TWI307034B - Storage virtualization subsystem and system with host-side redundancy via sas connectivity - Google Patents

Description

1307034 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種冗餘儲存虛擬化子系統及其系統， 尤指一種主機端為SAS ( Serial-Attached SCSI，序列連接 SCSI)介面之冗餘儲存虚擬化子系統及其系統。 【先前技術】 儲存虛擬化（storage virtualization)係指一種將實體儲 存裝置（Physical Storage Device，PSD)的不同區段虛擬化成 一供主機系統（host)存取使用之邏輯儲存體（logical storage entity)的技術，該邏輯儲存體稱為「邏輯媒體單元」（Logical Media Unit，LMU)。此技術主要係應用於磁碟陣列 (Redundant Array of Independent Disks，RAID)之儲存虛擬 化，經由此磁碟陣列之技術，可將較小實體儲存裝置結合 成容量較大、可容錯、高效能之邏輯媒體單元。 儲存虛擬化控制器（Storage Virtualization Controller， SVC)之主要功用即是爲達成上述之效能，其將實體儲存襄 置之各區段組合映射（map)成一主機系統可見之邏輯媒體 單元。而由主機系統發出之輸出入請求（I/O request)於儲存 虛擬化控制器接收後，會先被剖析並解釋，然後，相關之 操作及資料會被轉譯為實體儲存裝置之輸出入請求。這個 過程可以是間接的，例如運用快取（cache)、延遲（如：回 寫（write-back))、預期（anticipate)(先讀（read-ahead))、群集 (group)等操作來加強效能及其他之操作特性，因而一主機 輸出入請求並不一定是以一對一的方式直接對應於實體儲 存裝置之輸出入請求。 5 1307034 外部（或稱為獨立式（stand-al〇ne))儲存虛擬化控制器 ，為-經由輸出人介面連接於主㈣統之储存虛擬化控制 ^ ”亦可連接至主機系統外部的裝置。一般而言，外部 儲存虛擬化控制器係獨立於主機系統進行運作。 外部（或獨立式）直接存取磁碟陣列控制器（她耐 dlrect-access RAID c〇ntr〇ller)是外部儲存虛擬化控制器的 一個例子。磁碟陣列控制㈣將—或多個實體儲存裝置的 區段組合以構成邏輯媒體單元’而它們的構成方式由所採 用的，定磁碟陣列型態（RAID level)決定，其所構成的邏輯 媒體單元料主機系統而言’係為可連續定址的，以使每 一邏輯媒邏輯媒體單元可被利用。典型地，一個單一的磁 碟陣列控制器（single RAID c她_〇11叫可支援多種磁碟陣列 型態，因A，不同的邏輯媒體單元可以由實體儲存跋置的 各個區段藉由不同的磁料列型態而以不同的方式組合而 成，所組合成的各個不同的邏輯媒體單元則具有各該磁碟 陣列型態之特性。 另一個外部儲存虛擬化控制器的例子是JBOD(Just a

Bunch〇fDrives)模擬控制器。JB〇D為『僅是一捆碟機』之 縮寫，係—組實體直接存取儲存裝£，並經由—或多個多 裝置輸出入裝置連結通道（multiple-device 1〇 deviee imer_nect channel)直接連接於一主機系統上。至於智慧 型的JBOD模擬器’係、藉由將輸出人請求映射到實體直接 存取儲存裝置的方式，而用來模擬多個多裝置輸出入U 連結直接存取儲存裝置，而其巾該實體直接存取儲存裝置 是個別地經由輸出人裝置連結通道連接至則d模擬器 1307034

^確保資料之安全性與可用性（avaiiabuity)，磁碟陣列 糸統“用「冗餘」（redundaney)的概念來達成這樣的功 效。於裝置端，係藉由多儲存—至數組冗餘資料來提供使 2者資料的容錯能力；於主機端，則是將一對儲存虛擬化 控制器（SVC)配置成一冗餘對，稱為「儲存虛擬化控制器 對」’以因應單-svc故障或失效時之情形。儲存虛擬化 控制器對之設計料了讓主機在單—svc故障或失效時， 依舊能連續不中斷地執行資料存取工作；這可利用在此等 儲存虛擬化控制器對中加入一功能，使得其中一 svc發生 故障或失效之情形下，存活的SVC可接管其工作而實現。 在磁碟陣列系統的裝置端，儲存虛擬化控制器對中的 兩個SVC，必須皆能對所有實體儲存裝置進行存取，無論 此實體儲存裝置原本是否被指定由其管理。在主機端，則 必須使儲存虛擬化控制器對中每一 svc，即便是在它的同 伴（mate)SVC處於原本就沒上線或上線後又因故下線（例 如：故障、失效、或維護操作等所造成之下線）的情形下， 具有將所有可供存取的資源呈現於主機且使該等資源可被 主機所利用之能力；這些可存取的資源也包括原來就指定 由另一個SVC所管理的資源。 於上述裝置端，一代表性的實作方式，係採用多啟動 者（multiple-initiator)、多裝置（muitiple_device)類型的裝置 端輸出入裝置連結（如：光纖、並列小型電腦系統介面（並 列 SCSI, parallel small computer system interface))，而所 有的裝置端輸出入裝置連結皆連接至此兩個儲存虛擬化控 制器，所以此二儲存虛擬化控制器中任一個皆可存取連接 7 1307034 於裝置端輸出人裝置連結上的任何-個實體儲存裝置。當 此一儲存虛擬化控制器皆在線上操作時，每個實體儲存裝 置將由其中_儲存虛擬化控制器或另—儲存虛擬化控制器 管2，至於由誰管理通常是由使用者的設定或系統組態來 决疋，例如.對一由實體儲存裝置組合所構成的邏輯媒體 單兀，此邏輯媒體單元中的所有實體儲存裝置，將由此邏 輯媒體單兀所指定的特定儲存虛擬化控制器所管理。 冗餘儲存虛擬化系統中的另外一個基本要件就是每個 儲存虛擬化控制器需能監視另一個的狀態。此可利用一介 於此二儲存虛擬化控制器間的控制器間通訊通道（ICC, inter-controller communications channel)來完成，係利用此 通道來父換該二儲存虛擬化控制器的操作狀態。此通訊通 道可以是專用的，其唯一的作用就是交換與此冗餘儲存虛 擬化子系統的操作相關的參數與資料。或者此通訊通道是 或多個主機端或裝置端的輸出入裝置連結，經由此種連 結’這些操作上的參數、資料交換可連同在這些連結上的 主機-儲存虛擬化控制器或裝置-儲存虛擬化控制器輸出入 凊求所關聯的資料一起被多工傳輸。 而儲存虛擬化控制器對與主機間的輸出入介面，一般 來說以光纖通道（Fiber Channel ’ FC)與並列小型電腦標準介 面（Parallel Small Computer System Interface，並列 SCSI) 為較常見的標準。光纖通道及並列SCh皆為「多裝置輸出 入裝置連結」（multiple-device I/O device interconnect)，而 多裝置輸出入裝置連結的頻寬需由與其連接的所有主機及 所有裝置共享之。光纖通道的通訊品質好、速度快、擴充 1307034 性尚，但其架構之造價驚人；並列SCSI雖然是在成本/效 能考量下的不錯選擇’但是，其並列（parallel)傳輸的架構 和共用匯流排的特性，使得其未來在速度提昇和擴充潛力 上均受到限制。除了較常見的序列先進技術接取介面（serial -ATA，SATA )之外，光纖通道與並列SCSI介面亦是主要的 • 哀置鈿輸出入裝置連結，用來連接控制器冗餘對與實體儲 - 存裝置。

