TW201643741A - 傳輸路徑優化方法及系統 - Google Patents

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Abstract

一種傳輸路徑優化系統，該系統包括：一存放裝置從一SDN伺服器中下載該存放裝置中之每個虛擬磁片對應的複數讀寫設定文檔；一主機透過一傳輸路徑存取該存放裝置中之一虛擬磁片；該存放裝置分析從該主機傳輸至該虛擬磁片的複數iSCSI封包，計算該虛擬磁片的讀寫資料，並判斷該虛擬磁片是否需要變更該讀寫設定文檔，若需要則通該知SDN伺服器進行變更；該SDN伺服器通知一SDN控制器根據變更後的該讀寫設定文檔優化從該主機到該虛擬磁片的該傳輸路徑。本發明可以優化iSCSI SAN網路架構中從該主機到該存放裝置之間的該傳輸路徑。

Description

傳輸路徑優化方法及系統
本發明涉及儲存區域網路技術，尤其是涉及一種傳輸路徑優化方法及系統。
為有效運用儲存資源並便於統一管理，儲存區域網路（Storage Area Network，SAN）早已成為企業儲存架構的主流。而鑒於早先的光纖通道SAN存在的成本高昂且須專門管理技術的問題，藉由既有的IP及乙太網路為基礎來建置SAN環境，以求降低SAN的導入成本、擴展SAN應用範圍，便成為這幾年來儲存界的熱門技術話題之一。種種以IP及乙太網路為底層的SAN技術中，網際網路小型電腦系統介面（Internet Small Computer System Interface，iSCSI）因其發展成熟，以及支持廠商眾多的優勢，已迅速成為當前IP/乙太網路SAN技術的主流。iSCSI SAN中的成員包括發起端（Initiator）與目標端（Target）兩類，前者是發出存取要求的用戶端設備，通常是網路上的用戶端電腦主機；後者則是提供存取服務的設備，也就是存放裝置。
但是，傳統的iSCSI SAN網路架構無法動態調整從發起端到目標端之間的傳輸路徑。例如，有三台主機經由相同的交換機連接至區域網路，並且透過iSCSI協定存取存放裝置上不同的虛擬磁片。在傳統的網路架構下，這三台主機與存放裝置之間的iSCSI資料流程傳輸路徑是固定的。然而，不同主機（或同一主機在不同時間點）對網路頻寬的需求可能完全不同，現有的技術不能根據當前的網路頻寬需求對傳輸路徑進行即時調整，無法有效運用網路資源。
鑒於以上內容，有必要提供一種傳輸路徑優化方法及系統，可以優化iSCSI SAN網路架構中從主機到存放裝置之間的傳輸路徑。
該傳輸路徑優化方法包括步驟：一存放裝置從一SDN伺服器中下載該存放裝置中每個虛擬磁片對應的複數讀寫設定文檔；一主機透過一傳輸路徑存取該存放裝置中之一第一虛擬磁片；該存放裝置分析從該主機傳輸至該第一虛擬磁片的複數iSCSI封包，計算該第一虛擬磁片的讀寫資料；該存放裝置根據分析結果判斷是否需要變更該第一虛擬磁片之一第一讀寫設定文檔；若需要變更該第一讀寫設定文檔，則通知該SDN伺服器變更該第一讀寫設定文檔；以及該SDN伺服器通知一SDN控制器根據變更後的該第一讀寫設定文檔優化從該主機到該第一虛擬磁片的該傳輸路徑。
該傳輸路徑優化系統包括至少一主機、一交換機、一存放裝置、一SDN伺服器及一SDN控制器，該存放裝置用於從該SDN伺服器中下載該存放裝置中每個虛擬磁片對應的複數讀寫設定文檔；該主機透過一傳輸路徑存取該存放裝置中之一第一虛擬磁片；該存放裝置用於分析從該主機傳輸至該第一虛擬磁片的複數iSCSI封包，計算該第一虛擬磁片的讀寫資料，並根據分析結果判斷是否需要變更該第一虛擬磁片之一第一讀寫設定文檔，若需要變更該第一讀寫設定文檔，則通知該SDN伺服器變更該第一讀寫設定文檔；以及該SDN伺服器用於通知該SDN控制器根據變更後的該第一讀寫設定文檔優化從該主機到該第一虛擬磁片的該傳輸路徑。
相較於習知技術，本發明所述之傳輸路徑優化方法及系統，能夠根據該主機傳輸至該第一虛擬磁片的該些iSCSI封包分析該第一虛擬磁片當前的讀寫狀態，以判斷是否需要變更該第一讀寫設定文檔，並動態調整相應的資料流程傳輸路徑，以滿足該主機對該第一虛擬磁片的讀寫性能需求及使網路資源更有效地被運用。
圖1係為本發明傳輸路徑優化系統較佳實施方式的架構圖。
圖2係為本發明中傳輸路徑的示意圖。
圖3所示係為圖2中各傳輸路徑對應的累積成本和關聯讀寫設定文檔。
