DE69127895T2 - Logisches spurschreibzuordnungssystem für paralleles plattenlaufwerksmatrixdatenspeicherungsuntersystem - Google Patents

Logisches spurschreibzuordnungssystem für paralleles plattenlaufwerksmatrixdatenspeicherungsuntersystem

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DE69127895T2
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Description

    SACHGEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein kostengünstiges, hoch leistungsfähiges, hoch zuverlässiges Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem, das ein effizientes Datenspeicher-Management-System umfaßt, um dynamisch virtuelle Datenspeichervorrichtungen zu logischen Datenspeichervorrichtungen aufzulisten und das Schreiben von Daten auf diesen Vorrichtungen ablaufmäßig zu planen.
    • PROBLEM
  • Es ist ein Problem auf dem Gebiet von Computersystemen, einen kostengünstigen, hoch leistungsfähigen, hoch zuverlässigen Speicher zu schaffen, der effizient Änderungen in Bezug auf die Daten, die darin gespeichert sind, verarbeiten kann. Dieses Problem ist besonders ernsthaft in dem Fall von Plattenlaufwerk-Speichersystemen. Das typischerweise kommerziell erhältliche Plattenlaufwerk ist eine 14 Inch Formfaktor-Einheit, wie beispielsweise das Plattenlaufwerk IBM 3380K, das eine Dual-Aktuator-Einheit ist, die in zwei Abschnitte pro Spindel unterteilt ist. Die Datenspeicherkapazität des Plattenlaufwerks IBM 3380K beträgt 3,6 Gigabyte an Daten, die in zwei Abschnitten unterteilt sind, wobei jeder davon mit einem Einzel-Aktuator ausgestattet ist und Daten in der Größenordnung von 1,8 Gigabyte speichern kann. Um eine Zugriffszeit auf die am häufigsten verwendeten Daten, die auf dem Plattenlaufwerk gespeichert sind, zu verbessern, werden mit einem Cache-Speicher versehene DASD- Steuereinheiten, wie beispielsweise die IBM 3990 Modell 3 Speichersteuerung, verwendet, um eine Vielzahl dieser Plattenlaufwerke mit den Host-Prozessoren zu verbinden. Modifikationen in Bezug auf die Daten-Aufzeichnungen, die auf dem Laufwerk gespeichert sind, werden typischerweise in dem Cache-Speicher vorgenommmen und jede modifizierte Daten-Aufzeichnung wird dann in ihrer zugeordneten Stelle auf dem Plattenlaufwerk wieder eingeschrieben. Der zugeordnete Host- Prozessor speichert typischerweise Datendateien auf dem Plattenlaufwerk-Speicher durch Schreiben einer gesamten Datendatei auf ein einzelnes Plattenlaufwerk. In diesen typischen Plattenlaufwerk-Speichersystemen ist eine festgelegte Auflistung von Datenspeicheradressen, die durch den zugeordneten Host-Prozessor verwendet wird, zu physikalischen Stellen auf dem Plattenlaufwerk-Speicher vorhanden. Dies vereinfacht das Datenspeicher-Management, das die Plattenspeichersteuerung vornehmen muß.
  • Eine Alternative zu einer mittels Host-Prozessor gesteuerten Speicherauflistung ist in dem virtuellen Speichersystem des US-Patents Nr. 4,467,421 offenbart. Dieses virtuelle Speichersystem empfängt Datendateien von zugeordneten Host-Prozessoren. Der Umfang einer bestimmten Datendatei wird weder durch den Benutzer spezifiziert noch durch den Host-Prozessor in Erwartung zukünftiger Speicherraumerfordernisse spezifiziert. Die Datendatei wird in einem Cache-Speicher in dem virtuellen Speichersystem gespeichert, dessen Größe bestimmt wird, und die Datendatei kann auch komprimiert werden. Das virtuelle Speichersystem teilt dann durch den Benutzer definierte Datensätze in Blöcke einer Größe, die für eine Speicherung auf magnetischen Medien, wie beispielsweise Plattenlaufwerken, passend ist. Diese Blöcke werden Datenspeicherstellen in den Plattenlaufwerken zugeordnet, die durch einen Steuerprozessor in dem virtuellen Speichersystem bestimmt sind.
  • Eine Alternative zu Plattenlaufwerken mit großem Formfaktor zur Speicherung von Daten ist die Verwendung einer Vielzahl von Plattenlaufwerken mit kleinem Formfaktor, die in einem parallelen Feld miteinander verbunden sind. Eine solche Anordnung ist das Micropolis Parallel Drive Array, Modell 1804 SCSI (offenbart in dem US-Patent Nr. 4,870,643, herausgegeben am 26. September 1989), das vier parallele, synchronisierte Plattenlaufwerke und ein redundantes Paritäts-Plattenlaufwerk verwendet. Diese Anordnung verwendet einen Paritäts-Schutz, der durch das Paritäts-Plattenlaufwerk geschaffen ist, um eine Datenzuverlässigkeit zu erhöhen. Der Fehler eines der vier Daten-Plattenlaufwerke kann durch die Verwendung von Paritäts-Bits behoben werden, die auf dem Paritäts-Plattenlaufwerk gespeichert sind. Die Daten-Plattenlaufwerke bilden, wenn sie miteinander verbunden sind, ein "logisches Plattenlaufwerk", das durch das Datenspeichersystem als ein virtuelles Plattenlaufwerk verwendet wird, um die Charakteristika der Plattenlaufwerke mit großem Formfaktor zu emulieren. Diese Architektur multipliziert die Daten-Übertragungsrate eines einzelnen Daten-Plattenlaufwerks durch die Zahl der Daten-Plattenlaufwerke, die parallel verbunden sind, um hohe Daten-Übertragungsraten zu erreichen. Allerdings erfordert ein Lesen/Schreiben von Daten einen Zugriff auf alle Plattenlaufwerke in der Paritäts-Gruppe und es sind dort zu wenig unabhängige Aktuatoren vorhanden. Für kleine Daten-Übertragungen wird die Systemfunktion bzw. -leistung durch eine Daten-Zugriffszeit und nur mit einem einzelnen Aktuator dominiert, wobei dieses System eine hohe Daten-Übertragungsrate, allerdings eine schlechte Daten-Zugriffszeit, besitzt. Diese Architektur leidet auch darunter, daß die Paritäts- Daten auf der Paritäts-Platte für alle Datendatei-Modifikationen aktualisiert werden müssen.
  • Ein ähnliches System ist in dem US-Patent Nr. 4,722,085 offenbart, wobei ein Plattenlaufwerk-Speicher mit einer hohen Kapazität offenbart wird. Dieser Plattenlaufwerk-Speicher verwendet eine Vielzahl von relativ kleinen, synchron arbeitenden Plattenuntersystemen, um als ein großes Plattenlaufwerk mit einer hohen Kapazität zu funktionieren, das eine ungewöhnlich hohe Ausfalltoleranz und eine sehr hohe Daten-Übertragungsbandbreite besitzt. Ein Daten-Organisierer fügt sieben Fehler- Prüf-Bits zu jedem 32 Bit Datenwort hinzu, um eine Fehlerprüfungs- und eine Fehlerkorrekturfähigkeit zu schaffen. Das sich ergebende Wort mit 39 Bit wird, und zwar ein Bit pro Plattenlaufwerk, auf 39 Plattenlaufwerken geschrieben. In dem Fall, daß eines der 39 Plattenlaufwerke fehlerhaft arbeitet, können die verbleibenden 38 Bits des gespeicherten Worts mit 39 Bit dazu verwendet werden, das Datenwort mit 32 Bit auf einer Basis Wort für Wort zu rekonstruieren, wenn jedes Datenwort aus dem Speicher gelesen wird, um dadurch eine Fehlertoleranz zu erhalten. Eine Einschränkung des Plattenlaufwerk-Speichersystems des US-Patents 4,722,085 ist diejenige, daß diese Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Architektur eng gekoppelte Platten-Aktuatoren verwendet. Diese Anordnung besitzt eine hohe Daten-Übertragungsbandbreite, allerdings effektiv nur eine einzelne, logische Aktuator-Position für 2,75 Gigabyte an Speicher. Dies beeinflußt nachteilig die Direktzugriffsspeicher-Funktion bzw. Leistung dieses Festpiatten-Speichersystems, da auf alle Speicher nur über den einzelnen, logischen Aktuator zugegriffen werden kann.
  • Eine andere Plattenlaufwerk-Feld-Architektur ist in dem Aufsatz mit dem Titel "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)" von David A. Patterson et al, veröffentlicht am 1-3. Juni 1988 in den Proceedings der ACM SIGMOD Conference, offenbart. Die RAID-Veröffentlichung diskutiert fünf Plattenfeldkonfigurationen. Die Zweit- und Dritt-Niveau-RAIDs verwenden dicht gekoppelte Aktuatoren auf einer Vielzahl von Plattenlaufwerken innerhalb einer Redundanz-Gruppe, um eine Daten- Übertragung über alle Plattenlaufwerke innerhalb der Redundanz-Gruppe zu spreizen, im Gegensatz dazu, Daten auf ein einzelnes Plattenlaufwerk zu schreiben. Diese parallele Daten-Übertragung erhöht die Daten-Übertragungsbandbreite, erfordert allerdings einen synchronisierten Zugriff auf alle Plattenlaufwerke in einer Redundanz-Gruppe, um Daten zu lesen/zu schreiben. Ein Beispiel eines Zweit-Niveau- RAID-Systems ist dasjenige, das in dem vorstehend erwähnten US-Patent Nr. 4,722,085 offenbart ist, während das US-Patent Nr. 4,870,643 ein Beispiel eines Dritt-Niveau-RAID-Systems ist. Das Viert-Niveau-RAID vermeidet dieses Problem unter Verwendung lose gekoppelter Aktuatoren auf der Vielzahl der Plattenlaufwerke in der Paritäts-Gruppe und durch Schreiben eines Daten-Blocks auf einen einzelnen Sektor auf einem Plattenlaufwerk im Gegensatz zu einem Verteilen des Daten- Blocks über alle Plattenlaufwerke innerhalb der Paritäts-Gruppe. Das Fünft-Niveau- RAID ist eine Variation des Viert-Niveau-RAIDS, wobei die Paritäts-Daten über alle Plattenlaufwerke innerhalb der Paritäts-Gruppe verteilt werden, im Gegensatz dazu, ein zugeordnetes Paritäts-Plattenlaufwerk zu verwenden.
  • Eine signifikante Schwierigkeit mit dem Viert- und Fünft-Niveau-RAID-System ist dasjenige, daß die Parität für die Paritäts-Gruppe zu jedem Zeitpunkt aktualisiert werden muß, zu dem Daten in die Paritäts-Gruppe eingeschrieben werden. In diesen Platten-Feldsystemen müssen zu jedem Zeitpunkt, zu dem eine Daten-Aufzeichnung von einer der n Daten-Platten in einer Paritäts-Gruppe gelesen und modifiziert werden, die entsprechenden Daten-Aufzeichnungen auf den verbleibenden n-1 Datenplatten auch von der Paritäts-Gruppe gelesen werden, um das Paritäts-Segment zu regenerieren. Wenn einmal eine neue Parität berechnet ist, müssen die n+1 Segmente alle auf die n+1 Plattenlaufwerke in der Paritäts-Gruppe zurückgeschrieben werden. Das Viert- und Fünft-Niveau-RAID-System verknüpft mit Exklusiv-ODER die alten Daten, die alte Parität und die neuen Daten, um das Paritäts-Segment zu regenerieren, um dadurch die n+1 Lesungen und Schreibvorgänge auf zwei konkurrierende Lesungen und Schreibvorgänge zu reduzieren. Falls vielfache Prüf-Bits, wie beispielsweise für einen Reed-Solomon-Code, anstelle eines einzelnen Paritäts- Bits, verwendet werden, ist der Leistungs- bzw. Funktionseinfluß einer Prüf-Bit-Aktualisierung vervielfacht. Der negative Einfluß auf die Funktion erhöht sich mit der Zahl der Prüf-Bits. Eine Funktion bzw. Leistung eines solchen Vielfach-Prüf-Bit-RAID-Systems ist schlecht und nicht mit existierenden DASD-Produkten mit großem Formfaktor konkurrenzfähig. Existierende Systeme opfern die zusätzliche Datenintegrität, die potentiell durch vielfache Prüf-Bits geschaffen ist, gegen die geringere Funktionsherabsetzung, die durch Beibehalten nur eines einzelnen Paritäts-Bits geliefert wird.