爲突破SCSI介面在速度效能提昇上的瓶頸，以因應現 籲 在及未來更高速之電腦傳輸要求，因此SAS (Serial-Attached SCSI ’序列連接SCSI)介面應運而生。 SAS運用並列SCSI經過驗證的優點（穩固的可靠性、豐富 和成熟的指令集）’同時使用新的串列（serial)架構，取得驚 人的傳輸1 (3.0 Gbits/sec或6.0 Gbits/sec或以上）和顯著 的擴充性（利用擴充器，最多可擴充到16384項裝置）。目 前市面上已有將SAS技術實現在裝置端，作為儲存虛擬化 控制器與實體儲存裝置之連結介面的成熟產品。 • 相對地’因為SAS之「點對點」（peer_t〇_peer)連結的 特性，無法如光纖通道或平行S c s〗般提供多組的裝置識別 碼（multiple device ID)供主機系統判別；因此當其應用在主 機端、作為儲存虛擬化控制器對與主機間之連結介面時， 則有如何承接失效控制器之身分的問題需要克服。無論如 ^ 何，由於SAS的高效能與高擴充性的優點，可以預計未來 ，在主機端使用SAS介面將成趨勢。 「冗餘」（redundancy)的概念亦有實行在「啟動端 (initiator)」的做法。所謂「啟動端脚iat〇r)」，係指其為發 1307034 出命令的一端，而接收命令並執行之的儲存虛擬化控制器 (或是磁碟陣列系統）則視為「目標端（target)」。實務上， 啟動端（initiator)可為一主機電腦’如一伺服器系統、工作 站、個人電腦系統或是其他相關電腦等，甚至是另一儲存 虛擬化控制器亦可。啟動端（initiator)的「冗餘」概念，實 務上，係藉由多通道輸出輸入（Multi-Path 10)技術來達成， 其可以提供由啟動端（initiator)到目標端（target)的多通道連 結，而達成容錯（fault tolerance)、高可利用性（high availability)、與高效能（better performance)等功效。 【發明内容】 本發明之目的係在提供一種主機端為SAS介面之冗餘 儲存虛擬化子系統及其系統，且提供控制器備援之解決方 案’以解決當其中一儲存虛擬化控制器失效時，存活控制 器承接失效控制器之身分的問題，以使主機端能持續正常 地存取資料。 依據本發明之一特色’提出一種主機端為SAS介面之 冗餘儲存虛擬化子系統，其與至少一啟動端（initiator)(如 主機電腦）相連接，該子系統包含有：一儲存虛擬化控制 器對，包括有一第一儲存虛擬化控制器與一第二儲存虚擬 化控制器，係用於執行輸出入操作以回應該至少一啟動端 (initiator)所發出之一輸出入請求；至少一 SAS擴充器 (expander )，係位於該儲存虛擬化控制器對與該啟動端 (initiator)之輸出入裝置連結的路徑上，用以提供裝置擴充 的功能；以及一實體儲存裝置陣列，包含至少一實體儲存 裝置’係用來提供該冗餘儲存虛擬化子系統儲存空間；其 1307034 中，該儲存虛擬化控制器對、該至少一擴充器與該啟動端 (initiator)間之訊號連結介面係為一 SAS ( Serial-Attached SCSI，序列連接SCSI)介面。 依據本發明之另一特色，提出一種主機端為SAS介面 之冗餘健存虛擬化系統，係包含：至少一啟動端（initiator)， 用來發出至少一輸出入請求；以及至少一冗餘儲存虛擬化 子系統，係藉由一 SAS ( Serial-Attached SCSI，序列連接 SCSI )訊號連接介面搞接於該至少一啟動端（initiator)，該 至少一几餘儲存虛擬化子系統中之每一個更包含有：一儲 存虛擬化控制器對，包括有一第一儲存虛擬化控制器與一 第二儲存虛擬化控制器，係用於執行輸出入操作以回應該 至少一啟動端（initiator)所發出之該輸出入請求；至少一 SAS擴充器（expander )，係位於該儲存虛擬化控制器對與 該主機之輸出入裝置連結的路徑上，用以提供裝置擴充的 功能；以及一實體儲存裝置陣列，包含至少一實體儲存裝 置，係用來提供該冗餘儲存虛擬化子系統儲存空間。 依據本發明之另一特色，提出一種主機端為SAS介面 之冗餘儲存虛擬化子系統，與至少一啟動端（initiator)相連 接，該子系統包含有：一儲存虛擬化控制器對，包括有一 第一儲存虛擬化控制器與一第二儲存虛擬化控制器，係用 於執行輸出入操作以回應該至少一啟動端（initiator)所發出 之一輸出入請求，該第一儲存虛擬化控制器與該第二儲存 虛擬化控制器各自内建一虛擬SAS擴充器，用以提供每一 連接埠多組虛擬身分（multiple virtual ID); —開關元件 (Switch Component)，位於該儲存虛擬化控制器對與該啟動 11 1307034 端（initiator)之輸出入裝置連結的路徑上；以及一實體儲存 裝置陣列，包含至少一實體儲存裝置，係用來提供該冗餘 儲存虛擬化子系統儲存空間；其中，該儲存虛擬化控制器 對與該啟動端（initiator)間之訊號連結介面係為一 SAS ( Serial-AttachedSCSI，序列連接 SCSI)介面。 【實施方式】 於冗餘儲存虛擬化子系統中安排兩個儲存虛擬化控制 器（Storage Virtualization Controller，SVC)搭配成一冗餘 對，以下稱為「儲存虛擬化控制器對」，其目的是作為備援 之用，以讓其中一控制器故障或失效時，還有存活的一個 可以讓啟動端（initiator)(如主機電腦）持續不中斷地存取 資料。儲存虛擬化控制器對中的二儲存虛擬化控制器基本 上係互相獨立運作，但保持互通訊息。在意外狀況發生時， 為達到備援的目的，冗餘儲存虛擬化子系統須有因應對 策，以使存活控制器承接失效控制器之身分，而不讓啟動 端（initiator)察覺到控制器的狀態有任何變化而繼續正常運 作。 請參照第1圖，依照本發明之一實施例，冗餘儲存虛 擬化子系統100主要包含有一儲存虛擬化控制器對110、至 少一 SAS擴充器（SAS expander)130、以及一實體儲存裝置 陣列（PSD Array)150 ;其中，儲存虛擬化控制器對110與 SAS擴充器130之間、以及對外與啟動端（initiator)311、312 的連結介面，皆為SAS ( Serial-Attached SCSI，序列連接 SCSI)連結120。該儲存虛擬化控制器對11〇中更包含有 一第一儲存虛擬化控制器（SVC1)111、以及一第二儲存虛擬 12 1307034 化控制器（SVC2)112;其中該二儲存虛擬化控制器iii、U2 可為一磁碟陣列控制器或是一個JBOD模擬器。 此冗餘儲存虛擬化子系統100之架構，在裝置端，更 包含有專用的點對點（peer-to-peer)輸出入裝置連結，例如： 序列先進技術接取介面（serial ΑΤΑ，SATA)或SAS等， 或者是其他形式的輸出入裝置連結，例如：光纖通道(Fiber Channel，FC)、小型電腦標準介面（Small Computer System Interface，SCSI)或平行 ΑΤΑ (PATA，或稱 IDE)等，用 來連接實體儲存裝置陣列150至儲存虛擬化控制器對 110。以下之實施例，雖以SATA磁碟機與SAS磁碟機為實 體儲存裝置之二實施態樣，但在其他實施例中，實體儲存 裝置亦可選擇FC、SCSI或IDE連結介面之磁碟機。 上述之實體儲存裝置若是SAS磁碟機，其本身即配置 有二個輸出入埠（I/O port)，於第1圖之實施例中，可以直 接個別連接至第一儲存虛擬化控制器（SVCl)lll、以及第二 儲存虛擬化控制器（SVC2)112。相對地，實體儲存裝置若是 SATA磁碟機，為了讓二儲存虛擬化控制器m、112可以 分別地與SATA磁碟機連結，本實施例在儲存虛擬化控制 器111、112與每一 SATA磁碟機間的裝置端輸出入裝置連 結路徑上插入一多工器（Mux)151，用以讓SATA磁碟機之 單一連接埠（port)可以被二個（或二個以上）之儲存虛擬化 控制器111、112存取資料。 在主機端，本發明之冗餘儲存虛擬化子系統1〇〇與啟 動端（imtiator)311、312間係以Sas作為主機端輸出入裝置 連結120。因為受限於SAS之點對點連結的特性，爲能使 13 1307034 儲存虛擬化控制器對11 〇與啟動端（initiator)間達成冗餘連 結而發揮其冗餘功效，本發明更在此主機端輸出入裝置連 結120的路徑上插入至少一 SAS擴充器（expander)13〇，藉 以提供裝置擴充的功能’讓二個（或二個以上之）儲存虛 擬化控制器111 ' 112可以分別與至少一啟動端 (initiator)311、312相連接。一般而言，冗餘儲存虛擬化子 系統100對外係透過至少一總線接頭14〇 (如：InfiniBand) 做為與外部裝置（如：啟動端（initiator)〗11、312)之連接 介面。 在第1圖繪示之實施例中，冗餘儲存虚擬化子系統1〇〇 配置有1個SAS擴充器130 ’但利用分區（zoning)技術分為 第一區域131、與第二區域132。二儲存虛擬化控制器m、 112分別透過SAS連結120與此二區域131、132連接。亦 即’第一儲存虛擬化控制器111透過SAS連結120分別與 第一區域131與第二區域132連接；同理，第二儲存虛擬 化控制器112亦透過SAS連結120分別與第一區域131與 第二區域132連接。由此架構，由啟動端（initiat〇r)311、312 的觀點’舉例來說，啟動端（initiator)311係透過SAS擴充 器130中之第一區域131與二儲存虛擬化控制器in、Π2 溝通，如此一來’啟動端（initiat〇r)3 11、第一區域131與二 儲存虛擬化控制器111、112構成「第一領域（the first domain)」、其所形成之訊號通道為「通道一（channell)」； 相對地’啟動端（initiator)312、第二區域132與二儲存虛擬 化控制器111、112構成「第二領域（the second domain)」、 其所形成之Λ號通道為「通道二（channei 2)」。相反地，由 1307034 控制器的觀點，舉例來說，第一儲存虛擬化控制器111透 過不同路徑的SAS連結120,亦即透過「通道一（channel 1)」 與「通道二（channel 2)」，分別與第一區域131與第二區域 132連接而和二啟動端（initiator)131、132溝通。 實體儲存裝置陣列150中之每一實體儲存裝置與二儲

