반-폭(half-width) 스위치는 하나의 2U 섀시 내에 포함된 두 개의 스위치 컨트롤러들(460A, 460B)을 포함할 수 있다. NVMeoF 장치(401)는 미드 플레인(461)을 통해 스위치 컨트롤러들(460A, 460B) 모두와 연결된다. 스위치 컨트롤러(460A)는 PCIe 버스의 두 개의 레인들 및 이더넷 포트 A(453)를 지원할 수 있고, 반면에 스위치 컨트롤러(460B)는 PCIe 버스의 남은 두 개의 레인들 및 이더넷 포트 B(454)를 지원할 수 있다. NVMeoF 장치(401)는 두 레인의 PCIe 버스(451) 및 이더넷 포트 A(453)을 통해 스위치 컨트롤러(460A)와 연결될 수 있다. 추가적으로, NVMeoF 장치(401)는 두 레인의 PCIe 버스(452)와 이더넷 포트 B(454)를 통해 스위치 컨트롤러(460B)와 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 두 개의 스위치 마더 보드들을 포함하는 스위치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 스위치(500)는 (HA 모드에서) 듀얼 포트 구성 내의 멀티 I/O를 지원하는 두 개의 스위치 마더 보드들(501A, 501B)을 포함할 수 있다. 스위치 마더 보드(501A)는 이더넷 스위치(504A)와 PCIe 스위치(505A)를 포함할 수 있고, 스위치 마더 보드(501B)는 이더넷 스위치(504B)와 PCIe 스위치(505B)를 포함할 수 있다. 스위치 마더 보드들(501A, 501B) 각각은 다른 구성 요소들 및 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 구성 요소들 및 모듈들은 도 2에 도시된 스위치 마더 보드(201)의 예에서 도시된 것과 같이 로컬 CPU, BMC, 업링크 이더넷 포트들, 다운 링크 이더넷 포트들 등을 포함할 수 있다.
몇몇의 eSSD들은 스위치의 장치 포트들 내에 장착(plug in)될 수 있다. 예를 들어, eSSD들 각각은 U.2 커넥터를 이용하여 스위치와 연결된다. eSSD들 각각은 스위치 마더 보드(501A, 501B) 모두와 연결될 수 있다. 본 실시 예에서, 스위치(500)에 장착된 eSSD들은 NVMeoF 장치로 구성된다. NVMeoF 장치는 PCIe 버스와 이더넷 포트들을 통해 미드 플레인(561)을 거쳐 스위치(500)와의 연결을 요구한다.
일 실시 예에 따르면, 스위치(500)와 eSSD들 사이의 이더넷 신호들은 스위치 마더 보드(501A)로의 주된(prime) 이더넷 포트(553)에 대한 SAS 핀들(S2, S3, S5, S6)을 사용할 수 있다. 또한, 이더넷 신호들은 스위치 마더 보드(501B)로의 부차적인 이더넷 포트(554)에 대한 S9, S10, S12, S13을 사용할 수 있다. U.2 커넥터 각각의 E25 핀은 듀얼 포트 구성이 가능하도록 사용될 수 있다. PCIe 신호들은 각각의 마더 보드들(501A, 501B)과 각각의 eSSD들 사이에서 PCIe 버스들(551, 552)을 통해 운송될 수 있다. eSSD들은 물리 핀(예를 들어, 스위치의 섀시에 존재하는 핀)을 사용하거나 스위치 마더 보드의 BMC로부터의 인-밴드(in-band) 커맨드에 의해 자신의 동작 모드를 자체적으로 구성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스위치(500)는 10G 이더넷을 지원할 수 있고, 미드 플레인(561)은 HA 모드와 non-HA 모드 모두를 지원할 수 있는 공통 미드 플레인이다. 시스템 구성에 따라, 신호 무결성(signal integrity)은 공통 미드 플레인(561)이 두 구성들을 모두 지원할 수 있도록 보장하기 위해 테스트될 필요가 있을 수 있다. 신호 무결성이 충분하지 않으면, 시스템은 HA 모드에 대한 제 1 미드 플레인과 non-HA 모드에 대한 제 2 미드 플레인을 포함하는 두 개의 미드 플레인들을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 시스템은 마더 보드, BMC(Baseboard Management Controller), 네트워크 신호들을 전송하도록 구성된 네트워크 스위치, 그리고 PCIe 신호들을 전송하도록 구성된 PCIe 스위치를 포함하는 페브릭 스위치를 포함한다. 시스템은 미드 플레인과 복수의 장치 포트를 포함한다. 상기 복수의 장치 포트 각각은 미드 플레인을 통해 상기 페브릭 스위치의 상기 마더 보드에 스토리지 장치를 연결하도록 구성되고, 상기 미드 플레인을 통해 상기 네트워크 신호들과 상기 PCIe 신호들을 운반하도록 구성된다. 상기 스토리지 장치는, 상기 시스템과 상기 스토리지 장치 사이의 페브릭 연결을 통해 설정된 프로토콜을 기초로 다중 모드들에서 설정가능(configurable)하다.
