在存储区域网之间映射scsi设备的地址的方法和系统的制作方法

专利名称：在存储区域网之间映射scsi设备的地址的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明与数据和信息通信系统以及它们的运行有关，具体地说，与存储区域联网技术有关。特别是，本发明涉及光纤通道存储区域网(SAN)和在两个SAN之间映射SCSI设备的地址的方法和系统。
存储区域网SAN是供数据存储专用的计算机网络，可以帮助解决其中的一些问题。存储区域网采用一种不同的称为光纤通道(FC)的高性能计算机协议来传输数据。存储区域网还消除了服务器与存储设备之间的一对一连接的限制，允许多个服务器与多个存储设备连接，共享对多个存储设备的访问。这种通过存储区域网得以实现的多对多连接，再加上光纤通道协议，使数据传输过程可以更快速、更高效和更可靠，也更容易管理。此外，存储区域网还可以使数据备份操作通过它而不是通过主计算机网来实现，因此大大地减少了主计算机网上的拥塞，从而使主计算机网可以有效得多地进行日常运作。
然而，市面上所售大多数存储设备仍配置小型计算机系统接口。此外，大多数机构已经在采用小型计算机系统接口的存储设备和服务器上作了相当大的投资。因此，为了使一个光纤通道存储区域网的设备能与采用SCSI的存储设备共用，在这些设备之间必须安装一些存储路由器(storage router)。具体地说，存储路由器对于将数据备份过程从一个主计算机网转移到存储区域网上来说是必不可少的，因为大多数数据备份存储设备采用的是SCSI接口，只能通过存储路由器连接到存储区域网上。随着新的计算机协议的引进，存储路由器日益成为采用不同协议的服务器、存储设备和存储区域网设备之间进行快速、无缝通信所必需的。
然而，典型的SAN是为一个特定的机构或特定的场所服务的本地光纤通道网。这些SAN可以相当大，但是不能跨越很长距离，因为这些SAN都有着由支持光纤通道所需的基础设施给定的距离限制。例如，光纤通道标准规定了进行跨距最大能达到10km而在有些情况下能达到30km的通信的方法。然而，为了能这样，实现光纤通道网的机构通常必须拥有光纤或者从其他方租用专用光纤，这可能是非常昂贵的，在大多数情况下会受到成本限制。
这是因为用来承载光纤通道业务的光纤只能承载光纤通道协议的业务。它们不能与其他协议同享。因此，更为经济的是采用一种能被诸如由电话公司拥有的那些可以承载ATM业务、SONET业务和IP业务的现有网络支持的协议进行远距离传输数据。所以，SAN通常局限于它们可以服务的地理区域(即，它们局限于本地操作)。此外，两个或更多个地域不同的SAN不能以它们似乎相互都是本地SAN那样无缝地相互连接，因为连接它们的基础设施不存在或者费用过高。
1999年11月12日递交的相关美国专利申请No.60/165,194“Encapsulation Protocol for linking Storage Area Networks Overa Packet Based Network”(以下称为“封装申请”)揭示了通过一个基于分组的网络链接一些存储区域网的封装协议，其中涉及了上面讨论到的这些问题。该申请全部内容在此用作参考。然而，即使采用该封装专利申请提供的解决方案，用一个扩展设施，诸如该申请的封装协议之类，将两个或更多个SAN连接在一起需要将SCSI设备的地址从一个SAN映射到一个中间地址以通过该扩展设施，然后再在一个远地SAN上映射成另一个地址。为了使在一个SAN上的始发设备(主机)能象访问在这个始发设备所连接的本地SAN上的SCSI设备那样访问在一个远地SAN上的SCSI设备，就必须执行这样的映射。这些映射应该以一种通用的方式执行，使得不同类型的含有SCSI设备的体系结构(即，并行BUS、光纤通道协议等)都可以用同样的方法映射。
