DE60131079T2 - Hardware-erzwungene loop-level hard zoning für faserkanalschalteranordnung - Google Patents

Hardware-erzwungene loop-level hard zoning für faserkanalschalteranordnung Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft allgemein das Gebiet des Hochleistungs-Switchings und insbesondere Verbesserungen von Fibre Channel-Switching, um die Etablierung von Zonen zum berechtigten Zugriff auf angeschlossene Einrichtungen bereitzustellen, wobei die Verzonung (Zoning) durch Hardware erzwungen ist.
  • HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
  • Der Fibre Channel-Standard wurde etabliert, um Hochleistungs-Switchinglösungen für Computing- und Datenverarbeitungssysteme bereitzustellen. Beispiele von Anwendungen, bei denen die Hochgeschwindigkeit und hohe Bandbreite von Fibre Channel-Switches vorteilhafterweise benutzt werden können, umfassen zusammengeschaltete Computer und Hochleistungs-Speichereinrichtungen, zusammengeschaltete Computer in Multicomputer-Betriebsumgebungen und alle Umgebungen, in denen mehrfache Hochgeschwindigkeitsdaten-Zusammenschaltungen zwischen designierten Knoten oder Knotengruppen in Datenverarbeitungsnetzen etabliert werden müssen.
  • Der Fibre Channel-Standard ANSI X3.T11 definiert in großen Zügen Klassen und Standards der Funktion und Performance, diktiert aber nicht die Implementierungstechniken, die zum Bereitstellen dieser Funktionen verwendet werden. Ein bestimmtes Design eines Switches zum Implementieren von Fibre Channel-Funktionen wird als das „Fabric" (Gewebe) des Switches bezeichnet. Da diese Erfindung auf Verbesserungen der Fibre Channel-Switches gerichtet ist, verwendet die Beschreibung der Erfindung hierin Terminologie und andere definierte Begriffe aus dem Gebiet der Fibre Channel-Switches (hier „FC" Switches genannt), und man findet die Definitionen im FC-Standard.
  • Zwecks Datenintegrität und aus Sicherheitsgründen muss in manchen Netzen sichergestellt werden, dass bestimmte Hosts oder Einrichtungen gesteuerten Zugriff haben. Beispielsweise kann bestimmten Hosts erlaubt werden, nur auf bestimmte Speichereinrichtungen zuzugreifen und umgekehrt. Diese Anforderung bedeutet, dass bestimmte Kanäle oder Kanalgruppen, an die die betroffenen Hosts oder Einrichtungen angeschlossen sind, von Kommunikationen von oder zu anderen Kanälen oder Kanalgruppen isoliert werden. Verzonungstechniken werden in System nach Stand der Technik benutzt, um Adresszonen zu definieren, die für verschiedene an einen Switch angeschlossene Quellen oder Ziele als gültig angesehen werden.
  • SOFT-ZONING: DAS PROBLEM
  • Ein Problem beim Fibre Channel-Zoning in seiner gegenwärtigen Form liegt darin, dass es eine durch Software erzwungene Verzonung ist, was oft als Soft-Zoning bezeichnet wird. Beim Soft-Zoning melden sich an N_Ports und NL_Ports des FC-Fabrics angeschlossene Einrichtungen beim Fabric an und fragen den Namenserver ab, um zu bestimmen, mit welchen der entfernten Einrichtungen diese Einrichtung kommunizieren kann, und was deren FC-Adressen (D_IDs) sind. Der Namenserver definiert und erzwingt die Zonen, indem er in der Anmeldeantwort die Menge der Einrichtungen (durch D_ID) auflistet, die in der Zone oder den Zonen des Anforderers der Anmeldung liegen. Auf diese Weise respektieren Einrichtungen die Zonen, indem sie nur die vom Namenserver ausgegebenen D_IDs benutzen.
  • Dies funktioniert aber nur dann, wenn alle Einrichtungen die Regeln beachten und es keine Hardwareausfälle gibt. Soft-Zoning kann auf folgende Weisen verletzt werden.
    • • Zonen können versehentlich durch HBA-Softwarefehler verletzt werden, die falsche D_IDs erzeugen.
    • • Zonen können durch Hardwareausfälle verletzt werden, wobei die D_ID irgendwo zwischen der Quelleinrichtung und der Zieleinrichtung verfälscht wird.
    • • Zonen können absichtlich verletzt werden durch unhöfliche, aber nicht böswillige HBAs, wie beispielsweise solche, die alle D_IDs durchgehen, um zu erkunden, wo andere HBAs angeschlossen sind.
    • • Zonen können böswillig durch HBAs verletzt werden, wobei die Absicht besteht, ein System zu stören.
  • Hu Yoshida: „LUN Security Considerations for Storage Area Networks" Hitachi Data Systems Paper – 1999, 1–7, XP002185193 offenbart Sicherungsverfahren für LUNs (Logikeinheitsnummern) unter Verwendung von Hostsoftware, Hostbusadapter-Dienstprogrammen, Switch-Zoning oder -Mapping innerhalb eines Speichercontrollers.
  • Tom Clark: „Zoning for Fibre Channel Fabrics" Vixel Corporation Paper, – 31. August 1999, (1999-08-31), 1–6, XP002185194 offenbart in Hardware implementiertes Switch-Zoning auf einer Port-zu-Port-Basis zur Erzeugung von virtuellen Privatspeichernetzen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und einen Switch zur Verfügung, wie in Patentansprüchen 1 und 7 definiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung löst die erörterten Probleme, die Soft-Zoning-Systemen innewohnen, durch Bereitstellen von durch Hardware erzwungenem Zoning, was hierin auch Hard-Zoning genannt wird. Hard-Zoning verhindert die Verletzung von zugewiesenem Zoning durch die oben erörterten versehentlichen oder beabsichtigten Soft-Zoning-Probleme, wodurch Systemdatenintegrität und -sicherheit verbessert werden.
