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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kanal- und Netzwerk-Kommunikationssysteme
und -prozesse, und, insbesondere, auf ein System und ein Verfahren
für eine
automatische, dynamische Ringadressenveränderung in einer Faserkanal(Fibre Channel)-Umgebung.
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Es
sind zwei Arten von Protokollen für eine Vorrichtungs-Kommunikation
bzw. Datenübertragung
vorhanden: Kanäle
und Netzwerke. Kanäle transportieren,
zum Beispiel, zwischen einem Master-Host-Computer und einer Slave-Hilfsvorrichtung eine
große
Menge an Daten unter sehr hohen Geschwindigkeiten über relativ
kleine Entfernungen mit einem geringen Software-Overhead, wenn einmal die
Datenübertragung
beginnt. Ein Kanal stellt eine direkte oder geschaltete Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen
einem Master und einem Slave bereit, die hardware-intensiv ist.
Netzwerke verbinden, andererseits, gewöhnlich viele Benutzer schnittstellenmäßig und
transportieren viele Transaktionen, teilen gemeinsam eine Vielzahl
von Hosts und System-Ressourcen, über ein Medium über große Entfernungen. In
Netzwerkverbindungen ist ein höheres
Software-Overhead allgemein akzeptierbar, so lange wie eine hohe
Verbindungsfähigkeit
erreicht wird.
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Das
Fibre Channel Protokoll („FCP") ist ein Protokoll
einer neuen Generation, das am besten diese zwei ungleichen Verfahren
einer Kommunikation in einer einzelnen Stapel-Architektur ähnlich einer Open-Systems-Interface
(OSI) kombiniert. Im Wesentlichen ist ein Faserkanal (Fibre Channel – „FC") ein Stapel bzw.
Stack mit einer Mehrfach-Topologie, Mehrfachschicht,
mit Protokollen einer niedrigeren Schicht („Lower-Layer-Protocols – „LLPs") zum Steuern der
physikalischen Transport-Charakteristika, und Protokollen einer
oberen Schicht (Upper-Layer-Protocols – „ULPs") zum Auflisten der LLP-Kommunikation zu
und von Software-Strukturen eines höheren Niveaus, die mit einem
Betriebssystem kompatibel sind. Diese ULPs umfassen sowohl Kanal-
als auch Netzwerk-Protokolle,
wie beispielsweise Intelligent Peripheral Interface („IPI"), Small Computer System
Interface („SCSI") und Internet Protocol („IP"), unter anderen.
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Eine
der wünschenswertesten
Punkte in irgendeinem Mehrfach-Vorrichtungs-Kommunikationssystem ist die Fähigkeit,
in einem „hot-plug" zu arbeiten, das
bedeutet die Fähigkeit,
eine Vorrichtung in einem System zu löschen, hinzuzufügen und/oder zu
substituieren, ohne das System herunterzufahren oder eine übermäßige Menge
an einem spezialisierten Software-Overhead heranzuziehen. Zum Beispiel ist
es in einem Master-Slave-Kanal-Kommunikationssystem äußerst nützlich,
in der Lage zu sein, die verbundenen, peripheren Vorrichtungen „on the
fly" zu ändern, ohne
das System erneut booten zu müssen oder
ohne kostenaufwändige
Software-Aufteilungen zwischen dem Betriebssystem und dem Protokoll, das
dem Mehrfach-Vorrichtungs-Kommunikationssystem zugeordnet ist, aufstellen
zu müssen.
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Obwohl
die ULPs in dem FCP-Stack die Vorteile einer Mehrfach-Protokoll-Verbindungsfähigkeit zu
sowohl Kanal- als auch Netzwerk-Kommunikationssystemen bieten, stellen
sie oftmals nicht die Fähigkeit
bereit, dynamisch die Vorrichtungskonfiguration des Systems ohne
die vorstehend erwähnten Nachteile
zu ändern.
Weiterhin stellen viele Betriebssysteme, die derzeit in Benutzung
sind, nicht die Strukturen bereit, die eine dynamische Rekonfiguration
der Vorrichtungen, angeordnet in einer FC-Umgebung, erleichtern
würden.
Dementsprechend kann ersichtlich werden, dass, aufgrund des enormen Wachstumspotenzials
von FC-kompatiblen Computersystemen, ein offensichtliches Erfordernis
nach einem Bereitstellen einer kosteneffektiven Lösung vorhanden
ist, die diese und andere Nachteile verbessert.
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Die
vorliegende Erfindung beseitigt die vorstehend angegebenen Probleme
ebenso wie andere Nachteile und Unzulänglichkeiten der existierenden Technologien,
indem, für
ein Computersystem, das mit einem Betriebssystem (Operating System – OS) betreibbar
ist, ein Verfahren für
ein dynamisches Steuern der Konfiguration einer Mehrzahl von FC-Vorrichtungen in
einem Computersystem geschaffen wird, wobei das Computersystem ein
Betriebssystem, ein Fibre-Channel- (Faser-Kanal- nachfolgend FC)-Kommunikationsnetzwerk,
besitzt, wobei das Netzwerk eine Mehrzahl von FC-Vorrichtungen besitzt,
wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:
Bestimmen von
FC-spezifischen Informationen, die zu jeder der Mehrzahl der FC-Vorrichtungen in
Bezug gesetzt sind;
Zuordnen der FC-spezifischen Informationen
für jede der
Mehrzahl der FC-Vorrichtungen
zu einem logischen Verknüpfungselement,
das mit dem Betriebssystem kompatibel ist, wobei der Zuordnungsschritt durch
eine Zuordnungseinrichtung vorgenommen wird; und
Aktualisieren
der Zuordnungseinrichtung, die auf eine Rekonfiguration des FC-Netzwerks anspricht.