圖4係為本發明傳輸路徑優化方法較佳實施方式的流程圖。
參閱圖1所示，係為本發明傳輸路徑優化系統較佳實施方式的架構圖。在本實施方式中，傳輸路徑優化系統2包括至少一主機10、一交換機20、一存放裝置30、一軟體定義網路（Software Defined Networking，SDN）伺服器40及一SDN控制器50等（圖1中所示元件個數僅為代表）。該存放裝置30中包括複數虛擬磁片32。
該SDN伺服器40為該存放裝置30的每個虛擬磁片32配置讀寫設定文檔（I/O profile）。該存放裝置30連接該SDN伺服器40，通過驗證之後，從該SDN伺服器40中下載每個虛擬磁片32對應的I/O profile。該I/O profile由該存放裝置30中的設定文檔管理員（Profile Manager，圖1中未示出）進行管理，設定文檔管理員週期性地從該SDN伺服器40中下載最新的I/O profile。
該主機10透過一傳輸路徑連接於該存放裝置30，以存取該存放裝置30中之一虛擬磁片32。該傳輸路徑可以經由一交換機20或複數交換機20組成。例如，圖2所示係為從主機H1連接至存放裝置S1的各種傳輸路徑。其中，主機H1連接於交換機G0，存放裝置S1連接於交換機XG3，交換機G0與交換機XG3之間經由交換機G1、G2、G3、XG0、XG1、XG2中的一個或多個，一共有7種不同的傳輸路徑。
該存放裝置30分析從該主機10傳輸至該虛擬磁片32的複數iSCSI封包，計算該虛擬磁片32的相關I/O資料。在本實施方式中，該I/O資料為輸送量（Throughput）和每秒進行讀寫操作的次數（Input/Output Operations Per Second，IOPS）。該存放裝置30檢查該些iSCSI封包中的SCSI命令是否為I/O命令，若是則對I/O命令數和I/O資料量進行累加，從而計算得到該Throughput和IOPS的數值。
然後，該存放裝置30根據分析結果判斷該虛擬磁片32是否需要變更該I/O profile。每一I/O profile中定義了不同I/O級別（高、中、低）的Throughput和IOPS數值範圍。在本實施方式中，該存放裝置30每隔預定時間（如t秒）將計算出的I/O資料與該虛擬磁片32事先配置好的I/O profile中的I/O資料進行比對，找出與該虛擬磁片32相匹配的I/O profile。若該相匹配的I/O profile與該虛擬磁片32目前採用的該I/O profile不同，則該存放裝置30判斷該虛擬磁片32需要變更該I/O profile。
當判斷出該虛擬磁片32需要變更該I/O profile時，該存放裝置30通知該SDN伺服器40變更該虛擬磁片32對應的該I/O profile，即將該虛擬磁片32目前採用的I/O profile變更為該相匹配的I/O profile。
該SDN伺服器40通知該SDN控制器50根據變更後的該I/O profile優化從該主機10到該虛擬磁片32的該傳輸路徑。該SDN控制器50首先找出從該主機10到該虛擬磁片32之間所有可能的複數傳輸路徑，然後分別計算該些傳輸路徑的度量值（Metric）。在本實施方式中，可以採用鏈路狀態（Link State）路由式通訊協定來計算該些傳輸路徑的度量值。常用的鏈路狀態路由式通訊協定包括開放式最短路徑優先（Open Shortest Path First，OSPF）與加強型內部閘道路由式通訊協定（Enhanced Interior Gateway Routing Protocol，EIGRP）。舉例來說，OSPF使用鏈路成本作為度量值，如果網路區段的速度越快，頻寬就越大，計算出的鏈路成本就越小。該SDN控制器50根據該些傳輸路徑的路徑長度、度量值及負載均衡等考量因素來決定該變更後的I/O profile應該採用的傳輸路徑。
例如，圖2中交換機G0~G3為GbE交換機，XG0~XG3為10GbE交換機，GbE交換機的鏈路成本為10，10GbE交換機的鏈路成本為1。參閱圖3所示，係為圖2中各傳輸路徑對應的累積成本和關聯I/O profile。如傳輸路徑G0-XG0-XG1-XG2-XG3對應的累積成本為10+1+1+1=13，關聯的I/O profile為Profile 7、8、9。該SDN控制器50根據圖3中的計算結果，即可判斷出從主機H1到存放裝置S1的優化的傳輸路徑。