    • LÖSUNGEN
  • Die vorstehend beschriebenen Probleme werden in einer vorteilhaften Art und Weise grundsätzlich durch Anwenden der Merkmale gelöst, die in den unabhängigen Ansprüchen angegeben sind. Weitere Verbesserungen sind durch die Unteransprüche angegeben. Ein technischer Fortschrift wird auf dem Gebiet durch das Logik- Spur-Schreib-Ablaufplanungssystem für ein Parallel-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystem erreicht, das eine große Vielzahl von Plattenlaufwerken mit kleinem Formfaktor verwendet, um einen kostengünstigen, hoch leistungsfähigen, hoch zuverlässigen Plattenlaufwerk-Speicher zu verwenden, der das Format und die Fähigkeit von Plattenlaufwerken mit großem Formfaktor emuliert. Dieses System vermeidet das Paritäts-Aktualisierungsproblem des Stands der Technik, indem niemals die Parität einer Daten-Redundanz-Gruppe aktualisiert wird. Anstelle davon werden alle neuen oder modifizierten Daten aufleere, logische Spuren eingeschrieben und die alten Daten werden als veraltet mit einem Kennzeichen versehen. Die sich ergebenden "Löcher" in den logischen Spuren, die durch alte Daten verursacht sind, werden durch einen Hintergrund-Freiraum-Sammel-Prozeß entfernt, der leere, logische Spuren durch Sammeln gültiger Daten in zuvor geleerten logischen Spuren erzeugt. Durch Schreiben der modifizierten Daten in leere Spuren wird die Zahl der Lese- und Schreibvorgänge verglichen mit dem Viert- und Fünft-Niveau-RAID-System halbiert und die Erzeugung neuer Paritäts-Segmente wird auf dem Flug vorgenommen, wenn Daten empfangen werden, um dadurch weniger Verarbeitungszeit als eine Paritäts-Regeneration zu erfordern.
  • Die Vielzahl Plattenlaufwerke in dem Parallel-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystem sind in eine Vielzahl von Redundanz-Gruppen variabler Größe von N+M parallel verbundener Plattenlaufwerke konfiguriert, um Daten darauf zu speichern. Jede Redundanz-Gruppe, auch als logisches Plattenlaufwerk bezeichnet, ist in eine Zahl logischer Zylinder unterteilt, wobei jeder i logische Spuren enthält, wobei eine logische Spur für jede der i physikalischen Spuren in einem Zylinder eines physikalischen Plattenlaufwerks enthalten ist. Jede logische Spur ist aus N+M physikalischer Spuren aufgebaut, eine physikalische Spur von jedem Plattenlaufwerk in der Redundanz-Gruppe. Die N+M Plattenlaufwerke werden dazu verwendet, N Datensegmente zu speichern, und zwar eines auf jeder der N physikalischen Spuren pro logischer Spur, und um M Redundanz-Segmente zu speichern, eines auf jeder der M physikalischen Spuren pro logischer Spur in der Redundanz-Gruppe. Die N+M Plattenlaufwerke in einer Redundanz-Gruppe besitzen nicht synchronisierte Spindeln und lose gekoppelte Aktuatoren. Die Daten werden zu den Plattenlaufwerken über unabhängige Lese- und Schreibvorgänge übertragen, da alle Plattenlaufwerke unabhängig arbeiten. Weiterhin werden die M Redundanz-Segmente, für aufeinanderfolgende, logische Zylinder, über alle der Plattenlaufwerke in der Redundanz-Gruppe verteilt, im Gegensatz dazu, zugeordnete Redundanz-Plattenlaufwerke zu verwenden. Die Redundanz-Segmente werden so verteilt, daß jeder Aktuator in einer Redundanz-Gruppe dazu verwendet wird, auf einige der Daten-Segmente zuzugreifen, die auf den Plattenlaufwerken gespeichert sind. Wenn zugeordnete Laufwerke für Redundanz-Segmente vorgesehen werden würden, dann würden diese Plattenlaufwerke inaktiv sein, ohne daß Redundanz-Segmente von diesen Laufwerken gelesen oder darauf geschrieben werden würden. Allerdings sind mit einer verteilten Redundanz alle Aktuatoren in einer Redundanz-Gruppe für einen Datenzugriff verfügbar. Zusätzlich wird ein Pool aus R global schaltbaren Sicherungs- bzw. Backup-Plattenlaufwerken in dem Datenspeicher-Untersystem aufrechterhalten, um automatisch ein Ersatz-Plattenlaufwerk für ein Laufwerk in irgendeiner Redundanz- Gruppe zu substituieren, das während des Betriebs fehlerhaft arbeitet bzw. ausfällt. Der Pool der R Sicherungs-Plattenlaufwerke liefert eine hohe Zuverlässigkeit unter geringen Kosten.
  • Jedes physikalische Plattenlaufwerk ist so aufgebaut, daß es einen Fehler in seiner Betriebsweise erfassen kann, was ermöglicht, daß die M Redundanz-Segmente pro logischer Spur für eine Multi-Bit-Fehlerkorrektur verwendet werden können. Eine Identifikation des ausgefallenen, physikalischen Plattenlaufwerks liefert Informationen über die Bit-Position der Fehler in der logischen Spur und die Redundanz-Daten liefern Informationen, um die Fehler zu korrigieren. Wenn einmal ein ausgefallenes Plattenlaufwerk in einer Redundanz-Gruppe identifiziert ist, wird ein Sicherungs- Laufwerk von dem gemeinsam geteilten Pool der Sicherungs-Laufwerke automatisch an die Stelle des ausgefallenen Plattenlaufwerks eingeschaltet. Ein Steuerschaltkreis rekonstruiert die Daten, die auf jeder physikalischen Spur des ausgefallenen Plattenlaufwerks gespeichert sind, unter Verwendung der verbleibenden N-1 physikalischen Spuren der Daten plus der zugeordneten M physikalischen Spuren, die Redundanz-Segmente jeder logischen Spur enthalten. Ein Fehler bzw. Ausfall in den Redundanz-Segmenten erfordert keine Daten-Rekonstruktion, sondern benötigt eine Regeneration der Redundanz-Informationen. Die rekonstruierten Daten werden dann auf das substituierte Plattenlaufwerk geschrieben. Die Verwendung von Sicherungs-Plattenlaufwerken erhöht die System-Zuverlässigkeit der N+M Parallel-Plattenlaufwerk-Architektur, während die Verwendung eines gemeinsam geteilten Pools aus Sicherungs-Plattenlaufwerken die Kosten zum Erzielen der verbesserten Zuverlässigkeit minimiert.
  • Das Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem umfaßt ein Datenspeicher-Management-System, das eine verbesserte Datenspeicherung und Suchfunktion durch dynamisches Auflisten zwischen virtuellen und physikalischen Datenspeichervorrichtungen schafft. Das Parallel-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystem besteht aus drei abstrakten Schichten: virtuell, logisch und physikalisch. Die virtuelle Schicht funktioniert als ein herkömmlicher Festplatten- Speicher mit großem Formfaktor. Die logische Schicht funktioniert als ein Feld aus Speichereinheiten, die in eine Vielzahl von Redundanz-Gruppen gruppiert sind, wo bei jede aus N+M physikalischen Plattenlaufwerken besteht. Die physikalische Schicht funktioniert als eine Vielzahl von individuellen Plattenlaufwerken mit kleinem Formfaktor. Das Datenspeicher-Management-System arbeitet so, um die dynamische Auflistung der Daten unter diesen abstrakten Schichten zu bewirken und um die Zuordnung und das Management des tatsächlichen Raums auf den physikalischen Vorrichtungen zu steuern. Diese Datenspeicher-Management-Funktionen werden in einer Art und Weise durchgeführt, die die Betriebsweise des Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystems transparent für den Host-Prozessor gestaltet, der nur das virtuelle Bild des Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystems wahrnimmt.
  • Die Funktion bzw. Leistung dieses Systems wird durch die Verwendung eines Cache-Speichers mit sowohl flüchtigen als auch nicht flüchtigen Bereichen und "Rückend" ("backend") Datenabstufungs- und Entstufungs-Prozesse erhöht. Daten, die von den Host-Prozessoren empfangen sind, werden in dem Cache-Speicher in der Form von Modifikationen zu Daten, die schon in der Redundanz-Gruppe des Datenspeicher-Untersystems gespeichert sind, gespeichert. Keine Daten, die in der Redundanz-Gruppe gespeichert sind, werden modifiziert. Eine virtuelle Spur wird von einer Redundanz-Gruppe in einem Cache-Speicher abgestuft. Der Host modifiziert dann einige, vielleicht alle, der Aufzeichnungen auf der virtuellen Spur. Dann wird, wie durch einen Cache-Ersetzungs-Algorithmus, wie beispielsweise der Least Recently Used, etc., die modifizierte, virtuelle Spur ausgewählt, so daß sie zu einer Redundanz-Gruppe speichermäßig entstuft wird. Wenn dies so ausgewählt ist, wird eine virtuetle Spur in verschiedene physikalische Sektoren dividiert (marked off), so daß sie auf einer oder mehrerer physikalischer Spur(en) einer oder mehrerer logischer Spur(en) gespeichert werden kann. Eine vollständige physikalische Spur kann physikalische Sektoren von einer oder mehreren virtuellen Spur(en) enthalten. Jede physikalische Spur wird mit N-1 anderen physikalischen Spuren kombiniert, um die N-Daten-Segmente einer logischen Spur zu bilden.
  • Die originalen, nicht modifizierten Daten werden einfach als veraltet mit einem Zeichen versehen. Offensichtlich enthalten, wenn Daten modifiziert werden, die Redundanz-Gruppen zunehmend zahlreiche virtuel le Spuren aus veralteten Daten. Die verbleibenden, gültigen, virtuellen Spuren in einem logischen Zylinder werden zu dem Cache-Speicher in einem Hintergrund-(Freiraumsammlungs-) "Prozeß" gelesen. Sie werden dann in einen zuvor geleerten logischen Zylinder eingeschrieben und der "gesammelte" logische Zylinder wird dann als leer mit einem Zeichen versehen. Demzufolge treten die gesamte Redundanz-Daten-Erzeugung, ein Schreiben und eine Freiraumsammlung in einem Hintergrund, im Gegensatz zu Prozessen auf Anforderung, auf. Diese Anordnung vermeidet das Paritäts-Aktualisierungsproblem existierender Platten-Feld-Systeme und verbessert die Ansprechzeit gegenüber einer Zugriffsraten-Leistung des Datenspeicher-Untersystems durch Übertragen dieser Overhead-Aufgaben auf Hintergrundprozesse.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Figur 1 stellt in Form eines Blockdiagramms die Architektur des Parallel-Laufwerk- Feld-Datenspeicher-Untersystems dar;
  • Figur 2 stellt die Cluster-Steuerung des Datenspeicher-Untersystems dar;
  • Figur 3 stellt den Plattenlaufwerk-Manager dar;
  • Figur 4 stellt den Plattenlaufwerk-Manager-Steuerschaltkreis dar;
  • Figur 5 stellt die Plattenlaufwerk-Manager-Plattensteuerelektroniken dar;
  • Figuren 6 und 7 stellen, in Flußdiagrammform, die betriebsmäßigen Schritte dar, die vorgenommen werden, um eine Daten-Lese- und -Schreiboperation jeweils durchzuführen;
  • Figur 8 stellt einen typischen Freiraum-Einstellsatz bzw. -Directory dar, der in dem Datenspeicher-Untersystem verwendet wird;
  • Figur 9, stellt in Flußdiagrammform, den Freiraum-Sammel-Prozeß dar.
    • Datenspeicher-Untersystem-Architektur
  • Figur 1 stellt in Blockdiagrammform die Architektur der bevorzugten Ausführungsform des Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystems 100 dar. Das Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 erscheint zu den zugeordneten Host-Prozessoren 11-12 so, daß es eine Sammlung von Plattenlaufwerken mit einem großen Formfaktor mit deren zugeordneter Speichersteuerung ist, da die Architektur eines Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystems 100 zu den zugeordneten Host-Prozessoren 11-12 transparent ist. Dieses Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 umfaßt eine Vielzahl von Plattenlaufwerken (zum Beispiel 122-1 bis 125-r), die in einer Vielzahl von Plattenlaufwerk- Untersätzen 103-1 bis 103-i angeordnet sind. Die Plattenlaufwerke 122-1 bis 125-r sind wesentlich weniger teuer, gerade obwohl sie Plattenlaufwerke, um Redundanz- Informationen zu speichern, und Plattenlaufwerke für Backup- bzw. Sicherungs- Zwecke, als das typische Formfaktor-Plattenlaufwerk mit 14 Inch mit einem zugeordneten Sicherungs-Plattenlaufwerk, schaffen. Die Vielzahl der Plattenlaufwerke 122-1 bis 125-r sind typischerweise die handelsüblichen Festplattenlaufwerke mit dem Formfaktor mit 5¼ Inch.
  • Die Architektur, die in Figur 1 dargestellt ist, ist diejenige, daß eine Vielzahl von Host-Prozessoren 11-12 über die jeweilige Vielzahl Datenkanäle 21, 22-31, 32 jeweils mit einem Datenspeicher-Untersystem 100 zwischenverbunden ist, das die Backend-Datenspeicherkapazität für die Host-Prozessoren 11-12 liefert. Diese Basiskonfiguration ist ausreichend auf dem Gebiet der Datenverarbeitung bekannt. Das Datenspeicher-Untersystem 100 umfaßt eine Steuereinheit 101, die dazu dient, die Untersätze der Plattenlaufwerke 103-1 bis 1 03-i und deren zugeordnete Laufwerkmanager 102-1 bis 102-i mit den Datenkanälen 21-22, 31-32 zwischenzuverbinden, die das Datenspeicher-Untersystem 100 mit der Vielzahl der Host-Prozessoren 11, 12 zwischenverbindet.
