DE60220313T2

DE60220313T2 - Verfahren und Vorrichtung zur einkapsulierung eines Paketes in einem Storage Area Network

Info

Publication number: DE60220313T2
Application number: DE60220313T
Authority: DE
Inventors: Thomas James Cupertino EDSALL; Dinesh Ganapathy Sunnyvale DUTT; Silvano San Jose GAI
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: US7599360B2; CN1620784A; JP4335009B2; CA2472056A1; ATE363171T1; JP2005514862A; DE60220313D1; US20030118053A1; AU2002364204B2; KR20040068355A; CA2472056C; CN100348000C; AU2002364204A1; EP1459485B1; KR100927265B1; EP1459485A1; US20050025075A1; WO2003058891A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Netzwerktechnik. Genauer betriff die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtungen für die Einkapselung eines Frames für die Übertragung in einem Speicherbereichsnetz.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Wenn Computer und andere Vorrichtungen in einem Netzwerk miteinander verbunden werden, wird mittlerweile gewünscht, „virtuelle lokale Bereichsnetze" (virtual local area networks, VLANs) zu erzeugen, in denen alle Vorrichtungen, die mit einem VLAN verbunden sind, alle Frames oder Pakete empfangen, die universal (ob nun über Rundfunk, Multicast oder eine andere Technik) an dieses VLAN adressiert sind, und in denen keiner der Frames oder keines der Pakete, die von einer Vorrichtung in einem VLAN universal adressiert werden, an Vorrichtungen außerhalb des VLAN verteilt werden. Der VLAN-Ansatz ist besonders dann erstrebenswert, wenn eine einzige physische Infrastruktur mehreren Parteien zur Verfügung gestellt werden soll, die jeweils verlangen, dass ihre Daten gegenüber den anderen Parteien geheim bleiben. Ferner schützt der VLAN-Ansatz Netzinstanzen in einem bestimmen VLAN vor Fehlern in Vorrichtungen in der gleichen Infrastruktur, die jedoch zu einem anderen VLAN gehören.
Es wurden verschiedene VLAN-Transportprotokolltechniken vorgeschlagen und in der Technik angenommen. Beispielsweise schließen VLAN-Techniken, die mittlerweile üblich sind, LANE (für ATM LAN-Emulation), IEEE Standard 802.10 und verschiedene eigentumsbezogene Schemata, wie Inter-Switch-Links (ISL) (z.B. für Cisco Catalyst^TM Inter-Switch-Links) ein.
Damit mehrere VLANs gemeinsam einen einzigen Inter-Switch-Link in der zugrunde liegenden physischen Topologie nutzen können, wurde von Cisco Systems das Interswitch-Link-Protokoll (ISL) entwickelt. Siehe z.B. das US-Patent Nr. 5,742,604 mit dem Titel „Interswitch link mechanism for connecting high-performance network switches", Edsall et al., erteilt am 21. April 1998 an Cisco Systems, Inc., das hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. ISL schafft einen Einkapselungsmechanismus zum Transportieren von Paketen zwischen Ports verschiedener Switches bzw. Schalterkomponenten in einem Netzwerk auf der Basis von VLAN-Zuordnungen zwischen diesen Ports.
Obwohl ISL mehrere VLANs in einer einzigen zugrunde liegenden Netzwerktopologie unterstützt, haben sich bestimmte Beschränkungen gezeigt. Einige dieser Beschränkungen verhindern eine einfache Implementierung von ISL in moderne Speicherbereichsnetze (storage area networks, SANs).
In den letzten Jahren hat der Zuwachs der Kapazität von Speichervorrichtungen nicht mit dem wachsenden Speicherungsbedarf Schritt gehalten. Daher muss ein bestimmter Server oder ein anderer Host auf mehrere, physisch unterschiedliche Speicherknoten (in der Regel Platten) zugreifen. Um diese Speicherbeschränkungen zu überwinden, wurde das Speicherbereichsnetz entwickelt. Im Allgemeinen ist ein Speicherbereichsnetz ein spezialisiertes Hochgeschwindigkeitsnetz, das verschiedene Datenspeichervorrichtungen und zugeordnete Daten-Hosts für ein größeres Anwendernetz miteinander verbindet. Obwohl ein SAN erlaubt, dass eine Speichervorrichtung für die Nutzung durch verschiedene Netzvorrichtungen und/oder -instanzen in einem Netzwerk konfiguriert wird, sind jedoch die Bedürfnisse an Datenspeicherung häufig eher dynamisch als statisch.
Ein SAN kann verschiedene Arten von Netzverkehr nutzen, wie Ethernet oder Fibre Channel Frames. Unabhängig von der verwendeten Technik verlangt die derzeitige SAN-Technik, dass ein einziges Protokoll (z.B. Fibre Channel) überall in einer bestimmten SAN verwendet wird. Somit kann die derzeitige Technik nicht den Bedarf nach Unterstützung eines Multi-SAN-Systems befriedigen, in dem verschiedene Transportprotokolle odertechniken gleichzeitig vorhanden sind. Man beachte, dass ISL ursprünglich zur Einkapselung von Datenpaketen entworfen wurde. Es unterstützt nicht mehrere unterschiedliche Protokolle in einer einzigen physischen Netzinfrastruktur.
Ethernet ist derzeit die am weitesten verbreit installierte LAN-Technik. Die am häufigsten installierten Ethernet-Systeme sind 10BASE-T-Systeme, die Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 10 Mbps ermöglichen. Alternativ dazu ermöglichen schnelle Ethernet-Systeme, 100BASE-T-Systeme, Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 Megabit pro Sekunde, während Gigabit Ethernet eine Unterstützung bei 1000 Megabit pro Sekunden (oder 1 Billion Bits pro Sekunde) bietet.
Obwohl Ethernet weit verbreitet genutzt wird, nimmt die Nutzung von Fibre Channel in Systemen, die eine große Bandbreite und eine niedrige Latenz verlangen, zu. Genauer definiert die Fibre Channel-Standardfamilie (entwickelt vom American National Standards Institute (ANSI)) eine Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsschnittstelle für die Übertragung von großen Datenmengen zwischen einer Reihe von Hardware-Systemen wie Personal Computern, Arbeitsstationen, Mainframes, Supercomputern, Speichervorrichtungen und Servern, die Fibre Channel-Schnittstellen aufweisen. Fibre Channel eignet sich besonders gut für die Verbindung von Computer-Servern mit gemeinsam genutzten Speichervorrichtungen und für die gegenseitige Verbindung von Speicher-Controllern und -Laufwerken. Außerdem ist Fibre Channel in der Lage, Daten zwischen Computervorrichtungen mit einer Datenrate von bis zu 1 Gbps (oder 1 Billion Bits pro Sekunde) zu übertragen, und eine Datenrate von 10 Gbps wurde von der Fibre Channel Industry Association vorgeschlagen. Somit ist Fibre Channel eine Technik, die weit verbreitet für die Datenübertragung in SANs verwendet wird. Wie oben angegeben, wurde ISL jedoch nicht für Fibre Channel-Übertragungen optimiert.
Vor diesem Hintergrund wäre es wünschenswert, wenn Eigenschaften eines VLAN mit denen eines SAN vereinigt werden könnten, um die logische Zuordnung von verschiedenen Speichervorrichtungen zu verschiedenen Instanzen in einem Netzwerk zu ermöglichen. Außerdem wäre es günstig, wenn ein einziger Schaltmechanismus gleichzeitig verschiedene Transportprotokolle (die zumindest Fibre Channel einschließen) innerhalb eines Netzwerks, wie eines SAN, unterstützen könnte.
US-A1-2001/049739 offenbart ein VLAN, das mit einem MPLS-Netzwerk verbunden ist. Jede VLAN-ID ist eindeutig einer MPLS-Markierung zugeordnet, und eine Zu sammenarbeitsvorrichtung überträgt Pakete zwischen den Netzen auf der Basis der Kennungen.
