TWI326831B - - Google Patents

Description

1326831 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 尤才曰雙通道的網路 本發明係關於一種網路儲存管理裝置與方法 儲存管理裝置與方法。 【先前技術】 隨著網路傳輸速度日趨快速、低廉，使得麵路上傳輸數位影音 也變得越來及，又加上數位影音本身_大小都十分龐二 而同4帶動了數位儲存媒體大型化的發展趨勢。 隨者數位媒體大型化的趨勢，單—硬碟，甚至是單—硬碟樞都不 足以應付這種大量儲存需求，而發展出A〇E⑽贈断爪 與iSCSI這兩種特殊的通訊協定。 ΑΤΑ over Ethernet (竭是由Br贈⑽c〇ile所提創的一種網 路通訊龄，且此财可以在乙太網路上存取m標準的硬碟裝 置’進而達到能以平價且標準的技術來實現—個儲存區域網路環 境。

AoE不倚賴乙太網路中網路層以上的協定，包括ip、騰、Tep等 都棄捨不用。這表示AoE不能透過在區域網路上進行路由、繞徑， 所以AoE確實僅打算做為儲存區域網路之用。 需要注意的是’ AoE與！均強調自身是遠比光纖通道（Fibre 5 1326831

Charnel)低廉的儲存區域網路佈建方案，不過α〇ε標榜比腦 更間早、更低廉’早就標準規範的技術文件而言，撼規格僅有8 頁，而iSCSI卻為257頁。 在支援的硬體方面’目前已有c〇raid公司推出a〇e用的硬碟樞， 被稱之為EtherDHve。在軟體方面，一㈣哪.耐所提供的 vblade ’能使安裝有Vblade的Linux飼服器，會透過網路去尋找 AoE硬碟# ’並在找尋到後便可向硬碟触出儲存服務的請求，進 而使用硬碟櫃内的健存空間、資源。vblade軟體有兩種型態與執 打法，-種是以使用者空間（userspace)的執行程式（屬a〇et〇〇is 工具程式包的-部份）來運作，另一種是以Linux的核心氣组程 式（kernel module)來運作。 雖然ΑοΕ是簡單的網職定，但在齡的功效機繼作上卻也增 高了複雜性，因此底下針對AoE的細節作進一部說明。 在AoE協定中，主要採用了區塊性的儲存傳輸。在這種情況下， ΑΤΑ在AoE中被當成一種硬碟用的線路協定，資料寫入硬碟後若要 進行讀出，則會以一個或一個以上的塊狀型態進行回傳，且每塊 的容1尺寸大小（Block Size)固定一致’此可稱為傳輸區塊 (Block)。 接著’ AoE協定直接、簡單地將ΑΤΑ指令（ATA command)送入低 P白網路封包内，使得乙太網路線（ethernet cable)能有效取代 ΑΤΑ介面的接線（或稱：排線，ribb〇n cabie)，並可以在乙太網 6 1326831 路所及的各端點㈤如 ⑽____ 運與傳輸。 對趟謝細排線而言，它不用去理會自身所傳輸的是何 種資料區塊，這對触標準而言也是相同，減標準所用的乙太網 路線不用去瞭解請傳輸岐何歸料區塊，用戶可料出、寫 入任何想要髓料，只不過在多數情訂，_系、統將比傳 輸區塊更適合时進行資料的組織與結構化運用。 就傳統而言，使用者如難純的方式來使用電腦中的硬碟， 如灿、XFS、以及NTFS等播案系統皆是以此種想定所設計、運 用。然而在使用AoE時，由於AoE運用乙太網路來取代趟排線， 這就有可能破壞此種想定用法，改以AqE方式運作對傳統槽案系 統而言是-件危險的事’有可能導致檔案系統的錯亂，或造成作 業系統的核心錯愣（kerne 1 pan i c)。 對此，AoE是用叢集式的檔案系統來避免這些問題，使硬碟、 硬碟櫃的區塊性儲存、傳輸的裝置設備，能夠同時供多部電腦存 取使用，跳脫過往ΑΤΑ技術只能讓硬碟、硬碟群專供單一部電腦 存取使用的限制。若就實際的功效運作來說，能夠存取城硬碟 櫃的伺服ϋ自身就如同是加人叢集系統的—部叢集電腦，是以叢 集的共旱機制來共同取用儲存資源，而Α〇Ε硬碟櫃即是一個可供 共享的區塊性儲存設備。GFS、〇CFS2等則屬常見的具叢集功效的 構案系統。 1326831 請參閱第1圖，第1圖為習知儲存區域網路環境之示意圖。如第i 圖所示，在習知儲存區域網路環境中，巨量硬碟群主要由複數個 硬碟櫃10a〜10η所組成，每一硬碟櫃i〇a〜10n另由複數個硬碟抽 屜11a、lib…、Ilf、llg…所組成，而每一硬碟抽屜na、Ub·..、 11卜112〜中則又包含了複數個硬碟裝置12心121；)...、12卜122...。 若電腦裝置17a、17b…、17g〜17n需要存取上述硬碟裝置12a、

