专利名称：用于在逻辑卷管理器上仿真iSCSI设备的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及存储设备，并且特别涉及仿真基于网络的存储设备。
背景技术：
小计算机系统接口(“SCSI”)是众所周知的用来将计算机与外围设备(如驱动器、盘阵列、打印机等等)相连接的接口标准。因特网小计算机系统接口(“iSCSI”)是一种用来链接数据存储装置的较新的基于因特网协议(“IP”)存储网络标准。这是由因特网工程任务组(“IETF”)开发的开放标准。根据iSCSI，SCSI命令信息由TCP/IP打包以便容许其在基于IP的网络(包含以太网和吉位以太网)上传送。这样，通过在IP网络上执行SCSI命令，可通过以太网和/或内联网在符合iSCSI协议(“iSCSI”设备)的应用和设备之间提供数据传送。此种iSCSI设备可包含符合SCSI标准的实(即物理的)盘驱动器。
使用具有实SCSI盘驱动器的iSCSI设备限制了与SCSI盘相关联的存储空间的管理的灵活性。比如，在iSCSI设备运行时很难添加、去掉、增加或减少驱动器。与实SCSI盘驱动器的使用相关联的另一个问题是磁盘空间的分片。因此，一直需要改进按照iSCSI标准运行的存储空间的管理。
发明内容
本发明针对上述需要。根据本发明的一种形式，在一种访问存储于因特网存储设备中的数据的方法中，基于因特网的存储设备接收利用iSCSI标准格式化的信息。此信息描述定向到目标存储设备的命令。这些命令重新定向到配置成用来仿真目标存储设备的SCSI仿真器。仿真器响应命令生成文件输入/输出信息。文件输入/输出信息识别由因特网存储设备的文件系统管理器控制的文件的位置和大小。
根据本发明的另一个方面，文件系统管理器管理可赋予给物理卷(如硬盘驱动器)的数据存储的逻辑卷。此外，在访问文件时，文件系统管理器管理物理卷的修改而无需重新引导因特网存储设备。
本发明的目的、优点及其他形式，通过参照下面的附图所做的详细说明可以了解得很清楚。
图1为用来说明iSCSI系统的组成部分的框图。
图2为用来说明本发明的一个实施例的具有被仿真的SCSI的iSCSI系统的框图。
图3为用来说明本发明的一个实施例的iSCSI设备的框图。
图4为用来说明本发明的一个实施例的iSCSI设备的另外的方面的框图。
图5为用来说明本发明的一个实施例的采用iSCSI标准的目标存储设备的仿真的流程图。
图6为用来说明本发明的一个实施例的访问存储于采用iSCSI标准的因特网存储设备上的数据的流程图。
图7为用来说明一个实施例的用来实施本发明的几个方面的计算机系统的示图。
具体实施例方式
在本说明书末尾说明的申请人认为是新的特征的权利要求是本发明的特征。本发明、优选使用模式、目的及优点，通过参照下面的附图所做的详细说明可以了解得最为清楚。
参考图1，其中示出使用iSCSI协议(“iSCSI系统”)的系统100的组成部分。示出的此iSCSI系统100具有一个包含网络160的客户机-服务器体系结构。对于系统100，客户机110或客户机110的一个应用115称为启动程序(initiator)。启动程序发出SCSI命令请求逻辑单元(“LU”)提供服务。一个LU是单独一个I/O设备，如SCSI盘驱动器150。iSCSI启动程序包含将SCSI请求通过网络160传送给服务器120的软件驱动程序。当启动程序发送请求时，客户机110的操作系统生成合适的SCSI命令和数据请求，如果需要的话，它们将进行打包和加密过程。在将IP分组经由网络160连接传送到iSCSI服务器120之前添加分组头。于是得到的IP分组就包含iSCSI信息。
iSCSI服务器120包含向客户机110提供TCP/IP网络服务的软件，服务包含发现iSCSI设备130、存储政策和盘的分区。比如，服务器120定位目标iSCSI设备130，该目标iSCSI设备130是SCSI传送的终点。iSCSI设备130，也称为因特网存储设备，具有一个IP地址。当服务器120从客户机110接收IP分组时，会发现iSCSI设备130并将分组进行相应的定向。
