專利名稱：iSCSI存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種存儲(chǔ)架構(gòu)，尤其涉及一種承載于TCP/IPCTransmission Control Protocol/Internet Protocol,傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)協(xié)議上的 iSCSI (Internet Small Computer System Interface，因特網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、架構(gòu)。
背景技術(shù)：
iSCSI 是由 IETF(Internet Engineering Task R)rce，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，目的是為了用IP協(xié)議將存儲(chǔ)設(shè)備連接在一起。通過在IP網(wǎng)上傳送SCSI命令和數(shù)據(jù)，iSCSI推動(dòng)了數(shù)據(jù)在網(wǎng)際之間的傳遞，同時(shí)也促進(jìn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離管理。由于其出色的數(shù)據(jù)傳輸能力，iSCSI協(xié)議被認(rèn)為是促進(jìn)SAN(Storage Area Network，存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)) 市場(chǎng)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。因?yàn)镮P網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，iSCSI能夠在LAN(Local Area Network，局域網(wǎng))、WAN (Wide Area Network，廣域網(wǎng))甚至internet上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，使得數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再受地域的限制。iSCSI協(xié)議設(shè)別根據(jù)角色不同，分為發(fā)起端和目標(biāo)端。出于性能的考慮，有些廠商已經(jīng)采用專用的板卡來處理發(fā)起端的TCP/IP和iSCSI協(xié)議，即iSCSI的HBAOtoSt Bus Adapter，主機(jī)總線適配器)卡。但是在目標(biāo)端(Target)，各個(gè)存儲(chǔ)廠商基本采用 PC (Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī))組成iSCSI的存儲(chǔ)架構(gòu)，即存儲(chǔ)設(shè)備建立在PC服務(wù)器的基礎(chǔ)上，也就是選擇一個(gè)普通的、性能優(yōu)良的、可支持多塊硬盤的PC(—般為PC服務(wù)器和工控服務(wù)器)，選擇一款相對(duì)成熟穩(wěn)定的iSCSI Target (iSCSI目標(biāo)端)軟件，將iSCSI Target軟件安裝在PC服務(wù)器上，使普通的PC服務(wù)器轉(zhuǎn)變成一臺(tái)連接多個(gè)硬盤的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備，并通過PC服務(wù)器的以太網(wǎng)卡對(duì)外提供iSCSI數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。在PC架構(gòu)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備上，所有的RAID (Redundant Array of Independent Disk，獨(dú)立冗余磁盤陣列)組校驗(yàn)、邏輯卷管理、iSCSI運(yùn)算、TCP/IP運(yùn)算等都是以純軟件方式實(shí)現(xiàn)(當(dāng)然也有些設(shè)備采用價(jià)格較高的T0E(TCP Offload Engine，傳輸控制協(xié)議卸載引擎)網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)TCP/IP運(yùn)算)。 因此對(duì)PC的CPU和內(nèi)存的性能要求較高。另外iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備的性能極容易受PC服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的影響。隨著iSCSI存儲(chǔ)產(chǎn)品的流行，市場(chǎng)迫切需要一種低成本的專用處理器來專門處理目標(biāo)端的TCP/IP、iSCSI協(xié)議和SCSI命令與ATA命令的轉(zhuǎn)換。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述事實(shí)，本實(shí)用新型提供了一種用單塊硬盤構(gòu)成iSCSI節(jié)點(diǎn)，并以此iSCSI 節(jié)點(diǎn)為基本單元，通過高速以太網(wǎng)交換機(jī)和IPSAN(IP-Storage Area Network，基于IP的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò))控制服務(wù)器構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)的、高帶寬、高性能、低價(jià)格、可低成本擴(kuò)容、高可用性的存儲(chǔ)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)、架構(gòu)，即一種采用顆粒度細(xì)化到單個(gè)硬盤的全iSCSI協(xié)議存儲(chǔ)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)、架構(gòu)。[0006]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供了一種單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，包括一塊硬盤，以及連接到所述硬盤上的iSCSI目標(biāo)端控制單元。