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Weiterhin
wird, gemäß der vorliegenden
Erfindung, ein Computersystem geschaffen, das ein Betriebsystem,
ein Fibre-Channel-(FC)-Kommunikationsnetzwerk, besitzt, wobei das
Netzwerk eine Mehrzahl der FC-Vorrichtungen umfasst, gekennzeichnet
durch:
eine Einrichtung zum dynamischen Steuern einer Kanalkommunikation,
wobei die Einrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Bestimmen
von FC-spezifischen Informationen, die zu jeder der Mehrzahl der FC-Vorrichtungen
in Bezug gesetzt sind;
eine Einrichtung zum Zuordnen der FC-spezifischen Informationen
für jede
der Mehrzahl der FC-Vorrichtungen zu einer logischen Verbindung,
die mit dem Betriebssystem kompatibel ist; und
eine Einrichtung
zum Aktualisieren der Zuordnungseinrichtung, die auf eine Rekonfiguration
des FC-Netzwerks anspricht.
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Ein
vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die nachfolgende
Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
herangezogen wird, erhalten werden, wobei:
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1 stellt
ein Blockdiagramm eines Kanalkommunikationssystems nach dem Stand
der Technik, genauer gesagt ein System, das mit einem SCSI Standard
betreibbar ist, dar;
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2 stellt
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Computersystems dar, in dem
die Lehren der vorliegenden Erfindung praktiziert werden können;
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3 zeigt
eine diagramm-mäßige Darstellung
des Fibre-Channel (FC) Protocol Stack;
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4A–4C zeigen
Blockdiagramme der drei topologischen Konfigurationen, die für Fibre Channel
Nodes verfügbar
sind;
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5 stellt
eine beispielhafte Ausführungsform
des Auflistungsverfahrens gemäß den Lehren der
vorliegenden Erfindung dar;
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6 zeigt
ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens einer automatischen,
dynamischen Schleifenadressenänderung
gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung; und
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7A und 7B zeigen
eine beispielhafte Ausführungsform,
in der eine Schleifenadresse dynamisch entsprechend den Lehren der
vorliegenden Erfindung unter Einführen einer hart-codierten Vorrichtung
in die Schleife bzw. den Ring geändert
wird.
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In
den Zeichnungen nun, in denen entsprechende oder ähnliche
Elemente mit identischen Bezugszeichen durch die verschiedenen Ansichten
hinweg bezeichnet sind, und wobei die verschiedenen Elemente nicht
notwendigerweise im Maßstab
gezeichnet sind, und insbesondere in 1, ist ein Blockdiagramm
eines Kanalkommunikationssystems nach dem Stand der Technik, allgemein
bezeichnet mit 100, dargestellt, wie beispielsweise ein
Kanalsystem, das mit einem Small Computer System Interface („SCSI") Protocol betreibbar
ist. Ein Prozessor 110 ist mit einem SCSI Adapter 115 versehen,
um eine Kanalkommunikation über
einen SCSI Bus 125, mit dem eine Mehrzahl von peripheren
Vorrichtungen verbunden ist, zum Beispiel SCSI Vorrichtungen 120A–120G,
vorzunehmen. Es kann für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, dass,
obwohl es nicht in 1 dargestellt ist, die Enden 130A und 130B des
SCSI Busses 125 jeweils ein geeignetes Endelement, jeweils,
enthalten können.
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Wie
ausreichend im Stand der Technik bekannt ist, kann eine SCSI Vorrichtung
entweder ein Initiator oder ein Target sein, und der SCSI Bus 125 kann
irgendeine Kombination davon umfassen, vorausgesetzt, dass mindestens
ein Initiator und ein Target vorhanden sind. Zum Beispiel kann der
Prozessor 110, über
seinen Adapter 115, als der Initiator arbeiten, und die
Vorrichtung 120D kann als ein Target in dem Kanalkommunikationssystem 100 arbeiten. Bestimmte,
spezifische Funktionen sind zu entweder einem Initiator oder einem
Target zugeordnet: (i) ein Initiator kann den Bus 125 arbitrieren
und ein Target auswählen;
(ii) ein Target kann die Übertragung
eines Befehls, von Daten, eines Status, oder von anderen Informationen
zu oder von dem Initiator anfordern, und (iii) in einigen Fällen kann
ein Target den Bus 125 arbitrieren und wieder einen Initiator
auswählen,
um eine Bus-Transaktion fortzuführen.
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Wie
weiterhin 1 zeigt, kann das Target 120D von
einer bis acht physikalischen oder virtuellen Vorrichtungen, bezeichnet
als „logische
Einheiten", Unterstützung erhalten.
Eine vollständige
Vorrichtungs-Adresse besteht aus einer SCSI-Identität („ID") des Targets und
der Logical Unit Number („LUN") der Vorrichtung.
Eine physikalische Vorrichtung, die nicht zusätzliche logische Einheiten,
wie, zum Beispiel, ein herkömmliches
SCSI Festplattenlaufwerk, unterstützt, weist nur eine logische
Einheit auf, wobei in einem solchen Fall die LUN auf Null gesetzt
wird.
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In
einer SCSI Umgebung ist eine Bus-Transaktion durch das SCSI Befehl-Protokoll
als ein Eingabe/Ausgabe-(„I/O")-Prozess definiert.
Ein I/O-Prozess beginnt mit dem Einrichten einer logischen Verbindung,
bezeichnet als ein „Verbindungsstück" („nexus"), das den logischen
Pfad zwischen einem Initiator und einem Target, wie beispielsweise
einem herkömmlichen
SCSI Festplattenlaufwerk, dargestellt durch die SCSI ID des Initiators
(„I") und der SCSI ID des
Laufwerks („T"), definiert. Wie
auf dem Fachgebiet verständlich
wird, kann das Verbindungsstück weiter
unter Verwendung der IDENTIFY Nachricht des SCSI Befehl-Protokolls
verfeinert werden, um eine LUN einzuschließen, falls dies anwendbar ist.
In diesem Fall wird die vollständige,
logische Verbindung I_T_LUN sein. Es sollte verständlich werden, dass
die I_T_LUN logische Verbindung manchmal austauschbar auch als die
BUS_TARGET_LUN oder B_T_LUN ebenso bezeichnet wird.
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In 2 nun
ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Computersystems 200 gezeigt,
bei dem die Lehren der vorliegenden Erfindung praktiziert werden
können.
