TWI332153B - Apparatus, storage controller, network applicance and method for data transmission over a network, and computer readable medium performing the method - Google Patents

Description

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關 統 f =明與分散式的、網路的錯誤容忍系統等領域 寺別是針對那些重視資料傳輸速度及可靠性之系 一、【先刖技術】 由於分散式系統提·供了包含儲存控制器類別等之多 化功能，而成為越來越受歡迎之裝置。它的普及化來自於 這種系統所提供之適應性（f 1 e x i b i i i t y )及延展性 ； (scalability)。以一些相互支援方式來實現錯誤容忍， 如提供冗餘網路基礎結構（redundant network infrastructures)、或冗餘儲存器附件（redundant storage attachments)等。分散式的應用依賴網路的連結 及通訊能力以執行它們的功能。這些錯誤容忍特徵改善系 統的可利用性。對於很多應用而言，高度之可利用性也越 來越重要。 網路介面有如下所示之運作時，很多系統會執行重試 (retry)邏輯運算： 1. 一錯誤發生’例如終止一數據包 （pocket)。 2. —逾時間距（timeout interval)屆滿。 3 . 網路硬體或協定疊（p r 〇 t 〇 c ο 1 s t a c k )偵測到錯誤。 4 . 此錯誤被呈報給請求的發行者。 5. 發行者第二次嘗試（attempt)此請求，可能使用另—

4IBM03155W.ptd 第8頁 1332153 五、發明說明（2) 個硬體。. 像這種架構是簡單的，而且當等待原始之請求失去作 用是可被接受時，此架構是足夠的。然而，對某些重要的 環境，陽春型的可利用性（當嘗試存取一服務時缺乏實際 錯誤訊息）是不夠的。在這些環境下，在一特定時間内接 收一回應很重要。與在存取服務中一徹底的失敗比較，不 能在此時間之内回應將會有一損失（p e n a 1.1 y )，例如，其 他應用程式可能會逾時且回覆一錯誤狀況，或一網際網路 使用者會挫敗地離開而點選至競爭者之網站。 所以.，提供一種方法係在一符合需求的時間限制下能 夠重試將是有益的，但在現行系統中當然無法做到。在此 提出一些問題。首先，系統可能會以更及時的方式嘗試去 偵測一錯誤訊息。降低介面轉接器或硬體中之的逾時間距 是可能的，但是此逾時間距可降到多低將有一結構性的限 制。例如，在光纖通道方面，一個沒有完成的轉換通常不 能再被使用，直到一錯誤的逾時間距屆滿，逾時間距由轉 接器（switch)決定，通常為十秒。而且，如果網路錯誤逾 時間距被降低太多時，很多網路的執行就不會表現的很堅 定（robustly)。 利用某些其它的逾時機制——個無關於已失敗之介面 軟體或硬體--以嘗試重新驅動此請求是可能的，但是這並

4iBM03155*nV.ptd 第9頁 1332153 五、發明說明（3) 在進行中。利用冗餘硬體 原始請求的任何企圖將被 因為與原始請求相關之資 器被使用來執行傳輸介 無法解決問題，因為原始請求還 所提供之另一種路徑以重新驅動 p且槽，直到原始凊求完成為止， 源還在使用狀態中。 舉一實際例子，一光纖通道轉接 面’及"-多緒使用者程序（multithreaded user process) 正企圖重新傳輸一緩衝器；由於記憶體尚被原來傳輸使 用’故笫二次傳輸企圖將會被虛擬記憶體系統阻檔。 另一玎能的解決辦法，可藉由在一隔離之緩衝器中保 留—傳輸資料之備份’以嘗試避免此記憶體阻檔的問題。 因為當第一次傳輸被判斷傳輸時間過長時，此備份可被使 用來製造一個二次傳輸。此隔離備份可被存取而不會受到 虚擬記憶體管理員之阻檔。但是因為每次傳輸資料之備份 會在第一次傳輸嘗試執行前執行，故此架構將會增加每次 傳輪之成麥’包括大多數不會遭遇到此問題的傳輸。如此 一附加過程之成本报可能無法讓大多現代網際網路所接 受。 三、【發明内容】 因此’本發明所提供的，在一第一形態，係為一種透 過具多重路徑之一網路作資料傳輸的裝置，包含一緩衝 器，用來容納將被傳輸至一接收器的一資料項；一計時機 制，用來計時（timing) —預定理想間距（predetermined