„MPLS: The Magic behind the Myths", G. Armitage, IEEE Communications Magazine, N.J., US, Bd. 38, Januar 2000, S. 124–131, offenbart ein MPLS-System des Standes der Technik, das auf LP-Netzwerke angewendet wird, insbesondere im Hinblick auf IP-VPN-Dienste.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es werden Verfahren und Vorrichtungen zur Einkapselung eines Pakets oder Frames für die Übertragung in einem Speicherbereichsnetz offenbart. Genauer wird gemäß dem offenbarten Einkapselungsverfahren ein Paket oder Frame mit einer Kennung für ein virtuelles Speicherbereichsnetz (VSAN) eingekapselt. Durch die Erzeugung und Übertragung eines solchen eingekapselten Pakets oder Rahmens kann die Implementierung über ein einziges VSAN ebenso wie ein Netzwerk, das viele miteinander verbundene VSANs einschließt, erreicht werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Einkapselungsmechanismus in einem virtuellen Speicherbereichsnetz (VSAN) implementiert. Durch das VSAN-Konzept werden eine oder mehrere Netzvorrichtungen (z.B. Server) und eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen zu einem logischen Netzwerk gruppiert, das in einer gemeinsamen physischen Infrastruktur definiert ist. Jedes VSAN wird von einer VSAN-Kennung eindeutig identifiziert.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren geschaffen, das in einer Netzvorrichtung zur Verwendung in einem Speicherbereichsnetz implementiert wird, das mindestens ein virtuelles Speicherbereichsnetz mit einer zugeordneten Kennung für das virtuelle Speicherbereichsnetz aufweist, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Empfangen oder Erzeugen eines Pakets oder Frames, das bzw. der mit einem Standardprotokoll kompatibel ist, das in dem Speicherbereichsnetz verwendet wird; Einkapseln des Pakets oder Frames mit einer Kennung für ein virtuelles Speicherbereichsnetz und mit Informationen, die eine Art des Verkehrs, der von dem Paket oder Frame übertragen werden soll, spezifizieren, wobei die Informationen, die eine Verkehrsart spezifizieren, einen Zeiger für ein Protokoll, das in dem virtuellen Speicherbereichsnetz verwendet wird, aufweisen; und Versenden des eingekapselten Pakets oder Frames.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Netzwerkvorrichtung zur Verwendung einem Speicherbereichsnetz geschaffen, das mindestens ein virtuelles Speicherbereichsnetz mit einer zugeordneten Kennung für ein virtuelles Speicherbereichsnetz aufweist, wobei die Netzwerkvorrichtung Folgendes aufweist: Mittel zum Senden und/oder Empfangen von Paketen oder Frames, die mit einem oder mehreren Standardprotokollen, die in dem Speicherbereichsnetz verwendet werden, kompatibel sind; und Mittel zur Einkapselung von Paketen oder Frames mindestens eines der Standardprotokolle, um eine Kennung für ein virtuelles Speicherbereichsnetz und Informationen einzuschließen, die eine Art des Verkehrs, der von den Paketen oder Frames übertragen werden soll, spezifizieren, wobei die Informationen, die eine Verkehrsart spezifizieren, einen Zeiger für ein Protokoll, das in dem virtuellen Speicherbereichsnetz verwendet wird, einschließen; und Mittel zur Weitergabe des resultierenden eingekapselten Pakets oder Rahmens über das Speicherbereichsnetz.
Es werden Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, in denen ein Paket oder ein Frame, das bzw. der mit einem Standardprotokoll kompatibel ist, das in einem Speicherbereichsnetz verwendet wird, empfangen oder erzeugt wird. Das Paket oder der Frame wird dann mit einer VSAN-Kennung eingekapselt. Beispielsweise kann ein neuer Header (oder Trailer) an dem Paket oder dem Frame angehängt werden, das bzw. der mit dem Standardprotokoll kompatibel ist. Nach der Einkapselung wird das eingekapselte Paket bzw. der eingekapselte Frame über das Speicherbereichsnetz versendet. Das eingekapselte Paket oder der eingekapselte Frame wird in der Regel über einen Link, wie einen verstärkten Interswitch-Link, der von mehreren VSANs gemeinsam genutzt wird, versendet.
Zusätzlich zu der VSAN-Kennung kann das eingekapselte Paket oder der eingekapselte Frame weitere Informationen beinhalten. Genauer wird gemäß einer Ausführungs form das Paket oder der Frame auch mit mindestens einem Time To Live (TIL)-Wert und/oder mit Multi-Protocol Label Switching (MPLS)-Informationen eingekapselt. Beispielsweise kann der ITL-Wert verwendet werden, um eine Zahl von verbleibenden Hops zu spezifizieren, die durchlaufen werden können, bevor das eingekapselte Paket oder der eingekapselte Frame fallen gelassen wird. Der ITL-Wert kann auch verwendet werden, um eine verbliebene Lebenszeit (z.B. Millisekunden) zu spezifizieren. MPLS ist ein gemeinsamer Weiterleitungsmechanismus, der in verschiedenen Techniken verwendet wird, um Pakete und Frames, wie LP-Pakete und Ethernet- Frames, weiterzuleiten. Jedoch wurde MPLS nicht für die Verwendung mit Fibre Channel- Frames implementiert oder vorgeschlagen.
Der Frame wird mit einer Art des Verkehrs, der von dem Frame übertragen werden soll, eingekapselt. Beispielsweise kann die Art des Verkehrs, der von dem Frame übertragen werden soll, Ethernet, Fibre Channel und InfiniBand einschließen. In der Regel bezeichnet diese „Art" das Standardprotokoll, das verwendet wird, um den Frame, um den es geht, zu erzeugen. Durch die Identifizierung einer Verkehrsart können Frames, die eine Reihe von Verkehrsarten übertragen, innerhalb eines VSAN übermittelt werden. Außerdem können mehrere VSANs, die jeweils in der Lage sind, unterschiedliche Verkehrsarten zu übertragen, durch die Kennung einer Verkehrsart in dem neu angehängten Header miteinander verbunden werden.
Es können verschiedene Netzvorrichtung für die Erzeugung eines Frames, der mit einem Standardprotokoll (z.B. Fibre Channel) kompatibel ist, konfiguriert oder angepasst werden. Ebenso kann eine Reihe von Netzgeräten in der Lage sein, den Frame zu empfangen, den Frame einzukapseln und den eingekapselten Frame über eine VSAN zu versenden. Diese Netzvorrichtungen schließen, jedoch ohne Beschränkung darauf, Server (z.B. Hosts) und Switches ein. Außerdem kann die Funktionalität der oben genannten Erzeugungs- und Einkapselungsverfahren in Software ebenso wie in Hardware implementiert werden.
Es werden hierin auch Computerprogrammprodukte beschrieben, einschließlich von maschinenlesbaren Medien, auf denen Programmanweisungen für die Implementie rung der oben beschriebenen Verfahren und Techniken im Ganzen oder in Teilen beschrieben sind. Jedes der hierin beschriebenen Verfahren kann im Ganzen oder in Teilen als Programmanweisungen dargestellt werden, die auf einem solchen maschinenlesbaren Medium bereitgestellt werden können. Außerdem werden verschiedene Kombinationen und Anordnungen von Daten, die hierin erzeugt und/oder verwendet werden, beschrieben. Beispielsweise können eingekapselte Frames das hierin beschriebene Format aufweisen und können auf geeigneten Medien bereitgestellt werden.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend ausführlicher in der ausführlichen Beschreibung der Erfindung und in Zusammenhang mit den folgenden Figuren beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Speicher in einem Netzwerk zeigt, das verschiedene VSANs einschließt und in dem die vorliegende Erfindung implementiert werden kann.