Wie für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich wird, ist
das Computersystem 200 in 2 in seinen
funktionalen Aspekten dargestellt. Ein Betriebssystem (Operating System – „OS") 210 ist
betriebsmäßig in dem
Computersystem 200 so vorgesehen, um den Informationsfluss,
der dazu zugeordnet ist, zu steuern. Das OS 210 kann ein
Disk Operating System („DOS") oder ein Network
Operating System („NOS"), wie beispielsweise
Windows NT® oder
NetWare®,
sein, so wie es geeignet sein kann, und zwar in Abhängigkeit davon,
ob das Computersystem 200 in einer Netzwerkkonfiguration
angeordnet ist.
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Das
OS 210 ist weiterhin mit mindestens einer herkömmlichen
Kanalkommunikationsschnittstelle betreibbar, wie, zum Beispiel,
dem SCSI Interface Standard, der vorstehend beschrieben ist. Das
beispielhafte OS 210 kann weiterhin mit solchen funktionalen
Strukturen versehen sein, die ein Zusammenarbeiten mit herkömmlichen
Netzwerk-Kommunikations-Protokollen,
wie, zum Beispiel, das Internet-Protokoll („IP"), ermöglichen würden.
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Wie
weiterhin 2 zeigt, kommuniziert das beispielhafte
OS 210 mit einer OSkompatiblen Kanal- oder Netzwerk-Kommunikations-Protokoll/Schnittstelle 215 über einen upper_level_communication
Pfad 230. Es sollte ersichtlich werden, dass der upper_level_communication
Pfad 230 in der Darstellung des funktionalen Blocks des
beispielhaften Computersystems 200 solche OS-Software-Strukturen
umfassen kann, wie beispielsweise Kommunikations-Protokoll-Treiber,
zum Beispiel die SCSI Protokoll-Treiber oder die IP Protokoll-Treiber.
Das beispielhafte OS 210 und das OS kompatible Schnittstellen/Protokoll 215 bilden
zusammen dasjenige, was nachfolgend als eine OS-Umgebung 250 in dem Computersystem 200 bezeichnet
wird. Das Bezugszeichen 220 bezieht sich auf eine Faser-Kanal-(Fibre Channel – „FC")-Umgebung, die eine
Mehrzahl von FC-Vorrichtungen umfasst, die gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung betreibbar ist, zusätzlich zu
der bekannten Faser-Kanal-Protokoll-(Fibre Channel Protocol-„FCP")-Architektur, die nachfolgend in weiterem
Detail beschrieben ist.
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Wie
weiter 2 zeigt, sollte ersichtlich werden, dass die meisten
Betriebssysteme, die, zum Beispiel, das OS 210 umfassen,
nicht mit der Fähigkeit
einer Kommunikation „direkt" mit den Vorrichtungen,
die in der FC-Umgebung 220 angeordnet sind, ausgestattet
sind. Deshalb ist, um betriebsmäßig die Vorteile
der FC-Umgebung 220 in einem beispielhaften Computersystem 200 zu
umfassen und auszunutzen, ein Verbindungspfad 225 zwischen
der FC-Umgebung 220 und der OS-kompatiblen Kommunikationsschnittstelle 215 vorgesehen.
Wie für Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet unter Bezugnahme hierauf ersichtlich
wird, erleichtert ein Vorsehen des Verbindungspfads 225 gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung zwischen der FC-Umgebung 220 und
der OS-kompatiblen
Kommunikationsschnittstelle 215 ein dynamisches Adressenändern der
FC-Vorrichtungen,
wobei ein solches Ändern
für die
OS-kompatiblen Upper-Level-Software-Strukturen transparent ist.
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In 3 nun
ist eine diagrammartige Darstellung der FCP-Stapel-Architektur allgemein
bei 300 dargestellt. Wie leicht ersichtlich werden kann,
ist die FCP-Architektur als ein hierarchischer Satz von Protokollschichten,
sehr ähnlichen
dem Open System Interface („OSI") Stapel, strukturiert.
Die drei unteren Schichten des FC-Stapels (Schicht 310,
bezeichnet als FC-0, Durchgangsschicht 320, bezeichnet
als FC-2) bilden dasjenige, was als der Fibre Channel Physical Standard
(„FC-PH") bekannt ist. Dieser
Standard definiert alle physikalischen Übertragungs-Charakteristika
einer Fibre-Channel-Umgebung, einschließlich, zum Beispiel, der FC-Umgebung 220 (dargestellt
in 2). Die verbleibenden Schichten (Schicht 325,
bezeichnet als FC-3, und Schicht 330, bezeichnet als FC-4) handhaben Schnittstellen
mit anderen Netzwerk-Protokollen und Anwendungen. Im Gegensatz zu
den existierenden Local Area Network („LAN") Technologien, wie beispielsweise Etherneth
und Token Ring, hält
FC die verschiedenen, funktionalen Schichten des Stapels 300 physikalisch
getrennt. Wie ersichtlich werden kann, ermöglicht diese physikalische
Trennung eine Ausführung
einiger Stapelfunktionen in einer Hardware und andere in einer Software
oder einer Firmware.
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Die
Schicht 310, FC-0, ist die niedrigste, funktionale Schicht
der FC-Architektur und beschreibt die physikalischen Charakteristika
der Verknüpfungsverbindungen
unter der Mehrzahl der FC-Vorrichtungen, die in der FC-Umgebung 220 (dargestellt
in 2) angeordnet sind. FC-0 unterstützt eine
Basisrate von 133 Mbaud, die am gebräuchlichsten verwendete Geschwindigkeit
von 266 Mbaud, ebenso wie 531 Mbaud und 1,062 Gbaud. Allerdings
ist, aufgrund des Overheads, das zum Einrichten und Beibehalten
von Verknüpfungsverbindungen
eingesetzt ist, der tatsächliche
Datendurchsatz etwas niedriger: 100 Mbit/s für 133 Mbaud, 200 Mbit/s für 266 Mbaud,
400 Mbit/s für
531 Mbaud und 800 Mbit/s für
1,062Gbaud. Weiterhin unterstützt
die FC-0 einen weiten Bereich einer physikalischen Verkabelung,
einschließlich
faseroptischer Single-Mode- oder Multi-Mode-Kabeln, Koaxialkabeln
und Medien in Form eines abgeschirmten, verdrillten Paars (shielded
twisted pair – „STP"). Jedes dieser Kabelelemente
unterstützt
einen Bereich von Datenraten und legt spezifische Entfernungsbeschränkungen
auf, allerdings kann die FC alle davon innerhalb derselben FC-Umgebung,
wie beispielsweise der FC-Umgebung 220, dargestellt in 2,
mischen. Zum Beispiel könnte
eine optische Single-Mode-Faser für Entfernungen bis zu 10 km
verwendet werden; eine Multi-Mode-Faser, bei 200 Mbit/s, könnte für Entfernungen
bis zu 2 km verwendet werden; und ein STP, das 100 Mbit/s unterstützt, kann
für bis
zu 50 Meter verwendet werden.