12b···、12f、12g···時，可採用 a〇E 與 iSCSI 協定。 在Aoe協定中，AoE封包是用乙太網路中的位址來決定封包從 何處發出以及要傳往何處。不過MAC位址只能在單一的乙太網路 中使用，因為MAC位址是以網域為範#進行廣播式發送㈠見有的 乙太網路硬體多具錢量㈣⑴QW咖⑽）的功效機制，能 夠使封包錄槪（paGket偷咖issiQn) _寬需求降至最 低。乙太網路使用循環冗余校驗⑽）演算法來確保封包完整送 達。 只是，在習知儲存區域網路環境中，每一台_裝置H、 2ί7η也只議其中—個硬碟/光碟連解(-般的主機板會 , 12a^12b^ ^ 般硬碟/置其Γ— ’而另—個硬碟/光碟連接4只能直接裝設一 _板上ZZ7::路:存系叫最好能夠 先碟連料，都能支援此種網路錯存系統。 1326831 【發明内容】 本發明之主要目的在提供一種雙通道的網路儲存管理裳置與方 法，其能使其所連接社機端，其所屬的兩個硬碟/柄連接， 均得以透過網路通道存取複數台硬碟裝置。 ， 基於上述目的’在本發明雙通道的網路储存管理裝置與方法中 .主要姻緩衝記憶單元來暫存來自第-裝置端硬碟介面、第二裝 •置端硬碟介面（分別電性連接至主機端）的主機端之存取要求，; 後再由控制器從緩衝記憶單元依序取得這些存取要求，而透過; 路介缺主機端之存取要求，傳遞至相對於存取要求的硬碟裝 置’藉此實現主機端和網路儲存管理裝置之間的雙通道，而如同 對主機端提供兩台可供使用的硬碟裝置。 關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得 到進一步的瞭解。 【實施方式】 明參閱第2圖’第2圖為本發明儲輕域網路環境之示意圖。如 第2圖所不，在本發明儲存區域網路環境中，巨量硬碟群主要仍 由複數個硬碟櫃1Ga〜1()n所組成，每一硬碟櫃伽〜伽另由複數 個硬碟抽屜.此叫…此“所組成^每—硬碟歸❿、 11卜、11卜11§〜中則又包含了複數個硬碟裝置此傷..、敗、 收…。若電腦裝置17a、17b...、17g，需要存取上述硬碟裝置 9 】2a、12b··.、i2f、I2g..·時，主 路儲存管理裝置恤.來進行過各自所屬的雙通道的網 =’若電腦裝置崎主機端)要透過雙通道的網路儲存管 經由網路通道來存取硬碟裝置⑵、％時，網路儲 雷裝置版就會需要特殊的元件來達成。需特別注意的是， «^17,.. ^ 17,17n ^ 16^16n^^ ▲裝置17a、網路館存麵裳们以有著相同的運作模式。 =參閱第3圖’第3圖為本發明雙通道的網路錯存管理裝置之示 忍圖。如第3圖所不，本發明雙通道的網路儲存管理裝置恤主 要包含裝置端硬碟介面組（第1置端硬碟介面孤 '第二 ^碟介面咖）、網路介面28、緩衝記憶單元26、控制n 24_ 電腦裝置Ha(尤其是其所屬主機板)則至少包含第一主機端硬 碟介面施、第二主機端硬碟介面胍、⑽(未描繪）等元件。