2 ist ein Diagramm, das eine „Erweiterung" eines Frames, wie eines Fibre Channel, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Diagramm, das ein erweitertes ISL (EISL)-Frame-Format einschließlich eines EISL-Headers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen EISL-Header (und einen zugeordneten MPLS-Markierungsstapel) darstellt, der in einem Frame mit einem EISL-Frame-Format, wie dem in 3 dargestellten, übertragen werden kann.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein MPLS-Markierungsformat darstellt, das für jede Markierung im MPLS-Markierungsstapel von 4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.
6 ist ein Diagram, das ein Beispiel für eine Netzwerkvorrichtung darstellt, in der Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden können.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Einzelheiten angegeben, um ein gründliches Verstehen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es ist für einen Fachmann jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne einige oder alle dieser speziellen Einzelheiten ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden bekannte Verfahrensschritte nicht ausführlich beschrieben, um nicht unnötig von der vorliegenden Erfindung abzulenken.
Wie oben beschrieben, ist ein Speicherbereichsnetz (SAN) ein Netzwerk, das verschiedene Datenspeichervorrichtungen mit zugeordneten Netz-Hosts (z.B. Daten-Servern oder Endnutzergeräten) für ein größeres Nutzernetzwerk miteinander verbindet. Ein SAN ist durch die physische Konfiguration des Systems definiert. Anders ausgedrückt, diese Vorrichtungen in einem SAN müssen physisch miteinander verbunden sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das physische SAN von mehreren virtuellen Speicherbereichsnetzen (VSANs) gemeinsam verwendet, die jeweils einen Teil oder die Gesamtheit der Infrastruktur des SAN nutzen. Ein Einkapselungsmechanismus wird verwendet, um die VSANs zu implementieren. Durch das Konzept eines VSAN werden eine oder mehrere Netzvorrichtungen (z.B. Server) und eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen in einer gemeinsamen physischen Netzstruktur zu einem logischen Netzwerk gruppiert. Die Kommunikation zwischen diesen Vorrichtungen kann durch Zusammenkoppeln der Netzwerkvorrichtungen und Datenspeichervorrichtungen über einen oder mehrere Switches erreicht werden. Beispiele für Datenvorrichtungen, die in einem VSAN verwendet werden können, schließen, ohne jedoch dar auf beschränkt zu sein, Plattenspeicher in verschiedenen Konfigurationen ein, wie eine Redundant Array Interconnected Disk (RAID).
Jedes VSAN wird eindeutig durch eine VSAN-Kennung statt einer speziellen physischen Konfiguration von Vorrichtungen in dem Netzwerk identifiziert. Beispielsweise kann eine eindeutige Kennung gleichzeitig einer oder mehreren Netzvorrichtungen ebenso wie einer oder mehreren Speichervorrichtungen zugeordnet werden. Im Allgemeinen stellt die VSAN-Kennung keine bestimmte physische Netzvorrichtung oder keinen bestimmten physischen Netzwerk-Link dar.
Innerhalb einer VLAN-Infrastruktur werden einzelne VLANs durch die Verwendung einer VLAN-Kennung (z.B. mit einem Bereich von null bis 4094) unterschieden. Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden einzelne VSANs in einer VSAN-Infrastruktur durch die Verwendung einer VSAN-Kennung unterschieden, wie oben beschrieben. Es wäre günstig, gemischte Infrastrukturen zu unterstützen, die sowohl VLANs als auch VSANs einschließen, beispielsweise unter Verwendung eines Trunk-Links oder eines Routers, der in der Lage ist, Verkehr zwischen VLANs und VSANs zu übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform nutzen VLAN-Kennungen und VSAN-Kennungen den gleichen Zahlenraum. Anders ausgedrückt kann jede bestimmte Zahl eine VSAN-Kennung oder eine VLAN-Kennung sein, kann aber nicht verwendet werden, um ein VSAN und ein VLAN gleichzeitig unabhängig voneinander zu identifizieren. Beispielsweise wäre es nicht möglich, gleichzeitig ein VSAN Nr. 1 und ein VLAN Nr. 1 zu haben.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weisen VLAN-Kennungen und VSAN-Kennungen unabhängige Zahlenräume auf. Anders ausgedrückt, eine bestimmte Zahl kann gleichzeitig entweder eine VSAN-Kennung oder eine VLAN-Kennung, ebenso wie eine Kennung für ein VSAN oder ein VLAN sein. Da eine Zahl entweder einem VSAN oder einem VLAN entsprechen kann, wird auch die Art des Netzwerks (z.B. VSAN oder VLAN) identifiziert. Somit können VSAN Nr. 1 und VLAN Nr. 1 beide gleichzeitig als unterschiedliche und unabhängige virtuelle Netzwerke vorliegen. Diese Art kann ein sepa rates Feld im EISL-Header sein oder kann in die Art des Frames (z.B. die Verkehrsart) aufgenommen werden, die nachstehend mit Bezug auf 4 näher beschrieben wird.
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Speicherbereichsnetz 101 darstellt, in dem die vorliegende Erfindung implementiert werden kann. Wie in 1 dargestellt, werden Datenspeichervorrichtungen 102, 104, 106, 108, 110 und 112 mit Hosts (z.B. Servern) 114, 116 und 128 über mehrere Switches 118, 120 und 122 verkoppelt. Die Switches kommunizieren über Interswitch-Links 124 und 126 miteinander. Die in diesem Absatz beschriebenen Elemente machen zusammen die physische Infrastruktur eines SAN 101 aus. Die Speichervorrichtungen, Switches und Hosts des SAN 101 kommunizieren mittels eines oder mehrerer Standardprotokolle, wie Fibre Channel (FC), Fibre Channel IP (FCIP), SCSI, SCSI over IP, Ethernet, InfiniBand und dergleichen. Manchmal werden diese Protokolle hierin als Verkehrs-„Arten" bezeichnet.
Ein oder mehrere VSANs können durch logische Gruppierung verschiedener Netzvorrichtungen mit ausgewählten Datenspeichervorrichtungen erzeugt werden. Beispielsweise besteht ein erstes VSAN, VSAN1, wie in 1 dargestellt, aus einem Server 114, 128 und aus Datenspeichervorrichtungen 102, 106, 110 und 114, während ein zweites VSAN, VSAN2, aus einem Server 116, 128 und Datenspeichervorrichtungen 104, 108 und 112 besteht. Man beachte, dass sowohl der Host 114 des VSAN1 als auch der Host 116 des VSAN2 einen Link 126 verwenden, um auf die Speichervorrichtung 110 bzw. die Speichervorrichtung 112 zuzugreifen.
Um sicherzustellen, dass der Netzverkehr, der die Interswitch-Links 124 und 126 durchläuft, richtig auf Vorrichtungen innerhalb der zugeordneten VSANs geroutet (und beschränkt) wird, muss der Verkehr entweder als VSAN1-Verkehr oder als VSAN2-Verkehr identifiziert werden können. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Ein zweckmäßiges Verfahren, das in dieser Erfindung genutzt wird, kapselt die Datenübertragungsrahmen mit einer Art von VSAN-Kennung ein. Auf diese Weise können die Switches 118, 120 und 122 Frames, die Links 124 und 126 durchlaufen, identifizieren, um zu bestimmen, welches VSAN beteiligt ist, und können auf der Basis dieser Informationen geeignete Schaltentscheidungen treffen.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung können angewendet werden, um ein Paket oder einen Frame einzukapseln, wie nachstehend mit Bezug auf 2 bis 5 beschrieben wird. Die Unterscheidung zwischen Paket und Frame ist nicht allgemein akzeptiert. Eine Unterscheidung, die üblicherweise verwendet wird, ist jedoch wie folgt definiert. Ein Paket ist die Dateneinheit, die zwischen einem Ursprung und einem Ziel im Internet oder einem anderen Paketvermittlungs-Netzwerk geroutet wird. Jedes Paket wird separat nummeriert und schließt die Internetadresse des Ziels ein. Dagegen besteht ein Frame aus Daten, die zwischen benachbarten Netzvorrichtungen übertragen werden. Die Informationen oder Daten im Frame können Pakete oder andere Dateneinheiten einschließen, die in einem höheren oder anderen Protokoll verwendet werden.