상기 스토리지 장치는 U.2 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 스토리지 장치는 NVMe와 NVMeoF 프로토콜들을 모두 지원할 수 있다.
미드 플레인은 HA 모드와 non-HA 모드를 모두 지원할 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 상기 커넥터의 사용되지 않는 핀들을 통해 운반될 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 디스커버리(discovery) 서비스들 또는 상기 스토리지 장치의 새로운 펌웨어에 대한 다운로드 서비스들을 지원할 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 상기 스토리지 장치의 건강 상태 정보, FRU(Field-Replaceable Unit) 정보, 그리고 센서 정보 중 적어도 하나를 포함하는 장치별 정보를 포함할 수 있다. 상기 장치별 정보는 PCIe 레인들을 통해 상기 미드 플레인을 통과하여 상기 BMC로 전송될 수 있다.
상기 스토리지 장치는 HA 모드 또는 non-HA 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, NVMeoF는: PCIe 모듈; 네트워크 엔진; 그리고 상기 미드 플레인을 통해 PCIe 신호들을 운반하고 상기 미드 플레인을 통해 스위치 마더 보드로 연결하도록 구성된 커넥터; 상기 PCIe 모듈은 상기 PCIe 버스를 통해 상기 스위치로 PCIe 신호들을 전송하고, 상기 네트워크 엔진은 상기 커넥터의 SAS(Serial Attached SCSI) 핀들을 통해 상기 스위치로 네트워크 신호들을 전송한다.
상기 커넥터는 U.2 커넥터일 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 상기 NVMeoF 장치의 건강 상태 정보, FRU 정보, 그리고 센서 정보 중 적어도 하나를 포함하는 장치별 정보를 포함할 수 있다.
상기 장치별 정보는 상기 미드 플레인을 통해 상기 스위치의 BMC로 전송될 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 디스커버리 서비스들 또는 상기 NVMeoF 장치의 새로운 펌웨어에 대한 다운로드 서비스들을 제공할 수 있다.
상기 스위치는 제 1 이더넷 포트와 제 2 이더넷 포트를 포함하는 두 개의 스위치 보드들을 포함할 수 있다.
S2, S3, S5, 그리고 S6의 SAS 핀들은 상기 제 1 이더넷 포트에 대해 사용될 수 있고, S9, S10, S12, 그리고 S13의 SAS 핀들은 상기 제 2 이더넷 포트에 대해 사용될 수 있다.
상기 NVMeoF 장치는 HA 모드 또는 non-HA 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 시스템은: 스위치와 복수의 NVMeoF 장치를 포함할 수 있다. 복수의 NVMeoF 장치는 각각 커넥터를 이용하여 상기 스위치와 연결되도록 구성된다. 상기 커넥터는 PCIe 버스를 통해 상기 스위치로 상기 PCIe 신호들을 전송하고, 네트워크 버스를 통해 상기 스위치로 네트워크 신호들을 전송하도록 구성된다.
상기 커넥터는 U.2 커넥터일 수 있다.
상기 PCIe 신호들은 상기 PCIe 버스의 두 개의 PCIe 레인들을 통해 전송될 수 있고, 상기 네트워크 신호들은 상기 PCIe 버스의 나머지 두 개의 PCIe 레인들을 통해 전송될 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 SAS 핀들을 통해 전송될 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 상기 복수의 NVMeoF 장치 각각의 건강 상태 정보, FRU 정보, 그리고 센서 정보 중 적어도 하나를 포함하는 장치별 정보를 포함할 수 있다.
상기 네트워크 신호들은 디스커버리 서비스들 또는 상기 복수의 NVMeoF 장치 각각의 새로운 펌웨어에 대한 다운로드 서비스들을 제공할 수 있다.
상기 복수의 NVMeoF 장치 각각은 HA 모드 또는 non-HA 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다.
