專(zhuān)利名稱(chēng)：嵌入在光傳輸系統(tǒng)中的用于光纖通道距離擴(kuò)展的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳輸設(shè)備中嵌入的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其提供了不同的光纖通道數(shù)據(jù)流以本地模式(native mode)聚集的功能，本發(fā)明還涉及了一種方法，用來(lái)擴(kuò)展光纖通道存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的連通性，所述光纖通道存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在具有前向糾錯(cuò)的高速數(shù)據(jù)通道上跨越很長(zhǎng)地理距離。
背景技術(shù)：
光纖通道(Fibre Channel)是當(dāng)今用于連接存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)的主要協(xié)議。還有諸如FICON這樣的其它協(xié)議，具有與光纖通道相同的物理層接口并能夠利用這里描述的方法進(jìn)行傳輸。光纖通道協(xié)議使信號(hào)在地理位置不分散的計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)中高速傳輸。
通常，采用SCSI標(biāo)準(zhǔn)的具有大外部磁盤(pán)或者特大容量磁盤(pán)的文件服務(wù)器，用于需要大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的應(yīng)用。隨著應(yīng)用的增加，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)容量和帶寬(數(shù)據(jù)傳輸速度)的要求也提高了。SCSI標(biāo)準(zhǔn)的局限性使規(guī)模化變得很難。服務(wù)器只能訪(fǎng)問(wèn)直接與其相連的裝置上的數(shù)據(jù)。服務(wù)器或SCSI硬件故障能夠?qū)е略L(fǎng)問(wèn)故障。而且，SCSI只支持有限數(shù)量的裝置，因此不能擴(kuò)大規(guī)模。SCSI的并行結(jié)構(gòu)造成了距離的局限性，即需要設(shè)備都在一起。
實(shí)施存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)來(lái)克服SCSI體系結(jié)構(gòu)的局限性。所述SAN是服務(wù)器和存儲(chǔ)裝置之間的網(wǎng)絡(luò)。SAN允許多臺(tái)服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)任何存儲(chǔ)裝置。由于服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備不必在一起，這就提高了容錯(cuò)性并克服了距離局限性。實(shí)施SAN的主要連網(wǎng)技術(shù)是光纖通道。
光纖通道技術(shù)[ANSI X3T11]被設(shè)計(jì)成能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和存儲(chǔ)裝置之間高速傳送數(shù)據(jù)。其支持包括因特網(wǎng)協(xié)議和SCSI在內(nèi)的公共傳輸協(xié)議。它支持標(biāo)準(zhǔn)速率為1Gbps、2Gbps、4Gbps、8Gbps以及10Gbps的高速數(shù)據(jù)傳輸。也支持長(zhǎng)距離的通信，使公司能夠具備離站(off-site)存儲(chǔ)，由此實(shí)現(xiàn)諸如災(zāi)難恢復(fù)和商業(yè)連續(xù)這樣的應(yīng)用。
光纖通道數(shù)據(jù)由幀組成，幀被連成序列以允許塊傳輸。幀的大小可以從36B到2KB之間變化。交換可以包括多個(gè)允許大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蛄小Ｓ脝蝹€(gè)命令能夠傳輸多達(dá)128MB。在鏈路中傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量取決于緩沖額度(buffer credit)。緩沖額度限定了萬(wàn)一數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)生阻塞的話(huà)可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的幀數(shù)量。如果接收設(shè)備壓制數(shù)據(jù)流量，緩沖器必須存儲(chǔ)傳輸中的數(shù)據(jù)，同時(shí)流量控制機(jī)制提供反向壓力以停止業(yè)務(wù)。因此，所需緩沖量大于通信系統(tǒng)的往返時(shí)間。
距離能夠延長(zhǎng)的數(shù)量是能夠安裝在光傳輸系統(tǒng)中的緩沖存儲(chǔ)器數(shù)量的函數(shù)。安裝緩沖存儲(chǔ)器的數(shù)量是尺寸、功耗、以及密度的函數(shù)。需要高速存儲(chǔ)器以便其能夠以系統(tǒng)帶寬運(yùn)行。所述存儲(chǔ)器必須占用較小的物理空間，以便能夠?qū)⑵淝度氲絺鬏斣O(shè)備中。而且功耗必須在系統(tǒng)限制的范圍內(nèi)。因此，在系統(tǒng)的物理限制范圍內(nèi)能夠安裝的存儲(chǔ)器數(shù)量限定了能夠延長(zhǎng)的地理距離。
通常，SAN經(jīng)由距離性能有限的光纖通道交換機(jī)彼此連接。大多光纖通道交換機(jī)的緩沖額度有限，把SAN距離限制在100km。光纖通道標(biāo)準(zhǔn)本身的限度是250km。大多設(shè)備都在250km內(nèi)，標(biāo)稱(chēng)性能在100km距離。此外，所述交換機(jī)能夠被優(yōu)化成相互通信，常進(jìn)行專(zhuān)用業(yè)務(wù)。因此，經(jīng)常想要一種數(shù)據(jù)透明的SAN擴(kuò)展方法，用于與其它設(shè)備的互操作性。
在光傳輸系統(tǒng)中嵌入距離擴(kuò)展降低了總成本，提高了安全性，提高了可靠性，并使吞吐量提高了。通常，距離擴(kuò)展在以太網(wǎng)或SONET上的公用網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行。該方法導(dǎo)致性能降低、安全性降低并增加了費(fèi)用。比特錯(cuò)誤的累加能夠降低網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò)連接更易受到攻擊的損害，或者由于需要加密裝置以提供保密通信而增加了成本。
非零分組丟失率也能?chē)?yán)重影響FC/FICON傳輸?shù)耐掏铝俊；贗P的公共網(wǎng)絡(luò)甚至SONET專(zhuān)用線(xiàn)路能夠引入錯(cuò)誤率，強(qiáng)制重要的用于丟失數(shù)據(jù)的端對(duì)端重傳。隨著數(shù)據(jù)中心之間距離的增加，由于FC/FICON上層協(xié)議(ULP)重傳的影響，總吞吐量和同步降低。
利用共享的交換機(jī)或路由網(wǎng)絡(luò)的IP光纖通道(FCIP)解決方案也承受著由于中間路由和交換站點(diǎn)而增加的等待時(shí)間。由于分組丟失造成的強(qiáng)制TCP層重傳還需要分配大量的帶寬，這是由于有效的吞吐量的顯著降低造成的。在基于IP的公共網(wǎng)絡(luò)中提出的安全性問(wèn)題也需要專(zhuān)用網(wǎng)不需要的額外的安全措施。企業(yè)因此投入很多錢(qián)用來(lái)對(duì)其FCIP業(yè)務(wù)進(jìn)行額外加密處理。使用很多不同的盒子來(lái)提供存儲(chǔ)擴(kuò)展功能和安全性，增加了費(fèi)用、所需物理空間和功耗。
傳統(tǒng)的FC-over-SONET擴(kuò)展，利用了通道擴(kuò)展器或者通過(guò)SONET訪(fǎng)問(wèn)鏈路訪(fǎng)問(wèn)傳統(tǒng)載波網(wǎng)絡(luò)的SAN擴(kuò)展網(wǎng)關(guān)。端對(duì)端SONET連接通過(guò)城域載波(metro carrier)以及局間交換載波(IXC)網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)SONET鏈路。不用任何錯(cuò)誤糾錯(cuò)方案的話(huà)，諸如前向糾錯(cuò)(FEC)，每個(gè)SONET鏈路都容易有一定的誤碼率(BER)。此外，端對(duì)端SONET連接的BER累計(jì)通過(guò)多個(gè)鏈路的比特錯(cuò)誤。
所有的考慮表明需要一種光纖通道距離擴(kuò)展解決方案以作為光傳輸系統(tǒng)的一部分。所述解決方案為傳輸金融和其它重要數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)提供了專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)的安全性。對(duì)傳統(tǒng)公共網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分流，也提高了通信可靠性并使吞吐量增加了。這種體系結(jié)構(gòu)也消除了對(duì)用于SONET/Ethernet轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)加密/解密的額外設(shè)備的需求。這就降低了諸如災(zāi)難恢復(fù)和商業(yè)連續(xù)性的總成本。
所描述的設(shè)備利用高速存儲(chǔ)器和專(zhuān)用流量控制將光纖通道擴(kuò)展功能結(jié)合在光傳輸系統(tǒng)內(nèi)。在應(yīng)用中使用的QDR SRAM存儲(chǔ)器密度高、功耗小、并提供了緩沖數(shù)據(jù)所需的速度，還提供了距離擴(kuò)展。流量控制方法改善了光纖通道流量控制，并不需降低吞吐量就能有效利用用于所有分組大小的存儲(chǔ)器。在傳輸設(shè)備中嵌入光纖通道數(shù)據(jù)的思路提供了專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的安全性。利用前向糾錯(cuò)(FEC)連接SAN提高了鏈路的整體可靠性，并使吞吐量提高了。
由于當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模很大，也需要在同一光纖上有多個(gè)高速數(shù)據(jù)通道，以便于提供可縮放的帶寬。當(dāng)前存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量也增加得超過(guò)了500兆兆字節(jié)。數(shù)據(jù)庫(kù)可以存有金融和其它數(shù)據(jù)。多于10％的數(shù)據(jù)能夠在營(yíng)業(yè)日期間改變。如果50兆兆字節(jié)(400兆兆比特)的數(shù)據(jù)在8小時(shí)內(nèi)改變，就需要14Gbps的帶寬。這假定了數(shù)據(jù)以恒定的速率改變。然而，在營(yíng)業(yè)日期間，可能會(huì)突然發(fā)生數(shù)據(jù)改變事件，以致于最大數(shù)據(jù)速率非常高。因此，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)必須考慮最大數(shù)據(jù)速率，以便于能夠適應(yīng)通信量驟然增加的情況。最大值相對(duì)于平均值的準(zhǔn)則根據(jù)通信類(lèi)型而改變。平均值與最大值的比率可以在12.5％到50％之間變化。在這個(gè)例子中，恒定速率需要的1.4波長(zhǎng)可以增加到2.8(50％)或者9.2(12.5％)。隨著由于新的容量更高的系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)或者增加了并行磁盤(pán)系統(tǒng)而導(dǎo)致的存儲(chǔ)性能的增加，對(duì)帶寬的要求也相應(yīng)地增加了。隨著更高數(shù)據(jù)速率光纖通道接口的開(kāi)發(fā)，傳輸系統(tǒng)必須支持這些新標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要接口靈活并且容量可縮放的光纖通道距離擴(kuò)展解決方案。
