将原始光纤通道端口连接到纯以太网光纤通道存储区域网络的网关设备的制作方法
【专利摘要】用于在以太网光纤通道(FCoE)网络与光纤通道(FC)存储区域网络(SAN)设备之间使用的网关设备包括控制器、与控制器可操作地通信并被配置为与FC SAN设备的原始光纤通道N_端口相接的至少一个第一原始光纤通道F_端口、以及链接到至少一个第一原始光纤通道F_端口并与控制器可操作地通信的至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)。
【专利说明】将原始光纤通道端口连接到纯以太网光纤通道存储区域网络的网关设备
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及网关设备，并且更具体地涉及用于与光纤通道和以太网光纤通道设备一起使用的网关设备。
【背景技术】
[0002]光纤通道(Fibre Channel)是具有高可靠性的高速网络技术，其通常用在存储网络中，特别是在存储区域网络(SAN)环境中。许多数据中心使用光纤通道(FC)用于存储网络，并且结合使用以太网用于TCP/IP网络。结果，数据中心要维护两个分离的网络。FCoE是将光纤通道帧封装在以太网帧中以允许在以太网基础设施上使用光纤通道的网络协议。因此，FCoE允许根据FC协议所生成的存储流量与根据诸如TCP/IP的以太网协议所生成的网络流量共享基础设施。
【发明内容】
[0003]FCoE交换结构(fabric)典型地是用支持各种FC和FCoE协议的交换机和适配器来构建的。例如，FCoE布局包括在全FCoE交换机模式中操作的转译(translat1n)设备(被称为光纤通道转发器(FCF))或在【端口虚拟化或聚合模式(AG)中操作的转译设备。FCF对FCoE交换结构提供全光纤通道服务(例如，地址分配、名称服务器、分区等)，并将FCoE转换成FC，反之亦然。在虚拟化或聚合模式中操作的FCoE交换机允许汇聚的网络适配器(CNA)通过以太网连接到光纤通道SAN，犹如其是原始(native) FC端口一般。然而，需要用于将遗留光纤通道设备连接到FCoE SAN或无损以太网网络的解决方案。
[0004]在这方面，提供了将遗留光纤通道设备无缝连接到FCoE设备和/或网络的创新设备、系统和方法。在一个实施例中，仅通过示例的方式，用于在以太网光纤通道(FCoE)网络和光纤通道(FC)存储区域网络(SAN)设备之间使用的网关设备包括控制器、与控制器可操作地通信并被配置为与FC SAN设备的原始光纤通道N_端口相接的至少一个第一原始光纤通道F_端口、以及链接到至少一个第一原始光纤通道F_端口并与控制器可操作地通信的至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)。
[0005]在另一实施例中，仅通过示例的方式，网络系统包括以太网光纤通道(FCoE)服务器，其包括至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口 )、光纤通道(FC)存储装置、以及与FCoE服务器和FC存储装置可操作地通信的网关设备，所述光纤通道存储装置包括至少一个第一原始光纤通道N_端口。网关设备包括控制器、与控制器可操作地通信并被配置为与FC存储装置的至少一个第一原始光纤通道N_端口相接的至少一个第一原始光纤通道F_端口、以及链接到至少一个第一原始光纤通道F_端口并与控制器可操作地通信并被配置为与FCoE服务器的至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)通信的至少一个第二虚拟N_端口(VN_端Π )。
[0006]在另一实施例中，仅通过示例的方式，提供了将原始光纤通道端口连接到纯以太网光纤通道(FCoE)存储区域网络(SAN)设备的方法。该方法包括:提供网关设备，其包括控制器、与控制器可操作地通信并被配置为与SAN的原始光纤通道N_端口相接的至少一个第一原始光纤通道F_端口、以及链接到至少一个第一原始光纤通道F_端口并与控制器可操作地通信的至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)；将至少一个第一原始光纤通道？_端口的功能虚拟化；以及经由网关设备的控制器执行初始化协议。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]为了使本发明的优点易于理解，将参考附图中示出的具体实施例来呈现上文简要描述的本发明的更具体的描述。要理解的是，这些图仅描绘本发明的典型实施例，并且因此不被视为限制其范围，将采用通过使用附图更具体和详细地来描述并解释本发明，其中:
[0008]图1示出根据实施例的包括网关设备的网络系统的框图；以及