  • Hard-Zoning löst die Soft-Zoning-Probleme durch Verwendung einer Hardwareprüfung der Quell-ID (S_ID) des Rahmens sowohl am Punkt, wo der Rahmen im Fabric ankommt, als auch am Punkt, wo der Rahmen das Fabric verlässt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, wird erfindungsgemäß die Rahmen-S_ID am Eingangspunkt des Rahmens in das Fabric (an einem F_Port oder FL_Port, aber nicht an einem E_Port) validiert, um zu verhindern, dass falsche S_IDs das tabellengetriebene Zoning an dem Punkt verletzen, wo die Rahmen das Fabric verlassen. Falls die S_ID gültig ist, kommt sie im Fabric an und wird auf normale Weise geroutet. Falls ungültig, dann wird der Rahmen nicht geroutet, sondern wird gemäß den FC-Regeln vom Fabric beseitigt.
  • Die Rahmen-S_ID wird an dem Punkt validiert, wo der Rahmen das Fabric verlässt (an einem F_Port oder FL_Port, aber nicht an einem E_Port), um sicherzustellen, dass der Rahmen auf der Basis der S_ID ein Teil der Zone oder Zonen ist, zu der/denen der angeschlossene N_Port oder NL_Port gehört. Rahmen-S_IDs werden gegen eine Liste der S_IDs verglichen, die für diesen Port gültig sind, wobei die Größe der Liste von der Implementierung abhängt und wobei jeder Eintrag eine Quelle definiert, die Rahmen an dieses Ziel übertragen darf. Falls die S_ID mit einem Eintrag in der Liste übereinstimmt, wird sie aus dem Fabric ans Ziel geroutet. Falls die S_ID mit keinem Eintrag in der Liste übereinstimmt, wird der Rahmen nicht ans Ziel weitergeleitet, sondern wird gemäß den FC-Regeln vom Fabric beseitigt.
  • Dieses Verfahren funktioniert sowohl für Fabric-Wolken, die durch E_Ports zusammengeschaltete homogene Switch-Einrichtungen enthalten, als auch für Wolken, die durch E_Ports zusammengeschaltete heterogene Switch-Einrichtungen enthalten, vorausgesetzt, dass alle Switch-Einrichtungen S_ID-basiertes Hard-Zoning auf die oben beschriebene Weise benutzen.
  • Das Verfahren funktioniert auch teilweise, wenn einige heterogene Einrichtungen mit S_ID-Hard-Zoning ausgerüstet sind und andere nicht. In diesem Fall wird den so ausgerüsteten Einrichtungen voller Hard-Zoning-Schutz geboten, nur nicht von Rahmen, die im Fabric aus nicht derartig ausgestatteten Einrichtungen ankommen, deren S_ID falsch ist.
  • Das Verfahren funktioniert auch dann, wenn in derartig ausgerüsteten Einrichtungen einige Fabric-Ports absichtlich vom Hard-Zoning-Schutz ausgenommen werden, wodurch ein Fall von beabsichtigtem Halbduplex-Hard-Zoning erzeugt wird. Dies kann geschehen, um die Beschränkungen der Hard-Zoning S_ID-Einschlussliste zu umgehen, die einen endlichen Bereich hat.
  • Die Hard-Zoning-Verfahren und -Switches der vorliegenden Erfindung stellen eine Reihe von vorteilhaften Merkmalen bereit, die Folgendes umfassen:
    • • Die Verfahren und Techniken der vorliegenden Erfindung stellen eine Form des Hard-Zoning in einem Switch-Fabric bereit, das durch Hardware-Prüfung der Rahmen-S_IDs gegen eine Einschlussliste zulässiger S_IDs ausgeführt wird, bevor der Rahmen das Fabric verlassen darf.
    • • Die Erfindung erlaubt mehrfache überlappende Hard-Zones für ein Ziel (N_Port oder NL_Port) über das größte der FC-Fabrics. Die S_ID-Einschlussliste basiert auf 24-Bit-Adressen, was ermöglicht, dass Zonen aus beliebigen Knoten innerhalb des gesamten Fibre Channel-Adressraums mit 16.777.216 Adressen bestehen.
    • • Die Erfindung erlaubt die Implementierung mehrfacher überlappender Hard-Zones mit feinster FC-Adressier-Granularität, die bis herunter zur Schleifeneinrichtung geht, sowohl an der Rahmenquelle als auch dem Rahmenziel, wo jeder der 126 möglichen Knoten auf einer Schleife eindeutige Zoneneigenschaften ausdrücken kann.
    • • Die Erfindung bringt Hard-Zoning an einem Fabric-Zielport (F_Port oder FL_Port) zustande durch eine Einschlusstabelle zulässiger S_ID-Werte, die für jeden Fabric-Port eindeutig ist. Die Einschlusstabelle wird von Hardware benutzt, um zulässige Rahmen durchzulassen und unzulässige Rahmen zu blockieren. Dieser Mechanismus schützt gegen beabsichtige und unbeabsichtigte Zonengrenzverletzungen.
    • • Die Erfindung implementiert die Einschlusstabelle als eine programmierbare Hardwaretabelle, als CAM implementiert, die Mehrfacheinträge enthält, wobei jeder Eintrag einen 24-Bit-S_ID-Wert enthält zusammen mit verschiedenen Vergleichsüberwachungen. Ein einzelner Eintrag repräsentiert typischerweise eine einzelne Quelle wie beispielsweise einen an einen F_Port angeschlossenen N_Port oder einen an einen FL_Port angeschlossenen NL_Port.
    • • Die Erfindung stellt einen Weg bereit, um den Quellenbereich zu vergrößern, den eine Einschlusstabelle ausdrücken kann, durch Implementierung von Stellvertreterzeichen auf einer Eintrag-zu-Eintrag-Basis, was den Vergleich des Port-Werts oder der Port- und Gebietswerte der S_ID deaktivieren kann. Bin einzelner Eintrag kann dann alle Ports in einem Gebiet oder alle Ports und Gebiete in einer Domäne ausdrücken.
    • • Die Erfindung erlaubt eine Erhöhung der Flexibilität von Bereichen durch Implementieren von Ausnahmen zu einem Bereich. Ein einzelner Eintrag definiert den Bereich, und ein oder mehrere Einträge definieren Ausnahmen zum Bereich.