对于在两个SAN之间映射SCSI设备的地址已有一些解决方案，但是这些解决方案通常都要求通过扩展设施传输SCSI设备的整个地址并在远地SAN上重用同样的地址。例如，第一SAN上的一个并行总线SCSI设备可以具有一个总线为0、目标为1和LUN(逻辑单元标识符)为0的地址。在现有技术的方法和系统中，扩展设施将该信息从第一SAN传输给一个远地SAN，在那里同样的地址用来在远地SAN上标识这个设备。然而，这种处理方式有着双重问题。第一，它使用了局限于一种类型的体系结构的地址映射方法，也就是说，这种方法只能映射一种类型的SCSI体系结构的SCSI设备(例如，并行总线SCSI设备)。第二，由于设备地址在扩展设施的两侧必须是相同的，因此不能动态地映射通过扩展设施的SCSI设备。
进一步说，需要有一种在两个SAN之间映射SCSI设备的地址的方法和系统，可以动态地映射通过一个SAN扩展设施的SCSI设备地址。
本发明提供了一种在由一个SAN扩展设施通过一个基于分组的网络连接的两个SAN之间映射SCSI设备的地址的方法和系统，可以基本上消除或减少与大跨距运用光纤通道协议有关的缺点和问题。具体地说，本发明通过提供一种在两个SAN之间通用和动态地映射SCSI设备的地址的方法，提供了一种无缝互联地域不同的SAN的方法，使得它们工作起来就象它们都是本地SAN那样。
具体地说，本发明提供了一种从一个主机访问一个设备的方法和系统，其中主机和设备分别位于由一个传输层互联的两个SAN内，传输层与主机SAN之间的接口是一个主机节点，而设备SAN与传输层之间的接口是一个目标节点。本发明的方法包括下列步骤在目标节点，将设备地址映射为一个目标通用标识符(Generic Identifier)，再将这个通用标识符映射为一个按传输协议标识设备的传输标识符；以及，在主机节点，将设备的传输标识符映射为一个主机通用标识符，再将这个主机通用标识符映射为主机可访问的一个地址。每个节点可以是一个光纤通道-SCSI路由器，例如由Texas州Austin的CrossroadsSystems公司制造的光纤通道-SCSI路由器。主机通用标识符可以包括一个从与目标通用标识符结合的目标节点传输协议地址的映射。传输层可以是一个基于分组的网络，SAN扩展设施通过这个网络承载光纤通道协议。
本发明有一个重要的技术优点，所提供的在由一个SAN扩展设施连接的两个SAN之间映射SCSI设备的地址的方法和系统可以以一种通用方式映射SCSI设备地址，使得任何SCSI设备体系结构可以用同样的方法映射。
此外，本发明有一个重要的技术优点，所提供的在两个SAN之间映射SCSI设备的地址的方法和系统可以动态地映射通过一个SAN扩展设施的SCSI设备的地址。
从以下结合附图所作的说明中可以更加完整地理解本发明及其优点。在这个附图中同样的标注数字表示同样的特征，其中

图1为在典型的SAN环境内实现本发明的方法和系统的简化框图。
发明详细说明附图例示了本发明的优选实施例，图中同样的数字用来标注同样和相应的部分。
本发明提供了一种在由一个SAN扩展器通过一个基于分组的网络连接的两个SAN之间映射SCSI设备的地址的方法和系统，可以利用现有的通信网高效、经济地连接多个或许地域不同的SAN，使它们工作起来就象它们是一个存储区域网。一个SAN上的主机设备因此可以访问在一个远地SAN上的目标设备，就象这两方设备是同属于一个SAN那样。因此，本发明的方法和系统能有效地克服现有的光纤通道网的距离限制，使这种SAN模式可以扩展到多个横跨许多英里的SAN。例如，本发明可以用来将一个在洛杉矶的公司SAN与另一个在纽约市或东京的公司SAN链接起来。在存储恢复的情况下，本发明允许一个备份数据库驻留在远地，如果在本地由于象火灾或水灾那样的灾祸而受破坏，也能保证数据的完整性。实现本发明的SAN因而没有必要局限于只是本地使用。
为了连接跨距大于光纤通道协议所允许跨距的一些本地SAN，本发明可以与在封装专利申请中所揭示的SAN扩展设施配合工作。封装专利申请规定了一个运行光纤通道协议的封装协议(EP)，使它可以通过诸如异步传输模式(ATM)或者以太网之类的任何基于分组的传输设施传输。利用在封装申请中所揭示的扩展设施，本发明提供了一种将在一个SAN上的SCSI设备的地址通过任何用来连接SAN的传输层(例如，ATM、千兆比特以太网或光纤通道)通用映射给一个或多个远地SAN的方法。
