TWI432971B - 無硬碟電腦網路通訊代理系統 - Google Patents

Description

無硬碟電腦網路通訊代理系統

一種無硬碟電腦網路通訊代理系統，尤指通訊代理系統與無硬碟電腦之間形成虛擬化網路區段，讓位於虛擬化網路區段的無硬碟電腦可正常使用開機前置環境處理通訊協定取得動態主機設定通訊協定資訊之通訊代理系統。

按，為了解決無硬碟電腦因開機前置環境處理(Preboot Execution Environment,PXE)技術受限於網路環境，導致無法彈性化大量佈署的問題，即有相關業者發展出多種不同之技術，如：美國專利公告第US 6,735,692B1號、第US 6,871,210B1號、第US 7,085,921B2號、中華民國專利公告第I278199號以及第I282683號，以上既有技術皆欲解決因開機前置環境處理受限於網路環境導致無法彈性化佈署大量無硬碟電腦的問題，這些技術在不修改標準化的開機前置環境處理技術下，於開機前置環境處理網路中加入一管理用的裝置或延伸現有開機前置環境處理技術通訊協定，透過加入一部署電腦用途的管理訊息，使得管理大量無硬碟電腦較為彈性。

然而，以上專利公告所使用之技術沒有考慮到因動態主機設定通訊協定資訊及網路靴帶型開機程序需透過網路廣播方式取得，因而使得開機前置環境處理技術先天上受網路環境的限制，雖靠加入額外的管理裝置於開機前置環境處理網路的確能達成管理上的便利性，但仍無法有效避免開機前置環境處理技術先天的缺陷，例如：若多台DHCP伺服器存在於同一網路區段可能互相干 擾，而使開機前置環境處理技術不正常運作。

本發明之主要目的乃在於，利用無硬碟電腦網路通訊代理系統，以便大量無硬碟電腦能夠克服網路環境的限制而彈性地佈署及管理。

為達上述目的，本發明之網路通訊代理系統設置有主機端，主機端為利用實體網路區段連接至少一網路通訊代理系統，通訊代理系統至少連接有一無硬碟電腦，且該通訊代理系統具有網路封包過濾及轉送之功能，使通訊代理系統與無硬碟電腦之間形成虛擬化網路區段，讓位於虛擬化網路區段的無硬碟電腦可正常使用開機前置環境處理通訊協定取得動態主機設定通訊協定資訊、網路靴帶型開機程序啟動，以及向主機端提出進行遠端安裝、開機及存取虛擬磁碟服務的需求。

請參閱第一圖所示，本發明係設置有主機端400(Storage Server)，主機端400為利用實體網路區段300(Subnet)連接至少一網路通訊代理系統200，通訊代理系統200至少連接有一無硬碟電腦100，使通訊代理系統200與無硬碟電腦100之間形成虛擬化網路區段500(Virtual Private Network，VPN)。

再者，該主機端400可為儲存伺服器、管理伺服器、遊戲伺服器…等，為了方便說明，本發明係以儲存伺服器為例進行說明，但不因此侷限本發明之主機端400。

請參閱第一圖以及第二圖所示，本發明之網路通訊代理系統200係設置有多介面數據交換器210、動態主機設定通訊協定服務 器220、儲存裝置存取通訊協定轉接器230以及資料快取器240，其中：該多介面數據交換器210係用以連接無硬碟電腦100及實體網路區段300並進行交換數據，且多介面數據交換器210為具有第一多介面數據交換器211、第二多介面數據交換器212以及網路封包過濾器213，第一多介面數據交換器211係用以連接無硬碟電腦100，並可處理虛擬化網路區段500中第一多介面數據交換器211以及無硬碟電腦100之間的交換數據，以及無硬碟電腦100與無硬碟電腦100之間的交換數據，且第一多介面數據交換器211可為乙太網路、無線網路、USB、eSATA、或PCI Express等常用於電腦系統的高速介面；第二多介面數據交換器212係用以連接實體網路區段300，並可處理實體網路區段300與主機端400之間的交換數據，且第二多介面數據交換器212可為乙太網路或無線網路等常用於電腦網路系統的高速介面；網路封包過濾器213係用以解析及過濾網路封包，以區隔虛擬化網路區段500之封包與實體網路區段300之封包。

