仲裁环路地址管理装置、方法和系统的制作方法

专利名称：仲裁环路地址管理装置、方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于在网络系统中寻址网络连接设备的装置和方法。具体来说，本发明涉及用于管理在仲裁环路网络中的地址、优先级方案和设备位置的装置、系统和方法。
背景技术：
可以使用仲裁环路拓扑结构来经由将环路中一个设备的发送输出端口连接到下一个设备的接收端口的网络环路来互相连接设备。通常，环路上的每个设备必须具有唯一的地址以便在网络上通信。在很多仲裁环路网络中，地址分配是自动确定的。在环路初始化时，或者响应于设备的去除或插入，环路可以经历公知为地址仲裁的地址分配处理。
仲裁环路网络可以支持硬分配寻址和软分配寻址两者。硬地址是经由诸如一系列开关或电缆的硬件提供的地址。软地址是在一段时间期间内分配给设备的地址。每当系统供电时或每当系统被重置时，软分配的地址可以改变。
硬寻址使得能够对优先级方案和设备位置排列优先级。如果地址是可靠的基于一致性而不变的，则可以制定优先级方案，其允许某些网络连接设备比其它网络连接设备更快地接收它们的通信，允许更重要的网络分组被首先路由。一致和不变的地址还允许物理映射方案。硬地址能够被设置或映射到与在其中驻留网络连接设备的物理插槽相关。
除其它使用场合外，硬寻址在每当设备需要被维护时尤其有益。因为硬地址和物理位置相关，能够容易地定位故障设备。例如，从物理映射方案可以非常有益地获得盘阵列。通常，形成阵列的盘驻留在外壳内的特定插槽中。每当盘发生故障或产生错误时，需要服务人员来快速地找到该盘。如果盘的物理插槽地址和盘的环路地址相关，则服务人员能够快速地发现哪个盘在发生错误并且对其物理位置定位，以便其能够被修理或更换。
光纤信道仲裁环路协议(FC-AL)是被创建来应付对于能够支持增强带宽(bandwidth-intensive)数据传送的高速网络连接的需求的互相连接标准。光纤信道可选地提供对于在通信设备之间的交换点到点连接的支持。为了有效率的操作，特别是对于点到点通信，光纤信道网络要求在网络连接设备中的准确和一致的寻址。
在光纤信道网络的初始化期间，一个设备被标明为主设备并且在环路中的每个随后设备在配置位图(allocation bitmap)中设置一位来要求特定的地址。如果所有的地址都是唯一的，并且每个设备要求网络所期望其所要求的地址，则该网络有效地操作。然而，如果发生诸如在网络连接设备或后面板(backplane)中的错误那样的错误，例如，由坏了的引脚或者断线造成的错误，则该设备将要求在该网络中看起来是随机的地址。如果该地址和另一个设备试图要求的地址冲突，则该设备还将要求一个不可预料的(即，软的)地址。
前面所述的问题的结果是环路寻址方案的崩溃。这种崩溃和所计划的优先级和物理位置映射相干扰。结果是网络性能的降低和无法容易地定位故障设备。
通过前述的讨论，显然存在对于自动和透明地将由任何网络设备要求的任何软地址翻译成硬地址或物理插槽地址或网络所期望的任何地址的装置、系统和方法的需求。这种装置、系统和方法最大的优点在于不需要为了保证网络寻址一致并且如所期望分配的而需要人的干涉。
好处在于，这种装置、系统和方法将通过便利对于故障设备的快速识别和定位，减少故障时间，从而改善仲裁环路网络的稳定性和效率。这种装置、系统和方法最好对于环路上网络连接设备来说是透明的，从而不管网络连接设备要求什么地址，该网络都可以在所期望的地址上看到该设备。这种装置、系统和方法将避免在网络上的地址冲突和实现了一致的寻址和优先级方案。

发明内容
响应于现有技术的现状，特别是，响应于对于在管理仲裁环路网络中的地址上当前技术不能完全解决的问题和需求而作出本发明。因此，作出本发明来提供用于管理在仲裁环路网络中的消息传递的能克服现有技术中很多或全部上述缺点的装置、系统和方法。
在本发明的一个方面，用于管理仲裁环路网络中的消息传递的装置包括地址映射表(address map)，其被配置来将所期望的地址和分配的地址相关联；地址分配监视器，其被配置来监视在仲裁环路网络中的地址分配处理和填充该地址映射表；开关阵列，其被配置来使用该地址映射表将分组路由到附接到该仲裁环路网络的设备。在一个实施例中，所期望的地址对应于在开关阵列上的特定端口，并且该开关阵列在初始化期间支持环路模式并且在操作期间支持点到点路由。
在本发明的另一个方面，用于管理在仲裁环路网络中的消息传递的方法包括监视在仲裁环路网络中的地址分配处理，在该地址分配处理期间填充地址映射表，并使用该地址映射表将分组路由到附接到该仲裁环路网络的设备。