較佳地，本實(shí)用新型的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，iSCSI目標(biāo)端控制單元包括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，TCP/IP協(xié)議控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊，一個(gè)或多個(gè)硬盤控制器模塊和一個(gè)或多個(gè)硬盤收發(fā)模塊。網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，與TCP/IP協(xié)議控制模塊相連接，轉(zhuǎn)換傳輸信號(hào)；TCP/IP協(xié)議控制模塊，分別與網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊和系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊相連接，檢測(cè)TCP/IP協(xié)議是否合法，目標(biāo)IP地址是否合法以及解讀 TCP/IP 協(xié)議；iSCSI協(xié)議處理模塊，分別與TCP/IP協(xié)議控制模塊，微處理模塊和硬盤控制器模塊相連接，解讀iSCSI協(xié)議； 微處理模塊，分別與TCP/IP協(xié)議控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊和硬盤控制器模塊相連接，管理緩存以及處理異常情況；系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊，分別與TCP/IP協(xié)議控制模塊，微處理模塊和硬盤控制器模塊相連接，緩存系統(tǒng)數(shù)據(jù)；硬盤控制器模塊，分別與iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊和硬盤收發(fā)模塊相連接，處理硬盤讀寫協(xié)議；硬盤收發(fā)模塊，分別與硬盤控制器和硬盤相連接，收發(fā)數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號(hào)串并模式。較佳地，本實(shí)用新型的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊個(gè)數(shù)相同。本實(shí)用新型還提供了一種iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)，包括一個(gè)或多個(gè)前端交換機(jī)，一個(gè)或多個(gè)IPSAN控制服務(wù)器，后端交換機(jī)集群以及單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列。IPSAN控制服務(wù)器通過前端交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器相連接，通過后端交換機(jī)集群與單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列相連接；控制管理各單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，地址映射表，鏡像映射表、各硬盤負(fù)荷表等；后端交換機(jī)集群，由多個(gè)高速以太網(wǎng)交換機(jī)通過冗余鏈路交叉級(jí)聯(lián)而成；單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列，由單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)與后端交換機(jī)集群冗余互聯(lián)而成。較佳地，本實(shí)用新型的iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)，單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)為前述任意一條所述的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)。較佳地，本實(shí)用新型的iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)，單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)的硬盤為一種接口硬盤或者多種接口硬盤的組合。本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型的iSCSI存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、架構(gòu)利用單塊硬盤構(gòu)成iSCSI磁盤節(jié)點(diǎn)，通過高速以太網(wǎng)交換機(jī)和IPSAN控制服務(wù)器構(gòu)建存儲(chǔ)架構(gòu)，使存儲(chǔ)系統(tǒng)價(jià)格成本更加低廉、可低成本擴(kuò)容、可用性更高、性能更高。

圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的iSCSI目標(biāo)端控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025]圖3為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)示意圖；圖5為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)的示意圖；圖7為本實(shí)用新型第五實(shí)施例的大型企業(yè)級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型第六實(shí)施例的iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型iSCSI存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、架構(gòu)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白， 以下結(jié)合具體附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型iSCSI存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、架構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，包括一塊硬盤，以及連接到硬盤上的iSCSI目標(biāo)端控制單元。作為一種可實(shí)施方式，本實(shí)施例中，所述硬盤可以是SATA硬盤，也可以是SAS硬盤，還可以是SSD硬盤。圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的iSCSI目標(biāo)端控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本實(shí)施例的iSCSI目標(biāo)端控制單元包括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，TCP/IP協(xié)議控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊，一個(gè)或多個(gè)硬盤控制器模塊和一個(gè)或多個(gè)硬盤收發(fā)模塊；網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，與TCP/IP協(xié)議控制模塊相連接，轉(zhuǎn)換傳輸信號(hào)；TCP/IP協(xié)議控制模塊，分別與網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊和系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊相連接，用于對(duì)收到的TCP/IP協(xié)議包進(jìn)行分解、檢測(cè)其合法性、進(jìn)行連接管理、對(duì)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢驗(yàn)和計(jì)算、協(xié)議封裝、狀態(tài)更新等；iSCSI協(xié)議處理模塊，分別與TCP/IP協(xié)議控制模塊，微處理模塊和硬盤控制器模塊相連接，處理iSCSI協(xié)議。處理內(nèi)容包括對(duì)iSCSI的管理命令進(jìn)行解讀和回復(fù)，將iSCSI 的讀寫命令轉(zhuǎn)換成ATA命令，對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行iSCSI協(xié)議封裝；微處理模塊，分別與TCP/IP協(xié)議控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊和硬盤控制器模塊相連接，管理緩存、處理非TCP/IP和iSCSI協(xié)議數(shù)據(jù)包以及處理異常情況；系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊，分別與TCP/IP協(xié)議控制模塊，微處理模塊和硬盤控制器模塊相連接，緩存系統(tǒng)數(shù)據(jù)；硬盤控制器模塊，分別與iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊和硬盤收發(fā)模塊相連接，處理ATA協(xié)議；硬盤收發(fā)模塊，分別與硬盤控制器和硬盤相連接，收發(fā)數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號(hào)串并模式。作為一種可實(shí)施方式，本實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊的個(gè)數(shù)為2個(gè)，其個(gè)數(shù)根據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)來確定。作為一種可實(shí)施方式，本實(shí)施例中，硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊各有1個(gè)，分別為SATA硬盤控制器模塊和SATA硬盤收發(fā)模塊。硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊個(gè)數(shù)相同。當(dāng)只有一個(gè)硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊時(shí)，該硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊與其所連接的硬盤接口相匹配。當(dāng)有多個(gè)硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊時(shí)，除與所連接的硬盤接口相匹配的硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊外，其余硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊分別匹配其他種類的硬盤接口，以此來增加iSCSI目標(biāo)端控制單元的擴(kuò)展性。圖3為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，本實(shí)施例的組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)48 口全千兆交換機(jī)(另有4個(gè)萬兆擴(kuò)展端口)，以及48 個(gè)單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)。48個(gè)單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，平均分為兩組，每組M個(gè)；兩組單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)48 口全千兆交換機(jī)采用交叉冗余互聯(lián)，即每個(gè)交換機(jī)與所有48個(gè)單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)均連接，每個(gè)單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)交換機(jī)連接。交換機(jī)與每個(gè)單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)之間傳輸帶寬為mbps，每個(gè)交換機(jī)上行傳輸帶寬為 KXibpsX4。本實(shí)施例的組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)中的硬盤，可以是一種接口的硬盤，也可以是多種不同接口硬盤的組合。圖5為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示， 本實(shí)施例的中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)48 口全萬兆交換機(jī)，以及10個(gè)組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn) (如圖4所示)。