  • Die Steuereinheit 101 umfaßt typischerweise zwei Cluster-Steuerungen 111, 112 für Redundanz-Zwecke. Innerhalb einer Cluster-Steuerung 111 schafft der Vielfachpfad-Speicher-Direktor 110-0 eine Hardware-Schnittstelle, um Datenkanäle 21, 31 mit der Cluster-Steuerung 111 zwischenzuverbinden, die in der Steuereinheit 101 enthalten ist. In Bezug hierauf liefert der Vielfachpfad-Speicher-Direktor 110-0 eine Hardware-Schnittstelle zu den zugeordneten Datenkanälen 21, 31 und schafft eine Multiplex-Funktion, um irgendeinem zugeordneten Datenkanal, zum Beispiel 21, von irgendeinem Host-Prozessor, zum Beispiel 11, zu ermöglichen, sich mit einer ausgewählten Cluster-Steuerung 111 innerhalb der Steuereinheit 101 zwischenzuverbinden. Die Cluster-Steuerung 111 selbst liefert ein Paar Speicherpfade 200-0, 200-1, die als eine Schnittstelle zu einer Vielzahl von Optikfaser-Rückend-Kanälen 104 funktionieren. Zusätzlich umfaßt die Cluster-Steuerung 111 eine Datenkompressionsfunktion ebenso wie eine Datenführungsfunktion, um der Cluster-Steuerung 111 zu ermöglichen, die Übertragung von Daten zwischen einem ausgewählten Datenkanal 21 und einem Cache-Speicher 113 und zwischen dem Cache-Speicher 113 und einem der verbundenen Optikfaser-Rückend-Kanäle 104 zu richten. Die Steuereinheit 101 schafft die Haupt-Daten-Speicher-Untersystem-Steuerfunktionen, die die Erzeugung und Regulierung von Daten-Redundanz-Gruppen, die Rekonstruktion von Daten für ein ausgefallenes Plattenlaufwerk, Umschalten eines Ersatzlaufwerks anstelle eines ausgefallenen Plattenlaufwerks, eine Daten-Redundanz-Erzeugung, ein Raum-Management einer logischen Vorrichtung, und eine Virtuell-zu-Logik-Vorrichtungsauflistung, umfassen. Diese Untersystem-Funktionen werden in weiterem Detail nachfolgend besprochen.
  • Der Plattenlaufwerk-Manager 102-1 verbindet die Vielzahl der handelsüblichen Plattenlaufwerke 122-1 bis 1 25-r, die in dem Plattenlaufwerk-Untersatz 103-1 vorhanden sind, mit der Vielzahl der Optikfaser-Backend-Kanäle 104. Der Plattenlaufwerk-Manager 102-1 umfaßt einen Eingabelausgabe-Schaltkreis 120, der eine Hardware- Schnittstelle schafft, um die Optikfaser-Backend-Kanäle 104 mit den Datenpfaden 126 zu verbinden, die Steuer- und Antriebsschaltkreise 121 versorgen. Die Steuerund Antriebsschaltkreise 121 empfangen die Daten auf Leitern 126 von dem Eingabelausgabe-Schaltkreis 120 und wandeln die Form und das Format dieser Signale, wie dies durch die zugeordneten, handelsüblichen Plattenlaufwerke in dem Plattenlaufwerk-Untersatz 103-1 erforderlich ist. Zusätzlich schaffen die Steuer- und Antriebsschaltkreise 121 eine Steuersignalisierschnittstelle, um Signale zwischen dem Plattenlaufwerk-Untersatz 103-1 und der Steuereinheit 101 zu übertragen.
  • Die Daten, die auf die Plattenlaufwerke in dem Plattenlaufwerk-Untersatz 103-1 geschrieben sind, bestehen aus Daten, die von einem zugeordnten Host-Prozessor 11 über einen Datenkanal 21 zu einer der Cluster-Steuerungen 111, 112 in der Steuereinheit 101 übertragen werden. Die Daten werden zum Beispiel in die Cluster-Steuereinheit 111 geschrieben, die die Daten in dem Cache-Speicher 113 speichert. Die Cluster-Steuerung 111 speichert N physikalische Spuren aus Daten in einem Cache- Speicher 113 und erzeugt M Redundanz-Segmente für Fehlerkorrekturzwecke. Die Cluster-Steuerung 111 wählt dann einen Untersatz der Plattenlaufwerke (122-1 bis 122-n+m) aus, um eine Redundanz-Gruppe zu bilden, um die empfangenen Daten zu speichern. Die Cluster-Steuerung 111 wählt eine leere, logische Spur, die aus N+M physikalischen Spuren besteht, in der ausgewählten Redundanz-Gruppe aus. Jede der N physikalischen Spuren der Daten wird auf eines der N Plattenlaufwerke in der ausgewählten Daten-Redundanz-Gruppe geschrieben. Zusätzliche M Plattenlaufwerke werden in der Redundanz-Gruppe verwendet, um die M Redundanz-Segmente zu speichern. Die M Redundanz-Segmente umfassen Fehlerkorrekturzeichen und Daten, die dazu verwendet werden können, die Integrität der N physikalischen Spuren zu verifizieren, die auf den N Plattenlaufwerken gespeichert sind, ebenso, um eine oder mehrere der N physikalischen Spur(en) der Daten zu rekonstruieren, falls die physikalische Spur aufgrund eines Ausfalls bzw. Fehlers des Plattenlaufwerks verloren war, auf dem diese physikalische Spur gespeichert ist.
  • Demzufolge kann das Datenspeicher-Untersystem 100 ein oder mehrere Plattenlaufwerk(e) mit großem Formfaktor (zum Beispiel ein Typ IBM 3380K eines Plattenlaufwerks) emulieren, die eine Vielzahl von Plattenlaufwerken mit kleinerem Formfaktor verwenden, während sie eine hoch zuverlässige Fähigkeit durch Schreiben der Daten über eine Vielzahl von Plattenlaufwerken mit kleinerem Formfaktor liefern. Eine Zuverlässigkeitsverbesserung wird auch durch Vorsehen eines Pools von R Sicherungsplattenlaufwerken (125-1 bis 125-r) erhalten, die umschaltbar anstelle eines fehlerhaften Plattenlaufwerks zwischenverbindbar sind. Eine Datenrekonstruktion wird unter Verwendung der M Redundanz-Segmente durchgeführt, so daß die Daten, die auf den verbleibenden, funktionierenden Plattenlaufwerken kombiniert mit den Redundanz-Informationen, die in den Redundanz-Segmenten gespeichert sind, durch eine Steuersoftware in der Steuereinheit 101 verwendet werden können, um den Datenverlust zu rekonstruieren, wenn eines oder mehrere der Vielzahl der Plattenlaufwerk(e) in der Redundanz-Gruppe fehlerhaft arbeitet (122-1 bis 122-n+m). Diese Anordnung liefert eine Zuverlässigkeitsfähigkeit ähnlich zu derjenigen, die durch Platten-Schattierungs-Anordnungen (Disk-Shadowing-Arrangements) unter signifikant reduzierten Kosten gegenliber einer solchen Anordnung erhalten sind.
    • Plattenlaufwerk
  • Jedes der Plattenlaufwerke 122-1 bis 125-r in dem Plattenlaufwerk-Untersatz 103-1 kann als ein Platten-Untersystem betrachtet werden, das aus einem Plattenlaufwerk- Mechanismus und seinem umgebenden Steuer- und Schnittstellen-Schaltkreis besteht. Das Plattenlaufwerk besteht aus einem handelsüblichen Plattenlaufwerk, das ein kommerziell erhältliches Festplattenlaufwerk des Typs ist, der typischerweise in Personal-Computern verwendet wird. Ein Steuerprozessor, der dem Plattenlaufwerk zugeordnet ist, besitzt eine Steuerverantwortung für das gesamte Plattenlaufwerk und überwacht alle Informationen, die über die verschiedenen seriellen Datenkanäle geführt werden, die jedes Plattenlaufwerk 122-1 bis 1 25-r mit Steuer- und Antriebsschaltkreisen 121 verbinden. Irgendwelche Daten, die zu diesem Plattenlaufwerk über diese Kanäle übertragen werden, werden in einem entsprechenden Schnittstellen-Puffer gespeichert, der über einen zugeordneten seriellen Datenkanal mit einem entsprechenden Seriell-Parallel-Wandlerschaltkreis verbunden ist. Eine Platten- Steuereinheit ist auch in jedem Plattenantrieb vorgesehen, um die elektrische Schnittstelle mit niedrigem Pegel auszuführen, die durch das handelsübliche Plattenlaufwerk erforderlich ist. Das handelsübliche Plattenlaufwerk besitzt eine ESDI- Schnittstelle, die mit den Steuer- und Antriebsschaltkreisen 121 schnittstellenmäßig verbunden werden müssen. Die Platten-Steuereinheit liefert diese Funktion. Die Platten-Steuereinheit liefert eine Serialisierung und Deserial isierung von Daten, eine CRC/ECC Erzeugung, eine Prüfung und Korrektur und ein NRZ Daten-Codierung. Die adressierenden Informationen, wie beispielsweise die Kopfauswahl, und ein anderer Typ von Steuersignalen, werden durch die Steuer- und Antriebsschaltkreise 121 zu dem handelsüblichen Plattenlaufwerk 122-1 geliefert. Dieser Kommunikationspfad ist auch zu diagnostischen und Steuerzwecken vorgesehen. Zum Beispiel können die Steuer- und Antriebsschaltkreise 121 ein handelsübliches Plattenlaufwerk herunterfahren, wenn sich das Plattenlaufwerk in dem Stand-by-Modus befindet. In dieser Art und Weise verbleibt das handelsübliche Plattenlaufwerk in einem Leerlaufzustand, bis es durch die Steuer- und Antriebsschaltkreise 121 ausgewählt wird.
    • Steuereinheit
  • Figur 2 stellt in Blockdiagrammform zusätzliche Details der Cluster-Steuerung 111 dar. Ein Vielfachpfad-Speicher-Direktor 110 umfaßt eine Vielzahl von Kanal-Schnittstellen-Einheiten 201-0 bis 201-7, von denen jede an einem entsprechenden Paar von Datenkanälen 21, 31 endet. Die Steuer- und Datensignale, die durch die entsprechende Kanal-Schnittstelleneinheit 201-0 empfangen sind, werden auf irgendeinem der entsprechenden Steuer- und Daten-Busse 206-C, 206-D oder 207-C, 207-D jeweils entweder zu einem Speicherpfad 200-0 oder einem Speicherpfad 200-1 ausgegeben. Demzufolge ist dabei, wie aus der Struktur der Cluster-Steuerung 111, die in Figur 2 dargestellt ist, gesehen werden kann, eine signifikante Größe einer Symmetrie darin enthalten. Der Speicherpfad 200-0 ist identisch zu dem Speicherpfad 200-1 und nur einer von diesen wird hier beschrieben. Der Vielfachpfad-Speicher- Direktor 110 verwendet zwei Sätze von Daten- und Steuer-Bussen 206-D, C und 207-D, C,um jede Kanal-Schnittstellen-Einheit 201-0 bis 201-7 mit sowohl dem Speicherpfad 200-0 als auch 200-1 zwischenzuverbinden, so daß der entsprechende Datenkanal 21 von dem zugeordneten Host-Prozessor 11 über entweder den Speicherpfad 200-0 oder 200-1 zu der Vielzahl der Optikfaser-Backend-Kanäle 104 umgeschaltet werden kann. Innerhalb des Speicherpfads 200-0 ist ein Prozessor 204enthalten, der die Betriebsweise des Speicherpfads 200-0 reguliert. Zusätzlich ist eine Optik-Vorrichtungs-Schnittstelle 205-0 vorgesehen, um zwischen dem Optikfaser- Signalisierformat der Optikfaser-Backend-Kanäle 104 und den metallischen Leitern, die innerhalb des Speicherpfads 200-0 enthalten sind, zu wandeln. Die Kanal- Schnittstellen-Steuerung 202-0 arbeitet unter der Steuerung eines Prozessors 204-0, um den Fluß der Daten zu und von dem Cache-Speicher 113 und einer der Kanal-Schnittstellen-Einheiten 201, die momentan innerhalb des Speicherpfads 200-0 aktiv ist, zu steuern. Die Kanal-Schnittstellen-Steuerung 202-0 umfaßt eine zyklische Redundanz-Prüf-(Cyclic Redundancy Check - CRC) Generator/Prüfeinrichtung, um die CRC-Bytes für die empfangenen Daten zu erzeugen und zu prüfen. Der Kanal-Schnittstellen-Schaltkreis 202-0 umfaßt auch einen Puffer, der eine Geschwindigkeitsfehlanpassung zwischen der Daten-Übertragungsrate des Datenkanals 21 und der verfügbaren Daten-Übertragungsfähigkeit des Cache-Speichers 113 kompensiert. Die Daten, die durch den Kanal-Schnittstellen-Steuerschaltkreis 202-0 von einem entsprechenden Kanal-Schnittstellen-Schaltkreis 201 empfangen sind, werden nach vorne zu dem Cache-Speicher 113 über einen Kanal-Daten-Kompressionsschaltkreis 203-0 geführt. Der Kanal-Daten-Kompressionsschaltkreis 203-0 liefert die notwendige Hardware und den Mikrocode, um eine Kompression der Kanal- Daten für die Steuereinheit 101 bei einem Datenschreiben von dem Host-Prozessor 11 durchzuführen. Er führt auch den notwendigen Dekompressionsvorgang für die Steuereinheit 101 bei einem Datenlesebetrieb durch den Host-Prozessor 11 durch.