4IM03155mptd 第10頁 1332153 五、發明說明（5) :制3 ί ί :想間距；以及-微調機制，用來微調該時間 機制到該㈣再傳輸的該理想_。 較佳地，該分； 邮兮次^ * 析機制可操作來利用網路監控資料以判 斷該貧料再傳輸之該理想間距。 較，地，該網路包含一儲存網路（st〇r network)〇 幸乂仫地’該網路包含網際網路（Internet)。 過具多重 器，用來 制，用來 收器，該 距短，該 結束；緩 輸、及啟 時鐘；以 應該訊號 在一第二形態 路徑之一 谷納將被 計時一預 ’本發 網路作 傳輪至 定理想 間距比接受來自 計時機制進一步 衝器的一第一存 動在該計時機制 及該缓衝 ，以存取 定為該間距的至少一個第 選擇一路徑來傳輸該資料 之路徑元件。 明提供 資料傳 τ接收 間距， 該網路 發出訊 取器， 中被設 一種儲存控制器 輸的裝置，包含 器的一資料項； 輸該資料 錯誤訊息 該預定理 器的一第二存 再傳輸 資料及 二逾時 且避免 以再傳 之任何 號顯示 係存取 定為該 取器， 啟動在 時鐘， 使用被 包括 一緩 一計 項到 所需 想間 資料以作一第 間距的一第一. 時機 制中 取器 器使 係藉該計 該計時機 該第二存 第一存取 以透 衝 時機 該接 的間 距的 一傳 逾時 制回 被設 企圖 用過

4IBM03155Tl.ptd 第12頁 五、發明說明（6) I 在一第=, aPPliance；)，1形悲’本發明提供一種網路器 的裝置，包含包括以透過具多重路徑之一網與 一資料項二緩衝器，用來容納將被傳輸屋 傳輪該資料:計時機制，用來計時一預定理海 何錯誤訊幸戶到該接收器，該間距比接受來自 示該預定$ :需的間距短，該計時機制進一步 取資枓以作，間矩的結束；緩衝器的一第一存 該間距的—第f、一傳輸、及啟動在該計時機制 I器，係藉該計=逾時時鐘；以及該緩衝器的一 動在孩計時機’機制回應該訊號，以存取再傳 鐘’辕第二存 中被設定為該間距的至少一個 用被第一在&取器企圖選擇一路徑來傳輸該資 I器使用過之路徑元件。 特徵儲存控，：及第三形態… 试你刀別對應到第一形態之裝置的較佳特徵 在一第四形態，本發明提供一種用來透過 之一網路作資料傳輸的方法’包含步驟為：提 器，用來容納將被傳輸至一接收器的一資料項 時機制，用來計時一預定理想間距，以再傳輸 該接收器，該間距比接受來自該網路之任何錯 的間距短，該計時機制進一步發出訊號顯示該 具(network ί·作資料傳輸 .一接收器的 ‘間距，以再 該網路之任 發出訊號顯 取器，係存 中被設定為 第二存取 輸資料及啟 第二逾時時 料且避免使 器具的較佳 具多重路徑 供一缓·衝 ;提供一計 該資料項到 誤訊息所需 預定理想間

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1332153 五、發明說明（8) 料再傳輸之該理想間距。 較佳地，該網路包含一儲存網路。 較佳地，該網路包含網際網路。 在一第五形態，本發明提供一種包含電腦軟體碼的程 式’當被載入到一軟體系统且被執行時’執行第四形態所 述之步驟。 此系統被因此較佳地結構化，以至於來自相同應用緩 衝器之資料的多重傳輸可以同時未處理（outstanding)。 某些資源，如硬體控制區塊，總是被消耗在一徘徊傳 輸（hung transmission)之持續時間。由於此系統被較佳 地結構化’這些資源將被隔離進入獨立的傳輸路徑。所 ， 在一路徑上之一徘徊傳輸就不會再阻礙傳輸資料至一 第二路徑之能力。 當一傳輸正在進行時（未被認可），一計時器的較佳操 作係在接收到一回應時提供對任何不尋常延遲的早期，、 ^二二此計時器之門檻已達到時，即顯示嘗試一替代路徑 1 的好處。所以，此傳輸會被適當地再發行並即刻下 到替代路徑，而不需要去等待或阻擋此第一傳輸的完^了

