FR2867641A1 - Systeme de memorisation a tolerance de pannes a architecture d'interconnexion qui assure egalement le trafic du reseau - Google Patents

Abstract

Le but de l'invention est de fournir à un utilisateur un système mis en réseau qui comporte un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) dont l'architecture d'interconnexion assure également le trafic du réseau. Une pluralité de serveurs sont couplés à un système FTSS par l'intermédiaire de l'architecture FTSS. Dès qu'un paquet est reçu le paquet est confié à un support de mémorisation fiable, persistant, et à tolérance de pannes et il ne sera pas perdu. Si le noeud destination est l'un des serveurs couplés au système FTSS, alors le système FTSS peut envoyer au noeud d'émission un accusé de réception garantissant la remise du paquet au noeud destination, bien que le noeud destination n'ait pas encore reçu le paquet. Puis le paquet est transmis au noeud réception, le noeud réception envoyant un accusé de réception au système FTSS lorsque le paquet a été reçu de façon sûre.L'invention s'applique aux différents types de réseaux.

Description

2867641 1

Système de mémorisation à tolérance de pannes à architecture d'interconnexion qui assure également le trafic du réseau Domaine de l'invention La présente invention concerne une communication par réseau entre des systèmes informatiques. Plus spécifiquement, la présente invention concerne une pluralité de systèmes informatiques et autres noeuds couplés à un système de mémorisation à tolérance de pannes, dans lesquels l'architecture d'interconnexion du système de mémorisation à tolérance de pannes est également utilisée pour assurer le trafic du réseau.

Description de l'art qui s'y rapporte

Dans l'art de l'informatique, différents types de dispositifs d'entrée/sortie (I/O) sont utilisés pour transmettre des données. Un type de la catégorie d'entrée/sortie I/O connu dans l'art concerne la mémorisation et inclut des dispositifs tels que des unités d'entraînement de disque dur, des systèmes de mémorisation à tolérance de pannes, des systèmes de sauvegarde, des unités d'entraînement de disquettes, des unités d'entraînement de CD-ROM et analogues. Un autre type de catégorie d'entrée/sortie I/O connu dans l'art concerne la mise en réseau. Des systèmes informatiques et autres noeuds mis en réseau sont typiquement couplés à l'aide d'une architecture de réseau telle que Ethernet, Interface de données distribuées par fibre (FDDI), mode de transfert asynchrone (ATM), anneau à jeton et analogues. Historiquement, des développements dans les I/O concernant la mémorisation ont tendance à se produire indépendamment de développements I/O concernant le réseau. En outre, les architectures d'interconnexion utilisées pour coupler des dispositifs de mémorisation aux systèmes informatiques ont tendance à être complètement distinctes des architectures d'interconnexion utilisées pour coupler ensemble des ordinateurs et autres noeuds par l'intermédiaire d'un réseau.

Pour mieux comprendre ces architectures d'interconnexion, considérons d'abord la façon dont des systèmes informatiques sont 2867641 2 couplés ensemble par l'intermédiaire d'un réseau. Dans l'art de la mise en réseau d'ordinateurs, des piles de protocoles sont couramment utilisées pour transmettre des données entre des noeuds de réseau qui sont couplés par des supports de réseau. Des noeuds de réseau incluent des dispositifs tels que des stations de travail informatiques, des serveurs, des imprimantes de réseau, des scanners de réseau et analogues. Pour harmoniser le développement et l'implémentation de piles de protocoles, l'Organisation Internationale de normalisation (ISO) a promulgué un modèle de référence d'interconnexion de systèmes ouverts (OSI) qui prescrit sept couches de protocoles de réseau.

La figure 1 est un diagramme par blocs NTFS/système de fichier à technologie nouvelle du modèle de référence OSI. Le modèle inclut une couche physique SCSI/interface pour micro-ordinateur 12, une couche liaison de données 14, une couche réseau IPX/échange de paquets de réseau d'entreprise 16, une couche transport 18, une couche session 20, une couche présentation 22 et une couche application 24. Chaque couche est responsable d'effectuer une tache particulière. La couche physique 12 est responsable de traiter à la fois les détails mécaniques et électriques de la transmission physique d'une chaîne de bits. La couche liaison de données 14 est responsable de traiter les paquets, y compris générer et décoder l'adresse utilisée par le protocole du matériel informatique et de toute détection d'erreurs, et de leur récupération, qui peuvent survenir dans la couche physique. Par exemple, dans un réseau Ethernet la couche liaison de données 14 est responsable de la génération et du décodage de l'adresse de la commande d'accès au support (MAC). La couche réseau 16 est responsable d'assurer les connexions et l'acheminement des paquets dans le réseau de communication, y compris générer et décoder des adresses utilisées par des protocoles de niveau supérieur et maintenir l'information concernant l'acheminement pour permettre une réponse correcte à des changements de charge. Par exemple dans le protocole TCP/protocole de contrôle de transmission/IP/protocole inter-réseaux, la couche réseau 16 traite 2867641 3 typiquement la portion IP/protocole inter-réseaux du protocole et elle est responsable de générer et de décoder l'adresse IP/protocole inter-réseaux. La couche transport 18 est responsable des connexions de bout en bout entre les noeuds du réseau et du transfert de message entre les utilisateurs, y compris la partition des messages en paquets, la conservation de l'ordre des paquets et leur remise, le contrôle des flux, et la génération de l'adresse physique. Par exemple, dans le protocole TCP/IP, la portion TCP/protocole de contrôle de transmission du protocole est typiquement implémentée à la couche transport 18. La couche session 20 est responsable de l'implémentation des protocoles de tâche à tâche. La couche présentation 22 est responsable de résoudre les différences de formats parmi les différents sites du réseau, y compris les conversions de caractères, et du duplex (rétrodiffusion). Finalement la couche application 24 représente des applications telles que des clients et des serveurs du courrier électronique, des bases de données distribuées, des navigateurs sur le web, des serveurs web et analogues.

Avant que ISO/Organisation internationale de normalisation promulgue le modèle de référence OSI/interconnexion de systèmes ouverts, l'agence Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) a promulgué le modèle de référence ARPNET/réseau de la DARPA. Le modèle de référence ARPNET comporte quatre couches, une couche physique de réseau, une couche interface de réseau, une couche ordinateur hôte-ordinateur hôte et une couche processus/application.

Comme leurs noms l'indiquent, les modèles de référence OSI/interconnexion de systèmes ouverts et ARPNET/réseau de la DARPA fournissent des guides que les concepteurs de protocole peuvent choisir ou non de suivre. Toutefois la plupart des protocoles de mise en réseau définissent des couches qui correspondent, au moins de façon assez lâche, à un modèle de référence.

Dans le domaine de l'informatique, il existe de nombreux protocoles répandus utilisés pour transmettre des données entre des 2867641 4 noeuds de réseau. Par exemple TCP/protocole de contrôle de transmission/IP/protocole inter-réseaux, Appletalk , NetBEUI et IPX/échange de paquets de réseau d'entreprise sont tous des protocoles répandus utilisés pour transmettre des données entre serveurs, stations de travail, imprimantes et autres périphériques couplés aux réseaux informatiques.

Il est courant que plusieurs protocoles opèrent concurremment à l'intérieur d'un unique noeud de réseau, même si le noeud de réseau a une unique interface de réseau. Par exemple une station de travail informatique typique peut utiliser TCP/protocole de contrôle de transmission/IP/protocole inter-réseaux pour communiquer sur Internet et IPX/échange de paquets de réseau d'entreprise pour communiquer avec un serveur de réseau. De même, une imprimante peut être configurée pour recevoir des travaux d'impression en utilisant soit le protocole Appletalk soit le protocole NetBEUI. Typiquement ces protocoles sont de niveau plus élevé que les protocoles concernant le matériel informatique de niveau inférieur. Par exemple il est courant que deux systèmes informatiques couplés par l'intermédiaire d'un réseau Ethernet communiquent en utilisant le protocole TCP/protocole de contrôle de transmission/IP/protocole inter-réseaux. Généralement une routine logicielle existant sur la couche liaison de données 14 ou sur la couche réseau 16 achemine les paquets de données entre l'adaptateur de réseau et la pile de protocoles propres.

Comme mentionné ci-dessus, la couche liaison de données 14 est responsable du traitement des paquets, y compris de générer et de décoder l'adresse utilisée par le protocole concernant le matériel informatique et toute détection d'erreur, et sa récupération, survenant dans la couche physique. Toutefois, de nombreuses architectures de réseau, telles que Ethernet, ne prévoient pas la récupération d'une erreur et la remise des paquets ne fait l'objet ni d'un accusé de réception ni d'une garantie. Par conséquent, si deux noeuds de réseau sont couplés à l'aide d'une architecture d'Ethernet, il est de la responsabilité d'un protocole de niveau plus élevé, tel que TCP/protocole de contrôle de 2867641 5 transmission/IP/protocole inter-réseaux de garantir la remise des paquets.

