专利名称：存储虚拟化设备及使用该设备的计算机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及存储虚拟化设备及使用该设备的计算机系统，更具体地，涉及下述的一种存储虚拟化设备以及使用该设备的计算机系统，该存储虚拟化设备与主机计算机和多个物理存储单元相连，并且使该主机计算机将这些物理存储单元的存储区识别为虚拟存储单元。
背景技术：
传统上，在用于处理大量数据的计算机系统中，采用多个服务器计算机来执行所分配的处理，并且这些服务器计算机共同使用多个物理存储单元。
在多个服务器计算机共同使用多个物理硬盘单元的情况下，这些服务器计算机将这些物理硬盘单元的组合存储区识别为虚拟存储单元，从而简化这些服务器计算机访问物理硬盘单元的处理(参见日本专利公报No.2003-44421)。
在日本专利公报No.2003-44421中，服务器计算机访问虚拟硬盘单元，从而它们可以在考虑每个物理硬盘单元的存储容量、连接方式等的情况下使用这些物理硬盘单元。
另外，日本专利公报No.2001-154929公开了一种通过光纤信道仲裁环(FC-AL)设备将包括物理硬盘单元等的文件设备连接到主机计算机的方法(参见该专利公报的图1)。
在日本专利公报No.2001-154929中，主机计算机通过两条通信路径连接到FC-AL设备。当在处理数据的路径之一中出现故障时，将处理数据的路径改变为另一路径。通过该方法，可以提高系统的可靠性。
在图5中示出了传统的计算机系统，在该系统中，多个主机计算机P1和P2通过多个虚拟化设备V1和V2共同使用多个物理硬盘单元S1和S2。
虚拟化设备V1和V2使主机计算机H1和H2将组合存储区(每个组合存储区都由物理硬盘单元S1和S2的部分存储区构成)识别为虚拟硬盘单元90a和90b。也就是说，对这些硬盘单元进行虚拟化。主机计算机H1能够通过分别与虚拟化设备V1和V2相连的两条通信路径92和93来访问虚拟硬盘单元90a和90b。类似地，主机计算机H2能够通过分别与虚拟化设备V1和V2相连的两条通信路径94和95来访问虚拟硬盘单元90a和90b。
在图5所示的计算机系统中，通过访问虚拟硬盘单元90a和90b，主机计算机H1和H2能够使用物理硬盘单元S1和S2，而不必考虑各个物理硬盘单元S1和S2的存储容量、连接方式等。
另外，主机计算机H1和H2对两条通信路径92和93或者94和95的负载进行均衡，从而不会将负载集中到虚拟化设备V1和V2之一上。当在两条通信路径之一中出现故障时，关闭该故障路径，但可以通过另一条路径继续进行处理。通过该结构，可以提高计算机系统的容错性。
但是，传统的虚拟化设备V1和V2具有以下缺点。
在图5中，主机计算机H1和H2分配对虚拟化设备V1和V2的访问，以均衡负载。但是主机计算机H1和H2对虚拟化设备V1和V2的访问不受限制，所以两个主机计算机H1和H2可以同时访问一个虚拟化设备V1。在这种情况下，负载集中到路径96和97(其将虚拟化设备V1连接到物理硬盘单元S1和S2)，从而使路径96和97变得繁忙。因此，系统访问物理硬盘单元S1和S2的速度必然更慢。
当共同使用一个虚拟化设备的主机计算机的数量增加时，上述缺点变得突出。
如果在路径96(其将虚拟化设备V1连接到物理硬盘单元S1)中出现故障时，虚拟化设备V1不能访问物理硬盘单元S1，使得主机计算机H1和H2不能访问虚拟硬盘单元90a。即，如果仅在一条通信路径内出现故障，则会发生整个计算机系统的功能紊乱和性能下降。
发明内容
提出本发明以克服传统技术的缺点。
本发明的目的是提供一种存储虚拟化设备，其具有连接到物理存储单元的通信路径的足够容错性；以及一种计算机系统，其包括本发明的存储虚拟化设备，并且即使访问集中到一个存储虚拟化设备也能够在不降低访问速度的情况下访问物理存储单元。
