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數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置的制作方法

文檔序號(hào):6625022閱讀:196來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)造和一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,它們用于計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)裝置,并且更加具體地講,涉及一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,具有能夠以高性能和高靈活性構(gòu)筑連接多個(gè)盤裝置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的單元的組合和連接。
背景技術(shù)
近來(lái),隨著各種數(shù)據(jù)得到了計(jì)算機(jī)化并且在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理,獨(dú)立于執(zhí)行數(shù)據(jù)處理的主計(jì)算機(jī)的、能夠有效存儲(chǔ)大量具有高可靠性的用于處理的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(外部存儲(chǔ)裝置)變得越來(lái)越重要了。
這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置使用了具有很多盤裝置(例如,磁盤和光盤)的盤陣列裝置和用于控制這很多個(gè)盤裝置的盤控制器。這種盤陣列裝置能夠同時(shí)接收來(lái)自多個(gè)主計(jì)算機(jī)的盤存取請(qǐng)求,并且能夠控制很多盤。
最近,給出了能夠控制具有數(shù)千乃至更多盤裝置的盤裝置組的盤陣列裝置,這些盤裝置自身具有數(shù)百吉字節(jié)(terabyte)。
這樣的盤陣列裝置封裝著存儲(chǔ)器,該存儲(chǔ)器起到了盤的緩沖的一部分的作用。由此,能夠減少接收到來(lái)自主計(jì)算機(jī)的讀取請(qǐng)求或?qū)懭胝?qǐng)求時(shí)的數(shù)據(jù)存取時(shí)間,并且能夠?qū)崿F(xiàn)更高的性能。
一般來(lái)說(shuō),盤陣列裝置由以下多個(gè)主要單元組成,即通道適配器,是與主計(jì)算機(jī)的連接部分;盤適配器,是與盤驅(qū)動(dòng)器的連接部分;緩沖存儲(chǔ)器;緩存控制單元,管理緩沖存儲(chǔ)器;和很多盤驅(qū)動(dòng)器。
附圖11是示出了第一種現(xiàn)有技術(shù)的示意圖。附圖11中所示的盤陣列裝置102具有兩個(gè)緩存管理器(緩沖存儲(chǔ)器和緩存控制單元)10,并且通道適配器11和盤適配器13與各個(gè)緩存管理器10相連接。
這兩個(gè)緩存管理器10經(jīng)總線10c直接連接起來(lái),從而使通信成為可能。這兩個(gè)緩存管理器10和10、緩存管理器10與通道適配器11以及緩存管理器10與盤適配器13分別經(jīng)PCI總線相連接,這是因?yàn)樾枰偷牡却龝r(shí)間。
通道適配器11借助例如光纖通道(Fibre Channel)或以太網(wǎng)(Ethernet)與主計(jì)算機(jī)(未示出)相連接,而盤適配器13借助例如光纖通道的纜線與盤封裝組12的各個(gè)驅(qū)動(dòng)器相連接。
盤封裝組12具有兩個(gè)端口(例如,光纖通道端口),并且這兩個(gè)端口與不同的盤適配器13相連接。這提供了冗余度,這種冗余度增加了抗故障能力。
附圖12是示出了根據(jù)第二種現(xiàn)有技術(shù)的盤陣列裝置100的框圖。如附圖12所示,傳統(tǒng)的盤陣列裝置100具有緩存管理器(圖中由CM表示)10,該緩存管理器10由緩沖存儲(chǔ)器和作為主要單元的緩存控制單元構(gòu)成;通道適配器(圖中由CA表示)11,是與主計(jì)算機(jī)(未示出)的接口;盤封裝組12,由多個(gè)盤驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成;和盤適配器(圖中由DA表示)13,是與該盤驅(qū)動(dòng)器12的接口。
盤陣列裝置此外還具有路由器(圖中由RT表示)14,用于相互連接緩沖存儲(chǔ)器10;通道適配器11和盤適配器13,用于進(jìn)行這些主要單元之間的數(shù)據(jù)傳送和通信。
該盤陣列裝置100包括四個(gè)緩存管理器10和與四個(gè)與這些緩存管理器10相對(duì)應(yīng)的路由器14。這些緩存管理器10與路由器14一對(duì)一相互連接,因此多個(gè)緩存管理器10之間的連接是冗余的,并且可存取性得到了提高(例如,日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2001-256003)。
換句話說(shuō),即使一個(gè)路由器14發(fā)生了故障,也能夠借助另一個(gè)路由器14確保多個(gè)緩存管理器10之間的連接,并且即使在這種情況下,盤陣列裝置100也能夠繼續(xù)進(jìn)行正常的操作。
在這種盤陣列裝置100中,各個(gè)路由器14與兩個(gè)通道適配器11和兩個(gè)盤適配器13相連接,并且盤陣列裝置100包括總數(shù)為八的通道適配器和總數(shù)為八的盤適配器13。
通過(guò)緩存管理器10和路由器14的相互連接,這些通道適配器11和盤適配器13能夠與所有的緩存管理器10進(jìn)行通信。
通道適配器11借助光纖通道(Fibre Channel)或以太網(wǎng)(Ethernet)與處理數(shù)據(jù)的主計(jì)算機(jī)相連接,并且盤適配器13通過(guò)(例如)光纖通道與盤封裝組12(具體來(lái)說(shuō)是盤驅(qū)動(dòng)器)相連接。
此外,在通道適配器11與緩存管理器10之間以及盤適配器13與緩存管理器10之間,不僅要交換來(lái)自主計(jì)算機(jī)的用戶數(shù)據(jù),而且要交換用來(lái)保持盤陣列裝置100的內(nèi)部操作(例如,多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器之間數(shù)據(jù)的鏡像處理)的一致性的各種信息。
緩存管理器10、通道適配器11和盤適配器13通過(guò)接口與路由器14相連接,能夠?qū)崿F(xiàn)比盤陣列裝置100與主計(jì)算機(jī)或盤陣列裝置100與盤驅(qū)動(dòng)器之間的通信更低的等待時(shí)間。例如,緩存管理器10、通道適配器11和盤適配器13通過(guò)設(shè)計(jì)為用于連接LSI(大規(guī)模集成電路)與印刷電路板的總線(比如PCI(外部部件互連)總線)與路由器14相連接。
用于裝納盤驅(qū)動(dòng)器的盤封裝組12具有兩個(gè)光纖通道端口,這兩個(gè)端口分別與屬于不同路由器14的盤適配器13連接。由此,即使在盤適配器13或路由器14發(fā)生故障時(shí),也能夠防止與緩存管理器10的連接斷開。
由于近來(lái)計(jì)算機(jī)化的發(fā)展,存在對(duì)更大容量和更快速度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求。在上面提到的第一種現(xiàn)有技術(shù)的盤陣列裝置的情況下,如果對(duì)緩存管理器10、通道適配器11和盤適配器13進(jìn)行擴(kuò)充來(lái)增大容量和速度,則必須增加盤封裝組12的端口數(shù)量并且必須增加盤適配器13與盤封裝組12之間的連接纜線數(shù)量。