  • Wie aus der Architektur, die in Figur 2 dargestellt ist, gesehen werden kann, werden alle Daten-Übertragungen zwischen einem Host-Prozessor 11 und einer Redundanz-Gruppe in den Plattenlaufwerk-Untersätzen 103 über die Cache-Speicher 113 geführt. Die Steuerung des Cache-Speichers 113 ist in der Steuereinheit 101 durch den Prozessor 204-0 vorgesehen. Die Funktionen, die durch den Prozessor 204-0 geliefert werden, umfassen eine Intitialisierung des Cache-Directory-Suchens und anderer Cache-Datenstrukturen, ein Cache-Directory-Suchen und -Managens, ein Cache-Raum-Management, Cache-Funktions-Verbesserungs-Algorithmen ebenso wie andere Cache-Steuer-Funktionen. Zusätzlich erzeugt der Prozessor 204-0 die Redundanz-Gruppen von den Plattenlaufwerken in den Plattenlaufwerk-Untersätzen 103 und wartet Aufzeichnungen über den Status solcher Vorrichtungen. Der Prozessor 204-0 bewirkt auch, daß die Redundanz-Daten über die N Daten-Platten in einer Redundanz-Gruppe innerhalb eines Cache-Speichers 113 erzeugt werden und schreibt die M Segmente der Redundanz-Daten auf die M Redundanz-Platten in der Redundanz-Gruppe. Die funktionale Software in dem Prozessor 204-0 managt auch die Auflistungen von virtuellen zu logischen und von logischen zu physikalischen Vorrichtungen. Die Tabellen, die diese Auflistung beschreiben, werden aktualisiert, gewartet, gesichert und gelegentlich durch diese funktionale Software auf dem Prozessor 204-0 zurückgewonnen. Die Freiraum-Sammelfunktion wird auch durch den Prozessor 204-0, ebenso wie ein Management und eine Ablaufplanung der Optikfaser-Backend-Kanäle 104 durchgeführt. Viele dieser vorstehenden Funktionen sind ausreichend auf dem Gebiet der Datenverarbeitung bekannt und werden nicht in jedem Detail hier beschrieben.
    • Plattenlaufwerk-Manager
  • Figur 3 stellt ein weiteres Blockdiagramm-Detail des Plattenlaufwerk-Managers 102-1 dar. Ein Eingabelausgabe-Schaltkreis 120 ist so dargestellt, daß er die Vielzahl der Optikfaser-Kanäle 104 mit einer Zahl von Daten- und Steuer-Bussen verbindet, die den Eingabelausgabe-Schaltkreis 120 mit Steuer- und Antriebsschaltkreisen 121 zwischenverbinden. Der Steuer- und Antriebsschaltkreis 121 besteht aus einem Befehis- und Status-Schaltkreis 301, der den Status überwacht und steuert und Schnittstellen zu der Steuereinheit 101 hin befehligt. Der Befehls- und Status-Schaltkreis 301 sammelt auch Daten von den verbleibenden Schaltkreisen in Plattenlaufwerk-Managern 102 und den verschiedenen Plattenlaufwerken in Plattenlaufwerk- Untersätzen 103 zur Übertragung zu der Steuereinheit 101. Der Steuer- und Antriebsschaltkreis 121 umfaßt auch eine Vielzahl von Antriebselektronik-Schaltkreisen 303, einen für jeden der handelsüblichen Plattenlaufwerke, die in dem Plattenlaufwerk-Untersatz 303-1 verwendet sind. Die Antriebselektronik-Schaltkreise 303 steuern die Daten-Übertragung zu und von dem zugeordneten, handelsüblichen Antrieb über eine ESDI Schnittstelle. Der Antriebselektronik-Schaltkreis 303 ist zum Übertragen und zum Empfangen von Rahmen auf der seriellen Schnittstelle geeignet und enthält eine Mikrosteuereinheit, einen Spur-Puffer, Status- und Steuer-Register und eine Industrie-Standard-Einstellsatz-Treiberschnittstelle. Der Antriebselektronik- Schaltkreis 303 empfängt Daten von dem Eingabelausgabe-Schaltkreis 120 über einen zugeordneten Daten-Bus 304 und Steuersignale über Steuerleitungen 305. Der Steuer- und Antriebsschaltkreis 121 umfaßt auch eine Vielzahl von Untersystem- Schaltkreisen 302-1 bis 302-j, wobei jeder davon eine Vielzahl von Antriebselektronik-Schaltkreisen 303 steuert. Der Untersystem-Schaltkreis 302 steuert die Anforderungs-, Fehler- und Spin-up-Leitungen für jeden Antriebselektronik-Schaltkreis 303. Typischerweise verbindet sich ein Untersystem-Schaltkreis 302 mit zweiunddreißig Antriebselektronik-Schaltkreisen 303. Der Untersystem-Schaltkreis 302 funktioniert auch dahingehend, umgebungsmäßige Lese- bzw. Fühl-Informationen zur Übertragung zu der Steuereinheit 101 über den Befehls- und Status-Schaltkreis 301 zu sammeln. Demzufolge führt der Steuer- und Antriebsschaltkreis 121 in dem Platten- Antriebs-Manager 102-1 die Daten- und Steuersignal-Schnittstelle und Übertragungsfunkion zwischen den Industriestandard-Plattenlaufwerken des Plattenlaufwerk-Untersatzes 103-1 und der Steuereinheit 101 durch.
    • Befehis- und Status-Schaltkreis
  • Der Befehls- und Status-Schaltkreis 301 ist in weiterem Detail in Figur 4 dargestellt. Der Schaltkreis besitzt drei Hauptfunktionen: Sammeln eines Status von den verschiedenen Untersystem-Schaltkreisen 302, Berichten eines Status zu der Steuereinheit 101 und Liefern von Diagnostika für den Plattenlaufwerk-Manager 102-1. Der Befehis- und Status-Schaltkreis 301 wird durch einen Prozessor 402 und seinen zugeordneten Taktgeber 403 gesteuert. Der Prozessor 402 kommuniziert mit den Adress- und Daten-Bussen über Anschlüsse 404 und 405 jeweils. Die Richtung einer Kommunikation zwischen dem Prozessor und den Bussen und den verbleibenden Schaltkreisen in dem Befehis- und Status-Schaltkreis 301 wird durch einen bidirektionalen Anschluß 407 gesteuert, der als ein Arbiter wirkt, um einen Zugriff zu dem internen Bus des Befehis- und Status-Schaltkreises 301 zu regulieren. Ähnlich regulieren Daten- und Adress-Entscheidungs-Logik-Schaltkreise 410 und 412 den Zugriff des Schnittstellen-Schaltkreises 401 auf den internen Daten-Bus des Befehls- und Status-Schaltkreises 301. Zum Beispiel werden Daten, die von dem Eingabelausgabe-Schaltkreis 120 empfangen sind, durch den Schnittstel len-Schaltkreis 401 empfangen, der diese Daten in einem Speicher 411 über Adress- und Daten- Busse speichert, die zwischen dem Schnittstellen-Schaltkreis 401 und der Datenund Adress-Entscheidungs-Logik 410 und 412 verbunden sind. Diese Entscheidungs-Schaltkreise regulieren einen Zugriff zu dem Speicher 411 von dem internen Daten-Bus des Befehls- und Status-Schaltkreises 301 und dem Schnittstellen- Schaltkreis 401. Ähnlich kann der Prozessor 402 auf die Daten, die in dem Speicher 411 gespeichert sind, über den internen Daten-Bus des Befehls- und Status-Schaltkreises 301 und die entsprechende Daten- und Adress-Entscheidungs-Logik 410, 412 zugreifen. Diese Daten, die durch den Prozessor 402 aufgesucht sind, können dann über Adress- und Daten-Busse zu den Untersystem-Schaltkreisen 302 über Adress- und Daten-Anschlüsse 404, 405 jeweils ausgegeben werden.
  • Der Befehls- und Status-Schaltkreis 301 umfaßt eine Unterbrechungs-Handhabungseinrichtung 408. Alle Unterbrechungen in dem Plattenlaufwerk-Manager 102-1, mit Ausnahme für ein Reset, werden durch die Unterbrechungs-Handhabungseinrichtung 408 vorgenommen. Die Unterbrechungs-Handhabungseinrichtung 408 sammelt alle Unterbrechungen einer bestimmten Klasse, wobei diese Unterbrechungen durch die Unterbrechungs-Software in dem Prozessor 402 gelesen werden. Die Unterbrechungs-Software liest den speichermäßig aufgelisteten Raum in der Unterbrechungs-Handhabungseinrichtung 408, um das Bit-Muster zu bestimmen, das anzeigt, welche Unterbrechung aufgetreten ist.
    • Treiber-Elektronik-Schaltkreis
  • Der Treiber-Elektronik-Schaltkreis 303 funktioniert als eine Schnittstelle zwischen den seriellen Daten-Verbindungen 304, die den Eingabelausgabe-Schaltkreis 120 und das Industriestandard-Einstellsatz-Plattenlaufwerk, wie beispielsweise das Laufwerk 122-1, verbinden. Figur 5 stellt zusätzliche Details des Treiber-Elektronik- Schaltkreises 303 dar. Die seriellen Daten-Verbindungen 304 bestehen aus acht abgehenden Daten-Verbindungen und acht ankommenden Daten-Verbindungen, die über Multiplexer 501 und 502 jeweils mit dem internen Schaltkreis des Treiber-Elektronik-Schaltkreises 303 gekoppelt sind.
  • Ein Empfänger 503 überwacht die abgehenden Daten-Verbindungen und wandelt die Informationen, die von dem Eingabelausgabe-Schaltkreis 120 empfangen sind, in ein paralles Format zur Verwendung durch einen Deframer- bzw. Entformer- Schaltkreis 505. Der Entformer-Schaltkreis 505 prüft, ob das Bestimmungs-Adress- Feld in dem empfangenen Rahmen mit einer vorprogrammierten Auswahl-Adresse des Treiber-Elektronik-Schaltkreises korreliert. Falls die Adressen dieselben sind, bestimmt der Entformer-Schaltkreis 505, ob die Informationen, die übertragen werden, Daten oder ein Befehl sind, speichert dann die Informationen in einem Spur- Puffer 507 unter Verwendung eines der zwei DMA-Hinweiszeiger, einen für eine Daten-Speicherung und den anderen für eine Befehls-Speicherung. Der Spur-Puffer- Schaltkreis 507 ist zum Speichern einer vollständigen, physikalischen Spur aus Informationen zur Übertragung zu dem zugeordneten Einstellsatz-Plattenlaufwerk 122-1 geeginet. Der Entformer-Schaltkreis 505 erzeugt eine Unterbrechung, wenn die Übertragung einer physikalischen Spur aus Informationen abgeschlossen ist. Die Unterbrechung, die durch den Entformer 505 erzeugt ist, wird zu einem Prozessor 513 übertragen, der den Befehl oder die Daten, die in dem Spur-Puffer 507 gespeichert sind, interpretiert und entsprechend agiert. Falls der Prozessor 513 bestimmt, daß der Befehl ein Daten-Übertragungsbefehl ist, initialisiert er die Steuer-Register 512 für die Daten-Übertragung. Der Prozessor 513 aktiviert auch den ESDI-Steuerschaltkreis 509, der die physikalische Schnittstelle zwischen dem zugeordneten Industriestandard-Plattenlaufwerk 122-1 und dem internen Schaltkreis des Treiber- Elektronik-Schaltkreises 303-1 schafft. Der Prozessor 513 aktiviert auch den Platten- Daten-Steuereinheit-Schaltkreis 508, der dahingehend funktioniert, Industriestandard-Plattenlaufwerke mit mittels Mikroprozessor gesteuerten Systemen schnittstellenmäßig zu verbinden. Die Platten-Daten-Steuereinheit 508 spricht auf die Daten-Übertragung von dem Spur-Puffer 507 zu dem ESDI-Steuerschaltkreis 509 an. Deshalb führt der Datenpfad von dem Spur-Puffer 507 über die Platten-Daten-Steuereinheit 508 und den ESDI-Steuerschaltkreis 509 zu dem Industriestandard-Plattenlaufwerk 122-1. Der ESDI-Steuerschaltkreis 509 liefert einfach die elektrische Schnittstelle zwischen dem Treiber-Elektronik-Schaltkreis 303-1 und dem Plattenlaufwerk 122-1.