所示出的裝置和方法使光纖通道距離擴(kuò)展超出了6000km。高密度、低功耗存儲(chǔ)器技術(shù)被嵌入到光傳輸系統(tǒng)的每個(gè)通道中，以提供用于光纖通道數(shù)據(jù)的較大的緩沖器，并由此擴(kuò)展了SAN的距離。使用了非侵入式光纖通道擴(kuò)展方法，它可以提供數(shù)據(jù)透明度，而不需終止光纖通道通信。此外，傳送設(shè)備對(duì)于終止SAN設(shè)備來(lái)說(shuō)是透明的，因?yàn)椴恍枰饫w通道LOGIN進(jìn)入傳輸系統(tǒng)中。其實(shí)，端點(diǎn)裝置可以彼此對(duì)話(huà)。不需轉(zhuǎn)換為SONET或IP就能以本地模式用光纖通道實(shí)現(xiàn)距離擴(kuò)展。靈活的光纖通道聚集和擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)用來(lái)允許靈活的接口和可縮放的帶寬。這就使得多個(gè)低速光纖通道接口聚集成一個(gè)高速數(shù)據(jù)通道。
在Kim等人的NO.6,151,334的美國(guó)專(zhuān)利，Nicholson等人的No.2002/0080809的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)，以及Hind的No.2002/0075903的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)和Humphrey等人的No.6,396,853的美國(guó)專(zhuān)利中，教授了發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種裝置和方法，用來(lái)以其本地模式聚集各個(gè)光纖通道數(shù)據(jù)流，并在具有前向糾錯(cuò)功能的高速數(shù)據(jù)通道上擴(kuò)展跨越很遠(yuǎn)地理距離的光纖通道存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的連通性。如表1所示，通過(guò)把光纖通道數(shù)據(jù)流的各個(gè)時(shí)鐘域映射到一個(gè)時(shí)鐘域，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聚集。如所示，數(shù)據(jù)流可以是不同的數(shù)據(jù)速率，具有不同的編碼。通過(guò)根據(jù)FC標(biāo)準(zhǔn)在入口(發(fā)送終端)和出口(接收終端)接口處實(shí)施外部流量控制，以及適當(dāng)?shù)膬?nèi)部流量控制以及額度擴(kuò)展方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)距離擴(kuò)展，所述方法在系統(tǒng)中結(jié)合足夠緩沖存儲(chǔ)器來(lái)使擴(kuò)展后的鏈路的吞吐量最大并且沒(méi)有數(shù)據(jù)丟失。
在下面給出了各種數(shù)據(jù)速率的各個(gè)光纖通道數(shù)據(jù)流被聚集為單個(gè)高速數(shù)據(jù)流所進(jìn)行的處理。表1示出了多達(dá)8個(gè)千兆位光纖通道(GFC)數(shù)據(jù)流、4個(gè)2GFC數(shù)據(jù)流、2個(gè)4千兆位光纖通道數(shù)據(jù)流、1個(gè)10GFC數(shù)據(jù)流、或者1個(gè)8GFC數(shù)據(jù)流，在標(biāo)稱(chēng)10.5Gbps(千兆位每秒)光學(xué)傳輸鏈路上的聚集。表1的第1、2和3列定義了輸入數(shù)據(jù)的格式。在優(yōu)選實(shí)施例中，如表1的前2行中所示出的，聚集4個(gè)千兆位光纖通道或4個(gè)2千兆位光纖通道數(shù)據(jù)流。在優(yōu)選實(shí)施例中，各個(gè)端口支持1GFC和2GFC兩種實(shí)施方式，可以根據(jù)SAN接口的要求進(jìn)行選擇。替換實(shí)施例能夠提供4GFC、8GFC和10GFC的連通性。

在本發(fā)明中，根據(jù)通過(guò)空閑和狀態(tài)位的“填充”，將多個(gè)基于分組的數(shù)據(jù)流(第4列)聚集在獨(dú)立時(shí)鐘源(第6列16位×622.08MHz＝9.953Gbps)。選擇獨(dú)立的時(shí)鐘以便于輸出數(shù)據(jù)速率(第6列)大于所有單個(gè)數(shù)據(jù)流的復(fù)合輸入數(shù)據(jù)速率(第5列)。獨(dú)立時(shí)鐘防止緩沖器溢出，并提供在數(shù)據(jù)中嵌入狀態(tài)信息的機(jī)會(huì)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，輸入到FEC裝置的4個(gè)GFC或4個(gè)2GFC數(shù)據(jù)流被聚集成9.953Gbps數(shù)據(jù)鏈路。FEC之后，輸入到傳輸系統(tǒng)的聚集數(shù)據(jù)速率是12.44Gbps。
在替換實(shí)施例中，如表1的第3行和4行所示，2個(gè)4GFC數(shù)據(jù)流或1個(gè)8GFC數(shù)據(jù)流被聚集成單個(gè)10G數(shù)據(jù)鏈路。
在替換實(shí)施例中(表1的第4行[10GFC])，單個(gè)10GFC數(shù)據(jù)流處于輸入數(shù)據(jù)速率10.51875Gbps。10GFC不同于1GFC和2GFC，因?yàn)樗?0.2Gbps原始數(shù)據(jù)速率上利用64b/66b編碼，這就產(chǎn)生了更高的10.51875Gbps聚集數(shù)據(jù)速率。所述數(shù)據(jù)速率被增加400ppm，以便于使?fàn)顟B(tài)信息嵌入到數(shù)據(jù)流中。因此，輸入FEC的數(shù)據(jù)速率是10.523Gbps。
生成的信號(hào)在傳輸接口用前向糾錯(cuò)(FEC)封裝，在傳輸系統(tǒng)上被串行化以及被調(diào)制。FEC對(duì)由于在傳輸系統(tǒng)中數(shù)據(jù)受損所產(chǎn)生的差錯(cuò)進(jìn)行糾正。在當(dāng)前實(shí)施例中，對(duì)于GFC/2 GFC/4 GFC信號(hào)，F(xiàn)EC信號(hào)標(biāo)稱(chēng)為12.44Gbps。然而，由于10GFC信號(hào)數(shù)據(jù)速率很高，所以FEC信號(hào)增加到13.154Gbps。利用使用不同的開(kāi)銷(xiāo)和編碼增益的替換FEC裝置，能夠降低FEC之后的線(xiàn)路速率。
FEC也提供互易的16位SFI-4接口，允許把各個(gè)數(shù)據(jù)流映射到FEC接口的各個(gè)位上。例如，GFC數(shù)據(jù)流作為10位寬數(shù)據(jù)以106.25MHz或1.0625Gbps單數(shù)據(jù)速率到達(dá)，或以2.125Gbps雙數(shù)據(jù)速率到達(dá)(在時(shí)鐘的兩沿之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變)。FEC具有622.08MHz時(shí)鐘速率的16位接口，以適應(yīng)9.953Gbps的數(shù)據(jù)速率。因此，每個(gè)GFC數(shù)據(jù)流都能被映射到FEC的8(GFC)或4位(2GFC)(#位＝(FEC數(shù)據(jù)速率/GBE數(shù)據(jù)速率)×#位)。因此，多達(dá)8個(gè)數(shù)據(jù)流能夠被映射到FEC。由于接口互易，所以在網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)端，編碼數(shù)據(jù)達(dá)到相同的兩個(gè)位的位置。該方法使數(shù)據(jù)能夠以其本地格式傳輸，而不需編碼通道ID或其它包裝。
傳輸系統(tǒng)的所述發(fā)送(入口模塊)和接收終端(出口模塊)，利用內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)流控制機(jī)制協(xié)同工作，以便于在擴(kuò)展距離上傳送光纖通道數(shù)據(jù)，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。通過(guò)提供流量控制信號(hào)以指示何時(shí)準(zhǔn)備好接收分組，近端FC端口控制數(shù)據(jù)流輸入終端。標(biāo)準(zhǔn)光纖通道(FC)流量控制被用在該外部接口。從近端用戶(hù)處接收的數(shù)據(jù)幀被發(fā)送到遠(yuǎn)端FC端口，在此被緩沖到高密度存儲(chǔ)器中并且最終被發(fā)送到遠(yuǎn)端用戶(hù)。根據(jù)依照光纖標(biāo)準(zhǔn)的出口(遠(yuǎn)端)流量控制機(jī)制，遠(yuǎn)端FC端口把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到遠(yuǎn)端用戶(hù)處。遠(yuǎn)端FC端口也把內(nèi)部流量控制信息發(fā)送到近端FC端口。根據(jù)遠(yuǎn)端FC端口緩沖存儲(chǔ)器的狀態(tài)，所述近端FC端口控制進(jìn)入到終端的數(shù)據(jù)流，以便于如果遠(yuǎn)端用戶(hù)不能接收數(shù)據(jù)的話(huà)，存儲(chǔ)器總能用于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)。因此，吞吐量被最大化，而沒(méi)有損失任何數(shù)據(jù)。用內(nèi)部專(zhuān)用的流量控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)所述功能，稍后將描述其全部細(xì)節(jié)。
入口電路(近端)通過(guò)提供流量控制信號(hào)指示何時(shí)準(zhǔn)備好接收分組來(lái)控制輸入到終端的數(shù)據(jù)流量。在該接口處使用標(biāo)準(zhǔn)光纖通道流量控制。入口電路向遠(yuǎn)端傳送數(shù)據(jù)幀，并確保未應(yīng)答的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)目小于緩沖存儲(chǔ)器大小。入口電路從遠(yuǎn)端接收緩沖存儲(chǔ)器狀態(tài)并利用它來(lái)確定有多少可用的存儲(chǔ)器以及是繼續(xù)還是停止數(shù)據(jù)流量。
接收端的出口電路恢復(fù)調(diào)制后的信號(hào)并將其輸入到糾正傳輸錯(cuò)誤的FEC電路。出口電路提取導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)幀的返回的狀態(tài)信息。輸出定時(shí)來(lái)自固定的振蕩器。然而，到遠(yuǎn)端SAN的數(shù)據(jù)傳輸受流量控制機(jī)制的控制，該機(jī)制能夠根據(jù)可用性把分組轉(zhuǎn)發(fā)到SAN。高密度緩沖存儲(chǔ)器被用來(lái)存儲(chǔ)輸入的光纖通道數(shù)據(jù)，并根據(jù)流量控制協(xié)議將其轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)端SAN。出口存儲(chǔ)器狀態(tài)被反饋到入口模塊，并被用來(lái)啟動(dòng)-停止業(yè)務(wù)。出口電路通過(guò)空閑字符的添加/減少把數(shù)據(jù)映射到固定的輸出時(shí)鐘。以這種方式，在擴(kuò)展的距離上傳送光纖通道數(shù)據(jù)。