存虛擬化控制器111、112之間’會分別建立一個裝置端輸 出入裝置連結。複數個實體儲存裝置組成一個邏輯儲存單 元（LUN^在一般的狀態下，儲存虛擬化控制器U1 ' U2 會依照RAID系統的組態設定（configuration)，而決定與其 連接的邏輯儲存單元（LUN)是否歸其管轄範圍。舉例來說， 若貫體儲存裝置陣列150具有二十個邏輯儲存單元 (LUN)，每一邏輯儲存單元（LUN)可視為一邏輯磁碟機，其 中，若第1磁碟機（DiskO)至第1〇磁碟機（Disk9)指派給第 一儲存虛擬化控制器11卜且其訊號走「通道一（channel 的路徑，第11磁碟機（Disk 10)至第20磁碟機（Disk 19)係 指派給第二儲存虛擬化控制器112、且其訊號走「通道二 (如刪12)」的路徑。在意外發生時，若該磁碟機原本指派 的路徑斷掉，則存活的儲存虛擬化控制器lu或US會重 新指派路徑，讓磁碟機的傳輸訊號有替代道路可走。^同 樣的例子來說，若第-儲存虛擬化控制器lu於運行的過 程中故障或失效，則在-初始化過程後，第t磁碟機（Disk〇) 至第1〇磁碟機（Disk 9)的傳輸路徑會被重新指派給第二儲 存虛擬化控制器112’亦即此時所㈣磁碟機皆被指派給第 -儲存虛擬化控制器112 ’但是還是各自經由「通道一 (ch_el丨）」與「通道二（如㈣2)」傳輪訊號給啟動端 15 1307034 (initiator)311、312。 請參考第2圖，於本發明之另一實施例，亦可於冗餘 儲存虛擬化子系統1〇〇中設置二SAS擴充器13〇，分別連 接在二啟動端（initiator)131、132與二儲存虛擬化控制器 111、112之間，用以取代第1圖中SAS擴充器13()分區 (zoning)為第一區域131與第二區域132的角色。其功能效 用實際與第1圖之描述相同，因此以下不再多做贅述。 第1圖、第2圖與以下各圖中繪示之啟動端 (initiator)311、312，實務上可以是一主機電腦，如一伺服 器系統、工作站、個人電腦系統或是其他相關電腦等，甚 至疋另一儲存虛擬化控制器亦可；除此之外，亦有以一主 機電細配置二主機匯流排配接器（Host Bus Adapter，HBA) (圖中沒有繪不）來作為二啟動端（initiator)311、312，或 是一主機匯流排配接器之二個連接埠，亦可能是二啟動端 (initiator)311、312。於本發明之一實施例，啟動端 (initiator)311、312 更支援多通道輸出輸入（Multi_Path 1〇) 技術，以達到備援的功效。 冗餘儲存虛擬化子糸統100與啟動端（initiat〇r)311、 312的拓撲結構（topology) ’可以是一個冗餘儲存虛擬化子 系統100連接一或多個啟動端（initiator)〗11、312，或是多 個冗餘儲存虛擬化子系統100連接一個啟動端 〇1^3如)311、312，或是多個冗餘儲存虛擬化子系統1〇〇 連接多個啟動端（initiator)311、312。雖然圖中緣示之實體 儲存裝置陣列150係由複數個SATA磁碟機與SAS磁碟機 所混合組成，但於實際應用時，實體儲存袈置陣列15 〇亦 1307034 可、屯幹由SATA磁碟機或SAS磁碟機所組成，或是純粹由 FC磁碟機或SCSI磁碟機所組成。其中，多工器I”只適 用於連接SATA磁碟機之情況，若是與其他種類之磁碟機 連接，則不須加上多工器15 1。 . 在SAS系统中，一對發送/接收線路的基本結構稱為 、一組“實體線路”，或者稱為一個“PHY”。一個PHY可以構 成一個“窄埠（narrowp〇rt)”；而二個以上的ρΗγ可集合成i 個‘‘寬埠（wide P〇rt)’，。本發明於圖式中，在SAS連結i2〇 上以/與一數子聯合表示該連結路徑係由該數字表示之 實體線路（PHY)所組成；例如，與數字表示兮sas 連結120係為一個由四組實體線路（ρΗγ)所組成之寬埠。 於第1圖與第2圖中所示之實施例，二儲存虛擬化控 制器ill、m各具有二個寬埠，每個寬蜂係由*組實體線 路（PHY)集結而成，稱為一個4_phy寬埠（4_ρΗγ wide port)。儲存虛擬化控制器m、112賦予此二4 ρΗγ寬蜂 各一唯一的地址（address)’用以供與之連結的裝置（如：啟 動端（initiat〇r)311、312)識別之用。例如，設定第一儲存 虛擬化控制器111之二4-PHY寬埠的位址分別是adrsl與 adrs2、第二儲存虛擬化控制器ip之二4-PHY寬埠的位址 分別是adrs3與adrs4。儲存虛擬化控制器m、112之連接 埠組態未必限定為兩個4-PHY寬埠，亦有可能只具有一個 4-PHY寬埠、或者有三個以上的寬埠；其選擇的考量因素 之一為搭配啟動端（initiator) 311、312之連接埠（p〇rt)的數 請參閱第3圖，以第一儲存虛擬化控制器lu為例， 17 1307034 繪示本發明之儲存虛擬化控制器111、112之一實施例方塊 圖。其對外連接至第二儲存虛擬化控制器112、啟動端 (initiator)311、312 (或經由SAS擴充器130連接至啟動端 (initiator)311、312 )以及實體儲存裝置陣列（PSD Array)150;其中，實體儲存裝置陣列15〇,於本實施例中， 包含複數個SAS磁碟機及/或複數個SATA磁碟機。於此實 施例中’第一儲存虛擬化控制器（SVCl)lll包含有一主機 端輸出入裝置連結控制器（Host-side IO Device Interconnect Controller)220、一 中央處理電路（Central Processing Circuit，CPC)250、一記憶體(Memory)23〇、一裝置端輸出 入裝置連結控制器（Drive-side IO Device Interconnect Controller)240以及一冗餘控制器通訊連結控制器 (Redundant Controller Communicating Interconnect Controller ’ RCC連結控制器）210 »此處雖以分開的功能方 塊描述’但於實際應用時，部份甚至全部的功能方塊 (functional block)皆可整合在一單一晶片上。例如：rCc連 結控制器210能與主機端輸出入裝置連結控制器220整合 為一單晶片1C。 主機端輸出入裝置連結控制器220連接至中央處理電 路250、以及經由SAS擴充器130連接至啟動端 (initiator)311、312，用來作為第一儲存虛擬化控制器 (SVC1)111及啟動端（initiator)3 11、3 12之間的介面及缓 衝，其可接收由啟動端（initiator)311、312傳來的輸出入請 求和相關資料，並且將其傳遞給中央處理電路250，以轉換 及/或映射該輸出入請求和相關資料。主機端輸出入裝置連 18 1307034 結控制器220可以包含有一或多個用來耦接於啟動端 (initiat〇r)311、312 (或經由SAS擴充器13〇耦接於啟動端 (initiat〇r)311、312)之主機端連接埠，於本發明，連接埠 的類型為SAS (序列連接SCSI )。 當中央處理電路250接收到來自主機端輸出入裝置連 結控制器220之啟動端（initiator)輸出入請求時，中央處理 電路250會將此輸出入請求剖析，並且執行一些操作以回 應此輸出入請求，以及將所請求之資料及/或資訊，由第一 儲存虛擬化控制器111的主機端輸出入裝置連結控制器 22〇傳送至啟動端（initiat〇r)3ii、312。將啟動端 (initiator)311、312傳入之輸出入請求剖析之後，若所收到 的為一讀取請求且一或多個操作被執行以為回應時，中央 處理電路250會由内部或由記憶體230中或藉由此二種方 式取得所請求的資料，並將這些資料傳送至啟動端 (initiat〇r)311、312。若所請求的資料無法於内部取得或並 不存在於記憶體230，該讀取請求將會經由裝置端輸出入裝 置連結控制器240發送至實體儲存裝置陣列丨5〇，然後這些 請求的資料將由實體儲存裴置陣列15〇傳送至記憶體 230’之後再經由主機端輸出入裝置連結控制器22〇傳送到 啟動端（initiator)311、312。當由啟動端（initiat〇r)3u、312 傳入的寫入請求（write request)傳達至中央處理電路25〇 時，中央處理電路250透過主機端輸出入裝置連結控制器 220接收從啟動端（initiator)311、312傳入之資料，將其健 存在s己憶體230中。當儲存虛擬化控制器111、1丨2接收到 寫入請求（write request)時，會依據本身之組態設定 19 1307034 (configuration)而決定要以「回寫（write back)」或「完全寫 入（write through)」之其一方式處理該寫入請求（write request)。當以回寫（write back)方式處理時，其輸出入完成 回應（10 complete response)會先被傳送至啟動端 (initiator)311、312，而後中央處理電路250才會執行實際 的寫入操作；而當該寫入請求以完全寫入（write through) 方式處理時，則輸出入完成回應會在資料已實際寫入實體 儲存裝置陣列150後才被傳送至啟動端（initiator)311、 312。對於「回寫（write back)」或「完全寫入（write through)」 兩二種操作，資料皆經由中央處理電路250傳送至實體儲 存裝置陣列150。記憶體230係連接於中央處理電路250， 其作為一緩衝器，用來緩衝傳送於啟動端（initiator)311、312 及實體儲存裝置陣列150之間通過中央處理電路250的資 料。實際應用時，記憶體230可以是動態隨機存取記憶體 (Dynamic Random Access Memory，DRAM)，或更具體地， 該DRAM可為同步動態隨機存取記憶體（Synchronous Dynamic Random Access Memory，SDRAM)。 裝置端輸出入裝置連結控制器240係位於中央處理電 路250及實體儲存裝置陣列150之間，用來作為儲存虛擬 化控制器111、112及實體儲存裝置陣列150間之介面及緩 衝。裝置端輸出入裝置連結控制器240接收由中央處理電 路250傳入之輸出入請求及相關資料，並將其傳送至實體 儲存裝置陣列150。 於本實施例中，可於中央處理電路250上附接一箱體 管理服務電路（Enclosure Management Service Circuitry， 1307034 EMS Circuitry) 260，作為一容置實體儲存裝置陣列150箱 體的管理電路。在其他實施例中，箱體管理服務電路260 亦具有其他功能，如散熱電扇及/或電源供應（power supply) 器之管理。然而儲存虛擬化子系統111、112亦可能有其他 的配置方式，例如可依各種不同產品的功能設計而定，而 將箱體管理服務電路260省略，或是將箱體管理服務電路 260整合在中央處理電路250中。 於本實施例中，在第一儲存虛擬化控制器（SVCl)lll 中的RCC連結控制器210，係用來連接中央處理電路250 與第二儲存虛擬化控制器（SVC2)112;因此於此架構中，第 二儲存虛擬化控制器（SVC2)112,可附接於第一儲存虛擬化 控制器（SVC1) 111，且實體儲存裝置陣列150可被此兩個 儲存虛擬化控制器111、112所存取。更甚者，由啟動端 (initiator)311、312發出的控制/資料訊號可從中央處理電路 250透過RCC連結控制器210傳送給第二儲存虛擬化控制 器（SVC2) 112,或更進一步地，傳送給其他的實體儲存裝 置陣列（圖中未繪示）。 請參閱第4圖，為中央處理電路250之一實施例，其 中包含有CPU晶片組/同位引擎251(CPU chipset / parity engine)、一中央處理器252(CPU)、一唯讀記憶體253(Read Only Memory，ROM)、一非揮發性隨機存取記憶體254 (Non-Volatile Random Access Memory，NVRAM)、一液晶 顯示模組 255 ( Liquid Crystal Display Module，LCD Module)、以及一箱體管理服務電路260。其中該CPU 252 可為，例如，一 Power PC CPU，而ROM 253可為一快閃 21 1307034 記憶體（flash) ’用來儲存基本輸入/輸出系統（BI〇s)及其他 程式，例如：控制器的核心程式（kernel)以及各程式模組， 其中核心程式（kernel)用以在開機後執行以控制子系統之操 作。NVRAM 254用來儲存儲存虛擬化控制器1U、112之 各種組態（configuration)設定的相關資訊，例如：網路ip設 定、裝置端組態設定、主機端組態設定…等。LCD模組255 則是用來顯示子系統的操作狀態，箱體管理服務電路260 用來控制該實體儲存裝置陣列之電源及進行其他之管理。 ROM 253、NVRAM 254、LCD模組255及箱體管理服務電 路260皆經由一 X-匯流排（X-bus)連結至CPU晶片組/同位 引擎251。又，該NVRAM 254及該LCD模組255係為可 選擇項目，在本發明之另一種配置中可以省略不設。 在正常運作的情形下，儲存虚擬化系統（包括冗餘儲 存虛擬化子系統100與啟動端（initiator)311、312)於系統 啟動之初，儲存虛擬化控制器111、112中之中央處理電路 250會先進行一初始化工作；該初始化工作係由儲存在 ROM 253中之核心程式（kernel)負責啟動。執行該初始化工 作時，核心程式（kernel)會掃描系統中所有的裝置、讀取每 一裝置所獨有的一組裝置識別碼（device ID)、以及初始化每 一連接埠的位址。值得注意的是’此初始化工作係分別由 第一與第二儲存虛擬化控制器111、112各自獨立執行；但 在初始化之初，二儲存虚擬化控制器111、112會先至背板 (backplane)讀取一基礎位址（base address)，再根據該基礎位 址爲各S AS連接埠定址。該背板係位於冗餘儲存虛擬化子 系統100之内（圖中沒有繪示）、與二儲存虛擬化控制器 22 1307034 yi、m相連接，可提供電力、通訊連結（c〇mmunicati〇n仙幻 等’其上亦有非揮發性儲存媒體、與其他被動元件(passive ⑶mP〇nent)，而該基礎位址即可儲存於該非揮發性儲存媒 體之中。 ' n月參考第5圖，系統於運行的過程中，舉例來說，若 是第一儲存虛擬化控制器lu故障或失效，則與之連接的 一 SAS連結路徑自然也失效。由於裝置失效後便無法做出 回應，因此第二儲存虛擬化控制器丨12可以立即偵測得知 第儲存虛擬化控制器111裝置失效的狀況。於此情形下， 為了使系統維持正常的運作，冗餘儲存虛擬化子系統ι〇〇 肩有因應對策，以期讓啟動端（initiat〇r)311、3 η察覺不到 裝置失效的狀況，並且可以持續透過第二儲存虛擬化控制 器112對實體儲存裝置陣列15〇存取資料，以達到儲存虛 擬化控制器對110之「控制器備援」的功效。 於S AS系統架構，配置連接埠的位址係屬於較底層之 連結層（link layer)的工作；而啟動端（initiat〇r)3u、312與 儲存虛擬化控制器111、112是以較高層的SAS協定傳輸層 (SAS protocol transport layer)來溝通。利用此一特性， 只要存活的第二儲存虛擬化控制器112可以承接失效之第 一儲存虛擬化控制器111的連接埠位址，則以啟動端 (imtiator)311、312的觀點來看，將不會發現裝置之狀態有 任何變化，而繼續正常運作。 同樣以第5圖中之實施例為例，一但發現有裝置失效 的情況發生，存活的控制器則會重新啟動初始化的程序， 包括重新到背板讀取基礎位址、以及據以配置新的SAS連 23 1307034 接埠的位址。為了讓失效前後之SAS連結120的狀態「看 似」相同，首先，存活的第二儲存虛擬化控制器112須將 原先的二個4-PHY寬埠，拆分為各由二個PHY集結而成的 四個2-PHY寬埠。若此四個2-PHY寬埠的位址各為adrsl’、 adrs2’、adrs3’、adrs4’，則其代表的位址須等於裝置失效前 四個4-PHY寬埠（即第1圖與第2圖中之adrsl、adrs2、 adrs3、adrs4)的位址。 於實際應用上，舉例來說，若儲存虛擬化控制器111、 112係採用Adaptec公司出產的晶片，因其本身即具備指定 位址的功能，因此只要在重新啟動之初始化過程中，無論 是哪一個控制器故障或失效，只要指定新的四個2-PHY寬 埠的位址（adrsl’、adrs2’、adrs3’、adrs4’）等於舊的四個 4-PHY 寬埠的位址（adrsl、adrs2、adrs3、adrs4)，即可 達到承接失效控制器位址之功效。另一種實務上的應用 是，若儲存虛擬化控制器111、112係採用LSI logic公司 出產的晶片，因該公司的晶片有一特性：同一控制器晶片 的兩個4-PHY寬埠之位址相差值固定為4。因此，請參閱 第6A圖，若是第一儲存虛擬化控制器111的二4-PHY寬 埠位址為P與P+4、第二儲存虛擬化控制器112的二4-PHY 寬埠位址為S與S+4，則只要令S=P+1，即可達到承接失 效控制器之位址的功效。 請同時參照第6A圖與第6B圖，若背板上所儲存之基 礎位址（base address)為BA，則於正常的情況下，系統初始 化工作中會將BA指派給adrsl，又已規範S=P+1，且依照 LSI晶片的特性，因此adrsl至adrs4的位址分別為： 24 1307034 adrsl = P = BA adrs2 = P+4 = BA+4 adrs3 = S = P+1 = BA+1 adrs4 = S+4 = P+5 = BA+5 亦即，（adrsl, adrs2，adrs3，adrs4)=(BA，BA+4，BA+1, BA+5)。當狀況發生後，例如第一儲存虛擬化控制器111 故障或失效，則重新啟動一初使化過程，將第二儲存虚擬 化控制器112的二個4-PHY寬埠拆分為四個2-PHY寬埠， 並指派基礎位址BA予adrsl’ ；再依照LSI晶片的特性，因 此adrsl’至adrs4’的位址分別為： adrsl ’ = P = BA adrs25 = P+1 = BA+1 adrs3’ = P+4 = BA+4 adrs45 = P+5 = BA+5 亦即，（adrsl’，adrs2’，adrs3，，adrs4，）=(BA, BA+1, BA+4, BA+5)。因此，在基礎位址BA固定不變的情开j下，裝置失 效前後的SAS連接璋位址相同，達到承接失效控制器之位 址的目的。相反地，若狀況是第二儲存虛擬化控制器 故障或失效’應用相同的方法，亦能得到相同的結果。須 注意的是’ “S=P+1”的關係只是應用上的一實施範例，實務 上“P”與“S”的關係可依照不同的實施態樣而調整，只要符 合本發明之精神，應視為本發明之涵蓋範圍。 請參閱第7圖，係為本發明之冗餘儲存虛擬化子系統 100之另一實施例。如上文所述，儲存虛擬化控制器1丨丄、 112之連接璋組態未必限定為兩個4-PHY寬埠，若是啟動 25 1307034 端（initiator)311、312不須分處於不同的「領域（d〇main)」 /「通道（channel)」’則亦可以選擇只有一個4-PHY寬埠的 控制器111、112與之配合’以節省成本。在此種組態下之 冗餘儲存虛擬化子系統1 〇〇，只能讓二儲存虛擬化控制器 11卜112連接一 SAS擴充器130,且不可將SAS擴充器130 分區（zoning) ’如此二啟動端（initiat〇r) 311、312才能與二 儲存虛擬化控制器111、112互相溝通；至於其處理控制器 裝置失效的方法，則與前述之實施例類似β 請參閲第8圖，係為本發明之冗餘儲存虛擬化子系統 100之又一實施例；其與第丨圖之實施例相較，其差異在 SAS擴充器130並未分區（zoning)為兩個區域。於第i圖之 實施例中，由於將SAS擴充器13〇分區（z〇ning)為第一區域 131與第一區域132，明確界定啟動端（initiat〇r)3 11 '第一 區域m與儲存虛擬化控制器111、112屬「第一領域（the firSt d〇main)」、其所形成之訊號通道為「通道一（channel 1)」，並界定啟動端（initiator)312、第二區域132與儲存虛 擬化控制器111 ' 112屬「第二領域（thesec〇ndd〇main)」、 其所形成之訊號通道為「通道二（channel 2)」；因此啟動端 (mitiator)311、312不須判斷即知其所接收的訊號是來自實 體儲存裝置P車列15G中歸類為哪—個通道的磁碟。但在第8 圖中，在本發明之另-實施例’只要啟動端（initiat〇r)3u、 312本身可以判斷其所接收的訊號是來自「通道一」或「通 道二」’則將此-分區去掉’亦不會影響本發明技術之實 施0 26 1307034 儲存虛擬化控制器111、112的組態係分為兩類，以上 所述之各實施例皆以主動·主動模式（active-active mode)為 例來描述。此模式中’兩個儲存虛擬化控制器u丨、丨丨2同 時對呈現於此儲存虛擬化子系統丨〇〇中的各種邏輯媒體單 元的輸出入請求進行呈現、管理及處理。在主動主動模式 中，上述二儲存虛擬化控制器一直都準備在另一個儲存虛 擬化控制器因故障（malfunction)而導致發生障礙或失能的