[0009]图2示出根据实施例的操作图1的网络系统的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0010]下文所示的实施例提供用于在以太网光纤通道(FCoE)设备与光纤通道(FC)设备和存储区域网络(SAN)中的设备之间使用的网关设备。更具体地，该网关设备被配置为允许遗留光纤通道N-端口到纯FCoE无损以太网SAN设备(例如，不具有FC端口的设备)的连接性。在这方面，该网关设备包括控制器、与控制器可操作地通信并被配置为与SAN存储设备的原始光纤通道N_端口相接的至少一个第一原始光纤通道F_端口、以及链接到至少一个第一原始光纤通道F_端口并与控制器可操作地通信并被配置为与FCoE SAN的VF_端口相接的至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)。包括该网关设备的方法和系统也被设想到。
[0011]转到图1，示出了包括网关设备12的网络系统10的框图。网络系统10包括经由一个或多个网关设备12连接到存储设备16的一个或多个计算设备14。计算设备14中的一个或多个通过一个或多个FCoE转发器(FCF) 18和/或包含至少一个FCF的无损以太网网络(CEE) 20进一步链接到一个或多个网关设备12。计算设备14和FCF 18和/或CEE 20被包括为一个或多个存储区域网络(SAN)的一部分。现在将在下文描述这些部件中的每一个。
[0012]计算设备14被配置为将数据传递到存储设备16。在一个实施例中，使用以太网光纤通道(FCoE)协议发生通信。在一个实施例中，计算设备14中的一个或多个是服务器。计算设备14每个都包括具有被配置为支持FC和FCoE通信的软件和/或硬件元件的控制器22，以及FC/FCoE部件24。FC/FCoE部件24被配置为提供必要的功能以使(例如，到CEE20的)无损以太网连接上的或FCoE FCF(例如，FCF 18)上的FC通信能够进行，并且在这方面，包括用于这种通信的虚拟N_端口(VN_端口)26。
[0013]存储设备16包括计算机可读存储介质28、控制器30、以及一个或多个FC原始N_端口 32。计算机可读存储介质28可以是本领域已知的或将来开发的任何类型的计算机可读存储介质。例如，存储设备16可包括存储带、光存储设备、一个或多个磁盘存储设备(例如，RAID配置、JBOD配置等)和/或等等。在其他实施例中，存储设备16可包括多于一个计算机可读存储介质28。在这些实施例中的至少一个中，存储设备16包括至少两个不同类型的计算机可读存储介质。控制器30可以是本领域已知的或将来开发的能够经由端口 32在存储介质28上执行输入/输出(I/O)操作的任何类型的处理器。虽然图1示出的存储设备16包括单个控制器30，但存储设备16的各种其他实施例包括多于一个控制器30。FC原始N_端口 32能够检测由每个相应N_端口 32所支持的SFP设备。根据FC协议，每个N_端口 32被配置为被分配到单个原始光纤通道F_端口并采用该F_端口建立链接。
[0014]如先前所注意到的，中间部件，诸如FCF 18和/或CEE 20，可被包括在网关设备12和计算设备14之间。FCF 18被配置为通过增强型以太网将经转译的FCoE帧转发到SAN5的设备(例如，计算设备14)。FCF 18包括以太网端口，例如虚拟F_端口 39，其经由虚拟链接52虚拟地链接到计算设备14的对应VN_端口 26。CEE 20类似地包括FCF (未示出)，但将设备14的VN_端口 26呈现为其上的端口。
[0015]为了允许存储设备16的FC N_端口 32与计算设备14的对应VN_端口 26连接，采用了网关设备12。网关设备12包括控制器40、一个或多个原始光纤通道(FC)F_端口 42、以及一个或多个FCoE虚拟N_端口(VN_端口)44。控制器40驻留在网关设备12的E-节点中，并被配置为执行各种发现、初始化、以及典型地针对支持VN_端口的MAC所指定的其他FCoE协议。控制器40可以是本领域已知的或将来开发的能够在网关设备12上执行输入/输出(I/O)操作的任何类型的处理器或设备的处理部分。FC F_端口 42与控制器40可操作地通信并被配置为经由物理链接50与存储设备16的FCN_端口 32相接。物理链接50包括但不限于线缆和适合于物理地连接两个端口的其他物理设备。在一个实施例中，FCF_端口 42被适配用于将由Tl 1/FC-FS-2和FC-SW-5标准所描述的FC交换机中的F_端口的功能虚拟化。VN_端口 44与控制器40可操作地通信并被配置为由计算设备14的VN_端口 26或其他VF_端口(例如，FCF 18的VF_端口 39)来访问并形成与这些端口的虚拟链接52。
[0016]图2是根据实施例的操作系统10的方法200的流程图。在操作期间，在202处，存储设备16可请求对SAN 5的设备14的访问。为了这样做，网关设备12初始地连接到存储设备16，使得存储设备16的每个N_端口 32经由物理链接50链接到网关设备12上的对应F_端口 42。根据光纤通道协议建立N_端口 32和F_端口 42之间的物理链接50。作为将网关设备12链接到存储设备16的结果，网关设备12的VN_端口 44允许存储设备16看起来向SAN 5呈现原始FCoE VN_端口。
[0017]在204处，控制器40执行用于支持VN_端口的MAC的Tl 1/FC-BB-5标准所要求的FCoE初始化协议，以建立虚拟链接52。FCoE初始化协议包括但不限于虚拟局域网(VLAN)发现协议、FCF发现协议、虚拟链接实例化协议、虚拟链接维护协议、以及其他协议。VLAN发现协议确定VLAN，针对其支持FCoE协议。FCF发现协议用来在FCoE SAN中发现FCF。在VLAN虚拟链接实例化协议期间，控制器40在CEE 20和/或FCF 18的对应VF_端口 39中的一个或多个与网关设备12的VN_端口 44之间建立虚拟链接52。
