CN1890654A - 存储外壳中的多个接口 - Google Patents

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CN1890654A CNA200480036847XA CN200480036847A CN1890654A CN 1890654 A CN1890654 A CN 1890654A CN A200480036847X A CNA200480036847X A CN A200480036847XA CN 200480036847 A CN200480036847 A CN 200480036847A CN 1890654 A CN1890654 A CN 1890654A
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    • G06F13/40—Bus structure
    • G06F13/4063—Device-to-bus coupling
    • G06F13/409—Mechanical coupling

Abstract

所提供的是一种用于与存储单元接口的系统，包括底板、存储外壳中用于容纳一个存储单元的至少一个插槽、以及底板上用于至少一个插槽的两个物理接口。该存储单元能够被定位在插槽中，以与用于该插槽的两个物理接口之一紧密配合，其中，每一物理接口支持不同的存储互连体系结构。

Description

存储外壳中的多个接口
                       相关申请的交叉引用
本申请涉及以下同一日提交的共同待批且共同转让的专利申请：
Pak-Lung Seto和Deif Atallah的“An Adaptor Supporting Different Protocols(支持不同协议的适配器)”，代理案卷号为P17716；以及
Pak-Lung Set的“Enclosure Management Device(外壳管理设备)”，代理案卷号为P17719。
                             背景
1.领域
本发明的实施例涉及用于支持存储外壳中的多个接口的方法、系统和程序。
2.相关技术的描述
适配器或多通道协议控制器使得耦合到适配器的设备能够依照存储互连体系结构(也称为硬件接口)与一个或多个连接的最终设备通信，其中，存储互连体系结构定义了一种通信以及识别这样的通信的标准方式，诸如串行附加小型计算机系统接口(SCSI)(SAS)、串行高级技术附件(SATA)、光纤通道等。这些存储互连体系结构允许设备维持经由点对点连接、仲裁设备环路、提供到其它最终设备的扩展器、或包括提供到多个最终设备的互连交换机的光纤到另一最终设备的一个或多个连接。在SAS/SATA体系结构中，SAS端口由一个或多个SAS PHY构成，其中每一SAS PHY接口到物理层，即物理接口或连接，以及具有多个协议链路层的SAS链路层。来自端口中的SAS PHY的通信由用于该端口的传输层处理。对每一SAS端口有一个传输层以与由该端口支持的每一种类型的应用层接口。SAS协议中定义的“PHY”是用于与其它设备和物理接口连接的设备对象。关于用于设备和扩展器的SAS体系结构的细节在由ANSI公布的，参考号为ISO/IEC14776-150：200x以及ANSI INCITS.***：200x PHY layer(2003年9月)的技术规范“Information Technology-Serial Attached SCSI(SAS)(信息技术-串行附加SCSI(SAS)”中有描述；关于光纤通道的细节在文献号为ISO/IEC AWI 14165-25的技术规范“Fibre Channel Framing and Signaling Interface(光纤通道组帧和信令接口)”中有描述；关于SATA体系结构的细节在技术规范“Serial ATA：High SpeedSerialized AT Attachment(串行ATA：高速串行化AT附件)”修订版1.0A(2003年1月)有描述。
在适配器中，PHY层执行数据的串-并转换，使得串行数据被发送到PHY层之上的层，而串行数据通过物理接口从PHY层发送到接收设备的PHY层。在SAS规范中，对每一SAS PHY层有一组链路层，使得每一链路层协议引擎被有效地耦合到PHY层中的并-串转换器。连接路径连接到耦合到适配器中的每一PHY层的端口，并在另一设备内或扩展器设备上的物理接口内端接，其中连接路径可包括电缆或印刷电路板上的蚀刻路径。
扩展器是便于通信并提供多个SAS设备之间的路由的设备，其中多个SAS设备和附加扩展器连接到扩展器上的端口，其中，每一端口具有一个或多个SAS PHY和对应的物理接口。扩展器也延长了SAS设备之间的连接距离。扩展器可将信息从连接到扩展器上的SAS PHY的设备路由到连接到扩展器PHY的SAS设备。在SAS中，使用扩展器需要扩展器端口的PHY层中的附加串-并转换。在接收一帧后，可以作为PHY一部分的串-并转换器将接收到的数据从串行转换为并行，以内部地路由到输出SAS PHY，后者将该帧从并行转换成串行以送到目标设备。SASPHY可通过一个或多个编码器将并行数据转换成串行数据，并通过并行数据构建器和一个或多个解码器将串行数据转换成并行数据。可使用锁相环(DLL)来跟踪输入的串行数据，并锁定到信号的频率和相位。这一信号跟踪可能会向信号引入噪声和误差。
                       附图简述
现在参考附图，所有附图中，相同的参考标号表示对应的部分：
图1和2示出了依照各实施例的系统和适配器；
图3、4和5示出了在图1和2的适配器中实现的操作；
图6示出了依照各实施例的存储外壳的立体图；
图7示出了依照各实施例的存储外壳底板和附加的存储服务器；
图8示出了依照各实施例的扩展器PHY；
图9示出了依照各实施例包括存储外壳和服务器的机架的前视图；
图10示出了依照各实施例可结合图7的存储服务器使用的适配器；以及
图11示出了可结合所描述的实施例使用的系统组件。
                           详细描述