當該SDN控制器50進行優化後，該主機10發出的iSCSI封包經由該優化後的傳輸路徑傳輸至該存放裝置30。
參閱圖4所示，係為本發明傳輸路徑優化方法較佳實施方式的流程圖。
步驟S10，該存放裝置30連接該SDN伺服器40，通過驗證之後，從該SDN伺服器40中下載每個虛擬磁片32對應的I/O profile。
步驟S12，該主機10透過一傳輸路徑連接於該存放裝置30，以存取該存放裝置30中之一虛擬磁片32。
步驟S14，該存放裝置30分析從該主機10傳輸至該虛擬磁片32的複數iSCSI封包，計算該虛擬磁片32的相關I/O資料。在本實施方式中，該I/O資料為Throughput和IOPS。該存放裝置30檢查該些iSCSI封包中的SCSI命令是否為I/O命令，若是則對I/O命令數和I/O資料量進行累加，從而計算得到該Throughput和IOPS的數值。
步驟S16，該存放裝置30根據分析結果判斷該虛擬磁片32是否需要變更該I/O profile。每一I/O profile中定義了不同I/O級別的Throughput和IOPS數值範圍。在本實施方式中，該存放裝置30每隔預定時間將計算出的I/O資料與該虛擬磁片32事先配置好的I/O profile中的I/O資料進行比對，找出與該虛擬磁片32相匹配的I/O profile。若該相匹配的I/O profile與該虛擬磁片32目前採用的該I/O profile不同，則存放裝置30判斷該虛擬磁片32需要變更該I/O profile。當判斷出該虛擬磁片32需要變更該I/O profile時，執行步驟S18。當判斷出該虛擬磁片32不需要變更該I/O profile時，返回步驟S14。
步驟S18，該存放裝置30通知該SDN伺服器40變更該虛擬磁片32對應的該I/O profile，即將該虛擬磁片32目前採用的I/O profile變更為該相匹配的I/O profile。
步驟S20，該SDN伺服器40通知該SDN控制器50根據變更後的該I/O profile優化從該主機10到該虛擬磁片32的該傳輸路徑。該SDN控制器50首先找出從該主機10到該虛擬磁片32之間所有可能的複數傳輸路徑，然後分別計算該些傳輸路徑的度量值。在本實施方式中，可以採用鏈路狀態路由式通訊協定來計算該些傳輸路徑的度量值。常用的鏈路狀態路由式通訊協定包括OSPF與EIGRP。舉例來說，OSPF使用鏈路成本作為度量值，如果網路區段的速度越快，頻寬就越大，計算出的鏈路成本就越小。該SDN控制器50根據該些傳輸路徑的路徑長度、度量值及負載均衡等考量因素來決定該變更後的I/O profile應該採用的傳輸路徑。
步驟S22，該主機10發出的iSCSI封包經由該優化後的傳輸路徑傳輸至該存放裝置30。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅爲本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式爲限，舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
2‧‧‧傳輸路徑優化系統
10、H1‧‧‧主機
20、G0~G3、XG0~XG3‧‧‧交換機
30、S1‧‧‧存放裝置
40‧‧‧SDN伺服器
50‧‧‧SDN控制器
32‧‧‧虛擬磁片
無
2‧‧‧傳輸路徑優化系統
10‧‧‧主機
20‧‧‧交換機
30‧‧‧存放裝置
40‧‧‧SDN伺服器
50‧‧‧SDN控制器
32‧‧‧虛擬磁片

Claims (10)

  1. 一種傳輸路徑優化方法，用於優化網際網路小型電腦系統介面（iSCSI）之儲存區域網路架構中從一主機到一存放裝置之間的一傳輸路徑，該方法包括下列步驟：
    該存放裝置從一軟體定義網路（SDN）伺服器中下載該存放裝置中每個虛擬磁片對應的複數讀寫設定文檔；
    該主機透過該傳輸路徑存取該存放裝置中之一第一虛擬磁片；
    該存放裝置分析從該主機傳輸至該第一虛擬磁片的複數iSCSI封包，計算該第一虛擬磁片的讀寫資料；
    該存放裝置根據分析結果判斷是否需要變該第一虛擬磁片之一第一讀寫設定文檔；
    若需要變更該第一讀寫設定文檔，則通知該SDN伺服器變更該第一讀寫設定文檔；以及