  • Daten-Übertragungen von dem Plattenlaufwerk 122-1 zu dem Eingabe/Ausgabe- Schaltkreis 120 werden in einer einfachen Weise ausgeführt. Die Daten werden durch den Pmzessor 513 auf eine Anforderung für ein Daten-Lesen von der Steuereinheit 101 durch Adressieren der Daten auf dem Plattenlaufwerk 122-1 über den ESDI-Steuerschaltkreis 509 hin gelesen. Das Daten-Lesen von dem Laufwerk 122-1 wird über den ESDI-Steuerschaltkreis 509 und die Platten-Daten-Steuereinheit 508 zu dem Spur-Puffer 507 geführt, wo sie gespeichert werden, bis eine vollständige, physikalische Spur oder ein bedeutungsvoller Teil davon darin gespeichert wird. Eine Rahmeneinrichtung 506 sucht nach der physikalischen Spur von dem Spur-Puffer 507 und formatiert und rahmt diese physikalische Spur und schickt sie nach vorne zu dem Sender-Schaltkreis 504. Der Sender-Schaltkreis 504 überträgt die Rahmen seriell durch eine der acht ankommenden Daten-Verbindungen über den Multiplexer 502 zu dem Eingabelausgabe-Schaltkreis 120.
    • Platten Iaufwerk-Fehlfunktion
  • Die Steuereinheit 101 bestimmt, ob ein individuelles Plattenlaufwerk in der Redundanz-Gruppe, das sie adressiert, fehlerhaft funktioniert hat. Die Steuereinheit 101, die ein schlechtes Laufwerk erfaßt hat, überträgt eine Steuernachricht zu dem Plattenlaufwerk-Manager 102-1 über die entsprechende Steuersignal-Leitung, um anzuzeigen, daß ein Plattenlaufwerk fehlerhaft gearbeitet hat. Wenn das Erfordernis für ein Ersatz-Plattenlaufwerk durch die Steuereinheit 101 erfaßt ist, wird das fehlerhafte Plattenlaufwerk aus dem Service herausgenommen und ein Ersatz-Plattenlaufwerk 125-1 wird von dem Ersatz-Pool aus R Plattenlaufwerken (125-1 bis 125-r) durch den Plattenlaufwerk-Manager 102-1 aktiviert, und zwar unter der Anforderung der Steuereinheit 101. Dies wird durch Wiedereinschreiben der Konfigurations-Definition dieser Redundanz-Gruppe, die das schlechte Plattenlaufwerk enthält, durchgeführt. Das neue, ausgewählte Plattenlaufwerk 125-1 in der Redundanz-Gruppe (122-1 bis 122-m+n) wird durch Steuersignale identifiziert, die zu allen der Cluster- Steuerungen 111-112 übertragen werden. Dies stellt sicher, daß die das System aufl istenden Informationen, die in jeder der Cluster-Steuerungen 111-112 gespeichert sind, aktualisiert gehalten werden.
  • Wenn einmal das neue Plattenlaufwerk (125-1) zu der Redundanz-Gruppe (122-1 bis 122-n+m) hinzugefügt ist, wird es getestet, und, falls befunden wird, daß es richtig arbeitet, ersetzt es das ausgefallene Plattenlaufwerk in den das System auflistenden Tabellen. Die Steuereinheit 101, die das Ersatz-Plattenlaufwerk (125-1) angefordert hat, rekonstruiert die Daten für das neue Plattenlaufwerk (125-1) unter Verwendung der verbleibenden N-1 betriebsmäßigen Daten-Plattenlaufwerken und der verfügbaren Redundanz-Informationen von den M Redundanz-Plattenlaufwerken. Bevor eine Rekonstruktion auf der Platte abgeschlossen ist, sind Daten noch für die Host-Prozessoren 11,12 verfügbar, obwohl sie im On-line-Betrieb rekonstruiert werden müsen, im Gegensatz dazu, daß sie von einer einzelnen Platte ausgelesen werden. Wenn dieser Daten-Rekonstruktions-Vorgang abgeschlossen ist, werden die rekonstruierten Segmente auf dem Austausch-Plattenlaufwerk (125-1) geschrieben und die Redundanz-Gruppe ist wieder vollständig betriebsfähig.
  • Dieses dynamisch rekonfigurierbare Attribut des Datenspeicher-Untersystems 100 ermöglicht diesem System, sehr robust zu sein. Zusätzlich ermöglicht der dynamisch konfigurierbare Aspekt des Kommunikationspfads zwischen den Cluster-Steuerungen 111, 112 und den Plattenlaufwerken (122-1), daß die Architektur sehr flexibel ist. Mit demselben physikalischen Plattenlaufwerk-Untersatz (103-1) kann der Benutzer einen Plattenlaufwerk-Speicher ausführen, der eine hohe Datenspeicher-Kapazität besitzt, und der kürzere, periodische Wiederherstellungsintervalle erfordert, oder einen Plattenlaufwerk-Speicher, der eine niedrigere Datenspeicher-Kapazität mit längeren, erforderlichen Reparaturintervallen einfach durch Änderung der Zahl der aktiven Plattenlaufwerke in jeder der Redundanz-Gruppen besitzt. Zusätzlich besitzt der Plattenlaufwerk-Speicher die Fähigkeit, neue Ersatz-Plattenlaufwerke 123 zu erfassen, wenn sie an das System angeschlossen werden, um dadurch dem Plattenlaufwerk-Speicher zu ermöglichen, zu wachsen, wenn der Speicher oder die Zuverlässigkeit eine Änderung benötigen, ohne daß man die Steuer-Software des Plattenlaufwerk-Speichers erneut programmieren muß.
    • Auflistung von einer dynamischen, virtuellen Vorrichtung zu einer logischen Vorrichtung
  • In Bezug auf Daten-Übertragungs-Vorgänge gehen alle Daten-Übertragungen über den Cache-Speicher 113. Deshalb sind die Frontend- oder Kanal-Übertragungs-Vorgänge vollständig von Backend- oder Vorrichtungs-Übertragungs-Vorgängen unabhängig. In diesem System sind Abstufungs-Vorgänge ähnlich zu einer Abstufung in anderen mit einem Cache-Speicher ausgerüsteten Platten-Untersystemen, allerdings werden Entstufungs-Übertragungen in Gruppen für Bulk-Übertragungen gesammelt. Zusätzlich führt dieses Datenspeicher-Untersystem 100 simultan eine Freiraum-Sammlung, eine Auflistungs-Tabellen-Sicherung und eine Fehler-Wiederherstellung als Hintergrundprozesse durch. Aufgrund der vollständigen Frontend-Bakkend-Separation wird das Datenspeicher-Untersystem 100 von dem exakten Ausführen von Prozessor-Zeitabstimmungs-Abhängigkeiten früherer Zähischlüsseldaten- Platten-Untersystemen befreit. Das Untersystem ist frei, um seine Verarbeitungs-Ressourcen dazu zu überlassen, um die Leistung durch eine intelligentere Ablaufplanung und Daten-Übertragungs-Steuerung zu erhöhen.
  • Das Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 besteht aus drei abstrakten Schichten: virtuell, logisch und physikalisch. Die virtuelle Schicht funktioniert als ein herkömmlicher Plattenlaufwerk-Speicher mit großem Formfaktor. Die logische Schicht funktioniert als ein Feld aus Speichereinheiten, die in eine Vielzahl von Redundanz-Gruppen (zum Beispiel 122-1 bis 122-n+m) gruppiert sind, wobei jede N+M Plattenlaufwerke enthält, um N physikalische Spuren aus Daten und M physikalische Spuren aus Redundanz-Informationen für jede logische Spur zu speichern. Die physikalische Schicht funktioniert als eine Vielzahl von individuellen Plattenlaufwerken mit kleinem Formfaktor. Das Datenspeicher-Management-System arbeitet so, um die Auflistung der Daten unter diesen abstrakten Schichten zu bewirken und um die Zuordnung und das Management des tatsächlichen Raums auf den physikalischen Vorrichtungen zu steuern. Diese Datenspeicher-Management-Funktionen werden in einer Art und Weise ausgeführt, die die Betriebsweise des Parallel- Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystems 100 transparent gegenüber den Host-Prozessoren (11-12) gestaltet.
  • Eine Redundanz-Gruppe besteht aus N+M Plattenlaufwerken. Die Redundanz-Gruppe wird auch als ein logisches Volumen oder eine logische Vorrichtung bezeichnet. Innerhalb jeder logischen Vorrichtung ist eine Vielzahl von logischen Spuren vorhanden, wobei jede davon der Satz aller physikalischer Spuren in der Redundanz-Gruppe ist, die dieselbe physikalische Spur-Adresse besitzt. Diese logischen Spuren sind auch in logische Zylinder organisiert, wobei jeder davon die Ansammlung aller logischer Spuren innerhalb einer Redundanz-Gruppe ist, auf die unter einer gemeinsamen, logischen Aktuator-Position zugegriffen werden kann. Ein Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 erscheint zu dem Host-Prozessor so, daß es eine Ansammlung von Plattenlaufwerken mit großem Formfaktor ist, wobei jedes davon eine vorbestimmte Anzahl von Spuren einer vorbestimmten Größe, als virtuelle Spur bezeichnet, besitzt. Deshalb werden, wenn der Host-Prozessor 11 Daten über den Datenkanal 21 zu dem Datenspeicher-Untersystem 100 überträgt, die Daten in der Form der individuellen Aufzeichnungen einer virtuellen Spur übertragen. Um die Betriebsweise des Parallel-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystems 100 transparent für den Host-Prozessor II zu gestalten, werden die empfangenen Daten auf den aktuellen, physikalischen Plattenlaufwerken (122-1 bis 122-n+m) in der Form von virtuellen Spur-Fällen gespeichert, die die Kapazität einer Spur auf einem Plattenlaufwerk mit großem Formfaktor reflektiert, das durch das Datenspeicher-Untersystem 100 emuliert ist. Obwohl ein virtueller Spur-Fall von einer physikalischen Spur zu der nächsten physikalischen Spur überlaufen kann, wird einem virtuellen Spur-Fall nicht ermöglicht, von einem logischen Zylinder zu einem anderen überzulaufen. Dies wird vorgenommen, um das Management des Speicherraums zu vereinfachen.
  • Wenn eine virtuelle Spur durch den Host-Prozessor 11 modifiziert wird, wird der aktualisierte Fall der virtuellen Spur nicht in dem Datenspeicher-Untersystem 100 an seiner originalen Stelle wieder eingeschrieben, sondern wird anstelle davon auf einen neuen, logischen Zylinder geschrieben, und der vorherige Fall der virtuellen Spur wird als veraltete markiert. Deshalb wird über die Zeit ein logischer Zylinder mit "Löchern" aus veralteten Daten, bekannt als freier Raum, durchlöchert. Um ganze, freie, logische Zylinder zu erzeugen, werden virtuelle Spur-Fälle, die noch gültig sind und unter einem fragmentierten, freien Raum innerhalb eines logischen Zylinders vorhanden sind, innerhalb des Parallel-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystems 100 umgeordnet, um gänzlich freie, logische Zylinder zu erzeugen. Um gleichmäßig eine Daten-Übertragungsaktivität zu verteilen, werden die Spuren jeder virtuellen Vorrichtung so gleichförmig wie möglich unter den logischen Vorrichtungen in dem Paral lel-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystem 100 gestreut. Zusätzlich werden virtuelle Spur-Fälle heraus formatiert, falls nötig, um in eine integrale Zahl von physikalischen Vorrichtungssektoren zu passen. Dies dient dazu, sicherzustellen, daß jeder virtuelle Spur- Fall auf einer Sektorgrenze der physikalischen Vorrichtung startet.
    • Auflistungs-Tabelle
  • Es ist notwendig, akkurat die Stelle aller Daten innerhalb des Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystems 100 aufzuzeichnen, da die Daten, die von den Host-Prozessoren 11-12 empfangen sind, von deren Adresse in dem virtuellen Raum zu einer physikalischen Stelle in dem Untersystem in einer dynamischen Weise aufgelistet werden. Ein virtueller Spur-Directory wird aufrechterhalten, um die Stelle des momentanen Falls jeder virtuellen Spur in dem Parallel-Plattenlaufwerk- Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 aufzurufen. Der virtuelle Spur-Directory besteht aus einem Eintitt für jede virtuelle Spur, die der zugeordnete Host-Prozessor 11 adressieren kann. Der Eintritt enthält die logische Sektor-Adresse, an der der virtuelle Spur-Fall beginnt. Der virtuelle Spur-Directory-Eintritt enthält auch Daten, die für die Länge des virtuellen Spur-Falls in Sektoren indikativ ist. Der virtuelle Spur-Directory wird in nicht angrenzende Teile in dem Cache-Speicher 113 gespeichert und wird indirekt über Hinweiszeiger in einer virtuellen Vorrichtungstabelle adressiert. Der virtuelle Spur-Directory wird immer dann aktualisiert, wenn ein neuer Spur-Fall auf die Plattenlaufwerke geschrieben wird.