該動態主機設定通訊協定服務器220係用以處理並回應動態主機設定通訊協定(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)請求的元件，以及提供位於虛擬化網路區段500的無硬碟電腦100使用開機前置環境處理(Preboot Execution Environment,PXE)所需的動態主機設定通訊協定資訊，亦提供一個能被手動或經由外部實體網路區段的電腦以一通訊協定管理設定動態主機設定通訊協定資訊。

該儲存裝置存取通訊協定轉接器230係用以將位於虛擬化網 路區段500的無硬碟電腦100所發出用於存取遠端儲存裝置的通訊協定封包轉送位於實體網路區段300的主機端400，亦將主機端400傳回的資料區塊轉送至該無硬碟電腦100，在轉送過程中，儲存裝置存取通訊協定轉接器230可以使無硬碟電腦100與主機端400使用不同的通訊協定，並從中轉換彼此能溝通的通訊協定。

該資料快取器240用以將經由儲存裝置存取通訊協定轉接器230所處理得到的資料區塊暫存於一記憶體空間，以提供無硬碟電腦100的資料快取(Data Cache)用途；資料快取器240亦提供一非同步資料寫入緩衝區(Write Buffer)，使得無硬碟電腦100寫出資料至主機端400時，能先快速暫存於資料快取器240，而資料快取器240可等待適當時機再向主機端400同步資料。

請參閱第一圖至第三圖所示，當本發明通訊代理系統200之第一多介面數據交換器211收到虛擬化網路區段500的無硬碟電腦100所發出之網路封包時，係按照下列步驟進行：

S101：將無硬碟電腦100之網路封包數據交由網路封包過濾器213。

S102：網路封包過濾器213解析並過濾該網路封包。

S103：網路封包過濾器213判斷網路封包是否為動態主機設定通訊協定類型，若是則進行步驟S104；若否，則進行步驟S105。

S104：將網路封包交由動態主機設定通訊協定服務器220處理，並將管理者設定的關於無硬碟電腦100使用開機前置環境處理技術進行遠端開機所需的動態主機設定通訊協定資訊透過第一多介面數據交換器211回覆予該發出網路封包之無硬碟電腦100，再執行步驟S112。

