专利名称：存储设备阵列及其制造方法
技术领域：
本发明总体上涉及计算机，更具体来说，涉及分层存储器拒管理 服务的设备和方法。
背景技术：
使用数据存储系统来存储由一个或多个主机计算机系统所提供 的信息。这样的数据存储系统接收向多个数据存储设备中写入信息的 请求以及从所述多个数据存储设备中检索信息的请求。本领域中已知 将多个数据存储设备配置为两个或更多存储阵列。存储器拒(Storage Enclosure)，例如，"简单磁盘捆绑，，拓朴 (JBOD )、"可交换磁盘捆绑"拓朴(SBOD)中的磁盘拒(disk enclosure)等等传统上是利用单个物理资源集来实现的。这些设备一 般被当做存储器拒的单个实例来对待，其所有共享资源由一个共同的 单个存储器拒服务进程/实例来进行控制。管理存储器拒的多数供应商 组件在开发时考虑到了将处于单个存储器拒包装内的硬盘驱动器 (HDD)设备的数量，并且多数初始设备制造厂家(OEM)存储器拒实现方式具有符合此惯例的老产品。为改善存储密度[单个存储器拒中的每个电子工业协会(EIA)尺寸 的单元所包装的HDD的数量1,可以使用高密度包装技术来增大给 定空间体积内的HDD的数量。此外，存储器拒的每一个单个实例 通常通过盘结构互连技术[例如光纤通道仲裁环(FC-AL)、串行连接 SCSI(SAS)、 SCSI、 SATA、 SSA花费某些互连组件[电缆、小型可插 式收发器模块、千兆比特接口控制器(GBIC)互连在一起。另外，出于可靠性、可用性，以及可维护性的原因，许多存储器 控制器系统提供了多个盘控制器实例，以允许用户将它们的存储设备划分为分离的域。 一旦HDD的数量超出传统的存储器拒和存储器拒 管理组件的所被设计的数量，则必须设计新的组件和新的存储器柜配 置，以满足对增大的HDD密度的需求。如此，需要以大量的设计、 开发、以及验证代价来开发存储器拒管理服务软件和HDD通信结构 管理代码的新的开发。发明内容如此，所需要的是这样的设备和方法其允许产品线作出有关以 下的独立的判断是限制成本(消除互连组件成本)更加重要、还是 进行配置以获得最大的可靠性(在独立的存储器控制器接口上分布存 储设备/存储器拒)更加重要、还是优化每个信令域的存储器设备的数 量而尽可能地节约存储器拒管理服务软件和HDD通信管理代码更 加重要。当考虑设计时，设计者有义务考虑存储设备通信互连网络的 体系结构限制。在一个实施例中，本发明是符合光纤通道仲裁环(FC-AL)规范 的存储设备阵列，包括具有充当主导处理器的集成的第一和第二 SCSI存储器拒服务(SES)处理设备的第一和第二控制器，以及耦接 到所述第一和第二控制器并充当从属处理器的第三和第四控制器，所 述第三和第四控制器具有集成的笫三和第四SCSI存储器根服务 (SES)处理设备，其中，每一个所述SES处理设备都同步并且合并 数据以创建整个配置的单个控制映像，将单个SES实例呈现给存储 设备互连网络并且呈现给主机控制器软件。在另一个实施例中，本发明是一种用于管理光纤通道仲裁环 (FC-AL)双重环路存储网络内的数据的系统，包括具有被组织为主 导处理器的第一和第二 SCSI存储器拒服务(SES)处理器模块的第 一和第二控制器卡，以及具有被组织为从属处理器的第三和第四 SCSI存储器拒服务(SES)处理器模块的第三和第四控制器卡，所述 第三和第四控制器卡与所述第一和第二控制器卡电气连接，其中，所 述第一 SES处理器和所述第三SES处理器作为所述双重环路中的逻辑实体，呈现在所述存储网络内，并且所述第二 SES处理器和所述第四SES处理器作为所述双重环路中的所 述第二环路上的单个逻辑实体，呈现在所述存储网络内。在另一个实施例中，本发明是一种制造符合光纤通道仲裁环 (FC-AL)规范的存储设备阵列的方法，包括提供具有充当主导处理 器的集成的第一和第二 SCSI存储器根服务(SES)处理设备的第一和 第二控制器；以及提供耦接到所述第一和第二控制器并充当从属处理 器的第三和第四控制器，所述第三和第四控制器具有集成的第三和第 四SCSI存储器拒服务(SES)处理设备，其中，每一个所述SES处 理设备都同步并且合并数据以创建整个配置的单个控制映像，将单个 SES实例呈现给存储设备互连网络并且呈现给主机控制器软件。