10個(gè)組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)，平均分為兩組，每組5個(gè)；兩組組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)48 口全萬兆交換機(jī)采用交叉冗余互聯(lián)，即每個(gè)交換機(jī)與所有10個(gè)組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)均連接，每個(gè)組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)交換機(jī)連接。交換機(jī)與每個(gè)組級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)之間傳輸帶寬為10(ibpSX4，每個(gè)交換機(jī)上行傳輸帶寬為IOGbpsX8ο本實(shí)施例的中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)中的硬盤，可以是一種接口的硬盤，也可以是多種不同接口硬盤的組合。圖7為本實(shí)用新型第五實(shí)施例的大型企業(yè)級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，本實(shí)施例的大型企業(yè)級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)64 口全萬兆交換機(jī)，以及6個(gè)中等規(guī)模 iSCSI節(jié)點(diǎn)(如圖6所示)。6個(gè)中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)，平均分為兩組，每組3個(gè)；兩組中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)64 口全萬兆交換機(jī)采用交叉冗余互聯(lián)，即每個(gè)交換機(jī)與所有6個(gè)中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)均連接，每個(gè)中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)交換機(jī)連接。交換機(jī)與每個(gè)中等規(guī)模iSCSI節(jié)點(diǎn)之間傳輸帶寬為10(ibpSX8，每個(gè)交換機(jī)上行傳輸帶寬為KXibpsX 16。本實(shí)施例的大型企業(yè)級(jí)iSCSI節(jié)點(diǎn)中的硬盤，可以是一種接口的硬盤，也可以是多種不同接口硬盤的組合。應(yīng)當(dāng)說明，作為可實(shí)施方式，本實(shí)用新型的第三實(shí)施例中選用48 口全千兆交換機(jī)，第四實(shí)施例中選用48 口全萬兆交換機(jī)，第五實(shí)施例中選用64 口全萬兆交換機(jī)，以及上述三個(gè)實(shí)施例中選用iSCSI硬盤和節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選事例，并不限制本實(shí)用新型，可根據(jù)需求選用其他交換機(jī)和設(shè)置iSCSI硬盤和節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。圖8為本實(shí)用新型第六實(shí)施例的iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，本實(shí)施例的iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)包括兩個(gè)前端交換機(jī)，兩個(gè)IPSAN控制服務(wù)器，后端交換機(jī)集群以及單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列；IPSAN控制服務(wù)器通過前端交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器相連接，通過后端交換機(jī)集群與單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列相連接；控制管理各單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，地址映射表，鏡像映射表、各硬盤負(fù)荷表等。后端交換機(jī)集群，由多個(gè)高速以太網(wǎng)交換機(jī)通過冗余鏈路交叉級(jí)聯(lián)而成；單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列，由單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)與后端交換機(jī)集群冗余互聯(lián)而成。應(yīng)當(dāng)說明，作為可實(shí)施方式，本實(shí)施例中選用前端交換機(jī)和IPSAN控制服務(wù)器的個(gè)數(shù)僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選事例，并不限制本實(shí)用新型，可根據(jù)需求對(duì)前端交換機(jī)和IPSAN 控制服務(wù)器的個(gè)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本實(shí)用新型第六實(shí)施例的iSCSI寫入過程，包括以下步驟步驟10 應(yīng)用服務(wù)器經(jīng)過前端交換機(jī)向IPSAN控制服務(wù)器發(fā)出寫入數(shù)據(jù)命令；步驟11 :IPSAN控制服務(wù)器接收寫入數(shù)據(jù)命令并分配數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址，同時(shí)發(fā)送所述存儲(chǔ)地址至應(yīng)用服務(wù)器；上述數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址包括物理硬盤的IP地址和該硬盤對(duì)應(yīng)的邏輯塊地址(LBA， Logical Block Addressing)；步驟12 應(yīng)用服務(wù)器接收所述存儲(chǔ)地址(IPs+LBAs)，根據(jù)iSCSI協(xié)議通過后端交換機(jī)集群與所述存儲(chǔ)地址所對(duì)應(yīng)的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)建立連接，并向其發(fā)送要寫入的數(shù)據(jù)；步驟13 所述存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)并寫入硬盤，同時(shí)通過后端交換機(jī)集群向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送寫入成功確認(rèn)信息；步驟14 應(yīng)用服務(wù)器接收并發(fā)送寫入成功確認(rèn)信息至IPSAN控制服務(wù)器；步驟15 =IPSAN控制服務(wù)器收到所述寫入成功確認(rèn)信息后，更新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址映射表。