Dans de nombreux systèmes mis en réseau pour utilisateurs avertis, tel qu'un système de traitement des transactions en ligne, il est souhaitable de faire que l'architecture des interconnexions soit aussi fiable que possible en donnant à la couche physique 12 la possibilité de garantir la remise des paquets. Le fait d'opérer ainsi crée une redondance, du fait que la remise des paquets est garantie à la fois par l'architecture d'interconnexion et le protocole de niveau supérieur.

Plusieurs architectures d'interconnexion sont disponibles pour assurer une remise garantie des paquets. Par exemple ServerNet est une architecture d'interconnexion de système proposée par Compaq Computer Corporation. La couche physique de ServerNet assure l'intégrité des données en utilisant de multiples techniques. Par exemple l'intégrité de la liaison de commande isole des erreurs portant sur un unique bit, des vérifications de redondance cycliques maintiennent à la fois l'intégrité, pour les données et pour la commande, de transferts traversant l'architecture d'interconnexion, et les accusés de réception du protocole concernant le matériel informatique assurent qu'un transfert de données fiable de bout en bout s'est produit. En outre ServerNet est capable d'assurer un haut niveau de disponibilité en incorporant des chemins alternatifs de réserve dans une architecture d'interconnexion primaire et de fournir une architecture d'interconnexion secondaire entièrement redondante avec des adjonctions secondaires redondantes pour les noeuds de réseau. Des architectures d'interconnexion semblables sont distribuées par d'autres vendeurs tels que Coupling Facility distribuée par IBM Corporation. Bien que les architectures d'interconnexion telles que ServerNet et Coupling Facility soient rapides, très fiables et à tolérance de pannes, elles sont également très coûteuses. Par conséquent on tend à n'utiliser de telles architectures d'interconnexion que dans des applications où ces caractéristiques sont importantes, telles que des systèmes de traitement de transaction en ligne.

2867641 6 Examinons maintenant la façon dont les systèmes informatiques ont été traditionnellement couplés à des dispositifs de mémorisation. La figure 2 représente un système informatique de l'art antérieur 26. Ne sont représentées sur la figure 2 que les portions du système informatique 26 nécessaires pour comprendre le système de fichiers. Le système d'exploitation exécute des instructions en mode utilisateur 28 et en mode noyau 30. Typiquement les applications et les utilitaires du système 32 sont exécutés en mode utilisateur 28 et les services du système I/O/entrée/sortie 34 sont exécutés en mode noyau 30.

Les services du système I/O 34 représentent toutes les fonctions I/O du système informatique 26. Les services du système I/O 34 incluent un gestionnaire I/O/entrée/sortie 36, qui gère des opérations I/O et sera discuté plus en détail ci-dessous. CPU/unité centrale de traitement, adaptateur, unité d'entraînement de disque dur, et bloc informatique d'unité de commande 38 représentent les ressources informatiques physiques du système informatique 26. La couche d'abstraction de matériel informatique 40 couple le bloc 38 au gestionnaire I/O 36. Le but de la couche d'abstraction de matériel informatique 40 est de communiquer avec les ressources représentées par le bloc 38 (qui typiquement varient entre les différents systèmes informatiques) et de fournir une vue abstraite uniforme de ces ressources au gestionnaire I/O 36.

Sur la figure 2, les portions du gestionnaire I/O 36 qui gèrent l'accès au système de fichier sont le gestionnaire du système de fichier 42, le gestionnaire de la classe de disque dur 44, le port de canal de fibre 46 et le port d'interface du système micro-ordinateur (SCSI) 48. Le gestionnaire de système de fichier 42 reçoit des demandes d'accès au fichier de la part des applications et des programmes utilitaires du système 32. Les demandes sont traitées par le bloc FAT/table d'allocation des fichiers 16 ou par le bloc FAT 32, 50, ou par le bloc NTFS/système de fichier à technologie nouvelle 52, sur la base du type de système de fichier utilisé sur la partition qui est le but de la demande. Les systèmes de fichier 2867641 7 FAT16, FAT32, et NTFS sont les systèmes de fichier les plus courants utilisés sur une station de travail exploitant le Windows 2000, qui est un produit de Microsoft Corporation. Bien entendu, d'autres systèmes de fichier sont également connus dans l'art.

Examinons une demande d'accès à un fichier concernant une unité locale d'entraînement de disque dur. La demande est transmise pour accéder aux secteurs appropriés de l'unité d'entraînement de disque dur sur la base du système de fichier et elle est passée au gestionnaire de classe de disque dur 44. Si le but de la demande est une unité d'entraînement SCSI/interface pour micro-ordinateur, le bloc SCSI 54 traite la demande. Si le but de la demande est une unité d'entraînement de canal de fibre, le bloc canal de fibre 56 traite la demande. Bien entendu, d'autres méthodes de connexion d'unités d'entraînement de disque dur à des systèmes informatiques sont connues dans l'art, telles que l'interface IDE/électronique à commande intégrée. Ensuite, la demande passe au port de canal de fibre 46 ou au port SCSI 48 (sur la base du type d'interface de l'unité d'entraînement de disque dur) et la demande est satisfaite par la couche d'abstraction de matériel informatique 40 et l'unité centrale de traitement CPU, l'adaptateur, l'unité d'entraînement de disque dur et le bloc informatique d'unité de commande 38. Les résultats de la demande d'accès à un fichier sont alors envoyés aux applications et aux programmes utilitaires de système 32.

Comme cela est connu dans l'art, les systèmes informatiques comportent typiquement des unités locales d'entraînement de disque dur. Plus récemment il est devenu courant de coupler des exploitations de serveur d'utilisateurs avertis à des systèmes de mémorisation à tolérance de pannes FTSS tels que la batterie de disques SureStore XP512 qui est un produit Hewlett-Packard Company. Des systèmes de mémorisation à tolérance de pannes sont également distribués par d'autres sociétés telles que Hitachi Data Systems Corporation et EMC Corporation.

2867641 8 Typiquement, un FTSS/système de mémorisation à tolérance de pannes est couplé à un serveur utilisant une interface à haut débit telle qu'une interface Ultral60 SCSI, une interface de canal de fibre, ou une interface ESCON/connectivité de système d'entreprise. De tels systèmes sont extrêmement fiables et à tolérance de pannes. Par exemple la batterie de disques SureStore XP512 utilise une architecture redondante, à tolérance de pannes, qui assure qu'il n'y a pas un seul point de défaillance et a une moyenne de temps de bon fonctionnement MTBF de 2,5 millions d'heures ou en variante 285 ans. De tels systèmes sont incroyablement rapides. Un unique port de canal de fibre peut supporter des débits de transfert de 100 mégaoctets par seconde et des ports peuvent être regroupés ensemble pour augmenter encore davantage des débits de transfert. En outre l'architecture croisée interne du XP512 a une largeur de bande de IP/protocole inter-réseaux, de 6,4 gigaoctets par seconde.

Lors de la configuration d'applications pour utilisateurs avertis, telles qu'un système de traitement de transaction en ligne, il est courant qu'un utilisateur spécifie que l'exploitation d'un serveur doit être couplée par une architecture d'interconnexion à tolérance de pannes extrêmement fiable, telle que ServerNet de Compaq ou Coupling Facility de IBM et que tous les serveurs doivent être couplés à un FTSS/système de mémorisation à tolérance de pannes tel qu'une batterie de disques SureStore XP512 de Hewlett-Packard. La figure 3 représente un autre système de l'art antérieur 58. Le système 58 comporte des serveurs 60, 62, 64, 66, 68 et 70 et un FTSS/système de mémorisation à tolérance de pannes 72. Des serveurs 60, 62, 64, 66, 68 et 70 sont couplés au FTSS 72 par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion FTSS 76 pour effectuer des transactions I/O/entrée/sortie sur fichier entre les serveurs et FTSS 72. Typiquement, l'architecture d'interconnexion 76 couple chaque serveur directement au système FTSS mais ne couple pas directement les serveurs l'un à l'autre. En outre les serveurs 60, 62, 64, 66, 68 et 70 sont couplés ensemble par une architecture d'interconnexion de réseau à tolérance de pannes, 2867641 9 extrêmement fiable, 74 pour assurer le trafic du réseau entre les serveurs.