增加盤封裝組12的端口數(shù)量會(huì)與要連接到一個(gè)盤封裝組上的盤適配器的數(shù)量相應(yīng)地增加纜線的數(shù)量,這增加了安裝空間。這意味著裝置的大小會(huì)增加。由于對(duì)于一個(gè)盤封裝組來(lái)說(shuō),只有存在兩個(gè)路徑系統(tǒng),才能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的冗余結(jié)構(gòu),因此增加端口的數(shù)量也不是個(gè)好主意。而且要連接的盤適配器的數(shù)量也不是恒定的,而是會(huì)依照用戶的需求而改變,所以如果擴(kuò)充了很多端口,而使用少量的盤適配器,就會(huì)造成浪費(fèi),但是如果擴(kuò)充了少量端口,又不能支持很多盤適配器。換句話說(shuō)就是,喪失了靈活性。
另一方面,在第二種現(xiàn)有技術(shù)的盤陣列裝置的情況下,擴(kuò)充緩存管理器10、通道適配器11和盤適配器13是可行的,但是所有的通信都是通過(guò)路由器14進(jìn)行的,所以通信數(shù)據(jù)都會(huì)匯集到路由器14中,它變成了流量瓶頸,因此不能指望會(huì)有高的流量。而且在盤陣列裝置100的情況下,如果構(gòu)造具有很多主要單元的大規(guī)模盤陣列裝置,則緩存管理器10與路由器14之間的連線數(shù)量會(huì)急劇增加,這會(huì)造成連接關(guān)系復(fù)雜并且安裝在物理上會(huì)變得很困難。
例如,在附圖12所示的結(jié)構(gòu)的情況下,四個(gè)(四片)緩存管理器10與四個(gè)路由器14通過(guò)背板15連接起來(lái),如附圖13所示。在這種情況下,如附圖12所示,信號(hào)的數(shù)量是(4×4×(每路徑信號(hào)線的數(shù)量))。例如,如果一條路徑是借助64位PCI(并行路徑)連接的,則包括控制線,背板15上的信號(hào)線數(shù)量就是100×16=1600。要形成這些信號(hào)線,背板15上的印刷電路板需要六個(gè)信號(hào)層。
在大規(guī)模構(gòu)造的情況下,比如通過(guò)背板15連接八個(gè)(四片)緩存管理器10和八個(gè)(四片)路由器14的情況下的構(gòu)造,所需的信號(hào)線數(shù)量大約為100×8×8=6400。因此背板15的印刷電路板需要24層,這是上述情況的四倍,實(shí)現(xiàn)這樣的構(gòu)造是很困難的。
如果使用信號(hào)線少于64位PCI總線的四路PCI-Express總線來(lái)進(jìn)行連接,則信號(hào)線的數(shù)量是16×8×8=1024。不過(guò),PCI總線以66MHz的頻率工作,而PCI-Express總線(PCI快速總線)是2.5Gbps的高速總線,為了維持高速總線的信號(hào)質(zhì)量,必須使用昂貴的基質(zhì)材料。
如果使用低速總線,可以通過(guò)使用通孔來(lái)代替接線層,但是在高速總線的情況下,應(yīng)當(dāng)避免使用通孔,因?yàn)檫@會(huì)降低信號(hào)質(zhì)量。因此在高速總線的情況下,需要布局成使得所有的信號(hào)線都不交叉,所以與具有相同數(shù)量信號(hào)線的低速總線相比,需要大約兩倍的信號(hào)層。例如,電路板需要12個(gè)信號(hào)層,并且這些層必須使用昂貴的材料來(lái)構(gòu)造,因此這實(shí)現(xiàn)起來(lái)也是很困難的。
而且在第二種現(xiàn)有技術(shù)的盤陣列裝置100的情況下,如果路由器14之一發(fā)生故障,則與這個(gè)路由器14相連的通道適配器11和盤適配器13在這個(gè)路由器14發(fā)生故障的同時(shí)也是不能使用的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于前述問(wèn)題,本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,它們用于實(shí)現(xiàn)各單元之間的高流量數(shù)據(jù)傳遞,并且能夠很容易地實(shí)現(xiàn)小規(guī)模到大規(guī)模的結(jié)構(gòu),而不會(huì)引發(fā)安裝問(wèn)題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,它們具有以相同單元的組合輕松實(shí)現(xiàn)小規(guī)模到大規(guī)模結(jié)構(gòu)的靈活性,同時(shí)保持了即使在一個(gè)單元故障的情況下也能夠操作的冗余度。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,它們用于輕松實(shí)現(xiàn)小規(guī)模到大規(guī)模的結(jié)構(gòu),而不會(huì)引發(fā)安裝問(wèn)題,同時(shí)保持了高流量和冗余度。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的,本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)具有多個(gè)存儲(chǔ)裝置,用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù);和多個(gè)控制模塊,用于按照來(lái)自于主機(jī)的存取指令進(jìn)行所述存儲(chǔ)裝置的存取控制。并且所述控制模塊還包括緩沖存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)一部分存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù);緩存控制單元,用于控制所述緩沖存儲(chǔ)器;第一接口單元,用于控制與所述主機(jī)的連接;第二接口單元,用于控制與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置的連接;和多個(gè)第一切換單元,設(shè)置在所述多個(gè)控制模塊與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置之間,用于選擇性地開關(guān)各個(gè)控制模塊的所述第二接口單元和所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置。并且所述多個(gè)控制模塊與所述多個(gè)第一切換單元是使用背板相連接的。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置具有緩沖存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)一部分存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù);緩存控制單元,用于控制所述緩沖存儲(chǔ)器;多個(gè)控制模塊,具有第一接口單元,用于控制與所述主機(jī)的連接,和第二接口單元,用于控制與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置的連接;和多個(gè)第一切換單元,設(shè)置在所述多個(gè)控制模塊與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置之間,用于選擇性地開關(guān)各個(gè)控制模塊的所述第二接口單元和所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置。