为了容易地理解本发明的优点，将通过参考附图中图示的特定实 施例，提供上文简要描述的本发明的更具体的描述。理解了这些附图 只描绘本发明的典型的实施例，并且不被视为对其范围的限制，将通 过附图利用另外的特征和细节描述和说明本发明，在附图中图1图示了单个高密度可交换磁盘捆绑(SBOD)存储器拒，该 存储器拒可以在逻辑上被划分为两个虚拟SBOD存储器根或作为 单个整体SBOD存储器根实体来进行管理；图2图示了示例存储器拒管理服务通信网络配置；图3描述了根据本发明的示例的存储器柜之间的管理服务 处理器通信；以及图4和5描绘了反映保持单个虚拟存储器拒资源的状态页面 的单个虛拟存储器拒的示例存储器拒状态页面(图4)和反映存储器 拒的所有资源的状态页面(图5)。
具体实施方式
本说明书中描述的某些功能单元被标记为模块，以便更特别地强调它们的实现方式的独立性。例如，模块可以作为包括定制的VLSI 电路或门阵列、诸如逻辑芯片之类的现成半导体、晶体管、或其他离 散的元件的硬件电路来实现。模块还可以以诸如现场可编程门阵列、 可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件之类的可编程硬件器件来实现。模块还可以以用于供各种类型的处理器来执行的软件来实现。例 如，可执行代码的标识的模块可以包括计算机指令的一个或多个物理 或逻辑块，这些物理或逻辑块可以作为对象、过程、或函数而被组织。 尽管如此，标识的模块的可执行程序不必在物理上位于一起，而是可 以包括存储在不同位置中的完全不同的指令，当这些指令在逻辑上联 合在一起时，包括模块，并实现该模块的指定目的。实际上，可执行代码的模块可以是单个指令、或许多指令，甚至 可以在若干个不同代码段、在不同的程序中、以及跨若干个存储设备 而被分布。相似地，在此可以在模块内标识和示出操作数据，并可以作数据可二作为单个i:据集而二收集，也可以在不同的位置上;布， 包括在不同的存储设备上分布，并且可以至少部分地只作为系统或网 络上的电子信号而存在。贯穿本说明书涉及到"一个实施例"或"实施例"或类似的语言，意 味着，结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的 至少一个实施例中。因而，贯穿本说明书出现的短语"在一个实施例中" 或"在实施例中，，以及类似的语言可以但不一定都是指同一个实施例。此外，在一个或多个实施例中，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来组合。在下面的描述中，提供了许多具 体细节，如编程、软件模块、用户选择、网络事务、数据库查询、数 据库结构、硬件模块、硬件电路、硬件芯片等等的示例，以提供对本 发明的实施例的透彻的了解。然而，那些本领域的技术人员将认识到， 本发明可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下来实现，或 利用其他方法、组件、材料等等来实现。在其他情况下，没有示出或 详细描述已知的结构、材料、或操作，以避免模糊本发明的各方面。在RAID存储系统中，存储设备网络结构包括需要支持处理器 模块来管理并保持网络的操作状态的设备。在模块化存储系统的情况 下，也可以使用支持处理器来管理模块化存储器拒的存储器根管理服 务。