在以下描述中，参考了附图，附图形成了描述的一部分并示出了若干实施例。可以理解，可使用其它实施例，并且可作出结构和操作上的改变。
             在适配器中支持多个存储互连体系结构
图1示出了其中可实现各实施例的计算环境。主机系统2包括一个或多个中央处理单元(CPU)4(仅示出一个)、易失性存储器6、非易失性存储8、操作系统10、以及一个或多个适配器12a、12b，适配器维持物理接口，以直接在点对点连接中或间接地通过一个或多个扩展器、光纤中的一个或多个交换机或仲裁环路中的一个或多个设备与其它最终设备连接。应用程序16也在存储器6中执行，并能够通过适配器12a、12b中的物理接口之一向目标设备发送信息并从其接收信息。主机2可包括本领域中已知的任何计算设备，诸如大型机、服务器、个人计算机、工作站、膝上型计算机、手持式计算机、电话设备、网络设备、虚拟化设备、存储控制器等等。可使用本领域中已知的各种CPU4和操作系统10。存储器6中的程序和数据可作为存储器管理操作的一部分被交换到存储8中。
操作系统10可为适配器12a、12b中支持的每一协议加载设备驱动程序20a、20b、20c，以允许与使用支持协议来通信的设备进行通信，并且还加载诸如外围部件互连(PCI)接口等总线驱动程序24，以允许与总线26通信。PCI接口的进一步细节在由PCI-SIG发行的公开物“PCI Local Bus，Rev.2.3(PCI局部总线，修订版2.3)”中有描述。操作系统10可在检测到适配器12a、12b的存在时加载适配器12a、12b所支持的设备驱动程序20a、20b、20c，这可在初始化期间发生或动态地发生，诸如即插即用设备初始化的情况。在图1的实施例中，操作系统10加载三个协议设备驱动程序20a、20b、20c。例如，设备驱动程序20a、20b、20c可支持SAS、SATA以及光纤通道点对点存储接口，即互连体系结构。可基于适配器12支持的设备驱动程序的数目来加载更多或更少的设备驱动程序。
图2示出了适配器12的一个实施例，它可包括适配器12a、12b。每一适配器包括多个物理接口30a、30b、……、30n，它们可包括发送器和接收器电路以及其它连接硬件。物理接口可经由电缆或蚀刻在印刷电路板上的路径连接到另一设备，使得印刷电路板上的设备能够经由蚀刻路径通信。物理接口30a、30b、……、30n可为不同的设备连接提供不同的物理接口，诸如用于连接到SAS/SATA的一种物理接口30a、30b、……、30n，以及用于光纤通道设备的另一种接口。每一物理接口30a、30b、……、30n可耦合到扩展器34中的PHY层32a、32b、……、32n。PHY层32a、32b、……、32n提供了诸如8b10b等编码方案来转换各比特，以及诸如锁相环(PLL)等计时机制。PHY层32a、32b、……、32n可包括串-并转换器以执行串-并转换，并包括PLL以跟踪输入数据和向串-并转换器提供在执行转换时使用的输入数据的数据时钟。数据在适配器12处以串行格式接收，并在SASPHY层32a、32b、……、32n处被转换成并行格式以在适配器12内传送。SAS PHY层32a、32b、……、32n还提供了纠错、位移和减幅、以及带外(OOB)信令以建立与另一设备中的另一SAS PHY的操作链路。术语接口可以指物理接口、或在接收数据上执行操作的被实现为电路的接口、或这两者。
还执行对向适配器12发送数据的外部设备中的PHY的速度协商。在某些实施例中，PHY层32a、32b、……、32n可被编程为允许速度协商以及对以相同或不同发送速度发送的不同协议的检测。例如，STA和SAS可被检测到，因为它们以1.5吉赫兹(GHz)和3GHz的速度来发送，并且光纤通道传送可被检测到，因为它们以1.0625GHz、2.125GHz和4.25GHz来发送。由于链路传送速度对于某些存储接口可能是不同的，因此PHY层32a、32b、……、32n可通过维护关于不同存储接口的速度的信息来检测具有不同链路速度的存储。然而，诸如SAS和SATA等某些不同存储接口可以用相同的链路速度发送，并支持公共传输协议。如果存储接口以相同的链路速度发送，则PHY层32a、32b、……、32n可通过检查传送格式来确定存储接口和协议，在能够以相同速度发送的存储接口之间区分，其中链路协议定义了传送的特性，包括速度和传送数据格式。
例如，SAS和SATA协议不仅可按照其传送速度来区分，也可按照其对OOB信号的使用来区分。诸如光纤通道等其它协议不使用OOB信号。光纤通道、SAS和SATA都有4字节的原语。SATA的原语可被区分，因为SATA原语的第一个字节指示“K28.3”，而SAS和光纤通道原语的第一个字节指示“K28.5”。SAS和光纤通道原语可基于其原语的下三个字节的内容来区分。由此，原语的内容可用于在SAS、SATA和光纤通道协议之间区分。另外，诸如SAS和光纤通道等不同的协议具有不同的握手协议。由此，由发送信息的设备使用的握手协议可用于区分正被使用的存储连接接口。
PHY层32a、32b、……、32n将帧转发到扩展器34中的链路层36。链路层36可为端口支持的每一协议维持一组元素，诸如处理SSP帧的串行SCSI协议(SSP)链路层38、串行隧道协议(STP)层38b、串行管理协议(SMP)层38c以及支持用于传送帧的光纤通道协议的光纤通道链路层38d。在扩展器34内，信息从一个PHY路由到另一个。所发送的信息可包括原语、包、帧等，并可用于建立连接并打开地址帧。路由器40在协议引擎42a、42b和PHY层32a、32b、……、32n之间路由传送。路由器40维持提供PHY层32a、32b、……、32n到协议引擎42a、42b的关联的路由表31，使得来自PHY层或协议引擎的传送分别被路由到路由表41中所指示的对应的协议引擎或PHY层。如果协议引擎42a、42b支持例如SSP、STP、SMP、光纤通道协议等与转发传送的链路层38a、38b、83c、38d相关联的传输协议，则路由器40可使用本领域中已知的任何技术在多个协议引擎42a、42b中选择以处理传送，诸如循环法、基于协议引擎42a、42b利用的负载平衡等等。光纤通道协议包括用于处理在光纤通道存储接口上发送的信息的传输层。数据可以按帧、包、原语或本领域中已知的任何其它数据传送格式来传递。传输层包括任何电路，包括软件或硬件，用于提供虚拟无差错点对点连接以允许设备之间的信息传送，使得所发送的信息不被破坏且以正确的顺序到达。传输层还建立，例如打开，以及解散设备之间的连接。