  • Die Speichersteuerung umfaßt auch einen Freiraum-Directory (Figur 8), der eine Liste aller der logischen Zylinder in dem Paraliel-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystem 100 ist, geordnet durch eine logische Vorrichtung. Jede logische Vorrichtung ist in einer Liste katalogisiert, die als eine Freiraum-Liste für die logische Vorrichtung bezeichnet ist; jeder Listen-Eintritt stellt einen logischen Zylinder dar und zeigt die Menge eines Freiraums an, den dieser logische Zylinder momentan enthält. Dieser Freiraum-Directory enthält einen positionsmäßigen Eintritt für jeden logischen Zylinder; jeder Eintritt umfaßt sowohl Vorwärts- als auch Rückwärts- Hinweiszeiger für die doppelt verknüpfte Freiraum-Liste für ihre logische Vorrichtung und die Zahl von freien Sektoren, die in dem logischen Zylinder enthalten sind. Jeder dieser Hinweiszeiger zeigt entweder auf einen anderen Eintritt in die Freiraum- Liste für seine logische Vorrichtung oder ist Null. Die Sammlung von freiem Raum ist ein Hintergrundprozeß, der in dem Parallei-Plattenlaufwerk-Feld- Datenspeicher-Untersystem 100 ausgeführt wird. Der Freiraum-Sammel-Prozeß macht von dem Logik-Zylinder-Directory Gebrauch, der eine Liste ist, die in dem ersten Sektor jedes logischen Zylinders enthalten ist, die für die Inhalte dieses logischen Zylinders indikativ ist. Der Logik-Zylinder-Directory enthält einen Eintritt für jeden virtuellen Spur-Fall, der innerhalb des logischen Zylinders enthalten ist. Der Eintritt für jeden virtuellen Spur-Fall enthält den Identifizierer des virtuellen Spur-Falls und den Identifizierer des relativen Sektors innerhalb des logischen Zylinders, in dem der virtuelle Spur-Fall beginnt. Von diesem Hinweis-Satz und dem virtuellen Spur-Directory kann der Freiraum-Sammel-Prozeß bestimmen, welche virtuellen Spur-Fälle noch momentan in diesem logischen Zylinder vorhanden sind, und muß deshalb zu einer anderen Stelle bewegt werden, um den logischen Zylinder zum Schreiben neuer Daten verfügbar zu machen.
    • Datenbewegung/Kopiervorgang
  • Der Datendatei-Bewegungslkopiervorgang ordnet augenblicklich einen zweiten Fall einer ausgewählten Datendatei durch lediglich Erzeugen eines neuen Satzes Hinweiszeiger um oder erzeugt ihn, um auf dieselbe physikalische Speicherstelle wie der Original-Satz der Referenzhinweiszeiger in dem Einstellsatz der virtuellen Spur Bezug zu nehmen. In dieser Weise kann durch einfaches Erzeugen eines neuen Satzes von Hinweiszeigern, die auf denselben, physikalischen Speicherraum Bezug nehmen, die Datendatei bewegt/kopiert werden.
  • Dieses Gerät bewegt augenblicklich die Original-Datendatei ohne den Zeitabzug, um die Datendatei zu dem Cache-Speicher 13 nach unten laden zu müssen und die Datendatei in eine neue physikalische Speicherstelle schreiben zu müssen. Für den Zweck, einem Programm zu ermöglichen, einfach auf die Datendatei an einer unterschiedlichen, virtuellen Adresse zuzugreifen, schafft die Verwendung dieses Mechanismus einen signifikanten Zeitvorteil. Eine physikalische Kopie der Original-Daten- Aufzeichnung kann später als ein Hintergrundprozeß zu einer zweiten Speicherstelle geschrieben werden, falls dies so erwünscht ist. Alternativ wird, wenn eines der Programme, das auf die Datendatei zugreifen kann, in irgendeiner Weise Daten zu der Datendatei schreibt oder modifiziert, die modifizierte Kopie eines Bereichs der Original-Datendatei zu einer neuen physikalischen Speicherstelle geschrieben werden und die entsprechenden Adress-Hinweiszeiger werden geändert, um die neue Stelle dieses neu geschriebenen Bereichs der Datendatei zu reflektieren.
  • Auf diese Art und Weise kann eine Datendatei augenblicklich durch einfaches Erzeugen eines neuen Satzes von Speicherhinweiszeigern bewegt/kopiert werden und das tatsächliche, physikalische Kopieren der Datendatei kann entweder als ein Hintergrundprozeß oder als Zuwachs, falls nötig, stattfinden, wenn jede virtuelle Spur der Datendatei durch eines der Programme, das auf die Datendatei zugreifen kann, modifiziert wird.
    • Directory-Quelle für eine virtuelle Spur und Ziel-Zeichen
  • Jeder Eintritt in den virtuellen Spur-Directory (Virtual Track Directory - VTD) enthält zwei Zeichen, die der Kopie/Bewegungs- (Copy/Move) Funktion zugeordnet sind. Das "Quellen"- ("Source") Zeichen wird immer dann eingestellt, wenn ein virtueller Spur-Fall an dieser virtuellen Spur-Adresse der Ursprung einer Kopie oder Bewegung gewesen ist. Der virtuelle Spur-Fall, auf den durch diesen Eintritt hingezeigt ist, ist nicht notwendigerweise die Quelle, sondern der virtuelle Spur-Fall, der die virtuelle Adresse enthält. Falls das Quellen-Zeichen eingestellt ist, ist dabei mindestens ein Eintritt in die Kopie-Tabelle für diese virtuelle Adresse vorhanden. Das "Ziel-" ("Target") Zeichen wird immer dann eingestellt, wenn der virtuelle Spur-Fall Daten enthält, die die Bestimmung einer Kopie oder Bewegung gewesen sind. Falls das Ziel-Zeichen eingestellt ist, ist die virtuelle Adresse in dem virtuellen Spur-Fall, auf die hingezeigt ist, nicht diejenige des VTD-Eintritts.
    • Kopie-Tabelle
  • Das Format der Kopie-Tabelle ist hier graphisch dargestellt. Die bevorzugte Ausführungsform ist diejenige, eine separate Kopie-Tabelle für jede logische Vorrichtung so zu haben, daß dort ein Kopie-Tabellen-Kopf- und End-Hinweiszeiger vorhanden ist, der jeder logischen Vorrichtung zugeordnet ist; allerdings könnte die Tabelle auch so einfach wie eine einzelne Tabelle für das gesamte Untersystem ausgeführt werden. Die Tabelle wird so geordnet, daß die Quellen in einer ansteigenden logischen Adress-Reihenfolge vorhanden sind.
  • COPY TABLE SOURCE HEAD POINTER
  • SOURCE T TARGET T TARGET
  • SOURCE T TARGET
  • SOURCE T TARGET T TARGET T TARGET
  • COPY TABLE SOURCE TAIL POINTER
  • Die Tabelle ist eine einzeln verknüpfte Liste von Quellen (Sources), wobei jede Quelle der Kopf (Head) einer verknüpften Liste von Zielen (Targets) ist. Der Quellen-Eintritt (Source Entry) enthält das Folgende:
  • Logical Address (VTD Entry Copy)
  • Virtual Address
  • Next Source Pointer (NULL if last Source in list)
  • Target Pointer
  • Der Ziel-Eintritt enthält das Folgende:
  • Virtual Address
  • Next Target Pomter (NULL if last Target in list)
  • Update Count Fields Flag.
    • Auflistungs-Tabelle-Fehler-Soft-Techniken
  • Es ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß der Verlust der Auflistungs-Tabellen katastrophal sein würde, da die Stelle der Daten, die in dem Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 gespeichert sind, ohne akkurate Auflistungs-Tabellen unbekannt ist, und deshalb sind die Daten effektiv verloren. Da ein solcher Fall so katastrophal ist, müssen die Auflistungs-Tabellen in einer solchen Art und Weise gesichert werden, um das Auftreten eines Verlusts einer Auflistungs-Tabelle zu minimieren. Da die Auflistungs-Tabellen groß sind und auf einer kontinuierlichen Basis geändert werden, ist eine total akkurate, nicht flüchtige Sicherungskopie für die Auflistungs-Tabellen schwierig beizubehalten. Die Auflistungs-Tabellen werden durch ein Paar alternierender Fuzzy-Bild-Kopien und ein Paar zugeordneter Steuer-Journale gesichert. Die primäre oder momentane Kopie der Auflistungs-Tabellen wird in dem Cache-Speicher 113 gespeichert, während die Sicherungs-Fuzzy-Bild-Kopien auf redundanten Gruppen der Plattenlaufwerke 122 gespeichert werden; die Steuer-Journale werden in dem nicht flüchtigen Bereich des Cache-Speichers 113 gehalten. Eine Bild-Kopie einer Tabelle oder einer Datei hat traditionell eine vollständige, sequentiell organisierte Kopie der gesamten Datei bedeutet. Deshalb muß eine Änderung der Datei verzögert werden, während eine Bild- Kopie erstellt wird. Um das Erfordernis für diese Verzögerung zu eliminieren, kann eine Fuzzy-Bild-Kopie anstelle davon verwendet werden. Eine Fuzzy-Bild-Kopie ist eine Bild-Kopie, die genommen wird, während Änderungen potentiell in Bezug auf die Tabelle oder die Datei, die kopiert wird, vorgenommen werden. Damit die Fuzzy- Bild-Kopie von irgendeinem Wert ist, wird ein Journal der Änderung, die in Bezug auf die Datei während der Zeit, zu der die Bild-Kopie produziert wurde, auch in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert. Demzufolge kann, wenn einmal die Fuzzy-Bild-Kopie produziert ist, das Journal von Änderungen verwendet werden, um die Fuzzy-Bild-Kopie zu aktualisieren, so daß sie eine vollständige Bild-Kopie ist. Dies produziert das korrekte Bild der Datei, wie sie an dem Ende der am kürzesten vorher liegenden Modifikation war. Die Verwendung von zwei alternierenden Speicherbereichen wird aufgrund der Tatsache benötigt, daß dann, wenn eine Fuzzy-Bild-Kopie durch das Journal der Änderungen aktualisiert wird, der zweite Speicherbereich Speicher-Aktual isierungen speichert, die während des Journal-Änderungs-Aktualisierungs-Prozesses auftreten. Deshalb werden, für die Sicherung der Auflistungs- Tabelle, die Journale aus dem Cache-Speicher 113 ausgelesen und dazu verwendet, die Fuzzy-Bild-Kopie der Auflistungs-Tabellen, die auf redundanten Gruppen der Plattenlaufwerke 122 gespeichert sind, zu aktualisieren. Als eine weitere Speicherschutzanordnung ist jeder virtuelle Spur-Fall, der auf den Platten in dem Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 gespeichert ist, sich selbst definierend. Jeder virtuelle Spur-Fall enthält den Identifizierer der virtuellen Vorrichtung und den virtuellen Zylinder und die Kopf-Zahlen, die alle innerhalb des virtuellen Spur-Falls geschrieben sind.
    • Daten-Lese-OPerationen
  • Figur 6 stellt in Flußdiagrammform die betriebsmäßigen Schritte dar, die durch den Prozessor 204 in der Steuereinheit 101 des Datenspeicher-Untersystems 100 vorgenommen werden, um Daten von einer Daten-Redundanz-Gruppe 122-1 bis 122-n+m in den Plattenlaufwerk-Untersätzen 103 zu lesen. Das Parallel-Plattenlaufwerk-Feld--
  • TEXT FEHLT Lesungen vervollständigt worden sind, da der angeforderte, virtuelle Spur-Fall auf mehr als einem der N+M Plattenlaufwerken in einer Redundanz-Gruppe gespeichert werden kann. Falls alle der Lesungen nicht vervollständigt worden sind, schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 614 fort, wo die Steuereinheit 101 für den nächsten Abschluß einer Lese-Operation durch eine der N+M Plattenlaufwerke in der Redundanz-Gruppe wartet. An einem Schritt 615 hat das nächste, lesende Plattenlaufwerk seine Operation beendet und eine Bestimmung wird vorgenommen, ob dort irgendwelche Fehler in der Lese-Operation vorhanden sind, die gerade vervollständigt worden ist. Falls dort Fehler vorhanden sind, werden an einem Schritt 616 die Fehler markiert, und die Steuerung schreitet zurück zu dem Beginn des Schritts 609, wo eine Bestimmung vorgenommen wird, ob alle der Lesungen vervollständigt worden sind. Falls an diesem Punkt alle der Lesungen vervollständigt worden sind und alle Bereiche des virtuellen Spur-Falls von der Redundanz-Gruppe durchsucht worden sind, dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 610 fort, wo eine Bestimmung vorgenommen wird, ob dort irgendwelche Fehler in den Lesungen vorhanden sind, die vervollständigt worden sind. Falls Fehler erfaßt werden, dann wird an einem Schritt 611 eine Bestimmung vorgenommen, ob die Fehler fixiert werden können. Ein Fehlerkorrekturverfahren ist die Verwendung eines Read-Solomon-Fehler-Erfassungs/Korrektur-Codes, um die Daten wieder zu erzeugen, die nicht direkt gelesen werden können. Falls die Fehler nicht repariert werden können, dann wird ein Zeichen gesetzt, um der Steuereinheit 101 anzuzeigen, daß der virtuelle Spur-Fall nicht akkurat gelesen werden kann. Falls die Fehler fixiert werden können, dann werden in einem Schritt 612 die identifizierten Fehler korrigiert und die Verarbeitung kehrt zurück zu dem Hauptprogramm an dem Schritt 604, wo eine erfolgreiche Lesung des virtuellen Spur-Falls von der Redundanz-Gruppe zu dem Cache-Speicher 113 abgeschlossen worden ist.