I1 faut noter que des architectures d'interconnexion 74 et 76 sont à la fois extrêmement fiables et à tolérance de pannes. Par conséquent un utilisateur configurant un système tel que celui représenté sur la figure 3 finit par payer pour deux architectures d'interconnexion. Ce qui est nécessaire dans l'art, c'est une façon pratique pour qu'un utilisateur utilise la même architecture d'interconnexion extrêmement fiable et à tolérance de pannes pour assurer à la fois des transactions I/O sur fichier et le trafic du réseau.

Résumé de l'invention La présente invention est un système mis en réseau qui comporte un FTSS/système de mémorisation à tolérance de pannes à architecture d'interconnexion qui assure également le trafic du réseau. Conformément à la présente invention, une pluralité de serveurs sont couplés à un système FTSS par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion FTSS. Typiquement, l'architecture d'interconnexion FTSS sera constituée d'interfaces à haut débit et du câblage qui s'y rapporte utilisé pour connecter des serveurs à des systèmes de mémorisation, comme des SCSI/interface pour micro-ordinateur, des interfaces de canal de fibre ou des interfaces ESCON/de connectivité de système d'entreprise. Dans un système FTSS typique, ces interfaces tentent à connecter chaque serveur directement au système FTSS mais ne connectent pas les serveurs l'un à l'autre.

Le système FTSS non seulement effectue des transactions I/O/entrée/sortie concernant des fichiers mais assure également le trafic du réseau. Par essence, le système FTSS agit comme un achemineur présentant des caractéristiques supplémentaires qui ne se trouvent pas dans les achemineurs de l'art antérieur. Spécifiquement, la nature extrêmement fiable et à tolérance de pannes du système FTSS et de l'architecture d'interconnexion FTSS assure que le système FTSS peut garantir la remise d'un paquet transmis d'un noeud d'expédition à un noeud de destination. Dès 2867641 10 qu'un paquet est reçu en provenance d'un noeud d'expédition, le paquet est confié aux supports de mémorisation fiables, persistants et à tolérance de pannes qui se trouvent dans le système FTSS et ne seront pas perdus.

En supposant que le noeud de destination est l'un des serveurs couplés au système FTSS, dès que le paquet est mémorisé de façon sûre dans le système FTSS, le système FTSS peut envoyer un accusé de réception au noeud d'expédition garantissant la remise au noeud de destination, même si le noeud de destination n'a pas encore reçu le paquet. En outre, dès que le paquet est mémorisé de façon sûre dans le système FTSS, le système FTSS peut commencer à transmettre le paquet au noeud de réception, le noeud de réception envoyant un accusé de réception au système FTSS lorsque le paquet a été reçu avec succès. A ce moment, le système FTSS peut sortir le paquet hors du support de mémorisation ou retenir le paquet dans une file d'attente de paquets pendant une certaine période. En retenant le paquet dans une file d'attente de paquets, si l'application recevant les paquets souffre d'un certain type de défaillance, une application redondante pourrait alors être démarrée ainsi qu'un traitement en rétro-action jusqu'à un point valide connu et une nouvelle recherche des paquets par le système FTSS pour reconstruire le dialogue dans le réseau.

La présente invention permet également que des paquets soient acheminés entre des serveurs couplés au système FTSS et des noeuds Couplés à un réseau extérieur. Bien que la remise des paquets ne soit pas garantie, ce schéma apporte encore une fiabilité supplémentaire du fait que, si l'interface entre le système FTSS et le réseau extérieur est défaillante, la remise des paquets peut être tentée à l'aide d'un chemin du réseau variante.

De même, des noeuds éloignés, couplés à un réseau extérieur, peuvent transmettre des paquets à des noeuds couplés au système FTSS. Dans le cas où un dispositif ou un sous-système serait défaillant pendant que le système FTSS transmet le paquet à un serveur couplé au système FTSS, le système FTSS pourrait encore 2867641 11 remettre le paquet en utilisant un dispositif ou un sous-système redondant.

La présente invention peut être réalisée dans un système de l'art antérieur comportant des serveurs couplés à un système FTSS par implémentation de plusieurs modifications du logiciel, relativement directes, dans le logiciel du serveur et le logiciel du système FTSS. Par conséquent la présente invention apporte à un utilisateur tous les avantages de fiabilité et de tolérance de pannes d'un réseau spécifique breveté tel que ServerNet de Compaq ou Coupling Facility de IBM, sans qu'il soit nécessaire que l'utilisateur achète du matériel informatique supplémentaire.

A cet effet l'invention propose un procédé de transmission d'un paquet de réseau depuis un noeud source vers un noeud destination, dans lequel les noeuds source et destination sont couplés à un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion FTSS, caractérisé par le fait que le procédé consiste à : transmettre le paquet du noeud source au système FTSS par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS; mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS; transmettre le paquet, depuis le système FTSS, au noeud destination par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: Il comporte en outre: - envoyer au noeud source, de la part du système FTSS, un accusé de réception garantissant la remise du paquet au noeud destination.

Il comporte en outre: - envoyer au système FTSS, en provenance du noeud de destination, un accusé de réception accusant réception du paquet au noeud de destination.

Il comporte en outre: 2867641 12 - supprimer le paquet sur le support de mémorisation extrêmement fiable à tolérance de pannes, après que la paquet a été transmis au noeud destination.

Il comporte en outre: retenir le paquet dans une file d'attente de paquets du système FTSS pendant une certaine période après que le paquet a été transmis au noeud destination.

- le paquet est transmis du noeud source au système FTSS et du système FTSS au noeud destination sous forme d'une transaction I/O/entrée/sortie des fichiers.

- le paquet est transmis du noeud source au système FTSS et du système FTSS au noeud destination par encapsulage du paquet dans un protocole d'interface utilisé pour implémenter l'architecture d'interconnexion FTSS.

- le fait de mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS comporte le fait de mémoriser le paquet dans une antémémoire d'enregistrement non volatile du système FTSS.

- le fait de mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS comporte le fait de mémoriser le paquet dans une batterie redondante de disques durs, indépendants, du système FTSS.

Selon un autre mode de réalisation, l'invention propose un procédé de transmission d'un paquet de réseau d'un noeud source à u noeud destination, dans lequel le noeud source est couplé à un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion FTSS et le noeud destination est couplé au système FTSS par l'intermédiaire d'un réseau extérieur, caractérisé par le fait que le procédé consiste à : transmettre le paquet du noeud source au système FTSS par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS; mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS; transmettre le paquet, depuis le système FTSS, au noeud destination par l'intermédiaire du réseau extérieur.

2867641 13 Avantageusement, il comporte en outre: envoyer, du système FTSS au noeud source, un accusé réception accusant réception que le système FTSS a reçu le paquet mais que la remise du paquet au noeud de destination sera tentée mais ne peut pas être garantie.

Avantageusement, il comporte en outre supprimer le paquet sur le support de mémorisation extrêmement fiable à tolérance de pannes, après que la paquet a été transmis au noeud destination.

Avantageusement, le paquet est transmis du noeud source au système FTSS sous forme d'une transaction I/O/entrée/sortie de fichier.

Avantageusement, le paquet est transmis du noeud source au système FTSS par encapsulage du paquet dans un protocole d'interface utilisé pour implémenter l'architecture d'interconnexion FTSS.

Avantageusement, le fait de mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS comporte le fait de mémoriser le paquet dans une antémémoire d'enregistrement non volatile du système FTSS.

Avantageusement, le fait de mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS comporte le fait de mémoriser le paquet dans une batterie redondante de disques durs, indépendants, du système FTSS.

Selon un autre mode de réalisation, l'invention propose un procédé de transmission d'un paquet de réseau d'un noeud source à un noeud destination, les noeuds destination étant couplés à un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion FTSS et le noeud source étant couplé au système FTSS par l'intermédiaire d'un réseau extérieur, caractérisé par le fait que le procédé consiste à : transmettre le paquet d'une source au système FTSS par l'intermédiaire du réseau extérieur; 2867641 14 mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable à tolérance de pannes, du système FTSS; transmettre le paquet du système FTSS au noeud destination par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS.

Avantageusement, il comporte en outre envoyer au système FTSS, en provenance du noeud de destination, un accusé de réception accusant réception du paquet au noeud de destination.

Avantageusement, il comporte en outre supprimer le paquet sur le support de mémorisation extrêmement fiable à tolérance de pannes, après que lapaquet a été transmis au noeud destination.

Avantageusement, il comporte en outre retenir le paquet dans une file d'attente de paquets du système FTSS pendant une certaine période après que le paquet a été transmis au noeud destination.

Avantageusement, le paquet est transmis du système FTSS au noeud destination sous forme d'une transaction I/O/entrée/sortie de fichier.