1332153 五、發明說明（9) 對熟悉此項技藝人士而 輸失敗無法適時地快速回應 (false positives)"而給系 兩種晴況之間，當系統反應 加太多時，應藉由找出平衡 擇一理想的效能，此效能係 屬元件。在本發明的較佳實 調以設定到理想值。在一最 依據網路的監控來加以設定 效能被微調到理想值的。一 在決定理想間距時可以考慮 service)的需要。 言很明 及，另 統額外 過度頻 點來為 為適用 施例中 佳的實 ，因此 更進一 顯的是，對一可能的傳 一方面，基 再傳輸的負 繁且經常性 計時器設定 於特定的網 所使用的間 施例中，計 確保此間距 步或替代的 於"假警報 擔，在上述 再次傳輸增 之的間距選 路及它的附 距可以被微 時器間距係 係依據網路 實施例中， 服務品質（quality-of- 本發明之更進一步之較佳實施例為緩和習知技術之傳 統虛擬記憶體系統所造成的問題，此問題為：因為習知系 統不能追蹤多重傳輸的進度或存取到傳輸缓衝器的警察應 用程式（police application)，而無法支援來自應用緩衝 器之多重同時發生的傳輸。在習知的傳統系統中，一旦一 缓衝器被分派去容納一特定資料項，且將它的實際位址給 了一硬體輸入/輸出元件，它將在被 π凍結"狀態而不能被 除了硬體輸入/輸出元件以外的任何實體存取，甚至包含 作業系統，例如當硬體輸入/輸出元件必需能夠仰賴記憶 體關聯時，在傳輸的持續過程中，缓衝器已經將它的實際

4IBM03155W.ptd 第16頁 1332153 五、發明說明（10) ) ____ |位址给了一硬▲輪入/輸出元件， 交換含有此緩衝器的頁次給磁 ^業糸統仍不被允許去 機制來緩和此限制，藓” 發明較佳實例提供一 系統以外的範圍之多輪出/輸入元件及作業 丨制允許及時地再傳輸來改善系路徑的崩解，此機 I外的複製資料》-步之好處為它不需要額 中資料的及時應用性仍ί被=或其它延遲情況，在系統 四、【實施方式】 =發明目前大多之較佳實施例是在一分 執二但對熟悉此項技藝者而言很清楚的是，：發： I均等的優勢被執行在其他網路的系統中〆包含但不 卜限於，戶端及飼服器電腦*統的網路。像這樣的系統可 二^線或無限’而且可包含具區域處理能力之元件，及缺 乏延種能力元件，如簡易輸入/輸出元件。 在一分散式存儲控制器之較佳環境，記憶體管理元件維持 輸入/輸出緩衝器給資料項部分之描述可達32kB的大小。 此輸入/輸出緩衝器内含自一些外部資源所接收之資料， 丨如自一主機系統所接收資料係作為一 SCS I寫入操作之一部 分。輸入/輸出緩衝器可被轉換為一 pc〗位址的分散-集中 I清單（scatter-gather list)，且這些可被當成轉換指令

4IBM03155TW.ptd 第17頁 1332153 五、發明說明（14) 例子。 · 此通訊流程包含一計時器、—記憶體管理器、存取器 1及2 (另外還有3，4... n等，在圖中表明以顯示可存在複 數個存取器），及一網路。流程將以一組時間了卜n等來 1定義二通訊流程說明了 一範例，其中一第一存取器逾時， 而一第二存取器被允許為了再傳輸此資料而存取相同之 衝器。兩個流程皆完成（不是含有資料成功接收就是有 1一明確錯誤回傳）。 $ 在Τ1，一第一存取器進入一緩衝器，計數器增加它的 存=記1。在Τ2，時鐘被啟動以對預先理想時間間距 倒數計犄。此時，緩衝器被釘在Τ3，且在τ 订 網路傳輸資料。在Τ5,存取器丨的逾時時間益1透過 存取器2被啟動以存取緩衝：器。在Τ6，計數备铋且 以記錄此存取。在Τ7,時鐘會被啟動去數加計數 逾時時間。在Τ8 ,緩衝器會被釘住，且计存取器2的 傳輸資料。在Τ10,存取器m傳輸已時，存取器2 I (acknowledged)，此時存取器丨會釋一路所涊定 器。此時計數器會減少計數以記曰錄 匕@的存取給緩衝 |在Τ12’存取器2的傳輸已被網路所器1的存取結束。 會釋政它的存取至緩衝器且計數器^疋j在Τ13’存取器1 |計數達到零值，此時緩衝器會被回彳^減少計數。在T1 4， 對熟悉此項技藝人来說很明顯的是，'^自由緩衝公用區。 疋，這是一個簡化的例 4IBM03155TV.ptd