应当注意到，对于特征、优点和包括在说明书中的类似语言的参照并不意味着可以在本发明中实现的所有特征和优点应当在或在本发明的任何单个实施例中。相反，参照特征和优点的语言可以理解为意味着与实施例相关的所描绘的特定特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿整个说明书的对于特征和优点，以及类似语言的讨论，可以，但并非必须指的是相同的实施例。
而且，本发明所描述的特征、优点或特性可以以任何合适的方式在一个实施例或更多实施例中组合。本领域的技术人员应当认识到本发明能够被实践，而不需要特定实施例的一个或多个特定特征或者优点。在其它例子中，在某些实施例中可以识别出的附加特征和优点可以不出现在本发明的所有实施例中。
本发明便利了在仲裁环路网络中的透明和自动的地址管理。本发明在某些实施例中还便利了对于任何所期望的特有的优先级、寻址或物理映射方案的使用。随着下面的说明和所附实施例，本发明的这些和其它特征和优点将变得更加明显，或者可以从此后展开的本发明的实践中学到。


为了能够容易地理解本发明的优点，将通过参照在附图中说明的特定实施例来对上面简单描述的本发明进行更具体的说明。应当理解，这些附图仅仅描绘了本发明的一般实施例，而不是因此被视为对其范围的限制。通过使用所附附图，将利用附加特征和细节对本发明进行说明和解释，其中图1是描绘本发明的地址管理系统的一个实施例的方框图；图2是本发明的地址管理装置的一个实施例的方框图；图3是描绘本发明的地址管理方法的一个实施例的流程图；和图4是描绘本发明的点-到-点路由方法的一个实施例的流程图。
具体实施例方式
在这个说明书中说明的很多功能单元被作为模块被标注，以便更具体地强调它们的实现的独立性。例如，模块可以作为包括定制的VLSI电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管或其它分立元件的不定制的半导体的硬件电路来实现。模块还可以在诸如场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备中实现。
模块还可以在软件中实现，用于由各种类型的处理器处理。例如，一个被识别的可执行代码模块可以包括一个或多个计算机指令物理块或逻辑块，所述物理块或逻辑块例如可以被作为对象、进程或者功能来组织。然而，被识别的模块的可执行部分不需要在物理上位于一处，而是可以包括存储在不同位置的分离的指令，这些分离的指令当在逻辑上结合在一起时，组成该模块并且完成该模块所规定的目的。
的确，可执行代码模块可以是单个指令，或者很多指令，并且可以甚至是分布于几个不同的代码段、分布于不同的程序和跨越几个存储器设备的。类似地，操作数据可以在模块中在此被识别和说明，并且可以以任何适合的形式来体现(embody)在任何合适类型的数据结构中来组织。该操作数据可以被作为单个数据集合搜集，或者可以分布在不同的位置，包括分布在不同的存储设备上，并且可以存在，至少在部分上，仅仅作为系统或网络上的电子信号而存在。
贯穿本说明书的“一个实施例”、“实施例”或类似的语言意味着与该实施例相关来描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或类似的语言可以，但是并非必须指的是同一个实施例。
而且，所描述的本发明的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。在后面的说明中，提供了很多特定细节，诸如编程、软件模块、用户选择、网络交易、数据库查询、数据库结构、硬件模块、硬件电路、硬件芯片等，以提供对本发明的实施例的全面地理解。然而，本领域的技术人员应该认识到，本发明能够去掉一个或多个特定的细节来实现，或者可以使用其它方法、部件、材料等而实现。在其它的例子中，公知的结构、材料或操作不被示出或不被详述，以防止对于本发明的方面的混淆。
图1是描绘本发明的地址管理系统100的一个实施例的方框图。如所描绘的，地址管理系统100包括外壳110、一组网络连接设备120、一个或多个主机总线适配器130、开关140和主机连接150。网络地址管理系统100保证每个网络连接设备具有环路所期望的地址，便利了有效率的网络吞吐量。
外壳110装入网络连接设备120的一些或全部。在实施例中，可以使用多于一个的外壳110来装入网络连接设备120。外壳110可以配备有接收网络连接设备120的物理插槽。每个物理插槽可以对应于一个地址。所描绘的外壳110还包括开关140。在一个实施例中，很多网络连接设备120是存储设备。
