TWI528184B - 用於自我組態串列附接小型電腦系統介面擴展器埠之路由屬性之串列附接小型電腦系統介面擴展器之方法及結構 - Google Patents

用於自我組態串列附接小型電腦系統介面擴展器埠之路由屬性之串列附接小型電腦系統介面擴展器之方法及結構 Download PDF

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Description

用於自我組態串列附接小型電腦系統介面擴展器埠之路由屬性之串列附接小型電腦系統介面擴展器之方法及結構
本發明一般而言係關於串列附接SCSI(SAS)系統，且更具體而言係關於SAS擴展器。
在SAS域(亦即，實施一切換式SAS組構之電子系統)中，一SAS起始器與大量SAS或串列進階技術附接(SATA)端裝置通信係常見的。舉例而言，該等端裝置可包括佈建一或多個邏輯磁碟區的資料之SAS/SATA儲存裝置。在一SAS域中，該等端裝置可經耦合以經由一或多個SAS擴展器與起始器通信。該等SAS擴展器用以在起始器與各種儲存裝置之間建立切換式暫時通信通道。
每一SAS擴展器包含具有相關聯收發器(PHY)之多個實體鏈路。該等PHY用以定義SAS埠。舉例而言，由一單個PHY製成之一SAS埠稱為一窄埠；而包括多個PHY之SAS埠稱為寬埠。
當一SAS擴展器被首次初始化時(例如，在發現期間)，該擴展器之每一埠使其路由屬性(亦即，其PHY中之每一者之路由屬性)由一外部源組態。一路由屬性定義SAS擴展器如何決定路由傳入請求以建立SAS裝置之間的通信。此一請求之一實例係一開放位址訊框(OAF)。 路由屬性可定義為「減法(subtractive)」、「表(table)」或「直接(direct)」。
當將一PHY與一端裝置(例如，一儲存裝置)直接耦合時，使用直接路由。在發現期間，使SAS擴展器知曉端裝置。因此，當一傳入請求指示端裝置之SAS位址時，SAS擴展器可使用與該端裝置直接耦合之埠立即建立與該裝置之連接。
當將一埠與一已知SAS位址集合耦合(例如，經由一或多個擴展器與多個裝置耦合)時，一SAS擴展器使用表路由。一路由表保持在記憶體中且與已設定為表路由之埠相關聯。路由表指示可經由各種表路由埠獲得之SAS位址。當接收到請求彼等SAS位址中之一者之一傳入請求時，使用適當埠來轉發該請求。
減法路由用以定義一「最後埠」。每當一經請求SAS位址未在擴展器處之一路由表中識別且未直接連接至SAS擴展器時，使用具有一減法路由屬性之一埠。理想地，每一擴展器將只存在一個減法路由埠。
如通常所實施，路由屬性係由一系統工程師通常使用與擴展器耦合之一管理系統上之一組態工具手動組態。此係一耗時處理程序，且若SAS域未經適當地組態(亦即，由於人為錯誤)，則可產生問題。舉例而言，若彼此耦合之兩個埠各自使用減法路由，則傳入請求可在一無限迴圈中於彼兩個埠之間潛在地反彈。此可致使系統不穩定性，且可防止SAS域之完全發現。
在其他系統中，一SAS起始器可藉由發現每一SAS擴展器且程式化每一擴展器之每一個別埠之路由屬性來協調及管理SAS擴展器之路由屬性之組態。然而，對於在SAS域處佔據大量處理能力及頻寬之起始器，此亦係一耗時處理程序，此乃因起始器必須與該域之每一端裝置及擴展器通信。
因此，以一高效方式組態SAS擴展器之埠之路由屬性係一持續挑戰。
本發明解決以上及其他問題，從而藉由提供用於SAS擴展器自動組態其自身埠之路由屬性之方法及結構而提升有用技術水平。此有助於跨越SAS域中之諸多裝置分散處理負載，此繼而增加可程式化該域之各種擴展器之路由屬性之速度。
在本發明之一項態樣中，提供一種用於操作一串列附接SCSI(SAS)擴展器之方法，該擴展器包括具有相關聯收發器(PHY)之多個實體鏈路，其中該等PHY被組態成埠。該方法包括經由該擴展器之一控制單元偵測在該擴展器之一埠處接收之一發現串列管理協定(SMP)請求。該方法進一步包括回應於偵測到該SMP請求而經由該控制單元將該埠在記憶體中之一路由屬性設定為減法路由。