存储器根管理服务支持处理器可以包括SCSI存储器拒服务处理 器模块(SES)或(SESP),其能够作为存储设备通信网络内的启动器 设备。本发明管理作为FC-AL环路目标设备而呈现给FC-AL通信 结构网络的存储器拒管理服务处理器的数量，最小化了由结构产生的 存储器柜服务管理设备寻址开销，而同时优化了呈现给结构并可由 FC-AL启动器寻址的存储设备的数量。在此配置中，存储器拒管理服务处理器的集合的逻辑表示被作为 单个FC-AL目标设备实例呈现给存储设备结构，同时允许全面管理 双重环路对的每一个FC-AL环路上的FC-AL环路资源和存储器 拒。以这种方式管理物理和逻辑资源保留了现有的系统管理和与存储 器拒管理服务和HDD通信结构管理软件进行交互的RAID控制器 软件。本发明旨在提供如此配置的设备，以便作为两个逻辑实体呈现四 (4)个存储器拒管理服务处理器模块[例如，SCSI存储器拒服务(SES) 处理器，每一个FC-AL双重环路上有一个逻辑实体，如此节约了每 一个存储器拒为管理服务所消耗的FC-AL地址的数量。节约的地址 又可以用于对结构上的存储设备进行寻址。图la、 lb和lc分别以正视图、后视图和右侧视图示出了单个高 密度SBOD存储器拒模块10。存储器拒10可以在逻辑上被划分为 两个独立的虚拟SBOD存储器拒10或作为单个整体SBOD存储 器拒实体来进行管理。所描绘的存储器拒10包括诸如操作员显示面 板ll、 13、电源12、 14、 SBOD控制器卡16、 18、 26和28、以及吹 风器设备22、 24之类的子组件。HDD 20的阵列如图所示分布在整个 存储器拒10中，这些HDD 20由增压通风间(plenum) 30、背板40 和42、以及中板32和33分开。最后，示出了馈线卡(feedthru card) 36。在虚拟存储器拒上下文中，每一个虚拟存储器拒模块都可以被配置为独立的FC-AL存储器拒，它可以通过外部连接使用分开的光学 装置、电缆、互连基础架构放置在独立的FC-AL双重环路上，或者 两个虚拟存储器拒可以这样配置，以便这两个虚拟存储器拒作为单个 机械实例存在于单个FC-AL双重环路上。在第二种配置中[单个存储 器拒实例，可以利用存储器拒之间的连接来将这两个虚拟存储器拒内 部地互连为存储器拒包装容器内的两个存储器拒的级联的集群的串 (trunked string )，形成了相互依赖的配置。第三配置选项是作为单 个物理和逻辑实体来管理物理存储器拒的所有资源。此第三配置选项 的实现和FC-AL通信体系结构寻址限制的优化的管理是本发明的 重点。图2描述了存储器拒管理服务通信网络配置38。配置38包括 图1中所描述的各种子组件，包括电源12、14,操作员显示面板11、 13， SBOD控制器卡16、 18、 26和28,若干个DDM设备20， 以及中板32、 33。图2还示出了存储器拒背板40、 42，以及集成到 每一个相应的SBOD控制器卡16、 18、 26和28中的四个SES处理 器44设备。此外，描述了连接各种子组件的若干个网络协议，包括 可伸缩组件接口(SCI)、内部集成电路(I2C)等等。图2描绘了资源的布局，以便每一个FC-AL环路的SES处理 器44可以访问/寻址所有存储器拒资源，用于管理目的，如图所示。 每一个SES处理器44都监视和管理存储器拒10的共同的资源以 及由于物理连接只有处理器44才可以访问和管理的其本地资源这二 者。每一个SES处理器44访问共同的存储器拒资源的能力以及与 对等SES处理器44的通信使得能够为双重环路的每一个FC-AL 环路创建物理存储器拒管理资源的集合构成的逻辑SES实体。图3描述了根据本发明的存储器拒之间的管理服务处理器通信， 并示出了呈现给FC-AL存储设备通信网络[SBOD控制器卡 16-SES和SBOD控制器卡18-SES的SES处理器44 (包括SBOD 交换机46)和没有呈现给FC-AL存储网络的从属SES处理器44、的配置。