为了实现上述目的，本发明的存储虚拟化设备的第一基本结构包括第一连接装置，用于连接到主机计算机；多个第二连接装置，用于通过多条通信路径分别与多个物理存储单元进行通信，所述第二连接装置中的每一个都能够连接到包括第一通信路径和第二通信路径在内的多条通信路径；虚拟化装置，用于使主机计算机将由物理存储单元的部分或所有存储区构成的存储区识别为虚拟存储单元；以及路径控制装置，用于当第一通信路径中出现故障时，关闭连接到这些物理存储单元之一的第一通信路径，并且通过第二通信路径与物理存储单元进行通信。
在所述存储虚拟化设备中，所述虚拟化装置可以通过多条通信路径连接到各个物理存储单元。因此，即使在连接到物理存储单元的一条通信路径中出现故障，所述虚拟化装置也能够通过另一通信路径与物理存储单元进行通信。
本发明的存储虚拟化设备的第二基本结构包括第一连接装置，用于连接到主机计算机；多个第二连接装置，用于通过多条通信路径分别与多个物理存储单元进行通信，所述第二连接装置中的每一个都能够连接到包括第一通信路径和第二通信路径在内的多条通信路径；虚拟化装置，用于使主机计算机将由物理存储单元的部分或所有存储区构成的存储区识别为虚拟存储单元；以及分配装置，用于在所连接的通信路径之间分配主机计算机对各个物理存储单元的访问。
在所述存储虚拟化设备中，所述分配装置可以在连接到各个物理存储单元的通信路径之间周期性地分配访问。
在所述存储虚拟化设备中，当在第一通信路径中出现繁忙时，分配装置可将当前与各个物理存储单元进行通信的通信路径从第一通信路径改变到第二通信路径。通过该结构，即使主机计算机的访问集中到虚拟化装置，也可以在通信路径之间分配访问，从而能够在不降低访问速度的情况下对物理存储单元进行访问。
所述存储虚拟化设备可以进一步包括路径控制装置，用于当第一通信路径中出现故障时，关闭连接到物理存储单元之一的第一通信路径，并通过第二通信路径与该物理存储单元通信。通过该结构，即使在连接到物理存储单元的通信路径之一中出现故障，虚拟化装置也能够通过另一通信路径与物理存储单元进行通信。
存储虚拟化设备可以进一步包括用于向主机计算机报警在第一通信路径中出现故障的装置。通过该结构，主机计算机能够向用户通知在虚拟化装置和物理存储单元之间的通信路径中出现故障，从而能够很快解除故障。
在所述存储虚拟化设备中，当解除了故障时，路径控制装置可以打开第一通信路径。通过该结构，可以自动恢复故障通信路径。
另外，本发明的计算机系统包括主机计算机；多个物理存储单元；以及本发明的多个存储虚拟化设备，其通过多条通信路径连接到主机计算机和物理存储单元。
在本发明的计算机系统中，即使主机计算机的访问集中到存储虚拟化设备之一，该主机计算机也可以在不降低访问速度的情况下访问物理存储单元。此外，可以提高存储虚拟化设备和物理存储单元之间的通信路径的容错性。
现将通过示例的方式并且参照附图对本发明的实施例进行说明，在附图中图1是本发明的计算机系统的实施例的说明图；图2是计算机系统中使用的存储虚拟化设备的方框图；图3是表示由存储访问装置访问物理硬盘单元的处理的流程图；图4是表示由路径控制装置执行的监视器定时器的超时处理的流程图；以及图5是传统计算机系统的说明图。
具体实施例方式
现将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
图1是表示本发明的计算机系统A的结构的说明图。
计算机系统A包括多个主机计算机H1和H2；多个物理硬盘单元(物理存储单元)S1和S2；和多个存储虚拟化设备Va和Vb，其分别连接到主机计算机H1和H2以及物理硬盘单元S1和S2。