并且所述多個(gè)控制模塊與所述多個(gè)第一切換單元是使用背板相連接的。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述緩存控制單元和所述第二接口單元通過(guò)具有低等待時(shí)間的高速串行總線相連接,并且所述第二接口單元與所述多個(gè)第一切換單元使用所述背板通過(guò)串行總線相連接。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述控制模塊還包括用于與另外一個(gè)所述控制模塊進(jìn)行通信的通信單元,并且還包括第二切換單元,用于選擇性地連接各所述控制模塊中的通信單元。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,各個(gè)控制模塊的通信單元和第二切換單元是使用背板進(jìn)行連接。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述第一切換單元和所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置是通過(guò)纜線進(jìn)行連接的。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述存儲(chǔ)裝置還包括多個(gè)存取端口,并且其中多個(gè)不同的第一切換單元與所述多個(gè)存取端口相連接。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述緩存控制單元和所述第二接口單元是通過(guò)多路高速串行總線相連接的,并且所述第二接口單元和所述多個(gè)第一切換單元是使用背板通過(guò)串行總線相連接的。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述高速串行總線是PCI-Express總線。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述串行總線是光纖通道。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,所述緩存控制單元和所述第一接口單元是通過(guò)具有低等待時(shí)間的高速串行總線相連接的。
在本發(fā)明中,各個(gè)控制模塊的第二接口與多個(gè)第一切換單元相連接,所以所有的控制模塊都可以維持對(duì)所有存儲(chǔ)裝置進(jìn)行存取的冗余度,并且即使控制模塊的數(shù)量增加,控制模塊與第一切換單元也使用背板通過(guò)串行總線(具有構(gòu)成接口的少量信號(hào))相連接,所以在印刷電路板上進(jìn)行安裝是可行的。


附圖1是示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖;附圖2是示出了附圖1中的控制模塊的框圖;附圖3是示出了附圖1和附圖2中的后端路由器和盤封裝組的框圖;附圖4是示出了附圖1和附圖3中的盤封裝組的框圖;
附圖5是示出了附圖1和附圖2中的結(jié)構(gòu)的讀取處理的示意圖;附圖6是示出了附圖1和附圖2中的結(jié)構(gòu)的寫入處理的示意圖;附圖7是示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制模塊的安裝結(jié)構(gòu)的示意圖;附圖8是示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)示例的示意圖;附圖9是示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖;附圖10是示出了依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的中等規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖;附圖11是示出了依據(jù)第一種現(xiàn)有技術(shù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖;附圖12是示出了依據(jù)第二種現(xiàn)有技術(shù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖;附圖13是示出了依據(jù)附圖12中的第二種現(xiàn)有技術(shù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將按照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、讀/寫處理、安裝結(jié)構(gòu)和其它實(shí)施例的順序介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)附圖1是示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖,附圖2是示出了附圖1中的控制模塊的框圖,附圖3是示出了附圖1中的后端路由器和盤封裝組的框圖,而附圖4是示出了附圖1和附圖3中的盤封裝組的框圖。
附圖1示出了作為示例具有八個(gè)控制模塊的大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)。如附圖1所示,存儲(chǔ)系統(tǒng)1具有多個(gè)用于保存數(shù)據(jù)的盤封裝組2-0到2-25;多個(gè)(在本情況下是八個(gè))設(shè)置在未示出的主計(jì)算機(jī)(數(shù)據(jù)處理單元)與多個(gè)盤封裝組2-0到2-25之間的控制模塊4-0到4-7;多個(gè)(在本情況下是八個(gè))設(shè)置在多個(gè)控制模塊4-0到4-7與多個(gè)盤封裝組2-0到2-25之間的后端路由器(第一切換單元在圖中標(biāo)為BRT,此后稱其為BRT)5-0到5-7以及多個(gè)(在本情況下是兩個(gè))前端路由器(第二切換單元在圖中標(biāo)為FRT,此后稱之為FRT)6-0到6-1。
控制模塊4-0到4-7中的每一個(gè)具有緩存管理器40、通道適配器(第一接口單元在圖中標(biāo)為CA)41a到41d、盤適配器(第二接口單元在圖中標(biāo)為DA)42a和42b以及DMA(直接存儲(chǔ)器存取)引擎(通信單元在圖中標(biāo)為DMA)43。
在附圖1中,為了簡(jiǎn)化作圖,僅對(duì)控制模塊4-0標(biāo)出了附圖標(biāo)記緩存管理器“40”,通道適配器“41a”、“41b”、“41c”和“41d”,盤適配器的“42a”和“42b”以及DMA的“43”,并且省略了其它控制模塊4-1到4-7中的組成元件的這些附圖標(biāo)記。
現(xiàn)在將參照附圖2介紹控制模塊4-0到4-7。緩存管理器40根據(jù)來(lái)自主計(jì)算機(jī)的處理請(qǐng)求(讀請(qǐng)求或?qū)懻?qǐng)求)進(jìn)行讀/寫處理,并且該緩存控制器40具有緩沖存儲(chǔ)器40b和緩存控制單元40a。
緩沖存儲(chǔ)器40b保存盤封裝組2-0到2-25的多個(gè)盤中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的一部分,就是說(shuō),它起多個(gè)盤的緩存器的作用。
緩存控制單元40a控制緩沖存儲(chǔ)器40b、通道適配器41、裝置適配器42和DMA 43。為此,緩存控制單元40a具有一個(gè)或多個(gè)(在附圖2中是2個(gè))CPU 400和410以及存儲(chǔ)器控制器420。存儲(chǔ)器控制器420控制各個(gè)存儲(chǔ)器的讀/寫,并且開關(guān)路徑。