  • An einem Schritt 617 überträgt die Steuereinheit 101 die angeforderte Daten-Aufzeichnung von dem umgesetzten virtuellen Spur-Fall, in dem sie momentan gespeichert ist. Wenn die Aufzeichnungen, die von Interesse sind, von der umgesetzten, virtuellen Spur zu dem Host-Prozessor 11 einmal übertragen worden sind, der diese Informationen angefordert hat, dann bereinigt an einem Schritt 618 die Steuereinheit 101 die Lese-Operation, indem sie administrative Aufgaben durchführt, die notwendig sind, um das gesamte Gerät so einzustellen, wie dies erforderlich ist, um den virtuellen Spur-Fall von der Redundanz-Gruppe zu dem Cache-Speicher 113 in einem Leerlaufzustand umzustufen, und die Steuerung kehrt zu einem Schritt 619 zurück, um die nächste Operation zu bedienen, die angefordert wird.
    • Daten-Schreib-Operation
  • Figur 7 stellt in Flußdiagramform die betriebsmäßigen Schritte dar, die durch das Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 vorgenommen werden, um eine Daten-Schreib-Operation durchzuführen. Das Parallel-Plattenlaufwerk- Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 stützt Schreib-Operationen irgendeiner Größe, allerdings stützt wiederum die logische Schicht nur Schreibvorgänge virtueller Spur- Fälle. Deshalb wird, um eine Schreib-Operation vorzunehmen, die virtuelle Spur, die die Daten-Aufzeichnung, die erneut geschrieben werden soll, enthält, von der logischen Schicht in den Cache-Speicher 113 umgesetzt. Wenn einmal die Schreib- Operation vervollständigt ist, wird die Stelle des überholten Falls der virtuellen Spur als Freiraum markiert. Die modifizierte Daten-Aufzeichnung wird dann in die virtuelle Spur übertragen und dieser aktualisierte, virtuelle Spur-Fall wird dann so ablaufmäßig geplant, daß er von dem Cache-Speicher 113 beschrieben wird, wo die Daten- Aufzeichnungs-Modifikation in die logische Schicht stattgefunden hat. Irgendeine Bereinigung der Schreib-Operation wird dann durchgeführt, wenn einmal dieses Übertragen und Schreiben vervollständigt ist.
  • An einem Schritt 701 führt die Steuereinheit 101 die Einstellung für eine Schreib- Operation durch und an einem Schritt 702, wie bei der Lese-Operation, die vorstehend beschrieben ist, verzweigt sich die Steuereinheit 101 zu dem Cache-Directory- Such-Unterprogramm, um sicherzustellen, daß die virtuelle Spur, in die die Daten übertragen werden sollen, in dem Cache-Speicher 113 gelegen ist. Da die gesamte Daten-Aktualisierung in dem Cache-Speicher 113 durchgeführt wird, muß die virtuelle Spur, in der diese Daten geschrieben werden sollen, von der Redundanz-Gruppe, in der sie gespeichert sind, zu dem Cache-Speicher 113 übertragen werden, falls sie nicht schon in dem Cache-Speicher 113 vorhanden sind. Die Übertragung des angeforderten virtuellen Spur-Falls zu dem Cache-Speicher 113 wird für eine Schreib- Operation so durchgeführt, wie sie vorstehend in Bezug auf eine Daten-Lese-Operation beschrieben ist, und bildet Schritte 603-16, die in Figur 6 vorstehend erläutert sind.
  • An einem Schritt 703 markiert die Steuereinheit 101 den virtuellen Spur-Fall, der in der Redundanz-Gruppe gespeichert ist&sub3; als ungültig, um sicherzustellen, daß auf die logische Stelle, an der dieser virtuelle Spur-Fall gespeichert ist, nicht durch einen anderen Host-Prozessor zugegriffen wird, der versucht, dieselbe virtuelle Spur zu lesen oder zu schreiben. Da die modifizierten Aufzeichnungs-Daten in diese virtuelle Spur in dem Cache-Speicher 113 geschrieben werden sollen, ist die Kopie der virtuellen Spur, die in der Redundanz-Gruppe vorhanden ist, nun nicht akkurat und muß für eine Zugriff durch die Host-Prozessoren 11-12 entfernt werden. An einem Schritt 704 überträgt die Steuereinheit 101 die modifizierten Aufzeichnungs-Daten, die von dem Host-Prozessor 11 aufgesucht sind, in die virtuelle Spur, die von der Redundanz-Gruppe aufgesucht worden ist, in den Cache-Speicher 113, um dadurch diese modifizierten Aufzeichnungs-Daten in den ursprünglichen, virtuellen Spur-Fall übergehen zu lassen, der von der Redundanz-Gruppe aufgesucht wurde. Wenn einmal dieser Übergang vervollständigt worden ist und die virtuelle Spur nun mit den modifizierten Aufzeichnungs-Daten aktualisiert sind, die von dem Host-Prozessor 11 empfangen sind, muß die Steuereinheit 101 diesen aktualisierten, virtuellen Spur-Fall ablaufplanmäßig führen, so daß er auf eine Redundanz-Gruppe irgendwo in dem Parallel-Piattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 geschrieben wird.
  • Diese Ablaufplanung wird durch das Unterprogramm ausgeführt, das aus den Schritten 706-711 besteht. An dem Schritt 706 bestimmt die Steuereinheit 101, ob der virtuelle Spur-Fall, wie er aktualisiert ist, in einen verfügbaren, offenen, logischen Zylinder hineinpaßt. Falls er nicht in einen verfügbaren, offenen, logischen Zylinder hineinpaßt, dann muß an einem Schritt 707 dieser momentan offene, logische Zylinder ausgeschlossen werden und zu der physikalischen Schicht und einem anderen logischen Zylinder, der von der logischen Vorrichtung, die am meisten frei ist, oder der Redundanz-Gruppe in dem Parallel-Plattenlaufwerk-Feld-Datenspeicher- Untersystem 100 geschrieben werden. An einem Schritt 708 findet die Auswahl eines freien, logischen Zylinders von der logischen Vorrichtung, die am meisten frei ist, statt. Dies stellt sicher, daß die Datendateien, die von dem Host-Prozessor 11 empfangen sind, über die Vielzahl der Redundanz-Gruppen in dem Parallel-Platten laufwerk-Feld-Datenspeicher-Untersystem 100 in einer gleichmäßigen Art und Weise verteilt sind, um eine Überlastung bestimmter Redundanz-Gruppen zu vermeiden, während andere Redundanz-Gruppen unterbelastet sind. Wenn einmal ein freier, logischer Zylinder verfügbar ist, entweder daß er der momentan offene Zylinder ist oder ein neu ausgewählter, logischer Zylinder ist, dann schreibt, in einem Schritt 709, die Steuereinheit 101 den aktualisierten, virtuellen Spur-Fall in den logischen Zylinder und an einem Schritt 710 wird die neue Stelle der virtuellen Spur in der virtuellen zur logischen Auflistung plaziert, um sie für die Host-Prozessoren 11-12 verfügbar zu gestalten. An einem Schritt 711 kehrt die Steuerung zu dem Hauptprogramm zurück, wo an einem Schritt 712 die Steuereinheit 101 die verbleibenden, administrativen Aufgaben bereinigt, um die Schreib-Operation zu vervollständigen und zu einem verfügbaren Zustand bei 712 für weitere Lese- oder Schreib-Operationen von dem Host-Prozessor 11 zurückzukehren.
    • Freiraum-Sammlung
  • Wenn Daten in dem Cache-Speicher 113 modifiziert werden, kann er nicht zu seiner vorherigen Stelle auf einem Plattenlaufwerk in Plattenlaufwerk-Untersätzen 103 zurück geschrieben werden, da dies die Redundanz-Informationen auf dieser logischen Spur für die Redundanz-Gruppe ungültig gestalten würde. Deshalb muß, wenn einmal eine virtuelle Spur aktualisiert worden ist, diese Spur zu einer neuen Stelle in dem Datenspeicher-Untersystem 100 geschrieben werden und die Daten in der vorherigen Stelle müssen als freier Raum markiert werden. Deshalb werden in jeder Redundanz-Gruppe die logischen Zylinder mit "Löchern" aus veralteten Daten in der Form virtueller Spur-Fälle durchsiebt, die als veraltet markiert sind. Um vollständig leere, logische Zylinder für eine Zurückstufung zu erzeugen, müssen die gültigen Daten in teilweise gültigen Zylindern in den Cache-Speicher 113 gelesen und in neue, zuvor geleerte, logische Zylinder eingeschrieben werden. Dieser Prozeß wird als Freiraum-Sammlung bezeichnet. Die Freiraum-Sammlungs-Funktion wird durch die Steuereinheit 101 ausgeführt. Die Steuereinheit 101 wählt einen logischen Zylinder aus, der als eine Funktion davon sammeln muß, wieviel freier Raum er enthält. Die Freiraum-Bestimmung wird basierend auf dem Freiraum-Directory begründet, wie dies in Figur 8 dargestellt ist, der die Verfügbarkeit von unbenutztem Speicher in dem Datenspeicher-Untersystem 100 anzeigt. Die Tabelle, die in Figur 8 dargestellt ist, ist eine Auflistung aller der logischen Vorrichtungen, die in dem Datenspeicher-Untersystem 100 enthalten sind, und die Identifikation jedes der logischen Zylinder, die darin enthalten sind. Die Eintritte in dieses Diagramm stellen die Zahl freier physikalischer Sektoren in diesem bestimmten, logischen Zylinder dar. Ein Schreib-Cursor wird in einem Speicher gehalten und dieser Schreib-Cursor zeigt den verfügbaren, offenen, logischen Zylinder an, in dem die Steuereinheit 101 schreiben wird, wenn Daten von dem Cache-Speicher 113 nach einer Modfikation durch den zugeordneten Host-Prozessor 11-12 oder als Teil eines Freiraum-Samme-Prozesses zurückgestuft werden. Zusätzlich wird ein Freiraum-Sammel-Cursor aufrechterhalten, der auf den momentanen, logischen Zylinder hinweist, der freigemacht wird, und zwar als Teil eines Freiraum-Sammel-Prozesses. Deshalb kann die Steuereinheit 101 den Freiraum-Directory, der in Figur 8 dargestellt ist, als ein Backend-Prozeß durchsehen, um zu bestimmen, welcher logische Zylinder auf einer logischen Vorrichtung am meisten von einer Freiraum-Sammlung profitieren würde. Die Steuereinheit 101 aktiviert den Freiraum-Sammel-Prozeß durch Lesen aller gültiger Daten von dem ausgewählten, logischen Zylinder in den Cache-Speicher 113. Der logische Zylinder wird dann als vollständig leer aufgelistet, da alle der virtuellen Spur-Fälle darin als veraltet mit Markierung versehen sind. Zusätzliche logische Zylinder werden für Freiraum-Sammlungszwecke gesammelt oder wenn Daten von einem zugeordneten Host-Prozessor 11-12 empfangen sind, bis ein vollständiger, logischer Zylinder aufgefüllt worden ist. Wenn einmal ein vollständiger, logischer Zylinder aufgefüllt worden ist, wird ein neuer, zuvor geleerter, logischer Zylinder ausgewählt.
  • Figur 9 stellt in Flußdiagrammform die operationsmäßigen Schritte dar, die durch den Prozessor 204 vorgenommen werden, um den Freiraum-Sammel-Prozeß auszuführen. Die Verwendung von Source-(Quellen-) und Target-(Ziel-)Zeichen (Flags) wird durch den Freiraum-Sammel-Prozeß benötigt, da dieser Prozeß bestimmen muß, ob jeder virtuelle Spur-Fall gültige oder veraltete Daten enthält. Zusätzlich führt der Freiraum-Sammel-Prozeß die Bewegungslkopier-Zählfeldeinstellungs-Operationen durch, die in der Kopie-Tabelle aufgelistet sind. Der Basisprozeß wird an einem Schritt 901 initiiert, wenn der Prozessor 204 einen logischen Zylinder für eine Sammlung basierend auf der Zahl freier logischer Sektoren, wie dies in der Tabelle der Figur 8 aufgelistet ist, auswählt. Der Prozessor 204 prüft jeden virtuellen Spur-Directory-Eintritt, um zu bestimmen, ob das Quellen-Zeichen eingestellt ist. Falls dies nicht der Fall ist, geht der Prozeß an einem Schritt 909 zu der nächsten logischen Spur über. Falls das Quellen-Zeichen eingestellt ist, tastet an einem Schritt 902 der Prozessor 204 die Quellen-Liste ab, um die logische Adresse in dem Logik-Zylinder-Directory zu finden. Falls keine Adresse gefunden wird, ist dieser virtuelle Spur-Fall eine veraltete Version und wird nicht länger benötigt (ist ungültig). Diese Daten werden nicht umgeordnet.