Der Einfachheit halber werden in der folgenden Erörterung eingekapselte Frames verwendet, um Daten über SAN zu übertragen. Switches wirken auf Frames und verwenden Informationen über VSANs, um Schaltentscheidungen zu treffen. Somit sind gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung Frames, die ihren Ursprung in einem VSAN haben, auf die physischen Ressourcen beschränkt, die dem VSAN zugeteilt sind. Somit kann ein Gateway, das in einer höheren Protokollschicht arbeitet (z.B. Anwendungsschicht 7), solch ein Paket von einem VSAN zum anderen weitergeben. Um diese Beschränkung durchzusetzen, können Frames mit einer Struktur eingekapselt werden, die ein VSAN identifiziert, zu dem die Frames gehören. Sobald er eingekapselt wurde, wird der eingekapselte Frame über Netzwerkknoten transportiert; insbesondere über Interswitch-Links im Speicherbereichsnetz. Somit kann trotz dieser Einkapselung ein einzelner Link Frames transportieren, die mehreren VSANs zugeordnet sind. Ein Beispiel für ein eingekapseltes Paket wird nachstehend mit Bezug auf 3 und 4 genauer beschrieben.
Man beachte, dass die Frames, die eingekapselt sind, das Frame-Format aufweisen, das für ein Standardprotokoll wie Ethernet oder Fibre Channel spezifiziert ist. Somit können mit dieser Erfindung Software und Hardware verwendet werden, die im Allgemeinen verwendet werden, um solche Frames zu erzeugen. Zusätzliche Hardware und/oder Software wird verwendet, um die Standard-Frames gemäß dieser Erfindung einzukapseln. Der Fachmann wird wissen, wie die nötige Hardware und Software entwickelt werden muss, um eine Einkapselung der nachstehend beschriebenen Art zu ermöglichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Frame, der mit einem Standardprotokoll kompatibel ist, das in einem Speicherbereichsnetz verwendet wird, an einem Knoten erhalten, wo anschließend eine Einkapselung stattfindet. Der Frame wird durch eine Netzvorrichtung, wie einen Host, einen Swatch oder eine Speichervorrichtung, erzeugt. In einem typischen Szenario erzeugt das Host-Gerät den Frame gemäß einem Standardprotokoll, wie Fibre Channel, und leitet den Frame zu einem Switch weiter. Der Switch führt dann ein Einkapselungsverfahren wie das oben beschriebene durch. In einigen Ausführungsformen kann der Host oder die Speichervorrichtung selbst die hierin beschriebene Einkapselung durchführen.
In noch weiteren Ausführungsformen kann der Switch einen Datenstrom empfangen und diesen zuerst gemäß einem Standardprotokoll rahmen und dann den daraus entstandenen Datenrahmen bzw. Frame einkapseln, um die neuen Frames der Erfindung zu erzeugen. Der resultierende eingekapselte Frame wird hierin aufgrund seiner allgemeinen Beziehung mit dem Interswitch-Link-Protokoll, das im US-Patent Nr. 5,742,604 beschrieben wird, welches bereits durch Bezugnahme hierin aufgenommen wurde, manchmal als „erweiterter ISL" (EISL)-Frame bezeichnet.
Wie gerade erläutert, kann das Einkapselungsverfahren von einer Netzvorrichtung außerhalb des Switches (z.B. durch einen Host) ebenso wie innerhalb des Switches durchgeführt werden. Es ist offensichtlich, dass die geeigneten Netzvorrichtungen mit der geeigneten Software und/oder Hardware konfiguriert werden sollten, um eine EISL-Einkapselung durchzuführen. Natürlich müssen nicht alle Netzvorrichtungen innerhalb des Speicherbereichsnetzes mit EISL-Einkapselungs-Software (oder Hardware) konfiguriert werden. Stattdessen können ausgewählte Netzvorrichtungen mit EISL-Einkapselungsfunktionalität konfiguriert oder dafür angepasst werden. Ebenso kann in verschiedenen Ausführungsformen eine solche EISL-Einkapselungsfunktionalität durch die Auswahl verschiedner Modi ermöglicht oder verhindert werden. Außerdem kann es günstig sein, ausgewählte Ports von Netzvorrichtungen als EISL-kompatible Ports zu konfigurieren, die in der Lage sind, eine EISL-Einkapselung durchzuführen, und zwar entweder kontinuierlich oder nur wenn ihr Zustand EISL zulässt.
Das Standardprotokoll (z.B. ein Protokoll der Schicht 2), das in dem Speicherbereichsnetz verwendet wird (d.h. das Protokoll, das zum Rahmen der Daten verwendet wird) ist in der Regel, aber nicht unbedingt, mit der „Art des Verkehrs", der vom Netzwerk übertragen wird, synonym. Wie nachstehend beschrieben, wird die Verkehrsart in einigen Einkapselungsformaten definiert. Beispiele für die Verkehrsart sind in der Regel Schicht 2- oder entsprechende Schichtformate, wie Ethernet und Fibre Channel.
Eine andere Art von Verkehr, die innerhalb eines VSANs verwendet werden kann, ist eine InfiniBand-Architektur, die eine relativ junge Eingabe/Ausgabe (I/O)-Spezifikation für Server ist. Genauer werden Verbindungen zwischen Servern, Fernspeicherung und Vernetzung durch Verbindung aller Vorrichtungen durch eine zentrale, vereinheitlichte Struktur von InfiniBand-Switches und dergleichen erreicht. Angeführte Vorteile der InfiniBand-Architektur schließen niedrigere Latenz, leichtere und schnellere gemeinsame Datennutzung und eingebaute Sicherheit und Dienstgüte ein. Die InfiniBand-Architektur ist eine sich schnell entwickelnde Technik für Server-Cluster ebenso wie für I/O für Fernspeicherung und Vernetzung. Somit eignet sich die InfiniBand-Architektur gut für die Erfüllung der Bedürfnisse, die durch das schnelle Wachstum des Internet und die Konvergenz von Daten und Telekommunikationen (Sprache, Daten, Video und Speicherung) im Internet entstehen. Mit InfiniBand werden Daten in einem oder mehreren Paketen übertragen, die zusammen eine Nachricht bilden. Beispielsweise kann eine Nachricht eine Lese- oder Schreiboperation mittels direktem Speicherzugriff über das Netz (Remote Direct Memory Access, RDMA) sein, eine Kanal-Sende- oder -Empfangsnachricht, eine auf einer Transaktion beruhende Operation (die umgekehrt werden kann) oder eine Multicast-Übertragung
Außerdem können andere Verkehrsarten Token-Ring, Token-Bus und verschiedene Protokolle einschließen, die mit Satellitensystemen, wie Aloha, kompatibel sind. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Art des Verkehrs auch von der Technik unterstützt werden sollte, die im Speicherbereichsnetz verwendet wird. Beispielsweise sollte die Technik, die in den Hosts und/oder Switches (z.B. einer Schnittstellenportschaltung) verwendet wird, ebenso wie die Kommunikationsmedien die Art des Verkehrs, der in dem eingekapselten Rahmen übertragen wird, unterstützen.