It況下接管對方，因此需要前述之本發明各實施例所描述 之技術，來解決主機端為SAS介面時控制器失效之位址承 接問題。 另一類是主動-待命模式（active_standby m〇de)，此模式 有兩種可能的狀況m二儲存虛擬化控制器⑴、 112除主動（aetive)作用的連接料，多具備—倍的連接 埠’設定為待命（standby)狀態，以作為備援之用。請來閱 第9A圖’若正常運作下每—儲存虛擬化控㈣⑴、ιΐ2 需要二個連接蟑（設定為主動模式）傳輸資料，則實體上 儲存虛擬化控制器in、112應具有四個連接槔，多餘的二 個設定為待命（standby)狀態。若其中—儲存虛擬化控制 (例如：第-儲存虛擬化控制器⑴）發生障礙或失能時， 擬化控制器（例如：第二儲存虛擬化控制器 112)的備用SAS連結即可啟動，代 擬化控制器U1所負責處理的流量。原來第-儲存虛 請參閱第9B圖，主動待命模式的 其卜個儲存虛擬化控制器（例如：第況是： 器"〇設定為主動狀態⑽―)，負責:儲= 1^7 1307034 子系統100中的所有邏輯媒體單元的所有輸出入請求進行 呈現、管理及處理；而另一儲存虛擬化控制器（例如：第 二儲存虛擬化控制器112 )僅是處於待命狀態（standby mode)，準備於主動儲存虛擬化控制器發生障礙或失能時， 隨時接替之。 由於本發明的目的之一為在儲存虛擬化子系統1〇〇的 主機端實現SAS連結，因此亦可採用兩種主動-待命模式之 儲存虛擬化控制器111、112的配置，來實現設置儲存虛擬 化控制器對110之「控制器備援」的目的。 另一種實現儲存虛擬化子系統100的主機端為SAS連 結的方法，係從讓SAS連結本身可以提供多組身分 (multiple ID)來著手。但是，在實體上，SAS連結的規格定 義每一個SAS連結埠（p〇rt)只能有一唯一的“身分”(ID)，這 也是為何以上各實施例採用SAS擴充器（sAS Expander)l 30 來達到SAS之多裝置連結的原因。若想要達到SAS連結本 身提供多組身分（multiple ID)的效果，於本發明之另一實 施例’請參考第10圖，可以讓儲存虛擬化控制器m、U2 内建“虛擬 SAS 擴充器（virtual SAS Expander) ”135，而提 供每一 SAS連接埠“多組虛擬身分（muUiple virtual m广。 虛擬SAS擴充器135,請參考第11圖，係位於主機端 輸出入裝置連結控制器（H〇st-side IO Device Interconnect Controller)220上，其程式模組，可内建於儲存虚擬化控制 器111、112的韌體（如，請參閱第4圖，燒錄在唯讀記憶 體253 )之中’系統啟動時再上載（upload)於主機端輸出入 裝置連、结控制器（Host-side IO Device Interconnect 28 1307034