用来将各SAN连接到扩展传输设施的一个节点(光纤通道-SCSI路由器)维护两个映射表，如下面将详细说明的那样，将设备地址通过传输协议映射到另一个节点。一个节点所维护的表的性质取决于这个节点是一个主机节点还是一个目标节点。这种分配在下面还要详细说明。
在连接任何两个SAN的扩展传输设施两端的节点，稍有不同地建立它们的映射表，这取决于它们是目标节点还是主机(始发)节点。一个目标节点(接有目标设备的节点)建立将一个SCSI的设备地址首先映射为一个目标通用标识符、再映射为一个在扩展设施传输协议上使用的传输标识符(地址)的表。一个始发节点(接有试图访问一个目标设备的主机的节点)根据当前的体系结构(例如，并行总线、光纤通道等)，建立将从扩展设施协议接收的地址(传输标识符)映射回一个有效的SCSI设备地址的表。这种方法将在下面详细说明。
按照本发明的原理，一个目标节点首先将一个SCSI设备地址映射为这个目标节点上的一个目标通用标识符。然后，可以将这个目标通用标识符映射为一个用作扩展传输设施上的设备标识符的传输标识符。目标通用标识符和传输标识符在有些情况下可以是相同的。目标节点将设备传输标识符以及目标节点在扩展传输设施上的地址通知始发节点。因此，始发节点就有了确定拥有SCSI设备的目标节点所需的信息以及这个具体设备的设备传输标识符。始发节点于是可以将目标节点地址和设备传输标识符映射为始发节点上的一个主机通用标识符，然后再将这个主机通用标识符映射为一个地址，这个地址就可以提供给本地始发SAN上的始发设备。
图1为例示本发明的方法和系统在典型的SAN环境内的实现的简化框图。图1的网络100包括第一主机SAN110和第二主机SAN112，它们可以是本地光纤通道SAN。第一主机SAN110和第二主机SAN112可以访问目标SAN115，目标SAN115也可以是一个本地光纤通道SAN，例如用于磁带备份和磁盘镜象。第一主机SAN110以通信方式连接到第一始发节点120上，而第二主机SAN112以通信方式连接到第二始发节点130上。目标SAN115以通信方式连接到目标节点150上。第一始发节点120、第二始发节点130和目标节点150可以是光纤通道-SCSI路由器，例如是由Texas州Austin的Crossroads Systems公司制造和销售的光纤通道-SCSI路由器。节点120、130和150可以是SAN110、112和115与网络100其余部分的接口。
节点120、130和150包含的光纤通道-SCSI路由器都能实现EP层(如在封装申请中所揭示的)，使得光纤通道协议可以在基于分组的WAN(广域网)140上无缝流通。WAN140表示一个物理上的基于分组的传输设施，诸如ATM或以太网之类。WAN140可以是一个专用链路或交换网。SAN110、112和115分别通过光纤通道链路190连接到各自的节点上。节点120、130和150各通过网络链路192连接到WAN140上。光纤通道链路190根据具体应用需要可以是铜线、光纤链路或任何其它为熟悉本技术领域的人员所知的网络链路。网络链路192同样按需要可以是任何这样的网络链路。
第一主机SAN110、第二主机SAN112和目标SAN115可以分别包括多个始发设备和多个目标设备。例如，目标SAN115包括光纤通道集线器(交换机)160、磁带库170和磁盘180。虽然只示出了磁带库170和磁盘180，可以有多个始发和目标设备连接到光纤通道集线器160上，通过它再连接到光纤通道-SCSI路由器(目标节点)150上。目标SAN115因此可以包括多个主机和多个始发设备。
本发明的方法和系统需要一个扩展设施协议来连接两个或更多个SAN，在这些SAN之间将进行对目标地址的映射。
封装申请揭示了这样一个扩展设施协议(EP)。本发明的映射SCSI地址的方法和系统运用这个封装协议提供一个传输设施，承载用来使一个SAN上的始发设备可以象访问始发设备所在的本地SAN上的SCSI设备那样访问一个远地SAN上的SCSI设备的映射。因此，一个远地SAN上的设备可以表示为对在其他SAN上的始发设备可用的设备。封装申请揭示了一种可以与本发明一起运用的可兼容封装协议。