网络连接设备120可以每个都在地址仲裁期间要求一个地址。在理想的情况下，所要求的地址和系统所期望的地址是相同的。在一个实施例中，由每个网络连接设备120要求的地址和其所驻留的物理插槽的地址是相同的。响应于在环路中可能的错误，网络连接设备120可以要求和用于该网络连接设备120的期望地址不同的任意软地址。
所描绘的主机总线适配器130将主机等经由主机连接150连接到网络连接设备120。主机总线适配器130可以管理旨在用于附接到开关140的设备的网络分组。为了优化性能，在某些实施例中，主机总线适配器130可以要求关于网络中所有设备的实际地址的知识。实际上，主机总线适配器130可以存储能够使得主机总线适配器130跟踪I/O请求和将它们链接到正在被发送到附接到开关140的设备的数据和来自附接到开关140的设备的数据的上下文信息。所描绘的实施例包括单个主机总线适配器130。另一个实施例可以包括冗余主机总线适配器130。在另一个实施例中，主机总线适配器130位于外壳110中。
开关140管理仲裁环路网络。开关140将网络连接设备120相互连接和将它们连接到主机总线适配器130。在所描绘的实施例中，网络连接设备是以一个设备的发送输出端口连接到下一个设备的接收端口的形式连接的。开关140将分组路由到适当的网络连接设备。响应于主机总线适配器130接收去往仲裁环路网络的分组，主机总线适配器130可以将这些分组发送到开关140以便将它们递送到合适的网络连接设备120。
开关140可以监视地址分配处理，并且将计划给特定硬地址的分组中的地址字段信息翻译成在网络连接设备的初始化期间分配给该网络连接设备的软地址。因此，如果网络连接设备120中的一个或多个由于某些类型的错误选择了随机的软地址，则开关140将把该分组递送到正确的网络连接设备120。
主机连接150连接到主机总线适配器130。在一个实施例中，主机连接150连接到及时处理在任何站点的上千个输入/输出请求的交易处理数据库服务器。主机连接150将分组路由到主机或从主机路由到主机总线适配器130。
图2是描绘本发明的地址管理装置200的一个实施例的方框图。如所描绘的，地址管理装置200包括一组网络连接设备120以及包括存储器模块230、开关阵列240、地址分配监视器250和地址映射模块260的仲裁环路开关220。仲裁环路开关220是图1所描绘的开关140中的一个例子。地址管理装置200便利了在设备的仲裁环路网络中对于适当或期望的地址的分配。
如所描绘的，网络连接设备120连接到仲裁环路开关220。仲裁环路开关220处理将该分组路由到网络连接设备120。在一个实施例中，仲裁环路开关220允许网络连接设备120和主机总线适配器130在初始化时加入网络。在另一个实施例中，仲裁环路开关220只允许主机总线适配器130在初始化时加入网络。于是，仲裁环路开关220对于地址仲裁具有更多的控制并且能监视地址仲裁处理。
在地址初始化期间，每个网络连接设备120都要求一个唯一地址。偶尔，该网络连接设备响应于某些错误要求一个任意软地址。该任意软地址可以是与所期望或环路期望的地址不同的。响应于仲裁环路网络初始化，仲裁环路开关220可以监视在网络连接设备120之间的通信以便监视软地址的分配。
存储器模块230可以被配置有包含每个网络连接设备120的物理插槽地址的地址映射表。在所描绘的实施例中，存储器模块230在仲裁环路开关220上。在另一个实施例中，存储器模块230不位于仲裁环路开关220上，而是连接到仲裁环路开关220。地址映射表(未示出)可以存储在诸如设备管理处理器、服务器或者自加载(self-loading)EPROM等的存储设备中。存储器模块230可以向地址映射模块260提供地址映射表。
开关阵列240处理将分组实际路由到网络连接设备120。在地址仲裁期间，开关阵列240可以使网络连接设备120的输入和输出串行化，从而地址分配监视器250能够监视地址仲裁处理。在地址仲裁后，仲裁环路开关220可以改变模式和以点到点模式路由分组。
地址分配监视器250监视地址分配处理并收集关于分配给网络连接设备120的地址的信息。在一个实施例中，所收集的信息被放置在存储在存储器模块230中的地址映射表中。地址映射模块260将分组中所期望的地址映射成所分配的地址。在一个实施例中，由开关阵列240路由的分组中的地址字段被地址映射模块260自动替换成分配地址。然而，系统的其余部分如同网络连接设备120是以系统期望的地址寻址一样来工作。于是，地址管理装置200透明地管理地址、减少路由错误和改善分组吞吐量。