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子’係單純為所提出之基本流程 發生而建立。 組可以在此較佳實施例中 圖二2b的趣輯流程顯示依據本發明來 法，在此有提供一緩衝記憶體（1〇4)、傳輪育枓之一方 (m)、及用來計算傳輸該資料 =官理器 定間距結束時發出訊號之一計時器，/時間間距及該預 在寫入進行過程中可以鎖住緩衝記憶^ 5己憶體官理員 衝記憶體（104)的讀取、及回傳此緩衝記(憶到^ 2衝記憶、體的公用㊣，“間距會較網路( ) 何錯誤訊號所需時間間距來的短。 斤接收到的任 。在步驟（202)，依據本發明較佳實施例 科程序已輸入。在步驟（204)，一筮^ 衝記憶體内用以傳輸之資料。在步第驟―二:器：：在-緩 加計數以記錄第一存取器對緩衝記4 (1 :二J :會增 預定之理想間⑨，此間距會比從網/:/鐘會被设定為 訊號所需之來回時間短。.周路所接收到的任何錯誤 v驟（2 1 2 )’糸統會等待網略通知一 達（網路而來的不論是一成功的傳輪二兀全到 訊息）或逾時間距屆滿的通知。在舟 5疋明確錯誤 執行測試，即在逾時間距屆滿之前"/ (214)，有—逾時的 如果沒有接收到任何

1332153 五、發明說明（16) _ 完成時，則邏短從„ p — 的。在步驟心第V216)，其中此時鐘是停止 相同缓衝記憶體内之相第n一資存：器/:外的存取器存取在 ( 220 )，第二存取号貧/斗以透過網路再傳輸。在步驟 -另-條路徑，如果可Λ存取器為了資料的傳輪，選擇 -不同的路徑4:;=話伯此；擇步驟會適用於選擇 能的選擇許多替代的元侔、丄一如不可忐的話，會盡可 丢擗* ® 5丨甘a 的件。母一個非第一存取器皆會嘗1 去避免嘀到其它先前存取器所用之路徑元件。 嘗4 替代的，彳二可以利用一最佳的邏輯.元件進一步來選 二例如，取小傳輸成本路徑或最高效能路徑、或可能提 服務品質保證之路徑。此服務品質保證在網路通訊 亡疋眾所皆知的技術所以無需在此多加詳述。纟此一較佳 η中，替代路徑的選擇是依據一網路效能監 枓之分析。 邏輯流程進行到步驟（2 06 )時，計數會增加以記錄第 二存取器或另外存取器在緩衝記憶體的存取步驟’且 往一樣會繼續去設定時鐘等等。 在步驟（21 4)的任何重複時候，如果對於測試有一正 面答覆，代表在它個別的傳輪逾時時間屆滿前有一完成 (無論是一成功的傳輸接收或是來自網路的一明確的失敗 訊息），此時時鑄會被中止在步驟（222)，且計數會減少在

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步驟（ 224)。在步驟（226)，一進—步的測 斷計數是否達到零值。若尚未達到零值，-會，執仃以判 部分會回傳到步驟（228)，以被下一個 邏輯程序的一 在任何重複時候’計數被判斷已達到零值時所啟動。如其果 器（11 4 )將會釋放緩衝記憶體（j 〇 4 )。 ' s思體e理 參考圖3,顯示一被進一步精緻化的較 的邏輯程序開始於步驟（302)，而且在步 土貫也例0圖3 監控資料。這樣的資料可由此技藝中所孰驟（3 〇 4)接收網路 監控元件、系統或電腦程式所提供。由5知的任何之網路 會對一可被預期之來回的反應時間作評估，在^驟（3〇6) (3 0 8 )會檢查任何已設定服務品質參數。’而在步驟 在步驟（31 0)設定理想的再傳輸逾時間距二在，人’ 此程序的這部分會結束。對於熟識此項技藝之"人 3 1 2 )， 明顯的是，此程序可被重複運作，而且依^來 ^言报 何=務品質參數設定者所接收之最近資料，可在間任 行廣告演出以重新設定理想的間距。. 』距中進

4IRM03155n¥.ptd 第24頁 1332153 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 僅藉由舉例方式並參考所附圖式來描述本發明之較佳 具體實例，如下： 圖1為一塊狀圖本發明之一較佳實例的一裝置。 圖2 a代表本發明之一較佳實例之一示範的通訊流程。 圖2b顯示本發明之一較佳實例之一邏輯流程。 圖3代表本發明再進一步微調的一較佳實例的邏輯流程。 圖式元件符號說明 1 0 2控制器/網路系統裝置 1 0 4缓衝記憶體 1 06存取器 1 0 8計數器 1 10存取器 1 1 4記憶體管理器 1 1 6時鐘 1 2 0時鐘 1 2 2 —計時機制内 1 2 6間距微調器 1 2 8.網路監控資料分析器 T1-T14時間 2 0 2開始. 2 0 4存取資料 2 0 6計數+ 1