Controller)220上。虛擬SAS擴充器135賦予每一連接埠 (port)多組虛擬身分（multiple virtual ID);從另一個觀點來 看’亦可視每一虛擬身分為一虛擬連接埠（virtual port)，亦 可具有兩個虛擬連接埠的連結。虛擬SAS擴充器135内有 一「對應表」（table) ’紀錄每一虛擬連接埠（或虛擬身分） • 的相對應資訊’例如：其連結的對應位址。若以第10圖之 實施例為例，每一儲存虛擬化控制器111、112的内部各自 有二個虛擬連接槔’分別代表位址adrs I與adrs II。在一 • 般正常的狀態下，一儲存虛擬化控制器111或112只讓其 中一個虛擬連接埠adrs I或adrs II處於連結狀態，亦即其 「對應表」上有紀錄adrs I或adrs II之資訊，而另一個虛 擬連接埠則處於未連結狀態，亦即其「對應表」上沒有紀 錄此位址資訊；例如，儲存虛擬化控制器u丨之虛擬S as 擴充器135之adrs I係處於連結狀態而adrs π則處於未連 結狀態，另一方面，儲存虛擬化控制器丨丨2之虛擬SAS擴 充器135之adrs II係處於連結狀態而adrs j則處於未連結 • 狀態。儲存虚擬化控制器Η卜112與啟動端（initiat〇r)311、 312間之連結路徑上，有一開關元件（Switch C〇mP〇nent)130,提供建立連結與傳遞訊號的功能，在正常 情形下，忒開關元件130會記錄a(jrs I係位於其與儲存虛 擬化控制器111之虛擬SAS擴充器135之連結120-1上， • adrs 11係位於其與儲存虛擬化控制器112之虛擬SAS擴充 .器135之連結120-2上；於本實施例，開關元件（Switch

