一种网际存储区域网络IP SAN的访问方法及交换机

摘要

本发明公开了一种网际存储区域网络IP SAN的访问方法，首先，所述IPSAN中的交换机获悉其下属管理的目标方信息；然后，向I/O访问发起方告知该发起方与目标方建立连接所需的目标方信息；最后所述交换机在发起方与目标方建立连接后进行I/O数据转发。通过这种访问方法，使得交换机在后续I/O数据交互过程中，只充当二层或三层转发设备，任务较轻，转发效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及IP存储系统，尤其涉及一种网际存储区域网络IP SAN(InternetProtocol Storage Area Network)的访问方法以及一种用于在网际存储区域网络IP SAN中进行数据交互的交换机。

背景技术

SCSI标准体系规范了应用主机和外部设备之间进行数据块I/O操作的过程，外部设备包括磁盘、磁带、光盘、打印机以及扫描仪等。SCSI设备的参考模型是一个典型的客户机-服务器结构，发起服务请求的一方(如应用主机)称为发起方(Initiator)，接受服务请求的一方称为目标方(Target)，发起方和目标方之间可以有不同的连接方式。SCSI标准体系中定义了一系列的命令实现数据块的I/O操作，也定义了一系列传输协议(如iSCSI、FC等)，以便在发起方和目标方之间传输SCSI命令和数据。

iSCSI是一种基于TCP/IP的SCSI传输协议，用以在应用主机和IP存储系统之间通过IP网络来传输SCSI命令和数据。目前，iSCSI技术已经标准化(RFC3720、RFC3721等)，并且在业界逐步取得广泛的应用。

请参阅图1，其为现有一种基于iSCSI协议的IP存储系统的典型组网示意图。应用主机把SCSI命令和/或数据封装在iSCSI PDU中，通过IP网络发送给IP存储系统，IP存储系统对每个iSCSI PDU进行处理，最终把数据写入到磁盘(对应一个写操作)或者从磁盘中读出数据返回给应用主机(对应一个读操作)。

随着信息技术的发展，用户的数据量不断地增加，用户越来越需要大容量(更多的存储系统)、易管理的存储系统。而上述存储架构中的存储控制器能带的磁盘数量有限，因此无法满足用户的这些需求。

为了解决上述现有存储产品的体系架构难以满足大容量和易管理的需求，出现了一种利用存储虚拟化管理平台把多个IP存储系统集成在一起，实现对存储资源的集中管理和分配的网际存储区域网络IP SAN，如图2所示。所述网际存储区域网络IP SAN中的各方信息交互示意图，如图3所示，iSCSI协议过程分成两段：应用主机和存储虚拟化管理平台之间，存储虚拟化管理平台和IP存储系统之间。应用主机发起的I/O访问，由存储虚拟化管理平台进行卸载后，再由该存储虚拟化管理平台和IP存储系统进行iSCSI连接，完成I/O访问。

由此可见，通过在IP SAN中引入虚拟化管理平台，满足了大容量和易管理的需求。但是，在I/O访问数据的处理过程中，由于存储虚拟化管理平台始终需要对两侧的I/O数据进行卸载，因此任务繁重，导致存储虚拟化管理平台的性能受到限制，其越来越成为整个系统的性能瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网际存储区域网络IP SAN的访问方法以及一种交换机，用以解决现有IP SAN网络中的存储虚拟化管理平台任务繁重，成为整个存储系统性能瓶颈的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种网际存储区域网络IP SAN的访问方法，所述IP SAN中的交换机获悉其下属管理的目标方信息；向I/O访问发起方告知该发起方与目标方建立连接所需的目标方信息；所述交换机在发起方与目标方建立连接后进行I/O数据转发。