優(yōu)選地，上述步驟11包括以下步驟步驟111 :IPSAN控制服務(wù)器接收應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出的寫入數(shù)據(jù)命令；步驟112 =IPSAN控制服務(wù)器從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址映射表中，根據(jù)空間管理、冗余備份/ 鏡像設(shè)置、條帶化設(shè)置等條件，選取合適的且存儲(chǔ)狀態(tài)為非占用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址；步驟113 =IPSAN控制服務(wù)器將選取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。優(yōu)選地，上述步驟13包括以下步驟步驟131 所述存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)iSCSI目標(biāo)端控制單元的網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收數(shù)據(jù)，并將標(biāo)準(zhǔn)的(R)GMII (GMII =Gigabit Media Independent Interface,吉比特介質(zhì)獨(dú)立接口 ；RGMII =Reduced Gigabit Media Independent hterface，簡(jiǎn)化的吉比特介質(zhì)獨(dú)立接口 )接口信號(hào)經(jīng)過緩存隊(duì)列傳送至TCP/IP協(xié)議控制模塊；步驟132 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收數(shù)據(jù)并分析處理，傳送數(shù)據(jù)至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟133 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收數(shù)據(jù)并分析處理，傳送數(shù)據(jù)至硬盤控制器模塊；[0081]步驟134 硬盤控制器模塊接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行硬盤協(xié)議處理，傳送數(shù)據(jù)至硬盤收發(fā)模塊；步驟135 硬盤收發(fā)模塊接收數(shù)據(jù)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)，寫入硬盤；接收并發(fā)送硬盤返回的寫入成功確認(rèn)信息至硬盤控制器模塊；步驟136 硬盤控制器模塊接收并發(fā)送所述寫入成功確認(rèn)信息至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟137 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收并將所述寫入確認(rèn)報(bào)告信息經(jīng)iSCSI協(xié)議封裝為iSCSI狀態(tài)包，發(fā)送至TCP/IP協(xié)議控制模塊；步驟138 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收并將所述iSCSI狀態(tài)包經(jīng)TCP/IP協(xié)議封裝為以太網(wǎng)狀態(tài)包，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊；步驟139 網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收所述以太網(wǎng)狀態(tài)包并將其轉(zhuǎn)換為(R)GMII信號(hào)， 通過后端交換機(jī)集群發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。優(yōu)選地，上述步驟132包括以下步驟步驟132-1 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收數(shù)據(jù)并檢測(cè)所接收數(shù)據(jù)目標(biāo)IP地址是否正確；若否，丟棄所述數(shù)據(jù)；若是，進(jìn)入步驟132-2 ；步驟132-2 檢測(cè)所接收數(shù)據(jù)的TCP/IP協(xié)議是否合法(包括連接存在性、 CRC(Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗(yàn)碼)檢測(cè)、雙方序號(hào)和檢驗(yàn)和等信息)；若否，丟棄所述數(shù)據(jù)；若是，進(jìn)入步驟132-3 ；步驟132-3 檢測(cè)所接受數(shù)據(jù)目標(biāo)端口是否為iSCSI端口 ；若否，則引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理(表示為非iSCSI協(xié)議的其它合法數(shù)據(jù)包)；若是，進(jìn)入步驟132-4 ；步驟132-4 傳送數(shù)據(jù)至iSCSI協(xié)議處理模塊，由其解讀iSCSI命令和數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，上述步驟133包括以下步驟步驟133-1 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收數(shù)據(jù)并判斷是否含有硬盤寫入命令；若否，則引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理(表示是iSCSI的管理命令，不涉及數(shù)據(jù)傳輸)；若是，進(jìn)入步驟133-2 ；步驟133-2 :iSCSI協(xié)議處理模塊將iSCSI命令轉(zhuǎn)換成ATA命令，并與數(shù)據(jù)一起發(fā)送至硬盤控制器模塊。