传输协议提供了用于实现传输层的一组传送规则和握手过程，这通常由诸如SAS、SATA、光纤通道等工业标准来定义。传输层和协议可包括此处所描述的这些传输协议以及本领域中已知的其它协议。协议引擎42a、42b包括实现不同的传输协议以为不同的协议提供传输层功能的硬件和/或软件。
每一协议引擎42a、42b能够对适配器12所支持的所有协议执行协议相关操作。或者，不同的协议引擎可支持不同的协议。例如，协议引擎42b可支持与协议引擎42a相同的传输层，或一组不同的传输层。每一协议引擎42a、42b实现端口层44，以及诸如SSP传输层46a、STP传输层46b、SMP传输层46c和光纤通道协议传输层46d等传输层。此外，协议引擎30a、30b可支持用于所支持的协议的传送和网络层相关操作。端口层44经由路由器40和传输层46a、46b、46c、46d接口在链路层38a、38b、38c、38的之间，以向正确的传输层或链路层发送信息。PHY32a、32b、……、32n和对应的物理接口30a、30b、……、30n可被组织成一个或多个端口，其中每一SAS端口具有唯一的SAS地址。端口包括向其分配了接口的组件或结构。地址包括用于标识设备或组件的任何标识符。协议引擎42a、42b还可包括一个或多个虚拟PHY层，以允许与路由器40中的虚拟PHY层通信。虚拟PHY是连接到设备内的另一PHY，而非连接到外部PHY的内部PHY。发送到虚拟PHY的数据通常无需经过串一并转换。
每一协议引擎42a、42b包括协议传输层46a、46b、46c、46d的一个实例，其中对应用层50中的每一种类型的应用层48a、48b、48c有一个传输层与其接口。应用层50可在适配器12或主机系统2中得到支持，并向最终用户提供网络服务。例如，SSP传输层46a和光纤通道协议(FCP)传输层46b与SCSI应用层48a接口，STP传输层46c与高级技术附件(ATA)应用层48b接口，而SMP传输层46d与管理应用层48c接口。关于ATA技术的进一步细节在参考号为ANSI INCITS361-2002的公开物“Information Technology-AT Attachment with PacketInterface-6(ATA/ATAPI-6)(信息技术-具有分组接口的AT附件-6(ATA/ATAPI-6)”(2002年9月)中有描述。
所有的PHY层32a、32b、……、32n可共享相同的链路层和协议链路层，或者对每一PHY可以有每一链路层和链路层协议38a、38b、38c、38d的一个单独实例。此外，每一协议引擎42a、42b可包括用于包括PHY层32a、32b、……、32n的所有端口的一个端口层44，或者可包括用于每一端口的端口层44的单独实例，其中组织了一个或多个PHY层和对应的物理接口。关于物理层、PHY层、链路层、端口层、传输层和应用层以及实现此处所描述的这些层的组件的进一步细节可在上述技术规范“Information Technology-Serial Attached SCSI(SAS)”中找到。
路由器40允许协议引擎42a、42b与PHY层32a、32b、……、32n中的任一个通信。协议引擎42a、42b将并行数据传递到PHY层32a、32b、……、32n，后者包括并一串转换器以将并行数据转换成串行数据以通过对应的物理接口30a、30b、……、30n发送。数据可被传递到目标设备或介入的外部扩展器上的PHY。目标设备是从试图与目标设备通信的源或发起者设备向其发送信息的设备。
对于所描述的图1和2的实施例，一种具有端口和传输层的协议引擎42a、42b可管理向多个PHY层32a、32b、……、32n的发送。协议引擎42a、42b的传输层46a、46b、46c、46d一次只能与一个打开的连接衔接。然而，如果在一个打开的连接上从目标经历了延迟，则协议引擎42a、42b可断开连接，并建立另一连接以处理来自该其它连接的I/O请求，以避免对试图建立连接的那些目标设备的等待延时。该实施例通过允许每一协议引擎在多个目标设备之间多路复用并在连接之间切换提供了对协议引擎带宽的更大利用。协议引擎42a、42b和物理接口具有比目标设备更大的带宽，使得目标设备吞吐量低于协议引擎42a、42b吞吐量。在某些实施例中，协议引擎42a、42b可在不同PHY 32a、32b、……、32n之间多路复用，以管理多个目标。
允许一个协议引擎处理多个目标还减少了为支持所有目标而需要在适配器中实现的协议引擎数。
图3示出了由PHY层32a、32b、……、32n和链路层36执行以打开与发起设备的连接的操作，其中发起设备可使用SAS、光纤通道或某一其它存储接口(存储互连体系结构)来进行发送。建立连接的操作可在标识和链路初始化期间发现了设备之后发生。响应于复位或加电序列，PHY层32a、32b可通过在一个物理接口30a、30b、……、30n处从发起者设备接收诸如原语等链路初始化信息来开始(在框100处)链路初始化。耦合到接收物理接口30a、30b、……、30n的PHY层32a、32b、……、32n执行(在框102处)速度协商以确保该链路以最高频率工作。在某些实施例中，PHY层32a、32b、……、32n包括为不同存储接口检测和协商速度的能力，其中不同的存储接口具有不同的传送特性，诸如不同的传送速度和/或传送信息，诸如在SAS/SATA和光纤通道存储接口的情况下。PHY层32a、32b、……、32n然后确定(在框104处)用于传送的存储接口以建立连接，如果唯一的传送速度与存储接口相关联，则这可从传送速度中确定或者可从诸如传送报头中的信息、传送格式等传送特性中确定。PHY层32a、32b将指示要使用哪一检测到的存储接口(SAS/SATA或光纤通道)的信息转发(在框106处)到链路层36。