通過(guò)結(jié)合下列附圖的對(duì)一個(gè)示范性實(shí)施例的下列詳細(xì)描述，更能明白本發(fā)明圖1是描述用于SAN擴(kuò)展的傳輸系統(tǒng)的方框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例描述入口電路的方框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例描述入口現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的方框圖。
圖4是描述20位管道線(xiàn)桶式數(shù)據(jù)輪詢(xún)復(fù)用器(pipeline barrel dataroller MUX)的方框圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例描述入口電路的方框圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例描述入口現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的方框圖。
圖7是描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的入口模塊的前向糾錯(cuò)系統(tǒng)的方框圖。
圖8是描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例描述20位調(diào)整器電路的方框圖。
圖9是描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的入口模塊的前向糾錯(cuò)系統(tǒng)的方框圖。
圖10是描述用來(lái)在遠(yuǎn)地理距離上傳送業(yè)務(wù)的內(nèi)部和外部流量控制機(jī)制的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了傳輸系統(tǒng)100的方框圖，用于跨越較遠(yuǎn)地理距離的兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)的聚集和距離擴(kuò)展。系統(tǒng)100是全雙工傳輸系統(tǒng)，用于在網(wǎng)絡(luò)兩端聚集和恢復(fù)的電路是彼此的鏡像。SAN 102和165能夠相距高達(dá)6000km。替換地，SAN 102和165可以是光纖通道交換機(jī)或光纖通道存儲(chǔ)裝置。在較短的距離上，例如1000km，本發(fā)明能支持光纖通道或FICON的同步備份。對(duì)于擴(kuò)展的距離，本發(fā)明支持光纖通道或FICON異步備份。
在優(yōu)選實(shí)施例中，信號(hào)105、110、115、120和146、150、155、160，可以是4個(gè)千兆位光纖通道接口(1.0625Gbps)或4個(gè)2GFC接口(2.125Gbps)的任意組合。在一個(gè)替換實(shí)施例中，只用其中的2個(gè)信號(hào)支持2個(gè)4GFC接口(4.25Gbps)。在又一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了帶有1個(gè)8GFC或1個(gè)10GFC接口(10.51875Gbps)的單個(gè)信號(hào)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，4個(gè)獨(dú)立的10b編碼GFC/2GFC數(shù)據(jù)流105、110、115和120由入口模塊145聚集，并以復(fù)合流130的形式通過(guò)傳輸系統(tǒng)125傳輸。通過(guò)擴(kuò)展已公開(kāi)的部件，能夠在替換實(shí)施例中提供較多(多達(dá)8)或較少的數(shù)據(jù)流。在入口模塊145處，在從每個(gè)數(shù)據(jù)流接收到的標(biāo)稱(chēng)GFC/2GFC信號(hào)中存在大約百萬(wàn)分之+/-100(ppm)的定時(shí)不準(zhǔn)確。在入口模塊145中跟蹤并更正所述定時(shí)不準(zhǔn)確。優(yōu)選地，復(fù)合流130具有大于百萬(wàn)分之(ppm)400的較快的線(xiàn)路時(shí)鐘速率，這比數(shù)據(jù)流的組合輸入數(shù)據(jù)速率快。上面的表1給出了用于全部4種數(shù)據(jù)格式的線(xiàn)路速率比輸入數(shù)據(jù)速率標(biāo)稱(chēng)高400ppm。快速線(xiàn)路時(shí)鐘速率防止緩沖器溢出，并確保分組之間有填充機(jī)會(huì)以便嵌入空閑字符以及狀態(tài)信息。為了提高時(shí)鐘速率，在入口模塊145中數(shù)據(jù)字節(jié)被加到或“填充”到分組之間。結(jié)果，復(fù)合流130含有在串行化/去串行化器中(圖2中的SERDES 254)被串行化的由16個(gè)數(shù)據(jù)位組成的串行流。在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)GFC/2GFC通道都被映射到復(fù)合數(shù)據(jù)流130的16位中的4位。然而，也能把每個(gè)數(shù)據(jù)流映射到16位中的2位，由此聚集8GFC通道；或者對(duì)于4GFC，映射到16位中的8位；或者對(duì)于10GFC，映射到16位中的16位。
復(fù)合流130通過(guò)傳輸系統(tǒng)125傳輸?shù)匠隹谀K140。出口模塊140從復(fù)合流130中移出填充的數(shù)據(jù)并分別對(duì)于每個(gè)GFC或2GFC數(shù)據(jù)流將數(shù)據(jù)映射成1.0625或2.125Gbps的固定時(shí)鐘速率。實(shí)現(xiàn)出口模塊140中的固定振蕩器680(參照附圖6詳細(xì)描述)，為每個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)收到的GFC通道計(jì)時(shí)。為數(shù)據(jù)流146、150、155和160的恢復(fù)數(shù)據(jù)與來(lái)自數(shù)據(jù)流105、110、115和120的入口路徑接收數(shù)據(jù)相同。從而聚集多個(gè)GFC/2GFC流并經(jīng)由傳輸系統(tǒng)125傳輸。
與入口模塊145相連的上游處理器170能夠把用戶(hù)數(shù)據(jù)通過(guò)線(xiàn)路171添加到填充字上。下游處理器172通過(guò)連至出口模塊140的線(xiàn)路173讀取所述用戶(hù)數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D2，更詳細(xì)地示出了入口模塊優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。圖2示出的入口模塊為入口模塊201。入口路徑包括4個(gè)光收發(fā)器200、203、205和207，其中每個(gè)光收發(fā)器都能接收單個(gè)GFC/2GFC數(shù)據(jù)流202、204、206和208。在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)光收發(fā)器都是小尺寸插入式(SFP)光收發(fā)器?；蛘?，如果系統(tǒng)被配置成發(fā)送一個(gè)10GFC數(shù)據(jù)流，可以用XFP光部件代替SFP光收發(fā)器。用光收發(fā)器200、203、205和207把4個(gè)GFC/2GFC數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成電輸出信號(hào)210、212、214和216。電輸出信號(hào)210、212、214和216被傳輸?shù)酱谢?去串行化器(SerDes)218。SerDes 218從光收發(fā)器200、201、203和205中接收電輸出信號(hào)210、212、214和216，并產(chǎn)生恢復(fù)的GFC/2GFC時(shí)鐘信號(hào)220、222、224和226；以及用于GFC/2GFC的8b編碼數(shù)據(jù)加一個(gè)控制位的數(shù)據(jù)信號(hào)228、230、232和234。
系統(tǒng)時(shí)鐘266是GFC參考時(shí)鐘，用于產(chǎn)生106.25MHz SERDES參考信號(hào)。SERDES 218利用時(shí)鐘作為參考來(lái)恢復(fù)輸入信號(hào)。
在用于GFC的單數(shù)據(jù)速率時(shí)鐘和用于2GFC的雙數(shù)據(jù)速率時(shí)鐘下，具有標(biāo)稱(chēng)頻率106.25MHz的恢復(fù)的GFC時(shí)鐘信號(hào)220、222，224和226以及8b編碼數(shù)據(jù)信號(hào)加控制位228、230、232和234從SerDes218傳輸?shù)饺肟诂F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)244，如下所述，在此處數(shù)據(jù)信號(hào)228、230、232和234被處理成復(fù)合信號(hào)246。入口FPGA通過(guò)信號(hào)262利用參考時(shí)鐘264作為參考生成復(fù)合信號(hào)246。復(fù)合信號(hào)246由受線(xiàn)路時(shí)鐘速率信號(hào)262控制的n×622.08MHz并行信號(hào)組成。在優(yōu)選實(shí)施例中n是16，并且每個(gè)GFC或2GFC都被映射到16FEC通道中的4個(gè)。而且，n可以低至2，其中每個(gè)GFC都被映射到16FEC通道中的2個(gè)，由此實(shí)現(xiàn)了8GFC通道的聚集。在優(yōu)選實(shí)施例中，622.08MHz時(shí)鐘用于聚集各個(gè)數(shù)據(jù)流。而且，根據(jù)應(yīng)用可以使用100MHz到810MHz中的備選時(shí)鐘速率。唯一的限制是輸出數(shù)據(jù)速率必須大于前面描述的聚集輸入數(shù)據(jù)。入口FPGA還通過(guò)信號(hào)存在狀態(tài)信號(hào)236、238、240和242與光收發(fā)器通信。在對(duì)圖3的描述中將更詳細(xì)地討論這些信號(hào)。
復(fù)合信號(hào)246和相關(guān)的時(shí)鐘262由入口FEC 248接收，并被處理成傳輸復(fù)合信號(hào)256。復(fù)合信號(hào)256以較快線(xiàn)路時(shí)鐘速率263包含16個(gè)并行FEC輸出信號(hào)。如本領(lǐng)域中已知的，F(xiàn)EC輸出信號(hào)包含封裝在FEC代碼中的數(shù)據(jù)和輸入時(shí)鐘。當(dāng)正在接收的FEC對(duì)信號(hào)執(zhí)行糾錯(cuò)時(shí)，用本領(lǐng)域中已知的“通過(guò)定時(shí)(through timing)”的方法來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘。
傳輸復(fù)合信號(hào)256被傳送到SerDes 254。SerDes 254把傳輸復(fù)合信號(hào)256串行化成復(fù)合流250，復(fù)合流250由標(biāo)稱(chēng)速度12.44Gbps的快時(shí)鐘速率的單個(gè)位寬通道組成。SerDes 254把復(fù)合流250傳送到傳輸系統(tǒng)252中進(jìn)行傳輸。