Wie in 2 dargestellt, wird ein Standardprotokoll erhalten, das in einem Speicherbereichsnetz verwendet wird. Beispielsweise schließt ein Frame, wie ein Fibre Channel Frame 202, in der Regel einen Header 204, Nutzdaten 206 und Fehlerüberprüfungsinformationen ein, wie einen zyklischen Blockprüfungs- (Cyclic Redundancy Checking, CRC-) Wert 208. Die zyklische Blockprüfung ist ein Verfahren, bei dem ein empfangener Frame auf Fehler in Daten, die auf einer Kommunikationsverbindung übertragen wurden, überprüft wird. Wie oben beschrieben, ist es notwendig, das dem Frame 202 zugeordnete VSAN zu identifizieren. Gemäß dem Standard, der Fibre Channel regelt, schließt der Header 204 eines Fibre Channel Headers 204 eines Fibre Channel Frames 202 jedoch keine ungenutzten Bits ein, um die Definition von zusätzlichen Feldern zu ermöglichen. Infolgedessen ist eine „Erweiterung" 210 des Frames 202 nötig. Die Erweiterung 210 kann verschiedene Formate aufweisen. Es ist wichtig, dass sie zumindest Informationen einschließt, die das VSAN identifizieren, oder andere Informationen, die eines oder mehrere der Folgenden spezifizieren: Verkehrsart, MPLS-Informationen und Lebenszeit.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird, wie in 3 dargestellt, eine neuer Frame 302 mit einem erweiterten ISL (EISL)-Format aus Informationen erzeugt, die vom Ursprungs-Frame 202 erhalten werden. Genauer kann eine Einkapselung das Anhängen eines neuen Headers (oder Trailers) an den Ursprungs-Frame 202 einschließen. Beispielsweise schließt der neue Frame 302, wie dargestellt, Nutzdaten 303 ein, die vorzugsweise sowohl den Header 204 als auch die Nutzdaten 206 des Ursprungs-Frames einschließen, sowie einen neuen EISL-Header 304. Außerdem können die Nutzdaten 303 auch die CRC 208 des Ursprungs-Frames einschließen. Eine Einkapselung kann auch die Modifikation oder Ersetzung des ursprünglichen CRC-Werts 208 durch einen neuen (z.B. zusätzlichen modifizierten CRC-Wert 306 umfassen. Genauer kann, da der neue Frame länger ist als der Ursprungs-Frame 202, ein neuer CRC-Wert 306 erzeugt (z.B. berechnet) werden, der der größeren Länge des Frames 302 entspricht, der den neu angehängten EISL-Header 304 und seine zugehörige Länge einschließt. Diese neue CRC 306 kann da her die Ursprungs-CRC 208 ersetzen. Auf diese Weise wird ein neuer Frame durch Einkapseln des Frames mit einem EISL-Header erzeugt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen steht am Anfang eines EISL-Frames 302, wie dem in 3 dargestellten, ein Frame-Anfangs-Begrenzungszeichen (Start-of-Frame (SOF) Delimiter) 310, und an seinem Ende steht ein Frame-Ende-Begrenzungszeichen (End-of-Frame (EOF)-Delimiter) 310. Diese Begrenzungszeichen machen es möglich, dass ein EISL-fähiger Port Frames im EISL-Format empfängt und erkennt. Wenn ein EISL-fähiger Port jedoch nicht im EISL-Modus ist oder alternativ, wenn der Port nicht EISL-fähig ist und Frames im EISL-Format empfängt, kann er den Frame fallenlassen.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen EISL-Header eines Frames darstellt, der ein allgemeines EISL-Frame-Format wie das in 3 dargestellte, aufweist. Genauer identifiziert der EISL-Header, wie oben beschrieben, vorzugsweise ein VSAN. Außerdem kann die Einkapselung die Bereitstellung von weiteren Informationen in dem eingekapselten Frame einschließen. Wie nachstehend näher beschrieben ist, kann der EISL-Header weitere Informationen in verschiedenen Feldern des EISL-Headers liefern. Genauer kann ein EISL-Zeigerfeld 402 verwendet werden, um das Vorhandensein des EISL-Headers anzuzeigen. Außerdem kann ein EISL-Versionszeigerfeld 404 eine Version eines EISL, der verwendet wird, um den Frame zu erzeugen, anzeigen. In einem speziellen Beispiel schließt das EISL-Versionszeigerfeld 404 des EISL-Headers mindestens 2 Bits ein.
Der EISL-Header enthält weiter ein Feld 406, das die Art eines Frames (d.h. eine Verkehrsart) anzeigt. Die Art des Verkehrs (z.B. Nutzdaten), die vom Frame transportiert werden sollen, kann eine Reihe von Verkehrsarten einschließen, wie die oben beschriebenen, einschließlich von, aber nicht beschränkt auf Ethernet, Fibre Channel und InfiniBand. In einer Ausführungsform ist das Feld 406 für die Art des Frames ein 4 Bit-Feld. Durch die Identifikation einer Verkehrsart können EISL-formatierte Frames, die eine Vielzahl von Verkehrsarten transportieren, innerhalb eines VSAN übertragen werden. Außerdem können mehrere VSANs, die jeweils in der Lage sind, unterschiedliche Verkehrsarten zu transportieren, durch die Identifizierung einer Verkehrsart im neu angehängten EISL-Header miteinander verbunden werden.
Ein Multi-Protocol Label Switching (MPLS)-Markierungsfeld (d.h. ein Zeiger) 408, zeigt, ob der EISL-Header MPLS-Informationen trägt, wie einen MPLS-Markierungsstapel, einen Mechanismus für die gemeinsame Weiterleitung für sowohl Fibre Channelals auch Ethernet-Frames. Ein Beispiel für einen MPLS-Markierungsstapel wird nachstehend mit Bezug auf 5 näher beschrieben. In einer Ausführungsform ist das MPLS-Markierungsfeld 408 ein 1 Bit-Feld. Genauer zeigt das MPLS-Markierungsfeld 408 an, ob MPLS-Markierungen im EISL-Frame vorgesehen sind. Beispielsweise kann der Zeiger auf 1 gesetzt werden, wenn der EISL-Header einen MPLS-Markierungsstapel einschließt, und andernfalls auf 0 gesetzt werden. Das MPLS-Markierungsfeld 408 kann auch die Zahl der in 416 vorhandenen Markierungen anzeigen.
Ein Prioritätsfeld 410 kann eine Nutzerpriorität für den EISL-Frame anzeigen. Die Nutzerpriorität kann verschiedene Arten von Prioritäten darstellen. Als ein Beispiel kann die Nutzerpriorität eine allgemeine Priorität sein, ohne einen garantierten Dienstpegel, die verwendet wird, um lediglich eine Priorität anzuzeigen, wie eine numerische Rangfolge. Beispielsweise stellen höhere Werte einfach eine höhere Nutzerpriorität dar, während niedrigere Werte eine niedrigere Priorität darstellen können. Nutzer mit höherer Priorität empfangen eine verfügbare Bandbreite zuerst, unabhängig davon, wie viel Bandbreite insgesamt zur Verfügung steht. Die Zahl der Bits, die für dieses Feld verwendet wird, variiert mit der Zahl der implementierten Prioritätspegel oder Werte.
Als weiteres Beispiel kann die Nutzerpriorität eine Dienstgüte (Quality of Service, QoS) der Nutzdaten des EISL-Frames anzeigen. Im Internet und in anderen Netzwerken ist QoS die Idee, dass Übertragungsraten, Fehlerraten und andere Eigenschaften gemessen, verbessert und in gewissem Umfang im Voraus zugesichert werden können. QoS ist von besonderer Bedeutung für die kontinuierliche Übertragung von Video- und Multimedia-Informationen mit großer Bandbreite. Die abhängige Übertragung dieser Art von Inhalt ist in öffentlichen Netzwerken, die normale „Best Effort"-Protokolle verwenden, schwierig. In der Regel ist die Zahl der Bits, die für ein Prioritätsfeld nötig sind, größer, um die Dienstgüte zu spezifizieren als eine einfache numerische Priorität. In einer Ausführungsform ist das Prioritätsfeld 410 ein 3 Bit-Feld.