如果(在框108处)所确定的存储接口符合SATA协议，则建立连接(在框110处)，且无需进一步的动作。如果(在框108处)连接利用了SAS协议，则链路层36处理(在框112处)OPEN帧以确定要使用的SAS传输协议(例如，SSP、STP、SMP、光纤通道协议)。OPEN帧然后被转发(在框114处)到所确定的SAS协议链路层38a、38b、38c、38d(SSP、STP、SMP、光纤通道协议)以供处理。协议链路层38a、38b、38c、38d然后为作为打开的连接的一部分发送的所有后续帧建立(在框116处)打开的连接。该连接必须在通信开始之前在发起者和目标端口之间使用OPEN帧来打开。在SAS发起者端口中的一个SAS发起者PHY和SAS目标端口中的一个SAS目标PHY之间建立连接。如果(在框108和118处)存储接口符合点对点光纤通道协议，则建立连接(在框120处)。否则，如果(在框108和118处)存储接口符合光纤通道仲裁环路协议，则光纤通道链路层38d为作为连接的一部分发送的所有后续帧建立(在框122处)打开的连接。光纤通道链路层38d可使用光纤通道打开原语来建立连接。关于光纤通道仲裁环路协议的进一步细节在文献号为ANSI INCITS 332-1999的公开物“Information Technology-FibreChannel Arbitrated Loop(FC-AL-2)(信息技术-光纤通道仲裁环路(FC-AL-2)”中有描述。
对于所描述的实现，PHY层32a、32b、……、32n能够确定用于以不同的传送链路速度发送和/或具有不同传送特性的不同存储接口的存储接口。该所确定的存储接口信息然后被转发给链路层36以用于确定使用哪一链路层协议和传输协议来建立连接，诸如SAS链路层协议，例如38a、38b、38c，或光纤通道链路层协议38d，其中可使用的不同协议需要不同的处理来操作。
图4示出了由路由器40执行来选择处理所接收的帧的协议引擎42a、42b的操作。在从协议链路层38a、38b、38c、38d接收(在框150处)到诸如帧、包、原语等传送来建立连接之后，如果(在框152处)路由器表41提供了协议引擎42a、42b对转发传送的PHY 32a、32b、……、32n的关联，则路由器40将该传送转发(在框154处)到与路由器表41中所指示的PHY相关联的协议引擎42a、42b。如果(在框152处)路由器表41不提供PHY层和协议引擎的关联，并且如果(在框156处)传输协议符合SATA或光纤通道点对点协议，则路由器40基于诸如负载平衡、循环法等选择准则选择(在框158处)一个协议引擎来使用。如果(在框160处)能够处理所确定的协议的所有协议引擎46a、46b都忙，则向发送传送的设备返回(在框162处)失败。否则，如果(在框160处)协议引擎46a、46b可用，则选择(在框164处)一个协议引擎46a、46b用于传送，并且该传送被转发到所选择的协议引擎。
如果(在框156处)连接请求的协议符合SAS或光纤通道仲裁环路协议，则路由器40基于选择准则选择(在框166处)一个协议引擎46a、46b来使用。如果(在框168处)能够处理所确定的协议的所有协议引擎46a、46b都忙，则发信号通知接收该传送的PHY连接请求失败，且PHY 32a、32b、……、32n向发送设备返回(在框170处)OPEN拒绝命令。否则，如果(在框168处)协议引擎46a、46b可用，则向将转发传送的PHY 42a、42b、……、42n与一个协议引擎46a、46b相关联的路由器表41添加(在框172处)一个条目。路由器40发信号通知(在框174处)PHY连接已建立，并且PHY返回OPEN接受。路由器40将传送转发(在框176处)到所选择的协议引擎46a、46b。
另外，应用层50可通过使用负载平衡或某一其它选择技术将打开请求帧传递到一个协议引擎42a、42b，来打开连接以向目标设备发送信息，其中，协议引擎42a、42b传输和端口层将打开连接帧发送到路由器40以向适当的链路层和PHY层指导链路初始化。
图5示出了在适配器12中执行的允许设备驱动程序20a、20b、20c通过适配器12a、12b(图1)向目标设备传递信息的操作。在框200处，设备驱动程序20a、20b、20c通过向协议引擎46a、46b发送(在框202处)信息来发送启动与连接的设备的通信的信息。设备驱动程序20a、20b、20c可执行任何操作来选择要使用的协议引擎。接收该传送的协议引擎46a、46b将该传送转发(在框204处)到路由器40。如果(在框206处)由设备驱动程序20a、20b、20c使用的协议是SATA或光纤通道点对点协议，则路由器40对该传送选择(在框208处)连接到目标设备(直接或通过一个或多个扩展器或光纤间接连接)的PHY 32a、32b、……、32n，并将该传送发送到选择的PHY。如果(在框206处)由发起传送的设备驱动程序20a、20b、20c使用的协议是SAS或光纤通道仲裁环路，则路由器40选择(在框210处)PHY32a、32b、……、32n来使用以建立与目标设备的通信，并向将转发该传送的协议引擎42a、42b与选择的PHY相关联的路由器表添加一个条目，使得所指示的协议引擎和PHY用于通过该SAS或光纤通道仲裁环路连接的通信。路由器40然后通过选择的PHY 32a、32b、……、32n将该打开连接请求转发(在框212处)到目标设备。
所描述的实施例提供了允许与以不同传送速度和/或不同传送特性通信的不同存储接口连接的技术。以此方式，单个适配器12可为使用不同的传送特性通信，诸如以不同的链路速度发送或在传送中包括不同的协议信息的不同的存储接口(存储互连体系结构)提供多个连接。例如，适配器12可被包括在连接到机架上的多个存储设备的外壳中，或为同一外壳内的存储设备提供连接。
再者，对于所描述的实施例，在执行并-串转换的PHY层32a、32b、……、32n和适配器内的协议引擎42a、42b之间可能仅有一个串-并转换。在其中扩展器位于适配器外部的实现中，可执行三次并-串转换以将数据从连接传递到路由器(串-并)、从扩展器中的路由器传递到适配器(并-串)、以及在适配器处从连接传递到协议引擎(串-并)。某些所描述的实施例通过允许在同一适配器组件内直接从路由器向协议引擎发送并行数据而消除了对这些转换中的两个的需求。减少并-串转换和对应的PLL跟踪数减少了可能由转换器中的PLL产生的频率改变而引起的数据和比特差错，并可减少这些额外转换而引起的等待延时。
