[发明专利]嵌入在光传输系统中的用于光纤通道距离扩展的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年12月8日提交的美国专利申请11/006,939、2004年9月8日提交的美国临时专利申请60/608,198的优先权，通过引用将其全部内容包含于此。

技术领域

本发明涉及光传输设备中嵌入的计算机系统，其提供了不同的光纤通道数据流以本地模式(native mode)聚集的功能，本发明还涉及了一种方法，用来扩展光纤通道存储区域网络的连通性，所述光纤通道存储区域网络在具有前向纠错的高速数据通道上跨越很长地理距离。

背景技术

光纤通道(Fibre Channel)是当今用于连接存储区域网络(SAN)的主要协议。还有诸如FICON这样的其它协议，具有与光纤通道相同的物理层接口并能够利用这里描述的方法进行传输。光纤通道协议使信号在地理位置不分散的计算机和存储系统中高速传输。

通常，采用SCSI标准的具有大外部磁盘或者特大容量磁盘的文件服务器，用于需要大量数据存储的应用。随着应用的增加，对存储系统容量和带宽(数据传输速度)的要求也提高了。SCSI标准的局限性使规模化变得很难。服务器只能访问直接与其相连的装置上的数据。服务器或SCSI硬件故障能够导致访问故障。而且，SCSI只支持有限数量的装置，因此不能扩大规模。SCSI的并行结构造成了距离的局限性，即需要设备都在一起。

实施存储区域网络(SAN)来克服SCSI体系结构的局限性。所述SAN是服务器和存储装置之间的网络。SAN允许多台服务器访问任何存储装置。由于服务器和存储设备不必在一起，这就提高了容错性并克服了距离局限性。实施SAN的主要连网技术是光纤通道。

光纤通道技术[ANSI X3T11]被设计成能够在计算机系统和存储装置之间高速传送数据。其支持包括因特网协议和SCSI在内的公共传输协议。它支持标准速率为1Gbps、2Gbps、4Gbps、8Gbps以及10Gbps的高速数据传输。也支持长距离的通信，使公司能够具备离站(off-site)存储，由此实现诸如灾难恢复和商业连续这样的应用。

光纤通道数据由帧组成，帧被连成序列以允许块传输。帧的大小可以从36B到2KB之间变化。交换可以包括多个允许大量数据传输的序列。用单个命令能够传输多达128MB。在链路中传输的最大数据量取决于缓冲额度(buffer credit)。缓冲额度限定了万一数据链路上发生阻塞的话可用于存储数据的帧数量。如果接收设备压制数据流量，缓冲器必须存储传输中的数据，同时流量控制机制提供反向压力以停止业务。因此，所需缓冲量大于通信系统的往返时间。

距离能够延长的数量是能够安装在光传输系统中的缓冲存储器数量的函数。安装缓冲存储器的数量是尺寸、功耗、以及密度的函数。需要高速存储器以便其能够以系统带宽运行。所述存储器必须占用较小的物理空间，以便能够将其嵌入到传输设备中。而且功耗必须在系统限制的范围内。因此，在系统的物理限制范围内能够安装的存储器数量限定了能够延长的地理距离。

通常，SAN经由距离性能有限的光纤通道交换机彼此连接。大多光纤通道交换机的缓冲额度有限，把SAN距离限制在100km。光纤通道标准本身的限度是250km。大多设备都在250km内，标称性能在100km距离。此外，所述交换机能够被优化成相互通信，常进行专用业务。因此，经常想要一种数据透明的SAN扩展方法，用于与其它设备的互操作性。

在光传输系统中嵌入距离扩展降低了总成本，提高了安全性，提高了可靠性，并使吞吐量提高了。通常，距离扩展在以太网或SONET上的公用网络上进行。该方法导致性能降低、安全性降低并增加了费用。比特错误的累加能够降低网络的吞吐量。通过公用网络连接更易受到攻击的损害，或者由于需要加密装置以提供保密通信而增加了成本。

非零分组丢失率也能严重影响FC/FICON传输的吞吐量。基于IP的公共网络甚至SONET专用线路能够引入错误率，强制重要的用于丢失数据的端对端重传。随着数据中心之间距离的增加，由于FC/FICON上层协议(ULP)重传的影响，总吞吐量和同步降低。