    • • Die Erfindung verhindert Zonenverletzung durch falsche S_IDs durch Implementieren der S_ID-Validierung gegen die native Port-ID, wenn Rahmen im Fabric ankommen. Zulässige S_IDs werden normal geroutet, unzulässige S_IDs werden nicht geroutet.
    • • Die Erfindung erlaubt, dass ein F_Port und sein angeschlossener N_Port zu so vielen Zonen gehört, wie es die S_ID-Einschlussliste erlaubt.
    • • Die Erfindung erlaubt mehrfache Zonen pro Schleife und überlappende Zonen auf einer Schleife. Die Zahl der auf einer Schleife unterstützten Zonen ist variabel (n), und zwar mindestens gleich 2 und kann so groß sein, wie es die Erfordernisse erlauben. Jede Schleifeneinrichtung (auf Port oder AL_PA basierend) kann zu 1 bis n Zonen gehören.
    • • Die Beschränkungen der Erfindung bezüglich der Gesamtzonenzahl auf einem F_Port oder der Gesamtzonenzahl auf einer Schleife legen der Gesamtzahl der Zonen in einem Fabric keine Beschränkungen auf.
    • • Die Erfindung funktioniert über Fabrics, die ein einzelnes Switch-Element (Domäne) umfassen, über Fabrics, die mehrfache homogene, durch E_Ports zusammengeschaltete Switches umfassen, und über Fabrics, die mehrfache heterogene, durch E_Ports zusammengeschaltete Switches umfassen.
    • • Die Erfindung erlaubt bestimmten Rahmentypen, von Zoning unbeeinflusst zu bleiben. Rahmen mit FC-bekannten S_IDs und ein durch das Fabric selbst erhaltener Rahmen sind vom Zoning ausgeschlossen, d. h. sie werden immer geroutet.
    • • Die Erfindung erlaubt, dass „unhöfliche" S_IDs in der Hardware erkannt werden, wobei für diese Rahmen eine unterschiedliche Disposition erlaubt wird, dass sie beispielsweise sofort abgeworfen werden, anstatt durch den Fabric-Manager als Ausnahme verarbeitet zu werden.
    • • Die Erfindung betrifft sowohl Duplex-Zoning, wo an beiden Enden Hard-Zoning mit bidirektionalem Verkehr erzwungen wird, und Halbduplex-Zoning, wo Hard-Zoning an einem Ende, aber nicht am anderen Bade erzwungen wird. Halbduplex-Zoning kann für einige Topologien die Beschränkungen der S_ID-Einschlusstabelle lösen und ist ein Erfordernis, wenn eine Fabric-Wolke mehrfache Switch-Typen umfasst, wo einige Hard-Zoning einsetzen und andere nicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine symbolische Repräsentation einer FC-Fabric-Wolke, die S_ID-Validierungspunkte gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt zeigt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Fabrics, das Quellport-S_ID-Validierung gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt zeigt;
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Fabrics, das Zielport-S_ID-Validierung gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt zeigt;
  • 4 ist ein Diagramm eines SIL(Quell-S_ID-Einschlussliste)-Eintrags, der in der Validierung von 3 benutzt werden kann;
  • 5 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Fabrics, das S_ID-Vergleich gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt zeigt;
  • 6 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Fabrics, das SIL-Eintrags-Vergleich gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt zeigt;
  • 7 ist ein Diagramm, das das Format der Quellzonenmaske zeigt;
  • 8 ist ein Diagramm, das das Format der Zielzonenmaske zeigt;
  • 9 ist ein Blockdiagramm des Hard-Zoning-Zustands gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt;
  • 10 ist ein Diagramm eines Beispiels (Beispiel A) der Verwendung der Erfindung beim Verbinden von Multihosts an Multispeichereinrichtungen mit Hard-Zoning;
  • 11 ist ein Diagramm eines Beispiels (Beispiel B) der Verwendung der Stellvertreterzeichen-Technik beim Verbinden von Multihosts an Multispeichereinrichtungen mit Hard-Zoning; und
  • 12 ist ein Diagramm eines Beispiels (Beispiel C) der Verwendung der Stellvertreterzeichen-Technik mit Ausnahmen beim Verbinden von Multihosts an Multispeichereinrichtungen mit Hard-Zoning.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
  • Die Gesamtoperation der S_ID-Validierung wird oben mit Bezug auf 1 erörtert. Die detaillierte Operation wird unten mit Bezug auf die Figuren und Tabellen erörtert.
  • QUELL-FABRIC-PORT S_ID-VALIDIERUNG
  • 1 zeigt die Technik für Quell-Fabric-Port S_ID-Validierung. Diese stellt sicher, dass die eingehenden Rahmen-S_ID-Werte zulässig sind, damit der Hard-Zoning-Mechanismus wirksam ist. Diese Funktion erfordert eine Aktivier-/Deaktiviersteuerung, weil sie nur auf F_Ports und FL_Ports aktiviert sein sollte, aber nicht auf E_Ports.
  • Das native ID-Register (1) ist der Fabric-Port-Logik systemeigen und wird typischerweise vom Fabric-Manager (15) an die für den Port gewählte ID geschrieben, kann aber in einem einfacheren Design mit größeren Operationsbeschränkungen in der Logik festverdrahtet sein. Die native ID ist die Domäne und das Gebiet des F_Ports oder FL_Ports. Das Hard-Zoning Aktivieren FF (2) ist auch der Fabric-Port-Logik systemeigen und vom Fabric-Manager (15) geschrieben, was die Funktion auf F_Ports und FL_Ports aktiviert, aber auf E_Ports deaktiviert.
  • Der eingehende Rahmen (3) wird geparst und der S_ID-Inhalt (Bits 23:0) des Rahmenworts 2 wird dieser Schaltungsanordnung vorgelegt. Rahmen-S_ID_Domäne und -Gebiet (5), die Bits 23-8 des Rahmenworts 2, werden gegen Domäne und Gebiet (6) des nativen ID_Registers (1) im Komparator (11) verglichen. Match/Mismatch wird in das Gatter (14) gespeist.