在所描绘的配置中，SBOD控制器卡26从属于SBOD控 制器卡16，而SBOD控制器卡28从属于SBOD控制器卡18。所 描绘的主导SES处理器44(集成到卡16、 18中)通过通信网络对 到相应的RAID控制器的通信接口进行管理，并管理每一个FC-AL 双重环路的主导和从属SES处理器44之间所需的任务的分派。与 FC-AL网络接口的SES处理器44的此配置最小化了每一个存储器 拒IO在每一个FC-AL双重环路上所需的FC-AL地址的数量。在此模式中，使用在本地SES处理器44上运行的存储器拒管 理服务固件来隐藏存在存储器柜资源的物理划分的事实。每一个SES 处理器44 [无论是主导还是从属I将同步和合并来自其虚拟对等存 储器拒的数据，并为整个存储器根创建单个控制映像。单个SES实 例被呈现给存储设备互连网络和主机控制器软件。图4和5描述了单个的单独虚拟存储器柜如何为它们的单个 虚拟存储器拒资源各自保持状态页面[如图4所示的16个设备
与如何合并和组合映像以便由所有资源的存储器柜状态页面提供单个 存储器拒实例的呈现[如图5所描绘的32个设备之间的差别。当在此模式下操作时，资源的体系结构和结构允许存储器拒管理 服务通过更改哪一个SES设备经由交换机46端口呈现给FC-AL 网络来切换主导和从属SES设备的身份。在FC-AL交换设备46 的SES FC-AL端口发生故障并且通过该端口与FC-AL结构进行 通信的能力丢失的情况下这将是有帮助的。虚拟对等存储器柜可以接 管并重新配置FC-AL交换机，以将第二 FC-AL交换机的其SES 端口放置在FC-AL网络上，并承担起主导SES角色的责任。实现并利用所描述的本发明的示例实现方式可以提供为分层存 储器柜管理服务做准备的简单而有效的方法，并用于最大化存储系统 的性能。尽管详细说明了本发明的一个或多个实施例，但是，那些本 领域技术人员将认可，在不偏离如下面的权利要求所述的本发明的范 围的情况下，可以对那些实施例进行变型和适应性修改。权利要求
1、一种符合光纤通道仲裁环(FC-AL)规范的存储设备阵列，包括第一和第二控制器，具有充当主导处理器的集成的第一和第二SCSI存储器柜服务(SES)处理设备；以及耦接到所述第一和第二控制器并充当从属处理器的第三和第四控制器，所述第三和第四控制器具有集成的第三和第四SCSI存储器柜服务(SES)处理设备，其中每一个所述SES处理设备都同步并且合并数据以创建整个配置的单个控制映像，将单个SES实例呈现给存储设备互连网络和主机控制器软件。
2、 根据权利要求1所述的阵列，进一步包括将所述第一控制器 连接到所述存储设备阵列以向所述存储设备分发数据的交换设备。
3、 根据权利要求1所述的阵列，其中，所述第一和第三SES处 理设备通过中板结构连接起来。
4、 根据权利要求1所述的阵列，其中，使用在每一个所述SES 处理设备上运行的存储器拒管理服务固件，隐藏任何所述SES处理 设备的物理划分。
5、 根据权利要求2所述的阵列，其中，在所述交换设备发生故 障时，改变对主导和从属SES处理设备的指定，以向所述存储设备 互连网络呈现不同的SES实例。
6、 根据权利要求5所述的阵列，其中，使用在每一个所述SES 处理设备上运行的存储器拒管理服务固件，执行对主导和从属SES 处理设备的指定的改变。
7、 根据权利要求1所述的阵列，其中，由所述SES处理设备 合并的数据被呈现于反映所述存储器拒的所有资源的存储器拒状态页 面中。