下面的示意性流程图被一般展开作为逻辑流程图。同样的，所描绘的次序和所标出的步骤是指示本方法的一个实施例的。还可以构思和所说明的方法的一个或多个步骤或部分的功能、逻辑或效果等价的其它步骤和方法。此外，所采用的格式和符号被提供用来说明该方法的逻辑步骤，并应当理解为不是为了限制本发明的范围。虽然在流程图中采用了各种箭头类型和线类型，应当理解它们不是为了限制相应方法的范围的。实际上，某些箭头或其它连接符可以被用于仅仅指示该方法的逻辑流。例如，一个箭头可以指示在所描绘的方法中的计数的步骤之间的未指定的持续期间的等待或监视期间。此外，特定方法发生的次序可以严格遵循或者不严格遵循所示的相应的步骤的次序。
图3是描绘本发明的仲裁环路地址管理方法300的一个实施例的流程图。如所描绘的，地址管理方法300包括下载映射表步骤310、监视器地址分配步骤320、更新地址映射表步骤330、更多设备测试340以及路由分组步骤340。地址管理方法300便利了到设备的仲裁环路网络的地址的适当或环路期望的分配。地址管理方法300可以和图1和图2中所描绘的系统和装置结合来进行。
下载映射表步骤310将地址映射表下载到仲裁环路网络开关。该地址映射表可以是包含每个网络连接设备的地址的数据结构。监视地址分配步骤320监视仲裁环路的初始化或地址仲裁处理。在一个实施例中，每个网络连接设备在初始化期间可以通过围绕环路路由地址分配位图来要求软地址。监视地址分配步骤320检查(investigate)在网络连接设备之间发送的每个分组来发现每个网络连接设备在要求哪个软地址。
更新地址映射表步骤330使用每个网络连接设备所要求的软地址来更新下载到仲裁环路开关的地址映射表。对于每个网络连接设备要求的地址对分组进行监视，更新地址映射表步骤330使用该软分配的地址来更新地址映射表数据结构。在仲裁环路的地址仲裁处理完成时，仲裁环路开关可以具有诸如地址映射表的对于将所期望的地址映射到分配给该网络连接设备的软地址有用的数据结构。所期望的地址可以是仲裁环路期望该网络连接设备所具有的任何地址，诸如物理插槽地址或者是硬地址。在一个实施例中，所期望的地址是不能从一次环路初始化到下一次环路初始化变化的地址。
更多设备测试340确定地址仲裁处理是否完成，或者是否更多的网络连接设备还需要要求地址。在一个实施例中，更多设备测试340对应于测试是否“环路结束初始化”消息发生了。如果更多的网络连接设备还需要要求软地址，则更多设备测试340返回到监视地址仲裁步骤310。如果所有网络连接设备都要求了软地址，则地址仲裁处理完成了，并且更多设备测试340继续到路由分组步骤340。
路由分组步骤340将分组路由到仲裁环路周围的网络连接设备。由于仲裁环路开关现在具有将每个网络连接设备的软分配的地址映射到其所期望的地址的数据结构，路由分组步骤340能够在环路中点到点路由分组。
图4是描绘本发明的点到点路由方法400的一个实施例的流程图。如所描绘的，点到点分组路由方法400包括探查(snoop)地址步骤410、翻译地址步骤420、写入地址步骤430、和路由分组步骤440。点到点分组路由方法400便利了在仲裁环路中的有效吞吐量。
探查地址步骤410查看进入仲裁环路的每个分组来检查其地址。分组进入被定址为网络连接设备所期望的地址的仲裁环路。在地址仲裁期间，一些网络连接设备可能还未要求它们期望的地址。探查地址步骤410检查每个进入的分组并捕捉该分组要去(intended for)的网络连接设备所期望的地址。
翻译地址步骤420将包含在分组中的网络连接设备的地址翻译成该网络连接设备所期望的地址。该翻译地址步骤420可以访问将所期望的地址映射到所分配的地址的地址映射表。
写入地址步骤430将分组的地址字段改变到实际分配的地址。写入地址步骤430可以利用由翻译地址步骤420提供的所分配的地址。写入地址步骤430可以将在分组地址字段中的所期望的地址替换为网络连接设备所分配的软地址。随后，路由分组步骤440将分组路由到正确的网络连接设备。
本发明管理在仲裁环路网络中的消息寻址。本发明在不脱离其精神或实质特性的前提下可以以其它特定形式来体现。所描绘的实施例在所有方面都被视为仅仅是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附权利要求而不是前面的所述说明来指示的。所有在权利要求的等价物的意义和范围内的改动都是包括在它们的范围内的。
权利要求
1.一种用于管理在仲裁环路网络中的消息传递的装置，所述装置包括地址映射表，其被配置来将所期望的地址与所分配的地址相关联；和地址分配监视器，其被配置来监视在仲裁环路网络中的地址分配处理并且填充所述地址映射表；开关阵列，其被配置来使用所述地址映射表将分组路由到附接到所述仲裁环路网络的设备。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述所期望的地址对应于所述开关阵列的特定端口。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述开关阵列还被配置来从环路模式改变为点到点模式。