Avantageusement, le paquet est transmis du système FTSS au noeud destination par encapsulage du paquet dans un protocole d'interface utilisé pour implémenter l'architecture d'interconnexion FTSS Avantageusement, le fait de mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS comporte le fait de mémoriser le paquet dans une antémémoire d'enregistrement non volatile du système FTSS.

Avantageusement, le fait de mémoriser le paquet dans un support de mémorisation extrêmement fiable, à tolérance de pannes, du système FTSS comporte le fait de mémoriser le paquet dans une batterie redondante de disques durs, indépendants, du système FTSS.

L'invention propose également un système mis en réseau, comportant: une pluralité de noeuds; 2867641 15 un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) ; et une architecture d'interconnexion FTSS couplant la pluralité de noeuds au système FTSS; caractérisé par le fait que chaque noeud comporte: une pile de protocoles de réseau pour traiter les I/O/entrée/sortie du réseau; une interface pour envoyer des données à l'architecture d'interconnexion FTSS et en recevoir; et une unité de conversion de paquet pour relier la pile de protocoles de réseau, permettant ainsi au trafic du réseau de s'écouler entre le noeud et le système FTSS par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS; et que le système FTSS comporte: un support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes, pour mémoriser des données; une unité d'opérations sur fichier pour exécuter des opérations I/O/entrée/sortie sur fichier concernant le support de mémorisation non volatil à tolérance de pannes; et un agent d'acheminement de réseau pour recevoir des paquets en provenance des noeuds sources de la pluralité de noeuds, mémoriser les paquets dans un support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes et transmettre les paquets aux noeuds destination de la pluralité de noeuds.

Avantageusement, l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS envoie à l'unité de conversion de paquet d'une source un accusé de réception garantissant la remise du paquet au noeud destination.

Avantageusement, l'unité de conversion de paquet d'une destination envoie à l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS un accusé de réception accusant réception du paquet au noeud destination.

Avantageusement, l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS supprime le paquet dans le support de mémorisation non volatil à tolérance de pannes du système FTSS après que le paquet a été transmis au noeud destination.

2867641 16 Avantageusement, l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS retient le paquet dans une file d'attente de paquets mémorisée sur le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes, pendant une certaine période de temps après que la paquet a été transmis au noeud destination.

Avantageusement, les paquets sont transmis des noeuds source au système FTSS et du système FTSS au noeud destination sous forme de transactions I/O/entrée/sortie sur fichier.

Avantageusement, les paquets sont transmis des noeuds source au système FTSS et du système FTSS au noeud destination par encapsulage des paquets dans un protocole d'interface utilisé pour implémenter l'architecture d'interconnexion FTSS.

Avantageusement, le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes du système FTSS inclut une antémémoire d'enregistrement non volatile.

Avantageusement, le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes du système FTSS comporte une batterie redondante de disques durs indépendants.

Avantageusement, il comporte en outre un réseau extérieur couplé au système FTSS dans lequel le système FTSS achemine les paquets entre la pluralité de noeuds couplée au système FTSS et les noeuds extérieurs couplés au réseau extérieur.

L'invention propose également un serveur comportant: une pluralité d'applications et de programmes utilitaires de système; une interface pour coupler le serveur à un système de mémorisation à tolérance de pannes FTSS; des services de système I/O/entrée/sortie couplés entre la pluralité d'application et les utilitaires de système et l'interface, caractérisé par le fait que les services de système I/O incluent: un système de fichier pour traiter des opérations I/O/entrée/sortie sur fichier entre la pluralité d'applications et les utilitaires de système et un système FTSS par l'intermédiaire de l'interface; et 2867641 17 une pile de protocoles de réseau pour traiter des paquets de réseau entre la pluralité d'applications et les utilitaires du système et d'autres noeuds de réseau; la pile de protocoles de réseau assurant la liaison dans le système de fichier pour porter les paquets de réseau à un système FTSS par l'intermédiaire de l'interface.

L'invention concerne aussi un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) caractérisé par le fait qu'il comporte: un support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes, pour mémoriser des données; une unité d'opérations sur fichier pour effectuer des opérations I/O/entrée/sortie sur fichier concernant le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes; un agent d'acheminement de réseau pour recevoir des paquets en provenance de noeuds sources couplés au système FTSS par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion FTSS, mémoriser les paquets dans un support de mémorisation non volatil, à tolérance de panne, et transmettre les paquets aux noeuds de destination par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS.

Brève description des dessins

La figure 1 est un diagramme par blocs du modèle de référence de OSI/interconnexion de systèmes ouverts de ISO/Organisation internationale de normalisation qui prescrit une pile de protocoles de réseau à sept couches.

La figure 2 est un diagramme par blocs qui illustre la façon dont des systèmes informatiques ont été traditionnellement couplés à des dispositifs de mémorisation dans l'art antérieur.

La figure 3 est un diagramme par blocs d'un système mis en réseau de l'art antérieur, comportant une pluralité de serveurs couplés à un FTSS/système de mémorisation à tolérance de pannes, les serveurs étant couplés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion de réseau extrêmement fiable, à tolérance de pannes.

2867641 18 La figure 4 représente un système mis en réseau conformément à la présente invention.

La figure 5 est un diagramme par blocs d'un serveur conformément à la présente invention.

La figure 6 est un diagramme par blocs d'un FTSS/système de mémorisation à tolérance de pannes conformément à la présente invention.

Les figures 7A et 7B, prises ensemble, représentent un ordinogramme qui illustre la façon dont un système FTSS conforme à la présente invention achemine des paquets entre des noeuds couplés au système FTSS.

La figure 8 est un ordinogramme qui illustre la façon dont un système FTSS conforme à la présente invention traite les paquets en provenance de noeuds extérieurs.

Description détaillée des formes de réalisation préférées La présente invention est un système mis en réseau qui comporte un système de mémorisation à tolérance de pannes qui a une architecture d'interconnexion et assure également le trafic du réseau. La figure 4 représente un système mis en réseau 78 conforme à la présente invention. Le système 78 comporte des serveurs 80, 82, 84, 86, 88 et 90, un FTSS/système de mémorisation à tolérance de pannes 92, une architecture d'interconnexion FTSS 94 et un réseau extérieur 96. Bien que des serveurs seulement soient représentés sur la figure 4, l'homme de l'art se rendra compte de ce que d'autres noeuds de réseau peuvent être couplés au système FTSS 92 par l'intermédiaire de l'architecture 94, tels que des imprimantes, des scanners, des systèmes de sauvegarde et analogues. Tels qu'utilisés ici, les termes noeuds et serveurs peuvent être utilisés de façon interchangeable, selon ce qui convient dans chaque contexte particulier. Il faut également noter que bien que le terme serveur soit utilisé pour se référer à un système informatique, les noeuds du réseau peuvent également être des stations de travail.

Typiquement, l'architecture d'interconnexion FTSS sera constituée d'interfaces à haut débit et du câblage qui s'y rapporte 2867641 19 utilisé pour connecter des serveurs à des systèmes de mémorisation, comme des SCSI/interface pour micro-ordinateur, des interfaces de canal de fibre ou des interfaces ESCON/de connectivité de système d'entreprise. Dans un système FTSS typique, ces interfaces tendent à connecter chaque serveur directement au système FTSS mais ne connectent pas les serveurs l'un à l'autre.

Conformément à la présente invention, le système FTSS 92 non seulement assure les transactions I/O/entrée/sortie concernant les fichiers mais assure également le trafic du réseau. Par essence, le système FTSS 92 agit comme un achemineur, à l'exception que le système FTSS 92 apporte des caractéristiques supplémentaires non présentes dans un achemineur. Spécifiquement, la nature extrêmement fiable et à tolérance de pannes du système FTSS 92 assure que le système FTSS 92 peut garantir la remise d'un paquet transmis depuis un noeud d'expédition à un noeud de destination même si le noeud de destination n'a pas encore reçu le paquet. Pour voir la façon dont ceci s'accomplit, considérons d'abord un système FTSS typique, tel que la batterie de disques SureStore XP512 Disk Array qui est un produit de Hewlett-Packard Company. La batterie de disques SureStore XP512 comporte une antémémoire d'enregistrement non volatile, entièrement redondante, protégée par un accus, dont la dimension peut aller de 2 gigaoctets à 32 gigaoctets. Dès qu'un paquet est reçu en provenance d'un noeud d'expédition, le paquet est confié à une antémémoire d'enregistrement non volatile. Le système FTSS 92 peut également mémoriser le paquet dans une RAID/batterie redondante de disques durs indépendants, qui peut s'utiliser soit pour assurer une redondance supplémentaire, soit pour libérer un espace supplémentaire dans l'antémémoire d'enregistrement. Toutefois, pour des raisons de performance, et du fait que le paquet n'a typiquement besoin d'être présent dans le système FTSS que pendant une brève période de temps, il peut être souhaitable de maintenir le paquet dans l'antémémoire d'enregistrement jusqu'à ce que le paquet soit reçu de façon sûre par le noeud de réception.