本發明之另一態樣提供一種串列附接SCSI(SAS)擴展器，該擴展器包括：多個實體鏈路，其具有相關聯收發器(PHY)，其中該等PHY被組態成該擴展器處之埠；及一記憶體，其定義該等埠中之每一者之路由屬性。該SAS擴展器亦包括一控制單元，該控制單元可操作以偵測在該擴展器之一埠處接收之一發現串列管理協定(SMP)請求，且可進一步操作以回應於偵測到該SMP請求而將該埠之該路由屬性設定為減法路由。
本發明之另一態樣提供一種體現經程式化指令之非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一處理器執行時可操作以執行用於操作一串列附接SCSI(SAS)擴展器之一方法，該擴展器包括具有相關聯收發器(PHY)之多個實體鏈路，其中該等PHY被組態成埠。該方法包括經由該擴展器之一控制單元偵測在該擴展器之一埠處接收之一發現串列管理協定(SMP)請求。該方法進一步包括回應於偵測到該SMP請求而經 由該控制單元將該埠在記憶體中之一路由屬性設定為減法路由。
其他例示性實施例(例如，與前述實施例相關之方法及電腦可讀媒體)可在下文闡述。
100‧‧‧串列附接小型電腦系統介面域
110‧‧‧串列附接小型電腦系統介面起始器/起始器
120‧‧‧串列附接小型電腦系統介面擴展器/擴展器/增強型串列附接小型電腦系統介面擴展器/增強型擴展器
122‧‧‧串列附接小型電腦系統介面埠/埠
124‧‧‧切換硬體
126‧‧‧控制單元
128‧‧‧記憶體
130‧‧‧端裝置
300‧‧‧串列附接小型電腦系統介面域
310‧‧‧串列附接小型電腦系統介面起始器
320‧‧‧串列附接小型電腦系統介面擴展器
330‧‧‧端裝置
400‧‧‧處理系統
402‧‧‧處理器
404‧‧‧程式與資料記憶體
406‧‧‧輸入/輸出或輸入/輸出裝置
408‧‧‧網路配接器介面
412‧‧‧電腦可讀儲存媒體/電腦可讀媒體
450‧‧‧系統匯流排
圖1係根據本發明之特徵及態樣之一例示性SAS域之一方塊圖。
圖2係闡述根據本發明之特徵及態樣操作一SAS擴展器之一例示性方法之一流程圖。
圖3係圖解說明根據本發明之特徵及態樣具有已組態之埠之一例示性SAS域之一方塊圖。
圖4圖解說明在一例示性實施例中可操作以執行體現經程式化指令之一電腦可讀媒體以執行所要功能之一處理系統。
圖1係根據本發明之特徵及態樣之一例示性串列附接SCSI(SAS)域100之一方塊圖。SAS域100將一SAS起始器110與若干個端裝置130(例如，SAS或串列進階技術附接(SATA)目標)耦合。SAS起始器110經由增強型SAS擴展器120耦合至此等目標裝置。因此，在一操作環境中，當由SAS起始器110產生命令且該等命令指向端裝置130時，SAS擴展器120可在SAS起始器110與端裝置130之間建立連接。
SAS起始器110包括可操作以產生指向端裝置130之命令之任何適合SAS起始器裝置。舉例而言，SAS起始器110可基於來自一主機之輸入而讀取端裝置130上之資料或將資料寫入於端裝置130上。起始器110可包括一獨立SAS裝置、一主機之一主機匯流排配接器(HBA)、一主機之一整合式組件等。在發現期間(亦即，在系統之正常操作之前)，SAS起始器110產生貫穿SAS域100散佈之發現命令以便識別SAS域100上之裝置。
端裝置130可包括根據SAS/SATA規範之任何適合SAS或SATA目 標裝置。舉例而言，端裝置130可包括佈建可由SAS起始器110存取之若干邏磁碟區的資料之儲存裝置。
