1250747 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本Ίχ明係關於網路存取之技術領域，尤指一種網際網 路小型電腦糸統界面（Internet Small Computer 5 System Interface，iSCSI)家庭網路閘道器。 【先前技術】 已知之小型電腦系統界面（Small Computet* System Interface，SCSI)協定已被儲存設備業界廣 10泛使用多年，SCSI協定可使用的週邊裝置不僅於如 磁帶機、磁碟機、磁碟陣列（Redundant Anay 〇f Independent Disks，RAID)及光碟機等儲存設備， 更包含了印表機等周邊裝置，可知SCSI協定是一個 廣用型的周邊設備存取協定。 15 另，儲存網路的觀念已提出多年，但習知技術 皆以光纖通道（Fibre Channel)作為其傳輪網路，而 由於網際網路（Internet)的快速發展及人們對網路 服務的依賴持續加深，不但使得資料儲左 丨才1请存的需求曰 益擴大，也使得如 何提供由Internet直接存取儲存 設備及相關儲存技術的研究更形重| 戈。其中， Internet SCSI (iSCSI)傳輸協定為一新凰 /、起的儲存 網路技術，此傳輸協定主要的功能是读. 疋遷過ISCSI的 協定資料單元（PDU)，來將SCSI的命人β + J ρ 7及貧料在目 20 1250747 如發展已非常成热的IP網路上傳送，藉由i s c § i協 定，將使IP網路亦可成為儲存網路。 在以IP網路作為儲存網路時，使用者只需將里 伺服器及儲存設備換成iSCSI介面，便可以原有的 5 IP網路的交換設備，而建置出價廉物美的儲存網 路。然目前iSCSI的發展主要集中在需要高速的存 取速率及低存取延遲的應用，洚使得以031協定侷 限於資料中心的應用層次，而無法充分發揮iscsI 之網路存取及s C SI之廣用的特點。 10 近年來如數位相機（DSC)、數位攝影機（D8)、遊 戲機（Game Console)、行動碟（Pen Drive)等家電式 產口口及豕庭用網路（H〇me Networking)已蓬勃發 展 這些產品多提供以通用序列匯流排（Universal Senal Bus，USB)或1394等連接埠，用以傳輸内部 15丨夬門σ己丨思體或磁碟所存之數位資料至外界。如此一 來’提供由外界之Internet直接存取及分享家庭網 路中的數位儲存内容及裝置需求越來越大。家電產 口口擁有簡易使用與多元化之特性，因此，如何透過 1SCSI協定的轉換，以提供易於使用的家庭網路存 20 取機制，膏兔 i-c -n jt. J 見為一極重要之誤顳〇 1250747 本發明之主要目的係在提供一種i s c SI家庭網 路間道器’俾能使在此裝置上的消費性電子產品輕 XiSCSI協定提供internet存取及分旱等功能。 為達成上述目的，本發明之iSCSI家庭網路閘道器 5 4 匕括：外接通訊埠、内聯通訊淳、多數個序列傳輸 蜂、網路MAC及TCP/IP處理程序、iSCSI協定處理 &序、邏輯單元號碼（LUN)資料分流及SCSI命令處 私序、序列傳輸協定處理程序、及序列傳輸介面 處理程序。外接通訊埠係供連接至一外部網路；内 10聯通訊埠係供連接至一家庭網路；多數個序列傳輪 埠係供連接電子裝置；網路mac及TCP/IP處理程序 用以將由該外接通訊埠或内聯通訊埠收到的網路 封包轉換成不含T C P資訊的資料流，以及將欲傳送 的資料轉換成網路封包，以送至該外接通訊埠或内 15 聯通訊埠；i S C S I協定處理程序用以將要存取該電 子裝置的iSCSI協定資料單元轉換成SCSI命令，及 將欲存取外部網路或家庭網路中之具有i S C S I協定 之裝置之SCSI命令轉換成iSCSI協定資料單元；邏 輯單元號碼資料分流及S C S I命令處理程序用以將 20資料分流至連於該等序列傳輸璋上之電子裝置，及 處理來至電子裝置上的資料作s C SI協定的轉換；序 列傳輸協定處理程序執行序列傳輸協定中裝置分 類所屬之存取命令及序列傳輸協定的mac層；序列 傳輸介面處理程序提供有序列傳輸協定集線器及 7 I2s〇747 體爲式主控制器介面之處理程序以供序列傳輸實 層之資料多工處理使用，俾可同時使用多個序列 傅輪埠。 【實施方式】 ^為能讓貴審查委員能更瞭解本發明之技術内 奋’特舉較佳具體實施例說明却下。 