图1例示了本发明的方法和系统可用来在一些通过一个诸如ATM网之类的网络协议互联的光纤通道SAN之间映射SCSI设备地址的情况。图1这个例子只是例示性的，并不排除本发明的方法和系统可以用于映射其他SCSI体系结构设备地址或采用一个不同的协议来互联这些SAN的情况。
为了实现根据本发明的方法和系统的映射，目标节点150将建立两个表。第一个表将连接到目标节点150上的每个SCSI设备的地址信息映射为一个对于每个SCSI设备来说是唯一的目标通用标识符。例如，如果磁带库170和磁盘180分别具有为0x1和0x2的FC地址，磁带库170具有为0和1的两个逻辑单元标识符(LUN)，而磁盘180只有为0的一个LUN，于是目标节点150就可以建立下面这个表，将SCSI设备地址映射为目标通用标识符。
表1
目标节点150用这些目标通用标识符将每个设备地址映射为一个可以用来按扩展设施传输协议标识设备的传输标识符。在这个例子中，遵从扩展器传输协议的设备传输标识符与通用标识符相同。然而，不一定要是这种情况，也可以用其他标识符代替。下面的表2示出了将目标通用标识符映射为设备传输标识符的情况。
表2
建立了表1和2后，目标节点150就可以将它已经设置成可用的目标设备和它们各自的传输标识符通知第一始发节点120和第二始发节点130。通知网络内其他节点的方法可以是任何为熟悉本技术领域的人员所知的方法。
第一始发节点120和第二始发节点130分别类似地建立两个表。每个始发节点建立的第一个表用来将目标节点的传输协议地址和由目标节点150产生的每个设备传输标识符映射为在这个本地节点内的主机始发通用标识符。与一个给定目标设备关联的主机通用标识符表示目标节点传输协议地址与设备传输标识符的组合。对于这个例子来说，假设目标节点150具有一个ATM地址0x01020304，于是在第一始发节点120和第二始发节点130内将建立下面的表3。
表3
在这个例子中，连接到目标节点150上的所有设备对于第一始发节点120和第二始发节点130都设为可用的。然而，一个目标节点(如目标节点150)可以通过留下一些选定的SCSI设备地址不列入它为映射产生的表内，来决定只使一些设备对于始发节点是可访问的。这样的不同映射配置也在本发明的范围之内。本发明考虑了这样一些映射的任何组合。
第一始发节点120和第二始发节点130还建立了诸如在下面列出的表4和5之类的表，将主机通用标识符映射成一个可由本地SAN上的主机用来访问目标设备的形式。在表4和5所示的例子中，主机通用标识符映射为单个光纤通道目标设备上的LUN。这个光纤通道目标设备是一个在主机SAN内的模拟目标设备，用来表示目标SAN115上的远地目标设备，以便本地主机可以访问每个设备。
表4
表5
因此，本发明的方法和系统能在一个主机SAN中运用一个模拟目标设备，它可以是位于一个远地目标SAN的一个或多个真实目标设备的地址映射成的。主机通用标识符映射成的模拟光纤通道目标设备能用来访问远地目标设备，就象该远地目标就处在本地SAN内那样。
本发明的方法和系统不排除出现其他映射，即每个主机通用标识符可以被映射为在本地主机SAN内的唯一模拟光纤通道目标设备。这样一些映射的任何组合都可以采用，都在本发明的范围之内。实际上，始发节点可以决定只映射一些选定的目标设备或者映射所有的目标设备。目标设备还能以任何次序映射。例如，在上面的表4中，第一始发节点120将目标SAN115的每个目标设备映射为一个模拟光纤通道目标设备，但是次序不同。主机通用标识符1映射为光纤通道LUN0，主机通用标识符0映射为光纤通道LUN1，而主机通用标识符2映射为光纤通道LUN2。任何这样的组合都在本发明的范围之内。相反，第二始发节点130在这个例子中只将一个与主机通用标识符2关联的目标设备映射为一个光纤通道LUN0。