Wie oben beschrieben, schließt der EISL-Header zumindest ein VSAN-Kennungsfeld 412 ein, das dafür ausgelegt ist, eine VSAN-Kennung zu enthalten, die ein oder mehrere VSANs identifiziert. Genauer identifiziert gemäß einer Ausführungsform die VSAN-Kennung ein VSAN, das den Nutzdaten des EISL-Frames zugeordnet ist, und damit die Nutzlast des ursprünglichen Frames (z.B. eines Fibre Channel Frames). Gemäß einer Ausführungsform ist das VSAN-Kennungsfeld 412 ein 12 Bit-Feld. Das Format der Kennung kann den VLAN-Kennungen gleich oder ähnlich sein, ebenso wie es Adressen ähneln kann, die in bestimmten Standardprotokollen, wie Ethernet, verwendet werden.
In manchen Speicherbereichsnetzen können Topologie- sowie Routingprobleme vorhanden sein, die bewirken könnten, dass ein Frame in dem Netzwerk eine Schleife durchläuft. Solch eine Schleife verbraucht unnötig viel Bandbreite. Um dieses Problem zu lösen, kann ein Time To Live (TTL)-Feld 414 verwendet werden, um einen ITL-Wert anzuzeigen, der die Zahl der verbliebenen Hops spezifiziert, die durchlaufen werden können, bevor der Frame fallengelassen wird. Genauer wird der ITL-Wert des ITL-Feldes 414 von der Netzvorrichtung (z.B. dem Switch) initialisiert, die (bzw. der) den EISL-Frame einschließlich des EISL-Headers erzeugt. Ein Voreinstellungswert kann beispielsweise auf 16 gesetzt werden. Nachgeschaltete Netzvorrichtungen (z.B. Switches), die den EISL-Frame empfangen, dekrementieren den ITL-Wert des ITL-Felds 414 um 1.
Gemäß einer Ausführungsform zeigt ein ITL-Wert von 1 der empfangenden Netzvorrichtung (z.B. einem Switch) an, dass der EISL-Frame fallengelassen werden sollte. Wenn der EISL-Rahmen fallengelassen wird, kann eine Fehlernachricht an den vorgesehenen Empfänger des Frames ebenso wie an den Sender des Frames gesendet werden. Ebenso kann ein ITL-Wert 0 anzeigen, dass das ITL-Feld 414 ignoriert werden sollte, was die Weiterleitung des EISL-Frames durch den Switch ermöglicht. Gemäß einer Ausführungsform ist das ITL-Feld 414 ein 8 Bit-Feld.
Wie oben beschrieben, kann ein MPLS-Zeiger 408 verwendet werden, um anzuzeigen, ob der EISL-Header MPLS-Informationen, wie einen MPLS-Markierungsstapel 416, transportiert. Da ein Paket eines verbindungslosen Netzwerkschicht-Protokolls von einem Router zum nächsten wandert, trifft jeder Router eine unabhängige Weiterleitungsentscheidung für dieses Paket. Das heißt, jeder Router analysiert den Header des Pakets, und jeder Router führt einen Netzwerkschicht-Routing-Algorithmus aus. Jeder Router wählt unabhängig von den anderen einen nächsten Hop für das Paket, und zwar auf der Basis seiner Analyse des Paket-Headers und der Ergebnisse des ausgeführten Algorithmus.
Paket-Header enthalten wesentlich mehr Informationen als nötig, um einfach den nächsten Hop zu wählen. Das Wählen des nächsten Hops kann daher als eine Kombination von zwei Funktionen gedacht werden. Die erste Funktion teilt den gesamten Satz von möglichen Paketen in Sätze aus „Forwarding Equivalence Classes (FECs)" auf. Die zweite Funktion bildet jede FEC auf einem nächsten Hop ab. Was die Weiterleitungsentscheidung betrifft, können verschiedene Pakete, die auf die gleiche FEC abgebildet werden, nicht unterschieden werden. Alle Pakete, die zu einer bestimmten FEC gehören und die von einem bestimmten Knoten aus wandern, folgenden dem gleichen Weg (oder wenn bestimmte Arten von Multipath-Routings verwendet werden, folgen sie einem Satz von Wegen, die der FEC zugeordnet sind).
Bei der herkömmlichen IP-Weiterleitung betrachtet ein bestimmter Router normalerweise zwei Pakete als zur gleichen FEC gehörig, wenn irgendein Adressen-Präfix X die „längste Übereinstimmung" für die Zieladresse jedes Pakets ist. Während das Paket durch das Netzwerk läuft, überprüft wiederum jeder Hop das Paket und ordnet es einer FEC zu. In MPLS wird die Zuordnung eines bestimmten Pakets zu einer bestimmten PEC nur einmal durchgeführt, wenn das Paket in das Netzwerk eintritt. Die FEC, der das Paket zugeordnet wird, wird als fester Wert von kurzer Länge kodiert, die sogenannte „Markierung".
Wenn ein Paket zu seinem nächsten Hop weitergeleitet wird, wird die Markierung mitgeschickt; d.h. die Pakete werden „markiert", bevor sie weitergeleitet werden. An nachgeschalteten Hops findet keine weitere Analyse des Netzwerkschicht-Headers des Pakets statt. Stattdessen wird die Markierung als Index in einer Tabelle verwendet, die den nächsten Hop und eine neue Markierung spezifiziert. Die alte Markierung wird von der neuen Markierung ersetzt, und das Paket wird an seinen nächsten Hop weitergeleitet. In dem MPLS-Weiterleitungsparadigma wird, sobald ein Paket einer FEC zugeordnet wurde, keine weitere Header-Analyse von nachgeschalteten Routern durchgeführt; jegliche Weiterleitung wird von den Markierungen gesteuert. Dies hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Netzwerkschicht-Weiterleitungen. Beispielsweise ist es durch MPLS-Markierungen möglich, herkömmliche IP-Routings zu umgehen. Weitere Einzelheiten des MPLS-Weiterleitungsmechanismus und der MPLS-Markierungsstapel-Kodierung sind in RFC 3031, Multiprotocol Label Switching Architecture, Rosen et al., Januar 2001, bzw. RFC 3032, MPLS Label Stack Encoding, Rosen et al., Januar 2001, offenbart und sind durch Bezugnahme für alle Zwecke hierin eingeschlossen.
Wie oben mit Bezug auf Block 408 von 4 beschrieben wurde, kann ein Zeiger verwendet werden, um anzuzeigen, ob der EISL-Rahmen einen Markierungsstapel einschließt. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Markierungsstapel höchstens 4 Markierungen einschließen. Jede Markierung in dem Stapel hat das gleiche Markierungsformat.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein MPLS-Markierungsformat einschließt, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für jede Markierung in dem MPLS-Markierungsstapel von 4 verwendet werden kann. Ein Markierungsfeld 502 trägt den aktuellen Wert der entsprechenden Markierung, die verwendet wird, um Weiterleitungsentscheidungen zu treffen. Wenn ein markiertes Paket empfangen wird, wird der Markierungswert oben auf dem Stapel nachgesehen. Infolge eines erfolgreichen Nachsehens in einer entsprechenden Tabelle, Datei oder Datenbank werden die folgenden Informationen erhalten: a) der nächste Hop, an den das Paket weitergeleitet werden soll, und b) die Operation, die an dem Markierungsstapel vorgenommen werden soll, bevor dieser weitergeleitet wird; diese Operation kann darin bestehen, den obersten Markierungsstapeleintag durch einen anderen zu ersetzen, um einen Eintrag vom Markierungsstapel verschwinden zu lassen, oder um den obersten Markierungsstapeleintrag zu ersetzen und dann einen oder mehrere zusätzliche Einträge in den Markierungsstapel zu schieben. Zusätzlich zur Ermittlung des nächsten Hops und der Markierungsstapeloperation kann man auch die ausgehende Datenverbindungs-Einkapselung ermitteln sowie eventuelle weitere Informationen, die benötigt werden, um das Paket ordnungsgemäß weiterzuleiten. Entsprechend einer Ausführungsform ist das Markierungsfeld 502 ein 32 Bit-Feld.