優(yōu)選地，步驟132-3中的引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理并回復(fù)， 包括以下步驟步驟132-3-1 微處理模塊根據(jù)各協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)ARP，I CMP, Http或者SNMP等非 iSCSI協(xié)議的合法數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理；步驟132-3-2 微處理模塊生成并發(fā)送數(shù)據(jù)處理確認(rèn)信息至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟132-3-3 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收并將所述數(shù)據(jù)處理確認(rèn)信息經(jīng)iSCSI協(xié)議封裝為iSCSI狀態(tài)包，發(fā)送至TCP/IP協(xié)議控制模塊；步驟132-3-4 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收并將所述iSCSI狀態(tài)包經(jīng)TCP/IP協(xié)議封裝為以太網(wǎng)狀態(tài)包，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊；步驟132-3-5 網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收所述以太網(wǎng)狀態(tài)包并將其轉(zhuǎn)換為(R)GMII 信號(hào)，通過后端交換機(jī)集群發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。優(yōu)選地，步驟132-3中的引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理并回復(fù)， 包括以下步驟步驟133-1-1 微處理模塊對(duì)iSCSI管理命令或者其它用戶定制的管理命令進(jìn)行處理；步驟133-1-2 微處理模塊生成并發(fā)送管理命令處理確認(rèn)信息至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟133-1-3 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收并將所述管理命令處理確認(rèn)信息經(jīng)iSCSI 協(xié)議封裝為iSCSI狀態(tài)包，發(fā)送至TCP/IP協(xié)議控制模塊；步驟133-1-4 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收并將所述iSCSI狀態(tài)包經(jīng)TCP/IP協(xié)議封裝為以太網(wǎng)狀態(tài)包，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊；步驟133-1-5 網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收所述以太網(wǎng)狀態(tài)包并將其轉(zhuǎn)換為(R)GMII 信號(hào)，通過后端交換機(jī)集群發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸過程中的TCP/IP協(xié)議，iSCSI協(xié)議的處理均由iSCSI目標(biāo)端控制單元采用硬件加速處理，處理速度可達(dá)到通過即處理的效果，數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送達(dá)到千兆以太網(wǎng)的線速。本實(shí)用新型第七實(shí)施例的iSCSI讀取過程，包括以下步驟步驟20 應(yīng)用服務(wù)器經(jīng)過前端交換機(jī)向IPSAN控制服務(wù)器發(fā)出讀取數(shù)據(jù)命令；步驟21 =IPSAN控制服務(wù)器接收讀取數(shù)據(jù)命令并查找數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址映射表，將請(qǐng)求讀取的數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)地址發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器；上述物理存儲(chǔ)地址包括IP地址和物理硬盤的LBA地址；步驟22:應(yīng)用服務(wù)器接收請(qǐng)求讀取的數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)地址(PS+LBAS)，根據(jù) iSCSI協(xié)議通過后端交換機(jī)集群與所述物理存儲(chǔ)地址所對(duì)應(yīng)的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)建立連接，并向其發(fā)送要讀取數(shù)據(jù)命令；步驟23 所述存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)根據(jù)讀取數(shù)據(jù)命令讀取數(shù)據(jù)，并通過后端交換機(jī)集群發(fā)送所讀取數(shù)據(jù)至應(yīng)用服務(wù)器；步驟M 應(yīng)用服務(wù)器接收數(shù)據(jù)并通過前端交換機(jī)向IPSAN控制服務(wù)器發(fā)送讀取成功確認(rèn)信息。優(yōu)選地，上述步驟21包括以下步驟步驟211 =IPSAN控制服務(wù)器接收應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送的讀取數(shù)據(jù)命令；步驟212 =IPSAN控制服務(wù)器查找數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址映射表，找出請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)地址；步驟213 =IPSAN控制服務(wù)器將請(qǐng)求讀取的數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)地址信息通過前端交換機(jī)發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。