圖1顯示本發明之iSCSI家庭網路閘道器10之架 籌 其包含有一外接通訊淳1 0 1、一内聯通訊埠 10 102、一内部設定及使用者介面處理程序1〇3、一網 路MAC及TCP/IP處理程序104、一 iSCSI協定處理程 序1 0 5、一閘道器管理機制1 〇 6、一邏輯單元號碼 (Logical Unit Number，LUN )資料分流及 SCSI命令 處理程序107、一序列傳輸協定處理程序1〇8、一序 15 列傳輸介面處理程序1 0 9、一個以上的序列傳輸·埠 1 1 0、以及一個S C S I裝置琿1 1 1。 前述外接通訊珲1 0 1較佳地為一乙太網路璋，係 供聯結至外部網路2 1，以執行資料封包的傳送，而 提供外部網路2 1存取連接於本發明之i S C SI家庭網 20 路閘道器之設備，此外接通訊埠1 0 1亦可為非同步 數位用戶專線（A D S L)或纜線數據機（C a b 1 e Μ 〇 d e m) 埠等。前述内聯通訊璋1 0 2較佳地為一乙太網路 埠，其係供聯結至具有乙太網路璋之裝置（如電腦 1250747 等）並執行資料封包及實體層之訊號轉換，以構成 一家庭網路1 1。 如述序列傳輸埠1 1 0及S C S I裝置埠111係供連 接數位相機1211、隨身碟1212、光碟機1213、印表機 5 I214、掃描器1215等各種電子裴置121，該等序列 傳輸埠1 10較佳為USB埠及1 394埠。 前述網路的MAC及TCP/IP處理程序ι〇4用以將 收到的網路封包轉換成不含Tcp資訊的資料流給 1 s C SI協定處理程序1 〇 5及閘道器管理機制丨〇 6、以 ίο及將iscsi協定處理程序105及閘道器管理機制ι〇6 欲傳送的資料轉換成網路封包，以送至外接通訊埠 1 0 1或内聯通訊埠1 〇 2。 如述i S C SI協定處理程序1 〇 5執行下列工作··將 要存取連接於閘道器10上之裝置121的1§(：31協定 15資料單元（PDU)轉換成SCSI命令；將欲存取外部網 路21或家庭網路u中之具有{8(；^1協定的裝置ι21 之SCSI命令轉換成iscs][ pDU ;對iscsi回應 (response)之處理；以及iscsi目標（Urget)至邏輯單 元號碼（LUN )之對應與資料區塊處理。 20 #述閘道器管理機制1 〇 6管理下列物件：連結於 閘C σσ 10上之I置121的插拔（plug-and-play)處 理，連結於閘這器丨〇上之裝置i 2丨之屬性管理；家 庭網路1 1及外部網路2 1的存取管理；以及對應至連 1250747 接於閘道器10上之裝置121之邏輯單元號碼（lun) 管理。 前述LUN資料分流及SCSI命令處理程序107執 行邏輯單元至裝置丨2 1間資料處理，將資料分至連 5 於序列傳輸埠11〇上之裝置121或SCSI裝置埠in之 裝置121、及合併來至裝置121上的資料。 前述序列傳輸協定處理程序1 0 8執行1 3 9 4或 USB協定中裝置分類（Device Class)所屬之存取命 令及序列傳輸協定的MAC層。 10 前述序列傳輸介面處理程序1 0 9提供有序列傳 輸協定集線器（HUB)及開放式主控制器介面（0pen Host Controller Interface，OHCI)之處理程序以供 序列傳輸實體層之資料多工處理使用，使得閘道器 1 0可同時使用多個序列傳輸埠1 1 0。 15 前述内部設定及使用者介面處理程序1 0 3係提 供使用者設定此閘道器1 〇内部處理參數（如名稱、IP 位址、傳送資料大小等）之功能。 以前述之架構，在内部設定及使用者介面處理 程序1 0 3設定完成此閘道器1 0之參數後，閘道器管 20 理機制1 〇 6先偵測外部網路存取用的外接通訊埠 1 0 1及家庭網路内聯用的内聯通訊璋1 02，並進行網 路組態之設定。其中’此閘道器1 0具有兩個IP位 址，一是内部ΪΡ位址，此位址的範圍遵照IETF RFC 所定義的範圍，其僅用於家庭網路1 1内使用，另一 10 1250747 個是外部IP位址，此位址用以讓外部網路2 1之節點 可以進入此閘道器1 0，其可由向外部的動態分配IP 位址的伺服器取得。 為取得内部IP位址，當有一新的閘道器進入網 5 路時，若無其他的可動態分配IP位址的伺服器存在 時，則此閘道器搜尋並使用一尚未使用的私有網路 的IP位址作為自己的内部位址，並自動成為一可動 態分配私有網路的IP位址的伺服器，並將本身的資 訊廣播給私有網路的所有節點。若當閘道器進入網 10 路且已有一可動態分配IP位址的伺服器時，則此閘 道器向此伺服器要求一私有網路的IP位址，當伺服 器註冊此閘道器後，便將閘道器的相關資訊廣播給 私有網路的所有節點。