[0018]每个存储设备16的N_端口 32执行交换结构登录(FLOGI)操作，由F_端口 42所接收的FC FLOGI请求被控制器40转译成FIPFL0GI请求，并在VN_端口 44上被发送到(在204处)先前发现的FCF 18以根据T11/FC-BB-5标准将FCoE虚拟链接52实例化。可替代地，由F_端口 42所接收的FC FLOGI请求被转译成FIP N_端口 ID虚拟化(NPIV)发现服务交换结构参数(FDISC)请求，并在VN_端口 44上被发送到对应FCF 18，将例如链接52的虚拟链接实例化。在其中使用发现服务交换结构参数(FDISC)请求来请求许多FC ID的实施例中，这种请求被封装到FIP请求中并被发送到FCF18。在一个示例中，由F_端口 42所接收的FC FDISC请求被转译成FIP N_端口 IP虚拟化(NPIV)发现服务交换结构参数(FDISC)，并在VN_端口 44上被发送到FCF 18，以建立另一虚拟链接。当FIPFLOGI或FIPFDISC请求被接受时(例如，FIP FLOGI LS_ACC或FIP FDISC LS_ACC)，其被转译成具有由FCF 18所指配的FC ID的FC LS_ACC响应。F_端口 42经由配置(例如，端口到端口或VLAN)映射、或通过对相同VLAN上到FCF 18的多个路径实现负载均衡算法，被映射到VN_端口 44。
[0019]当建立了虚拟链接52时，由网关设备18 (例如，经由F_端口 26)从存储设备16所接收的任何原始FC帧被封装到FCoE帧中，并通过VN_端口 44被发送到FCF 18。VN_端口 44上所接收的任何FCoE帧被解封装并通过F_端口 42被发送到存储设备16。根据已知方法执行转译(即封装和/或解封装)。
[0020]在206处，维护虚拟链接52和物理链接50。FCoE控制器40通过实现如Tll/FC-BB-5中所描述的虚拟链接维护协议来维护虚拟链接52。虚拟链接维护协议包括将VN_端口和E_节点FIP保持活跃消息发送到FCF 18并监视来自FCF 18的FIP发现通告的接收，以确保维护FCF 18与网关设备上的VN_端口 44之间的通信。
[0021]如果在链接维护期间检测到VN_端口 44与￥?_端口 39之间的虚拟链接52中的一个或多个的失败(failure),那么使用FC原语序列(primitive sequence)在网关设备18的F_端口 42上反映这种失败。具体地，FC原语序列指示链接的操作状态，例如，不可操作(NOS)、下线(OLS)等等。如果由网关设备18的F_端口 42检测到物理链接50中的一个或多个的失败，那么通过针对当前建立的虚拟链接中的每一个将封装FIP的注销(LOGO)发送到FCF来将这种失败反映到FCoE虚拟链接52。
[0022]通过采用如上文所描述的网关设备18，遗留光纤通道设备能够连接到SAN的FCoE设备。具体地，在单个网关设备上包含FC和以太网端口二者提供了 SAN中的FCoE设备与遗留FC设备之间的多点连接性。虽然计算设备14被描述为经由FCoE协议与存储设备16通信，但在其他实施例中可采用FC协议。在示例中，如图3所示，与计算设备14大致类似地配置的计算设备114可替代地被配置为根据FC协议与和存储设备16大致类似地配置的存储设备116通信，并且设备114包括FC服务器或计算设备，而存储设备116包括FCoE存储设备。在这种配置中，在(与设备12大致类似地配置的)网关设备112上的与F_端口42大致类似地配置的F_端口 142与计算设备114的N_端口 132 (类似于N_端口 32)通信，网关设备112的(类似于VN_端口 44的)VN_端口 144虚拟地链接到存储设备114的(类似于VN_端口 26的)VN_端口 126，并且上文所描述的基本操作和配置可继续适用。
[0023]本领域的普通技术人员将理解的是，本发明的方面可以具体化为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的方面可采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)、或者组合了软件和硬件方面的、可在本文被全部总称为“电路”、“模块”或“系统”的实施例的形式。此外，本发明的方面可以采取被具体化在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质具有具体化在其上的计算机可读程序代码。
[0024]可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或物理计算机可读存储介质。物理计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子、磁、光、晶体、聚合物、电磁、红外、或半导体系统、装置、或设备、或前述的任何合适的组合。物理计算机可读存储介质的示例包括但不限于具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、RAM、ROM、EPROM、闪速存储器、光纤、CD-ROM、光存储设备、磁存储设备、或者前述的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含、或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合的程序或数据的任何有形介质。