Ein experimentelles Feld 504 kann für experimentelle Verwendungen reserviert sein. Das experimentelle Feld 504 wird in der Regel verwendet, um den Differentiated Service Code Point (DSCP), der ein Mechanismus für die Dienstgüte ist, zu kodieren.
Außerdem kann ein Abschlussfeld 506 in der Markierung vorgesehen sein, um anzuzeigen, ob diese Markierung die letzte Markierung im Stapel ist. Entsprechend einer Ausführungsform ist das Abschlussfeld ein Einbit-Zeiger. Beispielsweise kann das Abschlussfeld 506 anzeigen, dass die Markierung die letzte Markierung im Markierungsstapel ist, wenn der Zeiger einen ersten Zustand (z.B. 1) aufweist, und dass die Markierung nicht die letzte Markierung im Markierungsstapel ist, wenn der Zeiger einen zweiten Zustand aufweist (z.B. 0).
Die Markierung kann auch ein ITL-Feld 508 einschließen. Das ITL-Feld 508 wird in der Regel verwendet, um eine TTL-Feldsemantik bereitzustellen, die IPv4-Paketen zugeordnet ist, oder eine Hop-Zählersemantik, die IPv6-Paketen zugeordnet ist.
Wie oben beschrieben, kann eine Einkapselung in einer Reihe von Netzvorrichtungen durchgeführt werden. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Netzwerk darstellt, in dem Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden können. Die dargestellte Netzwerkvorrichtung ist ein Hybrid-Switch, der sowohl Ethernet- als auch Fibre Channel-Frames schalten kann. Vorzugsweise werden Frames unterschiedlicher Arten (z.B. Ethernet und Fibre Channel) über einen einzigen Schaltmechanismus transportiert. Durch die Verwendung eines erweiterten ISL (EISL)-Frame-Formats, können Frames unterschiedlicher Arten unter Verwendung des gleichen Switches oder ISL transportiert werden, statt einen Switch oder ISL unterschiedlichen Arten von Frames (oder Verkehr) zuordnen zu müssen.
Wie in 6 dargestellt, werden Daten von einem Port 602 des Switches über einen bidirektionalen Verbinder (nicht dargestellt) empfangen. In Verbindung mit dem Eingangsport ist ein Medienzugriffsverfahrens- (Media Access Control, MAC)-Block 604 vorgesehen, der es möglich macht, Frames verschiedener Protokolle, wie Ethernet oder Fibre Channel, zu empfangen. Sobald ein Frame wie oben beschrieben eingekapselt wurde, wird er dann von einer Weiterleitungseinheit 608 empfangen, die Informationen von verschiedenen Feldern des Frames bezieht, wie eine Quellenadresse und eine Zieladresse. Die Weiterleitungseinheit 608 greift dann auf eine (nicht dargestellte) Weiterleitungstabelle zu, um zu bestimmen, ob die Quellenadresse Zugriff auf die angegebene Zieladresse hat. Die Weiterleitungseinheit 608 bestimmt auch den geeigneten Port des Switches, über den der Frame versendet werden soll, und erzeugt einen geeigneten Routing-Tag für den Frame.
Sobald der Frame die richtige Formatierung für die Übertragung erhalten hat, wird der Frame von einem Puffer-Queuing-Block 606 vor der Übertragung empfangen. Statt Frames so zu übertragen wie sie empfangen wurden, kann es günstig sein, den Frame in einem Puffer oder einer Wartsschlange bzw. einem Queue 606 zwischenzuspeichern. Beispielsweise kann es günstig sein, ein Paket auf der Basis von Dienstgüte in einem Satz von Warteschlangen zwischenzuspeichern, die jeweils verschiedenen Prioritätspegeln entsprechen. Der Frame wird dann über eine Switch-Struktur 610 an den geeigneten Port übertragen. Jeder Ausgangsport weist auch einen eigenen MAC-Block und einen bidirektionalen Verbinder auf, über den der Frame übertragen werden kann.
Obwohl die oben mit Bezug auf 6 beschriebene Netzvorrichtung als Switch beschrieben wurde, ist diese Netzvorrichtung nur ein Beispiel. Somit können andere Netzvorrichtungen, wie Router, implementiert werden, um Pakete oder Frames mit Funktionalitäten wie der oben für die Übertragung in einem Speicherbereichsnetz beschriebenen zu empfangen, zu verarbeiten, zu modifizieren und/oder zu erzeugen. Außerdem dienen die oben beschriebenen Netzvorrichtungen nur der Erläuterung, und daher können andere Arten von Netzvorrichtungen implementiert werden, um die offenbarte Einkapselungsfunktionalität durchzuführen.
Sobald der EISL-Frame erzeugt wurde, kann der eingekapselte Frame von dem Switch über einen Interswitch-Link (ISL) versendet werden, der so konfiguriert ist, dass er eine Quell- und Zielport-Schnittstelleschaltung in einer Reihenanordnung von miteinander verbundenen Switches verkoppelt, wie in 1 dargestellt. Der ISL-Link kann aus einer beliebigen Art von Medium (z.B. einem verdrillten Paar oder einer Faser) bestehen, das in der Lage ist, als Erweiterung für eine Switching-Bus oder ein anderen Kommunikations medium zu dienen. Außerdem kann eine Portschnittstellenschaltung sowohl Einkapselungs- als auch Entkapselungsschaltungen einschließen. Da die Schnittstelle mit dem ISL im Wesentlichen die Portschnittstellenschaltung umfasst, ist jede Zahl von Ports einer Netzwerkvorrichtung, wie des in 6 dargestellten Switches, in der Lage, als EISL-Ports konfiguriert zu werden. Das heißt, die ISL-Portschnittstellenschaltung kann eine Schaltung einschließen und/oder ansonsten mit Software konfiguriert werden, die eine Funktionalität für die Einkapselung von Paketen gemäß dem offenbarten EISL-Einkapselungsmechanismus, ebenso wie für die Entkapselung von Paketen einschließt.
Obwohl hierin erläuternde Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind viele Variationen und Modifikationen möglich, die das Konzept, den Bereich und den Gedanken der Erfindung nicht verlassen, und diese Variationen werden dem Durchschnittsfachmann nach der Durchsicht der Anmeldung offenbar. Beispielsweise wird die vorstehende Erfindung als eine beschrieben, die unter Verwendung eines EISL-Headers implementiert wird. Es sei jedoch klargestellt, dass die Erfindung nicht auf diese Implementierungen beschränkt ist, sondern stattdessen ohne weiteres ebenso auf die in einem solcher Header definierten Felder angewendet werden kann. Außerdem könnte die vorliegende Erfindung unabhängig vom Kontext und System, in dem sie implementiert wird, angewendet werden. Somit müssen, allgemein gesagt, die oben beschriebenen Operationen nicht in einem SAN angewendet werden, sondern können angewendet werden, um eine Protokollkompatibilität in beliebigen Netzwerken zu ermöglichen.