由於使用兩個IP位址，故可 藉由内部私有網路位址的提供，而讓使用者在家使 15 用時無須考慮安裝及設定的問題，系統將會自動設 定連結至網路，自動讓其他設備可以知道閘道器的 存在，自動讓其他設備可以依權限使用閘道器内的 設備。 在設定網路組態後，閘道器管理機制1 0 6動態的 20 偵測裝置1 2 1的插入或移出，當有裝置1 2 1插入或移 出此閘道器1 0時，為使資料流至對應之處理程序及 廣播訊息至連線至此閘道器1 0的i S C S I節點，閘道 器管理機制1 0 6執行下列内部設定：設定新加入的 裝置1 2 1在閘道器1 0中的邏輯處理關係，例如將每 11 1250747 個裝置121視為一個邏輯單元（L〇gical υηΗ)並有一 獨立的SCSI邂軏單元號碼（LUN);當偵測新的裝置 1 2 1加入時’間逼器管理機制1 〇6將此裝置1 2丨的加 入相關資訊傳給連線至此閘道器1〇的所有iscs]^^ 5點；當偵測有裝置1 2 1移出時，閘道器管理機制i 〇6 將此裝置1 2 1的移出相關資訊傳給連線至此閘道器 10的所有iSCSI節點。 當有如U S B〇T G的數位相機之主動傳送裝置 1 2 1插入或移出此閘道器丨〇時，閘道器管理機制1 〇6 10將發出iSCSI發現（discovery)訊息至連線至此閘道 1 0的所有提供i S C SI周邊裝置之節點，並啟動一 使用者介面以提供使用者選擇欲傳送之iscsi目的 I置。閘道為管理機制1 〇 6設定了實體埠至邏輯單 兀的對應關係及裝置型態等資訊以提供i s C s〗協定 15處理程序105、LUN資料分流及SCSI命令處理程序 1 0 7及序列傳輸協定處理程序1 〇 8使用。
當存取命令由網路中的主動裝置發出至此閘道 态ίο %，iscsi協定處理程序1〇5根據欲被存取之 iSCSI裂置貢訊，將命令轉換對應至lUN，該[UN 20資料刀’爪及S C S 1命令處理程序1 0 7將S C SI命令及資 料傳給對應之s c s Z裝置埠丨丨1。若Lun對應之裝置 為USBI置’則將8(：：81命令轉換成uSB裝置之命令 後，再傳給對應之序列傳輸協定處理程序1〇8加以 處理。 12 1250747 圖2係以階層顯示前述架構之處理流程，其中在 第一層之USB MAC與實體層中，係以USB MAC/HUB/OHCI處理區塊來處理與掃描器1215、印 表機12 14、光碟機1213、數位相機1211、隨身碟1212 5等I置之貫體連接訊號。第二層係提供u S B序列傳 輸協定處理程序，包括掃描器類別（class)處理區 塊、印表機類別處理區塊、大容量記憶（mass st〇rage) 類別處理區塊、U S B裝置處理區塊，其分別對應前 述之掃描器1 2 1 5、印表機1 2 1 4、光碟機1 2 1 3、隨身 1〇碟1 2 1 2等裝置，以執行對應之裝置所屬之存取命令 及序列傳輸協定。在第三層之LUN資料分流及SCSI 命令處理程序中，係以一 USBeSCSI轉換 (translation)處理區塊提供USB要求區塊（USB Request Block，URB)與命令描述區塊（Command 15 Descriptor Block，CDB)之間做轉換，使得 USB 與 SCSI介面可以互通，並用以決定URB的轉換類型 (例如為 Bulk transfers、Control Transfers、Interrupt Transfers、Isochronous transfers等）。在第四層之 i S C S I協定處理程序中，係以i S C S I目標處理區塊及 20 LUN對應（Mapping)將SCSI命令及資料封裝成網路 封包在IP網路上傳輸，並作LUN與USB實體琿上裝 置的對應，在TCP/IP區塊處理網路封包轉換之TCP 資訊。 13 1250747 為說明本發明之i s C SI家庭網路閘道器的運 作，以下以USB隨身碟1 2 1 2為例說明其讀寫、插入 以及移出之處理。圖3所示為插入USB隨身碟1212 之i S C SI家庭網路閘道器之架構的處理流程，如圖3 5 所示，閘道器1 0之序列匯流排（S e r i a 1 B u s)、序列驅 動器（Serial Driver) 、 SCSI至序列驅動器 (SC SI-Serial Driver)、及 iSCSI驅動器與 TCP/IP 分別 為圖2之第一至第四層。