                 支持多个协议的外壳体系结构
图6示出了具有多个插槽202a和202b的存储外壳200，在插槽中可插入存储单元203。可插入包括可移动盘的存储单元，诸如磁硬盘驱动器、磁带盒、光盘、固态盘等等。尽管仅示出了两个插槽，但可在存储外壳200中包括任意数量的插槽。存储单元具有连接器205，以分别通过插槽202a、202b之一与底板208上的物理接口204a、206a和204b、206b之一紧密配合。底板包括电路板，电路板包括连接器、接口、插入组件的插槽。插槽252a、252b、252c包括用于容纳插槽单元203的空间，并可由诸如壁、导管等物理结构或边界来描绘，或者可包括由未被任何物理结构或边界限定的存储单元203占据的空间。物理接口204a、206a和204b、206b对应于适配器中的物理接口30a、30b、……、30n。例如，如果存储单元203能够与物理接口204a、204b紧密配合，则用户可旋转存储单元203以允许存储单元203与该特定物理接口204a、204b紧密配合。如果存储单元203能够与物理接口206a、206b紧密配合，则用户可将存储单元203组件旋转180度以与物理接口206a、206b紧密配合。以此方式，单个插槽为其物理接口具有不同物理构造，诸如不同大小尺寸、不同接口大小以及不同管脚互连排列的存储单元提供接口。
例如，在某些实施例中，物理接口206a和206b可能能够与SATA/SAS物理接口紧密配合，而物理接口204a、204b可能能够与光纤通道物理接口紧密配合。以此方式，单个插槽202a、202b允许与具有带不同物理构造的物理接口的存储单元紧密配合。例如，如果存储单元203接口被设计成插入到SAS/SATA接口中，则用户可旋转存储单元203以与例如204a等支持该接口的物理接口连接，而如果存储单元被设计成插入到光纤通道接口中，则用户可旋转存储单元203以与支持的物理接口，例如206a连接。
在某些实施例中，存储单元203可仅包括一个物理接口以与一个插槽，例如202a中的一个物理接口，例如204a、206a紧密配合。
图7示出了诸如外壳200等具有多个插槽252a、252b、252c(示出了三个，但可提供更多或更少)的存储外壳250的底板258的体系结构的一个实施例，其中每一插槽具有两个物理接口254a、256a、254b、256b、254c、256c。物理接口254a、254b、254c和256a、256b、256c可具有不同的物理构造，例如大小尺寸和管脚排列，以支持不同的存储互连体系结构，例如SATA/SAS和光纤通道。底板258上的扩展器260具有多个扩展器PHY 262a、262b、262c。扩展器PHY 262a、262b、262c可以被组织成一个或多个端口，而每一端口被分配为具有一个或多个PHY。此外，一个PHY 262a、262b、262c可耦合到每一插槽252a、262b、252c中的每一对物理接口254a、256a、254b、256b、254c、256c。扩展器功能266将信息从PHY262a、262b、262c路由到目的地PHY 264a、264b、264c，从目的地PHY处，信息被直接或通过其它扩展器转发给最终设备。图7示出了直接连接到服务器282中的适配器280上的物理接口的目的地PHY 264a、264b、264c。
在某些实施例中，多点连接器266a、266b、266c从每一PHY 262a、262b、262c的物理接口延伸到插槽252a、252b、252c之一，其中多点连接器266a、266b、266c上的每一端分别耦合到分别在插槽252a、252b和252c中的接口254a、256a；254b、256b和254c、256c。多点连接器包括与多个接入点的通信线，其中接入点可包括电缆接入点、蚀刻路径接入点等。以此方式，一个多点连接器向一个插槽中的不同物理接口提供物理连接，其中不同的物理接口可具有不同的物理尺寸和管脚排列。为容纳不同的物理接口，多点连接器268a、268b、268c端接器包括用于与不同的存储互连物理接口，例如SAS/SATA、光纤通道紧密配合的不同物理连接器，它们可以在例如盘驱动器等存储单元203上、插入在插槽252a、252b、252c中以及与物理接口254a、256a、254b、256b、254c、256c紧密配合。多点连接器266a、266b、266c可包括电缆或蚀刻在印刷电路板上的路径。
图8示出了扩展器PHY 300，诸如扩展器PHY 262a、262b、262c、264a、264b、264c中的组件。扩展器PHY 300可包括PHY层302以执行PHY操作，并包括PHY链路层304。另外，PHY层302可执行对于图2中其操作在图3中描述的PHY层32a、32b、……、32n所描述的操作。扩展器PHY层302可包括检测不同硬件接口，即存储互连体系结构，例如SAS/SATA、光纤通道等的传送特性的能力，并将存储硬件接口上的信息转发到链路层302，其中链路层302使用该信息来访问传送的目标存储设备的地址，以选择连接到该目标设备的扩展器PHY。用于扩展器PHY的体系结构允许扩展器处理从具有不同传送特性的不同存储互连体系结构发送的数据。
扩展器还可包括路由器，以将传送从一个PHY路由到连接到目标设备或到该目标设备的路径的另一PHY。扩展器路由器还可维持将PHY与它们所附加的设备的地址相关联的路由器表，使得定向到最终设备的一个PHY上接收到的传送被路由到与该最终设备相关联的PHY。
参考图7，服务器282中的适配器280可包括与图2中的适配器12相同的体系结构，包括如对于图1、2、3、4和5的实施例所描述的那样操作的扩展器34和协议引擎42a、42b体系结构。适配器280经由连接290从存储外壳250中的扩展器260接收数据，然后以上述方式将该传送转发到协议引擎288a、288b之一。服务器适配器280上的每一物理接口284a、284b、284c可连接到不同的存储外壳，且底板258扩展器260上的每一目的地PHY 264a、264b、264c可耦合到不同的服务器，由此允许不同的服务器连接到多个存储外壳，并允许存储外壳连接到不同的服务器。