4.如权利要求1所述的装置，还包括被配置来存储所述地址映射表的存储器。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述存储器是非易失性存储器。
6.如权利要求1所述的装置，还包括可操作连接到所述开关阵列的网络连接设备。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述网络连接设备是存储设备。
8.如权利要求7所述的装置，还包括被配置来装入所述开关阵列和所述网络连接设备的外壳。
9.一种用于管理在仲裁环路网络中的消息传递的方法，所述方法包括监视在仲裁环路网络中的地址分配处理；在地址分配处理期间填充地址映射表，所述地址映射表被配置来将所期望的地址与所分配的地址相关联；和使用所述地址映射表将分组路由到所述仲裁环路网络。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述所期望的地址对应于开关阵列的特定端口。
11.如权利要求9所述的方法，还包括将所述开关阵列从环路模式改变为点到点模式。
12.如权利要求9所述的方法，其中，在仲裁环路中路由分组包括经由所述开关阵列的点到点路由。
13.如权利要求9所述的方法，还包括改变在分组中的目的地地址字段。
14.一种用于管理在仲裁环路网络中的消息传递的系统，所述系统包括仲裁环路网络；和开关，其被配置来监视在所述仲裁环路网络中的地址分配处理，更新与所述开关相关的地址映射表，并且使用所述地址映射表将分组路由到附接到所述仲裁环路网络的设备。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述地址映射表被配置来将所期望的地址映射到所分配的地址。
16.如权利要求14所述的系统，还包括多个网络连接设备。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述多个网络连接设备包括多个存储设备。
18.如权利要求16所述的系统，还包括被配置来装入所述多个网络连接设备中的至少一个网络连接设备的外壳。
19.如权利要求14所述的系统，还包括主机。
20.如权利要求14所述的系统，还包括主机总线适配器。
21.一种机器可读介质，其有形地体现可由数字处理执行的机器可读指令程序，所述机器可读指令被配置来执行用于管理在仲裁环路网络中的消息传递的方法，所述方法包括监视在仲裁环路网络中的地址分配处理；在地址分配处理期间填充地址映射表，所述地址映射表被配置来将所期望的地址和所分配的地址相关联；和使用所述地址映射表将分组路由到附接到所述仲裁环路网络的设备。
22.如权利要求21所述的机器可读介质，其中，所述所期望的地址对应于在开关阵列上的特定端口。
23.如权利要求21所述的机器可读介质，其中，所述方法还包括将所述开关阵列从环路模式改变为点到点模式。
24.如权利要求21所述的机器可读介质，其中，路由在仲裁环路网络中的分组包括经由所述开关阵列的点到点路由。
25.一种用于管理在仲裁环路网络中的消息传递的装置，所述装置包括用于监视在仲裁环路网络中的地址分配处理的部件；用于在地址分配处理期间填充地址映射表的部件，所述地址映射表被配置来将所期望的地址与所分配的地址相关联；和用于使用所述地址映射表将分组路由到附接到所述仲裁环路网络的设备的部件。
全文摘要
公开了用于自动和透明地管理在仲裁环路网络中的地址的装置、系统和方法。使用地址映射表对仲裁环路网络开关编程，并且该仲裁环路网络开关配备有所需的模块来监视地址分配处理并且将在地址仲裁处理期间要求的软分配地址与物理插槽地址相关联。在一个实施例中，寻址特定物理插槽的分组的地址字段在地址仲裁处理期间被改变(在路由中)为所分配的软地址。整个处理对于网络的其它部分和用户来说是透明的。不管在环路初始化期间出现任何软寻址，本发明都能便利对物理次序的寻址方案的维持。
文档编号H04L29/06GK1783889SQ20051012477
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月15日 优先权日2004年11月19日
发明者马修·D·博姆霍夫, 布莱恩·J·凯奇诺, 格雷格·S·卢卡斯, 肯尼·N·G·邱, 安德鲁·E·塞德尔 申请人:国际商业机器公司