圖4進一步顯示SCSI至序列 驅動器，其將SCSI命令/資料轉換成序列協定之大 10 量儲存記憶體（Mass Storage)所用到的序列命令/資 料，如圖所示，在SCSI層的資料處理方式分為命令 (Command)與資料（Data)，並透過 Scsi —Request 資料 結構將兩者結合在一起，並且Scsi 一Re quest的内部 指標cmnd指向SCSI CDB，而另一個内部指標 15 scatterlist則指向資料緩衝器（Data Buffer)。 如圖5所示，當有USB隨身碟12 12插入閘道器1〇 時，閘道器1 0會偵測到此一裝置並將負責初始化序 列協定裝置（步驟S 5 1 )、讀取該序列協定裝置資訊 (步驟S52) ’分配系統資源給該序列協定裝置（步驟 20 S 5 3 )，並註冊該序列協定裝置成為閘道器丨〇下的一 個LUN，且將該LUN加入裝置名單中（步驟S54)。 如圖6所示，當USB隨身碟1212被拔出閘道器1〇 時（步驟S61)，需判別是否有使用者（Initiat〇r)正使 用該LUN(步驟S62)，若有則通知使用者請求終止連 14 1250747 線（步驟S63)，並且釋放資源（步驟S64)，若無則直 接釋放資源（步驟S64)。最後再將該LUN從裝置名單 中移除（步驟S 6 5 )。 當使用者欲讀取閘道器時，其流程如圖7所示， 5 iSCSI讀取類型命令PDu進入閘道器（S 701)，閘道器 將PDU内的讀取類型CDB取出，並配置讀取類型命 令所需傳回的資料緩衝區（S 7 〇 2)，供從L U N讀取後 的存放資料使用，再將讀取命令由S C SI轉換至序列 協定（S703)，計算出LBA位址（S704)，再讀取序列 10 協定之大量儲存記憶體（s 7 〇 5 )。讀取完成後將資料 儲存至資料缓衝區（s 7 〇 6 )，再將資料傳送到序列協 定至SCSI轉換層轉成SCSI協定的資料（S 707)，再傳 遞給iSCSI驅動器設定iScsi命令為完成狀態 (S708)，並將資料封裝為一 iScsi PDU (S709)。 15 當使用者寫入閘道器的LUN時，其流程如圖8 所示，iSCSI寫入類型命令pdu進入iSCSI閘道器 (S801)，由閘道器將pdu内的CDB與SCSI資料取出 (S 802)，並傳送給SCSI至序列轉換層（S 803 )，計算 出LBA位址（S804)，再寫入序列協定之大量儲存記 20憶體（S 805 )。等待接收SCSI完成訊息（d〇NE M e s s a g e) (S 8 0 6)，再將序列協定完成訊息傳送到序 列協定至SCSI轉換層轉成SCSI協定的完成訊息 (S 8 0 7)，再傳遞給i s C SI驅動器設定i S C SI命令的狀 15 1250747 並回覆一回應PDU給使用者 悲為完成（S8〇8)， (S809) 〇 a力。上之說明可知’本發明係藉由以iscsi協定 為木構的家庭網路間道器，可提供外 5 10 15
網路透過 i s Γ ς τ ± σ ^ J SI協疋輕易的存取在此閘道器上的儲 子$ 〇 i裝置，進而提供如數位相機、數位摄与 機j家庭個人影音播放機、遊戲機、或隨身碟等: L子又備之消費性電子產品一個簡易插拔及一
5 ’的存取機制，俾利用單一的協定以簡易地聯結 :際網路至家電資訊產品。如此一來，使用者便可 又距離的輕易分旱及存取家中存於的家電資訊 產品中的數位多媒體資料。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本 發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述 為準’而非僅限於上述實施例。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之iSCSI家庭網路閘道器之架構圖。 圖2係顯示本發明之以(：^1家庭網路閘道器之處理流程。 2〇圖3係顯示插設有USB隨身碟之iSCSI家庭網路閘道器之處 理流程。 圖4係依據本發明之SCSI至序列驅動器的示意圖。 圖5係顯示當USB隨身碟插入閘道器時之處理流程。 圖6係顯示當USB隨身碟被拔出閘道器時之處理流程。 16 1250747 圖7係顯示當使用者欲讀取閘道器時之處理流程。 圖8係顯示當使用者欲寫入閘道器時之處㈣程。 【主要元件符號說明】 家庭網路11 外接通訊埠1 〇 1 閘道器10 5 外部網路21 一内聯通訊埠102 内部設定及使用者介面處理程序1 〇3， 網路MAC及TCP/IP處理程序1〇4 lSCSI協定處理程序1〇5 # 10閘道器管理機制1〇6 邏輯單元號碼資料分流及SCSI命令處理程序107 序列傳輸協定處理程序1 〇8 序列傳輸介面處理程序109 序列傳輸埠110 SCSI裝置璋111 15 17