Component)之較佳實施例為SAS擴充器130。 29 1307034 以啟動端（initiator)311、312的觀點，其同時可以看到 二個SAS連接埠的位址adrs !與adrs ι卜當啟動端 (midat〇r)3 i卜3 i 2發出一輸出入請求（1/〇 田該輸出 入請求經由SAS擴充器130傳送到其目標連接埠所在之儲 •存虛擬化控制器U1或112。例如，若該輸出入請求的發送 ' 目標是―1，則輸出人訊號將會傳送至第-健存虛擬化控 * 制器111接收並處理之。 統運行的過程中發生意外’例如第二儲存虛擬化 • 控制器U2故障或失效，存活的第一儲存虛擬化控制器m 會重新啟動初始化的程序，此時其「對應表」便會被更新 為其兩個虛擬連接埠adrs I與adrs II皆處於連結狀態，因 而就該SAS擴充器130而言，adrs I與adrs π皆位於連結 120-1上，且連結120_2上已無任何虛擬連接埠的位址存 在。因此，由啟動端（initiat〇r)311、312的觀點還是可以看 到二個SAS連接埠的位址adrs I與adrs II，而不知有任何 裝置狀態產生變化；只是此後所有的輸出入請求皆改由第 馨 一儲存虛擬化控制器111接收並處理。此種實施例的特點 是：於意外發生、存活的儲存虛擬化控制器lu或112要 承接失效之儲存虛擬化控制器112或U1的身分時，不須 拆分任何實體連接埠。 此種實施例中之儲存虛擬化控制器m、112的内部組 1 成’與第3圖與第4圖所述類似，只是多了 一個儲存在唯 讀記憶體（ROM)253中之虛擬SAS擴充器135的程式模組。 至於裝置端的部分，亦與前述相同，因此以下不再多做資 述。 30 1307034 於本發明其他實施例中，更可以將多個儲存虛擬化子 系統100串接起來（除了第10圖的實施例之外），以擴充 儲存空間來服務啟動端（initiat〇r)311、312的需求。請參閱 第12圖，圖中係以第2圖所示之儲存虛擬化子系統1〇〇的 架構為例’並簡化以二儲存虛擬化控制器m、112與SAS 擴充器130來代表整個儲存虛擬化子系統多個儲存虛 擬化子系統100間之串接，實體上係以連接SAS擴充器13〇

的連接埠來達成，其串接的拓撲（t〇p〇l〇gy)架構，依需求與 條件’可以區分為數種實施態樣。 第12圖中所示之串接方式係為一種鄰接的串接 (cascading)結構，係將相鄰的儲存虛擬化子系統1〇〇 一個接 一個串接起來。舉例來說，當原來的儲存虛擬化系統（包 括第一個儲存虛擬化子系統100與啟動端（initiat〇r)3ii、 12)需要再串接其他的儲存虛擬化子系統1〇〇時，係將第 個儲存虛擬化子系統100的第一個SAS擴充器連接 到第二個储存虛擬化子系統刚的第一個SAS擴充器 130 ’同理，第—個儲存虛擬化子系统ι⑼的第二個咖 擴充器13G連制第：個儲存虛擬化子⑽⑽的第二個 SAS擴充器13〇。若是需要再串接第三個儲存虛擬化子系統 咖’則以同樣的方式將第二個儲存虛擬化子系统1〇〇的第 SAS擴充器130連接到第三個儲存虛擬化子系統i⑽的 —SAS擴充器130、第二個儲存虛擬化子系統100的第 擴充器13〇連接到第三個儲存虛擬化子系統⑽的 :SAS擴充器130 ;以此類推，可以一直串接下去。此 串接方式簡單，但有一致命缺點：—但連接在中間的儲 31 1307034 存虛擬化子系統1 〇〇故陪 存卢料h Μ 早或失效’則串接在其後的所有儲 存虛擬化子系統100都將無法與主機溝通。 雖铁上的缺失’改良後的拓撲(t°p°i〇gy)結構， —〃第U圖-樣採用鄰接的串接(cascading)方 m接的方式有些許變動。舉例來說，請參閲第13 ’ ^儲存虛擬化子系統！⑼的第—個咖擴充器13〇依 1 延續第12圖的連接方式，亦㈣—_存虛擬化子系統 100的第一個SAS擴奋哭洁时，，始 贗充器Π〇連接到第二個儲存虛擬化子 ^統_的第-個SAS擴充器13〇、第二個儲存虛擬化子 刚的第一個SAS擴充器⑽連接到第三個儲存虛擬 化子系統1〇0的第一個SAS擴充器"0,以下以此類推(簡 式連接”）；但是’各健存虛擬化子系統⑽的 一個SAS擴充器130的連接順序稍微調整為：第一個儲 存虛擬化子系統100的第二個SAS擴充器m連接到最後 ，一個儲存虛擬化子系統100的第二個SAS擴充器13〇、然 後再回頭與前一個儲存虛擬化子系統100的第二個SAS擴 充器130相連接，以下以此類推（簡稱為ή式連接”）。 如此-來’即使中間的儲存虛擬化子系統1〇〇發生故障或 失效的狀況’啟動端（initiatGr)312亦可以藉由與最後一個 儲存虛擬化子系統100的連結跟位於斷線路徑後的其他儲 存虛擬化子系統100溝通。雖然第13圖中繪示的是：各個 儲存虛擬化子系統！00的第一個SAS擴充器m做m 式連接”、以及各個儲存虛擬化子系統100的第二個SAS 擴充器UG做“⑷式連接，，，但這僅是—種實施例而已， 於其他實施例中’亦可互相交換，即各值儲存虛擬化子系 1307034 統100的第一個SAS擴充器130係做“1-3-2式連接，，、各個 儲存虛擬化子系統1〇〇的第二個SAS擴充器13〇做“丨_2_3 式連接’’。 请參閱第14圖，係為另一種多個儲存虛擬化子系統 100連接的拓撲（topology)結構，其將第一個儲存虛擬化子 系統100連接到後續增加的每一個儲存虛擬化子系統 100;如此一來，第一個儲存虛擬化子系統1〇〇扮演如交換 器（switch)的角色’啟動端（initiator)311、312可以透過它與 其他的儲存虛擬化子系統1 〇〇溝通。實施這種拓撲架構有 個刖k ’就疋第一個儲存虛擬化子系統1 〇〇所配置之$ as 擴充器130的連接埠數目要足夠，否則就相當地限制了擴 充儲存虛擬化子系統100的數目。 以上第12圖至第14圖之實施例中，每一儲存虛擬化 子系統100亦可能採用第1圖之實施例：只有一個§ AS擴 充器130，但分區（zoning)為二個區域，以取代二個SAS擴 充器130之實施態樣。於此種情形下，各儲存虛擬化子系 統100間之連接方式則是各SAS擴充器130之第一區互相 連接、以及第二區互相連接。於本發明之其他實施例中， 亦可將第1圖與第2圖兩種不同的儲存虛擬化子系統1〇〇 交互串接，形成類似第12圖至第14圖般之拓撲（t〇p〇1〇gy) 結構。 於第12圖至第14圖之實施例中，皆是描述儲存虛擬 化系統（包括儲存虛擬化子系統1〇〇與主機311、312)再 擴充連接其他儲存虛擬化子系統1 〇〇的態樣。於本發明之 其他貫施例中，亦可以視需求將不同的健存虛擬化系統（各 33 1307034 自包括儲存虛擬化子系統100與啟動端（initiat〇r)3u、3i2) 相連接。舉例來說，請參閱第15圖，可以將三個不同的儲 存虛擬化系統以鄰接的方式串接起來，每一個儲存虛擬化 系統中啟動端（initiator)3丨i、312的數目可以視需要而定， ，. 並不限定一個儲存虛擬化子系統1〇〇只能連接一個或兩個 . 啟動端（initiator)311、312;若是SAS擴充器130的連接埠 • 數目夠多’亦可以連接至三、四個以上。 總而言之，第12圖至第15圖之實施例中，以菊鍊（daisy • chain)的串接方式，將數個不同之主機端為SAS介面之儲 存虛擬化系統或儲存虛擬化子系統丨〇〇連接起來，使得它 們的資源可以共享，而有效地增加了服務啟動端 (initiator)〕11、312 的儲存空間。 上述各實施例僅係為方便說明而例舉之實施態樣，本 發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，任 何其他符合本發明精神之實施方式，應視為在本發明之權 力範圍之中。 • 【圖式簡單說明】 第1圖、描繪本發明之冗餘儲存虛擬化子系統之第一 實施例之方塊圖。 第2圖、描繪本發明之冗餘儲存虛擬化子系統之第二 實施例之方塊圖。 第3圖、描繪本發明之儲存虛擬化控制器的功能方塊 圖。 第4圖、描繪第3圖中所示之中央處理電路之一實施 例的功能方塊圖。 34 1307034 第 5圖 、描纷本發明之冗餘儲存虛擬化子系統發生裝 置失效時之方塊圖。 第6Α圖與第6Β圖、描繪LSI公司出產之控制器晶片 於裝置正常與失效時之S AS連接埠位址之示意圖。 第7圖、描繪本發明之冗餘儲存虛擬化子系統之第三 實施例之方塊圖。 第8圖、插繪本發明之冗餘儲存虛擬化子系統之第四 實施例之方塊圖。 第9A圖與第9B圖、描繪本發明之儲存虛擬化控制器 為主動-待命模式時之示意圖。 第10圖、描繪本發明之冗餘儲存虛擬化子系統之第五 實施例之方塊圖。 第11圖、描繪本發明内建虛擬SAS擴充器之儲存虛擬 化控制器的功能方塊圖。 第12圖、描繪本發明中一個冗餘儲存虛擬化系統再串 接其他冗餘儲存虛擬化子系統之拓撲結構之第一實施例。 第13圖、描繪本發明中一個冗餘儲存虛擬化系統再串 接其他冗餘儲存虛擬化子系統之拓撲結構之第二實施例。 第14圖、描繪本發明中一個冗餘儲存虛擬化系統再串 接其他冗餘儲存虛擬化子系統之拓撲結構之第三實施例。 第15圖、描繪本發明中多個冗餘儲存虛擬化系統互相 連接之拓撲結構之示意圖。 35