S105：網路封包過濾器213判斷網路封包是否為存取主機端400的通訊協定封包，若是，則進行步驟S106；若否，則進行步驟S111。

S106：將網路封包交由儲存裝置存取通訊協定轉接器230處理，並執行步驟S107。

S107：儲存裝置存取通訊協定轉接器230判斷無硬碟電腦100與主機端400是否使用相同的通訊協定，若是，則進行步驟S109；若否，則進行步驟S108。

S108：儲存裝置存取通訊協定轉接器230將網路封包從中轉換成無硬碟電腦100與主機端400能溝通的通訊協定，再執行步驟S109。

S109：儲存裝置存取通訊協定轉接器230判斷網路封包是否包含無硬碟電腦100進行磁碟存取所需的資料區塊，若是，則進行步驟S110；若否，則進行步驟S111。

S110：將資料區塊及其所作用的磁碟位址、長度資訊、及一版本號交由資料快取器240暫存，並執行步驟S111。

S111：將此網路封包將交由第二多介面數據交換器212發送，並執行步驟S112。

S112：結束。

請參閱第一圖、第二圖以及第四圖所示，當本發明通訊代理系統200之第二多介面數據交換器212收到外部網路封包時，係按照下列步驟進行：

S201：第二多介面數據交換器212所收到外部網路封包數據交由網路封包過濾器213。

S202：網路封包過濾器213解析並過濾該網路封包。

S203：網路封包過濾器213判斷網路封包之目的地是否為無硬碟電腦100，若是則進行步驟S205；若否，則進行步驟S204。

S204：將此外部網路封包由第二多介面數據交換器212回送至外部網路，並執行步驟S212。

S205：網路封包過濾器213判斷此外部網路封包是否為由主機端400回應的封包，若是則執行步驟S206；若否，則執行步驟S211。

S206：將外部網路封包交由儲存裝置存取通訊協定轉接器230處理，並執行步驟S207。

S207：儲存裝置存取通訊協定轉接器230判斷無硬碟電腦100與主機端400是否使用相同的通訊協定，若是，則進行步驟S209；若否，則進行步驟S208。

S208：儲存裝置存取通訊協定轉接器230從中將外部網路封包轉換成無硬碟電腦100與主機端400能溝通的通訊協定，再執行步驟S209。

S209：儲存裝置存取通訊協定轉接器230判斷外部網路封包是否包含無硬碟電腦100進行磁碟存取所需的資料區塊，若是，則進行步驟210；若否，則進行步驟S211：

S210：將外部網路封包中之資料區塊及其所作用的磁碟位址、長度資訊、及一版本號交由資料快取器240暫存，並執行步驟S211。

S211：將此外部網路封包將交由第一多介面數據交換器211發送至無硬碟電腦100，並執行步驟S212。

S212：結束。

綜上所述，本發明係將無硬碟電腦100以一網路通訊代理系統200隔絕於虛擬化網路區段500中，使無硬碟電腦100仍能使用只在虛擬化網路區段500中運作的動態主機設定通訊協定，而不會受實體網路區段300環境的設定影響其佈署的彈性，使無硬碟電腦100可以擁有自己的動態主機設定通訊協定資訊，而連接至不同的主機端400達成佈署上的彈性，增加管理上的便利性。

再者，本發明中的無硬碟電腦網路通訊代理系統200係設置有資料快取器240，而具有讀寫資料的快取能力，能使主機端400的工作量及網路頻寬大幅降低，且提升無硬碟電腦100的開機及或執行應用程式速度。

是以，利用本發明可解決以往大量佈署無硬碟電腦100缺乏彈性且開機速度緩慢的間題，且有效降低主機端400之負荷的效果。

100‧‧‧無硬碟電腦

200‧‧‧通訊代理系統

210‧‧‧多介面數據交換器

211‧‧‧第一多介面數據交換器

212‧‧‧第二多介面數據交換器

213‧‧‧網路封包過濾器

220‧‧‧動態主機設定通訊協定服務器

230‧‧‧儲存裝置存取通訊協定轉接器

240‧‧‧資料快取器

300‧‧‧實體網路區段

400‧‧‧主機端

500‧‧‧虛擬化網路區段

第一圖係為本發明之連接示意圖。

第二圖係為本發明通訊代理系統之方塊圖。

第三圖係為本發明通訊代理系統之第一多介面數據交換器收到虛擬化網路區段之無硬碟電腦所發出的網路封包時之處理流程圖。

第四圖係為本發明通訊代理系統之第二多介面數據交換器收到外部網路封包時之處理流程圖。

200‧‧‧通訊代理系統

210‧‧‧多介面數據交換器

211‧‧‧第一多介面數據交換器

212‧‧‧第二多介面數據交換器

213‧‧‧網路封包過濾器

220‧‧‧動態主機設定通訊協定服務器

230‧‧‧儲存裝置存取通訊協定轉接器

240‧‧‧資料快取器

Claims (13)