存储虚拟化设备Va和Vb中的每一个都具有多个第一连接装置10(其连接到主机计算机H1和H2)和多个第二连接装置12(其连接到物理硬盘单元S1和S2)。
第一连接装置10和第二连接装置12为光纤信道接口，与主机计算机H1和H2、物理硬盘单元S1和S2相对应的电缆(例如，同轴电缆、光缆)以及光纤信道与光纤信道接口相连。
存储虚拟化设备Va和Vb分别连接到主机计算机H1和H2。存储虚拟化设备Va通过通信路径2a和2b连接到物理磁盘驱动单元S1，并通过通信路径4a和4b连接到物理磁盘驱动单元S2。另一方面，存储虚拟化设备Vb通过通信路径6a和6b连接到物理磁盘驱动单元S1，并通过通信路径8a和8b连接到物理磁盘驱动单元S2。
将参照图2对存储虚拟化设备Va的结构进行说明。应该注意，存储虚拟化设备Vb的结构与存储虚拟化设备Va的结构相同，因此省略对其的说明。
存储虚拟化设备Va包括由CPU、LSI、ROM等构成的控制部分。该控制部分执行存储在ROM中的程序，执行LSI的功能，并用作虚拟化装置22、存储访问装置24、分配装置24a、路径控制装置24b和报警装置28。
虚拟化装置22将物理存储单元S1和S2(由第二连接装置12连接到虚拟化装置22)的部分或所有存储区进行组合，并将组合存储区作为虚拟硬盘单元(虚拟存储区)22a提供给主机计算机H1和H2。
存储虚拟化设备Va通过多条通信路径2a、2b或4a、4b连接到各个物理硬盘单元S1和S2。
虚拟化装置22将通过第一连接装置10从主机计算机H1和H2输入的访问信号转换成用于访问物理硬盘单元S1和S2的访问信号(将通过通信路径2a、2b和4a、4b输出该访问信号)。
基于从虚拟化装置22发送的用于访问物理硬盘单元S1和S2的访问信号，存储访问装置24通过第二连接装置12以及通信路径2a、2b和4a、4b访问物理硬盘单元S1和S2。
存储访问装置24包括分配装置24a和路径控制装置24b。
分配装置24a在路径2a和2b之间周期性地改变通信路径(使得能够通过该通信路径来访问物理硬盘单元S1)。通过该操作，可以对路径2a和2b的负载或通信量进行分配。类似地，分配装置24a在路径4a和4b之间周期性地改变通信路径(使得能够通过该通信路径访问物理硬盘单元S2)。
另外，当在与物理硬盘单元S1进行通信的通信路径2a和2b之一中出现繁忙时，路径控制装置24b改变为通过另一通信路径与物理硬盘单元S1进行通信。
路径控制装置24b检查在通信路径中是否发生故障或多个故障。该检查是周期性执行或者在访问物理硬盘单元S1和S2时执行的。如果检测到故障，则路径控制装置24b关闭该故障通信路径。另一方面，当通信路径中的故障恢复时，路径控制装置24b打开该通信路径。应该注意，“关闭”一词指禁止访问物理硬盘单元S1或S2；“打开”一词指允许访问物理硬盘单元S1或S2。
当在与物理硬盘单元S1和S2相连的通信路径2a、2b或4a、4b之一中出现故障时，路径控制装置24b关闭故障路径，并通过另一通信路径与物理硬盘单元进行通信。
另一方面，当故障通信路径恢复时，路径控制装置24b打开所关闭的故障通信路径，从而可以再次通过所打开的通信路径执行与物理硬盘单元的通信。
当路径控制装置24b在通信路径中检测到故障时，报警装置28向主机计算机H1和H2通知在通信路径中发生故障。
接下来，将参照图3对存储访问装置24访问物理硬盘单元S1和S2的处理进行说明。应该注意，在图3中，由符号“a”表示的处理是由分配装置24a执行的处理；由符号“b”表示的处理是由路径控制装置24b执行的处理；而由符号“c”表示的处理是由报警装置28执行的处理。