增強型SAS擴展器120能夠使命令在起始器110與端裝置130之間路由。舉例而言，擴展器120可在起始器110與端裝置130中之一或多者之間建立連接。在此實施例中，每一擴展器120包含經由切換硬體124可切換地連接之多個SAS埠122。每一擴展器內之一控制單元126管理擴展器之一般操作。
每一SAS埠122包含具有相關聯收發器(PHY)之一或多個實體鏈路。切換硬體124可操作以在各種PHY之間建立連接以便達成其間的通信。切換硬體124(例如，一「縱橫」切換器)之操作係由擴展器120處之控制邏輯與硬體管理，該控制邏輯與硬體在此實施例中係控制單元126之一組件。舉例而言，控制單元126可實施為定製電路，實施為執行儲存於一相關聯程式記憶體中之經程式化指令之一特殊或一般用途處理器，或其之某一組合。
已改良每一增強型SAS擴展器120以在SAS域100上之發現處理程序期間或之後自我組態其埠之路由屬性。具體而言，增強型SAS擴展器120可判定應將每一埠設定為表路由、直接路由還是減法路由。此藉由實施於下文所闡述之控制單元126處之邏輯而完成。
在發現處理程序期間，每一控制單元126等待在其擴展器120之一埠122處接收一串列管理協定(SMP)報告自我組態狀態命令(例如，在起始任何發現處理程序之前)。此等請求由SAS起始器110在發現期間產生，且貫穿SAS域傳播至SAS擴展器。當在擴展器處接收到一報告自我組態狀態命令時，控制單元126識別接收到該命令之埠122。接收到該命令之埠耦合(例如，經由一或多個擴展器)至SAS起始器，且因此該埠之路由屬性係設定為減法路由。若接收到該命令之埠與SAS起始器直接耦合，則另一選擇係該埠可設定為直接路由而非減法路 由。
控制單元126接著識別未接收到上文所闡述之報告自我組態狀態命令之每一埠，且起始與直接耦合至此等埠之每一裝置之一SAS交握。一SAS交握可涉及將一SMP識別位址訊框(IAF)傳輸至直接耦合至擴展器之一埠之每一裝置。交握處理程序可進一步包含：自每一直接耦合之裝置接收指示該直接耦合之裝置是另一SAS擴展器還是一端裝置的一識別位址訊框。若該裝置係一端裝置，則控制單元126將埠之路由屬性設定為直接路由。另一選擇係，若該裝置係另一擴展器，則控制單元126將路由屬性設定為表路由，且將一報告自我組態狀態命令轉發/傳播至經耦合擴展器，該經耦合擴展器接著回應於接收到該命令而執行其自身處理程序以組態其PHY之路由屬性。
在已組態埠之路由屬性之後，可用路由資訊填充SAS擴展器120處之一記憶體128(例如，一組暫存器、一固態記憶體、RAM等)以允許使用經組態以用於表路由之埠。此可根據熟習此項技術者眾所周知之SAS標準發生。舉例而言，SAS擴展器可包括一自我組態擴展器裝置，如根據SAS標準(例如，由T10委員會於2008年11月19日頒佈且以引用的方式併入本文中之SAS版本2、修訂版本15)所定義。在此上下文中，「自我組態」指示SAS擴展器可用SAS位址填充其自身路由表。如SAS標準中所定義，「自我組態」不指可組態其自身埠之路由屬性之擴展器。
上文所闡述之增強型SAS擴展器120確保在SAS起始器110「下面」之SAS擴展器120將「向上」朝向SAS起始器110減法地路由請求。如本文中所使用，更遠離根複合體之擴展器(亦即，更遠離SAS起始器之擴展器)稱為下游擴展器。本文中所闡述之路由屬性之應用防止其中SAS擴展器之不適當地組態之路由屬性原本會導致一無功能或不穩定SAS域之情況。此外，在SAS擴展器處(而非遠端地經由SAS 起始器110)程式化路由屬性節省SAS起始器110處之處理資源，此可增加發現處理程序之速度。
注意，本文中所闡述之組件之特定配置僅意欲係例示性，且熟習此項技術者應瞭解，SAS域裝置之特定配置及組態僅係一設計選擇問題。