  • Falls es einen Fehlvergleich gibt und das Hard-Zoning (2) aktiviert ist, dann spezifiziert das Gatter (10) eine unzulässige Rahmen-S_ID. In diesem Fall wird der Rahmen nicht normal geroutet (er wird nie das beabsichtigte Ziel erreichen), sondern wird typischerweise an den Fabric-Manager zur Verarbeitung gemäß den Fibre Channel-Regeln für Switches weitergegeben. Dies bedeutet typischerweise, dass ein Rahmen der Klasse 2, der den S_ID-Test nicht besteht, dem Sender eine Antwort mit Begründungscode zurückschickt und dass ein Rahmen der Klasse 3, der den S_ID-Test nicht besteht, abgeworfen wird.
  • Falls es keinen Fehlvergleich in der Rahmen S_ID gibt oder falls das Hard-Zoning Aktivieren (2) nicht aktiv ist, dann spezifiziert das Gatter (10), dass der Rahmen normal geroutet wird, d. h. dass er zum von der Rahmen-D_ID spezifizierten Fabric-Zielport geroutet wird.
  • Diese Funktion stellt sicher, dass im Fabric ankommende Rahmen nicht weitergeleitet werden, falls die S_ID auf irgendeine Weise unzulässig ist.
  • ZIEL-FABRIC-PORT S_ID-VALIDIERUNG
  • Ziel-Fabric-Port S_ID-Validierung, mit Bezug auf 3 beschrieben, stellt sicher, dass ausgehende Rahmen zugelassen sind, um an die angeschlossene(n) Einrichtung(en) zu senden. Diese Funktion erfordert eine Aktivier-/Deaktiviersteuerung, da sie nur auf F_Ports und FL_Ports aktiviert werden sollte, aber nicht auf E_Ports.
  • PROBLEME MIT LINEAREN TABELLEN
  • Idealerweise würde S_ID-Hard-Zoning in jedem an das Fabric angeschlossenen Hostbusadapter (HBA) ausgeführt werden. Jeder HBA hätte seine eigene eindeutige Zoning-Tabelle. Die FC-Standards erfordern jedoch, dass Zoning-Funktionen, Hard und Soft, im Fabric enthalten sein müssen.
  • Eine lineare Einschlusstabelle wäre wohl am einfachsten. Um jedoch für jede Adresse im FC-Adressbereich zu funktionieren, ist eine sehr große Tabelle erforderlich. Für einen F_Port hätte sie für jede mögliche FC-Quelladresse einen Eintrag, woraus sich eine Tiefe von 256 Domänen·256 Gebieten·256 Ports = 16.777.216 Tabelleneinträgen/Port ergibt. Im Fall eines FL_Ports muss die Tabelle auch bis zu 126 Schleifeneinrichtungen repräsentieren, deren jede zu verschiedenen Zonen gehört, was für jede eine eindeutige lineare Einschlusstabelle erfordern würde. Die Gesamtzahl von Einschlusstabelleneinträgen für einen FL_Port wäre dann 256·256·256·126 = 2.113.929.216 Tabelleneinträge/Port.
  • Kürzere lineare Zonentabellen können benutzt werden, wo eine begrenzte Adressenmenge, typischerweise am Wert Domäne 1/Gebiet 0, Port 0 beginnend und sequenziell ansteigend bis zur implementierten maximalen Tabellengröße, wirtschaftlich sein kann. Diese Tabellen können jedoch keine FC-Adresse ausdrücken, was die Fabrics, die behandelt werden können, stark begrenzt. Falls beispielsweise die Tabelle 512 Einträge hatte, könnte sie alle Adressen in den Domänen 0 × 01 und 0 × 02 ausdrücken, aber keine in den Domänen 0 × 03 bis 0 × EF.
  • Das hier beschriebene Verfahren nutzt eine Zufallstabelle von 24-Bit-S_IDs, als Assoziativspeicher (Content Addressable Memory, CAM) konstruiert, wo eine Rahmen-S_ID gegen alle CAM-Einträge gleichzeitig verglichen werden kann, um einen Vergleich oder eine Inklusion zu suchen. Da es 24-Bit-Einträge sind, kann der CAM eine FC-Adresse repräsentieren, ist aber darauf beschränkt, eine sehr viel kleinere Teilmenge der FC-Adressen als das FC-Maximum zu repräsentieren. Beispielsweise könnte erwartet werden, dass der CAM 16-256 Adressen wirtschaftlich speichern könnte, aber mehr oder weniger von der Anwendung und Verfügbarkeit von Ressourcen abhängen könnte.
  • Das Verfahren hat einen einzelnen CAM pro Fabric-Port-Sender, sogar dann, wenn das Ziel ein FL_Port ist, und muss so mit immerhin 126 Schleifenzielen arbeiten. Aus diesem Grund stellt der CAM eine Quellzonenmaske für jeden S_ID-Eintrag bereit, die gegen eine in einer separaten Lookuptabelle enthaltenen Zielzonenmaske verglichen wird.
  • Es gibt eine einzelne Zielzonen-Maskentabelle pro Fabric-Port-Sender, wobei jeder Eintrag ein Schleifenziel oder AL_PD repräsentiert, und die typischerweise für jede der 126 zulässigen AL_PDs einen Eintrag bat.
  • CAM-BASIERTE EINSCHLUSSTABELLE
  • Diese benutzt die S_ID-Einschlussliste (SIL), die beschreibt, welche Quellen an diesen Port senden dürfen, und falls das Ziel eine Schleife ist, zu welchen Zonen jede Quelle gehört.
  • Sie benutzt auch die AL_PD-Zonenliste (AZL), die nur benutzt wird, falls das Ziel eine Schleife ist, die beschreibt, zu welchen Zonen eine Ziel-AL_PA gehört.