对于所描述的实施例，诸如盘驱动器等具有不同连接接口的存储单元可通过当在插槽中插入存储单元时旋转存储单元组件来插入到底板258上的插槽252a、252b、252c(图7)中。此外，适配器280可使用不同的存储互连体系结构，诸如SAS/SATA和光纤通道，通过包括组件并执行上文参考图2、3、4和5描述的操作，来支持来自底板258扩展器260的传送。以此方式，单个存储外壳250可允许对不同的物理接口排列，例如不同的尺寸和管脚排列，使用诸如盘驱动器等具有不同存储接口，即存储互连体系结构的存储单元。对外壳底板上都支持具有不同传送特性，例如链路速度和数据格式的适配器280和扩展器260的使用允许与能够在其插槽中包括用于不同存储互连体系结构的存储物理接口，例如光纤通道、SAS/SATA的外壳进行通信。
图9示出了包括安装的服务器312a、312b以及存储外壳314a、314b的存储机架310。仅示出了两个服务器和存储外壳，但是可包括能够被机架的布局容纳的任意数量。在该实例中，每一服务器312a、312b连接到每一存储外壳314a、314b。存储外壳312a、312b可包括如参考图6和7所描述的底板258，而每一服务器312a、312b可包括如参考图2和7所描述的适配器280，以支持使用要求不同物理接口并具有不同传送特性的不同存储互连体系结构的存储单元。每一存储外壳和服务器可包括多个适配器卡以允许额外的连接。
图10示出了可替代图7中连接到存储外壳250的适配器280的适配器320的一个替换实施例。适配器320包括多个端口322，其中每一端口包括一个或多个PHY 324，并且每一PHY 324具有PHY层326、链路层328以及不同的协议链路层，例如SSP链路层330a、STP链路层330b、SMP链路层330c以及光纤通道协议链路层330d。在端口322中，该端口中的所有PHY共享链路层332和传输层，例如，SSP传输层334a、光纤通道协议334b、STP传输层334c、以及SMP传输层334d。图10的实施例中的PHY层326和链路层328执行如参考图2、3、4和5所描述的PHY层32a、32b、……、32n和链路层36的操作，以从其检测传送特性和对应的存储互连体系结构，并使用所检测的存储互连体系结构来处理分组并确定要使用的链路层协议，例如SSP、STP、SMP、光纤通道协议。然而，在图2的实施例中，多个端口中的多个PHY层可共享链路层、端口层和传输层、而在图10的实施例中，每一PHY具有其自己的链路层，并且每一端口具有其自己的端口层和传输层，由此提供了组件的更大冗余度。STP协议也可使用SATA。
所描述的实施例提供了允许单个适配器接口用于与使用不同存储接口，即存储互连体系结构的设备接口的体系结构，其中某些存储接口使用不同且不重叠的链路速度。这克服了诸如SAS设备等单个适配器/控制器不能支持具有不同传送特性的存储互连体系结构的情况，诸如支持SAS/SATA的适配器可能不支持光纤通道接口的情况，因为这一适配器不能检测使用光纤通道接口(存储互连体系结构)发送的数据，且由此不能在操作系统中加载必要的驱动程序来支持光纤通道。
                       其它实施例细节
所描述的实施例可被实现为使用编程和/或工程技术来生产软件、固件、硬件或其任何组合的方法、装置或制品。此处所使用的术语“制品”和“电路”指的是以硬件逻辑(例如，集成电路芯片、可编程门阵列(PGA)、应用专用集成电路(ASIC)等)或计算机可读介质，诸如磁存储介质(例如，硬盘驱动器、软盘、磁带等)、光学存储(CD-ROM、光盘等)、易失性和非易失性存储器设备(例如，EEPROm、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程逻辑等)实现的状态机、代码或逻辑。计算机可读介质中的代码由处理器访问和执行。当由处理器执行代码或逻辑时，电路可包括包含该代码或逻辑的介质以及执行从介质加载的代码的处理器。其中实现较佳实施例的代码还可通过传输介质或通过网络从文件服务器来访问。在这些情况下，其中实现代码的制品可包括传输介质，诸如网络传输线、无线传输介质、通过空间传播的信号、无线电波、红外信号等。由此，“制品”可包括其中包含了代码的介质。另外，“制品”可包括其中包含、处理和执行代码的硬件和软件组件的组合。当然，本领域的技术人员可以认识到，可对该配置作出许多修改，且制品可包括本领域中已知的任何信息承载介质。
另外，扩展器、PHY和协议引擎可在适配器上或主板上的一个或多个集成电路中实现。
在所描述的实施例中，层被示出为在特定的组件内，诸如扩展器和协议引擎内操作。在替换实现中，层可用与所示的不同的方式来实现。例如，链路层和链路层协议可用协议引擎来实现，或者端口层可在扩展器中实现。
在所描述的实施例中，每一协议引擎支持多个传输协议。在替换实施例中，协议引擎可支持不同的传输协议，因此扩展器40将对于特定协议的通信定向到支持所确定的协议的协议。
在所描述的实施例中，发送的信息是在适配器卡上通过连接从远程设备接收的。在替换实施例中，由传输协议层或设备驱动程序处理的发送信息和接收信息可从在同一计算机中执行的单独进程接收，设备驱动程序和传输协议驱动程序在该计算机中执行。
在某些实现中，设备驱动程序和网络适配器实施例可被包括在包含诸如SCSI、独立磁盘冗余阵列(RAID)等存储控制器的计算机系统中，该存储控制器管理对诸如磁盘驱动器、磁带介质、光盘等非易失性或易失性存储设备的访问。在替换实现中，网络适配器实施例可被包括在不包含存储控制器的系统中，诸如某些集线器和交换机。
在某些实现中，适配器可被配置成跨连接到适配器上的端口的电缆来发送数据。在其它实施例中，适配器可被配置成跨印刷电路板上蚀刻的路径发送数据。或者，适配器实施例可被配置成通过无线网络或连接来发送数据。