2867641 20 Par ailleurs, une personne implémentant la présente invention peut souhaiter retenir dans une certaine période dans le système FTSS les paquets transmis. Ceci pourrait par exemple être utile si l'application recevant les paquets souffrait d'un certain type de défaillance. Une application redondante pourrait alors être démarrée et un traitement de rétro-action jusqu'à un point valide connu, avec nouvelle recherche des paquets par le système FTSS pour reconstruire le dialogue dans le réseau. Dans cette situation, il sera souhaitable de retenir les paquets dans une file d'attente de paquets mémorisée sur la RAID/batterie redondante de disques durs indépendants du système FTSS. On peut éventuellement sortir les vieux paquets hors de la file d'attente en utilisant une technique connue dans l'art, telle que l'expiration d'une date et d'une période de temps, ou une file d'attente FIFO/premier entré/premier sorti. Du fait qu'une RAID/batterie redondante de disques durs indépendants dans un système FTSS typique peut être configurée pour mémoriser des téraoctets de donnée, le système FTSS convient idéalement pour conserver la file d'attente de paquets.

Une fois le paquet mémorisé dans une antémémoire d'enregistrement non volatile de la RAID/batterie redondante de disques durs indépendants du système FTSS 92, le paquet ne sera pas perdu. En supposant que le noeud de destination soit l'un des serveurs couplés à l'architecture d'interconnexion 94 de la figure 4, une fois le paquet mémorisé de façon sûre dans le système FTSS 92, le système FTSS 92 peut envoyer un accusé de réception au noeud d'expédition garantissant la remise au noeud de destination même si le noeud de destination n'a pas encore reçu le paquet. En outre, dès que le paquet est mémorisé de façon sûre dans le système FTSS 92, ce système FTSS 92 peut commencer à transmettre le paquet au noeud de réception, le noeud de réception envoyant un accusé de réception au système FTSS 92 lorsque le paquet a été reçu de façon sûre. A cet instant, le système FTSS 92 peut sortir le paquet hors de l'antémémoire d'enregistrement et/ou de la batterie RAID ou retenir le paquet dans la file d'attente de paquets comme discuté ci-dessus.

2867641 21 Il faut noter qu'aussi longtemps que le système FTSS 92 mémorise le paquet, le système FTSS 92 peut tenter la remise du paquet au noeud de destination. La connexion entre un serveur et le système FTSS 92 va typiquement présenter des interfaces redondantes. Si l'une des interfaces était défaillante au cours de la transmission du paquet au noeud de destination, le système FTSS 92 peut retransmettre le paquet sur l'autre interface. Bien entendu le système FTSS 92 peut également garder la trace du statut des noeuds. Si un noeud de serveur est défaillant pour une certaine raison (comme maintenance ou configuration), ou s'il y a un autre problème avec le noeud, le système FTSS peut transmettre un message au noeud d'expédition pour lui notifier qu'il ne peut pas remettre le paquet.

Le système FTSS 92 peut également acheminer des paquets entre un noeud couplé à une architecture d'interconnexion 94 et un autre noeud couplé à un autre réseau tel qu'un réseau extérieur 96 sur la figure 4. Par exemple, supposons que le serveur 80 tente de transmettre un paquet à un noeud non couplé par l'architecture d'interconnexion 96, tel qu'un noeud éloigné couplé à Internet. Le serveur 80 transmet le paquet au système FTSS 92 et le système FTSS 92 confie le paquet à l'antémémoire d'enregistrement non volatile ou à la batterie RAID. A ce moment, le système FTSS 92 peut envoyer un accusé de réception du réseau extérieur au serveur 80 indiquant qu'il a reçu et sauvegardé la paquet mais ne peut pas garantir la remise du paquet au noeud de réception. Bien que la remise du paquet ne soit pas garantie, ce schéma apporte encore une fiabilité et une tolérance de pannes supplémentaires, par exemple si une interface entre le système FTSS 92 et le réseau 96 était défaillante, le système FTSS 92 peut tenter la remise du paquet en utilisant un chemin du réseau variante.

De même, considérons qu'un noeud éloigné couplé à un réseau extérieur 96 tente de transmettre un paquet au serveur 80. Dès que le système FTSS 92 reçoit le paquet, le paquet peut être confié à l'antémémoire d'enregistrement non-volatile ou à la batterie RAID. Si un dispositif ou un sous-système était défaillant pendant que le 2867641 22 système FTSS 92 transmet le paquet au serveur 80, le système FTSS 92 pourrait encore transmettre le paquet en utilisant un dispositif ou un sous-système redondant.

La présente invention peut être réalisée dans un système de l'art antérieur comportant des serveurs couplés à un système FTSS par implémentation de plusieurs modifications du logiciel, relativement directes, dans le logiciel du serveur et dans le logiciel du système FTSS. Considérons d'abord le serveur. La figure 5 est un diagramme par blocs du serveur 80, conforme à la présente invention. Seules les portions du serveur 80 nécessaires pour comprendre la présente invention sont représentées sur la figure 5. Supposons que le serveur 80 exploite le système d'exploitation Windows 2000 qui est un produit de Microsoft Corporation. Supposons également que le serveur 80 présente une ou plusieurs unités locales d'entraînement de disque dur auxquelles on accède par l'intermédiaire d'une unité de commande SCSI/interface pour micro-ordinateur, ainsi qu'une liaison par canal de fibre avec le système FTSS 92.

Le système d'exploitation exécute des instructions en mode utilisateur 98 et en mode noyau 100. Typiquement des applications et des programmes utilitaires de système 102 sont exécutés en mode utilisateur 98 et des utilitaires de système I/O/entrée/sortie sont exécutés en mode noyau 100.

Les utilitaires de système I/O 104 représentent toutes les fonctions I/O du serveur 80, y compris les fonctions I/O de fichier et de réseau. Les utilitaires de système I/O 104 incluent un gestionnaire I/O 106 qui gère les opérations I/O et qui sera discuté plus en détail ci-dessous. CPU/unité centrale de traitement, adaptateur et bloc informatique d'unité de commande 108 représentent les ressources informatiques physiques du serveur 80, y compris les interfaces de canal de fibre avec le système FTSS 92. La couche d'abstraction du matériel informatique 110 couple le bloc 108 au gestionnaire I/O 106. Le but de la couche d'abstraction de matériel informatique 110 est de communiquer avec les ressources représentées par le bloc 108 2867641 23 (qui typiquement varient entre les différents systèmes informatiques) et de fournir une vue abstraite uniforme de ces ressources au gestionnaire I/O 106.

Sur la figure 5 les portions du gestionnaire I/O 106 qui gèrent l'accès au système de fichier sont le gestionnaire du système de fichier 112, le gestionnaire de place de disque 114, la pile de protocoles de réseau 116, le port de canal de fibre 118, le port SCSI 120 et l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission des paquets 122. Il faut noter que si l'on accède au réseau pour exécuter une demande de fichier, telle qu'une demande de fichier à une unité d'entraînement du réseau configuré, on accède à la pile de protocoles 116 par l'intermédiaire du gestionnaire de système de fichier 112. La pile de protocoles 116 est également directement couplée aux utilitaires de système I/O 104. Ce chemin est utilisé lorsqu'une application accède directement au réseau, par exemple un serveur web fournissant une page web à un utilisateur éloigné ou une base de données effectuant une transaction de communication interprocessus par l'intermédiaire d'un canal de communication dénommé.

Le gestionnaire de système de fichier 112 reçoit des demandes d'accès au fichier en provenance d'applications et d'utilitaires du système 102. Le gestionnaire de système de fichier 112 détermine si une demande d'accès au fichier tente d'accéder à un fichier situé sur une station de disque dur ou sur une station d'entraînement interconnectée au réseau. Si la demande d'accès au fichier tente d'accéder à une station locale d'entraînement locale d'entraînement de disque dur, la demande est traitée par le bloc 124, FAT/table d'allocation des fichiers 16 ou FAT 32, ou par le bloc NTFS/système de fichier à technologie nouvelle 126 sur la base du type de système de fichier utilisé sur la partition qui est le but de la demande. Les systèmes de fichier FAT 16, FAT 32 et NTFS sont les systèmes de fichier les plus courants utilisés sur un serveur Windows 2000 mais, bien entendu, d'autres systèmes de fichier sont connus dans l'art. Si la demande d'accès au 2867641 24 fichier tente d'accéder à une unité d'entraînement interconnectée, la demande est traitée par le bloc du réseau 128.