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Die
Schicht 315, FC-1, definiert das Übertragungsprotokoll, umfassend
die seriellen Codier- und Decodierregeln, spezielle Charakteristika
und eine Fehlerkontrolle. FC-1 verwendet einen 8B/10B Block-Code,
wobei alle 8 Daten-Bits als eine 10 Bit-Gruppe mit zwei zusätzlichen
Bits für
eine Fehlererfassung und -korrektur, bekannt als Disparität-Steuerung, übertragen
werden. Das 8B/10B Schema unterstützt eine ausreichende Fehlererfassung
und -korrektur, um die Verwendung von kostengünstigen Sendeempfängern zu
ermöglichen,
ebenso wie Zeitabstimmungs-Wiederherstellungsverfahren, um das Risi ko
einer Funkfrequenz-Interferenz zu verringern und ausbalancierte,
synchronisierte Übertragungen
sicherzustellen.
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Die
dritte Schicht des FC-PH, Schicht 320, FC-2, beschreibt,
wie Daten zwischen den FC-Vorrichtungen übertragen werden, wobei jede
FC-Vorrichtung an einem „Knoten" („Node") angeordnet wird,
und umfasst die Definition des Frame-Formats, der Frame-Sequenzen, der Kommunikationsprotokolle
und der Service- bzw. Dienstklassen. Die Basiseinheit einer Datenübertragung
in einem Faserkanal ist ein Frame mit variabler Größe. Frames
können
bis zu 2.148 Bytes in der Länge
sein, aufweisend ein Payload von bis zu 2.048 Bytes; 36 Bytes eines
Overhead, das ein Framing, eine Source- und Bestimmungs-Port-Adressierung,
einen Service-Typ und Fehlererfassungsinformationen bereitstellt;
und bis zu 64 Bytes eines zusätzlichen,
optionalen Overhead für
andere, unterschiedliche Informationen über die Benutzerdaten, das
bedeutet das Payload. Eine Protokollnachricht einer einzelnen, höheren Schicht
(das bedeutet die oberen Schichten in dem Stapel 300) können größer als
eine Payload-Kapazität
eines Frame sein, wobei in einem solchen Fall die Nachricht in eine
Reihe von dazu in Bezug stehenden Frames, bezeichnet als eine Sequenz,
fragmentiert werden wird.
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Wie
weiterhin 3 zeigt, kann die FC-2 Schicht
als das Haupt- „Arbeitspferd" („workhorse") des FCP-Stapels 300 erkannt
werden. Es formt Daten von den oberen Schichten (Schichten 325 und 330)
zu Frames und Sequenzen für
eine Übertragung über die
FC-0 Schicht; sie nimmt Übertragungen
von der FC-0 Schicht an und gestaltet sie in den Frames und in den
Sequenzen, falls notwendig, für
die Verwendung durch die oberen Schichten 325 und 330 um.
Zusätzlich
stellt, um einen Voll-Duplex-Übertragungspfad
zwischen zwei Knoten zu definieren, die FC-2 Schicht auch wesentliche
Verkehr-Management-Funktionen bereit, einschließlich einer Fluss-Steuerung,
eines Verbindungs-Managements, eines Puffer-Speicher-Managements
und einer Fehlererfassung- und -korrektur. Ein wichtiges Merkmal des
FCP-Stapels 300 ist dasjenige, dass die FC-2 Schicht vier
Klassen eines Dienstes definiert, um die Vielfalt von Kommunikationserfordernissen
zu erfüllen.
Class-1-Service definiert fest verdrahtete oder mittels Schaltung
geschaltete Verbindungen, die zugeordnete, nicht unterbrechbare
Kommunikationsverbindungen sind. Dieser Dienst stellt eine exklusive Benutzung
der Verbindung für
seine Dauer bereit (manchmal bezeichnet als eine "eigennützige Verbindung" („selfish
connection")). Ein
Class-1-Service wird für
zeitkritische, „non-bursty" zugeordnete Verbindungen
ausgelegt, wie beispielsweise solche zwischen zwei Supercomputern.
Class-2-Service ist eine verbindungslose, Frame-geschaltete Übertragung,
die eine Zuführung
garantiert und einen Empfang eines Verkehrs bestätigt. Ähnlich herkömmlichen Paket-Umschaltungs-Technologien, wie
beispielsweise einem Frame-Relay, wird eine Class-2 Umschaltung
an dem FC-Daten-Frame im Gegensatz auf einer Verbindung durchgeführt. Keine
zugeordnete Verbindung wird zwischen den Knoten eingerichtet; jeder
Frame wird zu seiner Bestimmungsstelle über irgendeine verfügbare Route
gesendet. Wenn eine Anhäufung
in einem Class-2 Verkehr auftritt, wird der Frame zurück gesendet,
bis er erfolgreich seine Bestimmung erreicht. Class-3-Service definiert
einen verbindungslosen, framegeschalteten Dienst von einem zu vielen,
der ähnlich
zu Class-2-Service ist, mit der Ausnahme, dass er keine Zuführungsgarantie
oder einen Bestätigungsmechanismus
besitzt. Es kann ersichtlich werden, dass Übertragungen von Class-3 schneller
als Übertragungen
von Class-2 sind, da sie nicht auf eine Bestätigung warten. Allerdings sendet,
falls eine Übertragung
nicht an ihrer Bestimmung ankommt, ein Class-3-Service nicht zurück. Dieser
Service bzw. Dienst wird oftmals für ein Realzeit-Senden verwendet,
das nicht auf eine Bestätigung
warten kann, allerdings nicht sehr zeitkritisch sind, um einen Class-1-Service
zu garantieren. Er wird auch für
Anwendungen verwendet, die einen Verlust von Frames tolerieren können. Ein
Class-4-Service ist ein auf einer Verbindung basierender Dienst,
der eine garantierte Teilbandbreite und garantierte Latenz-Niveaus bietet.