圖3更詳細(xì)地示出了入口FPGA 244的優(yōu)選實(shí)施例的一部分的框圖。入口FPGA在圖3中示出為入口FPGA 300。入口FPGA 300接收從SerDes 218傳送的(圖2)恢復(fù)的FC時(shí)鐘信號(hào)220、222、224和226、數(shù)據(jù)信號(hào)228、230、232和234。入口FPGA 300接收從SFP 200、201、203和205(圖2)傳送的信號(hào)存在狀態(tài)信號(hào)236、238、240和242。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，只顯示了每組中的一個(gè)，220、228和236。信號(hào)存在狀態(tài)信號(hào)236被發(fā)送到FIFO寫(xiě)控制邏輯336。FC時(shí)鐘信號(hào)220和數(shù)據(jù)信號(hào)228被發(fā)送到SerDes輸入接口3001。在優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)信號(hào)228速率在106.25MHz雙倍數(shù)據(jù)速率或DDR 9位寬(8位數(shù)據(jù)(8b)+1控制位)。每個(gè)FC時(shí)鐘信號(hào)220、222、224和226彼此準(zhǔn)同步(幾乎同步)。
SerDes輸入接口3001把用于2G FC 106.25MHz或用于1G FCDDR總線(xiàn)53.125MHz的9位寬數(shù)據(jù)流228擴(kuò)展成18位寬106.25MHz或53.125MHz的單數(shù)據(jù)速率SDR數(shù)據(jù)流3002，并將其傳送到FIFO寫(xiě)控制器336。FIFO寫(xiě)控制器336監(jiān)視18位SDR數(shù)據(jù)流3002中是否有FC空閑字符和FC接收器就緒字符。FIFO寫(xiě)控制器336將移除所有FC空閑字符和FC接收器就緒字符，除非它被設(shè)置為旁路(by pass)緩沖模式。通過(guò)切斷到FIFO電路354的寫(xiě)使能信號(hào)333，移除FC空閑字符和FC接收器就緒字符。如ANSI X3.230 FC-1中所定義的，F(xiàn)C空閑順序集用(K28.5 D21.4 D21.5 D21.5 D21.5)表示。如ANSI X3.230FC-1中所定義的，F(xiàn)C接收器就緒順序集用(K28.5 D21.4 D10.2 D10.2)表示。FIFO寫(xiě)控制器336在數(shù)據(jù)流中插入空閑開(kāi)始的標(biāo)志，以便于遠(yuǎn)端出口FPGA用來(lái)確定從何處開(kāi)始插入FC空閑字符。在18位數(shù)據(jù)流中的第9位或更低的控制位被用作空閑開(kāi)始的標(biāo)志。根據(jù)ANSI X3.230FC-1，由于控制字符只在高位字節(jié)中有效，所以該位通常總是等于0。因此，其可以用作空閑開(kāi)始的標(biāo)志。FIFO寫(xiě)控制器336向先進(jìn)/先出緩沖器(FIFO)354傳送106.25MHz時(shí)鐘信號(hào)332和數(shù)據(jù)流330。所述FIFO寫(xiě)控制器336向本地出口FPGA 600傳送流量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)流3005。在優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)通過(guò)引用而包含于此的ANSI INCITS373-2003光纖通道標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明書(shū)中定義，所述流量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)流3005包括下列4種信號(hào)-本地信號(hào)丟失進(jìn)入入口的丟失信號(hào)-恒定本地入口NOS(不可操作序列)，在光纖通道鏈路上升前最初發(fā)送出去的消息-接收到本地FC接收機(jī)就緒-接收到本地入口鏈路復(fù)位原語(yǔ)(primitive)在優(yōu)選實(shí)施例中，流量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)流3005也包括下列信號(hào)-接收的本地分組指示在入口側(cè)已經(jīng)收到的幀-本地入口壞同步通過(guò)SER/DES來(lái)自SAN的信號(hào)錯(cuò)誤-本地入口速率指定1gig或2gig光纖標(biāo)準(zhǔn)輸入-本地出口速率指定1gig或2gig光纖標(biāo)準(zhǔn)輸出-增加本地入口接收塊計(jì)數(shù)器發(fā)送到遠(yuǎn)端的字節(jié)數(shù)-自動(dòng)檢測(cè)的本地客戶(hù)緩沖器至緩沖器額度在本地SAN中可用的緩沖器流量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)流3005與圖10中信號(hào)1014和1064相似。
時(shí)鐘除法器320把FEC時(shí)鐘的622.08MHz時(shí)鐘信號(hào)262轉(zhuǎn)換成155.52MHz時(shí)鐘信號(hào)263輸入到FIFO 354。
優(yōu)選地，F(xiàn)IFO 354是1024×18(18位寬，1024深)的雙端口，雙時(shí)鐘域FIFO。FIFO 354用來(lái)把多個(gè)較低速的數(shù)據(jù)流同步為單個(gè)高速數(shù)據(jù)流。FIFO 354把調(diào)整后的快速數(shù)據(jù)信號(hào)334輸出到多路復(fù)用器(mux)370。調(diào)整后的快速數(shù)據(jù)信號(hào)334通過(guò)輸出時(shí)鐘速率信號(hào)263的時(shí)鐘除法器電路320與更快速的線(xiàn)路時(shí)鐘速率信號(hào)263同步。FIFO354以18位的最大速率106.25MHz或者1.9125M位/秒被寫(xiě)入。FIFO354以18位的最大速率155.52MHz或2.239488M位/秒的80％被讀取。至少每5個(gè)時(shí)鐘，F(xiàn)IFO讀取就會(huì)被跳過(guò)，以便于允許桶式多路復(fù)用器(barrel mux)910把20位數(shù)據(jù)378轉(zhuǎn)換成16位數(shù)據(jù)386。偶爾，會(huì)跳過(guò)更多的FIFO讀取，以便于調(diào)整入口定時(shí)，進(jìn)而防止FIFO下溢。
速率匹配控制器356協(xié)調(diào)在幀之間添加流量控制/狀態(tài)字以及調(diào)整入口電路的定時(shí)所需的處理。速率匹配控制器356計(jì)算調(diào)整定時(shí)所需的控制/狀態(tài)字的數(shù)目，并將所述控制/狀態(tài)字的數(shù)目傳送到多路復(fù)用器370。還計(jì)算桶式多路復(fù)用器910所需的進(jìn)度以便于通過(guò)控制信號(hào)384適當(dāng)調(diào)整輸出信號(hào)。當(dāng)FIFO深度狀態(tài)信號(hào)360指示FIFO深度變得小于最小閾值時(shí)，速率匹配控制器356添加控制/狀態(tài)字。優(yōu)選的最小閾值是整個(gè)FIFO深度的50％或(1024×0.25＝512)。速率匹配控制器356通過(guò)多路復(fù)用器選擇信號(hào)374，從流量控制/狀態(tài)數(shù)據(jù)流361中選擇流量控制/狀態(tài)數(shù)據(jù)流378來(lái)添加流量控制/狀態(tài)字。多路選擇信號(hào)374也控制FIFO電路354的讀取。
出口FPGA 600向流量控制/狀態(tài)邏輯372傳送流量控制/狀態(tài)數(shù)據(jù)流3006。流量控制/狀態(tài)邏輯372向多路復(fù)用器370傳送流量控制/狀態(tài)數(shù)據(jù)流361。多路復(fù)用器370根據(jù)添加空閑控制器356傳送的多路復(fù)用器選擇信號(hào)374，通過(guò)20位數(shù)據(jù)信號(hào)378向桶式多路復(fù)用器910傳出18位數(shù)據(jù)信號(hào)334加2個(gè)控制位或者18位數(shù)據(jù)信號(hào)361加2個(gè)控制位。遠(yuǎn)端600出口FPGA的20位調(diào)整器608(在圖6中示出)用附加的2個(gè)控制位調(diào)整數(shù)據(jù)流。
圖8示出的管道線(xiàn)桶式輪詢(xún)多路復(fù)用器910。管道線(xiàn)桶式輪詢(xún)多路復(fù)用器910用于將20位數(shù)據(jù)流378轉(zhuǎn)換為16位數(shù)據(jù)流386。組合的字信號(hào)378進(jìn)入管道線(xiàn)桶式輪詢(xún)多路復(fù)用器910，并且它是155.52MHz的20位寬。信號(hào)378進(jìn)入寄存器905，該寄存器是如省略號(hào)所示的20位寬的寄存器。信號(hào)378還被分流到管道線(xiàn)桶式輪詢(xún)多路復(fù)用器382的輸入端。寄存器905使信號(hào)378延遲一個(gè)時(shí)鐘周期(tick)，生成延遲的信號(hào)379。管道線(xiàn)桶式輪詢(xún)器382允許來(lái)自寄存器905的數(shù)據(jù)根據(jù)來(lái)自填充控制器356的偏移信號(hào)384以4位增量在時(shí)間上移位0到20位。一旦被移位，就通過(guò)多路復(fù)用器382發(fā)出所述數(shù)據(jù)。例如，如果偏移信號(hào)384是0，數(shù)據(jù)就被移4位并且多路復(fù)用器382將信號(hào)378中的19到4位傳遞給信號(hào)386。如果偏移信號(hào)384被設(shè)為1，數(shù)據(jù)就被移8位。多路復(fù)用器382就從寄存器905放出3到0位以及信號(hào)378中的19到8位給信號(hào)386。如果偏移信號(hào)384被設(shè)為2，數(shù)據(jù)就被移12位。多路復(fù)用器382就從寄存器905放出7到0位和信號(hào)378的19到12位給信號(hào)386。如果偏移信號(hào)384被設(shè)為3，數(shù)據(jù)就被移16位。多路復(fù)用器382就從寄存器905放出11到0位和信號(hào)378的19到16位給信號(hào)386。如果偏移信號(hào)384被設(shè)為4，就不會(huì)發(fā)生偏移。來(lái)自寄存器905的數(shù)據(jù)位15到0不用偏移就被傳給信號(hào)386。
回到圖3，填充信號(hào)386是16位×155.52MHz信號(hào)，由管道線(xiàn)桶式輪詢(xún)多路復(fù)用器910傳送到串行化器388。第二組信號(hào)222、230和238，第三組信號(hào)224、232和240，第四組信號(hào)226、234和242，沿著類(lèi)似的路徑通過(guò)并行和重復(fù)的裝置集(如省略號(hào)所示)進(jìn)行，以獲得和從第一組信號(hào)產(chǎn)生的信號(hào)386類(lèi)似的信號(hào)。第二組信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)390。第三組信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)392。第四組信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)394。信號(hào)386和信號(hào)390、392以及394被傳送到串行化器388。串行化器388把16×155.52 MHz信號(hào)386、390、392和394串行化成4個(gè)4×622.08MHz信號(hào)，產(chǎn)生16×622.08MHz復(fù)合信號(hào)396。通過(guò)在需要時(shí)添加流量控制/狀態(tài)字，速率匹配控制器356確保全部數(shù)據(jù)流以共同時(shí)鐘速率輸出。復(fù)合信號(hào)396作為復(fù)合信號(hào)246出現(xiàn)在圖2中，并且在圖2中作為16位×622.08MHz信號(hào)被傳送到FEC 248。