經(jīng)存儲(chǔ)器總線434與緩沖存儲(chǔ)器40b相連接的存儲(chǔ)器控制器420經(jīng)CPU總線430和432與CPU 400和410相連接,并且還經(jīng)后面將要提到的四路高速串行總線(例如,PCI-Express)440和442與盤適配器42a和42b相連接。同樣,存儲(chǔ)器控制器420經(jīng)四路高速串行總線(例如,PCI-Express)443、444、445和446與通道適配器41a、41b、41c和41d相連接,并且經(jīng)四路高速串行總線(例如,PCI-Express)447和448與DMA 43-a到43-b相連接。
后面將要介紹,這種高速總線(比如PCI-Express)以分組方式進(jìn)行通信,并且通過(guò)設(shè)置多路串行總線,使得以很快的響應(yīng)速度進(jìn)行的通信成為可能,這樣進(jìn)行的通信具有很小的延遲,即具有很低的等待時(shí)間,即使在減少了信號(hào)線的數(shù)量的情況下也是如此。
通道適配器41a到41d是用于主計(jì)算機(jī)的接口,并且通道適配器41a到41d分別與不同的主計(jì)算機(jī)相連接。優(yōu)選地,借助總線(比如光纖通道和以太網(wǎng)(Ethernet))將通道適配器41a到41d分別與相應(yīng)主計(jì)算機(jī)的接口單元相連接,并且在這種情況下,使用了光纖或同軸電纜作為總線。
這些通道適配器41a到41d中的每一個(gè)構(gòu)成為各個(gè)控制模塊4-0到4-7的一部分,但是,作為相應(yīng)主計(jì)算機(jī)與控制模塊4-0到4-7之間的接口,必須要支持多種協(xié)議。由于所要安裝的協(xié)議依相應(yīng)的主計(jì)算機(jī)而不同,將作為控制模塊4-0到4-7的主要單元的緩存管理器40安裝在不同的印刷電路板上,如后面在附圖7中介紹的那樣,從而在需要的時(shí)候能夠很容易地替換各個(gè)通道適配器41a到41d。
通道適配器41a到41d應(yīng)當(dāng)支持的與主計(jì)算機(jī)的協(xié)議的示例是相應(yīng)于上面提到的光纖通道和以太網(wǎng)的iSCSI(因特網(wǎng)小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)。各個(gè)通道適配器41a到41d經(jīng)設(shè)計(jì)用于連接LSI(大規(guī)模集成電路)與印刷電路板的總線(比如前面提到的PCI-Express總線)直接與緩存管理器40連接。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)各通道適配器41a到41d與緩存管理器40之間要求的高流量。
盤適配器42a和42b是盤封裝組2-0到2-25到盤驅(qū)動(dòng)器的接口,并且與連接在盤封裝組2-0到2-25上的BRT 5-0到5-7相連接,為了進(jìn)行這一連接,使用了四個(gè)FC(光纖通道(Fibre Channel)))端口。各個(gè)盤適配器42a和42b通過(guò)上面提到的設(shè)計(jì)用于連接LSI(大規(guī)模集成電路)與印刷電路板的總線(比如PCI-Express)直接與緩存管理器40相連接。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)盤適配器42a和42b與緩存管理器40之間要求的高流量。
如附圖1和附圖3所示,BRT 5-0到5-7是多端口開關(guān),它們選擇性地開關(guān)并可通信地連接各個(gè)控制模塊4-0到4-7的盤適配器42a和42b與各個(gè)盤封裝組2-0到2-25。
如附圖3所示,多個(gè)(在本情況下是兩個(gè))BRT 5-0到5-1與各個(gè)盤封裝組2-0到2-7相連接。如附圖4所示,各個(gè)盤封裝組2-0具有多個(gè)盤驅(qū)動(dòng)器200,這些盤驅(qū)動(dòng)器200分別具有兩個(gè)端口,并且這個(gè)盤封裝組2-0還具有單位盤封裝組20-0到23-0,這些單位盤封裝組具有四個(gè)連接端口210、212、214和216。這些單位盤封裝組是串聯(lián)連接的,以便實(shí)現(xiàn)容量的增大。
在盤封裝組20-0到23-0中,各個(gè)盤驅(qū)動(dòng)器200的各個(gè)端口經(jīng)從兩個(gè)端口210和212引出的一對(duì)FC纜線與這兩個(gè)端口210和212相連接。這兩個(gè)端口210和212與不同的BRT 5-0和5-1相連接,如附圖3所示。
如附圖1所示,各個(gè)控制模塊4-0到4-7的盤適配器42a和42b分別與所有的盤封裝組2-0到2-25相連接。換句話說(shuō),各個(gè)控制模塊4-0到4-7的盤適配器42a分別與連接于盤封裝組2-0到2-7上的BRT 5-0(見附圖3)、連接于盤封裝組2-8、2-9、——上的BRT 5-2、連接于盤封裝組2-16、2-17、——上的BRT 5-4和連接于盤封裝組2-24、2-25、——上的BRT 5-6相連接。
采用同樣的方式,各個(gè)控制模塊4-0到4-7的盤適配器42b分別與連接于盤封裝組2-0到2-7上的BRT 5-1(見附圖3)、連接于盤封裝組2-8、2-9、——上的BRT 5-3、連接于盤封裝組2-16、2-17、——上的BRT 5-5和連接于盤封裝組2-24、2-25、——上的BRT 5-7相連接。
這樣,將多個(gè)(在本情況下是兩個(gè))BRT連接到了各個(gè)盤封裝組2-0到2-31上,并且同一控制模塊4-0到4-7中的不同的盤適配器42a和42b分別與連接到同一盤封裝組2-0到2-31的兩個(gè)BRT相連接。
借助這種結(jié)構(gòu),每個(gè)控制模塊4-0到4-7能夠經(jīng)盤適配器42a或42b對(duì)所有的盤封裝組(盤驅(qū)動(dòng)器)2-0到2-31進(jìn)行存取。
這些構(gòu)成為控制模塊4-0到4-7的一部分的盤適配器42a和42b中的每一個(gè)安裝在緩存管理器40的電路板上,該緩存管理器40是控制模塊4-0到4-7的主要單元,各個(gè)盤適配器42a和42b借助例如PCI(外圍部件互連)-Express總線與緩存管理器40直接連接,并且由此,能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)盤適配器42a和42b與緩存管理器40之間要求的高流量。
而且如附圖2所示,各盤適配器42a和42b借助總線(比如光纖通道和以太網(wǎng))與相應(yīng)的BRT 5-0到5-7相連接。在這種情況下,該總線通過(guò)電子布線安裝在背板的印刷電路板上,后面將作介紹。
各個(gè)控制模塊4-0到4-7的盤適配器42和42b和BRT 5-0到5-7進(jìn)行一對(duì)一網(wǎng)形連接,從而連接到了所有的盤封裝組上,如前所述,只要控制模塊4-0到4-7的數(shù)量(換句話說(shuō),盤適配器42a和42b的數(shù)量)增加,連接線路的數(shù)量就會(huì)增加,并且連接關(guān)系會(huì)變得更加復(fù)雜,這就會(huì)造成物理安裝困難。但是當(dāng)將光纖通道(信號(hào)數(shù)量少,構(gòu)成的接口小)用于盤適配器42a和42b與BRT 5-0到5-7之間的連接時(shí),在印刷電路板上進(jìn)行安裝變得可行了。