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Die
FC-3 Schicht, Schicht 325, stellt einen gemeinsamen Satz
von Kommunikationsdiensten von Protokollen einer höheren Schicht
oberhalb eines FC-PH Niveaus bereit. Diese zusätzlichen Dienste können, zum
Beispiel, Mechanismen für
eine Multicast- und Broadcast-Datenzuführung, „hunt" Gruppen, wobei mehr als ein Ziel-Knoten
auf einen gegebenen Initiator-Knoten ansprechen kann, und zum Multiplexen
von mehreren Protokollen einer höheren Schicht
und der FC-PH, umfassen.
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Die
obere Schicht, Schicht 330, des FC Stapels 300,
ist die FC-4 Schicht. Sie definiert die Anwendungen einer höheren Schicht,
die über
eine FC-Infrastruktur, wie, zum Beispiel, die FC-Umgebung 220,
dargestellt in 2, arbeiten können. Die FC-4
Schicht stellt eine Art und Weise bereit, um existierende Kanal-
und Netzwerkprotokolle über
einen Faserkanal ohne Modifizieren dieser Protokolle zu verwenden.
Dementsprechend wirkt die FC-4 Schicht ähnlich einer Protokoll-Kovergenz-Schicht, so
dass der FC-Knoten so erscheint, um die exakten Transportdienste
der unteren Schicht bereitzustellen, die das Ka nal- oder Netzwerkprotokoll
der höheren Schicht
erfordert. Diese Konvergenz-Funktion kann erfordern, dass die FC-4
zusätzliche
Dienste, wie beispielsweise ein Puffern, Synchronisation oder Priorisierung
von Daten, bereitstellt. Es kann ersichtlich werden, dass die FC-4
Funktionalität
in dem Verbindungspfad 225, angeordnet zwischen der FC-Umgebung 220 und
der OS-kompatiblen Schnittstelle 215 des beispielhaften
Computersystems 200, dargestellt in 2, vorhanden
ist.
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Wie
weiterhin 3 zeigt, sind verschieden FC-4
Niveau-Auflistungen für
eine Anzahl von Kanal- und Netzwerk-Kommunikations-Protokollen einer
höheren
Schicht spezifiziert worden, umfassend: Intelligent Peripheral Interface
(„IPI"); SCSI; High-Performance
Parallel Interface („HIPPI"); Single Byte Command
Code Set („SBCCS"); Logical Link Control („LLC"); IP; und Asynchronous
Transfer Mode („ATM"), Adaption Layer
(„AAL"). Allerdings stellen, wie
vorstehend angegeben ist, diese Auflistungen nicht ein dynamisches
Adressenändern
der FC-Vorrichtungen, die in der FC-Umgebung 220 angeordnet sind
(dargestellt in 2), betreibbar entsprechend dem
FCP-Stapel 300, bereit.
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In
den 4A–4C nun
sind drei beispielhafte, topologische Konfigurationen, allgemein bei 490, 491 und 492,
jeweils, dargestellt, in denen die FC-Knoten (FC Nodes) angeordnet
sein können. Es
sollte verständlich
werden, dass alle drei Topologien vollständig gegeneinander austauschbar
sind und dass die Lehren der vorliegenden Erfindung in irgendeiner
geeigneten Kombination davon praktiziert werden können.
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Ein
FC Node ist eine Einheit, ein System oder eine Vorrichtung, die
die Fähigkeit
besitzt, die ULPs, FC-3, und einige der FC-2 Funktionen zu verarbeiten.
Ein Node kann einen oder mehrere Ports, herkömmlich bekannt als Node Ports
oder N Ports, enthalten. Ein N Port ist eine Hardware-Einheit innerhalb
eines Node, die das FC-PH unterstützt. Sie kann als eine Ursprungseinheit
(die ein Initiator ist) oder eine Ansprecheinheit (die ein Target
ist), oder beide, arbeiten. Nachfolgend werden die Ausdrücke Knoten,
Vorrichtungen und Ports in gewisser Weise gegeneinander austauschbar
für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Das
Bezugszeichen 490 bezieht sich auf eine Punkt-zu-Punkt-Topologie,
die Kommunikationsverbindungen 410A, 410B verwendet,
um einen Voll-Duplex-Übertragungspfad
zwischen irgendwelchen 2 FC-Nodes, bezeichnet hier als N Ports 400A und 400B,
zu schaffen. Diese Verbindungs-Topologie liefert die maximale, mögliche Bandbreite
und die niedrigste Latenzzeit, da dort keine Zwischenvorrichtungen/Nodes
vorhanden sind.
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Das
Bezugszeichen 492 bezieht sich auf eine geschaltete Fabrik-Topologie,
wo jede FC-Vorrichtung oder der Knoten (N_Port) mit einem F_Port, der
ein Teil einer Fabrik, zum Beispiel der Fabrik 430, ist,
verbunden ist, und einen nicht-blockierenden Datenpfad zu irgendeiner
anderen Verbindung in der Fabrik aufnimmt. Die Fabrik 430 kann
ein Schalter oder eine Reihe von Schaltern sein und ist für eine Weiterleitung
zwischen Nodes, eine Fehlererfassung und -korrektur und eine Fluss-Steuerung
verantwortlich. Die Arbeitsweise der Fabrik 430 ist von
Kommunikationsprotokollen einer höheren Schicht, im Wesentlichen
entfernungsunabhängig,
verantwortlich und kann auf irgendeiner Technologie basieren.
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Kommunikationspfade,
zum Beispiel Pfad 439, stellen eine bidirektionale Verbindung
zwischen einem Node, einem N Port 440 und einem Fabrik-Port
(F Port) 436 bereit. Eine geschaltete Fabrik-Topologie 492 stellt
die maximale Verbindungsfähigkeit
und einen gesamten, zusammengefassten Durchsatz aller der drei FC-Topologien
bereit. Es kann ersichtlich werden, dass die geschaltete Fabrik-Topologie 492 die
Fähigkeit
bereitstellt, eine große
Anzahl von Systemen miteinander zu verbinden; hohe Bandbreiten-Erfordernisse zu
erhalten; Datenraten zwischen Verbindungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
anzupassen; und unterschiedliche Verkabelungselemente aneinander
anzupassen.
