[发明专利]在非并发群集环境中提供多路径输入/输出的方法和设备

说明书

                     技术领域

本发明总的涉及用SCSI或FCP(光纤通道协议)主机装置访问存储器阵列，并更具体地涉及一种在使用SCSI-3持续保留的非并发群集环境中用于提供多路径I/O(输入/输出)的方法和设备。

                     背景技术

在近年来，磁盘驱动系统已经在尺寸和完善度方面得到了大规模地成长。这些系统可以典型地包括由复杂多任务磁盘驱动控制器控制的许多大型磁盘驱动单元。一个大规模磁盘驱动系统可以典型地从多个主计算机接收命令，并可以控制大量的磁盘驱动海量存储元件，每个海量存储单元能够存储超过几十亿位的数据。

小型计算机系统接口(SCSI)是一个用于互连计算机和其它输入/输出装置的日益流行的通信协议标准。SCSI的第一版本(SCSI-1)在ANSIX3.131-1986中有描述。SCSI标准经历了几次修订，驱动速度和容量得到了提高，但仍遗留一定的局限性。

根据SCSI协议，主机装置(如一个工作站)和目标装置(如一个硬盘驱动器)以菊花链方式连接于单总线。总线上的每个装置，不管是主机还是目标，被分配一个专用的ID号码。可以连接于该总线的装置的数量受到可用的专用ID号码的数量的限制。例如，在SCSI-1协议下，只有八个设备可以被连接到该SCSI总线。SCSI协议的后来的版本用于十六个装置，并且将来的版本无疑会方便更多的装置与单SCSI总线的连接。

除了限制可以连接到单SCSI总线的装置的数量外，该协议还限制可以通过特定目标号码访问的逻辑单元(如单独的驱动器)的数量。例如，根据SCSI-1标准，每个目标装置的逻辑单元的数量也被限制到八个。因此，特定目标(如一个磁盘阵列)可以提供对八个逻辑单元(磁盘驱动器)的访问，目标号码和逻辑单元号码唯一地标示SCSI系统上的特定存储装置。SCSI-3规格被设计为进一步改善功能性并容纳高速串行传输接口。这样做，使SCSI有效地进行逻辑“分层”。这种分层允许软件接口保持相对固定，而基于诸如光纤通道和串行存储架构(SSA)的串行互连，可容纳新的物理互连方案。

为了添加可以访问特定存储装置的主机的数量，多条SCSI总线以多层树结构被连接在一起，路由装置在各层之间传递数据和命令。在这种多层网络中，当访问超过一层以外的装置时，给主机造成性能的延迟。另外，因为上述的限制，目前的SCSI系统不能利用由目前的存储阵列提供的好处，该存储阵列提供对大量的存储装置的并行访问。例如，存储装置的数量可能超过可用的目标数和该SCSI系统上可用的逻辑单元数。再有，每个SCSI总线每次可能仅被一个主机使用，因此防止了由同一个SCSI系统上的任何两个主机并行访问该存储阵列。多层系统的不同层上的主机可以以并行方式访问存储阵列上的不同装置，但是这种并行访问添加了将各层互连的路由器的复杂性和成本。

可以看到，计算机使用的增长已经产生了对于存储用于计算机系统的灵活的、高可用性系统的日益添加的需求。许多企业具有包括或独立工作或通过网络互连的个人计算机和工作站的多主计算机系统。人们期望多主机系统能够访问多存储系统的公用池(pool)，以便可以通过所有的主机系统访问数据。这种安排添加了对于任何一个主机系统可用的总的数据量。另外，可以在各主机之间分担工作负载，并且整个系统可以受到保护，不受任何一个主机的故障的影响。

由于系统的复杂性添加，人们越来越不希望在磁盘驱动器或控制器层发生中断故障。结果，系统变得更加可靠并且各故障之间的平均时间持续添加。然而，如果磁盘驱动系统“宕机”或脱线(off-line)，即使问题在几个小时内得到相对较快地更正，但是对于用户却不仅仅是不方便了。导致损失的时间不仅负面地影响系统的吞吐量性能，也负面地影响用户的应用性能。再有，用户不关心是物理磁盘驱动器还是它的控制器发生故障，该系统的故障和引起的不方便作为整体，造成了用户的困扰。

因此，人们希望提供保护硬件故障的冗余路径，以便可以保证数据访问的性能和高可用性。以前用于允许多主机访问多计算机系统的方案使用了主机适配器卡、外板磁盘控制器(out board disk controllers)、和标准网络通信系统的组合。

许多磁盘驱动系统依赖于诸如上述的SCSI总线的标准总线将主计算机连接到控制器，并且连接控制器和磁盘驱动单元。因此，如果连接到该总线的磁盘驱动控制器发生故障，由主计算机所看到的整个系统就发生故障，结果是如上所述用户无法接受的。