圖2係闡述根據本發明之特徵及態樣操作一SAS擴展器之一例示性方法200之一流程圖。圖2之方法可在一SAS域中操作，諸如上文關於圖1所闡述。本文中所闡述之流程圖之步驟並不包含所有情況且可包含未展示之其他步驟。本文中所闡述之步驟亦可以一替代次序執行。
在步驟202中，在一SAS域內起始SAS發現處理程序。SAS發現處理程序通常在一天之開始時執行，且可用以最初組態SAS域(例如，發現可用以程式化該域內之SAS擴展器之各種埠之路由屬性，路由表用以建立遠端裝置之間的連接等)。舉例而言，發現可在SAS域之一電力接通重設之後發生。在發現期間/之後設立之初始組態確保可在該域之各種元件之間建立SAS通信。發現處理程序可藉由一SAS起始器起動，且可藉由SAS擴展器之一切換式組構(例如，SAS域之一服務遞送子系統(SDS))傳播至遠端裝置。
舉例而言，SAS起始器可起動與一或多個裝置之一SAS交握，該SAS起始器與該一或多個裝置直接耦合。此可包含將一識別位址訊框發送至直接耦合之裝置及作為回應而自該直接耦合之裝置接收一識別位址訊框。SAS起始器可接著基於所接收識別訊框而判定該裝置係一SAS擴展器。SAS起始器可接著將一SMP報告自我組態狀態命令/請求傳輸至該擴展器。
在步驟204中，SAS擴展器之一控制單元偵測在其埠中之一者處接收到一SMP請求。舉例而言，由於該SMP請求直接定址至SAS擴展 器，因此該擴展器可接收到該請求。此請求包括一SMP報告自我組態狀態命令。
在步驟206中，擴展器之控制單元將接收到SMP請求之埠之路由屬性設定為減法路由。因此，在此系統中，減法路由埠在於擴展器之間按順序跟隨時全部在上游通向SAS起始器。
擴展器可接著起始與和其剩餘埠直接耦合之裝置之SAS交握。在一給定埠之SAS交握期間，擴展器將識別位址訊框傳輸至該等直接耦合之裝置(亦即，直接耦合至未經組態埠之裝置)且自該等直接耦合之裝置接收識別位址訊框。若一識別位址訊框指示一直接耦合之裝置係一端裝置(諸如一SAS/SATA目標)，則將埠設定為直接路由。
然而，若直接耦合之埠係另一SAS擴展器，則第一SAS擴展器可發送一SMP報告自我組態狀態命令。SMP報告自我組態狀態命令之接收可在該另一擴展器處觸發方法200。因此，SMP命令/請求使下游SAS擴展器能夠在一遞歸處理程序中根據方法200適當地組態其自身路由屬性等等。
由於上文所闡述之處理程序之本質，在一單個起始器環境中執行上文所闡述之路由屬性組態處理程序可係合意的。
圖3係圖解說明根據本發明之特徵及態樣具有已組態之埠之一例示性SAS域300之一方塊圖。根據圖3，一SAS起始器310(在此情形中，SAS域上之多個儲存裝置之一控制器)包含多個SAS埠。每一埠已由控制器最初組態為表路由。進一步根據圖3，每一SAS擴展器320已組態其埠之路由屬性。與端裝置330直接耦合之埠係設定為直接路由，而與一上游SAS擴展器直接耦合之埠係設定為減法路由。與下游擴展器直接耦合之埠係設定為表路由。
本文中所揭示之實施例可採取軟體、硬體、韌體或其各種組合之形式。在一項特定實施例中，使用軟體來引導擴展器120之一處理 系統以執行本文中所揭示之各種操作。圖4圖解說明在一例示性實施例中可操作以執行體現經程式化指令之一電腦可讀媒體以執行所要功能之一處理系統400(諸如在圖1之增強型擴展器120中)。處理系統400可操作以藉由執行有形地體現於電腦可讀儲存媒體412上之經程式化指令來執行以上操作。在此方面，本發明之實施例可採取可經由提供供由一電腦或任何其他指令執行系統使用之程式碼的電腦可讀媒體412存取之一電腦程式之形式。出於本說明之目的，電腦可讀儲存媒體412可係可含有或儲存供由電腦使用之程式之任何裝置。
電腦可讀儲存媒體412可係一電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體裝置。電腦可讀儲存媒體412之實例包含：一固態記憶體、一磁帶、一可抽換式電腦磁片、一隨機存取記憶體(RAM)、一唯讀記憶體(ROM)、一剛性磁碟及一光碟。光碟之當前實例包含唯讀記憶體光碟(CD-ROM)、讀取/寫入光碟(CD-R/W)及DVD。