  • DIE S_ID-EINSCHLUSSLISTE (SIL)
  • Die SIL (31) ist eine programmierbare Liste mit 24-Bit-S_IDs, die vom Fabric-Manager als denselben Zonen zugehörig angesehen werden wie der fragliche Port, wo jeder Eintrag auch eine 2-Bit-Vergleichsmaske und eine Quellzonenenmaske hat. Die SIL wird vom Fabric-Manager (32) auf der Basis von Zoneninformation geschrieben. Die SIL (31) kann jede Größe haben, würde aber typischerweise so viele Einträge enthalten wie wirtschaftlich durchführbar ist, so viele Quellen wie möglich zulassen, und so viele Topologien wie möglich behandeln. Die SIL (31) gibt dem S_ID-Vergleich (34) S_ID-Vergleichsinformation (33) und dem Quellzonenmasken-MPX (42) die Quellzonenmaske (41).
  • Das Eintragsformat der SIL (31) ist in 4 gezeigt.
  • Die „Quell-S_ID" hat 24 Bits und definiert eine zulässige Quell-S_ID, falls der „Maskenvergleich"-Wert nicht gleich 00 ist. Jede S_ID im FC-Adressbereich von 0 × 0 – FFFFFF kann ausgedrückt werden.
  • Die „Quellzonenmaske" ist eine Bitmaske variabler Größe, die definiert, zu welcher Zone oder Zonen die Quelle gehört. Siehe unten die Erklärung von Zonenmaske.
  • „Maskenvergleich" definiert, wie der Vergleich gegen die Rahmen-S_ID verlaufen soll.
    • 00 = Slot ist nicht zulässig. Ein Vergleich gegen diesen Eintrag ist nicht möglich.
    • 01 = Keine Maske. Domäne/Gebiet/Port werden verglichen [siehe unten Notiz 1]
    • 10 = Maskenport. Domäne/Gebiet werden verglichen [siehe unten Notiz 2]
    • 11 = Maskengebiet und Port. Domäne wird verglichen [siehe unten Notiz 3]
    • [Notiz 1] Der Eintrag repräsentiert genau 1 Quelle.
    • [Notiz 2] Der Eintrag könnte 126 Quellen repräsentieren.
    • [Notiz 3] Der Eintrag könnte 256 * 126 = 32.256 Quellen repräsentieren.
  • S_ID VERGLEICH
  • S_ID-Vergleich (34) (siehe 5) wird benutzt, um die S_ID eines Rahmen gleichzeitig mit allen Einträgen in der SIL (31) zu vergleichen und die Ergebnisse der Hard-Zoning-Zustandsmaschine (47) zu präsentieren. Jeder Eintrag der SIL (31) wird gegen die Rahmen-S_ID (23:0) (37) verglichen unter Verwendung des S_ID-Werts und der Vergleichsmaske des Eintrags (33) der SIL (31). Kommt ein Match zustande, codiert S_ID-Vergleich (34) die ausgewählte Eintragsnummer in einen Wert (43), der den Quellzonenmasken-MPX (42) steuert. Der Zustand Hit (45) und Multihit (46) wird zum Verarbeiten an die Zoning-Zustandsmaschine (47) geschickt.
  • S_ID-Vergleich (34) destilliert den Hit/kein Hit-Zustand aus jedem wie oben beschriebenen SIL-Eintrags-Vergleich in einen Kein Hit-, Hit- oder Multihit-Zustand für den in Verarbeitung befindlichen Rahmen. Er codiert auch die Eintragsnummer des Hits in einen Binärwert zur Verwendung im Quellzonenmasken-MPX.
  • Es existiert eine autonome Vergleichsschaltung für jeden SIL-Eintrag, wie in 6 gezeigt ist. Die Hit/Kein Hit-Ausgabe wird in den Destillator (siehe 5) eingespeist.
  • DESTILLATOR
  • Der Destillator verarbeitet Ergebnisse von SIL-Eintrags-Vergleichen.
  • Ein Miss (Versagen) findet statt, falls weder ein Hit noch ein Multihit stattfindet. Dies führt zur Ablehnung des Rahmens.
  • Ein Hit findet statt, falls der Vergleich für einen Einzelantrag gelingt. Dies ist der erste Schritt, um die Annahme des Rahmens zu verursachen, wobei der zweite im SIL/AZL-Zonenmasken-Vergleich besteht.
  • Ein Multihit findet statt, falls der Vergleich für zwei oder mehr Einträge gelingt. Dies führt zur Ablehnung des Rahmens. Auf diese Weise werden Ausnahmen zu Bereichen implementiert und damit werden auch Programmfehler behandelt.
  • Die Eintragsnummer wird bei einem Hit als MPX-Auswahl für den Quellzonenmasken-MPX benutzt.
  • QUELLZONENMASKEN-MPX
  • Der Quellzonenmasken-MPX (42) erzeugt die Zonenmaske, die mit der Quell-S_ID assoziiert ist, die ihrerseits ein Match für die Rahmen-S_ID war. Die MPX-Auswahl (43) wird vom S_ID-Vergleich (34) erzeugt, bei dem es sich um den codierten Wert des SIL (31) Eintrags handelt, der ein Match für die Rahmen-S_ID war. Die Ausgabe des Quellzonenmasken-MPX (44) wird an die Hard-Zoning-Zustandsmaschine (47) weitergegeben, die sie gegen die Zielzonenmaske (40) vergleichen wird.
  • Die Quellzonenmaske kann eine beliebige Zahl von Bits enthalten, je nach der Anzahl der Zonen, die eine Schleife gemäß ihrer Konstruktion behandeln kann. Beispielsweise impliziert eine 4-Bit-Zonenmaske, dass eine Schleife bis zu 4 Zonen haben kann, und eine 8-Bit-Maske erlaubt 8 Zonen. Die Größe der Quellzonenmaske in der SIL (31) muss mit der Größe der Zielzonenmaske in der AZL (38) identisch sein.
  • DIE AL_PD-ZONENLISTE (AZL)
  • Die AZL (38) (3) ist eine programmierbare Tabelle mit 126 Einträgen, mit einem Eintrag für jede zulässige AL_PA, die für jeden Zielschleifenport die Zonenmaske enthält. Die Rahmen-AL_PD (36) stellt der AZL (38) die Adresse zur Verfügung, die die Zielzonenmaske (40) erzeugt, die der Hard-Zoning-Zustandsmaschine (47) gegeben wird, die sie gegen die Quellzonenmaske (44) vergleichen wird. Die AZL wird auf der Basis von Zoneninformation vom Fabric-Manager (39) geschrieben. Damit die Schleife in der Auswahl zuweisbarer AL_PAs nicht eingeschränkt wird, ist es wünschenswert, dass die AZL 126 Einträge hat, und zwar je eine für jede zulässige AL_PA. Weniger Einträge sind möglich, falls eine Beschränkung des AL_PA-Bereichs annehmbar ist.