    該SDN伺服器通知一SDN控制器根據變更後的該第一讀寫設定文檔優化從該主機到該第一虛擬磁片的該傳輸路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸路徑優化方法，其中，該讀寫資料為輸送量和每秒進行讀寫操作的次數，該方法更包括下列步驟：
    該存放裝置檢查該些iSCSI封包中的SCSI命令是否為讀寫命令；以及
    若該些SCSI命令是讀寫命令，則對該些讀寫命令數和讀寫資料量進行累加，從而計算得到該輸送量和每秒進行讀寫操作的次數的數值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸路徑優化方法，其中，該存放裝置根據分析結果判斷是否需要變更該第一讀寫設定文檔的步驟還包括：
    該存放裝置每隔預定時間將計算出的讀寫資料與該第一虛擬磁片事先配置的讀寫設定文檔中的讀寫資料進行比對，找出與該第一虛擬磁片相匹配的讀寫設定文檔；以及
    若該相匹配的讀寫設定文檔與該第一虛擬磁片目前採用的該第一讀寫設定文檔不同，則該存放裝置判斷該第一虛擬磁片需要變更該第一讀寫設定文檔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸路徑優化方法，其中，該SDN控制器根據變更後的該第一讀寫設定文檔優化從該主機到該第一虛擬磁片的該傳輸路徑的步驟還包括：
    該SDN控制器找出從該主機到該第一虛擬磁片之間的所有傳輸路徑；
    該SDN控制器分別計算該些傳輸路徑的度量值；以及
    該SDN控制器根據該些傳輸路徑的路徑長度、度量值及負載均衡來決定變更後的該第一讀寫設定文檔應該採用的傳輸路徑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之傳輸路徑優化方法，其中，該度量值為根據鏈路狀態路由式通訊協定計算的該些傳輸路徑的累積鏈路成本。
  6. 一種傳輸路徑優化系統，應用於網際網路小型電腦系統介面（iSCSI）之儲存區域網路架構中，該系統包括至少一主機、一交換機、一存放裝置、一軟體定義網路（SDN）伺服器及一SDN控制器，其中：
    該存放裝置用於從該SDN伺服器中下載該存放裝置中每個虛擬磁片對應的複數讀寫設定文檔；
    該主機透過一傳輸路徑存取該存放裝置中之一第一虛擬磁片；
    該存放裝置用於分析從該主機傳輸至該第一虛擬磁片的複數iSCSI封包，計算該第一虛擬磁片的讀寫資料，並根據分析結果判斷是否需要變更該第一虛擬磁片之一第一讀寫設定文檔，若需要變更該第一讀寫設定文檔，則通知該SDN伺服器變更該第一讀寫設定文檔；以及
    該SDN伺服器用於通知該SDN控制器根據變更後的該第一讀寫設定文檔優化從該主機到該第一虛擬磁片的該傳輸路徑。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之傳輸路徑優化系統，其中，該讀寫資料為輸送量和每秒進行讀寫操作的次數，該存放裝置透過檢查該些iSCSI封包中的SCSI命令是否為讀寫命令，若是則對該些讀寫命令數和讀寫資料量進行累加，從而計算得到該輸送量和每秒進行讀寫操作的次數的數值。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之傳輸路徑優化系統，其中，該存放裝置還用於每隔預定時間將計算出的讀寫資料與該第一虛擬磁片事先配置的讀寫設定文檔中的讀寫資料進行比對，找出與該第一虛擬磁片相匹配的讀寫設定文檔；以及
    若該相匹配的讀寫設定文檔與該第一虛擬磁片目前採用的該第一讀寫設定文檔不同，則該存放裝置判斷該第一虛擬磁片需要變更該第一讀寫設定文檔。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之傳輸路徑優化系統，其中，該SDN控制器用於找出從該主機到該第一虛擬磁片之間的所有傳輸路徑，分別計算該些傳輸路徑的度量值，並根據該些傳輸路徑的路徑長度、度量值及負載均衡來決定變更後的該第一讀寫設定文檔應該採用的傳輸路徑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之傳輸路徑優化系統，其中，該度量值為根據鏈路狀態路由式通訊協定計算的該些傳輸路徑的累積鏈路成本。
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