优选的，所述交换机通过网际小型机系统接口发现iSCSI Discovery过程，获悉其下属管理的目标方信息。

优选的，所述IP SAN中的目标方通过网际存储名称iSNS服务，向其上属交换机报告其配置信息。

优选的，所述交换机在收到来自I/O访问发起方的请求后，通过iSCSIRedirection重定向消息告知该发起方与目标方建立连接所需的目标方信息。

优选的，所述目标方为直接挂接于交换机之下的IP存储系统或虚拟化管理平台。

优选的，所述I/O发起方和目标方建立的连接为TCP连接。

优选的，所述I/O数据转发为二层转发或三层转发。

一种用于在网际存储区域网络IP SAN中进行数据交互的交换机，包括信息获悉单元，用于获悉所述交换机下属管理的目标方信息；信息告知单元，用于根据信息获悉单元得到的信息，向I/O访问发起方告知该访问发起方与目标方建立连接所需的目标方信息；转发单元，用于在所述发起方和目标方建立连接后，转发I/O数据。

优选的，所述信息获悉单元包括：iSCSI Discovery协议处理子单元，用于向所述交换机下属管理的目标方发送iSCSI Discovery消息，从所述目标方的应答中获悉目标方信息。

优选的，所述信息获悉单元包括：iSNS协议处理子单元，用于接收所述交换机下属管理的目标方通过iSNS服务上报的配置信息。

优选的，所述信息告知单元包括iSCSI Redirection子单元，用于通过iSCSI Redirection消息向I/O访问发起方告知该发起方与目标方建立连接所需的目标方信息。

优选的，所述转发单元为二层转发单元或三层转发单元。

优选的，所述信息告知单元向I/O访问发起方告知的目标方信息，满足使发起方和目标方直接建立TCP连接的要求。

以上技术方案可以看出，在本发明公开的交换机中，通过信息获悉单元，可以获悉所述交换机下属管理的目标方信息；然后再根据信息获悉单元得到的信息，通过信息告知单元向I/O访问发起方告知该访问发起方与目标方建立连接所需的目标方信息；从而使得I/O访问发起方能够和目标方之间建立连接，在此之后，交换机通过转发单元，在发起方和目标方之间进行I/O数据转发。由于在发起方和目标方建立连接之后，交换机只充当一个二层或三层转发设备，而无需对来自两侧的I/O数据进行卸载，因此相对于现有虚拟化管理平台而言，大大减少了任务量，而且转发效率高，不会成为整个存储系统的性能瓶颈。

附图说明

图1为现有基于iSCSI协议的IP存储系统的典型组网示意图；

图2为现有一种利用存储虚拟化管理平台的IP存储区域网络示意图；

图3为图2所示IP存储区域网络中各方的信息交互示意图；

图4为一种应用本发明技术方案的iSCSI组网实施例示意图；

图5为本发明网际存储区域网络访问方法的第一实施例流程示意图；

图6为图5所示网络中各方的信息交互示意图；

图7为本发明公开的交换机第一实施例结构示意图；

图8为本发明公开的交换机第二实施例结构示意图。

具体实施方式

为了更为清晰的介绍本发明技术方案，请先参考一种应用本发明技术方案的iSCSI组网实施例示意图，如图4所示。

在该实施例组网示意图中，包括发起服务请求的一方(如各应用主机)，IP网络以及网际存储区域网络IP SAN。所述IP SAN具体包括交换机及其下属管理的各IP存储系统，所述IP存储系统包括存储控制器和磁盘阵列(此部分图中未示出)。

为了使本说明书论述方便、统一，规定将发起服务请求的应用主机称为发起方，将直接位于所述交换机管理之下的接受服务请求的对象称为目标方。从图4可以看出，在本实施例的组网图中，直接位于交换机管理之下的对象是各IP存储系统，因此各IP存储系统即为目标方。需要说明，在实际应用中，所述IP SAN中的交换机既可以直接下挂IP存储系统，也可以先下挂多个存储虚拟化管理平台，然后再在各虚拟化管理平台下面分别挂接多个IP存储系统。在这种情况下，直接位于所述交换机管理之下的对象是各虚拟化管理平台，因此，这种情况下的目标方是各虚拟化管理平台。当然，本发明所述的目标方不仅限于上述提到的IP存储系统或虚拟化管理平台，对于其他类型的存储架构中直接挂接于所述交换机之下的目标方也同样适用本发明技术方案。