当iSCSI设备130接收到IP分组信息时，iSCSI设备130的iSCSI引擎140将信息解密(如该信息在传送前加密)，并将分组拆包。在进行这一操作时，iSCSI引擎140将IP分组信息分开为SCSI命令170及数据请求，由SCSI驱动器150执行。(实SCSI驱动器150也称为“目标存储设备”)。
iSCSI协议是SCSI远程过程调用模型在TCP协议顶部的映射。在保持类似的协议中，启动程序和目标将其通信分割为消息。iSCSI传送方向参考启动程序定义。出站或输出传送是从启动程序到目标的传送，而入站或输入传送是从目标到启动程序。iSCSI任务是一个预期有响应的iSCSI请求。一个iSCSI任务可包含SCSI命令，或者在某些情况下可能包含一组链接的SCSI命令。
iSCSI协议是面向连接的，并且具有命令/响应格式。当一个iSCSI启动程序连接到一个iSCSI目标(通常是利用TCP)并且执行一个iSCSI登录过程时，就开始一个iSCSI会话。这一登录在启动程序和目标中间创建一个持久状态，其可能包含启动程序和目标鉴别、会话安全证书和会话可选参数。一旦这一登录顺利完成，其后iSCSI会话就以全部特点状态继续进行一直到结束。当TCP会话关闭时，iSCSI会话结束。
由于iSCSI协议是双向的，它可以用来响应原始请求返回数据。iSCSI目标通常对通过同一IP连接的每个命令返回一个状态响应。此状态包含实际SCSI目标设备的结束状态及其本身的iSCSI会话状态。
参考图2，其中示出具有用来说明本发明的一个实施例的具有“仿真的SCSI”的iSCSI系统。
基于TCP/IP协议的网络162与客户机110和服务器120连接。在一个实施例中，网络162是基于10/100兆波特以太网。网络160连接服务器120和iSCSI设备130。在一个实施例中，一个高带宽高速每秒十亿位的基于光纤信道协议的网络用来实现网络160。在一个实施例中，iSCSI设备130可应用于单独的联网计算机中。在另一个实施例中，iSCSI设备可在服务器120中实现。
在一个实施例中，由iSCSI引擎240拆包的SCSI命令270定向到SCSI仿真器210而不是定向到实SCSI驱动器150，这与图1的系统100中的情况不同。于是SCSI仿真器210，通过仿真SCSI驱动器150的由外部设备看到的功能和性质，在很多方面在功能上代替物理的SCSI驱动器150。SCSI驱动器150的物理分区映射到由文件系统管理器220控制的相应的文件。此文件系统管理器220管理位于物理的数据存储设备(如盘驱动器)上的数据的组织、读出和写入。SCSI仿真器210接收SCSI命令270，并且响应SCSI命令270生成文件输入/输出(“I/O”)230信息。文件I/O230信息识别由iSCSI设备130的文件系统管理器220控制的文件的位置和大小。
参考图3，其中示出本发明的一个实施例的iSCSI设备130的详细情况。在此实施例中，文件系统管理器220包含逻辑卷管理器(“LVM”)310，它是采用如Linux 320这样的操作系统可以得到的众所周知的功能。LVM 310的有利之处在于可提供物理盘330和340的提取而使得易于对大存储系统进行管理。做到这一点是依靠将物理卷形式的盘组进行分组成为一个称为卷组的池(pool)。对此卷组可进行分段使其变成称为逻辑卷的虚拟的分区，其作用与盘块设备类似，除了(与盘分区不同)可使它们动态地生长、缩小和移动且无需重新引导系统和/或进入维护/独立模式之外。(“动态地”，此处一般是指因特网存储设备工作于联机或实时状态时执行的动作)。
文件I/O 230信息由符合LVM 310接口的SCSI仿真器210生成。LVM 310接收文件I/O 230信息并且访问由LVM管理的逻辑卷上相应的文件位置中所存储的数据。
参考图4，其中还示出本发明的一个实施例的iSCSI设备130的另外一些方面。在此实施例中，iSCSI引擎240具有一个分组解析器410、鉴别处理器420、盘访问处理器430和簿记器440。iSCSI引擎140利用分组解析器410解析从iSCSI网络协议通信210接收的IP信息分组。利用鉴别处理器420鉴别来自分组解析器410的解析信息。iSCSI簿记器440执行的功能为维持进入的信息请求的队列。盘访问处理器430生成SCSI命令270。