Außerdem können, obwohl ein Beispiels-Switch beschrieben wurde, die oben beschriebenen Ausführungsformen in einer Reihe von Netzvorrichtungen (z.B. Servern), ebenso wie in einer Reihe von Medien implementiert werden. Beispielsweise können Anweisungen und Daten für die Implementierung der oben beschriebenen Erfindung in einem Plattenlaufwerk, einer Festplatte, einer Floppy Disk, einem Server-Computer oder einem fernvernetzten Computer gespeichert werden. Somit sollten die vorliegenden Ausführungsformen als erläuternd und nicht als beschränkend aufgefasst werden, und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Verfahren, das in einer Netzvorrichtung zur Verwendung in einem Speicherbereichsnetz (101) implementiert ist, das wenigstens ein virtuelles Speicherbereichsnetz mit einer assoziierten virtuellen Speicherbereichsnetzkennung umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen oder Erzeugen eines mit einem in dem Speicherbereichsnetz (101) verwendeten Standardprotokoll kompatiblen Pakets oder Frames (202); Kapseln des Pakets oder Frames mit einer virtuellen Speicherbereichsnetzkennung (412) und Informationen, die die Art von Verkehr (406) spezifizieren, der von dem Paket oder Frame (202) zu unterstützen ist, wobei die Informationen, die die Art von Verkehr spezifizieren, einen Indikator eines in dem virtuellen Speicherbereichsnetz verwendeten Protokolls enthalten; und Senden des gekapselten Pakets oder Frames.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die verfügbaren Arten von Verkehr wenigstens eines von Ethernet, Fibre Channel und Infiniband umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Paket oder der Frame (202) des Weiteren mit wenigstens einem eines ITL-Werts (414) und MPLS-Informationen (408) gekapselt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Netzvorrichtung ein Switch (118) ist, und wobei das Senden des gekapselten Pakets oder Frames das Senden des gekapselten Pakets oder Frames über eine Inter-Switch (124)-Verbindung in dem Speicherbereichsnetz (101) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kapseln das Anhängen eines Headers (304) an das Paket oder den Frame umfasst, um ein neues Paket oder einen neuen Frame zu schaffen, wobei der Header Felder für die virtuelle Speicherbereichsnetzkennung (412) und Informationen aufweist, die wenigstens eine der Art von Verkehr (406) spezifizieren, der von dem Paket oder Frame (202) zu unterstützen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der ITL-Wert (414) eine Anzahl verbleibender Hops spezifiziert, die durchlaufen werden können, bevor das gekapselte Paket oder der gekapselte Frame fallengelassen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der ITL-Wert (414) eine verbleibende Lebensdauer spezifiziert.
Verfahren nach Anspruch 5, das des Weiteren das Berechnen eines Fehlerkontroliwerts für das neue Paket oder den neuen Frame umfasst, sowie das Einfügen des Fehlerkontrollwerts in das neue Paket oder den neuen Frame.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Header (304) des Weiteren ein erstes Feld für den ITL-Wert (414) und ein zweites Feld für die MPLS-Informationen (408) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Art von Verkehr (406), der von dem Paket oder dem Frame zu unterstützen ist, das Standardprotokoll des Pakets oder Frames spezifiziert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Header vier Bits für das Feld aufweist, das eine Art von Verkehr (406) spezifiziert, der von dem Paket oder Frame zu unterstützen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei der Header des Weiteren ein Feld aufweist, das eine Benutzerpriorität (410) für das Paket oder den Frame spezifiziert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Standardprotokoll Fibre Channel ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Standardprotokoll Ethernet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Standardprotokoll Infiniband ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei das Headerfeld (304) für die virtuelle Speicherbereichsnetzkennung 12 reservierte Bits aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, wobei der Header (304) des Weiteren ein ITL-Feld (408) aufweist und das Feld 8 reservierte Bits hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 17, wobei der Header ein Anzeigefeld (408) aufweist, um anzugeben, ob ein oder mehrere MPLS-Kennsätze vorhanden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 18, wobei der Header ein Anzeigefeld (408) aufweist, um die in dem neuen Paket oder Frame vorhandene Anzahl von MPLS-Kennsätzen anzugeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 19, wobei das neue Paket oder der neue Frame einen oder mehrere MPLS-Kennsätze aufweist, wobei jeder der Kennsätze einen Indikator aufweist, um anzugeben, ob der Kennsatz der letzte Kennsatz in einem Kennsatzstapel (416) ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Anzeigefeld (408) ein Bit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 21, wobei der Header des Weiteren ein Versionsfeld (404) aufweist, das die Version des Headers angibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 22, wobei der Header (304) des Weiteren ein Anzeigefeld (402) aufweist, um anzugeben, ob der Header vorhanden ist.
Computerprogramm, Computerprogrammerzeugnis oder computer-lesbares Medium mit darauf gespeicherten computerlesbaren Befehlen zum Durchführen des Verfahrens in einer Netzvorrichtung in einem Speicherbereichsnetz (101) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23.
Netzvorrichtung zum Einsatz in einem Speicherbereichsnetz (101) mit wenigstens einem virtuellen Speicherbereichsnetz mit einer assoziierten virtuellen Speicherbereichsnetzkennung, wobei die Netzvorrichtung aufweist: eine Einrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Paketen oder Frames, die mit einem oder mehreren Standardprotokollen, die in dem Speicherbereichsnetz (101) verwendet werden, kompatibel sind; und eine Einrichtung zum Kapseln von Paketen oder Frames (202) wenigstens eines der Standardprotokolle, um eine virtuelle Speicherbereichsnetzkennung (412) und Informationen, die die Art von Verkehr (406) spezifizieren, der von den Paketen oder Frames zu unterstützen ist, aufzuweisen, wobei die Informationen, die eine Art von Verkehr spezifizieren, einen Indikator eines in dem virtuellen Speicherbereichsnetz verwendeten Protokolls enthalten; und eine Einrichtung zum Liefern des resultierenden gekapselten Pakets oder Frames zur Übertragung über das Speicherbereichsnetz (101).
Netzvorrichtung nach Anspruch 25, wobei die verfügbaren Arten von Verkehr wenigstens eines von Ethernet, Fibre Channel und Infiniband umfassen.
Netzvorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei das Paket oder der Frame des Weiteren mit wenigstens einem eines ITL-Werts (414) und MPLS-Informationen (408) gekapselt ist.
Netzvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die Einrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Paketen oder Frames eine Vielzahl von Ports aufweist, und wobei die Einrichtung zum Kapseln von Paketen oder Frames und die Einrichtung zum Liefern des resultierenden gekapselten Pakets oder Frames einen Prozessor und assoziierte Befehle aufweisen.
Netzvorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Netzvorrichtung ein Switch (118) ist, wenigstens einer der Ports eine Inter-Switch-Verbindung (124) mit einem anderen Switch (120) in einem Speicherbereichsnetz (101) unterstützen kann, und der Prozessor und die assoziierten Befehle die resultierenden gekapselten Pakete oder Frames zur Übertragung von dem Port, der die Inter-Switch-Verbindung (124) unterstützen kann, liefern können.
Netzvorrichtung nach Anspruch 29, wobei der Port, der eine Inter-Switch-Verbindung (124) unterstützen kann, wenigstens eines von Fibre Channel Paketen oder Frames; Ethernet Paketen oder Frames; und Infiniband Paketen oder Frames bereitstellen kann.
Netzvorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 30, die des Weiteren eine Vielzahl von Leitungskarten aufweist, die jeweils wenigstens einen der Vielzahl von Ports bereitstellen können.
Netzvorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei der Prozessor die Pakete oder Frames durch Hinzufügen eines Headers (304) zu den Paketen oder Frames kapseln kann, um neue Pakete oder Frames herzustellen, wobei der Header Felder für die virtuelle Speicherbereichsnetzkennung (412) und die Informationen, die die Art von Verkehr (406), der von dem Paket oder Frame zu unterstützen ist, aufweist.
Netzvorrichtung nach Anspruch 32, wobei der Prozessor einen Fehlerkontrollwert für das neue Paket oder den neuen Frame berechnen und den Fehlerkontrollwert in das neue Paket oder den neuen Frame einfügen kann.
Netzvorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, wobei der Header des Weiteren ein erstes Feld für den ITL-Wert (414) und ein zweites Feld für die MPLS-Informationen (408) aufweist.