在所描述的实施例中，适配器所支持的存储接口包括SATA、SAS和光纤通道。在其它实施例中，可支持其它存储接口。另外，适配器被描述为支持某些传输协议，例如SSP、光纤通道协议、STP和SMP。在其它实现中，适配器和支持用于与所支持的存储接口进行传输的其它传输协议。所支持的存储接口可使用不同的传输特性，例如不同的链路速度和传送内包括的不同协议信息来发送。此外，当不同的所支持的存储互连体系结构使用不同的物理构造时，物理接口可具有不同的物理构造，即管脚的排列和数目以及其它物理互连器。
适配器12可在网络卡，诸如外围部件互连(PCI)卡或某一其它I/O卡上实现，或在安装在系统主板或底板上的集成电路部件上实现。
在所描述的实施例中，插槽中的接口沿插槽的垂直长度延伸，且在彼此平行取向。在替换实施例中，两个接口可以取决于存储单元组件上的对应接口，以不同的方式相对于彼此和插槽来定向。此外，在其它实现中，可对适配器支持的不同协议在插槽中包括两个以上物理接口。
图3、4和5所示的逻辑示出了以某一顺序发生的某些事件。在替换实施例中，某些操作可以按不同的顺序执行、修改或移除。此外，可向上述逻辑添加操作，并且仍符合所描述的实施例。此外，此处所描述的操作可顺序地发生，或者某些操作可并行处理。再者，操作可由单个处理单元或由分布式处理单元来执行。
图11示出了图6和8中的存储外壳和服务器的计算机体系结构400的一种实现。体系结构400可包括处理器402(例如，微处理器)、存储器404(例如，易失性存储器设备)和存储406(例如，非易失性存储，诸如磁盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器等)。存储406可包括内部存储设备或附加的或网络可访问存储。存储406中的程序被加载到存储器404中，并由处理器402以本领域中已知的方式来执行。该体系结构还包括如上参考图1-7描述的适配器，允许与诸如盘驱动器组件等最终设备的点对点连接。如所讨论的，某些设备可具有多个网络卡。输入设备410用于向处理器402提供用户输入，并可包括键盘、鼠标、输入笔、话筒、触敏显示屏、或本领域中已知的任何其它激活或输入机制。输出设备412能够呈现从处理器402或其它组件发送的信息，诸如显示监视器、打印机、存储等。
以上各实施例的描述是为说明和描述的目的而提出的。该描述并不旨在穷举或将这些实施例限于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。

Claims (33)

1.一种用于与存储单元接口的存储外壳，包括：
底板；
所述存储外壳中用于容纳一个存储单元的至少一个插槽；以及
所述底板上用于至少一个插槽的两个物理接口，其中，一个存储单元能被定位在所述插槽中以与用于所述插槽的两个物理接口之一紧密配合，其中，每一物理接口支持不同的存储互连体系结构。
2.如权利要求1所述的存储外壳，其特征在于，由所述物理接口支持的不同的存储互连体系结构具有不同的传送特性。
3.如权利要求1所述的存储外壳，其特征在于，所述插槽中的两个物理接口具有不同的物理构造。
4.如权利要求1所述的存储外壳，其特征在于，所述物理接口的每一个都沿所述插槽的垂直长度延伸，并彼此平行。
5.如权利要求1所述的存储外壳，其特征在于，一外部设备与所述存储外壳进行通信，并访问所述存储外壳的插槽中的存储单元，其中，所述外部设备能够使用不同的存储互连体系结构通过扩展器来访问存储单元组装件。
6.如权利要求5所述的存储外壳，其特征在于，还包括：
具有与所述外部设备通信的第一端以及耦合到一个插槽中的两个接口的第二和第三端的多点连接。
7.如权利要求5所述的存储外壳，其特征在于，还包括：
所述底板上耦合到多个所述插槽和所述外部设备的扩展器。
8.如权利要求7所述的存储外壳，其特征在于，所述扩展器包括电路，以执行：
接收来自耦合到所述扩展器的一个插槽中的一个存储单元的传送；
维持关于所述存储互连体系结构以及所述存储互连体系结构的传送特性的信息，其中，所述存储互连体系结构具有传送特性；
确定所接收的传送的传送特性；
从所述信息中确定与所确定的传送特性相关联的存储互连体系结构；
使用关于所确定的存储互连体系结构的信息来处理所述传送，并确定用于所接收的传送的传输层，其中，对每一支持的传输协议有一个传输层；以及
将所述传送转发到所确定的传输层。
9.如权利要求1所述的存储外壳，其特征在于，所述支持的存储互连体系结构包括SATA、SAS和光纤通道，并且其中，所述支持的传输协议包括SSP、光纤通道协议、STP、SMP和SATA。
10.如权利要求1所述的存储外壳，其特征在于，在所述插槽中，一个物理接口符合SATA/SAS存储互连体系结构，而另一物理接口符合光纤通道存储互连体系结构。
11.一种与存储单元接口的系统，包括：
(a)至少一个存储外壳，包括：
(i)底板；
(ii)所述存储外壳中用于容纳一个存储单元的至少一个插槽；以及
(iii)所述底板上用于至少一个插槽的两个物理接口，其中，存储单元能够被定位在所述插槽中以与用于所述插槽的两个物理接口之一紧密配合，其中，每一物理接口支持不同的存储互连体系结构；以及
(b)至少一个服务器，包括：
(i)耦合到所述存储外壳的适配器；
(ii)接收从所述存储外壳底板转发的数据；以及
(iii)确定多个存储互连体系结构之一来处理所述数据的电路，其中，所述服务器适配器支持多个存储互连体系结构。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述存储外壳和服务器适配器中支持的存储互连体系结构具有不同的传送特性。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述插槽中的两个物理接口具有不同的物理构造。
14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述存储外壳还包括：
所述底板上耦合到所述插槽并耦合到访问与所述存储外壳的插槽紧密配合的存储单元组装件的至少一个服务器的扩展器，其中，所述服务器能够使用不同的存储互连体系结构通过所述扩展器来访问存储单元。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，每一服务器适配器包括电路，以执行：