適合於儲存及/或執行程式碼之處理系統400包含透過一系統匯流排450耦合至程式與資料記憶體404之至少一個處理器402。程式與資料記憶體404可包含在程式碼之實際執行期間採用之本機記憶體、大容量儲存器及快取記憶體，該等快取記憶體提供至少某個程式碼及/或資料之暫時儲存以便減少在執行期間自大容量儲存器擷取程式碼及/或資料之次數。
輸入/輸出或I/O裝置406(例如，PHY)可直接或透過介入I/O控制器耦合。亦可將網路配接器介面408與系統整合在一起以使處理系統400能夠透過介入私人或公共網路耦合至其他資料處理系統或儲存裝置。數據機、電纜數據機、IBM通道附接、SCSI、光纖通道及乙太網路卡僅係幾個當前可獲得類型之網路或主機介面配接器。
儘管在圖式及前述說明中圖解及闡述了本發明，但此圖解及說明應視為例示性且在特性上不作限制。已展示及闡述了本發明之一項 實施例及其小變體。特定而言，展示及闡述為例示性軟體或韌體實施例之特徵可等效地實施為定製邏輯電路且反正亦然。對屬於本發明之精神內之所有改變及修改之保護係合意的。熟習此項技術者將瞭解屬於本發明之範疇內之上文所闡述實施例之變化形式。因此，本發明不限於上文所論述之特定實例及圖解說明，但僅由以下申請專利範圍及其等效物限制。
100‧‧‧串列附接小型電腦系統介面域
110‧‧‧串列附接小型電腦系統介面起始器/起始器
120‧‧‧串列附接小型電腦系統介面擴展器/擴展器/增強型串列附接小型電腦系統介面擴展器/增強型擴展器
122‧‧‧串列附接小型電腦系統介面埠/埠
124‧‧‧切換硬體
126‧‧‧控制單元
128‧‧‧記憶體
130‧‧‧端裝置

Claims (20)

  1. 一種串列附接SCSI(SAS)擴展器(expander)，其包括：多個實體鏈路，其具有相關聯收發器(PHY)，其中該等PHY被組態成該擴展器處之埠；一記憶體，其定義該等埠中之每一者之路由(routing)屬性；及一控制單元，其可操作以偵測在該擴展器之一埠處接收之一發現(discovery)串列管理協定(SMP)請求，且若該SMP請求包括一報告自我組態狀態命令，則該控制單元可進一步操作以回應於偵測到該SMP請求而將該埠之該路由屬性設定為減法(subtractive)路由。
  2. 如請求項1之SAS擴展器，其中：若該SMP請求包括一報告自我組態狀態命令，則該控制單元可進一步操作以判定接收該SMP請求之該埠係經耦合以與一SAS起始器(initiator)通信。
  3. 如請求項1之SAS擴展器，其中：該控制單元可進一步操作以將報告自我組態狀態訊息傳輸至直接耦合之擴展器。
  4. 如請求項1之SAS擴展器，其中：該控制單元可進一步操作以經由該SAS擴展器之一其他埠傳播一SMP識別位址訊框請求，且可進一步操作以基於回應於該經傳播SMP識別位址訊框而接收之一識別位址訊框判定將該其他埠之該路由屬性組態為表路由還是直接路由。
  5. 如請求項4之SAS擴展器，其中：該控制單元可進一步操作以基於該所接收識別位址訊框而判定與該其他埠耦合之一SAS裝置是一SAS擴展器還是一端裝置： 若該SAS裝置係一擴展器，則該控制單元可操作以將該其他埠之該路由屬性組態為表路由；且若該SAS裝置係一端裝置，則該控制單元可操作以將該其他埠之該路由屬性組態為直接路由。
  6. 如請求項4之SAS擴展器，其中：該控制單元可進一步操作以基於在一或多個識別位址訊框中接收之資訊而填充一路由表，且藉由諮詢該路由表而建立與設定為表路由之埠之連接。
  7. 如請求項1之SAS擴展器，其中：該控制單元可進一步操作以在該SAS擴展器之電力接通時且在接收到該SMP請求之前將該SAS擴展器之所有埠組態為表路由。