对存储虚拟化设备Va和Vb与物理硬盘单元S1和S2之间的处理进行说明。应该注意，将通过路径2a和2b的存储虚拟化设备Va和物理硬盘单元S1之间的处理作为示例进行说明。
当存储访问装置24从虚拟化装置22接收到请求访问物理硬盘单元S1的信号时，分配装置24a执行处理“a”。
首先，分配装置24a检查用于访问的通信路径(例如，2a)是否繁忙(步骤ST1)。如果通信路径2a繁忙，则分配装置24a进行到步骤ST4。在另一情况下，通信路径2a检查路径改变定时器是否超过了预定时间段(超时)。如果已经超过了预定时间段，则分配装置24a进行到步骤ST4。
如果在步骤ST1中，通信路径2a不繁忙或者没有超过预定时间，则分配装置24a进行到步骤ST2，以通过路径2a访问物理硬盘单元S1。另外，如果在步骤ST3中没有检测到错误，则该处理正常完成。
如果分配装置24a从步骤ST1进行到步骤ST4，则分配装置24a将通信路径从路径2a改变到路径2b，并且使路径改变定时器复位(步骤ST5)。然后，分配装置24a进行到步骤ST2以通过路径2b访问物理硬盘单元S1。
通过由分配装置24a执行的上述处理，即使要用于访问的路径2a繁忙，也可以在不必等待解除路径2a的繁忙状态的情况下，通过另一路径2b执行该访问。因此，可以加快访问物理硬盘单元S1和S2的总速度。如果在路径改变定时器的每次超时改变通信路径，则可以对通信路径的负载进行均衡，并且可以有效地访问物理硬盘单元S1和S2。
尤其是，如果对物理硬盘单元的通信速度低于在物理硬盘单元内写入数据的速度，则可以通过多个通信路径对物理硬盘单元进行访问。因此，可以防止出现物理硬盘单元的等待状态(其中物理硬盘单元等待接收数据)，从而可以提高访问效率。
下面，对图3中所示的处理“b”(当在步骤ST3中发生访问错误时由路径控制装置24b执行)进行说明。
首先，在步骤ST11中，路径控制装置24b重试通过故障通信路径进行访问。如果该重试没有导致异常结束或者没有重试失败，则可以正常地写入数据并且正常完成处理“b”。另一方面，如果导致重试失败，则关闭该通信路径。
由为各个通信路径准备的关闭标志来表示关闭通信路径。即，在步骤ST12中，使要关闭的通信路径的标志有效。
路径控制装置24b检查是否将另一个打开的路径(另选路径)连接到物理硬盘单元S1(步骤ST13)。如果连接该打开的路径，则将通信路径改变为该另选路径(步骤ST14)。然后，路径控制装置24b请求主机计算机H1和H2重发访问命令。即，路径控制装置24b使主机计算机H1和H2重试访问。
应该注意，通过关闭标志可以获知另选路径的存在。
另外，报警装置28向主机计算机H1和H2发送在通信路径之一中发生故障的报告。当主机计算机H1和H2接收到该故障报告时，向用户通知关闭该故障路径。由于用户能够获知该故障路径的关闭，所以用户可以在所有通信路径2a和2b(其将存储虚拟化设备Va连接到物理硬盘单元S1)发生故障之前维修该故障路径。
在步骤ST13中，如果不存在另选路径，则存储虚拟化设备Va不能访问物理硬盘单元S1，报警装置28向主机计算机H1和H2通知错误(步骤ST17)并完成该处理。
除了上述处理以外，路径控制装置24b还周期性地监测通信路径。
为了执行该监测处理，使用监测定时器(其中周期性地出现超时)。当在定时器中出现超时，执行图4中所示的处理。
首先，将检查信号发送给通信路径2a和2b(步骤ST21)，并检查其中是否发生故障(步骤ST22)。在步骤ST22中，如果在通信路径之一中检测到故障，则使故障路径的关闭标志有效，并关闭该故障路径(步骤ST23)。另一方面，如果没有检测到故障，则使该关闭标志无效，并打开与该关闭标志相对应的路径(步骤ST24)。