Supposons que la demande d'accès au fichier tente d'accéder à une unité locale d'entraînement de disque dur ou au système FTSS 92. La demande est traduite pour accéder aux secteurs appropriés de l'unité d'entraînement du disque dur sur la base du système de fichier et elle est transmise au gestionnaire de classe de disque 114. Si le but de la demande est une unité locale d'entraînement SCSI/interface pour micro-ordinateur, le bloc SCSI 130 traite la demande. Si le but de la demande est le système FTSS 92 (par l'intermédiaire de l'interface canal de fibre), le bloc canal de fibre 132 traite la demande. Bien que les interfaces SCSI et canal de fibre soient des méthodes courantes pour connecter des systèmes de mémorisation à des ordinateurs, d'autres méthodes de connexion sont connues dans l'art. Ensuite, la demande est transmise à un port de canal de fibre 118 ou au port SCSI 120 (sur la base du type d'interface) et la demande est satisfaite par la couche d'abstraction de matériel informatique 110 et la CPU/unité centrale de traitement, l'adaptateur et le bloc unité de commande 108. Les résultats de la demande d'accès au fichier sont alors envoyés aux applications et aux utilitaires de système 102.

En revenant au gestionnaire de système de fichier 112, supposons maintenant que la demande d'accès au fichier tente d'accéder à une unité d'entraînement interconnectée. Comme mentionné ci-dessus, une telle demande est traitée par le bloc de réseau 128. La demande passe à travers la pile de protocoles de réseau 116 pour parvenir à l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission des paquets 122. De même, si l'application consiste à accéder directement au réseau, la demande concernant le réseau passe de l'application et des utilitaires du système à la pile de protocoles de réseau 116 par l'intermédiaire des utilitaires 102 de système I/O 104 puis passe à l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission des paquets 122. A son tour, l'unité 122 est couplée au gestionnaire de classe de disque 114 pour transmettre le trafic du réseau au système FTSS 92 par 2867641 25 l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS 94. Il faut noter que la connexion entre l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission du paquet 122 et le gestionnaire de classe de disque 114 est représentée sous forme d'un trait plein. Le trait plein représente l'une des formes de réalisation du serveur 80. L'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission du paquet 122 est également couplée au gestionnaire du système de fichier 112 par l'intermédiaire d'une ligne en tireté. La ligne en tireté représente une forme de réalisation variante. Les deux formes de réalisation seront discutées ci-dessous.

Dans le serveur de l'art antérieur, une pile de protocoles de réseau 116 aurait été directement couplée à un adaptateur de réseau et une demande concernant le réseau aurait été transmise à un support de réseau par l'intermédiaire de l'adaptateur de réseau. Toutefois, conformément à une forme de réalisation de la présente invention, l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission des paquets 122 convertit les paquets qui partent en un format, et les paquets qui arrivent depuis ce format, capable d'être transmis sur l'architecture d'interconnexion FTSS 94 par l'intermédiaire du gestionnaire de classe de disque dur 114. Cette forme de réalisation est représentée par le trait plein qui relie l'unité 122 et le gestionnaire de classe de disque 114. Il faut noter que des protocoles d'interface différents utilisent différents jeux de commande pour transférer des données. Le protocole de canal de fibres est extrêmement flexible. Le protocole SCSI/interface pour micro-ordinateur, le protocole Internet (IP), le protocole d'interface parallèle à haute performance (HIPPI), le mode de transfert asynchrone le protocole de couche d'adaptation 5 (ATM-AAL5), le protocole d'interface périphérique intelligente 3 (IPI-3) et les jeux de code de commande à octet unique (SBCCS) peuvent tous être configurés dans le protocole de canal de fibre. En outre le protocole de canal de fibre fournit un espace pour loger des protocoles futurs. L'homme de l'art sera capable d'adapter les enseignements fournis ici pour convertir des paquets à partir d'une pile de protocoles de réseau 116 en un format approprié pour 2867641 26 transmission sur l'architecture d'interconnexion FTSS 94 par l'intermédiaire de la connexion en trait plein entre l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission des paquets 122 et le gestionnaire de classe de disque 114.

Une forme de réalisation variante transfère simplement des paquets en encapsulant chaque paquet dans un fichier et en transmettant les paquets au système FTSS 92 sous forme d'accès au fichier. Cette forme de réalisation est représentée par la ligne en tireté reliant l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission de paquet 122 au gestionnaire de système de fichier 112. Pour transmettre des paquets en utilisant cette méthode, une série de répertoires peut être définie sur le système FTSS 92 pour mémoriser des paquets entrants et sortants sous forme de fichiers, le système FTSS 92 surveillant ces répertoires pour acheminer des paquets dès que les paquets arrivent. Par conséquent l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission de paquets 122 traite un paquet sortant en convertissant le paquet en un accès à un fichier et en envoyant l'accès au fichier au gestionnaire de système de fichier 112. De même des paquets entrants sont acheminés, depuis le gestionnaire de système de fichier 112, à l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission de paquets 122 sous forme de fichiers entrants. Pour des paquets sortants, l'unité 122 apparaîtrait au système FTSS 92 sous la forme de toute autre application exécutant un accès à un fichier concernant le système FTSS 92. Pour des paquets entrants, l'unité 122 apparaîtrait au système FTSS 92 sous forme d'une station d'entraînement de réseau organisée.

Cette forme de réalisation variante présente l'avantage de ne nécessiter que peu de modifications concernant le serveur 80 et le système FTSS 92. Par essence, le trafic du réseau est tête-bêche au niveau supérieur des routines traitant les I/O/entrée/sortie du fichier comme cela existe dans l'art antérieur. Toutefois cette forme de réalisation est plus lente du fait que les paquets doivent passer à travers des couches supplémentaires. Au contraire, la première forme de réalisation est plus rapide, toutefois le gestionnaire de 2867641 27 classe de disque 114 doit être modifié pour traiter des paquets qui ont été encapsulés dans le protocole de l'interface qui couple le serveur 80 au système FTSS 92.

Il faut noter que l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission de paquets 122 traite également des messages d'accusé de réception. Des messages d'accusé de réception seront décrits plus en détail ci-dessous en référence à des discussions du système FTSS 92 sur les figures 7A et 7B.

Si l'on désire examiner la correspondance entre la présente invention et la pile de protocoles à sept couches, Modèle de référence de OSI/interconnexion de systèmes ouverts de ISO/Organisation internationale de normalisation, de la figure 1, l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission de paquets 122 est plus ou moins analogue à la couche liaison de données 14 qui est responsable du traitement des paquets, y compris génération et décodage de l'adresse utilisée par le protocole du matériel informatique et toute erreur de détection, et sa récupération, qui se produirait dans la couche physique, comme décrit cidessus.

En revenant à la considération d'un paquet du réseau sortant, après que lepaquet a été traité par l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission de paquets 122, le paquet passe au gestionnaire de classe de disque 114 (par l'intermédiaire du gestionnaire de système de fichier 112 dans une forme de réalisation variante) et il est traité par le bloc canal de fibre 132. Le bloc canal de fibres 132 transmet le paquet sortant à l'architecture d'interconnexion du système FTSS 94. De même, un paquet du réseau entrant est reçu au port de canal de fibre 118, il est traité par le bloc canal de fibre 132 du gestionnaire de classe de disque 114 et il est acheminé à l'unité d'accusé de réception de conversion et de transmission de paquets 122. Comme mentionné ci-dessus, le paquet est également traité par le gestionnaire de système de fichier 112 dans une forme de réalisation variante. Après que le paquet a été traité par l'unité 22, il passe à travers la pile de protocoles 116 pour arriver soit au gestionnaire de système de 2867641 28 fichier 112 soit aux utilitaires de système I/O 104 comme décrit ci-dessous.

La figure 6 est un diagramme par blocs du système FTSS 92 conforme à la présente invention. Le système FTSS 92 comporte des ports de canal de fibre 134 (qui sont couplés à l'architecture d'interconnexion FTSS 94), une unité de liaison 136, une unité d'opérations sur fichier de FTSS 138, une antémémoire d'enregistrement non volatile 140, une RAID/batterie redondante de disques durs indépendants 142, un agent d'acheminement de réseau FTSS 144 (qui inclut la table d'acheminement 146) et un port de réseau extérieur 148 (qui est couplé au réseau extérieur 96).