Claims (1)

1307034 十、申請專利範圍： 1· 一種主機端為SAS介面之冗餘儲存虛擬化子系統，與至 少一啟動端（initiator)相連接，該子系統包含有： 一儲存虛擬化控制器對，包括有一第一儲存虛擬化 - 控制器與一第二儲存虛擬化控制器，係用於執行輸出入 • 操作以回應該至少一啟動端（initiator)所發出之一輸出入 “ 請求； 至少一 SAS擴充器（expander)’係位於該儲存虛 _ 擬化控制器對與該啟動端（initiator)之輸出入裝置連結的 路徑上’用以提供裝置擴充的功能；以及 一實體儲存裝置陣列，包含至少一實體儲存裝置， 係用來提供該冗餘儲存虛擬化子系統儲存空間； 其中，該儲存虛擬化控制器對、該至少一擴充器與 該啟動端（initiator)間之訊號連結介面係為一 SAS (Serial-AttachedSCSI，序列連接 SCSI)介面。 2.如申請專利範圍第1項所述之子系統，其中該實體儲存 • 裝置陣列中之至少一實體儲存裝置，係經由一點對點序 列訊號連結耦接於該儲存虛擬化控制器對。 3·如申請專利範圍第2項所述之子系統，其中該點對點序 列訊號連結係為一序列先進技術接取介面（SATA)，且 該至少一實體儲存裝置係為一 SATA磁碟機。 ’ 4.如申請專利範圍第3項所述之子系統，其中更包含有至 '少一多工器（Mux)’其係耦接於該SATA磁碟機與該冗 餘储存虛擬化控制器對之間’用以處理該SAT乂磁碟機 與該冗餘儲存虛擬化控制器對之間的輸出入訊號連接。 36 1307034 5.如申請專難圍第2項所述之子系統，其巾該點對點序 列訊號連結係為一序列連接SCSI (SAS)連結介面，且 該至少一實體儲存裝置係為一 SAS磁碟機。 6·如申請專利範圍第！項所述之子系統，其中該實體儲存 褒置陣列中之至少―實體儲存裝置之連結介面，係為光 纖通道（Fiber Channel)或小型電腦標準介面（SCSI)。 7·如申請專利範圍第丨項所述之子系統，其中該儲存虛擬 化控制器對中之每一該儲存虛擬化控制器更包含有： 一中央處理電路，用於執行輸出入操作以回應該主 機所發出之該輪出入請求； 一 RCC連結控制器，耦接於該中央處理電路與該儲 存虛擬化控制器對中之另一儲存虛擬化控制器之間； 一主機端輸出人裝置連結控，接於該中央處 理電路、以及經由該擴充器減於該主機，用來作為該 儲存虛擬化控制器及該主機間之介面及㈣； " 凌置端輸出入裝置連結控制器，耦接於該中央處 理電路及該實體料裝置陣狀間，絲作為該儲存虛 擬化控制器及該實體儲存裝置陣列間之介面及緩衡；以 及 圮憶體，耦接於該中央處理電路，作為—緩衝 盗’用來緩衝傳送於該主機及該實體儲存裝置陣列之間 通過该t央處理電路的資料。 m專範圍第7項所述之子系統，其中該主機端輸 啊類：結控制器更包含有至少—…（序列連接 '員空'之主機端輸出入裝置連接埠。 37 1307034 9. 專利範圍第1項所述之子系統，其中該儲存虛擬 工器對中，每一該儲存虛擬化控制器更包含有： 巾央處理電路’用於執行輸出人操作以回應該主 機所發出之該輸出入請求； 耦接於該中央處理 埠，設置於該至少 用來耦接至該主機 至少一輸出入裝置連結控制器 電路； 至少一主機端輪出入裝置連結

輸出入裝置連結控制器之一者中， 以及 至J一裝置端輸出入裝置連結埠，設置於該至少一 輸出入裝置連結控制ϋ之—者巾，用來經由該點對點序 列Λ號連結耦接至該至少一實體儲存裝置。 10.如申請專利範圍第9項所述之子系統，其中該主機端 =出入裝置連結琿中之—者與該裝置端輸出人裝置連 結埠中之一者係設置於同一個該輸出入襄置連結控制 器中。

U·如申請專利範圍第9項所述之子系統，其中該主機端 輸出入裝置連結埠中之一者與該裝置端輸出入裝置連 結埠中之-者係設置於不同之該等輸出入裝置連結控 制器中。 Α如申請專利範圍第9項所述之子系統，其中該主機端 輸出入裝置連結埠係為一 SAS (序列連接SCSI)類型 之主機端連接埠。 U·如申請專利範圍第8項或第9項所述之子系統，其中 該儲存虛擬化控制器對中之該第一儲存虛擬化控制器 38 1307034 與S亥第二儲存虛擬化控制器各自 入裝置連結埠。 ⑷如申請專利範圍第8項或第9項所述之子系統， 每-該主機端輸出入裝置連結埠係由四組實體綾 (PUY)所組成，為一 4_ρΗγ寬埠。 v'

15_如中請專利範圍第14項所述之子线，其巾當該儲 虛擬化控制器對中之其—故障或失效時，另—^之: 儲存虛擬化控制器的每一該4_ΡΗγ寬埠更拆分為二個 由二組實體線路（PHY)所組成的2_ΡΗγ寬蟀，且拆八 後所有該2-ΡΗΥ寬埠可以承接沒有故障或失效發生: 所有該4-ΡΗΥ寬埠的身分。 16,如申請專利範圍第14項所述之子系統，其中令該第一 儲存虛擬化控制器之第一個4_ΡΗγ寬璋的位址等於一 基礎位址、且該第二儲存虛擬化控制器之第一個4_ΡΗΥ 寬埠的位址等於該基礎位址加一適當的值。