1. 一種無硬碟電腦網路通訊代理系統，係設置有主機端，主機端為利用實體網路區段連接至少一網路通訊代理系統，通訊代理系統至少連接有一無硬碟電腦，且該通訊代理系統具有網路封包過濾及轉送之功能，使通訊代理系統與無硬碟電腦之間形成虛擬化網路區段，讓位於虛擬化網路區段的無硬碟電腦可正常使用開機前置環境處理通訊協定取得動態主機設定通訊協定資訊、網路靴帶型開機程序啟動，以及向主機端提出進行遠端安裝、開機及存取虛擬磁碟服務的需求；前述之通訊代理系統主要包括有一多介面數據交換器、一動態主機設定通訊協定服務器以及一儲存裝置存取通訊協定轉接器，多介面數據交換器係用以連接無硬碟電腦及實體網路區段與主機端，並使通訊代理系統與無硬碟電腦之間形成虛擬化網路區段，動態主機設定通訊協定服務器係用以處理並回應無硬碟電腦所發出的動態主機設定通訊協定(DHCP)請求的元件，儲存裝置存取通訊協定轉接器係用以轉譯無硬碟電腦與主機端所使用通訊協定封包。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該多介面數據交換器主要包括有：一第一多介面數據交換器，係用以連接無硬碟電腦，並可處理虛擬化網路區段中第一多介面數據交換器以及無硬碟電腦之間的交換數據，以及無硬碟電腦與無硬碟電腦之間的交換數據；一第二多介面數據交換器，係用以連接實體網路區段，並可處理實體網路區段與主機端之間的交換數據； 一網路封包過濾器，係用以解析及過濾網路封包，以區隔虛擬化網路區段之封包與實體網路區段之封包。
3. 如申請專利範圍第1項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該通訊代理系統進一步設置有資料快取器，係用以暫存經由儲存裝置存取通訊協定轉接器所處理得到的資料區塊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該通訊代理系統係設置有多介面數據交換器、動態主機設定通訊協定服務器、儲存裝置存取通訊協定轉接器以及資料快取器，且多介面數據交換器為具有第一多介面數據交換器、第二多介面數據交換器以及網路封包過濾器，當多介面數據交換器之第一多介面數據交換器收到無硬碟電腦所發出之網路封包時，係依照下列步驟進行處理：步驟A：將網路封包交由網路封包過濾器進行判斷，判斷網路封包是否為動態主機設定通訊協定之網路封包，若是，則進行步驟B；步驟B：網路封包過濾器將網路封包交由動態主機設定通訊協定服務器處理，將管理者設定關於無硬碟電腦所使用之開機前置環境處理技術，進行遠端開機所需的動態主機設定通訊協定資訊，透過第一多介面數據交換器回覆予該發出網路封包之無硬碟電腦，並執行步驟C；步驟C：結束。
5. 如申請專利範圍第4項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟A若為否，則進行步驟D：步驟D：網路封包過濾器判斷網路封包是否為存取主機端的通 訊協定封包，若是，則進行步驟E；步驟E：將網路封包交由儲存裝置存取通訊協定轉接器處理，判斷無硬碟電腦與主機端是否使用相同的通訊協定，若是，則進行步驟F；步驟F：儲存裝置存取通訊協定轉接器判斷網路封包是否包含無硬碟電腦進行磁碟存取所需的資料區塊，若是，則進行步驟G；步驟G：將資料區塊及其所作用的磁碟位址、長度資訊、及一版本號交由資料快取器暫存，並執行步驟H；步驟H：將此網路封包將交由第二多介面數據交換器發送，並執行步驟C。
6. 如申請專利範圍第5項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟D若為否，則將此網路封包直接交由第二多介面數據交換器發送至外部網路，並執行步驟C。
7. 如申請專利範圍第5項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟E若為否，則從中轉換成無硬碟電腦與主機端能溝通的通訊協定，再執行步驟F。
8. 如申請專利範圍第5項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟F若為否，則進行步驟H。
9. 如申請專利範圍第1項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該通訊代理系統係設置有多介面數據交換器、動態主機設定通訊協定服務器、儲存裝置存取通訊協定轉接器以及資料快取器，且多介面數據交換器為具有第一多介面數據交換器、第二多介面數據交換器以及網路封包過濾器，當多介面數據交換器之第二多介面數據交換器外部網路封包時，係依照下列步驟進行處 理：步驟A：將外部網路封包交由網路封包過濾器進行判斷，判斷外部網路封包之目的地是否為無硬碟電腦，若否，則進行步驟B；步驟B：將外部網路封包由第二多介面數據交換器回送至外部網路，並執行步驟C；步驟C：結束。
10. 如申請專利範圍第9項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟A若為是，則進行步驟D：步驟D：網路封包過濾器判斷此外部網路封包是否為由主機端回應的封包，若是，則執行步驟E；步驟E：將外部網路封包交由儲存裝置存取通訊協定轉接器判斷無硬碟電腦與主機端是否使用相同的通訊協定，若是，則進行步驟F；步驟F：儲存裝置存取通訊協定轉接器判斷外部網路封包是否包含無硬碟電腦進行磁碟存取所需的資料區塊，若是，則進行步驟G：步驟G：將資料區塊及其所作用的磁碟位址、長度資訊、及一版本號交由資料快取器暫存，並執行步驟H；步驟H：將此外部網路封包將交由第一多介面數據交換器發送至無硬碟電腦，並執行步驟C。
11. 如申請專利範圍第10項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟D若為否，則執行步驟H。
12. 如申請專利範圍第10項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟E若為否，則從中轉換成無硬碟電腦與主機端 能溝通的通訊協定，再執行步驟F。
13. 如申請專利範圍第10項所述之無硬碟電腦網路通訊代理系統，其中該步驟F若為否，則執行步驟H。