SCSI仿真器210包括命令解析器450、簿记器460和SCSI盘I/O命令处理器470。SCSI仿真器210接收SCSI命令270并响应对SCSI命令270的接收生成文件I/O 230信息作为输出。命令解析器450解析所接收到的SCSI命令270。SCSI协议簿记器460执行簿记功能，如为SCSI请求维持队列。SCSI盘I/O命令处理器470生成文件I/O 230信息访问LVM以存储和/或检索盘数据。SCSI盘I/O命令处理器470执行SCSI命令270的处理，如读出和/或写入以及打开和/或关闭由LVM控制的文件。
参考图5，其中示出本发明的一个实施例中对采用iSCSI标准的目标存储设备的仿真的流程图。在逻辑块510中，解析定向到目标存储设备的命令。解析命令的过程包含将IP信息分组分开或拆包成为SCSI命令270。在块520中，响应接收到的经过解析的命令生成文件输入/输出信息。此文件输入/输出信息识别由文件系统管理器控制的文件的位置和大小。SCSI驱动器150的物理分区映射到相应的文件。
参考图6，其中示出本发明的一个实施例的访问存储于采用iSCSI标准的因特网存储设备上的数据的流程图。在块610中，由因特网存储设备接收IP分组信息。描述SCSI命令的IP分组信息定向到目标存储设备，如实SCSI驱动器。正在接收的IP分组信息符合iSCSI标准。在块620中，SCSI命令重新定向到SCSI仿真器。与这一配置不同，在传统的系统中，即在没有SCSI仿真器的系统中，SCSI命令将直接被发送到包含于iSCSI设备中的实SCSI驱动器。在本发明的实施例中，SCSI仿真器被配置以仿真实SCSI设备。在本发明的一个实施例中，配置SCSI仿真器包含在不存在实SCSI驱动器期间比对实SCSI驱动器的输入和输出特征。在块630中，SCSI仿真器接收SCSI命令。在块640中，SCSI仿真器响应接收重新定向到的SCSI命令生成文件输入/输出信息。此文件输入/输出信息识别由因特网存储设备的文件系统管理器控制的文件的位置和大小。SCSI驱动器的物理分区映射到相应的文件。
参考图7，其中示出一般可应用于此处所描述的各种实施例的计算机系统710的示图。计算机系统710包含处理器715、易失性存储器720(比如RAM)、键盘725、点击设备730(比如鼠标)、非易失性存储器735(比如ROM)、硬盘、软盘、CD-ROM和DVD、以及具有显示屏的显示设备705。存储器720和735用来存储可由处理器715执行的旨在实现根据本发明的方法的各种实施例的程序指令。包含于系统710中的组成部件由总线740互连。在总线740上也可连接一个通信设备(未示出)以便能够在系统710和其他设备之间进行信息交换。
在不同实施例中，系统710可具有各种不同的形式，包括个人计算机、主计算机、工作站、因特网装置、PDA、带有存储器的嵌入式处理器等等。就是说，应该理解，名词“计算机系统”是要包括任何具有执行存储器介质上的指令的处理器的设备。存储器介质最好用来存储实现本发明的各种实施例的指令(也称为“软件程序”)。在各种实施例中，以各种方式执行一个或多个软件程序，这些方式包括基于过程的技术、基于部件的技术和/或面向对象的技术，以及其他等等。具体的例子包括XML、C、C++、Java以及微软基金类库(MFC)。
对本发明实施例的描述目的在于说明，而并非企图包罗一切或将本发明限制于所公开的形式。很多其他方面、修改和变化也被考虑和包含在后附的权利要求的范围内。比如，虽然在完全工作的数据处理系统的情况下已经对本发明的某些方面予以描述，但本技术领域人员会理解，本发明的过程可以通过各种形式的指令的计算机可读介质的形式进行分发。不论实际用来实现分发的信号承载介质的具体类型是哪一种，本发明都同样适用。计算机可读介质的例子包括RAM、闪存、可记录型介质(如软盘、硬盘、ROM、CD-ROM、DVD)和传输型介质(如数字和/或模拟通信链路，比如因特网)。