圖2中的FEC 248在圖7中作為FEC 800被更詳細(xì)地示出，其功能將參照?qǐng)D7進(jìn)行描述。FEC 800把復(fù)合信號(hào)246中的每個(gè)輸出數(shù)據(jù)流分配給4個(gè)FEC通路802、804、806、和808中的一個(gè)進(jìn)行傳輸。FEC800具有以622.08MHz時(shí)鐘速率運(yùn)行的16位SFI-4接口，以便與入口FPGA 244的輸出端相匹配。FEC 800中的端口842-872充當(dāng)16個(gè)獨(dú)立的串行數(shù)據(jù)端口。把4個(gè)FEC通路802、804、806和808分配給GBE或者FC流246能夠把任何格式的映射數(shù)據(jù)映射到傳輸通道的任何組合中，以便于不需嵌入通道識(shí)別的控制代碼就能實(shí)現(xiàn)串行通信。FEC 800把復(fù)合信號(hào)246中的數(shù)據(jù)封裝起來(lái)，將其映射到信號(hào)874-904，提供了25％開(kāi)銷(xiāo)的糾錯(cuò)碼，這就提供了高于9dB的編碼增益。FEC 800接收信號(hào)262并將其傳出線(xiàn)路側(cè)振蕩器908以便其作為信號(hào)263被復(fù)制和傳送到SerDes 254。必須明白，在本發(fā)明的操作中，可以指定多個(gè)時(shí)鐘速率以供使用，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，必須保持需要25％比率的時(shí)鐘速率。例如，復(fù)合信號(hào)246的時(shí)鐘速率能夠高達(dá)825MHz，并且信號(hào)262的時(shí)鐘速率能夠高達(dá)650MHz。根據(jù)系統(tǒng)需求，可以使用開(kāi)銷(xiāo)比率高達(dá)25％的多個(gè)FEC算法。
圖5是圖1中所示的出口模塊140優(yōu)選實(shí)施例的更詳細(xì)的框圖。圖1的出口模塊140在圖5中被示為500。輸入的信號(hào)548是處于聚集傳輸速率的1位寬12.44千兆位每秒的光信號(hào)。SerDes 542把復(fù)合信號(hào)548去串行化為16位FEC編碼數(shù)據(jù)信號(hào)550，時(shí)鐘速率777.6MHz，并將去串行化后的信號(hào)550傳送到FEC 502。SerDes 542也恢復(fù)速率為777.6MHz的時(shí)鐘信號(hào)545，并將其傳送到FEC 502。FEC 502對(duì)去串行化后的信號(hào)550執(zhí)行糾錯(cuò)，并恢復(fù)復(fù)合數(shù)據(jù)信號(hào)544和復(fù)合622.08MHz時(shí)鐘信號(hào)546。復(fù)合時(shí)鐘信號(hào)546處于入口模塊的622.08MHz時(shí)鐘速率，16數(shù)據(jù)位寬。復(fù)合數(shù)據(jù)信號(hào)544和復(fù)合時(shí)鐘信號(hào)546相互同步并被傳送到用于數(shù)據(jù)流和定時(shí)提取的出口FPGA 504。
參照?qǐng)D9示出并描述FEC 502的結(jié)構(gòu)和功能。FEC 502把復(fù)合信號(hào)550中的數(shù)據(jù)流的每一個(gè)輸出分配給4個(gè)FEC通路1002、1004、1006和1008中的一個(gè)進(jìn)行解碼。FEC 502具有以622.08MHz時(shí)鐘速率運(yùn)行的16位SFI-4接口，以便與SerDes 542的輸出端相匹配。FEC 502中的端口1002、1004、1006和1008起到了16個(gè)獨(dú)立的串行數(shù)據(jù)端口1010-1040的作用，其中每個(gè)端口1002、1004、1006和1008都轉(zhuǎn)換成4個(gè)端口。FEC 502的16個(gè)獨(dú)立的串行端口1010-1040從復(fù)合信號(hào)550中的封裝數(shù)據(jù)中去掉糾錯(cuò)，將其映射到信號(hào)1074-1104，提取25％開(kāi)銷(xiāo)的糾錯(cuò)碼，以便獲得9分貝的編碼增益。FEC 502接收777.6MHz時(shí)鐘信號(hào)545，將其傳過(guò)振蕩器1108以便重新產(chǎn)生622.08MHz時(shí)鐘信號(hào)546。
再次參考圖5，出口FPGA 504對(duì)信號(hào)進(jìn)行重新計(jì)時(shí)，并傳輸4個(gè)同步GFC/2GFC通道506、508、510和512給SerDes 522作為用于GFC/2GFC的10位寬(10b)106.25MHz計(jì)時(shí)信號(hào)。
SerDes 522串行化同步GFC/2GFC通道506、508、510和512，其中每個(gè)通道都是106.25MHz，并傳送4個(gè)同步GFC/2GFC數(shù)據(jù)流524、526、528和530，其中所述數(shù)據(jù)流分別是用于GFC/2GFC的1位寬1.0625/2.125GHz，并含有與輸給SFP 532的4個(gè)輸入同步數(shù)據(jù)流105、110、115和120(圖1)相同的數(shù)據(jù)。SFP 532把電同步GBE或FC數(shù)據(jù)流524、526、528和530轉(zhuǎn)換為光輸出同步GFC/2GFC數(shù)據(jù)流534、536、538和540。
如所描述的，出口FPGA 504從存儲(chǔ)器591-594讀取和寫(xiě)入。在優(yōu)選實(shí)施例中，存儲(chǔ)器被分成4個(gè)段591-594，用于圖1的4個(gè)入口數(shù)據(jù)通道105、110、115和120，其中4個(gè)入口數(shù)據(jù)通道105、110、115和120從出口模塊504分別作為圖1中的146、150、155和160出來(lái)(在圖5中示為534、536、538和540)。出口FPGA 504通過(guò)信號(hào)581、582、583和584寫(xiě)入存儲(chǔ)器的4個(gè)通道。出口FPGA 504通過(guò)信號(hào)585-588從4個(gè)通道1-4存儲(chǔ)器讀。將描述一個(gè)通道的數(shù)據(jù)流動(dòng)，其對(duì)于所有通道來(lái)說(shuō)都是一樣的。
圖6是更詳細(xì)地示出出口FPGA 504的優(yōu)選實(shí)施例的框圖。FPGA504在圖6中示為600。去串行化器602把復(fù)合信號(hào)544從4×622.08MHz信號(hào)去串行化為16×155.52MHz的去串行化信號(hào)606。去串行化信號(hào)606從去串行化器602傳送到20位調(diào)整器電路608。復(fù)合時(shí)鐘信號(hào)546以622.08MHz運(yùn)行，并被連至?xí)r鐘管理器603，在此處被轉(zhuǎn)換成155.52MHz時(shí)鐘信號(hào)604。時(shí)鐘信號(hào)604被連至去串行化器602、20位調(diào)整器電路608、流量控制/狀態(tài)濾波器控制器6001、緩沖器寫(xiě)控制器6010、緩沖器讀控制器、緩沖器地址控制器、6020 FIFO寫(xiě)控制邏輯6030和FIFO 612的寫(xiě)時(shí)鐘。
圖4是更詳細(xì)地示出20位調(diào)整器電路608的優(yōu)選實(shí)施例的框圖。20位調(diào)整器電路608用于把16位數(shù)據(jù)606轉(zhuǎn)換成20位數(shù)據(jù)6002。時(shí)鐘信號(hào)604被分發(fā)到寄存器405、4000、4010。時(shí)鐘信號(hào)被用作寄存器405、4000、4010的參考，以便于延遲它們各自輸入的信號(hào)。信號(hào)606輸入20位調(diào)整器電路608，并且它是16位寬155.52MHz。信號(hào)606輸入寄存器405，如省略號(hào)所示，它是16位寬。信號(hào)606也被分流到調(diào)整模式比較器415的輸入端中。寄存器405把信號(hào)606延遲一個(gè)時(shí)鐘周期，產(chǎn)生延遲信號(hào)410。信號(hào)410也被分流到調(diào)整模式比較器415的輸入端。寄存器4000把信號(hào)410延遲一個(gè)時(shí)鐘周期，產(chǎn)生延遲信號(hào)4001。信號(hào)4001也被分流到調(diào)整模式比較器415的輸入端。寄存器4010把信號(hào)4001延遲一個(gè)時(shí)鐘周期，產(chǎn)生延遲信號(hào)4011。信號(hào)4011也被分流到調(diào)整模式比較器415的輸入端。20位調(diào)整器電路608允許4001和4010的組合32位數(shù)據(jù)流被多路復(fù)用器425多路復(fù)用為一個(gè)20位數(shù)據(jù)流6002。例如，當(dāng)在信號(hào)4011的數(shù)據(jù)位3到0和信號(hào)4001的數(shù)據(jù)位15到8、信號(hào)410的數(shù)據(jù)位15到4以及信號(hào)606的數(shù)據(jù)位11到0上同時(shí)檢測(cè)調(diào)整模式0xFFE時(shí)，重置偏移信號(hào)420。當(dāng)偏移信號(hào)420等于0時(shí)，信號(hào)411 15-0和4001 15-12被傳遞給信號(hào)6002。當(dāng)偏移信號(hào)420等于1時(shí)，信號(hào)411 11-0和4001 15-8被傳遞給信號(hào)6002。當(dāng)偏移信號(hào)420等于2時(shí)，信號(hào)411 7-0和4001 15-4被傳遞給信號(hào)6002。當(dāng)偏移信號(hào)420等于3時(shí)，信號(hào)411 3-0和4001 15-0被傳遞給信號(hào)6002。當(dāng)偏移信號(hào)420等于4時(shí)，不變的填充值就被發(fā)送到信號(hào)6002，并且數(shù)據(jù)有效信號(hào)6004被置為無(wú)效。
除了在上述重置情形期間，每個(gè)時(shí)鐘過(guò)后偏移信號(hào)420都會(huì)被增加。當(dāng)偏移信號(hào)420小于4時(shí)，數(shù)據(jù)有效信號(hào)6004就會(huì)被置為激活。20位數(shù)據(jù)調(diào)整器608把數(shù)據(jù)有效信號(hào)6004傳送到流量控制/狀態(tài)濾波器邏輯6001。