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Das
Bezugszeichen 491 bezeichnet eine Schleifen- bzw. Ring-Topologie,
die im Stand der Technik als Arbitrated Loop („AL") bekannt ist, die mit einem Verbindungs-Standard, bezeichnet
als der FC-AL Standard, betreibbar ist. Die Ring-Topologie 491 verbindet
eine Mehrzahl von FC-Vorrichtungen oder Nodes (bezeichnet als Ring-Port
oder L_Ports), wie, zum Beispiel L_Ports 420A bis 420D, über unidirektionale
Verbindungen, zum Beispiel Verbindungen 425A bis 425D,
miteinander. Demzufolge ermöglicht diese
Verbindungsanordnung jeder Vorrichtung, die Ring-Topologie 491 als
eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung
zwischen einem Sender und einem Empfänger, unabhängig irgendwelcher Zwischenvorrichtungen, die
dazwischen angeordnet sind, die nur als „Wiederholungseinrichtung" („Repeater") wirken, zu verwenden.
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Der
arbitrierte Ring 491 stellt ein kostengünstiges Mittel zum Verbinden
mehrerer Vorrichtungen ohne das Erfordernis von Hubs oder Schaltern
bereit. Obwohl nur vier L_Ports in 4B dargestellt
sind, stellt der Ring bzw. die Schleife eine gemeinsam geteilte
Bandbreite für
bis zu 127 L_Ports bereit. Jeder L_Port erfordert die Verwendung
des Rings, wenn er mit einem anderen Port kommunizieren muss; falls der
Ring bzw. die Schleife frei ist, stellt der anfordernde Port eine
bidirektionale Verbindung mit dem Bestimmungsport ein. Das Ring-Protokoll
ermöglicht
einem L_Port, kontinuierlich zu entscheiden, auf das Übertragungsmedium
zuzugreifen, um zu einem anderen L_Port zu übertragen; ein Fairness-Algorithmus
stellt sicher, dass kein L_Port für ein Zugreifen auf den Ring
blockiert wird. Wenn einmal eine Verbindung eingerichtet ist, kann
sie dann irgendeine Klasse eines Dienstes (Service), die für den Verkehr
zwischen zwei L_Ports geeignet ist, liefern.
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Wie
im Stand der Technik bekannt ist, kann nur ein Paar von L_Ports
zu einem Zeitpunkt kommunizieren. Wenn diese L_Ports eine Steuerung
der Schleife bzw. des Rings aufgeben, kann eine andere Punkt-zu-Punkt-Verbindung
zwischen zwei L_Ports eingerichtet werden. Weiterhin kann der gesamte Ring
wiederum mit einem FC-Schalter-Fabrik-Port über dasjenige,
was als ein FL_Port bekannt ist, oder direkt mit einem einzelnen
Host-System über
einen NL_Port, verbunden werden.
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Da
die derzeit bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine FC-AL-Topologie, wie beispielsweise die Ring-Topologie 491,
einschließt,
wird die allgemeine Betriebsweise dieser Knoten-Konfiguration in
größerem Detail
nachfolgend beschrieben.
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Es
ist bekannt, dass der FC-AL-Standard jeder FC-Vorrichtung ermöglicht,
eine Arbitrated Loop Physical Address (AL_PA) zu verhandeln. Weiterhin müssen sich,
während
an einer Arbitrated Loop partizipiert wird, die FC-Vorrichtung ineinander
einloggen, bevor eine Kreistransaktion beginnt. Falls eine Vorrichtung
nicht in eine andere Vorrichtung eingeloggt ist, wird sie irgendwelche
Frames aussondern, die sie von dieser Vorrichtung empfängt, bis
sie darin eingeloggt ist. Da ein Initiator oder ein Treiber in der Lage
sein muss, die Target-Vorrichtung, mit der sie kommuniziert, zu
managen, verfolgt der Initiator ein FC-spezifisches Identität-Triplet
für diese
Target-Vorrichtung. Dieses FC-spezifische ID-Triplet weist einen
Node_Name des Targets, seinen Port_Name und seine AL_PA auf. Während die
AL_PA dynamisch unter einem Schleifen-Reset zugeordnet wird, werden
der Node_Name und der Port_Name von dem eindeutigen World_Wide_Name
der Vorrichtung gebildet.
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Wenn
die Vorrichtungen auf eine Arbitrated Loop unter einem Reset ankommen,
konfigurieren sie deren AL_PAs in einer von drei Arten und Weisen: über ein
Soft Address Schema, ein Preferred Address Schema oder ein Hard
Address Schema. In einem Soft Address Schema achtet die Vorrichtung nicht
darauf, welcher AL_PA sie zugeordnet ist. Vielmehr nimmt sie einfach
die erste, freie AL_PA, die verfügbar
ist, an.
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In
einem bevorzugten Adressenschema würde die FC-Vorrichtung ähnlich einer
bestimmten AL_PA zugeordnet werden. Allerdings wird sie, falls eine
erwünschte
AL_PA nicht aus irgendeinem Grund verfügbar ist, sie annehmen, welche
AL_PA auch immer frei und verfügbar
ist. Zum Beispiel wird, nachdem eine Vorrichtung einer spezifischen
AL_PA zum ersten Mal unter einer „globalen" Systeminitialisierung, dem Laden der
OS folgend, zugeordnet ist, diese Vorrichtung fortfahren, diese
AL_PA unter darauf folgenden Schleifen-Resets anzufordern. Allerdings
wird, wenn einmal diese Vorrichtung von dem Arbitrated Loop Off-Line
Zustand übergeht,
sie ihre Fähigkeit
verlieren, diese AL_PA „zu
bevorzugen", und
muss die erste freie AL_PA, die verfügbar ist, akzeptieren.