[0025]可以使用任何适当的介质，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频(RF)等、或者前述的任何合适的组合，来传输被具体化在计算机可读介质上的计算机代码。可以以任何静态语言来编写用于实行针对本发明的方面的操作的计算机代码，诸如“C”编程语言或其他类似编程语言。计算机代码可以完全地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立的软件包、部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可以通过包括但不限于局域网(LAN)或广域网(WAN)、聚合网络的任何类型的网络或通信系统来连接到用户的计算机，或者可向外部计算机进行连接(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。
[0026]上文参考了根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的方面。将理解的是，流程图和/或框图中的每个块、以及流程图和/或框图中的块的组合，可以通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供到通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置的处理器以生产机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图中的一个或多个块中所指定的功能/动作的装置。
[0027]这些计算机程序指令也可被存储在可以指导计算机的计算机可读介质、其他可编程数据处理装置、或以特定方式起作用的其他装置中，使得存储在计算机可读介质中的指令生产包括实现流程图和/或框图中的一个或多个块中所指定的功能/动作的指令的制造品(article of manufacture) 0计算机程序指令也可被加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备，以使要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图中的一个或多个块中所指定的功能/动作的过程。
[0028]上文附图中的流程图和框图示出根据本发明各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方案的架构、功能和操作。出于此考虑，流程图或框图中的每个块可以表示模块、段或代码部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意的是，在一些可替代实现方案中，块中提到的功能可以以图中指出的之外的次序出现。例如，连续示出的两个块实际上可以大致并发地执行，或者有时可以以相反的次序来执行这些块，这取决于所涉及的功能。还应注意的是，框图和/或流程图中的每个块、以及框图和/或流程图中的块的组合，可以由执行指定功能或动作的特定用途的基于硬件的系统、或特定用途的硬件和计算机指令的组合来实现。
【权利要求】
1.一种用于在以太网光纤通道(FCoE)网络与光纤通道(FC)存储区域网络(SAN)设备之间使用的网关设备，包括: 控制器； 至少一个第一原始光纤通道F_端口，其与所述控制器可操作地通信，并被配置为与所述FC SAN设备的原始光纤通道N_端口相接；以及 至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)，其链接到所述至少一个第一原始光纤通道F_端口并与所述控制器可操作地通信。
2.根据权利要求1所述的网关设备，其中所述至少一个第一VN_端口虚拟地链接到至少一个虚拟F_端口(VF_端口)。
3.根据权利要求1所述的网关设备，其中所述至少一个第一VN_端口虚拟地与具有至少一个FCoE转发器(FCF)的无损以太网网络(CEE)链接。
4.根据权利要求1所述的网关设备，进一步包括被配置为执行FCoE初始化协议的控制器。
5.根据权利要求4所述的网关设备，其中所述FCoE初始化协议包括从如下组中选择的支持VN_端口的MAC协议，所述组包含:虚拟局域网(VLAN)发现协议、FCF发现协议、虚拟链接实例化协议以及虚拟链接维护协议。
6.根据权利要求1所述的网关设备，进一步包括被配置为当从光纤通道设备接收到FLOGI时执行虚拟链接实例化的控制器。
7.根据权利要求6所述的网关设备，其中所述控制器进一步被配置为将由所述至少一个第一原始光纤通道F_端口所接收的第一光纤通道(FC)FLOGI转译成FIP FL0GI，并将所述FIP FLOGI发送到所发现的FCF。