  • Die Zielzonenmaske kann eine beliebige Anzahl von Bits enthalten, je nach der Anzahl der Zonen, die eine Schleife gemäß ihrer Konstruktion behandeln kann. Beispielsweise impliziert eine 4-Bit-Zonenmaske, dass eine Schleife bis zu 4 Zonen haben kann, und eine 8-Bit-Maske erlaubt 8 Zonen. Die Größe der Zielzonenmaske in der AZL (38) muss mit der Größe der Quellzonenmaske in der SIL (31) identisch sein.
  • HARD-ZONING-AKTIVIERUNG
  • Die Hard-Zoning-Aktivierung (53) (3) ist ein Speicherelement, das dazu programmiert ist, Hard-Zoning auf dem Port zu aktivieren oder zu deaktivieren, und wird auf der Basis von Zoning- und Topologieinformation vom Fabric-Manager (54) geschrieben. Falls Hard-Zoning in der Fabric-Wolke eingesetzt wird, wird sie für F_Ports und FL_Ports auf aktiv gesetzt und für E_Ports auf inaktiv.
  • Der Zustand von Hard-Zoning-Aktivierung (52) wird in die Hard-Zoning-Zustandsmaschine (47) eingespeist, um die Funktion zu konditionieren. Hard-Zoning-Aktivierung (52) ist eindeutig für den Port und ist dasselbe Speicherelement, das die S_ID-Validierung auf eingehenden Rahmen aktiviert/deaktiviert.
  • DIE HARD-ZONING-ZUSTANDSMASCHINE
  • Die Hard-Zoning-Zustandsmaschine (47) (9) bestimmt die Anordnung aller Rahmen, die das Fabric an einem bestimmten Port zu verlassen versuchen.
    • • Falls Hard-Zoning deaktiviert ist; – alle Rahmen passieren diese Funktion und werden anstelle anderer Fabric-Funktionen aus dem Fabric an den Zielknoten weitergeleitet.
    • • Falls Hard-Zoning aktiviert ist; – falls die Rahmen S_ID im Bereich von 0 × Fxxxxx – FFFFFF ist oder falls der Rahmen aus dem Switchbox-Prozessorkomplex kommt, wird Hard-Zoning ignoriert und der Rahmen wird normal geroutet. – Falls der Port ein F_Port ist, ist nur der S_ID-Vergleich erforderlich. In diesem Fall sind Zonenmasken logisch irrelevant, aber alle Zonenmasken in der SIL und alle Zonenmasken in der AZL werden auf einen Wert gesetzt (beispielsweise Hex FF), der in allen Fällen einen Zonenvergleichmaske garantiert. Man beachte, dass die Konstruktion implementiert werden könnte, sodass ein F_Port den Zonenvergleichmaske deaktivieren könnte, um die Zonenmasken nicht programmieren zu müssen. – Falls der Port ein FL_Port ist, ist der Vergleich derselbe, aber die Zonenmasken sind jetzt relevant und müssen gemäß den in Gebrauch befindlichen tatsächlichen Zonen programmiert werden. – Falls es in der SIL einen Hit gibt, die SIL-Zonenmaske aber gleich 00 ist, ist der Rahmen ungültig. Dies ist ein absichtlicher Weg, um bekannte schlechte Quellen abzulehnen. – Falls es in der SIL einen Multihit gibt, ist der Rahmen ungültig. Dies implementiert die Ausnahme zu einer A-Bereichsfunktion.
  • Die Quellzonenmaske (62) wird vom Quellzonenmasken-MPX (42) bereitgestellt. Die Zielzonenmaske (63) wird von der AZL (38) bereitgestellt. Ein Bitvergleich wird zwischen den zwei Masken in den AND-Gattern (66) gemacht, die alle im Gatter (67) durch OR verbunden werden, wobei das Gatter aktiv ist, falls ein Bitpaar gesetzt ist, und inaktiv, falls kein Bitpaar gesetzt ist.
  • Funktion (68) ist aktiv, falls alle Bits der Quellzonenmaske gleich null sind. Dies ist der Test für eine bekannte schlechte S_ID, die auf diese Weise getaggt wurde, um sicherzustellen, dass sie sofort abgeworfen wird.
  • S_ID-Hit (60) und S_ID-Multihit (61) kommen vom S_ID-Vergleich (34). Hard-Zone-Aktivierung (65) kommt vom Speicherelement des gleichen Namens (52). Die Übersetzung für S_ID = 0 × Fxxxxx + Rahmenquelle = Fabric-Manager (64) wird lokal ausgeführt.
  • Das AND-Gatter (69) befiehlt das unbedingte Abwerfen von Rahmen, deren Quellzonenmaske gleich 0 ist.
  • Das AND-Gatter (70) befiehlt, dass ein Rahmen gültig ist, weil er den allgemeinen Hard-Zoning-Test besteht.
  • Das AND-Gatter (71) befiehlt, dass der allgemeine Rahmen gültig ist.
  • BEISPIEL A
  • Multihosts auf F_Ports, an Multispeichereinrichtungen auf FL_Ports angeschlossen Das Diagramm von 10 stellt zwei Hosts dar, die an einen Switch angeschlossen sind, der den Zugriff auf ihre Speicher bildet. Hard-Zoning wird so eingerichtet, dass Host A nur auf Platten in Zone A zugreifen kann und Host B nur auf Platten in Zone B zugreifen kann. Host A und Host B können auch auf einander zugreifen, und Host A und Host B teilen sich den Zugriff auf einige Platten. Zonenmasken haben das Bit 0 der Zone A zugewiesen und Bit 1 der Zone B zugewiesen.
  • Die programmierbaren Werte für jeden Fabric-Port sind wie folgt.