Des ports de canal de fibre 134 sont connectés à des serveurs 80, 82, 84, 86, 88 et 90 sur la figure 4 par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS 94. Des ports de canal de fibre 134 sont également couplés à une unité de liaison 136. L'unité de liaison 136 sépare un flot de données entrant en transactions I/O/entrée/sortie de fichier qui sont transmises à l'unité d'opération sur fichier FTSS 138, et en paquets pour le réseau qui sont transmis à l'agent d'acheminement de réseau FTSS 144. De même l'unité de liaison 136 combine des paquets sortants, provenant de l'agent 144, et des transactions sur fichier sortantes provenant de l'unité 138 en un flot de données sortant qui est transmis aux ports de canal de fibres 134. Il faut noter que le trait plein entre l'unité de liaison 136 et l'agent d'acheminement de réseau FTSS 144 représente la première forme de réalisation décrite ci-dessus, dans laquelle les paquets de réseau sont transmis en utilisant le protocole d'interface. La forme de réalisation variante est représentée par la ligne en tireté reliant l'unité d'opération sur fichier FTSS 138 à l'agent 144, dans laquelle les paquets sont transmis sous forme de fichiers. Dans une forme de réalisation variante l'unité de liaison 136 n'est pas nécessaire et l'unité d'opération sur fichier FTSS 138 est directement couplée aux ports de canal de fibre 134.

Les transactions I/O/entrée/sortie sur fichier sont traitées par l'unité d'opération sur fichier FTSS comme cela est connu dans l'art. Les transactions I/O sur fichier entrant sont d'abord confiées à 2867641 29 une antémémoire d'enregistrement non volatile 140 puis enregistrées sur la RAID/batterie redondante de disques durs indépendants 142. Les transactions I/O/entrée/sortie sur fichier sortant sont récupérées en provenance de la RAID 142 et transmis au serveur qui initie les transactions.

Conformément à la présente invention, l'agent d'acheminement de réseau FTSS 144 traite les paquets de réseau transmis entre les noeuds couplés par l'architecture d'interconnexion FTSS 94 et les noeuds extérieurs couplés au réseau extérieur 96. Les figures 7A et 7B, prises ensemble représentent un ordinogramme 150 qui illustre la façon dont l'agent d'acheminement de réseau FTSS 144 traite les paquets entrants en provenance des noeuds couplés à l'architecture d'interconnexion FTSS 94, paquets qui sont reçus par l'agent 144 en provenance de l'unité de liaison 136. La figure 8 est un ordinogramme 180 qui illustre la façon dont l'agent 144 traite les paquets entrants en provenance des noeuds extérieurs couplés au réseau extérieur 96, paquets qui sont reçus par l'agent 144 en provenance du port de réseau extérieur 148.

Avant d'examiner les figures 7A, 7B et OSI/interconnexion de systèmes ouverts, considérons d'abord que le système FTSS 92 fournit de nombreux niveaux de redondance. Par exemple si une unité de commande RAID dans RAID 142 est défaillante pendant que des données sont en cours de transfert depuis une antémémoire d'enregistrement non volatile 140 dans RAID 142, les données sont mémorisées dans RAID 142 à l'aide d'une unité de commande RAID redondante. De même, si une interface de canal de fibre est défaillante pendant la transmission d'un paquet à un noeud de destination, le paquet sera transmis en utilisant une interface redondante. Comme discuté ci-dessus, la batterie de disques SureStore XP512 Disk Array de Hewlett-Packard a un temps moyen de bon fonctionnement (MTBF) de 285 ans. Etant donné que le système FTSS 92 a de nombreux mécanismes pour assurer un transfert de données fiable et à tolérance de pannes, les étapes qui implémentent ces mécanismes ne sont pas représentées sur les ordinogrammes 150 et 180.

2867641 30 Comme mentionné ci-dessus, les figures 7A et 7B, prises ensemble, représentent un ordinogramme 150 qui illustre la façon dont un agent d'acheminement de réseau FTSS 144 traite des paquets entrants en provenance de noeuds couplés à l'architecture d'interconnexion FTSS 94. Au bloc 152, l'agent 144 reçoit un paquet entrant et en transmet le contrôle au bloc 154. Le bloc 154 confie le paquet à l'antémémoire d'enregistrement 140. Ensuite le bloc 154 peut également mémoriser le paquet dans la batterie RAID 142 et, dans ce cas, le paquet peut en option être sorti hors de l'antémémoire 140. La fonction importante assurée par le bloc 154 est que le paquet entrant est mémorisé sur un support à tolérance de pannes et qu'il est garanti qu'il sera disponible pour transmission au noeud de destination. Ensuite le contrôle passe au bloc 156.

Le bloc 156 compare l'adresse de destination du paquet avec les adresses mémorisées dans la table d'acheminement 146. En principe, la table d'acheminement 156 mémorise toute information pertinente concernant les noeuds de réseau couplés à l'architecture d'interconnexion FTSS 94, telle que le numéro de port du port de canal de fibre couplé au noeud de destination, l'information concernant le statut du noeud de destination et analogue. Puis le contrôle passe au bloc de décision 158 qui détermine si le noeud de destination est couplé au système FTSS 92 par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion 94 ou du réseau extérieur 96. En d'autres termes, a-t-on trouvé l'adresse de destination du paquet dans la table d'acheminement 156. Si la réponse est oui, alors le branchement FTSS se fait vers le bloc de décision 168 de la figure 7B en passant par le repère A. Toutefois, examinons d'abord le cas où l'adresse de destination est l'adresse d'un noeud extérieur couplé au réseau extérieur 96. Dans ce cas le branchement EXTERNAL se fait vers le bloc 160. Le bloc 160 envoie au noeud d'émission un accusé de réception de réseau extérieur indiquant que le paquet a été reçu par le système FTSS 92, a été mémorisé sur un support à tolérance de pannes et sera transmis au noeud de destination. Toutefois, la remise du paquet n'est pas garantie car le noeud de réseau extérieur ne se trouve pas 2867641 31 dans le domaine du système FTSS 92. Le contrôle passe alors au bloc 164 qui transmet le paquet, en provenance de l'antémémoire d'enregistrement 140 ou de la batterie RAID 142, au noeud de destination par l'intermédiaire du port de réseau extérieur 148 et du réseau extérieur 96.

Il faut noter que le réseau extérieur 96 est décrit de façon générique. Si le réseau extérieur 96 est un réseau Ethernet, alors le paquet est transmis dans le domaine de collision du réseau Ethernet et il est traité comme tout autre paquet transmis par un noeud extérieur couplé au réseau Ethernet. En variante, le réseau extérieur 96 pourrait représenter un réseau TCP/protocole de contrôle de transmission/IP/protocole interréseaux tel que le réseau Internet et dans ce cas le paquet pourrait être transmis à une passerelle par défaut pour commencer le processus d'acheminement du paquet à sa destination finale. L'homme de l'art comprendra la façon de transmettre le paquet au réseau extérieur 96 sur la base des caractéristiques du réseau extérieur.

Il faut noter également que si le réseau extérieur 96 est un réseau Ethernet, il peut être souhaitable de procéder à une réfection, vers la base d'émission, de tout le trafic de réseau passant entre les serveurs de la figure 4 et le réseau extérieur 96 pour maintenir la sémantique de collisions du protocole Ethernet sur le réseau 96. En outre, lorsque l'on traite des messages de radiodiffusion, il peut être souhaitable d'effectuer, depuis le bloc de décision 158, un branchement à la fois vers EXTERNAL et FTSS .

Après que le paquet est transmis, le contrôle passe au bloc 166 où le paquet est effacé sur le support à tolérance de pannes où il est mémorisé, tel qu'une antémémoire d'enregistrement 140 ou une batterie RAID 142. Le contrôle revient alors au bloc 152 pour recevoir le paquet suivant en provenance de l'unité de liaison 136. Comme discuté ci-dessus, il peut être souhaitable de retenir les paquets pendant une certaine période de temps dans une file d'attente de paquets. Dans ce cas le paquet ne serait pas immédiatement effacé au bloc 166. Bien plutôt, le paquet sera effacé plus tard, comme discuté ci-dessus. De plus, si le paquet est 2867641 32 un paquet de radiodiffusion, il ne sera pas effacé avant d'avoir été transmis à tous les noeuds.