有二個該主機端輪出 如申請專利範圍第16項所述之子线，其中該適當的 值等於1。 18·如申請專利範圍第15項所述之子系統，其中更啟動一 初始化程序，並於該初始化程序中指派所有新的該 ΡΗΥ寬蜂的位址荨於裝置失效前所有該々—PHY寬璋 的位址。 19. 如申請專利範圍第18項所述之子系統，其中該初始化 程序係由一核心程式（kernei)負責啟動。 20. 如申請專利範圍第19項所述之子系統，其中該核心程 式（kernel)係儲存於該中央處理電路之一唯讀記憶體 39 1307034 (ROM)中。 21.如申请專利把圍第i6項所述之子系統，其中該基礎位 址係儲存於一背板（backplane)之中，該背板與該儲存 虛擬化控制器對中之每一有電性連接。 22_如申請專利範圍第丨項所述之子系統，其中該至少— ' 擴充器之數量為一。 . 23.如申請專利範圍第22項所述之子系統，其中更利用分 區（zoning)技術將該擴充器劃分為一第一區域與一= -區域。 24·如中請專利範圍第1項所述之子系統，其中該至少一 擴充器之數量為二。 25·如中請專利範圍第1項所述之子系統，其中該健存虛 擬化控制器對中之該第一儲存虛擬化控制器係設定為 主動模式（activemode)，以處理該主機所發出之該輪 出入喷求，該第二儲存虛擬化控制器係設定為待命模式 備援bymode)，以做為該第一儲存虛擬化控制器之 26·如申請專利範圍第8項或第9項所述之子系統，复中 該儲存虛擬化控制器對中之每一該儲存虛擬化控制器 更具有雙數倍的該主機· “裝置連結埠，其中 的主機端輸出入裝置連結琿設定為主動模式（⑽〜 描H ’^―半的主機端輸出人裝置連結埠設定為待命 、式（standby mode)，以做為備援。 27.有—種主機端為SAS介面之冗餘儲存虛擬化系統，包含 1307034 至少一啟動端（initiator)，用來發出至少一輸出入請 求；以及 至少一冗餘儲存虛擬化子系統，係藉由一 SAS (Serial-Attached SCSI，序列連接SCSI)訊號連接介面 耦接於該至少一啟動端（initiator)，該至少一冗餘儲存虛 擬化子系統中之每一更包含有： 一儲存虛擬化控制器對，包括有一第一儲存虛 擬化控制器與一第二儲存虚擬化控制器，係用於執 行輸出入操作以回應該至少一啟動端（initiator)所 發出之該輸出入請求； 至少一 SAS擴充器（expander )，係位於該儲 存虛擬化控制器對與該主機之輸出入裝置連結的路 徑上，用以提供裝置擴充的功能；以及 一實體儲存裝置陣列，包含至少一實體儲存裝 置，係用來提供該冗餘儲存虚擬化子系統儲存空間。 28. 如申請專利範圍第27項所述之系統，其中更具有複數 個該冗餘儲存虛擬化子系統，且該複數個冗餘儲存虛擬 化子系統係以鄰接的方式串接（cascading)起來。 29. 如申請專利範圍第28項所述之系統，其中更將該複數 個冗餘儲存虛擬化子系統中第一個與最後一個的該至 少一 SAS擴充器的其中之一連接起來，且移除該複數個 冗餘儲存虛擬化子系統中之第一個與第二個的該至少 一 S AS擴充器的相對應連接。 30. 如申請專利範圍第27項所述之系統，其中更具有複數 個該冗餘儲存虛擬化子系統，且該複數個冗餘儲存虛擬 41 1307034 化子系統中之一冗餘儲存虛擬化子系統與其他所有的 冗餘儲存虛擬化子系統相連接。 31 ·如申請專利範圍第28項或第29項或第30項所述之系 統，其中所稱之連接或串接，係指藉由各該冗餘儲存虛 擬化子系統之該SAS擴充器（SAS expander )的連接埠 相互連接。 32. 如申請專利範圍第27項所述之系統，其中更具有複數 個該啟動端（initiator)與該至少一冗餘儲存虛擬化子系 統相連接。 33. 如申請專利範圍第27項所述之系統，其中該啟動端 (initiator)更支援多通道輸出輸入（Multi-Path 10)技術。 34. —種主機端為SAS介面之冗餘儲存虛擬化子系統，與 至少一啟動端（initiator)相連接，該子系統包含有： 一儲存虛擬化控制器對，包括有一第一儲存虛擬化 控制器與一第二儲存虛擬化控制器，係用於執行輸出入 操作以回應該至少一啟動端（initiator)所發出之一輸出入 請求，該第一儲存虛擬化控制器與該第二儲存虚擬化控 制器各自内建一虛擬SAS擴充器，用以提供每一實體連 接谭多組虛擬身分（multiple virtual ID); 一開關元件（Switch Component)，位於該儲存虛擬化 控制器對與該啟動端（initiator)之輸出入裝置連結的路徑 上；以及 一實體儲存裝置陣列，包含至少一實體儲存裝置， 係用來提供該冗餘儲存虛擬化子系統儲存空間； 其中，該儲存虛擬化控制器對與該啟動端（initiator) 42 1307034 間之訊號連結介面係為一 sAS (Serial_Attached SCSI， 序列連接SCSI)介面。 35.如申请專利範圍帛34項所述之子系、统，其中該虛擬 SAS擴充器係為—功能模組，可以以軟體及硬體的方式 聯合達成。 ' 36·如中睛專利範圍第34項所述之子系統，其中該虛擬 • SAS擴Μ係為—料餘，該喊模組係分別燒錄在 該第一儲存虛擬化控制器與該第二儲存虛擬化控制器 • 的一唯讀記憶體（ROM)之中。 37.如申請專利範圍第34項所述之子系統，其中該虛擬 SAS擴充器更具有—對應表，用以紀錄該多組虛擬身分 (multiple virtual ID)各自的相對應資訊。 38·如申請專利範圍第37項所述之子系統，其中該相對應 為Λ包括5亥多組虛擬身分 virtual ID)中之每一 的狀態（連接或未連接）及/或其對應的實體線路（PHY) 位址。 籲 39·如申請專利範圍帛37項所述之子系’统，其巾當該儲存 虛擬化控制器對中之其一故障或失效時，另一存活之該 儲存虛擬化控制器更啟動一初始化程序。 40·如申請專利範圍帛39項所述之子系、统，其中該初始化 程序更改該對應表所紀錄之該多組虛擬身分（multiple virtual ID)的該相對應資訊。 41.如申請專利範圍第39項所述之子系統，其中該初始化 程序係由—核心程式（kernel)負責啟動。 如申呀專利範圍第41項所述之子系統，其中該核心程 43 1307034 式（kernel)係儲存於一唯讀記憶體（R〇M)，該唯讀記憶體 (ROM)係位於該第一儲存虛擬化控制器或該第二儲存 虛擬化控制器之中。 43.如申請專利範圍第34項所述之子系統，其中該開關元 件（Switch Component)可為一 SAS 擴充器（SAS ' Expander) ° • 44.如申清專利範圍第34項所述之子系統，其中該實體儲 存裝置陣列中之至少一實體儲存裝置，係經由一點對點 • 序列訊號連結耦接於該儲存虛擬化控制器對。 45. 如申請專利範圍帛44項所述之子系统，其中該點對點 序列訊號連結係為一序列先進技術接取介面（SATA)， 且該至少一實體儲存裝置係為一 SATA磁碟機。 46. 如申請專利範圍第45項所述之子系統，其中更包含有 至少一多工器（Mux)，其係耦接於該SATA磁碟機與該 冗餘儲存虛擬化控制器對之間，用以處理該SATA磁碟 機與該冗餘儲存虛擬化控制器對之間的輸出入訊號。 藝 47.如中請專利範圍第44項所述之子线，其中該點對點 序列訊號連結係為一序列連接SCSI ( SAS)連結介面， 且該至少一實體儲存裝置係為一 SAS磁碟機。 48.如申請專利範圍第34項所述之子系統，其中該實體儲 存裝置陣列中之至少-實體儲存裝置之連結彳面，係為 光纖通道（Fiber Channel)或小型電腦標準介面（SCSI)。 49_如申請專利範圍第34項所述之子系統，其中該 擬化控制器對中之每一該儲存虛擬化控制器更包含有： 一中央處理電路，用於執行輸出入操作以回應該主 44 1307034 機所發出之該輸出入請求； 一 RCC連結控制器，叙接於該中央處理電路與該儲 存虛擬化控制器對中之另一儲存虛擬化控制器之間； 一主機端輸出入裝置連結控制器，耦接於該中央處 理電路、以及經由該擴充器耦接於該主機，用來作為該 ， 儲存虛擬化控制器及該主機間之介面及緩衝； 一裝置端輸出入裝置連結控制器，耦接於該中央處 理電路及該實體儲存裝置陣列之間，用來作為該儲存虛 I 擬化控制器及該實體儲存裝置陣列間之介面及緩衝；以 及 一記憶體，耦接於該中央處理電路，作為一緩衝 益，用來緩衝傳送於該主機及該實體儲存裝置陣列之間 通過該中央處理電路的資料。 50.如申請專利範圍第49項所述之子系統，其中該主機端 輪出入裝置連結控制器更包含有至少一 SAS (序列連接 SCSI)類型之主機端輸出入裝置連接埠。 > 1如巾請專利範圍第34項所述之子系統，其中該健存虛 擬化控制器對中，每一該儲存虛擬化控制器更包含有： 中央處理電路，用於執行輸出入操作以回應該主 機所發出之該輸出入請求； 至少一輸出入裝置連結控制器，耦接於該中央處理 電路； 至少一主機端輸出入裝置連結琿，設置於該至少一 輸出入裝置連結控制器之-者中，用來柄接至該主機； 以及 45

1307034 至少一裝置端輸出入裝置連結埠，設置於該至少— 輸出入裝置連結控制器之一者中，用來經由該點對點序 列訊號連結耦接至該至少一實體儲存裝置。 52.如中請專利範㈣51項所述之子系統，其中該主機端 2出入裝置連結埠巾之—者㈣裝置端輸出人裝置連 釔埠中之一者係設置於同一個該輸出入裝置連結控制 器中。 •如申請專利範圍第51項所述之子线，其中該主機端 ==裝置連結料之—者與該裝置端輸出人裝置連 ^中者係 '設置於不同之該等輪出人裝置連結控 54·如申請專利範圍第M項 輸出入裝置連科料其巾該主機端 之主機端連=_ (序列連接職）類型 -；^利:圍第5〇項或第51項 中其中母一該主機端輪出入 - 線路（PHY)所組成，為、連'·、。璋係由四組實體 為—4-ΡΗΥ寬埠。 46