  • Port 01,00 (domäne 01, gebiet 00): Host a
  • TABELLE 1: BEISPIEL A SIL-INHALT
    SIL-Eintrag Vergleich-Maske (Bin) Domänen-wert (Hex) Gebiets-wert (Hex) Portwert (Hex) Quellzonenmaske (Hex) Kommentar
    0 02 01 03 xx FF Host B
    1 01 01 01 04 01 Schleife x, alpa = 04 (gehört in Zone A)
    2 01 01 01 05 03 Schleife x, alpa = 05 (gehört in Zonen A & B)
    3 01 01 02 03 01 Schleife y, alpa = 03 (gehört in Zone B)
    TABELLE 2: BEISPIEL A AZL-INHALT
    AZL-Eintrag (Hex) Zielzonenmaske (Hex) Kommentar
    alle FF
  • Port 01,01 (Domäne 01, Gebiet 01): Schleife x
  • TABELLE 3: BEISPIEL A SIL-INHALT
    SIL-Eintrag Vergleich-Maske (Bin) Domänenwert (Hex) Gebiets-wert (Hex) Portwert (Hex) Quellzonenmaske (Hex) Kommentar
    0 02 01 00 xx 01 Host A (gehört zu Zone A)
    1 02 01 03 xx 02 Host B (gehört zu Zone B)
    TABELLE 4: BEISPIEL A AZL-INHALT
    AZL-Eintrag (Hex) Zielzonenmaske (Hex) Kommentar
    04 01 gehört zu Zone A
    05 03 gehört zu Zone A und B
    06 02 gehört zu Zone B
    andere 00
  • Port 01,02 (Domäne 01, gebiet 02): Schleife y
  • TABELLE 5: BEISPIEL A SIL-INHALT
    SIL-Eintrag Vergleich-Maske (Bin) Domänenwert (Hex) Gebietswert (Hex) Portwert (Hex) Quellzonenmaske (Hex) Kommentar
    0 02 01 00 xx 01 Host A (gehört zu Zone A)
    1 02 01 03 xx 02 Host B (gehört zu Zone B)
    TABELLE 6: BEISPIEL A AZL-INHALT
    AZL-Eintrag (Hex) Zielzonenmaske (Hex) Kommentar
    01 02 gehört zu Zone B
    02 02 gehört zu Zone B
    03 01 gehört zu Zone A
    andere 00
  • Port 01,03 (Domäne 01, gebiet = 03): Host b
  • TABELLE 7: BEISPIEL A SIL-INHALT
    SIL-Eintrag Vergleich-Maske (Bin) Domänenwert (Hex) Gebietswert (Hex) Portwert (Hex) Quellzonenmaske (Hex) Kommentar
    0 02 01 00 xx FF Host A
    1 01 01 01 06 02 Schleife x, alpa = 06 (gehört zu Zone B)
    2 01 01 01 05 03 Schleife x, alpa = 05 (gehört zu Zone A and B)
    3 01 01 02 02 02 Schleife y, alpa = 02 (gehört zu Zone B)
    4 01 01 02 01 02 Schleife y, alpa = 01 (gehört zu Zone B)
    TABELLE 8: BEISPIEL A AZL-INHALT
    AZL-Eintrag (Hex) Zielzonenmaske (Hex) Kommentar
    alle FF
  • Wie oben beschrieben konfiguriert ist das erwünschte Hard-Zoning für Beispiel A, 10 zustande gebracht.
  • BEISPIEL B: VERWENDUNG VON STELLVERTRETERZEICHEN
  • Das Beispiel in 11 stellt dar, wie ein einzelner SIL-Stellvertreterzeichen-Eintrag alle Einrichtungen in einer Domäne repräsentieren kann. Dies zeigt das Hard-Zoning von Host A aus gesehen, wo einige der anderen Ports in derselben Domäne in Zone A sind und alle Ports in der anderen Domäne ein Teil von Zone A sind.
  • Port 01,03 (Domäne 01, Gebiet = 00): Host a
  • TABELLE 9: BEISPIEL B SIL-INHALT
    SIL-Eintrag Vergleich-Maske (Bin) Domänenwert (Hex) Gebietswert (Hex) Portwert (Hex) Quellzonenmaske (Hex) Kommentar
    0 02 01 01 xx FF Einrichtung auf Domäne 1, Gebiet 1
    1 02 01 03 xx FF Einrichtung auf Domäne 1, Gebiet 3
    2 03 02 xx xx FF alle Einrichtungen auf Domäne 2
    TABELLE 10: BEISPIEL B AZL-INHALT
    AZL-Eintrag (Hex) Zielzonenmaske (Hex) Kommentar
    alle FF
  • Wie oben beschrieben konfiguriert ist das erwünschte Hard-Zoning für Beispiel B, 11 zustande gebracht. Man beachte, dass dieses Beispiel zeigt, wie eine gesamte Domäne durch einen Eintrag repräsentiert werden kann. Dieselbe Methode kann benutzt werden, um eine gesamte Domäne/Gebiet durch einen Eintrag zu repräsentieren, wodurch ermöglicht wird, alle Ports durch einen Eintrag zu repräsentieren.
  • BEISPIEL C: VERWENDUNG VON STELLVERTRETERZEICHEN MIT AUSNAHMEN
  • Das Beispiel von 12 stellt dieselbe Topologie dar wie für Beispiel B, aber mit einer Ausnahme zu einem Stellvertreterzeichen. Dies zeigt das Hard-Zoning von Host A aus gesehen, wo einige der anderen Ports in derselben Domäne in Zone A sind und die meisten, aber nicht alle der Ports in der anderen Domäne ein Teil von Zone A sind.