En revenant au bloc de décision 158, supposons que le noeud de destination soit couplé au système FTSS 92 par l'intermédiaire de l'architecture 94. Le branchement FTSS se fait vers le bloc de décision 168 de la figure 7B en passant par le repère A. Le bloc de décision 168 détermine si le noeud de destination est capable de recevoir un paquet. Normalement la réponse sera oui puisque la totalité du système est extrêmement fiable et à tolérance de pannes. Toutefois, si le noeud de destination n'est pas disponible pour une raison quelconque (par exemple le noeud de destination a été inactivé pour maintenance ou configuration), le branchement NO /non se fait vers le bloc 170. Le bloc 170 envoie au noeud d'émission un accusé de réception indiquant que le paquet ne peut pas être remis. Le contrôle passe alors au bloc 172 qui efface le paquet dans l'antémémoire d'enregistrement 140 et/ou la batterie RAID 142, puis le contrôle revient au bloc 152 de la figure 7A en passant par le repère B. il faut noter que le paquet peut être effacé plus tard comme décrit ci-dessus en référence au bloc 166.

En revenant au bloc de décision 168, si le noeud de destination est capable de recevoir le paquet, le branchement YES /oui se fait vers le bloc 174 qui envoie au noeud d'émission un accusé de réception accusant réception par le système FTSS 92 et garantissant la remise du paquet au noeud de destination. Puis le contrôle passe au bloc 176 qui transmet le paquet au noeud de destination par l'intermédiaire de l'unité de liaison 136, des ports de canal de fibre 134 et de l'architecture d'interconnexion FTSS 94. Au bloc 178, l'agent 144 reçoit l'accusé de réception, accusant réception du paquet, en provenance du noeud de destination. Ensuite le contrôle passe au bloc 172 qui supprime le paquet dans l'antémémoire d'enregistrement 140 et/ou la batterie 142 (éventuellement plus tard, comme discuté ci-dessus), puis le contrôle revient au bloc 152 de la figure 7A par l'intermédiaire du repère B. 2867641 33 Il faut noter que sauvegarder le paquet dans l'antémémoire d'enregistrement 140 ou la batterie 142 au bloc 152 découple efficacement l'ordre d'envoyer un accusé de réception au noeud d'émission au bloc 174 d'avec la transmission du paquet au noeud de destination au bloc 176. En d'autres termes, du fait que le système FTSS 92 garantit la remise du paquet, l'accusé de réception concernant la remise du paquet peut être envoyé au noeud d'émission soit avant soit après que le noeud de destination a effectivement reçu le paquet.

Les figures 7A et 7B illustrent la façon dont l'agent d'acheminement de réseau FTSS 144 traite les paquets entrants reçus en provenance de noeuds couplés à l'architecture d'interconnexion FTSS 94. Au contraire l'ordinogramme 180 de la figure OSI/interconnexion de systèmes ouverts illustre la façon dont l'agent 144 traite les paquets entrants qui proviennent de noeuds extérieurs couplés au réseau extérieur 96 et sont reçus par l'agent 144 en provenance du port de réseau extérieur 148.

Au bloc 181 de l'ordinogramme 180, un paquet entrant est reçu en provenance du réseau extérieur 96 par l'intermédiaire du port de réseau extérieur 148. Puis le contrôle passe au bloc 182 et le paquet est confié à l'antémémoire d'enregistrement 140 et/ou à la batterie RAID 142. Puis le contrôle passe au bloc 184 qui compare l'adresse de destination du paquet avec les adresses mémorisées dans la table d'acheminement 146. Le bloc de décision 186 détermine alors si le noeud de destination est couplé au système FTSS 92 par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS 94 et si le noeud de destination est capable de recevoir un paquet. Si la réponse à l'une ou l'autre de ces questions est non, le branchement NO /non se fait vers le bloc 188 où le paquet est supprimé dans l'antémémoire d'enregistrement 140 et/ou la batterie 142. Comme discuté ci-dessus, le paquet peut être supprimé plus tard. Le contrôle revient alors au bloc 181 pour recevoir le paquet suivant en provenance du réseau extérieur 96. Le branchement NO /non sera fait par exemple si le réseau extérieur est un réseau Ethernet et si l'adresse MAC du paquet reçu ne correspond pas à une adresse 2867641 34 MAC de l'un des noeuds attachés au réseau FTSS 92 par l'intermédiaire de l'architecture 94.

Par ailleurs, si le noeud de destination est couplé au système FTSS 92 par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS 94, et si le noeud de destination est capable de recevoir un paquet, le branchement YES /oui se fait vers le bloc 192. Le bloc 192 transmet le paquet, depuis l'antémémoire d'enregistrement 140 ou la batterie redondante de disques durs indépendants 142 au noeud de destination par l'intermédiaire de l'unité de liaison 136, des ports de canal de fibre 134 et de l'architecture d'interconnexion FTSS 94. Puis le contrôle passe au bloc 188 où le paquet est supprimé dans l'antémémoire d'enregistrement 140 et/ou la batterie RAID 142 (éventuellement plus tard comme discuté cidessus). Puis le contrôle revient au bloc 181 pour recevoir le paquet suivant en provenance du réseau extérieur 96.

La présente invention utilise un système de mémorisation à tolérance de pannes pour assurer également le trafic de réseau entre les noeuds couplés au système de mémorisation à tolérance de pannes. Par conséquent la présente invention donne a un utilisateur tous les avantages de la fiabilité et de la tolérance de pannes d'un réseau breveté spécifique tel que ServerNet de Compaq ou Coupling Facility de IBM sans qu'il soit nécessaire que l'utilisateur achète un matériel informatique supplémentaire.

Bien que l'on ait décrit la présente invention en se référant à des formes de réalisation préférées, l'homme de l'art reconnaîtra que des changements peuvent être apportés dans la forme et dans les détails sans s'écarter de l'esprit et de l'objet de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Un système mis en réseau, comportant: une pluralité de noeuds; un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) ; et une architecture d'interconnexion FTSS couplant la pluralité de noeuds au système FTSS; caractérisé par le fait que chaque noeud comporte: une pile de protocoles de réseau pour traiter les I/O/entrée/sortie du réseau; une interface pour envoyer des données à l'architecture d'interconnexion FTSS et en recevoir; et une unité de conversion de paquet pour relier la pile de protocoles de réseau, permettant ainsi au trafic du réseau de s'écouler entre le noeud et le système FTSS par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS; et que le système FTSS comporte: un support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes, pour mémoriser des données; une unité d'opérations sur fichier pour exécuter des opérations I/O/entrée/sortie sur fichier concernant le support de mémorisation non volatil à tolérance de pannes; et un agent d'acheminement de réseau pour recevoir des paquets en provenance des noeuds sources de la pluralité de noeuds, mémoriser les paquets dans un support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes et transmettre les paquets aux noeuds destination de la pluralité de noeuds.

2. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS envoie à l'unité de conversion de paquet d'une source un accusé de réception garantissant la remise du paquet au noeud destination.

3. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que l'unité de conversion de paquet d'une destination envoie à l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS un accusé de réception accusant réception du paquet au noeud destination.

4. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS supprime le paquet dans le support de mémorisation non volatil à tolérance de pannes du système FTSS après que le paquet a été transmis au noeud destination.

5. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent d'acheminement de réseau du système FTSS retient le paquet dans une file d'attente de paquets mémorisée sur le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes, pendant une certaine période de temps après que la paquet a été transmis au noeud destination.

6. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que les paquets sont transmis des noeuds source au système FTSS et du système FTSS au noeud destination sous forme de transactions I/O/entrée/sortie sur fichier.

7. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que les paquets sont transmis des noeuds source au système FTSS et du système FTSS au noeud destination par encapsulage des paquets dans un protocole d'interface utilisé pour implémenter l'architecture d'interconnexion FTSS.

8. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes du système FTSS inclut une antémémoire d'enregistrement non volatile.

9. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait que le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes du système FTSS comporte une batterie redondante de disques durs indépendants.

10. Le système mis en réseau de la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un réseau extérieur couplé au système FTSS dans lequel le système FTSS achemine les paquets entre la pluralité de noeuds couplée au système FTSS et les noeuds extérieurs couplés au réseau extérieur.

11. Un système de mémorisation à tolérance de pannes (FTSS) caractérisé par le fait qu'il comporte: un support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes, pour mémoriser des données; une unité d'opérations sur fichier pour effectuer des opérations I/O/entrée/sortie sur fichier concernant le support de mémorisation non volatil, à tolérance de pannes; un agent d'acheminement de réseau pour recevoir des paquets en provenance de noeuds sources couplés au système FTSS par l'intermédiaire d'une architecture d'interconnexion FTSS, mémoriser les paquets dans un support de mémorisation non volatil, à tolérance de panne, et transmettre les paquets aux noeuds de destination par l'intermédiaire de l'architecture d'interconnexion FTSS.