當(dāng)各個(gè)盤適配器42a和42b與相應(yīng)的BRT 5-0到5-7通過(guò)光纖通道連接時(shí),BRT 5-0到5-7就成為了光纖通道的開關(guān)。各個(gè)BRT 5-0到5-7與相應(yīng)的盤封裝組2-0到2-31也是例如通過(guò)光纖通道連接的,并且在這種情況下,由于模塊不同,使用了光纜500和510進(jìn)行連接。如附圖1所示,DMA引擎43與其它控制模塊4-0到4-7相互通信,并且負(fù)責(zé)與其它控制模塊4-0到4-7的通信和數(shù)據(jù)傳遞處理。各個(gè)控制模塊4-0到4-7的各個(gè)DMA引擎43構(gòu)成為控制模塊4-0到4-7的一部分,并且安裝在緩存管理器40的電路板上,該緩存管理器40是控制模塊4-0到4-7的主要單元。并且DMA引擎43借助前面提到的高速串行總線與緩存管理器40直接連接,并且經(jīng)FRT 6-0和6-1與其它控制模塊4-0到4-7的DMA引擎43相互通信。
FRT 6-0和6-1與多個(gè)(具體來(lái)說(shuō)是三個(gè)或更多,在本情況下是八個(gè))控制模塊4-0到4-7的DMA引擎43相連接,并且選擇性地開關(guān)并可通信地連接這些控制模塊4-0到4-7。
借助這種結(jié)構(gòu),各個(gè)控制模塊4-0到4-7的各個(gè)DMA引擎43執(zhí)行通信和數(shù)據(jù)傳遞處理(例如,鏡像處理),所述處理是依照來(lái)自主計(jì)算機(jī)的存取請(qǐng)求在連接到這個(gè)控制模塊上的緩存管理器40與其它控制模塊4-0到4-7的緩存管理器40之間經(jīng)FRT 6-0和6-1發(fā)生的。
如附圖2所示,各個(gè)控制模塊4-0到4-7的DMA引擎43由多個(gè)(在本情況下是兩個(gè))DMA引擎43-a和43-b構(gòu)成,并且這兩個(gè)DMA引擎43-a和43-b中的每一個(gè)都使用這兩個(gè)FRT 6-0和6-1。
DMA引擎43-a和43-b通過(guò)例如上面提到的PCI-Express總線與緩存管理器40相連接,以便實(shí)現(xiàn)低等待時(shí)間。
在各個(gè)控制模塊4-0到4-7之間(換句話說(shuō),在各個(gè)控制模塊4-0到4-7的緩存管理器40之間)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳遞處理的情況下,數(shù)據(jù)傳遞量很高,優(yōu)選地能減少通信所需的時(shí)間,并要求高的流量和低的等待時(shí)間(很快的響應(yīng)速度)。因此,如附圖1和附圖2所示,各個(gè)控制模塊4-0到4-7的DMA引擎43與FRT 6-0和6-1是通過(guò)使用高速串行傳輸(PCI-Express或Rapid-IO)的總線進(jìn)行連接的,這種總線被設(shè)計(jì)成同時(shí)滿足高流量和低等待時(shí)間的要求。
PCI-Express和Rapid-IO使用2.5Gbps高速串行傳輸,并且使用了稱為L(zhǎng)VDS(低電壓差分信令)的小幅度差分接口作為其總線接口。
讀/寫處理現(xiàn)在將介紹附圖1到附圖4中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀取處理。附圖5是示出了附圖1和附圖2中的結(jié)構(gòu)的讀取操作的示意圖。
當(dāng)緩存管理器40經(jīng)相應(yīng)的通道適配器41a到41d接收到來(lái)自一個(gè)主計(jì)算機(jī)的讀取請(qǐng)求時(shí),如果緩沖存儲(chǔ)器40b保存著這一讀取請(qǐng)求的目標(biāo)數(shù)據(jù),則緩存管理器40將保存在緩沖存儲(chǔ)器40b中的這一目標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)通道適配器41a到41d發(fā)送給主計(jì)算機(jī)。
如果這一數(shù)據(jù)沒有保存在緩沖存儲(chǔ)器40b中,則緩存控制單元40a將目標(biāo)數(shù)據(jù)從保存著這一數(shù)據(jù)的盤驅(qū)動(dòng)器200中讀取到緩沖存儲(chǔ)器40b中,然后將該目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給發(fā)出讀取請(qǐng)求的主計(jì)算機(jī)。
將參照附圖5介紹對(duì)盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行的這一讀取處理。
(1)緩存管理器40的控制單元40a(CPU)在緩沖存儲(chǔ)器40b的描述符區(qū)中創(chuàng)建FC報(bào)頭和描述符。該描述符是向數(shù)據(jù)傳遞電路(DMA電路)請(qǐng)求數(shù)據(jù)(DMA)傳遞的指令,包括FC報(bào)頭在緩沖存儲(chǔ)器上的地址、數(shù)據(jù)傳遞到緩沖存儲(chǔ)器上的地址、其數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)和數(shù)據(jù)傳遞的盤的邏輯地址。
(2)啟動(dòng)盤適配器42的數(shù)據(jù)傳遞電路。
(3)盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路從緩沖存儲(chǔ)器40b中讀取描述符。
(4)盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路從緩沖存儲(chǔ)器40b中讀取FC報(bào)頭。
(5)盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路對(duì)描述符進(jìn)行分析,并且獲得關(guān)于所請(qǐng)求的盤、首地址和字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù),并且經(jīng)光纖通道500(510)將FC報(bào)頭傳遞給目標(biāo)盤驅(qū)動(dòng)器200。盤驅(qū)動(dòng)器200讀取所請(qǐng)求的目標(biāo)數(shù)據(jù),并且經(jīng)光纖通道500(510)將其發(fā)送給盤適配器42的數(shù)據(jù)傳遞電路。
(6)盤驅(qū)動(dòng)器200讀取所請(qǐng)求的目標(biāo)數(shù)據(jù),并且當(dāng)傳輸完成時(shí),經(jīng)光纖通道500(510)向盤適配器42的數(shù)據(jù)傳遞電路發(fā)送完成通知。
(7)當(dāng)接收到完成通知時(shí),盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路從盤適配器42的存儲(chǔ)器中讀取已讀取數(shù)據(jù)并且將其存儲(chǔ)到緩沖存儲(chǔ)器40b中。
(8)當(dāng)讀取傳遞完成時(shí),盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路通過(guò)中斷向緩存管理器40發(fā)送完成通知。
(9)當(dāng)接收到來(lái)自盤適配器42的中斷參數(shù)時(shí),緩存管理器40的控制單元40a確認(rèn)讀取傳遞。
(10)緩存管理器40的控制單元42a檢查盤適配器42的結(jié)束指針,并且確認(rèn)讀取傳遞完成。
所有連接線路必須具有高流量以實(shí)現(xiàn)足夠高的性能,并且由于尤其是緩存控制單元40a與盤適配器42之間的信號(hào)交換是很頻繁的(在附圖5中是七次),需要具有特別低等待時(shí)間的總線。