应该注意，在关闭路径时经常执行步骤ST23，或者在打开路径时经常执行步骤ST24。在这两种情况下，重写关闭标志，所以应该不会有任何问题。
在包括存储虚拟化设备Va和Vb在内的计算机系统A中，将存储虚拟化设备Va通过路径2a和2b连接到物理硬盘单元S1并通过路径4a和4b连接到物理硬盘单元S2；将存储虚拟化设备Vb通过路径6a和6b连接到物理硬盘单元S 1并通过路径8a和8b连接到物理硬盘单元S2。通过该结构，即使在通信路径之一中发生故障，存储虚拟化设备也能够通过其他通信路径与(多个)物理硬盘单元进行通信。因此，可以始终保持存储虚拟化设备和(多个)物理硬盘单元之间的通信。
当主机计算机H1和H2的访问集中到存储虚拟化设备Va和Vb中的一个时，可以将访问分配给多条通信路径，从而可以抑制访问物理硬盘单元S1和S2的速度下降。
当在将存储虚拟化设备Va和Vb连接到物理硬盘单元S1和S2的通信路径之一中出现故障时，通过主机计算机H1和H2向用户通知故障的发生。因此，用户可以很快对故障路径进行维修。
此外，可以始终通过使用监测定时器来检查故障的发生。因此，可以自动关闭故障路径，并且可以自动打开经维修的路径。因此，可以消除诸如关闭经维修的路径的无效状态。即，可以根据故障程度有效地使用物理硬盘单元S1和S2。
在上述实施例中，将物理硬盘单元S1和S2用作物理存储单元，但本发明并不限于该实施例。例如，可以使用其他物理存储装置作为物理存储单元。
在不脱离本发明的实质特性的情况下，可以通过其他具体方式来实施本发明。因此应该认为本实施例在所有方面是说明性的而非限制性的，因此旨在涵盖由所附权利要求而非以上说明限定的本发明的范围以及落入权利要求的等效物的意义和范围之内的所有变化。
权利要求
1.一种存储虚拟化设备，其包括第一连接装置，用于连接主机计算机；多个第二连接装置，用于通过多条通信路径分别与多个物理存储单元进行通信，所述第二连接装置中的每一个都能够连接到包括第一通信路径和第二通信路径在内的多条通信路径；虚拟化装置，用于使所述主机计算机将由所述多个物理存储单元的部分或所有存储区构成的存储区识别为虚拟存储单元；以及路径控制装置，用于当所述第一通信路径中发生故障时，关闭连接到所述多个物理存储单元之一的所述第一通信路径，并通过所述第二通信路径与所述物理存储单元进行通信。
2.根据权利要求1所述的存储虚拟化设备，还包括用于向所述主机计算机报警在所述第一通信路径中发生故障的装置。
3.根据权利要求1所述的存储虚拟化设备，其中所述路径控制装置在解除了所述故障时，打开所述第一通信路径。
4.一种存储虚拟化设备，其包括第一连接装置，用于连接主机计算机；多个第二连接装置，用于通过多条通信路径分别与多个物理存储单元进行通信，所述第二连接装置中的每一个能够连接到包括第一通信路径和第二通信路径在内的多条通信路径；虚拟化装置，用于使所述主机计算机将由所述多个物理存储单元的部分或所有存储区构成的存储区识别为虚拟存储单元；以及分配装置，用于在所连接的所述多条通信路径之间分配所述主机计算机对各个物理存储单元的访问。
5.根据权利要求4所述的存储虚拟化设备，其中所述分配装置在连接到各个物理存储单元的所述多条通信路径之间周期性地分配所述访问。
6.根据权利要求4所述的存储虚拟化设备，其中所述分配装置在所述第一通信路径出现繁忙时，将当前与各个物理存储单元进行通信的通信路径从所述第一通信路径改变为所述第二通信路径。
7.根据权利要求4所述的存储虚拟化设备，还包括路径控制装置，用于当所述第一通信路径中发生故障时，关闭连接到所述多个物理存储单元之一的所述第一通信路径，并通过所述第二通信路径与所述物理存储单元进行通信。
8.根据权利要求7所述的存储虚拟化设备，还包括用于向所述主机计算机报警在所述第一通信路径中发生故障的装置。