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In
einem Hard Address Schema kann die FC-Vorrichtung nur an einer bestimmten
AL_PA arbeiten. Entsprechend dem Loop Initialization Protocol („LIP") in dem FC-AL Standard,
der die Konfiguration der AL_PAs handhabt, nimmt dieses Verfahren einer
Adressenkonfiguration eine Priorität über die ersten zwei Verfahren
vor, nämlich
die Soft Address und Preferred Address Schemata.
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Nachdem
alle AL_PA Zuordnungs-Punkte aufgelöst worden sind, schicken die
FC-Vorrichtungen,
die als Initiatoren arbeiten, zu allen gültigen Schleifen-Adressen eine
Mehrzahl von demjenigen ab, was als Link Service Frames bekannt
ist, die, unter anderem, die LOGIN („PLOGI") Frames aufweisen, um zu entdecken,
welche Vorrichtungen sich in der Arbitrated Loop befinden. Falls
eine Vorrichtung die LOGIN Frames von einem Initiator akzeptiert, wird
sie durch Senden daraufhin von einem oder mehreren ACKNOW-LEDGMENT („ACK") Frames zu dem Initiator
ansprechen. Dann wird, auf diese ACK Frames ansprechend, eine Struktur
in dem Initiator, bekannt als der Fibre Channel Manager („FCMNGR"), eine PROCESS LOGIN
REQUEST („PRLI") zu der antwortenden
Vorrichtung senden, die, daraufhin, sich selbst dahingehend identifiziert,
dass sie ein Target, ein Initiator, oder beides, ist.
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Die
Informationen, die ID-Triplet einer Vorrichtung und zusätzliche
Informationen, wie beispielsweise Device_Type und Device_Function
(beschrieben nachfolgend), aufwei sen, werden typischerweise zu dem
FCMNGR in einem Treiber oder Initiator über eine LOG Function weitergeführt, die ein
Bestandteilelement des FC-AL Standards ist. Die Informationen in
der LOG Function sind entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung
zu einem Verknüpfungselement
aufgelistet, das eine OS-kompatible Schnittstelle eines höheren Niveaus enthält, um ein
hot-plugging einer Vorrichtung ohne ein System-Reboot, oder ohne ein bestimmtes, spezialisiertes
Software-Overhead heranziehen zu müssen, um die Schleife bzw.
den Ring „ruhigzustellen" („quieten"), vorzusehen.
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In 5 nun
ist eine beispielhafte Ausführungsform
des Auflistungsverfahrens gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei eine FC-spezifische
LOG Function Informationsstruktur 530 eindeutig, über eine
Zuordnungseinrichtung 599, zu einem Verknüpfungselement 525 aufgelistet
ist, das durch einen OS-kompatiblen Interface Standard mit höherem Niveau
interpretierbar ist. Zum Beispiel weist, in einer SCSI Umgebung,
dieses Verknüpfungs-
bzw. Verbindungselement 525 einen BUS_TARGET_LUN Nexus
bzw. eine Verknüpfung auf,
die zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
worden ist. Diese Informationsstruktur 530, die sich auf
eine FC-Vorrichtung bezieht, weist vorzugsweise deren AL_PA 535A,
deren eindeutigen Node_Name 535B und Port_Name 535C, Device_Function 535D,
um zu spezifizieren, ob sie ein Initiator, ein Target oder beides,
ist, und eine Device_Typ 535E, um zu spezifizieren, ob
die Vorrichtung ein Feld oder eine Direct Access Device („DAD"), oder dergleichen
ist, auf. Gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung ist jedes Verbindungselement, das einer
Informationsstruktur zugeordnet ist, die sich auf eine spezifische
FC-Vorrichtung bezieht, vorzugsweise dahingehend erforderlich, dass
sie eindeutig ist, und zwar während
der Laufzeit der OS für
eine bestimmte Sitzung.
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Es
sollte leicht für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, dass,
unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung, ein Betriebssystem
nicht wissen muss, dass es sich in einer Fibre Channel Arbitrated
Loop befindet, da die OS das eindeutige Verknüpfungselement 525 in Verbindung
mit einer Zuordnungseinrichtung 599 verwenden würde, um
Befehle eines oberen Niveaus zu den FC-Vorrichtungen zu schicken.
Weiterhin muss, da aufgrund der Eindeutigkeit der Auflistung zwischen
dem Verbindungselement 525 und der FC-Informationsstruktur 530,
sich die OS nicht über darauf
folgende Änderungen
in den Bestandteilen der FC-Informationsstruktur 530 bewusst
sein muss, die aufgrund einer Konfigurationsänderung in der FC-Umgebung 220 aufgrund
ei nes Ereignisses, wie, zum Beispiel, einem hot-plugging, umfassend
eine Vorrichtungs-Hinzufügungs/Wegnahme,
eine Vorrichtungs-Substitution, oder dergleichen, erforderlich sein
können.
Die Software für
ein niedriges Niveau, aufweisend die FCP-Architektur, würde in der
Lage sein, irgendeine Konfigurationsänderung in der FC-Umgebung 220 zu
erfassen, und sie würde
irgendwelche notwendigen Änderungen
in der FC-Informationsstruktur 530 vornehmen,
während
das Verknüpfungselement 525 „fest" auf dieselbe während der
Laufzeit der OS unabhängig
solcher Änderungen
hinweisen würde.
Die Zuordnungseinrichtung 599 verwaltet solche Niedrig-Niveau-FC-Konfigurationsänderungen
durch Beibehalten eindeutiger Auflistungsbeziehungen, durch Erzeugen
neuer Verknüpfungselemente
und durch Beenden früherer Verbindungselemente,
falls notwendig.
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Es
sollte verständlich
werden, dass die innovativen Lehren der vorliegenden Erfindung leicht
gegen irgendeine Auflistung zu einem Verknüpfungselement, das OSkompatibel
ist, austauschbar sein können.
Zum Beispiel kann ersichtlich werden, dass die FC-Informationsstruktur 530 zu
einem eindeutigen, OS-kompatiblen IP-Verknüpfungselement auflistbar ist.
Das OS muss dann nur IP-Niveau-Befehle ausgeben, um mit den FC-Vorrichtungen
an der Abitrated Loop zu kommunizieren, ohne dynamische Änderungen
in den Schleifen-Adressen verfolgen zu müssen.