接收来自所述存储外壳中的一个存储单元的传送；
维持关于存储互连体系结构和所述存储互连体系结构的传送特性的信息，其中，所述存储互连体系结构具有不同的传送特性；
确定所接收的数据的传送特性；
从所述信息中确定与所确定的传送特性相关联的存储互连体系结构；
使用关于所确定的存储互连体系结构的信息来处理所述传送，并为所接收的传送确定传输层，其中，对每一支持的传输协议有一个传输层；以及
将所述传送转发到所确定的传输层。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述服务器适配器还包括：
多个协议引擎，其每一支持多个所述传输层，其中，用于将所述传送转发到所确定的传输层的电路还包括执行：
(i)选择所述多个协议引擎之一；
(ii)将所述传送转发到所选择的协议引擎，其中，所选择的协议引擎中所确定的传输层处理所述数据。
17.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述扩展器包括电路，以执行：
响应于来自一个服务器的请求，接收来自耦合到所述扩展器的一个插槽中的一个存储单元的传送；以及
维持关于存储互连体系结构和所述存储互连体系结构的传送特性的信息，其中，所述存储互连体系结构具有不同的传送特性；
确定所接收的传送的传送特性；
从所述信息中确定与所确定的传送特性相关联的存储互连体系结构；
使用关于所确定的存储互连体系结构的信息，来处理所述传送以确定所述传送的目标设备的地址；
将所述数据转发到与所确定的目标设备地址相关联的连接。
18.如权利要求11所述的系统，其特征在于，在所述插槽中，一个物理接口符合SATA/SAS存储互连体系结构，而另一物理接口符合光纤通道存储互连体系结构。
19.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器和存储外壳被安装在机架中，并且其中，对于至少一个存储外壳，所述扩展器连接到多个服务器，而对于至少一个服务器，所述服务器适配器连接到多个存储外壳。
20.一种用于将存储单元与外部设备接口的方法，包括：
当在相对于存储外壳的插槽的第一方向上容纳与所述插槽中的第一物理接口连接的一个存储单元时，与所述存储单元通信；以及
当在相对于所述插槽的第二方向上容纳与所述插槽中的第二物理接口连接的一个存储单元时，与所述存储单元通信，其中，所述第一和第二物理接口支持不同的存储互连体系结构。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述物理接口支持的不同的存储互连体系结构具有不同的传送特性。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述插槽中的两个物理接口具有不同的物理构造。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述物理接口的每一个沿所述插槽的垂直长度延伸，并彼此平行。
24.如权利要求24所述的方法，其特征在于，底板上的扩展器被耦合到所述插槽中的第一和第二物理接口，其中，使用所述不同的存储互连体系结构与所述存储单元的通信是通过所述扩展器发生的。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述扩展器执行：
接收来自耦合到所述扩展器的一个插槽中的一个存储单元的传送；
维持关于存储互连体系结构和用于所述存储互连体系结构的传送特性的信息，其中，所述存储互连体系结构具有传送特性；
确定所接收的传送的传送特性；
从所述信息中确定与所确定的传送特性相关联的存储互连体系结构；
使用关于所确定的存储互连体系结构的信息来处理所述传送，并为所接收的传送确定传输层，其中，对每一支持的传输协议有一个传输层；以及
将所述传送转发到所确定的传输层。
26.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所支持的存储互连体系结构包括SATA、SAS和光纤通道，并且其中，所支持的传输协议包括SSP、光纤通道协议、STP、SMP和SATA。
27.如权利要求20所述的方法，其特征在于，在所述插槽中，一个物理接口符合SATA/SAS存储互连体系结构，而另一物理接口符合光纤通道存储互连体系结构。
28.一种用于通过第一物理接口或第二物理接口将存储单元与外部设备接口的制品，其中，所述存储单元被插入到存储外壳中的插槽中，其中，所述制品使得操作被执行，所述操作包括：
当在相对于一个插槽的第一方向上容纳与所述第一物理接口连接的一个存储单元时，与所述存储单元通信；以及
当在相对于所述插槽的第二方向上容纳与所述第二物理接口连接的一个存储单元时，与所述存储单元通信，其中，所述第一和第二物理接口支持不同的存储互连体系结构。
29.如权利要求28所述的制品，其特征在于，所述物理接口支持的物理存储互连体系结构具有不同的传送特征。
30.如权利要求28所述的制品，其特征在于，所述插槽中的两个物理接口具有不同的物理构造。
31.如权利要求28所述的制品，其特征在于，所述操作还包括：
接收来自一个插槽中的一个存储单元的传送；
维持关于存储互连体系结构和用于所述存储互连体系结构的传送特性的信息，其中，所述存储互连体系结构具有传送特性；
确定所接收的传送的传送特性；
从所述信息中确定与所确定的传送特性相关联的存储互连体系结构；
使用关于所确定的存储互连体系结构的信息来处理所述传送，并为所接收的传送确定传输层，其中，对每一支持的传输协议有一个传输层；以及
将所述传送转发到所确定的传输层。
32.如权利要求28所述的制品，其特征在于，所支持的存储互连体系结构包括SATA、SAS和光纤通道，并且其中，所支持的传输协议包括SSP、光纤通道协议、STP、SMP和SATA。
33.如权利要求28所述的制品，其特征在于，所述制品储存当执行时引起所述操作的执行的指令。
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