8.根据权利要求6所述的网关设备，其中所述控制器进一步被配置为将由所述至少一个第一原始光纤通道F_端口所接收的第一 FC FLOGI转译成FIP N_端口 ID虚拟化(NPIV)发现服务交换结构参数(FDISC)，并将所述FIP NPIV FDISC发送到FCF以将虚拟链接实例化。
9.根据权利要求8所述的网关设备，其中所述控制器进一步被配置为将由所述至少一个第一原始光纤通道F_端口所接收的FC FDISC转译成FIP NPIV FDISC，并在所述至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)上发送所述FIP NPIV FDISC以建立另一虚拟链接。
10.一种网络系统,包括: 以太网光纤通道(FCoE)服务器，其包括至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口 ); 与所述FCoE服务器可操作地通信的光纤通道(FC)存储装置，包括至少一个第一原始光纤通道1端口 ；以及 与所述FC存储装置通信的网关设备，包括: 控制器； 至少一个第一原始光纤通道F_端口，其与所述控制器可操作地通信，并与所述FC存储装置的所述至少一个第一原始光纤通道N—端口相接；以及 至少一个第二虚拟N_端口(VN_端口)，其链接到所述至少一个第一原始光纤通道F_端口并与所述控制器可操作地通信。
11.根据权利要求10所述的网络系统，进一步包括无损以太网网络(CEE)，所述无损以太网网络(CEE)包括至少一个FCoE转发器(FCF)，所述至少一个FCoE转发器与所述FCoE服务器的所述至少一个第一 ^^_端口以及所述网关设备的所述至少一个第二 VN_端口可操作地通信。
12.根据权利要求10所述的网络系统，进一步包括FCF，所述FCF包括与所述FCoE服务器的所述至少一个第一 VN_端口链接的第一虚拟F_端口 ~?_端口)以及与所述网关设备的所述至少一个第二 VN_端口链接的第二 VF_端口。
13.根据权利要求10所述的网络系统，其中所述网关设备的所述控制器被配置为执行FCoE初始化协议。
14.根据权利要求13所述的网关设备，其中所述FCoE初始化协议包括从如下组中选择的支持VN_端口的MAC协议，所述组包含:虚拟局域网(VLAN)发现协议、FCF发现协议、虚拟链接实例化协议以及虚拟链接维护协议。
15.一种将原始光纤通道端口连接到纯以太网光纤通道(FCoE)存储区域网络(SAN)的方法，包括: 提供网关设备，所述网关设备包括控制器、与所述控制器可操作地通信并被配置为与所述SAN的原始光纤通道N_端口相接的至少一个第一原始光纤通道F_端口、以及链接到所述至少一个第一原始光纤通道F_端口并与所述控制器可操作地通信的至少一个第一虚拟 N_ 端 口(VN_ 端口)； 将所述至少一个第一原始光纤通道F_端口的功能虚拟化；以及 经由所述网关设备的所述控制器执行初始化协议。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括执行虚拟局域网发现协议。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括执行FCoE转发器(FCF)发现协议。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括执行交换结构登录(FLOGI)操作。
19.根据权利要求18所述的方法，其中执行所述FLOGI操作包括当从光纤通道设备接收到FLOGI时执行虚拟链接实例化以建立虚拟链接。
20.根据权利要求18所述的方法，其中执行所述FLOGI操作包括将由所述至少一个第一原始光纤通道？_端口所接收的第一 FC FLOGI转译成FIP N_端口 ID虚拟化(NPIV)发现服务交换结构参数(FDISC)，并将所述FIP NPIV FDISC发送到FCF以将虚拟链接实例化。
21.根据权利要求20所述的方法，其中执行所述FLOGI操作包括将由所述至少一个第一原始光纤通道F_端口所接收的FC FDISC转译成FIP NPIV FDISC，并在所述至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口)上发送所述FIP NPIV FDISC以建立另一虚拟链接。
22.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在建立的所述虚拟链接上执行虚拟链接维护。
23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括检测建立的所述虚拟链接上的失败，并在所述网关设备的所述至少一个第一原始光纤通道F_端口上指示所述失败。
24.根据权利要求18所述的方法，其中执行所述FLOGI操作包括将由所述至少一个第一原始光纤通道？_端口所接收的第一光纤通道(FC)FLOGI转译成FIP FL0GI，并经由所述至少一个第一虚拟N_端口(VN_端口 )将所述FIP FLOGI发送到所发现的FCF。
【文档编号】H04L12/28GK104335533SQ201380027260
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】R·G·哈索恩 申请人:国际商业机器公司