緩 衝記憶單元26可由單—_記髓域（共㈣縣自第—裝置 端硬碟介面22a、第二裝置端硬碟介面挪的存取要求）或由_ 緩衝記憶體組成（分別暫存來自第—裝置端硬碟介面孤、第 置端硬碟介面22b的存取要求）。 、 在本發明網路健存管理裝置16中，其所屬的裝置端硬碟介面組 中，第-裝置端硬碟介面22a、第二裝置端硬碟介面挪，可分別 電性連接至主機端（電腦裝置17a)的第一主機端硬碟介面施、第 二主機端硬碟介面2〇b，並可藉此接收來自第—主機端硬碟介面 1326831 1=第二域物介面鳥的主機端之存取要求。這個存取要 =配置給電職置％使㈣硬碟裝置-制要求提供所需 • · 3來說，本發明雙通道咖路儲存管理裝置16a，主制 ..Γ單元26來暫存來自第一咖硬碟介面22a、第二裂置= _碟介面22b(分別電性連接至主機端）的主機端之存取要求，铁後再 24從_雜料26依棘縣餘取要求，再透過 、 g ’藉此實現電腦裝置17a和網路儲存管理裝置16a ^間的雙通道’而如__ 17概㈣可供 裝置 12f、12g。 在這細冓下’使用者不會察覺到其所使用的硬縣置12f、12g， 其實疋位在遙_遠端處，而非裝置在電腦機殼中。基於此種網 路儲存媒體架構，萬一其所使用的硬碟裝置⑵树 Η便會自動地概η费雜戰置心，甚;可 以達到使用者根本沒有__使用峡碟裝請已經損壞 了0 舉例來說，若電腦裝置17a的使用者將第—主機端硬碟介面施、 第二主機端硬碟介面2〇b所連接的硬碟裝置l2f、i2g分別定義成 C槽、D槽磁碟機，這其中主要是透過雙通道的網路儲存管理裝置 1326831 接，朗旨㈣的崎置⑵賴業系統，指 ，將硬^ 12_備份硬縣置12f中的資料。 :一硬碟裝置12g所備份的資料還原回硬碟裝謂時，會 以㈣一主機端硬碟介面咖發㈣取硬碟裝置跑的存取要求 ^機端之存取要求），經過第_裳置端硬碟介面_入網路 理=ri6a後’因為網路儲存管理裝置恤可能同時在處 ，、事情，為避免混亂，控制器24會先將之暫存在緩衝記憶單 ^ ，域再賊衝記鮮元26依絲得主機端之存取要求， ^過網路介面28把這域端之魏要求，傳遞至 要求的硬碟裝置12g。 槽贼碟裝置12g在收到此存取要求後，便會開始把所需 騎過網料道回傳至鱗齡管縣置版，同樣地控 制裔24也會將回應存取要求所提供 元26，然後再從緩衝# w皮 先暫存至緩衝記憶單 . ’’…早依序取得回應存取要求所提供的 貝枓’透過網路介面28傳遞至屬於c槽啊魏置12卜 =二掌握__情況，還是___ 攻且(特別是相對於C槽的第-裝置端硬碟介面22 ^硬碟介面20a)，向電腦裝置17a回報資料傳輪情況，以便作到 Z用-般硬碟裝置。不過’在上述資料傳遞手段中，硬碟裝 恤。、％彼此也能直接互傳資料’不需經由網路儲存管理裝置 12 =第4圖’第4圖為本發明雙通道的網路儲存管理裝置之另 16 如第4圖所示’本發明雙通道的網路儲存管理穿置 版，除了包含裝置端硬碟介面組(第—裝义 ^崎叫網路介面28、緩衝記二== =額外具有可電性連接至娜置23之第三主機端硬二