優(yōu)選地，上述步驟23包括以下步驟步驟231 所述存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)目標(biāo)端控制單元的網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收讀取數(shù)據(jù)命令，并將標(biāo)準(zhǔn)的(R)GMII接口信號(hào)經(jīng)緩存隊(duì)列傳送至TCP/IP協(xié)議控制模塊；步驟232 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收所述讀取數(shù)據(jù)命令并分析處理，并將其傳送至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟233 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收所述讀取數(shù)據(jù)命令并做命令轉(zhuǎn)換，并將其傳送至硬盤控制器模塊；步驟234 硬盤控制器模塊接收轉(zhuǎn)換過的讀取數(shù)據(jù)命令并進(jìn)行硬盤協(xié)議處理，生成硬盤操作命令并將其傳送至硬盤收發(fā)模塊；步驟235 硬盤收發(fā)模塊接收所述硬盤操作命令，將其串行發(fā)送至硬盤，并接收從硬盤串行讀取的數(shù)據(jù)后，將讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并發(fā)送至硬盤控制器模塊；步驟236 硬盤控制器模塊接收所述讀取的數(shù)據(jù)并發(fā)送至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟237 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收并將所述讀取的數(shù)據(jù)經(jīng)iSCSI協(xié)議封裝為 iSCSI數(shù)據(jù)包，并發(fā)送至TCP/IP協(xié)議控制模塊； 步驟238 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收并將所述iSCSI數(shù)據(jù)包經(jīng)TCP/IP協(xié)議封裝為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，并發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊；步驟239 網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包并將其轉(zhuǎn)換為(R)GMII信號(hào)， 通過后端交換機(jī)集群發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。優(yōu)選地，上述步驟232包括以下步驟步驟232-1 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收讀取數(shù)據(jù)命令并檢測(cè)所接收請(qǐng)求目標(biāo)IP地址是否正確；若否，丟棄該讀取數(shù)據(jù)命令；若是，進(jìn)入步驟232-2 ；步驟232-2 檢測(cè)所接收讀取數(shù)據(jù)命令的TCP/IP協(xié)議是否合法(包括連接存在性、CRC檢測(cè)、雙方序號(hào)和檢驗(yàn)和等信息)；若否，丟棄所述讀取數(shù)據(jù)命令；若是，進(jìn)入步驟 232-3 ；步驟232-3:檢測(cè)所接受讀取數(shù)據(jù)命令目標(biāo)端口是否為iSCSI端口 ；若否，則引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理(表示為非iSCSI協(xié)議的其它合法數(shù)據(jù)包)；若是，進(jìn)入步驟232-4 ；步驟232-4 傳送所述讀取數(shù)據(jù)命令至iSCSI協(xié)議處理模塊。優(yōu)選地，上述步驟233包括以下步驟步驟233-1 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收數(shù)據(jù)并判斷是否含有硬盤讀取命令；若否， 則引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理(表示是iSCSI的管理命令，不涉及數(shù)據(jù)傳輸)；若是，進(jìn)入步驟233-2;步驟233-2 :iSCSI協(xié)議處理模塊轉(zhuǎn)換出ATA命令，并與數(shù)據(jù)一起發(fā)送至硬盤控制器模塊。優(yōu)選地，步驟232-3中的引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理并回復(fù)， 包括以下步驟步驟232-3-1 微處理模塊根據(jù)各協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)ARP，I CMP, Http或者SNMP等非 iSCSI協(xié)議的合法數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理；步驟232-3-2 微處理模塊生成并發(fā)送數(shù)據(jù)處理確認(rèn)信息至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟232-3-3 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收并將所述數(shù)據(jù)處理確認(rèn)信息經(jīng)iSCSI協(xié)議封裝為iSCSI狀態(tài)包，發(fā)送至TCP/IP協(xié)議控制模塊；步驟232-3-4 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收并將所述iSCSI狀態(tài)包經(jīng)TCP/IP協(xié)議封裝為以太網(wǎng)狀態(tài)包，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊；步驟232-3-5 網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收所述以太網(wǎng)狀態(tài)包并將其轉(zhuǎn)換為(R)GMII 信號(hào)，通過后端交換機(jī)集群發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。優(yōu)選地，步驟233-1中的引發(fā)微處理模塊中斷，數(shù)據(jù)交由微處理模塊處理并回復(fù)， 包括以下步驟步驟233-1-1 微處理模塊對(duì)iSCSI管理命令或者其它用戶定制的管理命令進(jìn)行處理；步驟233-1-2 微處理模塊生成并發(fā)送管理命令處理確認(rèn)信息至iSCSI協(xié)議處理模塊；步驟233-1-3 :iSCSI協(xié)議處理模塊接收并將所述管理命令處理確認(rèn)信息經(jīng)iSCSI 協(xié)議封裝為iSCSI狀態(tài)包，發(fā)送至TCP/IP協(xié)議控制模塊；步驟233-1-4 :TCP/IP協(xié)議控制模塊接收并將所述iSCSI狀態(tài)包經(jīng)TCP/IP協(xié)議封裝為以太網(wǎng)狀態(tài)包，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊；步驟233-1-5 網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊接收所述以太網(wǎng)狀態(tài)包并將其轉(zhuǎn)換為(R)GMII 信號(hào)，通過后端交換機(jī)集群發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器。