结合上述应用本发明技术方案的组网示意图，进一步说明本发明技术方案。请参阅图5，其为本发明公开的一种网际存储区域网络IP SAN的访问方法第一实施例流程示意图。请同时结合参看图6所示的各方信息交互示意图。

步骤110：所述IP SAN中的交换机获悉其下属管理的目标方信息。本步骤可以通过两种具体方式予以实现。

第一种方式：所述交换机通过网际小型机系统接口发现iSCSI Discovery过程，获取其下属管理的目标方信息。具体而言，系统启动后，交换机先对其下属管理的目标方发送iSCSI Discovery消息进行查询(预先通过人工配置或制定私有协议等方法，使得交换机已经获知了其下属目标方的IP地址)，然后通过各目标方的应答信息，获悉在此网络中所有可用的目标方信息(目标方的名字、网际协议IP地址、传输控制协议端口TCP PORT以及入口Portal等)，并将信息缓存在交换机本地。之所以说是可用的目标方信息，是针对有些目标方可能已经损坏或已撤销的情况而言，只要目标方可以正常访问，其都会向交换机回复应答消息，因此，交换机获悉的目标方信息均是来自可以正常使用的目标方。当然，如果网络中所有目标方都可以正常使用，那么交换机获悉的就是其下属管理的全部目标方信息。

第二种方式：所述IP SAN中的目标方通过网际存储名称iSNS服务，向其上属交换机报告其配置信息(目标方的名字、IP地址、TCP PORT以及Portal等)，从而使得交换机能够获悉其下属管理的目标方信息，并将信息缓存在交换机本地。对于具体的iSNS服务，可以参看现有iSNS协议标准。通常而言，由于这种实现方式不需要交换机逐一向下属目标方进行查询，因此更适合于大型的存储网络。

步骤120：交换机向I/O访问发起方告知该发起方与目标方建立连接所需的目标方信息。

由于交换机通过步骤110已经获悉了其下属管理的目标方信息，因此交换机可以为需要进行I/O访问的发起方，提供发起方与目标方建立TCP连接所需要的目标方信息。具体而言，当某个发起方需要进行I/O访问时，向交换机发送iSCSI Discovery请求，交换机收到这个请求后，将其已经获悉的目标方信息通过Redirection消息告知发起方，返回的目标方信息应该满足发起方和选定的目标方直接进行TCP连接的要求。需要说明，虽然本实施例采用交换机接收到I/O访问发起方的Discovery请求后，才告知目标方信息；但并不排除在实际应用中的某些特殊情况，交换机主动向其上属应用主机(即可能的I/O发起方)主动告知目标方信息。

步骤130：所述交换机在发起方与目标方建立连接后进行I/O数据转发。

具体而言，发起方根据交换机返回的Redirection消息，直接和选定的目标方建立TCP连接，并发起普通会话Normal Session过程进行数据交互。由于交换机告知I/O访问发起方的可用目标方信息通常为多个，于是由发起方自行选定连接的目标方。I/O数据的交互过程中，交换机只是充当二层或三层转发设备，在发起方和目标方之间进行I/O数据转发。

通过上述IP SAN的访问方法流程以及各方的信息交互过程可知，当某个发起方发起一个I/O访问后，交换机只需要通过Redirection消息向其反馈所需的目标方信息，然后就可以由发起方和目标方直接建立TCP连接以及发起Normal会话过程。此后，交换机仅仅作为普通的二层或三层设备对I/O数据进行转发，不需要对数据进行卸载。因此，交换机的任务量相对于图二中的虚拟化管理平台而言，大为减少。