返回圖6，流量控制/狀態(tài)濾波器邏輯6001從調(diào)整后的數(shù)據(jù)流6002中過(guò)濾遠(yuǎn)端流量控制和遠(yuǎn)端狀態(tài)，并將其通過(guò)信號(hào)6003傳送到添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624。當(dāng)調(diào)整后的數(shù)據(jù)流6002的第20位等于1時(shí)，表示調(diào)整后的數(shù)據(jù)流6002的當(dāng)前值是遠(yuǎn)端流量控制信息或遠(yuǎn)端狀態(tài)信息。所述流量控制/狀態(tài)濾波器邏輯6001通過(guò)切斷輸入到緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010和FIFO寫(xiě)控制邏輯6030的數(shù)據(jù)有效信號(hào)6005，對(duì)遠(yuǎn)端流量控制和遠(yuǎn)端狀態(tài)進(jìn)行過(guò)濾。流量控制/狀態(tài)濾波器邏輯6001去掉兩個(gè)額外的調(diào)整位，將緩沖器數(shù)據(jù)流6011傳送到緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010和FIFO寫(xiě)控制邏輯6030，其中所述調(diào)整位在圖3的入口FPGAFIFO寫(xiě)控制邏輯336被插入。
緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010計(jì)算寫(xiě)地址6014，并將其傳送到緩沖器地址控制6050以及緩沖器讀控制6020。寫(xiě)地址從0開(kāi)始，每寫(xiě)一次后就增加1。緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010把18位寬SDR 155.52MHz輸入數(shù)據(jù)流6011轉(zhuǎn)換成9位寬DDR 155.52MHz數(shù)據(jù)流6012。緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010把數(shù)據(jù)流6012傳送到外部緩沖存儲(chǔ)器6060。輸入數(shù)據(jù)有效信號(hào)6005作為緩沖器寫(xiě)控制信號(hào)6013被傳輸?shù)酵獠烤彌_存儲(chǔ)器6060。緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010通過(guò)監(jiān)視輸入數(shù)據(jù)流6011的第9位，檢測(cè)寫(xiě)入到緩沖存儲(chǔ)器6060的空閑開(kāi)始標(biāo)志，并將輸入的空閑開(kāi)始標(biāo)志信號(hào)6015傳送到緩沖器讀控制邏輯6020。輸入數(shù)據(jù)6011的第9位設(shè)為1，激活的數(shù)據(jù)有效信號(hào)表示輸入空閑開(kāi)始的出現(xiàn)。緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010把緩沖器時(shí)鐘信號(hào)6016傳送到外部緩沖存儲(chǔ)器6060。
緩沖器讀控制邏輯6020計(jì)算讀地址6023并將其傳送到緩沖器地址控制邏輯6050。讀地址從0開(kāi)始，每讀一次就增加1。緩沖器讀控制邏輯6020把9位寬155.52MHz DDR輸入數(shù)據(jù)流6021轉(zhuǎn)換成18位寬155.52MHz SDR輸出數(shù)據(jù)流6031。數(shù)據(jù)流6031被傳送到FIFO寫(xiě)控制邏輯6030。緩沖器讀控制邏輯產(chǎn)生數(shù)據(jù)有效信號(hào)6035給速率調(diào)整邏輯6030。緩沖器讀控制邏輯6020通過(guò)監(jiān)視緩沖存儲(chǔ)器6060中的可用緩沖器額度、緩沖器深度和當(dāng)前的空閑開(kāi)始標(biāo)志數(shù)目來(lái)控制緩沖器讀。通過(guò)來(lái)自添加FC空閑/接收器就緒邏輯624的緩沖器額度信號(hào)6026，接收最初可用的緩沖器到緩沖器額度。每次幀順序集的FC起點(diǎn)被從緩沖存儲(chǔ)器6060讀出，并在數(shù)據(jù)流6021上被檢測(cè)到，剩余緩沖器到緩沖器額度計(jì)數(shù)就被加1。幀順序集的FC起點(diǎn)，用(K28.5 D21.5根據(jù)ANSI X3.230 FC-1中所定義的類(lèi)別的2個(gè)字節(jié))表示。每次通過(guò)來(lái)自添加FC空閑/接收器就緒邏輯624的本地FC接收器就緒信號(hào)6025檢測(cè)到本地FC接收器就緒，就將可用的緩沖器到緩沖器額度減1。當(dāng)當(dāng)前緩沖器到緩沖器剩余額度大于可用額度時(shí)，就禁止啟動(dòng)緩沖器讀。在優(yōu)選實(shí)施例中，有2種情況，當(dāng)有至少一個(gè)可用的緩沖器到緩沖器額度時(shí)就會(huì)啟動(dòng)一系列緩沖器讀。第一種是當(dāng)緩沖器深度被計(jì)算為大于1024時(shí)。第二種是當(dāng)緩沖存儲(chǔ)器6060中的當(dāng)前空閑開(kāi)始標(biāo)志的數(shù)目大于0時(shí)。通過(guò)比較當(dāng)前的讀和寫(xiě)地址計(jì)算緩沖器深度。當(dāng)設(shè)置來(lái)自緩沖器寫(xiě)控制邏輯6010的輸入的空閑開(kāi)始標(biāo)志信號(hào)6015時(shí)，當(dāng)前的空閑開(kāi)始標(biāo)志計(jì)數(shù)器增加1。每次從外部緩沖存儲(chǔ)器6060讀出并在數(shù)據(jù)流6021上檢測(cè)到空閑開(kāi)始標(biāo)志時(shí)，當(dāng)前的空閑開(kāi)始標(biāo)志計(jì)數(shù)器就減1。一旦開(kāi)始一系列的緩沖器讀，就會(huì)持續(xù)到3種事件中的一種發(fā)生。來(lái)自FIFO 612的FIFO深度數(shù)據(jù)流6034信號(hào)表示FIFO已經(jīng)滿(mǎn)了，從緩沖存儲(chǔ)器6060讀出空閑開(kāi)始標(biāo)志，或者緩沖器深度等于0。緩沖器讀控制邏輯6020通過(guò)緩沖器讀使能信號(hào)6024啟動(dòng)緩沖存儲(chǔ)器讀。緩沖器讀控制邏輯6020把讀緩沖器數(shù)據(jù)流6031和讀緩沖器數(shù)據(jù)有效信號(hào)6035傳送到FIFO寫(xiě)控制邏輯6030。
緩沖器地址邏輯6050從緩沖器寫(xiě)邏輯6010獲得寫(xiě)地址流6014。緩沖器地址邏輯6050從緩沖器讀邏輯6020獲得讀地址流6023。緩沖器地址邏輯6050把2個(gè)輸入22位寬155.52MHz SDR地址總線(xiàn)轉(zhuǎn)換成一個(gè)22位寬155.52MHz DDR地址總線(xiàn)6051。緩沖器地址邏輯6050把組合的緩沖器地址信號(hào)6051傳送到外部緩沖存儲(chǔ)器6060。在優(yōu)選實(shí)施例中，外部緩沖存儲(chǔ)器6060將利用緩沖器時(shí)鐘信號(hào)6016的上升沿作為緩沖器讀地址中的時(shí)鐘，并且外部緩沖存儲(chǔ)器6060將利用緩沖器時(shí)鐘信號(hào)6016的下降沿作為緩沖器地址中的時(shí)鐘。
FIFO寫(xiě)控制邏輯6030將在非緩沖數(shù)據(jù)流6011和相關(guān)的數(shù)據(jù)有效信號(hào)6005以及緩沖數(shù)據(jù)流6031和相關(guān)的數(shù)據(jù)有效信號(hào)6035之間進(jìn)行選擇，并通過(guò)輸出數(shù)據(jù)流6032和寫(xiě)使能信號(hào)6033將其傳送到FIFO612。在旁路緩沖模式中，非緩沖數(shù)據(jù)流和相關(guān)的數(shù)據(jù)有效信號(hào)6005被傳輸?shù)紽IFO 612。在正常操作中，緩沖數(shù)據(jù)流6031和相關(guān)的數(shù)據(jù)有效信號(hào)6035被傳輸?shù)紽IFO 612。FIFO寫(xiě)控制邏輯6030識(shí)別出原語(yǔ)序列。在優(yōu)選實(shí)施例中，如果1024深18位寬FIFO 612的深度超過(guò)90％滿(mǎn)，則FIFO寫(xiě)控制邏輯6030將移除原語(yǔ)序列中各個(gè)原語(yǔ)。FIFO深度信號(hào)6034就從FIFO 612獲得。FIFO寫(xiě)控制邏輯6030將檢測(cè)第9位上的空閑開(kāi)始標(biāo)志或者18位緩沖數(shù)據(jù)流6032的較低控制位，并通過(guò)空閑開(kāi)始信號(hào)6045將其傳送到添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624。
優(yōu)選地，F(xiàn)IFO 612是1024深18位寬雙端口，雙時(shí)鐘域FIFO。FIFO612把調(diào)整后的慢讀數(shù)據(jù)信號(hào)638輸出到多路復(fù)用器(mux)634。調(diào)整后的慢讀數(shù)據(jù)信號(hào)638被同步至更慢的線(xiàn)路時(shí)鐘106.25MHz速率信號(hào)680。FIFO 612寫(xiě)操作被同步至155.52MHz時(shí)鐘604。由于讀操作比寫(xiě)操作更慢，因此需要一種防止FIFO溢出的方法。FIFO寫(xiě)控制邏輯6030在FIFO 612開(kāi)始填充時(shí)通過(guò)移除原語(yǔ)序列中的各個(gè)原語(yǔ)來(lái)防止FIFO 612溢出。這在ANSI INCITS 373-2003第7.3節(jié)中描述的FC鏈路恢復(fù)處理期間或在旁路緩沖器模式激活時(shí)可能是必須的。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)在FIFO 612深度超過(guò)90％滿(mǎn)時(shí)暫停緩沖器讀從而暫停FIFO寫(xiě)，緩沖器讀控制邏輯6020將防止FIFO 612溢出。
添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624把FIFO讀信號(hào)6044傳送到FIFO 612，以便于控制FIFO讀。通過(guò)經(jīng)由信號(hào)6034監(jiān)視FIFO 612的深度狀態(tài)、來(lái)自FIFO寫(xiě)控制6030的輸入空閑開(kāi)始信號(hào)6045、經(jīng)由第9位或者18位FIFO數(shù)據(jù)流638上較低控制位來(lái)自FIFO 612的輸出空閑開(kāi)始信號(hào)、當(dāng)前用戶(hù)可用緩沖器到緩沖器額度以及當(dāng)前遠(yuǎn)端可用緩沖器計(jì)數(shù)，來(lái)控制FIFO讀。在優(yōu)選實(shí)施例中，有2種情況將會(huì)啟動(dòng)一系列的FIFO讀。第一種是當(dāng)根據(jù)FIFO深度狀態(tài)信號(hào)6034所指示，F(xiàn)IFO612超過(guò)85％滿(mǎn)時(shí)。第二種是當(dāng)FIFO 612中的當(dāng)前空閑開(kāi)始標(biāo)志的數(shù)目大于0時(shí)。當(dāng)設(shè)置來(lái)自FIFO寫(xiě)控制邏輯6030的輸入空閑開(kāi)始標(biāo)志信號(hào)6045時(shí)，當(dāng)前的空閑開(kāi)始標(biāo)志計(jì)數(shù)器就加1。每次從FIFO讀出和在數(shù)據(jù)流638上檢測(cè)空閑開(kāi)始標(biāo)志時(shí)，當(dāng)前的空閑開(kāi)始標(biāo)志計(jì)數(shù)器就減1。一旦開(kāi)始一系列的FIFO讀，它們就會(huì)持續(xù)到空閑開(kāi)始標(biāo)志在FIFO數(shù)據(jù)流638上被從FIFO 612讀出。當(dāng)FIFO 612被讀取時(shí)，添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624就選擇FIFO數(shù)據(jù)流638，并通過(guò)多路復(fù)用器634將其傳給數(shù)據(jù)流6041。當(dāng)FIFO 612沒(méi)有被讀取時(shí)，添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624就選擇FC空閑模式6042給數(shù)據(jù)流6041。