通过使用这些映射表，与第一始发节点120和第二始发节点130连接的本地SAN上的始发设备都可以访问与目标节点150连接的目标SAN115上的SCSI目标设备。按照本发明的原理，可以使所有这些远地目标设备或者有限的这些远地目标设备成为对于远地的始发SAN是可以从一个本地目标SAN访问的。因此，本发明通过以一种通用方式映射设备地址，使任何类型的SCSI目标设备可以通过任何类型的扩展设施协议访问。此外，本发明的方法和系统提供了根据所建立的映射表，从一个或多个远地始发SAN访问一个目标SAN上的所有或有限的目标设备的能力。本发明还使体系结构和协议不同的多个SAN可以以一种通用方式互联。
本发明的方法和系统可以在一个诸如图1中的路由器120、130和150(节点120、130和150)之类的光纤通道-SCSI路由器内实现。本发明可以体现为纯粹是一些存储在光纤通道-SCSI路由器的存储器内的计算机可执行软件指令，因此可以很方便地升级为具有新创建的功能的新版本。采用本发明并不要求在现有的光纤通道-SCSI路由器的硬件上有什么改变。可以存储本发明的软件指令的存储器可以是RAM(随机存取存储器)或ROM(只读存储器)，或者其他类似的存储设备。
本发明的方法和系统可以与诸如在封装申请中所揭示的任何可兼容的封装协议一起运用，而且可以在现有的因特网基础设施和其他现有的网络协议上运用。例如，扩展协议可以是一个典型的IP网络协议、ATM网协议、千兆比特以太网协议，或者任何允许数据分组在节点之间流通的协议。本发明的方法和系统允许在一个扩展网络两端的任何SCSI协议SAN之间SCSI设备地址的映射。
本发明并不局限于用于各存储区域网都采用相同的光纤通道协议的情况。例如，图1中的目标主机115和始发主机110和112可以分别采用不同的协议，而本发明的映射SCSI目标设备地址的方法和系统可以继续起着如这里所揭示的作用。然而，需要一个可兼容的封装协议。
本发明提供了将一个SAN模式扩展到跨距远大于当前光纤通道协议所允许距离的多个SAN的能力。本发明提供了互联一些处在诸如不同城市之类的不同地理位置的SAN的能力，使得它们能以一种无缝方式进行工作，就好象它们构成了一个单独的本地SAN那样。此外，就存储恢复来说，本发明允许一个备份数据库驻留在远地，从而即使在本地由于某种故障或灾祸而受破坏的情况下也能保证数据的完整性。
虽然以上结合例示性的实施例对本发明作了详细说明，但应理解，所作的说明只是例示性的而不是限制性的。因此，还应当理解，本发明的这些实施例的细节的多种改变和本发明的其他实施方式都是显而易见的，熟悉本技术领域的人员参考本说明很容易实现。所有这样的改变和其他的实施方式都应在所附权利要求书所述的本发明的实质和范围之内。
权利要求
1.一种映射SCSI设备的地址的系统，所述系统包括多个挂有至少一个设备和/或至少一个主机的存储区域网；以及一个通过一个基于分组的网络连接所述至少两个存储区域网的存储区域网扩展设施，其中在任何存储区域网上的至少一个主机可以访问处在所述多个存储区域网中任何存储区域网上的至少一个设备。
2.权利要求1的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述存储区域网扩展设施无缝地互联所述至少两个存储区域网。
3.权利要求2的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述多个存储区域网处在不同的地域。
4.权利要求1的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述存储区域网扩展设施还包括多个节点。
5.权利要求4的映射SCSI设备的地址的系统，其中在所述节点内，将设备地址映射为一个中间设备标识符，再将该中间设备标识符映射为所述主机可访问的一个地址。
6.权利要求5的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述节点包括一个光纤通道-SCSI路由器。
7.权利要求5的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述中间设备标识符包括一个节点标识符；以及一个通用设备标识符。