再一次重申，很多其他的方面、修改和变化也被考虑和包含在下面的权利要求的范围内。此外，应该理解，在下面的权利要求中动作不一定必须按照其说明的具体次序执行。
权利要求
1.一种访问存储于采用iSCSI标准的因特网存储设备中的数据的方法，该方法包括基于因特网的存储设备接收利用iSCSI格式化的信息，其中信息描述定向到目标存储设备的命令；将这些命令重新定向到被配置成用来仿真目标存储设备的SCSI仿真器；并且仿真器响应命令生成文件输入/输出信息，该文件输入/输出信息识别由因特网存储设备的文件系统管理器控制的文件的位置和大小。
2.如权利要求1所述的方法，其中文件系统管理器接收文件输入/输出信息以访问存储于文件中的信息，文件驻留于由文件系统管理器控制的逻辑卷上。
3.如权利要求1所述的方法，其中发送设备发送iSCSI格式化的信息，其中从发送设备的观点来看目标存储设备是一个iSCSI设备。
4.如权利要求1所述的方法，其中命令包含为访问存储的数据识别目标存储设备的物理分区的信息。
5.如权利要求1所述的方法，其中用来仿真目标存储设备的SCSI仿真器的配置包括配置SCSI仿真器以便将目标存储设备请求的输入输出特性由命令启动程序翻译为逻辑卷管理器(LVM)文件请求。
6.如权利要求1所述的方法，其中文件系统管理器与逻辑卷管理器(LVM)标准一致。
7.如权利要求1所述的方法，其中文件系统管理器管理数据存储设备的逻辑卷，逻辑卷可赋予一个物理卷，而物理卷包含至少一个硬盘。
8.如权利要求7所述的方法，其中在对文件进行访问时文件系统管理器管理物理卷的修改。
9.如权利要求7所述的方法，其中对逻辑卷的修改无需重新引导因特网存储设备。
10.如权利要求7所述的方法，其中对逻辑卷的修改是在因特网存储设备在线运行时进行的。
11.如权利要求1所述的方法，其中因特网存储设备对于与因特网相连的客户机而言表现为目标存储设备。
12.如权利要求1所述的方法，其中文件输入/输出信息的生成包括解析命令以生成文件输入/输出信息。
13.如权利要求1所述的方法，其中对存储于因特网存储设备上的数据的访问包括访问文件。
14.一种装置，其构成包括处理器；存储可由处理器操作用来访问存储于采用iSCSI标准的因特网存储设备上的数据的指令的存储器，该指令被执行用于接收iSCSI格式化的信息，其中信息描述定向到目标存储设备的命令；使命令重新定向到被配置成仿真目标存储设备的SCSI仿真器；以及响应命令生成文件输入/输出信息，该文件输入/输出信息识别由因特网存储设备的文件系统管理器控制的文件的位置及大小。
15.如权利要求14的装置，其中文件系统管理器接收文件输入/输出信息以访问存储于文件中的信息，文件驻留于由文件系统管理器控制的逻辑卷上。
16.如权利要求14的装置，其中发送设备发送iSCSI格式化的信息，其中从发送设备的观点来看目标存储设备是一个iSCSI设备。
17.如权利要求14的装置，其中命令包含为访问存储的数据识别目标存储设备的物理分区的信息。
18.如权利要求14的装置，其中用来仿真目标存储设备的SCSI仿真器的配置包括配置SCSI仿真器以便将目标存储设备请求的输入输出特性由命令启动程序翻译为逻辑卷管理器(LVM)文件请求。
19.如权利要求14的装置，其中文件系统管理器与逻辑卷管理器(LVM)标准一致。
20.如权利要求14的装置，其中文件系统管理器管理数据存储设备的逻辑卷，逻辑卷可赋予一个物理卷，而物理卷包含至少一个硬盘。
21.如权利要求20所述的装置，其中在对文件进行访问时文件系统管理器管理物理卷的修改。
22.如权利要求20所述的装置，其中对逻辑卷的修改无需重新引导因特网存储设备。
23.如权利要求20所述的装置，其中对逻辑卷的修改是在因特网存储设备在线运行时进行的。
24.如权利要求14所述的装置，其中因特网存储设备对于与因特网相连的客户机而言表现为目标存储设备。
25.如权利要求14所述的装置，其中文件输入/输出信息的生成包括解析命令以生成文件输入/输出信息。
26.如权利要求14所述的装置，其中对存储于因特网存储设备上的数据的访问包括访问文件。