이상에서, 상술한 예시적인 실시 예들은 멀티-패스 및/또는 멀티-모드 NVMeoF 장치들을 지원하기 위한 시스템 및 방법을 구현하기 위한 다양한 실시 예들을 설명하기 위해 기술되었다. 개시된 예시적인 실시 예들로부터의 다양한 변형들 및 이탈(departure)들은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 범위 내에 존재하도록 의도된 기술 구성은 다음의 청구범위에서 기술될 것이다.

Claims (20)

  1. 패브릭-부착 장치에 있어서:
    PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 신호들을 스위치 보드의 스위치로 전송하는 PCIe 모듈; 및
    PCIe 신호들을 전달(carry)하는 커넥터를 포함하되,
    상기 패브릭-부착 장치는 상기 패브릭-부착 장치의 장치 별(device-specific) 정보 및 센서 정보를 상기 스위치 보드의 컨트롤러로 상기 장치 별 정보 및 상기 센서 정보를 상기 컨트롤러로 전송함으로써 제공하고, 그리고
    상기 장치 별 정보는 건강 상태 정보를 포함하는 패브릭-부착 장치.
  2. 제 1 항에 있어,
    상기 장치 별 정보는 FRU(field-replaceable unit) 정보를 더 포함하는 패브릭-부착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치를 상기 스위치 보드로 연결하는 U.2 커넥터를 더 포함하는 패브릭-부착 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    네트워크 신호들을 상기 스위치 보드로 상기 U.2 커넥터의 SAS(Serial Attached SCSI (Small Computer System Interface))핀들을 거쳐 전송하는 네트워크 엔진을 더 포함하는 패브릭-부착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 네트워크 신호들은 상기 패브릭-부착 장치의 새로운 펌웨어에 대한 디스커버리(discovery) 서비스들 또는 다운로드 서비스들을 제공하는 패브릭-부착 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 U.2 커넥터의 하나 이상의 상기 SAS 핀들을 사용하는 이더넷 포트를 포함하는 패브릭-부착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 BMC(Baseboard Management Controller)인 패브릭-부착 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 상기 패브릭-부착 장치의 상기 장치 별 정보 및 상기 센서 정보를 PCIe 레인을 통해 미드플레인을 거쳐 상기 BMC로 제공하는 패브릭-부착 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 동작의 모드를 패브릭 연결을 통해 시스템에 설정된(established) 프로토콜에 기반하여 변경하는 패브릭-부착 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 상기 프로토콜에 따라 HA(High Availability) 모드 또는 non-HA 모드에서 동작하는 패브릭-부착 장치.
  11. 시스템에 있어서:
    컨트롤러 및 스위치를 포함하는 스위치 보드; 및
    패브릭-부착 장치를 포함하되,
    상기 패브릭-부착 장치는:
    PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 신호들을 상기 스위치로 전송하는 PCIe 모듈; 및
    PCIe 신호들을 전달하는 커넥터를 포함하되,
    상기 패브릭-부착 장치는 상기 패브릭-부착 장치의 장치 별(device-specific) 정보 및 센서 정보를 상기 스위치 보드의 상기 컨트롤러로 상기 장치 별 정보 및 상기 센서 정보를 상기 컨트롤러로 전송함으로써 제공하고, 그리고
    상기 장치 별 정보는 건강 상태 정보를 포함하는 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 장치 별 정보는 FRU(field-replaceable unit) 정보를 더 포함하는 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 상기 패브릭-부착 장치를 상기 스위치 보드로 연결하는 U.2 커넥터를 더 포함하는 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 네트워크 신호들을 상기 스위치 보드로 상기 U.2 커넥터의 SAS(Serial Attached SCSI (Small Computer System Interface))핀들을 거쳐 전송하는 네트워크 엔진을 더 포함하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 네트워크 신호들은 상기 패브릭-부착 장치의 새로운 펌웨어에 대한 디스커버리(discovery) 서비스들 또는 다운로드 서비스들을 제공하는 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 U.2 커넥터의 하나 이상의 상기 SAS 핀들을 사용하는 이더넷 포트를 포함하는 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 스위치의 상기 컨트롤러는 BMC(Baseboard Management Controller)인 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 상기 패브릭-부착 장치의 상기 장치 별 정보 및 상기 센서 정보를 PCIe 레인을 통해 상기 시스템의 미드플레인을 거쳐 상기 BMC로 제공하는 시스템.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 동작의 모드를 패브릭 연결을 통해 상기 시스템에 설정된(established) 프로토콜에 기반하여 변경하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 패브릭-부착 장치는 상기 프로토콜에 따라 HA(High Availability) 모드 또는 non-HA 모드에서 동작하는 시스템.
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