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In 6 nun
ist ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren
einer automatischen, dynamischen Schleifenadressenänderung gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Unter einem Schleifen-Reset 600 werden FC-spezifische Informationen
für jede
Vorrichtung an der Arbitrated Loop (wie beispielsweise die FC-Informationsstruktur 530,
dargestellt in 5) im Schritt 610 bestimmt.
Vorzugsweise kann dieser Schritt ein Ausführen eines Schritts eines Loop
Initialization Protocol umfassen. Darauf folgend werden diese FC-spezifischen
Informationen zu einem OS-kompatiblen
Verknüpfungselement,
wie dies im Schritt 615 dargestellt ist, zugeordnet. Diese
Zuordnung kann in einer Anzahl von Arten und Weisen ausgeführt werden.
Zum Beispiel können
geeignete Datentabellen mit logischen Verknüpfungs-Hinweiszeigern in jeder Initiator-Vorrichtung
an der Arbitraded Loop beibehalten werden.
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Auf
eine Dynamik-Schleifen-Rekonfiguration aufgrund eines Ereignisses,
wie, zum Beispiel, ein ein hot-plugging umfassendes Vorrichtungs-Löschen, einer
Vorrichtungs-Substitution,
einer Vorrichtungs-Addition, in Verbindung mit irgendeinem der Adressen- Schemata, die vorstehend
beschrieben sind, hin, werden die FC-spezifischen Informationsstrukturen,
die zu eindeutigen, OS-kompatiblen Verknüpfungselementen zugeordnet
sind, geeignet aktualisiert. Zusätzlich
können
neue Verknüpfungselemente
erzeugt werden, falls dies notwendig ist. Diese Vorgänge sind
im Schritt 620 konsolidiert.
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Die 7A und 7B zeigen
eine beispielhafte Ausführungsform,
bei der eine neue Vorrichtung 420E (Node E) mit einer hart-codierten
Adresse, die bereits durch eine Vorrichtung 420D (Node
D) belegt ist, dynamisch in eine Arbitrated Loop mit 4 Vorrichtungen
eingeführt
ist. 7A stellt die Schleifen-Konfiguration dar, bevor
die Vorrichtung 420E mit der hart-codierten AL_PA4 und
einem World_Wide_Name, aufweisend Node_E und Port_E0, eingeführt ist.
Die initialisierte Schleife weist eine Vorrichtung 420A mit
AL_PA1 und dem World_Wide_Name von Node_A und Port_A0; eine Vorrichtung 420B mit
AL_PA3 und World_Wide_Name von Node B und Port_B0; eine Vorrichtung 420C mit
AL_PA2 und World_Wide_Name von Node C und Port_C0; und eine Vorrichtung 420D mit
AL_PA4 und World_Wide_Name von Node_D und Port_D0; auf. Weiterhin
kann in dieser beispielhaften Ausführungsform vorgesehen werden,
dass die Vorrichtungen 420A und 420B als Initiatoren
arbeiten, während
die Vorrichtungen 420C und 420D als Targets arbeiten. Die
FC-spezifischen Informationsstrukturen entsprechend zu diesen vier
Vorrichtungen, werden, zum Beispiel, zu solchen eindeutigen SCSI
Verknüpfungselementen
wie folgt aufgelistet: für
Vorrichtung 420A wird sie zu einem BUS_TARGET_LUN, aufweisend
0_0_0, aufgelistet; für
Vorrichtung 420B wird sie zu einem BUS_TARGET_LUN, aufweisend
0_1_0, aufgelistet; für
Vorrichtung 420C wird sie zu einem BUS_TARGET_LUN, aufweisend
0_2_0, aufgelistet; und für
Vorrichtung 420D wird sie zu einem BUS_TARGET_LUN, aufweisend
0_3_0, aufgelistet. Wie vorstehend beschrieben ist, werden diese
Verknüpfungselemente
zu den Software-Strukturen des oberen Niveaus, die in der OS-Umgebung
vorhanden sind, für
geeignete Befehle und eine geeignete Operation der Schleife zugeführt.
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7B stellt
die Schleifen-Konfiguration dar, nachdem die Vorrichtung 420E mit
hart-codiertem AL_PA4 und einem World_Wide_Name, aufweisend Node_E
und Port_E0, eingeführt
ist. Während
die FC-spezifischen Informationsstrukturen entsprechend zu den Vorrichtungen 420A, 420B und 420C unbeeinflusst
sind, wird die FC-spezifische Informationsstruktur entsprechend
zu der Vorrichtung 420D aktualisiert, um die Tatsache wiederzugeben,
dass deren physikalisches Adressenfeld nun die erste, freie und
verfügbare Adresse,
zum Beispiel AL_PA5, unter der Ausführung des Loop Initialization
Protocol, enthält.
Zusätzlich
wird ein neues Verknüpfungselement,
das eine BUS_TARGET_LUN aufweisend, zum Beispiel, 0_4_0, besitzt,
vorzugsweise in der Zuordnungseinrichtung, enthalten in den zwei
Initiator-Vorrichtungen, 420A und 420B, erzeugt
werden, um der neuen, hart-codierten Vorrichtung 420E zu entsprechen.
Demzufolge wird Node E zu der OS-Umgebung
als eine neue Vorrichtung präsentiert werden,
während
Node D fortfahren würde,
als eine Vorrichtung erkannt zu werden, die bereits in der OS konfiguriert
war.
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Es
sollte ersichtlich werden, dass, durch Handhaben von FC-Vorrichtungen
dynamisch in der Art und Weise, die hier beschrieben ist, Systemadministratoren
in der Lage sein würden,
neue Vorrichtungen zu einer Arbitrated Loop ohne Unterbrechen der Systemaktivität hinzuzufügen.
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Obwohl
nur bestimmte Ausführungsformen der
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt und in der vorstehenden, detaillierten Beschreibung
beschrieben worden sind, wird ersichtlich werden, dass die Erfindung
nicht auf die Ausführungsformen,
die offenbart sind, beschränkt
ist, sondern für
zahlreiche Umordnungen, Modifikationen und Substitutionen geeignet ist,
ohne die Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben
und durch diese definiert ist, zu verlassen.