4IBM03155TO.ptd 第25頁 1332153 圖式簡單說明 208設定時鐘 210傳輸資料 212等待完成或逾時 214逾時？ 21 6中止時鐘 2 1 8存取資料 220選擇替代路徑 222中止時鐘 2 2 4計數-1 226計數=0? 2 2 8等待完成 2 3 0釋放緩衝器 2 3 2結束 3 02開始 3 0 4接收網路監控資料 3 0 6判斷來回時間錯誤延遲 3 0 8檢查服務品質參數 3 1 0設定理想的再傳輸逾時間距 3 1 2結束

4IEM03155TW.ptd 第26頁

Claims (1)

1332153 修正 1號 931編η___fgu j 〇 /t> m綱範® ' ---- 1含Γ種在一具多重路徑之網路上作資料傳輪的裝置，包 (dUm’e)用來容納將被傳輸至-接收器的-資料項 (ρι·δ=!=·’，來計時(timing) 一預定理想間距 到該接收5|，^r^PtlmUm 1IlterVal)，以再傳輸該資料項 二來路之任何錯誤訊息所 示該預定理想間二Π 發號(—a1，)顯 :J衝器之第一存取器，係存取資料以作 啟動在該計時構件中被执 傳輸及 ⑴⑴tiineQut cl。⑴又^為及該間距的—第-逾時時鐘 第二存取器’係藉該計時構件回應 二門，以存取再傳輸資料及啟動在該計時構件中 玄間距的至少一個第二逾時時鐘，該第 中 一路徑來傳輸該資料且避免使用被 ： 用過之路徑元件（path eUments)。 -使 2.如申請專利範圍第丨項所述之裝置，進一步包含： 。口 Γ 2 2 數 g(referenCe C〇Unter)，係藉由該第—存取 奋以弟一存取器來維持與該缓衝器的一關聯計數，每 該；，該關聯計數器增加計數，且該第一存取器及；； Γ子ί斋，母一傳輪資料的完成使該關聯計數器減少計 ，备該计數達到零值時，該關聯計數器將發出訊號；以

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及 存取器及該第二存 以及回復該缓衝 ’以回應當該計數 的訊號。 6己憶體官理器，係適用於允許該第一 取咨去讀存取（read access)該緩衝器， 器到一自由緩衝區（free buffer ρο〇η 達到零值時該關聯計數器發出（signal) 含： ;以及 輸的該理 j·如申請專利範圍第1項所述之裝置，進—步包 二分析構件，用來判斷該資料再傳輸的理想^ = 一微調構件，用來微調該時間構件到該資&再 想間距。 ^从如卡申請專利範圍第3項所述之裝置’其中該分析構件可 插作來使用網路監控資料以判斷該資料再傳輸之該了 距。 I想間 5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置’其中該網路包八— 儲存網路（storage network)。 名 6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該網路八 際網路（Internet)。 3、‘周 7· — 種儲存控制器（st〇rage controller)，包含—士 請專利範圍第1至6項之任一項所述之裝置。 申

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1332153 六'申請專利範圍 緩衝器的一關聯計數 數’該第一存取器及

使該關聯計數器減少 計數器將發出訊號； 以一記憶體管理器來 讀存取該緩衝器，以 回應當該計數達到零 11.如申請專利範圍 步驟： 判斷該資料再傳輸的 微調該時間構件到該 每一該關聯使哕 該第-少& °哀 一存取器之每計數，火u 以及…數達 f許該第-存取器 回復該緩衝器到 值時該關聯計數器 第9項所述之方法' 理想間距；以及 資料再傳輸的該理 關聯計數器増加計 —傳輸資料的宗士 到零值時，hi 及該第二存取器去 —自由緩衝區， 發出的訊號。 進一步包含 以 以下 12·如申請專利範圍第1 1項所述之方法 係使用網路監控資料以判斷該資料再傳 13.如申請專利範圍第9項所述之方法， ' 儲存網路。 想間距。 ，其中該判斷步驟 輸之該理想間距。 其中該網路包含 14.如申凊專利範圍第9項所述之方法，其中該網路包八 網際網路（Internet^)。 15‘ 一種電腦可讀取媒體，包含一電腦可讀取的程式，卷 被載入到一電腦系統且被執行時’實施（P e r f 〇 r m )如申试

1332153 _案號93100680 ^彳年y?月/0日 修正_ 六、申請專利範圍 專利範圍第9項到第1 4項之任何一項所述方法之步驟。

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