在這個(gè)例子中,使用了PCI-Express(四路)和光纖通道(4G)作為高流量連接線路,但是PCI-Express是低等待時(shí)間連接線路,而光纖通道連接具有相對(duì)較高的等待時(shí)間(數(shù)據(jù)傳遞花費(fèi)時(shí)間)。
在第二種現(xiàn)有技術(shù)的情況下,等待時(shí)間高的光纖通道不能用于CM 10與DA 13或CA 11之間的RT 14(見附圖12),但是在本發(fā)明中,具有附圖1中的結(jié)構(gòu),光纖通道可以用于BRT 5-0到5-7。
要實(shí)現(xiàn)低等待時(shí)間,總線的信號(hào)數(shù)量不能減少到小于某個(gè)數(shù)量,但是依據(jù)本發(fā)明,使用少量信號(hào)線的光纖通道可以用于盤適配器42與BRT5-0之間的連接,所以這減少了背板上的信號(hào)線數(shù)量,這對(duì)安裝來(lái)說(shuō)是很有效的。
現(xiàn)在將介紹寫入操作。當(dāng)經(jīng)相應(yīng)的通道適配器41a到41d接收到來(lái)自主計(jì)算機(jī)之一的寫入請(qǐng)求時(shí),接收到寫入請(qǐng)求命令和寫入數(shù)據(jù)的通道適配器41a到41d向緩存管理器40詢問(wèn)寫入數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)寫入的緩沖存儲(chǔ)器40b的地址。
當(dāng)接收到來(lái)自緩存管理器40的響應(yīng)時(shí),通道適配器41a到41d將寫入數(shù)據(jù)寫入到緩存管理器40的緩沖存儲(chǔ)器40b中,而且還將該寫入數(shù)據(jù)寫入到不同于這個(gè)緩存管理器40的至少一個(gè)緩存管理器40(換句話說(shuō),不同控制模塊4-0到4-7中的緩存管理器40)中的緩沖存儲(chǔ)器40b中。為此,通道適配器41a到41d啟動(dòng)DMA引擎43,并且經(jīng)FRT 6-0和6-1將寫入數(shù)據(jù)寫入到另一個(gè)控制模塊4-0到4-7中的緩存管理器40中的緩沖存儲(chǔ)器40b中。
這里將寫入數(shù)據(jù)寫入到了至少兩個(gè)不同的控制模塊4-0到4-7的緩沖存儲(chǔ)器40b中,這是因?yàn)橐獙?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制(鏡像),以便即使控制模塊4-0到4-7或緩存管理器40發(fā)生了意外的硬件故障也能防止數(shù)據(jù)丟失。
當(dāng)寫入數(shù)據(jù)向這多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器40b的寫入正常結(jié)束時(shí),通道適配器41a到41d向主計(jì)算機(jī)3-0到3-31發(fā)出完成通知,并且處理結(jié)束。
必須還要將這一寫入數(shù)據(jù)反寫到目標(biāo)盤驅(qū)動(dòng)器中(反寫技術(shù),writeback)。緩存控制單元40a按照內(nèi)部進(jìn)度將緩沖存儲(chǔ)器40b的寫入數(shù)據(jù)反寫到保存這一目標(biāo)數(shù)據(jù)的盤驅(qū)動(dòng)器200中。將參照附圖6描述這一對(duì)盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行的寫入處理。
(1)緩存管理器40的控制單元40a(CPU)在緩沖存儲(chǔ)器40b的描述符區(qū)中創(chuàng)建FC報(bào)頭和描述符。該描述符是向數(shù)據(jù)傳遞(DMA)電路請(qǐng)求數(shù)據(jù)傳遞(DMA)的指令,并且包括FC報(bào)頭在緩沖存儲(chǔ)器上的地址、數(shù)據(jù)要傳遞到緩沖存儲(chǔ)器上的地址及其數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù),以及數(shù)據(jù)傳遞的盤的邏輯地址。
(2)啟動(dòng)盤適配器42的數(shù)據(jù)傳遞電路。
(3)盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路從緩沖存儲(chǔ)器40b中讀取描述符。
(4)盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路從緩沖存儲(chǔ)器40b中讀取FC報(bào)頭。
(5)盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路對(duì)描述符進(jìn)行分析,并且獲得關(guān)于所請(qǐng)求的盤、首地址和字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù),并且從緩沖存儲(chǔ)器40b中讀取數(shù)據(jù)。
(6)在讀取完成之后,盤適配器42的數(shù)據(jù)傳遞電路經(jīng)光纖通道500(510)將FC報(bào)頭和數(shù)據(jù)傳遞給目標(biāo)盤驅(qū)動(dòng)器200。盤驅(qū)動(dòng)器200將所傳遞的數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)部盤上。
(7)當(dāng)數(shù)據(jù)的寫入完成時(shí),盤驅(qū)動(dòng)器200經(jīng)光纖通道500(510)向盤適配器42的數(shù)據(jù)傳遞電路發(fā)送完成通知。
(8)當(dāng)接收到完成通知時(shí),盤適配器42的已啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞電路借助中斷向緩存管理器40發(fā)送完成通知。
(9)當(dāng)接收到來(lái)自盤適配器42的中斷參數(shù)時(shí),緩存管理器40的控制單元40a確認(rèn)寫入操作。
(10)緩存管理器40的控制單元42a檢查盤適配器42的結(jié)束指針,并且確認(rèn)寫入操作完成。
在附圖6和附圖5中,箭頭標(biāo)志都表示分組信息(比如數(shù)據(jù))的傳遞,而U形彎箭頭標(biāo)志都表示將數(shù)據(jù)發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)請(qǐng)求端的數(shù)據(jù)讀取。由于需要確認(rèn)DA中控制電路的開始和結(jié)束狀態(tài),因此傳遞一次數(shù)據(jù),要在CM 40與DA 42之間交換七次數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在DA 42與盤200之間交換了兩次。
由此,可以理解,緩存控制單元40與盤適配器42之間的連接線路需要低等待時(shí)間,并且另一方面,具有少量信號(hào)線的接口可以用于盤適配器42和盤裝置200。
安裝結(jié)構(gòu)附圖7是示出了依據(jù)本發(fā)明的控制模塊的安裝結(jié)構(gòu)示例的示意圖,附圖8是示出了包括附圖7中的控制模塊和盤封裝組的安裝結(jié)構(gòu)示例的示意圖,而附圖9和附圖10是示出了具有這些安裝結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖。