8.权利要求5的映射SCSI设备的地址的系统，其中每个所述节点可以将处在它所连接的所述存储区域网上的所述至少一个设备通知所述多个节点。
9.权利要求5的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述多个存储区域网通过一个封装协议进行通信。
10.一种映射SCSI设备的地址的方法，所述方法包括下列步骤标识一个处在第一存储区域网上的主机；标识一个处在至少一个其他存储区域网上的设备；通过一个传输层使所述第一存储区域网与所述至少一个其他存储区域网互联；将一个设备地址映射为一个中间设备标识符；以及将所述中间设备标识符映射为所述主机可访问的一个地址。
11.权利要求10的方法，其中在所述传输层与所述第一存储区域网或所述至少一个其他存储区域网之间的接口包括一个节点。
12.权利要求11的方法，其中所述将一个设备映射为所述中间设备标识符的步骤在每个节点执行。
13.权利要求11的方法，其中所述将所述中间设备标识符映射为所述主机可访问的一个地址的步骤在每个节点执行。
14.权利要求11的方法，其中所述节点包括一个光纤通道-SCSI路由器。
15.权利要求14的方法，其中所述中间设备标识符包括一个节点标识符；以及一个通用设备标识符。
16.权利要求15的方法，其中所述传输层包括一个基于分组的网络。
17.权利要求11的方法，其中所述存储区域网处在不同的地域。
18.一种映射SCSI设备的地址的系统，所述系统包括一个处在多个存储区域网中第一存储区域网上的SCSI设备；一个处在所述多个存储区域网中第二存储区域网上的主机；以及将所述多个存储区域网连接到一个基于分组的网络上的多个节点，其中所述节点无缝地使所述多个存储区域网互联，从而使所述主机可以访问所述设备。
19.权利要求18的映射SCSI设备的地址的系统，其中在所述节点内，将设备地址映射为一个中间设备标识符，该中间设备标识符再映射为所述主机可访问的一个地址。
20.权利要求18的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述多个存储区域网中至少有一对所述存储区域网处在不同的地域。
21.权利要求18的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述节点包括一个光纤通道-SCSI路由器。
22.权利要求18的映射SCSI设备的地址的系统，其中所述中间设备标识符包括一个节点标识符；以及一个通用设备标识符。
全文摘要
本发明提供了一种在由一个SAN扩展设施通过一个基于分组的网络连接的、使用光纤通道协议的大跨距的两个SAN(110，112，115)之间映射SCSI设备(170，180)的地址的方法和系统。本发明通过提供一种在两个SAN(110，112，115)之间通用和动态地映射SCSI设备地址的方法，使地域不同的多个SAN(110，112，115)互联，使它们工作起来就象它们都是本地的SAN那样。本发明提供了一种从一个主机(110，112，115)访问一个设备(170，180)的方法和系统，其中主机(110，112，115)和设备(170，180)都处在同一层，而所述SAN(110，112，115)各有一个节点(120，130，150)。这种方法包括在每个节点(120，130，150)执行的下列步骤将设备地址映射为一个中间设备标识符；以及将中间设备标识符映射成主机(110，112，115)可访问的一个地址。每个节点(120，130，150)可以是一个光纤通道－SCSI路由器，中间设备标识符可以包括一个节点标识符和一个通用设备标识符。传输层可以是一个基于分组的网络。
文档编号G06F13/14GK1452741SQ00819516
公开日2003年10月29日 申请日期2000年11月13日 优先权日1999年11月12日
发明者罗伯特·A·雷诺兹, 约翰·B·希其顿, 肯尼思·D·斯麦扎 申请人:交叉路径系统公司