如果有多于0個(gè)當(dāng)前掛起輸出接收器就緒，同時(shí)FC空閑模式6042是當(dāng)前所選中的并且估計(jì)的遠(yuǎn)端可用緩沖器空間大于圖2的本地入口數(shù)據(jù)流202所需的最大潛在緩沖器空間，那么添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624就通過(guò)多路復(fù)用器634選擇FC接收器就緒模式6043。添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624傳送多路復(fù)用器選擇信號(hào)625以便于控制多路復(fù)用器634的輸出。當(dāng)通過(guò)來(lái)自入口FPGA 300的流量控制/狀態(tài)數(shù)據(jù)流3005設(shè)置本地入口接收分組標(biāo)志時(shí)，當(dāng)前掛起接收器就緒計(jì)數(shù)被加1。添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624無(wú)論何時(shí)通過(guò)多路復(fù)用器634選擇FC接收器就緒模式6043，當(dāng)前掛起接收器就緒計(jì)數(shù)都會(huì)減1。在圖10流量控制描述部分描述計(jì)算遠(yuǎn)端可用緩沖器空間的方法。圖2的本地入口數(shù)據(jù)流202所需的最大緩沖器空間用下列算法計(jì)算所需最大緩沖器字節(jié)＝以字節(jié)為單位的最大分組長(zhǎng)度*遠(yuǎn)端緩沖器到緩沖器額度。添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯把本地接收器就緒信號(hào)6025和本地自動(dòng)檢測(cè)緩沖器到緩沖器額度信號(hào)6026傳輸?shù)骄彌_器讀控制邏輯6020。添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624經(jīng)由要被傳輸?shù)竭h(yuǎn)端出口FPGA的數(shù)據(jù)流3006把流量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)流傳送到入口FPGA 300。在優(yōu)選實(shí)施例中，流量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)流3006包括下列信號(hào)本地信號(hào)丟失、恒定本地入口NOS、本地入口壞同步、本地入口速率、FLOW_CONTROL.BufferSize或者以字節(jié)為單位的本地出口緩沖器大小，F(xiàn)LOW_CONTROL.BB_Credit或者自動(dòng)檢測(cè)的本地客戶(hù)緩沖器至緩沖器額度或者，以及FLOW_CONTROL.Transmitted或者傳輸至本地出口客戶(hù)的出口塊總數(shù)。優(yōu)選地，塊被定義為4320字節(jié)或(2×(最大FC幀尺寸+12字節(jié)內(nèi)部開(kāi)銷(xiāo)))。流量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)流3006與圖10的信號(hào)1016和1062相似。
多路復(fù)用器電路634將根據(jù)從添加FC空閑/FC接收器就緒邏輯624獲得的選擇控制信號(hào)625的值，傳遞FIFO 612的18位輸出數(shù)據(jù)流638或者FC空閑模式6042或者FC接收器就緒輸出信號(hào)6043。多路復(fù)用器電路634把生成的多路復(fù)用數(shù)據(jù)流6041傳送到外部SerDes輸出接口邏輯6040。
SerDes接口邏輯把18位寬106.25MHz SDR數(shù)據(jù)流6041轉(zhuǎn)換為用于2G FC的9位寬106.25MHz DDR或者用于1G FC數(shù)據(jù)流640的106.25MHz SDR。數(shù)據(jù)流640被發(fā)送到SerDes 522(圖5)并與信號(hào)506相似。
如用省略號(hào)示出的，參照信號(hào)544描述的元件的結(jié)構(gòu)和功能與產(chǎn)生發(fā)送給SerDes 522的信號(hào)1200、1202和1204的信號(hào)545、547和548完全相同。信號(hào)1200、1202和1204與信號(hào)507、508和509(圖5)類(lèi)似。
參考信號(hào)544描述的元件的結(jié)構(gòu)和功能與產(chǎn)生發(fā)送給SerDes 522的信號(hào)1200、1202、1204、1206、1208和1210的信號(hào)545、547和548完全相同。信號(hào)1200、1202、1204、1206、1208和1210與信號(hào)508-513類(lèi)似。
圖10描繪了分開(kāi)很遠(yuǎn)地理距離的兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN A 1005和SAN Z 1080。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，只詳細(xì)描述來(lái)自SAN A 1005到SAN Z1080的四個(gè)獨(dú)立的10b編碼GFC/2GFC數(shù)據(jù)流中的一個(gè)的流量控制。描述的例子是從圖1的105到146的數(shù)據(jù)路徑。用于其它數(shù)據(jù)流的流量控制也相同?；氐綀D10，數(shù)據(jù)路徑1006、1012、1042和1072代表AZ方向上的數(shù)據(jù)流量。數(shù)據(jù)路徑1074、1044、1022和1008表示ZA方向上的數(shù)據(jù)流量。在下列圖表中只描述AZ方向上的流量控制。然而，為了完全明白流量控制，必須示出利用AZ數(shù)據(jù)流和ZA數(shù)據(jù)流的AZ流量控制。ZA流量控制與AZ流量控制相同，只是方向相反。
本地入口1010和出口模塊1020協(xié)同工作，以便于在AZ方向上執(zhí)行SAN A 1005的光纖通道流量控制。入口模塊1010將非侵入地監(jiān)視來(lái)自SAN A 1005的如FC ANSI X3T11所定義的FC注冊(cè)，以便于確定SAN A 1005的緩沖器到緩沖器額度。所檢測(cè)到的緩沖器到緩沖器額度值將通過(guò)信號(hào)1014被傳輸?shù)匠隹谀K1020，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)FC方法用于外部FC流量控制。出口模塊只有在SAN A 1005中的可用緩沖器到緩沖器額度大于0時(shí)傳送幀。檢測(cè)到的緩沖器到緩沖器額度值也通過(guò)信號(hào)1012、傳輸系統(tǒng)1040和信號(hào)1042被傳送到出口模塊1060，以控制ZA方向上的數(shù)據(jù)流。出口模塊1060利用檢測(cè)到的緩沖器到緩沖器額度值來(lái)分配一部分SRAM 1030用于專(zhuān)用內(nèi)部流量控制。出口模塊1060只有在緩沖器SRAM 1030具有足夠可用的字節(jié)時(shí)才發(fā)送FC接收器就緒，以便于保持緩沖器到緩沖器額度的數(shù)目，由此控制從SAN Z1080進(jìn)入到入口模塊1070的ZA數(shù)據(jù)流1074。在由于加電、鏈路RESET協(xié)議或其它動(dòng)作重啟任何接口后，光纖通道入口1010和出口1060模塊進(jìn)入初始化程序。
表2示出了初始化。出口1020模塊等待經(jīng)由入口模塊1070來(lái)自出口模塊1060的流量控制消息。來(lái)自出口模塊1060輸入到出口模塊1020的初始流量控制消息(稱(chēng)作FLOW_CONTROL Message)以字節(jié)為單位包含可用于在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端的SRAM 1050存儲(chǔ)的緩沖器空間。這種估計(jì)由名為FAR_END_AVAILABE的變量定義。所述FLOW_CONTROL Message在用于AZ方向的出口1060和出口模塊1020(1020和1060用于ZA方向)之間持續(xù)發(fā)送，并且保存最后收到的消息。

表2.近端FC端口初始化在表3中示出了出口模塊1060的初始化過(guò)程。出口模塊1060在變量FLOW_CONTROL_Buffer_Size中以字節(jié)為單位記錄在SRAM1050可用的緩沖器尺寸。此外，入口模塊1070將通過(guò)監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)1074上的用戶(hù)注冊(cè)命令，檢測(cè)在接收SAN Z 1080處可用的緩沖器額度的數(shù)目。通過(guò)識(shí)別注冊(cè)幀來(lái)監(jiān)聽(tīng)用戶(hù)注冊(cè)，該注冊(cè)幀能夠通過(guò)用于SAN通信的由ANSI INCITS定義的唯一的值來(lái)監(jiān)視幀標(biāo)頭和服務(wù)參數(shù)塊。所述值通過(guò)信號(hào)1064被傳送到出口模塊1060。出口模塊將把所述值記錄為變量BB_credit。最初，變量FLOW_CONROL.Transmitted_Bytes被設(shè)為0。由于沒(méi)有發(fā)送過(guò)幀并且沒(méi)有收到應(yīng)答，因而B(niǎo)B_Credit_Count被設(shè)為0。

表3.出口模塊初始化如表4所示，出口模塊1020識(shí)別遠(yuǎn)端SRAM 1050緩沖器可用性狀態(tài)作為從SAN A 1005收到的光纖通道幀的函數(shù)。從SAN A 1005輸入終端A的入口模塊1010的數(shù)據(jù)1006經(jīng)由信號(hào)1012、傳輸系統(tǒng)1040和信號(hào)1042被傳送到出口模塊1060。終端A的入口模塊1010，指示經(jīng)由信號(hào)1014發(fā)送到出口模塊1020的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)目。變量FAR_END_AVAILABLE數(shù)被減少所發(fā)出的字節(jié)數(shù)。

表4.本地出口模塊1020響應(yīng)于從SAN A 1005接收的數(shù)據(jù)幀跟蹤遠(yuǎn)端SRAM 1050中的緩沖器可用性狀態(tài)出口模塊1020把SRAM 1050的可用性作為傳送給SAN Z 1080的字節(jié)數(shù)的函數(shù)來(lái)更新。如表5所示，經(jīng)由來(lái)自出口模塊1060的FLOW_CONTROL消息接收所述信息。來(lái)自出口模塊1060的FLOW_CONTROL消息經(jīng)由信號(hào)1062到達(dá)入口模塊1070。入口模塊1070在ZA數(shù)據(jù)1074中插入FLOW_CONTROL消息，并將其經(jīng)由1044發(fā)送到傳輸系統(tǒng)1040。所述消息經(jīng)由信號(hào)1022到達(dá)出口模塊1022。如果存儲(chǔ)器可用性有變化，就利用該變化增加SRAM 1050的附加字節(jié)可用數(shù)目。根據(jù)傳送到出口1060的字節(jié)數(shù)和從出口1060傳送到SAN Z1080的字節(jié)數(shù)跟蹤SRAM 1050的可用性。只要在遠(yuǎn)端有足夠可用的緩沖器防止數(shù)據(jù)溢出，出口模塊1020就允許SAN A 1005經(jīng)由信號(hào)1006發(fā)送數(shù)據(jù)。該方法保證了遠(yuǎn)端緩沖器不會(huì)溢出。