9.根据权利要求7所述的存储虚拟化设备，其中所述路径控制装置在解除了所述故障时，打开所述第一通信路径。
10.一种计算机系统，其包括主机计算机；多个物理存储单元；以及多个存储虚拟化设备，其通过多条通信路径连接到所述主机计算机和所述物理存储单元，其中所述多个存储虚拟化设备中的每一个包括第一连接装置，其连接到所述主机计算机；多个第二连接装置，用于通过所述多条通信路径分别与所述多个物理存储单元进行通信，所述第二连接装置中的每一个连接到包括第一通信路径和第二通信路径在内的所述多条通信路径；虚拟化装置，用于使所述主机计算机将由所述多个物理存储单元的部分或所有存储区构成的存储区识别为虚拟存储单元；以及路径控制装置，用于当所述第一通信路径中发生故障时，关闭连接到所述多个物理存储单元之一的所述第一通信路径，并通过所述第二通信路径与该物理存储单元进行通信。
11.根据权利要求10所述的计算机系统，其中所述多个存储虚拟化设备中的每一个还包括用于向所述主机计算机报警在所述第一通信路径中发生故障的装置。
12.根据权利要求10所述的存储虚拟化设备，其中所述路径控制装置在解除了所述故障时打开所述第一通信路径。
13.一种计算机系统，其包括主机计算机；多个物理存储单元；以及多个存储虚拟化设备，其通过多条通信路径连接到所述主机计算机和所述物理存储单元，其中所述多个存储虚拟化设备中的每一个包括第一连接装置，其连接到所述主机计算机；多个第二连接装置，用于通过所述多条通信路径分别与所述多个物理存储单元进行通信，所述第二连接装置中的每一个连接到包括第一通信路径和第二通信路径在内的所述多条通信路径；虚拟化装置，用于使所述主机计算机将由所述多个物理存储单元的部分或所有存储区构成的存储区识别为虚拟存储单元；以及分配装置，用于在所连接的多条通信路径之间分配所述主机计算机对所述各个物理存储单元的访问。
14.根据权利要求13所述的计算机系统，其中所述分配装置在连接到所述各个物理存储单元的所述多条通信路径之间周期性地分配所述访问。
15.根据权利要求13所述的计算机系统，其中当在所述第一通信路径中发生繁忙时，所述分配装置将当前与所述各个物理存储单元进行通信的通信路径从所述第一通信路径改变为所述第二通信路径。
16.根据权利要求13所述的存储虚拟化设备，其中所述多个存储虚拟化设备中的每一个还包括路径控制装置，用于当所述第一通信路径中发生故障时，关闭连接到所述多个物理存储单元之一的所述第一通信路径，并通过所述第二通信路径与该物理存储单元进行通信。
17.根据权利要求16所述的计算机系统，其中所述多个存储虚拟化设备中的每一个还包括用于向所述主机计算机报警在所述第一通信路径中发生故障的装置。
18.根据权利要求16所述的计算机系统，其中所述路径控制装置在解除了所述故障时，打开所述第一通信路径。
全文摘要
存储虚拟化设备及使用该设备的计算机系统。该存储虚拟化设备具有连接到物理存储单元的通信路径的足够容错性。本发明的存储虚拟化设备包括第一接口，用于连接主机计算机；第二接口，用于通过多个通信路径分别与多个物理存储单元进行通信，每一个第二接口能够与包括第一通信路径和第二通信路径在内的多个通信路径进行通信；虚拟化单元，用于使主机计算机将由物理存储单元的多个存储区构成的存储区识别为虚拟存储单元；以及路径控制单元，用于当第一通信路径中发生故障时，关闭连接到物理存储单元之一的第一通信路径，并通过第二通信路径与物理存储单元进行通信。
文档编号G06F15/177GK1773479SQ20051007758
公开日2006年5月17日 申请日期2005年6月17日 优先权日2004年11月9日
发明者柳泽敏孝 申请人:富士通株式会社