本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸過程中的TCP/IP協(xié)議，iSCSI協(xié)議的處理均由iSCSI目標(biāo)端控制單元采用硬件加速處理，處理速度可達(dá)到通過即處理的效果，數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送達(dá)到千兆以太網(wǎng)的線速。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選事例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括一塊硬盤，以及連接到所述硬盤上的 iSCSI目標(biāo)端控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述iSCSI目標(biāo)端控制單元包括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，TCP/IP協(xié)議控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊，一個(gè)或多個(gè)硬盤控制器模塊和一個(gè)或多個(gè)硬盤收發(fā)模塊；所述網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，與所述TCP/IP協(xié)議控制模塊相連接，轉(zhuǎn)換傳輸信號(hào)；所述TCP/IP協(xié)議控制模塊，分別與所述網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊和系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊相連接，檢測(cè)TCP/IP協(xié)議是否合法，目標(biāo)IP地址是否合法以及解讀TCP/IP協(xié)議；所述iSCSI協(xié)議處理模塊，分別與所述TCP/IP協(xié)議控制模塊，微處理模塊和硬盤控制器模塊相連接，解讀iSCSI協(xié)議；所述微處理模塊，分別與所述TCP/IP協(xié)議控制模塊，iSCSI協(xié)議處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊和硬盤控制器模塊相連接，管理緩存以及處理異常情況；所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊，分別與所述TCP/IP協(xié)議控制模塊，微處理模塊和硬盤控制器模塊相連接，緩存系統(tǒng)數(shù)據(jù)；所述硬盤控制器模塊，分別與所述iSCSI協(xié)議處理模塊，微處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存模塊和硬盤收發(fā)模塊相連接，處理硬盤讀寫協(xié)議；所述硬盤收發(fā)模塊，分別與所述硬盤控制器和硬盤相連接，收發(fā)數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號(hào)串并模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述硬盤控制器模塊和硬盤收發(fā)模塊個(gè)數(shù)相同。
4.一種iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)，其特征在于，包括一個(gè)或多個(gè)前端交換機(jī)，一個(gè)或多個(gè)IPSAN 控制服務(wù)器，后端交換機(jī)集群以及單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列；IPSAN控制服務(wù)器通過前端交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器相連接，通過后端交換機(jī)集群與單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列相連接；控制管理各單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，地址映射表，鏡像映射表、 各硬盤負(fù)荷表等；后端交換機(jī)集群，由多個(gè)高速以太網(wǎng)交換機(jī)通過冗余鏈路交叉級(jí)聯(lián)而成；單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列，由單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)與后端交換機(jī)集群冗余互聯(lián)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)，其特征在于，所述單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)為權(quán)利要求1-3任意一條所述單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)，其特征在于，所述單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)的硬盤為一種接口硬盤或者多種接口硬盤的組合。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)，包括一塊硬盤，以及連接到硬盤上的iSCSI目標(biāo)端控制單元。本實(shí)用新型還公開了一種iSCSI存儲(chǔ)架構(gòu)，包括一個(gè)或多個(gè)前端交換機(jī)，一個(gè)或多個(gè)IPSAN控制服務(wù)器，后端交換機(jī)集群和單硬盤iSCSI節(jié)點(diǎn)陣列。本實(shí)用新型的有益效果在于，利用單塊硬盤構(gòu)成iSCSI節(jié)點(diǎn)，通過高速以太網(wǎng)交換機(jī)和IPSAN控制服務(wù)器構(gòu)建存儲(chǔ)架構(gòu)，使存儲(chǔ)系統(tǒng)價(jià)格成本更加低廉、可低成本擴(kuò)容、可用性更高、性能更高。
文檔編號(hào)H04L12/56GK202206413SQ20112021502
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者陳杰 申請(qǐng)人:北京華勝天成科技股份有限公司, 北京飛杰信息技術(shù)有限公司