=料細網路刪理錢16小額外具有第三主機 、更碟”面2〇c之後，控制器24可依據主機端之存取要求，將上 述所傳輸的制也經由第三域端硬碟介面*傳人硬碟裝置 23 ’或是從硬碟裝置23讀出資料’再傳人其他硬縣置中二 此外控制盗24可透過網路通道，向如第2圖所示之管理裝置μ 取得該些台硬碟裝置的媒體存取控制(Μ_ Α⑽s c加㈣，聽）

位址’而可藉著網路介面28透過網路管道使網路儲存管理裳置 16a和該些台硬碟裝置互相傳遞資料封包。 、 為了讓電職置17a㈣支援非鮮鶴下使用的硬碟裳置 12a 12b、i2f、i2g··. ’控制器24必須有特殊的設計。 凊參閱第5圖，第5圖為本發明控制器之示意圖。如第5圖所示， 本發明控制11 24進—步包含控制權子單元24a、啟動(boot)子單 兀24b。控制權子單元24a會在使用者啟動主機端時，自動地對主 機端提供麵輯區塊定址(Logieal Bloek Addressing，LBA)模式 下編號為〇的第零個邏輯區塊(LBA 0)，而暫不提供含在硬碟裝置 13 12f(安裝有作嶋者)的第零個邏輯區塊⑽ 者選擇啟祕⑽齡挪定硬韻置㈣就作㈣統之後， 由啟動(boot)子單元她經由網路管道取得含有被選細乍業系 、充的相對的第零個邏輯區塊(LBA 〇)，再經由控制權子單元施回 傳給主機端的中央處理器（⑽），而進行啟冑(boot)被選定的作業 系統。 籍由以上較隹真體實施例之詳述，係希望能更加清楚插述本發明. 之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發 明之乾驚加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具 相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇内。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知儲存區城網路環境之示意圖。 第2圖為本發明儲存區域網路環境之示意圖。 第3圖為本發明雙通道的網路儲存管理裝置之示 意圖。 第4圖為本發明雙通道的網路儲存管理裝置之另 一示意圖。 第5圖為本發明控制器之示意圖。 1326831 【主要元件符號說明】 10a〜1 On硬碟櫃 11a、lib···、Ilf、llg···硬碟抽展 12a、12b···、12f、12g···硬碟裝置 17a、17b···、17g~17n 電腦裝置 16a、16b.··、16g~16n網路儲存管理裝置 14管理裝置 20a第一主機端硬碟介面 20b第二主機端硬碟介面 20c第三主機端硬碟介面 22a第一裝置端硬碟介面 22b第一裝置端硬碟介面 24控制器 24a控制權子單元 24b啟動子單元 26緩衝記憶體單元 28網路介面 15

Claims (1)