  • Port 01,03 (Domäne 01, gebiet = 00): host a
  • TABELLE 11: BEISPIEL C SIL-INHALT
    SIL-Einig Vergleich-Maske (Bin) Domänenwert (Hex) Gebietswert (Hex) Portwert (Hex) Quellzonenmaske (Hex) Kommentar
    0 02 01 01 xx FF Einrichtung auf Domäne 1, Gebiet 1
    1 02 01 03 xx FF Einrichtung auf Domäne 1, Gebiet 3
    2 03 02 xx xx FF alle Einrichtungen auf Domäne 2
    3 02 02 02 xx FF Ausnahme zu Domäne 2 (Ausnahme)
    TABELLE 12: BEISPIEL C AZL-INHALT
    AZL-Eintrag (Hex) Zielzonenmaske (Hex) Kommentar
    alle FF
  • Wie oben beschrieben konfiguriert ist das erwünschte Hard-Zoning für Beispiel C, 12 zustande gebracht. Man beachte, dass 4 Einträge 7 Quellen repräsentieren. Man beachte auch, dass dies die Verwendung von Stellvertreterzeichen für eine Domäne mit einem einzelnen Eintrag zeigt, aber zusätzliche Einträge für Ausnahmen zu dieser Domäne benutzt. Dies kann auch dazu benutzt werden, um Stellvertreterzeichen für eine Domäne/Gebiet zu verwenden, die alle Ports berücksichtigt, aber zusätzliche Einträge für jede Port-Ausnahme zur Domäne/Gebiet benutzt.
  • Man ersieht aus der obigen Beschreibung, dass die vorliegende Erfindung verbesserte FC-Switch-Techniken bereitstellt, indem sie robustes, durch Hardware erzwungenes Zoning für Datenintegrität und -sicherheit bereitstellt. Obwohl spezifische Ausführungsarten und Techniken beschrieben wurden, wird deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf diese spezifischen Ausführungsarten beschränkt ist und dass viele Variationen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich sind.

Claims (12)

  1. Verfahren zum durch Hardware erzwungenen Verzonungsschutz für Adressen auf Schleifenebene bei der Faserkanal-Vermittlung, mit den folgenden Schritten: Empfangen einen Rahmens an einem Port einer Faserkanal-Struktur; Vergleichen der Quellenkennung, S_ID, des Rahmens mit der nativen Maschinenkennung des Ports und auf der Grundlage des Vergleichs erfolgendes Weiterleiten eines gültigen Rahmens zu seinem Ziel-F_Port oder -FL_Port; am Zielport, Vergleichen der S_ID des Rahmens mit einer Einschlußliste von Quellen, die bei der Verzonung an den Zielport senden dürfen, und für Adressen auf Schleifenebene, Vergleichen der Zone des Ziels und der Zone der Quelle; für gültige Rahmen, Senden des Rahmens über den Zielport an die angeschlossene Vorrichtung oder Schleife von Vorrichtungen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Vergleichens der Rahmen-S_ID mit einer Einschlußliste einen gleichzeitigen Vergleich von S_IDs unter Verwendung eines inhaltsadressierbaren Speichers, der dem Zielport zugeordnet ist, umfaßt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es beim Vergleich von Quellen- und Zielzonen mehrere Zonen pro an den Zielport angeschlossener Schleife gibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es beim Vergleich von Quellen- und Zielzonen mehrere überlappende Zonen pro an den Zielport angeschlossener Schleife gibt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einschlußliste Globalbezeichnungen ausdrücken kann, um den Vergleich des Faserkanal-Portwerts oder des Port- und Bereichswerts zu sperren.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einschlußliste einen Eintrag, der einen Bereich von S_ID-Werten definiert, und zusätzliche Einträge, die Ausnahmen von dem Bereich definieren, haben kann und wobei der Vergleich zugelassener S_IDs auf dem Bereich und den Ausnahmen beruht.
  7. Faserkanal-Switch, dadurch gekennzeichnet, daß er folgendes aufweist: einen Port, der als Quellenport verbindbar ist, um Rahmen zu empfangen (3); einen Validator für Quellenkennungen, S_IDs, (34), der dem Quellenport zugeordnet ist und betriebsfähig ist, die Rahmen-S_ID mit der nativen Maschinenkennung oder dem Quellenport zu vergleichen, wenn er als F_Port oder FL_Port verwendet wird, und betriebsfähig ist, gültige Rahmen über die Switch-Struktur weiterzuleiten; einen Port, der einen über die Struktur weitergeleiteten Rahmen als F_Port oder als FL_Port empfangt, mit einer eindeutigen Einschlußtabelle von gültigen S_IDs und Zonen für Vorrichtungen und Schleifenvorrichtungen, die gemäß definierter Verzonung an den Port angeschlossen sind; einen Zielport-S_ID-Validator (71), der dem Zielport betriebsfähig zugeordnet ist, um S_ID und Zonen von Rahmen, die über die Struktur zu ihm weitergeleitet werden, mit der Einschlußtabelle zu vergleichen und nur Rahmen mit gültigen Quellen und Zonen an die Vorrichtungen und Schleifenvorrichtungen zu senden, die an den Port angeschlossen sind.
  8. Faserkanal-Switch nach Anspruch 7, wobei der Zielport-S_ID-Validator einen inhaltsadressierbaren Speicher aufweist, der betriebsfähig ist, die Rahmen-S_ID gleichzeitig mit Einträgen in einer Einschlußtabelle zu vergleichen.
  9. Faserkanal-Switch nach Anspruch 7, wobei die definierte Verzonung mehrere Zonen pro an den Zielport angeschlossener Schleife aufweist.
  10. Faserkanal-Switch nach Anspruch 7, wobei die definierte Verzonung mehrere überlappende Zonen pro an den Zielport angeschlossener Schleife aufweist.
  11. Faserkanal-Switch nach Anspruch 7, wobei die Einschlußtabelle Globalbezeichnungen ausdrücken kann und wobei der Zielport-Validator als Antwort darauf betriebsfähig ist, den Vergleich des Faserkanal-Portwerts oder des Port- und Bereichswerts zu sperren.
  12. Faserkanal-Switch nach Anspruch 7, wobei die Einschlußtabelle eine Bezeichnung, die einen Bereich von S_ID-Werten definiert, und zusätzliche Einträge, die Ausnahmen von dem Bereich definieren, ausdrücken kann und wobei der Zielport-Validator als Antwort darauf betriebsfähig ist, den Bereich, aber nicht die Ausnahmen zu akzeptieren.
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