表5.本地出口模塊1020根據(jù)發(fā)送到SAN Z 1080的數(shù)據(jù)跟蹤SRAM 1050中的緩沖器可用性SAN A 1005和入口模塊1010之間的接口依照光纖通道標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。只要在系統(tǒng)的遠(yuǎn)端SRAM 1050內(nèi)有足夠的空間，出口模塊1020就經(jīng)由信號(hào)1008啟用給SAN A 1005的R_RDY應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)遠(yuǎn)端緩沖器不可用時(shí)，經(jīng)由信號(hào)1008到SAN A 1005的R_RDY流量被停止，由此停止經(jīng)由1006進(jìn)入入口模塊1010的業(yè)務(wù)。
出口模塊1060經(jīng)由信號(hào)1042經(jīng)過(guò)傳輸系統(tǒng)1040從入口模塊1010接收數(shù)據(jù)，并如表6所示經(jīng)由信號(hào)1052將其存儲(chǔ)在SRAM 1050中。出口模塊1020根據(jù)收到的字節(jié)數(shù)目(在變量FLOW_CONTROL_available中)，降低存儲(chǔ)器的可用性。

表6.出口模塊1060在SRAM 1050中跟蹤緩沖器可用計(jì)數(shù)如表7中所示出的，出口模塊1060經(jīng)由信號(hào)1072與SAN Z 1080執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)光纖通道協(xié)議，以便于把數(shù)據(jù)幀傳送到SAN Z 1080。出口模塊1060根據(jù)在初始化時(shí)記錄在變量BB_credit_count中的緩沖器可用額度數(shù)目，向SAN Z 1080發(fā)送數(shù)據(jù)。所述計(jì)數(shù)定義了可發(fā)送至SAN Z而不會(huì)溢出其緩沖器的分組的數(shù)目。在收到初始計(jì)數(shù)之后，當(dāng)從出口模塊1060向SAN Z 1080傳送分組時(shí)，所述數(shù)目就會(huì)被減少。當(dāng)SAN Z1080經(jīng)由信號(hào)1074通過(guò)入口模塊1070和信號(hào)1064發(fā)送的R_RDY信號(hào)應(yīng)答接收了分組時(shí)，額度計(jì)數(shù)就會(huì)被增加。該方法依照標(biāo)準(zhǔn)光纖通道協(xié)議，使出口模塊1060持續(xù)跟蹤SAN Z 1080中的緩沖器可用性，并且只在緩沖器可用時(shí)發(fā)送分組。只要緩沖器可用性(BB_credit_count)沒(méi)有為0，數(shù)據(jù)就會(huì)繼續(xù)從出口1060向SAN Z 1080流動(dòng)。如果額度計(jì)數(shù)變?yōu)?，通過(guò)1042到達(dá)的輸入數(shù)據(jù)幀就會(huì)開(kāi)始填滿(mǎn)SRAM 1050，并降低存儲(chǔ)器的可用性。如之前描述的，當(dāng)存儲(chǔ)器可用性變?yōu)?時(shí)，輸入到出口模塊1020的流量控制消息發(fā)起暫停業(yè)務(wù)的反向壓力。這就確保了SRAM 1050不會(huì)溢出。

表7.出口模塊1060與SAN Z 1080之間執(zhí)行光纖通道流量控制由于SAN A 1005和SAN Z 1080之間的傳輸延遲，SRAM 1050是必需的。SAN A 1005和終端A 1000可以相距最多100km。類(lèi)似地，SAN Z 1080和終端Z也可以相距最多100km。兩個(gè)終端可以相距3000km以上。因此，終端A到終端Z之間的數(shù)據(jù)流通過(guò)傳輸系統(tǒng)1040時(shí)都要延遲。從傳輸系統(tǒng)1040收到的信號(hào)1042相對(duì)于發(fā)送信號(hào)1012被延遲。所述延遲在光纖中大約每公里4.85微秒，并取決于2個(gè)終端之間的地理距離。類(lèi)似地，從出口1060到入口1010的流量控制消息受到同樣的延遲。為了使吞吐量最大以防止業(yè)務(wù)中斷，緩沖存儲(chǔ)器必須能夠存儲(chǔ)相當(dāng)于傳輸系統(tǒng)往返時(shí)間的數(shù)據(jù)。因此，SRAM 1050的尺寸必須隨著終端A和Z之間的地理距離的增加而增加。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用超過(guò)3000km的地理距離，并且所述距離可擴(kuò)展到6000km。
SRAM 1050的尺寸確定在不降低SAN A 1005和SAN Z 1080之間的吞吐量的情況下的最大的地理距離。存儲(chǔ)在SRAM 1050中的數(shù)據(jù)是1.7Gbps的8b編碼數(shù)據(jù)速率加控制字符。在優(yōu)選實(shí)施例中，為每個(gè)光纖通信端口分配可擴(kuò)展到16MB的8MB的SRAM。在優(yōu)選實(shí)施例中，有4個(gè)光纖通道端口和4個(gè)這種存儲(chǔ)器體。下面示出了每個(gè)存儲(chǔ)器體的距離的計(jì)算過(guò)程。
存儲(chǔ)器＝每光纖通道端口(圖1的105、110、115、120)8MB或者6.711e7位數(shù)據(jù)速率＝8b編碼時(shí)1.7Gbps(10b編碼時(shí)2.125Gbps)最大等待時(shí)間＝存儲(chǔ)器中的#位/8b編碼位速率＝39.476毫秒每公里的往返時(shí)間＝每公里.01毫秒最大距離＝等待時(shí)間/每公里的往返時(shí)間＝3948km如所示，兩個(gè)終端之間可以是大約3948km的距離。如果利用16MB版本的SRAM，則所述距離加倍，大約為7896km。
所述存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)為，SRAM 1050能被分為可以被單獨(dú)尋址或作為整體尋址的4個(gè)體。支持之前描述的所有數(shù)據(jù)格式。例如，如表8中所示的，對(duì)于10GFC，存儲(chǔ)器能夠被組合為整體，并且最大距離是2552km，可擴(kuò)展到5104km。該表示出了如何根據(jù)聚集哪個(gè)光纖通道標(biāo)準(zhǔn)分配存儲(chǔ)器。

表8用來(lái)映射光纖通道數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器分配另外一個(gè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)是，它包括內(nèi)置式延遲機(jī)制，其使在SAN之間(圖10中的SAN A 1005和SAN Z 1080)用戶(hù)可編程延遲。由于必須優(yōu)化運(yùn)行在光纖通道之上的應(yīng)用，以便于解決傳輸中的延遲問(wèn)題，該特點(diǎn)尤為重要。在傳輸設(shè)備中包括延遲的特點(diǎn)使用戶(hù)不需額外的設(shè)備就能夠優(yōu)化其應(yīng)用。
參照?qǐng)D5，在優(yōu)選實(shí)施例中，通道2 SRAM 592具備用于通道1數(shù)據(jù)離開(kāi)端口1(506和507)的延遲功能。通道1到4的復(fù)合數(shù)據(jù)544輸入出口模塊504，并被分為4個(gè)獨(dú)立的通道。通道1的數(shù)據(jù)接著被經(jīng)由582發(fā)送到通道2的SRAM 592。所述SRAM在4MB(4194304個(gè)地址)作為位16位寬地址尋址。數(shù)據(jù)從地址0開(kāi)始連續(xù)寫(xiě)入地址4194304并轉(zhuǎn)回(roll over back)地址0。從地址0開(kāi)始在每個(gè)用戶(hù)可編程延遲之后的時(shí)間讀數(shù)據(jù)。寫(xiě)和讀操作之間的時(shí)間偏移產(chǎn)生了延遲。所述延遲數(shù)據(jù)586被讀入出口FPGA 504并被施加之前定義的常規(guī)流量控制操作。在該操作期間，Ch 1 SRAM根據(jù)之前定義被使用，以為流控制提供緩沖。類(lèi)似地，通道4SRAM 594為通道3的數(shù)據(jù)離開(kāi)端口3(508和509)提供延遲。
延遲量根據(jù)寫(xiě)和讀操作之間的時(shí)間偏移計(jì)算。SRAM被配置為FIFO(先進(jìn)現(xiàn)出)并且數(shù)據(jù)以155.52MHz的速率進(jìn)行存儲(chǔ)。因此，用于延遲的時(shí)間分辨率是6.43ns或1.286米。因此，總計(jì)可能的延遲是(4194304×6.43ns)26.969毫秒。單向傳輸時(shí)間大約為.005ms/km并且仿真的全部距離是5393.8km。計(jì)數(shù)器被用來(lái)以155.52MHz時(shí)鐘建立用戶(hù)可編程延遲。因此以6.43ns的增量編程該延遲。這就使得延遲的值以1.286米的增量介于0和5393.8km之間。
雖然參照一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是所述描述并不是用于限制的。例如所述方法和設(shè)備還能用來(lái)聚集并且透明地傳輸多種格式，并不局限于千兆以太網(wǎng)、光纖通道和FICON格式。對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的修改以及本發(fā)明實(shí)施例的替換，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都是顯而易見(jiàn)的，應(yīng)該只根據(jù)下列權(quán)利要求所限定的來(lái)看待本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用于聚集并傳輸基于分組的數(shù)據(jù)，包括存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，其中多個(gè)基于分組的數(shù)據(jù)流被發(fā)送；至少一個(gè)入口流模塊，其中多個(gè)基于分組的數(shù)據(jù)流被接收并被處理成復(fù)合的基于分組的數(shù)據(jù)流；至少一個(gè)上游處理器，在功能上連接至入口流模塊；傳輸裝置，用來(lái)傳輸從入口流模塊接收到的復(fù)合的基于分組的數(shù)據(jù)流；至少一個(gè)出口流模塊，其中復(fù)合的基于分組的數(shù)據(jù)流被接收并被處理成多個(gè)基于分組的數(shù)據(jù)流；至少一個(gè)下游處理器，在功能上連接至出口流模塊，用于讀取用戶(hù)數(shù)據(jù)；以及存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，其中多個(gè)基于分組的數(shù)據(jù)流被接收。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種設(shè)備和方法，用來(lái)以本地模式聚集各個(gè)光纖通道數(shù)據(jù)流，并擴(kuò)展光纖通道存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的連通性，所述光纖通道存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在具有前向糾錯(cuò)功能的高速數(shù)據(jù)通道上跨越很長(zhǎng)地理距離。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101057458SQ200580038208
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者薩米爾·薩蒂什·塞特, 布賴(lài)恩·羅亞爾, 理查德·托馬斯·休伊, 杰弗里·勞埃德·考克斯, 湯姆·摩爾, 凱利·霍金斯 申請(qǐng)人:皮沃塔爾決策股份有限公司