27.一种用来访问存储于采用iSCSI标准的因特网存储设备中的数据的计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，在该计算机可读存储介质中包含嵌入其中的程序逻辑使控制线路执行接收iSCSI格式化的信息，其中信息描述定向到目标存储设备的命令；将这些命令重新定向到被配置成用来仿真目标存储设备的SCSI仿真器；并且仿真器响应命令生成文件输入/输出信息，该文件输入/输出信息识别由因特网存储设备的文件系统管理器控制的文件的位置和大小。
28.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中文件系统管理器接收文件输入/输出信息以访问存储于文件中的信息，文件驻留于由文件系统管理器控制的逻辑卷上。
29.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中发送设备发送iSCSI格式化的信息，其中从发送设备的观点来看目标存储设备是一个iSCSI设备。
30.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中命令包含为访问存储的数据识别目标存储设备的物理分区的信息。
31.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中用来仿真目标存储设备的SCSI仿真器的配置包括配置SCSI仿真器以便将目标存储设备请求的输入输出特性由命令启动程序翻译为逻辑卷管理器(LVM)文件请求。
32.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中文件系统管理器与逻辑卷管理器(LVM)标准一致。
33.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中文件系统管理器管理数据存储设备的逻辑卷，逻辑卷可赋予一个物理卷，而物理卷包含至少一个硬盘。
34.如权利要求33所述的计算机程序产品，其中在对文件进行访问时文件系统管理器管理物理卷的修改。
35.如权利要求33所述的计算机程序产品，其中对逻辑卷的修改无需重新引导因特网存储设备。
36.如权利要求33所述的计算机程序产品，其中对逻辑卷的修改是在因特网存储设备在线运行时进行的。
37.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中因特网存储设备对于与因特网相连的客户机而言表现为目标存储设备。
38.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中文件输入/输出信息的生成包括解析命令以生成文件输入/输出信息。
39.如权利要求27所述的计算机程序产品，其中对存储于因特网存储设备上的数据的访问包括访问文件。
40.一种装置，包括处理器；存储可由处理器操作用来访问存储于采用iSCSI标准的因特网存储设备上的数据的指令的存储器，其中该指令包含用来接收iSCSI格式化的信息的装置，其中信息描述定向到目标存储设备的命令；用来使命令重新定向到配置成仿真目标存储设备的SCSI仿真器的装置；以及用来响应命令生成文件输入/输出信息的装置，此文件输入/输出信息识别由因特网存储设备的文件系统管理器控制的文件的位置及大小。
全文摘要
在以一种形式，在一种访问存储于因特网存储设备中的数据的方法中，基于因特网的存储设备接收利用iSCSI标准格式化的信息。此信息描述定向到目标存储设备的命令。这些命令重新定向到配置成为用来仿真目标存储设备的SCSI仿真器。仿真器响应命令生成文件输入/输出信息。文件输入/输出信息识别由因特网存储设备的文件系统管理器控制的文件的位置和大小。
文档编号G06F12/06GK1490704SQ03178800
公开日2004年4月21日 申请日期2003年7月22日 优先权日2002年10月17日
发明者亚当·威廉·霍克斯, 凯尔曼·茨威·玛斯, 查尔斯·威廉·普莱斯二世, 威廉 普莱斯二世, 茨威 玛斯, 亚当 威廉 霍克斯 申请人:国际商业机器公司