1326831 Μ年4月/城修正本

十、申請專利範圍： 1. 一種雙通道的網路儲存管 透過-網路通道存取複數4置’使-主機端得以 少包含-“：碟裳置’該主機端至 二Γ: 硬碟介面、-第二主機端硬碑 川面，该網路儲存管理裝置包含： _裝人置面端硬碟介面組’係包含-第-裝置端硬碟 帛-裝置端硬碟介面，並分別電性 連接至該主機端的該第一主機端硬碟介面、 ㈣二主機端硬碟介面，並接收來自該第一 f機端硬碟介面H主機端硬碟介面的 f主機m取要求’該存取要求係針對 / -口硬碟裝置中之—要求提供所需資料； 一網路介面’制以透過該網路通道使該網路儲 存管理裝置和該些台硬碟裝置互相傳遞資料 封包； '緩衝記憶單元，係用以暫存來自該第一裝置端 硬碟"面、該第二裝置端硬碟介面的該主機 端之該存取要求；以及 控制态，係用以把該主機端之該存取要求或/ 和回應該存取要求所提供的資料暫存至該緩 1326831 衝記憶單元，且從該缓衝記憶單元依序取得 該主機端之該存取要求，來透過該網路介面 把該主機端之該存取要求，傳遞至相對於該 存取要求的該硬碟裝置。 2.如申請專利範圍第！項所述之雙通道的網路錯存管 理裝置，其中該網路錯存管理裝置進一步包含： 第一主機端硬碟介面，係用以電性連接至— 碟裝置； 其中，該控制器可依據該主機端之該存取要求， 存取該硬碟裝置。 3·如申請專利範圍第旧所述之雙通道的網路館存管 理裝置，其中該控制器可透過該網路通道，向一管 理裝置取得該些台硬碟裝置的一媒體存取控： (Media Access contr〇1，_位址，而可藉著該網 路介面透過該網路通道使該網路儲存管理裝置和該 些台硬碟裝置互相傳遞資料封包。 。 4.如申請專利範圍第丨項所述之雙通道的網路儲存管 理襄置’其中該控制器進一步包含： 一控制權子單元，係在一使用者啟動該主機端 時，自動地對該主機端提供在一邏輯區塊定 1326831 址（Logical Block Addressing, LBA)模式下 編號為o的第零個邏輯區塊（LBA 〇)，而暫不 提供含在該硬碟裝置的第零個邏輯區塊（LBA 0);以及 啟動（boot)子單元，在該使用者選擇啟動 (boot)儲存在特定硬碟裝置中的特定作業系 統之後，將含有被選定的該作業系統的相對 的第零個邏輯區塊（LBA 0)，經由該控制權子 早το回傳給該主機端的一中央處理器 (cpu)，而進行啟動（b〇〇t)被選定的該作業系 統。 5· -種雙料_路儲存#理方法，使—主機端得以 透過一網路通道存取複數台硬碟裝置，該主機端至 =包a第-主機端硬碟介面、一第二主機端硬碟 "面，該網路儲存管理方法包含： 提供褒置端硬碟介面組，該裝置端硬碟介面組 係包含一第一裝置端硬碟介面、一第二裝置 端硬碟介面，並分別電性連接至該主機端的 =苐-主機端硬碟介面、該第二主機端硬碟 :丨面’亚接收來自該第一主機端硬碟介面、 該第二主機端硬碟介面的該主機端之一存取 18 要求，§亥存取要求係針對該些台硬碟農置中 之一要求提供所需資料； 提供:網路介面，該網路介面係用以透過該網路 通迢使網路儲存管理裝置和該些台硬碟裝置 互相傳遞資料封包； 提，-缓衝記憶單元’該緩衝記憶單元係用以暫 子來自該第一裴置端硬碟介面、該第 端硬碟介面的該主機以該存取要求;一、 m端之該存取要求或/和回應該存取要求 所^供的資料暫存至該緩衝記憶單元；以及 從衝記憶單元依序取得該主機端之該存取 ，、來透過該網路介面把該主機端之該存 裝傳遞至相對於該存取要求的該硬碟 6·如申請專利範圍第5項所述之 理方法，該網路儲存管理;a::存管 提：-二三主機端硬碟介面，該第三主機端硬碟 ；，系用以電性連接至一硬碟裝置； 使SC依據該主機端之該存取要求，存取該 19 1326831

些台硬碟裝置互相傳遞資料封包。 .的網路儲存管 丨路通道，向一 媒體存取控制 而可藉著該網 理裝置和該 路儲存管 如申請專利範圍第5項所述之雙通道的網 理方法，其中該管理方法進一步包含： 在一使用者啟動該主機端時，自動地對該主機端 提供在一邏輯區塊定址（L〇gical B1〇ck Addressing，LBA)模式下編號為〇的第零個邏 輯區塊（LBA 0)，而暫不提供含在該硬碟裝置 的第零個邏輯區塊（LBA 0);以及 在該使用者選擇啟動（boo t )儲存在特定硬碟裝 置中的特定該作業系統之後，將含有被選定 的作業系統的相對的第零個邏輯區塊（LBA 〇)’經由控制權子單元回傳給該主機端的一 中央處理器（CPU)，而進行啟動（boot)被選定 的該作業系統。 20