进一步，如果增加了新的目标方，只需告知交换机增加该目标方的信息即可，而无需通知所有的发起方(如各应用主机)，此后由交换机告知需要进行I/O访问的发起方新增的目标方资源。对于发起方而言，其只需知道交换机IP地址即可。因此，本发明技术方案对于存储资源的扩展十分方便。

本发明还公开了一种用于在网际存储区域网络IP SAN中进行数据交互的交换机，请参看图7所示的本发明交换机第一实施例结构示意图。所述交换机大体上包括信息获悉单元51、信息告知单元52以及转发单元53。下面结合该交换机的工作原理，进一步介绍各单元的内部结构。

首先，交换机通过信息获悉单元51，获悉所述交换机下属管理的目标方信息。当然，交换机获悉的目标方信息通常来自可以正常访问的目标方，因为如果网络中某个目标方已经损坏，其一般是无法向交换机发信息的。所述目标方信息，具体包括目标方的名字、IP地址、TCP PORT以及Portal等等。例如，通过iSCSI Discovery协议处理子单元511，向其下属管理的目标方发送iSCSIDiscovery信息进行查询，随之，所有可用的目标方就会向交换机回复自己的配置信息。于是，交换机就可以获悉其下属管理的目标方信息，并将信息存储于交换机本地。

其后，当某个发起方需要进行I/O访问时，向交换机的信息获悉单元51发出请求，进而交换机根据信息获悉单元51得到的信息，通过信息告知单元52向其告知与目标方建立TCP连接所需的目标方信息。例如，I/O访问发起方向交换机的iSCSI Discovery协议处理子单元511发送iSCSI Discovery请求，交换机收到这个请求后，根据此前iSCSI Discovery协议处理子单元511从目标方获悉的信息，通过信息告知单元52中的iSCSI Redirection协议处理子单元向I/O访问发起方返回Redirection重定向消息，在该消息中携带有发起方与目标方建立连接所需的目标方信息。据此，I/O访问发起方就可以和目标方直接建立TCP连接以及发起Normal会话过程进行数据交互。虽然上述实施例采用的在接收到I/O访问发起方的Discovery请求后，才告知目标方信息；但并不排除在实际应用中的某些特殊情况，交换机主动向其上属应用主机(即可能的I/O发起方)主动告知目标方信息。

再次，在I/O访问发起方和目标方建立连接后，交换机通过转发单元53对I/O访问发起方和目标方之间的I/O数据进行转发。所述转发单元53既可以是二层转发单元也可以是三层转发单元。对于转发单元的具体实现，可以参看现有二层转发设备或三层转发设备中的转发单元，此处不再详述。

请参看图8，其为本发明公开的交换机第二实施例结构示意图。本实施例中的交换机与第一实施例所示交换机的区别之处在于，信息获悉单元51中还包括iSNS协议处理子单元512。

具体而言，交换机下属管理的目标方通过iSNS服务，主动向交换机报告其配置信息(目标方的名字、IP地址、TCP PORT以及Portal等)；交换机通过iSNS协议处理子单元512接收所述上报的配置信息，从而获悉其下属管理的目标方信息，并将信息缓存在交换机本地。进而，信息获悉单元51中的iSCSIDiscovery协议处理子单元511只需要接收来自I/O访问发起方的Discovery请求即可，而无需对目标方进行Discovery协议处理。当然，如果在某种特殊情况下，交换机主动向I/O访问发起方报告目标方信息，即交换机无需处理来自发起方的Discovery请求，那么也可以不设置iSCSI Discovery协议处理子单元511。

此后，交换机通过iSCSI Redirection协议处理子单元向发起方发送Redirection消息，告知该发起方与目标方建立连接所需的目标方信息，此告知信息根据的是iSNS协议处理子单元512从目标方获悉的信息。由于本实施例所示结构的交换机无需向目标方逐一发送查询信息，因此更适于大型的存储网络(即目标方数目较多的情况)。

以上对本发明所提供的一种网际存储区域网络IP SAN的访问方法以及一种用于在网际存储区域网络IP SAN中进行数据交互的交换机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。