如附圖8所示,四個(gè)盤封裝組2-0、2-1、2-8和2-9安裝在了存儲(chǔ)裝置主體的上側(cè)??刂齐娐钒惭b在了存儲(chǔ)裝置的下半部分中。這個(gè)下半部分由背板7分成了前后兩個(gè)部分,如附圖7所示。分別在背板7的前側(cè)和后側(cè)創(chuàng)建了插槽。在存儲(chǔ)系統(tǒng)具有附圖9中的大規(guī)模結(jié)構(gòu)的情況下,在前側(cè)設(shè)置了八個(gè)(八片)CM 4-0到4-7,而在后側(cè)設(shè)置了兩個(gè)(兩片)FRT 6-0和6-1、八個(gè)(八片)BRT 5-0到5-7和負(fù)責(zé)電源控制的服務(wù)處理機(jī)SVC(附圖1和附圖9中未示出)。
在附圖7中,八片CM 4-0到4-7和兩片F(xiàn)RT 6-0和6-1是經(jīng)背板7由四路PCI-Express連接的。PCI-Express具有四個(gè)(差分和雙向)信號(hào)線,所以四路使用了16根信號(hào)線,這意味著信號(hào)線的數(shù)量為16×16=256。這八片CM 4-0到4-7與八片BRT 5-0到5-7是經(jīng)背板7由光纖通道連接的。光纖通道(具有差分和雙向信號(hào)線)具有1×2×2=4根信號(hào)線,所以信號(hào)線的數(shù)量是8×8×4=256。
通過(guò)如上面所述依據(jù)連接位置而不同地使用總線,可以借助512根信號(hào)線來(lái)實(shí)現(xiàn)八片CM 4-0到4-7、兩片F(xiàn)RT 6-0和6-1和八片BRT 5-0到5-7,即使在存儲(chǔ)系統(tǒng)具有如附圖9中所示的大規(guī)模結(jié)構(gòu)的情況下也是如此。這一信號(hào)線的數(shù)量是能夠足量安裝在背板基板7上的信號(hào)線的數(shù)量,并且電路板的信號(hào)層數(shù)量是六個(gè),這個(gè)數(shù)量是足夠用的,并且處在從成本角度講能夠?qū)崿F(xiàn)的范圍之內(nèi)。
在附圖8中,安裝了四個(gè)盤封裝組2-0、2-1、2-8和2-9(見附圖9),而其它的盤封裝組2-3到2-7和2-10到2-31安裝在不同的主體上。
附圖10中的中等規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)也能夠采用類似的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。換句話說(shuō),可以采用同樣的體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)四個(gè)單元的CM 4-0到4-3、四個(gè)單元的BRT 5-0到5-3、兩個(gè)單元的FRT 6-0到6-1和16個(gè)模塊的盤封裝組2-0到2-15的結(jié)構(gòu)。
各個(gè)控制模塊4-0到4-7的盤適配器42a和42b借助BRT與所有的盤驅(qū)動(dòng)器200相連接,從而各個(gè)控制模塊4-0到4-7能夠經(jīng)盤適配器42a或42b對(duì)所有的盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行存取。
這些盤適配器42a和42b分別安裝在緩存管理器40的電路板上,該緩存管理器40是控制模塊4-0到4-7的主要單元,并且各個(gè)盤適配器42a和42b可以借助諸如PCI-Express之類的低等待時(shí)間總線直接與緩存管理器40相連接,所以能夠?qū)崿F(xiàn)高流量。
各個(gè)控制模塊4-0到4-7的盤適配器42a和42b與BRT 5-0到5-7進(jìn)行一對(duì)一網(wǎng)形連接,所以即使系統(tǒng)的控制模塊4-0到4-7的數(shù)量(換句話說(shuō),盤適配器42a和42b的數(shù)量)增加,光纖通道(具有構(gòu)成接口的少量信號(hào))也可以用于盤適配器42a和42b與BRT 5-0到5-7之間的連接,這解決了安裝問(wèn)題。
在各個(gè)控制模塊4-0到4-7之間(換句話說(shuō),在各個(gè)控制模塊4-0到4-7的緩存管理器40之間)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳遞處理的情況下,數(shù)據(jù)傳遞量很高,并且最好能減少連接所需的時(shí)間,并且要求高的流量和低的等待時(shí)間(很快的響應(yīng)速度),所以如附圖2所示,各個(gè)控制模塊4-0到4-7的DMA引擎43與FRT 6-0和6-1是通過(guò)PCI-Express進(jìn)行連接的,這種總線是使用高速串行傳輸?shù)目偩€,被設(shè)計(jì)成同時(shí)滿足高流量和低等待時(shí)間的要求。
其它實(shí)施例依據(jù)上述的實(shí)施例,控制模塊中的信號(hào)線是使用PCI-Express加以介紹的,但是也可以使用其它的高速串行總線,比如Rapid-IO??刂颇K中的通道適配器和盤適配器的數(shù)量可以依據(jù)需要增加或減少。
對(duì)于盤驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō),可以使用諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器和磁光盤驅(qū)動(dòng)器之類的存儲(chǔ)裝置。
本發(fā)明是利用具體實(shí)施例進(jìn)行介紹的,但是本發(fā)明也可以采用處于本發(fā)明的基本特征的范圍之內(nèi)的各種不同的方式來(lái)具體實(shí)現(xiàn),并且不應(yīng)將這些方式排除于本發(fā)明的范圍之外。
由于各個(gè)控制模塊的第二接口與多個(gè)第一切換單元相連接,因此所有的控制模塊都能夠維持訪問(wèn)所有存儲(chǔ)裝置的冗余度,并且即使控制模塊的數(shù)量增加,也可以使用背板通過(guò)串行總線(具有少量構(gòu)成接口的信號(hào))將控制模塊與第一切換單元相連接,因此安裝到印刷電路板上成為可能,同時(shí)保持控制模塊內(nèi)的低等待時(shí)間通信。所以本發(fā)明對(duì)統(tǒng)一從大規(guī)模到小規(guī)模的體系結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是很有效果的,并且能夠有助于降低裝置的成本。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)基于2004年11月30日提交的在先日本專利申請(qǐng)No.2004-347411和2005年1月28日提交的在先日本專利申請(qǐng)No.2005-022121并且要求這些在先申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán),這些在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),包括多個(gè)存儲(chǔ)裝置,用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù);和多個(gè)控制模塊,用于依據(jù)來(lái)自于主機(jī)的存取指令進(jìn)行所述存儲(chǔ)裝置的存取控制,其中所述控制模塊進(jìn)一步包括緩沖存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)一部分存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù);緩存控制單元,用于控制所述緩沖存儲(chǔ)器;第一接口單元,用于控制與所述主機(jī)的接口;第二接口單元,用于控制與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置的接口;并且其中所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