  8. 一種用於操作一串列附接SCSI(SAS)擴展器之方法，該擴展器包括具有相關聯收發器(PHY)之多個實體鏈路，其中該等PHY被組態成埠，該方法包括：經由該擴展器之一控制單元偵測在該擴展器之一埠處接收之一發現串列管理協定(SMP)請求；及若該SMP請求包括一報告自我組態狀態命令，則回應於偵測到該SMP請求而經由該控制單元將該埠在記憶體中之一路由屬性設定為減法路由。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包括：若該SMP請求包括一報告自我組態狀態命令，判定接收該SMP請求之該埠係經耦合以與一SAS起始器通信。
  10. 如請求項8之方法，其進一步包括：將報告自我組態狀態訊息傳輸至與該擴展器直接耦合之擴展器。
  11. 如請求項8之方法，其進一步包括：經由該SAS擴展器之一其他埠在該擴展器處傳播一SMP識別位 址訊框；及基於回應於該經傳播識別位址訊框而接收之一識別位址訊框在該控制單元處判定將該其他埠之路由屬性組態為表路由還是直接路由。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括：基於該所接收識別位址訊框而在該控制單元處判定與該其他埠耦合之一SAS裝置是一SAS擴展器還是一端裝置；若該SAS裝置係一擴展器，則經由該控制單元將該其他埠之該路由屬性組態為表路由；及若該SAS裝置係一端裝置，則經由該控制單元將該其他埠之該路由屬性組態為直接路由。
  13. 如請求項11之方法，其進一步包括：基於在一或多個識別位址訊框中接收之資訊而經由該控制單元填充一路由表；及藉由諮詢該路由表而建立與設定為表路由之埠之連接。
  14. 如請求項8之方法，其中：該控制單元可進一步操作以在該SAS擴展器之電力接通時且在接收到該SMP請求之前將該SAS擴展器之所有埠組態為表路由。
  15. 一種非暫態電腦可讀媒體，其實施可程式化指令，該等可程式化指令當經由一處理器執行時可操作以執行一種用於操作一串列附接SCSI(SAS)擴展器之方法，該擴展器包括具有相關聯收發器(PHY)之多個實體鏈路，其中該等PHY被組態成埠，該方法包括：經由該擴展器之一控制單元偵測在該擴展器之一埠處接收之一發現串列管理協定(SMP)請求；及若該SMP請求包括一報告自我組態狀態命令，則回應於偵測 到該SMP請求而經由該控制單元將該埠在記憶體中之一路由屬性設定為減法路由。
  16. 如請求項15之媒體，其進一步包括：若該SMP請求包括一報告自我組態狀態命令，判定接收該SMP請求之該埠係經耦合以與一SAS起始器通信。
  17. 如請求項15之媒體，其中該方法進一步包括：將報告自我組態狀態訊息傳輸至與該擴展器直接耦合之擴展器。
  18. 如請求項15之媒體，其中該方法進一步包括：經由該SAS擴展器之一其他埠在該擴展器處傳播一SMP識別位址訊框；及基於回應於該經傳播識別位址訊框而接收之一識別位址訊框在該控制單元處判定將該其他埠之路由屬性組態為表路由還是直接路由。
  19. 如請求項18之媒體，其中該方法進一步包括：基於該所接收識別位址訊框而在該控制單元處判定與該其他埠耦合之一SAS裝置是一SAS擴展器還是一端裝置；若該SAS裝置係一擴展器，則經由該控制單元將該其他埠之該路由屬性組態為表路由；及若該SAS裝置係一端裝置，則經由該控制單元將該其他埠之該路由屬性組態為直接路由。
  20. 如請求項18之媒體，其中該方法進一步包括：基於在一或多個識別位址訊框中接收之資訊而經由該控制單元填充一路由表；及藉由諮詢該路由表而建立與設定為表路由之埠之連接。
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