8、 一种用于管理光纤通道仲裁环(FC-AL)双重环路存储网络内的数据的系统，包括第一和第二控制器卡，具有被组织为主导处理器的第一和第二小型计算机系统接口 (SCSI)存储器拒服务(SES)处理器模块；以及 第三和第四控制器卡，具有被组织为从属处理器的第三和第四小型计算机系统接口 (SCSI)存储器拒服务(SES)处理器模块，所述第三和第四控制器卡与所述第一和第二控制器卡电气连接，其中 所述第一 SES处理器和所述第三SES处理器作为所述双重环路中的第一环路上的单个逻辑实体，呈现在所述存储网络内，以及所述第二 SES处理器和所述第四SES处理器作为所述双重环 路中的第二环路上的单个逻辑实体，呈现在所述存储网络内。
9、 根据权利要求8所述的系统，进一步包括集成到所述第一控 制器卡中的用于在整个所述存储网络中路由数据的交换设备。
10、 根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一和第三SES 处理器通过中板结构连接起来。
11、 根据权利要求8所述的系统，其中，使用在每一个所述SES 处理器上运行的存储器根管理服务固件，隐藏任何所述SES处理器 的物理划分。
12、 根据权利要求9所述的系统，其中，在所述交换设备发生 故障时，改变对主导和从属SES处理器的指定，以向所述存储网络 呈现不同的SES实例。
13、 根据权利要求12所述的系统，其中，使用在每一个所述 SES处理器上运行的存储器拒管理服务固件，执行对主导和从属 SES处理器的指定的改变。
14、 根据权利要求8所述的系统，其中，所述SES处理设备 的合并数据被呈现在反映所述存储网络的所有资源的存储器拒状态页 面中。
15、 一种制造符合光纤通道仲裁环(FC-AL)规范的存储设备阵 列的方法，包括提供第一和第二控制器，所述第一和第二控制器具有充当主导处理器的集成的第一和第二 SCSI存储器拒服务(SES)处理设备；以 及提供耦接到所述第 一和第二控制器并充当从属处理器的第三 和第四控制器，所述第三和第四控制器具有集成的第三和第四 SCSI存储器拒服务(SES)处理设备，其中每一个所述SES处理设备都同步并且合并数据以创建整个配 置的单个控制映像，将单个SES实例呈现给存储设备互连网络和主 机控制器软件。
16、 根据权利要求15所述的制造方法，进一步包括提供将所述 第 一控制器连接到所述存储设备阵列以向所述存储设备分发数据的交 换设备。
17、 根据权利要求15所述的制造方法，其中，所述第一和第三 SES处理设备通过中板结构连接起来。
18、 根据权利要求15所述的制造方法，其中，使用在每一个所 述SES处理设备上运行的存储器拒管理服务固件，隐藏任何所述 SES处理设备的物理划分。
19、 根据权利要求16所述的制造方法，其中，在所述交换设备 发生故障时，改变对主导和从属SES处理设备的指定，以向所述存 储设备互连网络呈现不同的SES实例。
20、 根据权利要求19所述的制造方法，其中，使用在每一个 所述SES处理设备上运行的存储器拒管理服务固件，执行对主导和 从属SES处理设备的指定的改变。
全文摘要
本发明公开一种存储设备阵列及其制造方法，其中公开一种符合光纤通道仲裁环(FC-AL)规范的存储设备阵列的配置，包括具有充当主导处理器的集成的第一和第二SCSI存储器柜服务(SES)处理设备的第一和第二控制器。第三和第四控制器耦接到所述第一和第二控制器，并充当从属处理器。第三和第四控制器集成了第三和第四SCSI存储器柜服务(SES)处理设备。每一个所述SES处理设备都同步并合并数据以创建整个配置的单个控制映像，将单个SES实例呈现给存储设备互连网络和主机控制器软件。
文档编号H04L29/08GK101232513SQ20081000291
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月11日 优先权日2007年1月23日
发明者格雷格·S.·卢卡斯, 约汉·C.·埃里奥特, 罗伯特·A.·库博 申请人:国际商业机器公司