)還包括多個(gè)第一切換單元,設(shè)置在所述多個(gè)控制模塊與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置之間,用于選擇性地開關(guān)各個(gè)控制模塊的所述第二接口單元和所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置;和背板,用于將所述多個(gè)控制模塊與所述第一切換單元相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述緩存控制單元和所述第二接口單元通過(guò)具有低等待時(shí)間的高速串行總線相連接,并且所述第二接口單元與所述多個(gè)第一切換單元使用所述背板通過(guò)串行總線相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述控制模塊還包括用于與另外一個(gè)所述控制模塊進(jìn)行通信的通信單元,和所述系統(tǒng)還包括第二切換單元,用于選擇性地連接各所述控制模塊中的通信單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中各個(gè)控制模塊的通信單元和第二切換單元是使用所述背板進(jìn)行連接的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述第一切換單元和所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置是通過(guò)纜線進(jìn)行連接的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述存儲(chǔ)裝置還包括多個(gè)存取端口,并且其中所述多個(gè)不同的第一切換單元與所述多個(gè)存取端口相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述緩存控制單元和所述第二接口單元是通過(guò)多路高速串行總線相連接的,并且所述第二接口單元和所述多個(gè)第一切換單元是使用所述背板通過(guò)串行總線相連接的。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述高速串行總線是PCI快速總線。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述串行總線是光纖通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),其中所述控制模塊通過(guò)具有低等待時(shí)間的高速串行總線連接所述緩存控制單元和所述第一接口單元。
11.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,用于依據(jù)來(lái)自于主機(jī)的存取指令進(jìn)行用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多個(gè)存儲(chǔ)裝置的存取控制,該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置包括多個(gè)控制模塊,包括緩沖存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)一部分存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù);緩存控制單元,用于控制所述緩沖存儲(chǔ)器;第一接口單元,用于控制與所述主機(jī)的連接,和第二接口單元,用于控制與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置的連接,多個(gè)第一切換單元,設(shè)置在所述多個(gè)控制模塊與所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置之間,用于選擇性地開關(guān)各個(gè)控制模塊的所述第二接口單元和所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置;和背板,用于將所述多個(gè)控制模塊與所述第一切換單元相連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述緩存控制單元和所述第二接口單元通過(guò)具有低等待時(shí)間的高速串行總線相連接,并且所述第二接口單元與所述多個(gè)第一切換單元使用所述背板通過(guò)串行總線相連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述控制模塊還包括用于與另外一個(gè)所述控制模塊進(jìn)行通信的通信單元,并且所述裝置還包括第二切換單元,用于選擇性地連接各所述控制模塊中的通信單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中各個(gè)控制模塊的通信單元和第二切換單元是使用所述背板進(jìn)行連接的。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述第一切換單元和所述多個(gè)存儲(chǔ)裝置是通過(guò)纜線進(jìn)行連接的。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述多個(gè)不同的第一切換單元分別與具有多個(gè)存取端口的各個(gè)所述存儲(chǔ)裝置相連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述緩存控制單元和所述第二接口單元是通過(guò)多路高速串行總線相連接的,并且所述第二接口單元和所述多個(gè)第一切換單元是使用所述背板通過(guò)串行總線相連接的。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述高速串行總線是PCI快速總線。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述串行總線是光纖通道。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置,其中所述緩存控制單元和所述第一接口單元是通過(guò)具有低等待時(shí)間的高速串行總線相連接的。
全文摘要
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置。存儲(chǔ)系統(tǒng)具有用于控制多個(gè)存儲(chǔ)裝置的多個(gè)控制模塊,這使得安裝更加容易,同時(shí)保持了低等待時(shí)間響應(yīng),即使控制模塊的數(shù)量增加了也是如此。多個(gè)存儲(chǔ)裝置使用后端路由器與各個(gè)控制模塊的第二接口相連接,從而保持了所有控制模塊對(duì)所有存儲(chǔ)裝置進(jìn)行存取的冗余度。而且控制模塊與第一切換單元是通過(guò)串行總線進(jìn)行連接的,這種總線具有小的信號(hào)數(shù)量,通過(guò)使用背板構(gòu)成了接口。由此,在印刷電路板上進(jìn)行安裝成為了可能。
文檔編號(hào)G06F3/06GK1782978SQ20051007964
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者小原成介, 增山和則 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社
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