  • Falls die Adresse gefunden wird, und zwar in einem Schritt 904, vergleicht der Prozessor 204 die logische Adresse des Logik-Zylinder-Directory mit der logischen Adresse des virtuellen Spur-Directory-Eintritts. Falls dabei eine Anpassung vorhanden ist, erzeugt der Prozessor 204 einen Logik-Zylinder-Directory-Eintritt für diesen virtuellen Spur-Fall. Falls dort keine Anpassung vorhanden ist, ist die Quelle aktualisiert worden und besteht irgendwo. Der Prozessor 204 aktualisiert an einem Schritt 906 den Deskriptor für den virtuellen Spur-Fall, um die virtuelle Quellen-Adresse zu entfernen. Unter Abschluß entweder des Schritts 905 oder des Schritts 906 aktualisiert der Prozessor 204 an einem Schritt 907 für alle Targets bzw. Ziele in dieser Ziel-Liste der Quellen den Deskriptor des virtuellen Spur-Falls, um diese virtuelle Adresse und die aktualisierten Zähl-Felder-Zeichen von der Kopie-Tabelle zu umfassen. Zusätzlich erzeugt der Prozessor 204 einen Logik-Zylinder-Directory-Eintritt für diesen virtuellen Spur-Fall. Abschließend aktualisiert der Prozessor 204 den Directory-Eintritt der virtuellen Spur für das Ziel, um auf die neue Stelle hinzuweisen, und um das Ziel-Zeichen zu löschen. Der Prozessor 204 entfernt an einem Schritt 908 diese Quelle und alle ihre Targets von der Kopie-Tabelle. Der Prozessor 204 tastet auch die Kopie-Tabelle nach Quellen mit derselben virtuellen Adresse ab und löscht das Quellen-Zeichen. Die Änderungen werden dann zu dem Directory der virtuellen Spur und zu der Kopie-Tabelle gelenkt.
  • Während eine spezifische Ausführungsform dieser Erfindung hier offenbart worden ist, wird erwartet, daß Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet andere Ausführungsformen aufbauen können, die sich von dieser bestimmten Ausführungsform unterscheiden, allerdings innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (27)

1. Plattenspeichersystem zum Speichern von Daten-Aufzeichnungen für mindestens einen zugeordneten Daten-Prozessor, das aufweist:
eine Vielzahl von Plattenlaufwerken, wobei ein Untersatz der Vielzahl der Plattenlaufwerke in mindestens zwei Redundanz-Gruppen konfiguriert ist, wobei jede Redundanz-Gruppe aus mindestens zwei Plattenlaufwerken besteht;
eine Einrichtung, die auf den Empfang eines Stroms aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor anspricht, zum Auswählen eines ersten, verfügbaren Speicherraums in einer der Redundanz-Gruppen, um den empfangenen Strom aus Daten-Aufzeichnungen darauf zu speichern;
eine Einrichtung zum Schreiben des empfangenen Stroms von Daten-Aufzeichnungen und Redundanz-Daten, die dem empfangenen Strom der Daten-Aufzeichnungen zugeordnet sind, in den ausgewählten, ersten, verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe;
eine Einrichtung, die auf den darauffolgenden Empfang von Modifikationen zu einer der Daten-Aufzeichnungen, die in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe von dem zugeordneten Daten-Prozessor gespeichert sind, anspricht, zum Schreiben der modifizierten Daten-Aufzeichnung, ausschließlich des Rests des empfangenen Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und der Redundanz-Daten, die dem empfangenen Strom von Daten-Aufzeichnungen zugeordnet sind, die in dem ersten verfügbaren Speicherraum gespeichert sind, in einen zweiten verfügbaren Speicherraum in einer der Redundanz-Gruppen durch Einschließen der modifizierten Daten-Aufzeichnung mit einem Strom aus Daten-Aufzeichnungen, die darauffolgend durch die Schreibeinrichtung empfangen sind; und
eine Einrichtung zum Umwandeln des ersten verfügbaren Speicherraums, der dazu verwendet wird, die original empfangene Daten-Aufzeichnung zu speichern, zu verfügbarem Speicherraum.
2. System nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist:
eine Einrichtung, die auf eine der Redundanz-Gruppen anspricht, die verfügbaren Speicherraum auf mindestens einem der mindestens zwei Plattenlaufwerke an einer bestimmten Speicher-Adresse enthält, wobei die entsprechende, bestimmte Speicher-Adresse auf einem der mindestens zwei Plattenlaufwerke nicht verfügbaren Speicherraum enthält, zum Entfernen von Daten-Aufzeichnungen von einer der mindestens zwei Plattenlaufwerke, das nicht verfügbaren Speicherraum an der entsprechenden Speicher-Adresse enthält, um Speicherraum auf allen der mindestens zwei Plattenlaufwerke an der bestimmten Speicher-Adresse verfügbar zu machen.
3. System nach Anspruch 2, das weiterhin aufweist:
eine Einrichtung, die auf die Entfernungseinrichtung anspricht, zum Kombinieren der entfernten Daten-Aufzeichnungen mit mindestens einer Daten-Aufzeichnung, die von dem zugeordneten Daten-Prozessor empfangen ist, um einen gemischten Strom aus Daten-Aufzeichnungen zu bilden; und
eine Einrichtung zum Schreiben aufeinanderfolgender Teile des gemischten Stroms aus Daten-Aufzeichnungen auf entsprechenden der mindestens zwei Plattenlaufwerke in einer der Redundanz-Gruppen.
4. System nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist:
eine Einrichtung zum Reservieren mindestens eines der Vielzahl der Plattenlaufwerke als Sicherungs-Plattenlaufwerk, wobei die Sicherungs-Plattenlaufwerke gemeinsam durch die Redundanz-Gruppen geteilt werden;
eine Einrichtung zum Identifizieren eines der mindestens zwei Plattenlaufwerke in einer der Redundanz-Gruppen, die ausfällt, zu funktionieren; und
eine Einrichtung zum umschaltbaren Verbinden eines der Sicherungs-Plattenlaufwerke anstelle des identifizierten, ausgefallenen Plattenlaufwerks.
5. System nach Anspruch 4, das weiterhin aufweist:
eine Einrichtung zum Rekonstruieren des Stroms aus Daten-Aufzeichnungen, die auf dem identifizierten, ausgefallenen Plattenlaufwerk geschrieben sind, unter Verwendung der zugeordneten Redundanz-Daten; und
eine Einrichtung zum Schreiben des rekonstruierten Stroms aus Daten-Aufzeichnungen auf das eine Sicherungs-Laufwerk.
6. System nach Anspruch 5, wobei die rekonstruierende Einrichtung umfaßt:
eine Einrichtung zum Erzeugen des Stroms aus Daten-Aufzeichnungen, die auf dem identifizierten, ausgefallenen Plattenlaufwerk geschrieben sind, unter Verwendung der zugeordneten Redundanz-Daten und der Daten-Aufzeichnungen, die auf den verbleibenden Plattenlaufwerken in der Redundanz-Gruppe geschrieben sind.
7. System nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist:
eine Einrichtung zum Aufrechterhalten von Daten, die für die Korrespondenz zwischen jedem des empfangenen Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und der Identität des einen der mindestens zwei Plattenlauferke in der ausgewählten Redundanz-Gruppe, auf der der empfangene Strom aus Daten-Aufzeichnungen gespeichert wird, indikativ sind.
8. System nach Anspruch 6, wobei die Erzeugungseinrichtung umfaßt:
eine Einrichtung zum Erzeugen von Multi-Bit-Fehler-Coden, um mindestens zwei Redundanz-Segmente für die empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen zu produzieren.
9. System nach Anspruch 1, wobei jede der Redundanz-Gruppe n+m Plattenlaufwerke umfaßt, wobei n und m beide positive ganze Zahlen sind mit n größer als 1 und m gleich zu oder größer als 1, wobei die Schreibeinrichtung umfaßt:
eine Einrichtung zum Speichern jedes Stroms aus Daten-Aufzeichnungen, die von den zugeordneten Datenverarbeitungsvorrichtungen auf aufeinanderfolgenden der n Plattenlaufwerke in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe empfangen sind;
eine Einrichtung, die auf die Speichereinrichtungs-Speicherströme aus Daten- Aufzeichnungen auf allen n Plattenlaufwerken in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe zum Erzeugen von m Segmenten aus Daten-Redundanz-Informationen für die Daten-Aufzeichnung, die auf den n Plattenlaufwerken gespeichert sind, anspricht; und
eine Einrichtung zum Schreiben der m Segmente der Redundanz-Daten auf die m Plattenlaufwerke in dem ersten, verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe.
10. System nach Anspruch 1, wobei jede Redundanz-Gruppe aus n+m Plattenlaufwerken besteht, wobei n und m beide positive ganze Zahlen sind mit n größer als 1 und m gleich zu oder größer als 1, wobei die Schreibeinrichtung umfaßt:
eine Einrichtung, die auf den Empfang von n Strömen aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor zum Speichern der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen ansprechend ist;
eine Einrichtung zum Erzeugen von m Redundanz-Segmenten, unter Verwendung von n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
eine Einrichtung zum Schreiben der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m Redundanz-Segmente in dem ersten, verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten einen der Redundanz-Gruppen, eines der empfangenen Ströme der Daten-Aufzeichnungen und eines Redundanz-Segments auf einem entsprechenden einen der n+ m-Plattenlaufwerke in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe.
11. System nach Anspruch 1, wobei jede Redundanz-Gruppe aus n+m Plattenlaufwerken besteht, wobei n und m beide positive ganze Zahlen sind mit n größer als 1 und m gleich zu oder größer als 1, wobei die Schreibeinrichtung umfaßt:
eine Einrichtung, die auf den Empfang von n Strömen aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor zum Speichern der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen ansprechend ist;
eine Einrichtung zum Erzeugen von m Redundanz-Segmenten, unter Verwendung der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
eine Einrichtung zum Auswählen eines ersten verfügbaren Speicherraums, der unter derselben relativen Adresse für jedes der n+m Plattenlaufwerke in der ausgewählten Redundanz-Gruppe adressierbar ist, zum Speichern der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m erzeugten Redundanz- Segmente; und
eine Einrichtung zum Schreiben der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m Redundanz-Segmente auf den n+m Plattenlaufwerken in dem ersten, verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz- Gruppe, wobei jeder Strom aus Daten-Aufzeichnungen und jedes Redundanz- Segment an der relativen Adresse auf einem jeweiligen einen der n+m Plattenlaufwerke ist.
12. System nach Anspruch 1, wobei jede Redundanz-Gruppe aus n+m Plattenlaufwerken besteht, wobei n und m beide positive ganze Zahlen sind größer als 1 und wobei die Plattenlaufwerke jeweils eine entsprechende Vielzahl physikalischer Spuren umfassen, um Sätze aus physikalischen Spuren zu bilden, die als logische Spuren bezeichnet sind, wobei jede logische Spur eine physikalische Spur an derselben relativen Adresse auf jedem der n+m Plattenlaufwerke besitzt, zum Speichern von Strömen aus Daten-Aufzeichnungen darauf, wobei die Schreibeinrichtung umfaßt:
eine Einrichtung, die auf den Empfang von n Strömen aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor zum Speichern der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen ansprechend ist;
eine Einrichtung zum Erzeugen von m Redundanz-Segmenten, unter Verwendung der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
eine Einrichtung zum Auswählen einer der logischen Spuren in einer der Redundanz-Gruppen, die eine verfügbare physikalische Spur adressierbar unter derselben relativen Adresse für jedes der n+m Plattenlaufwerke besitzt; und
eine Einrichtung zum Schreiben der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m Redundanz-Segmente auf den n+m Plattenlaufwerken in der ausgewählten, logischen Spur jedes Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und jedes Redundanz-Segments an der ausgewählten, verfügbaren physikalischen Spur auf einem jeweiligen einen der n+m Plattenlaufwerke.
13. System nach Anspruch 12, wobei die modifizierte Daten-Schreibeinrichtung auf den darauffolgenden Empfang von Modifikationen zu einer der Daten-Aufzeichnungen, die auf der ausgewählten, physikalischen Spur auf einem der n+m Plattenlaufwerke in der ausgewählten, logischen Spur gespeichert sind, von dem zugeordneten Daten-Prozessor zum Schreiben der modifizierten Daten- Aufzeichnung in einer verfügbaren logischen Spur in einer der Redundanz- Gruppen, ausschließlich dem Rest der ausgewählten physikalischen Spur, auf dem einen der n+m Plattenlaufwerke in der ausgewählten, logischen Spur ansprechend ist; und
wobei die Konvertiereinrichtung die ausgewählte, physikalische Spur, adressierbar an der relativen Adresse auf dem einen der n+m Plattenlaufwerke, in der ausgewählten Redundanz-Gruppe wandelt, die dazu verwendet ist, die original empfangene Daten-Aufzeichnung an einer verfügbaren, physikalischen Spur zu speichern.
14. System nach Anspruch 13, das weiterhin aufweist:
eine Einrichtung, die auf einen der Sätze der physikalischen Spuren in einer Redundanz-Gruppe, die einen verfügbaren Speicherraum an mindestens einem der n+m Plattenlaufwerke in einer logischen Spur enthält, ansprechend ist, wobei die entsprechenden physikalischen Spuren auf den verbleibenden Plattenlaufwerken der logischen Spur verfügbaren Speicherraum nicht enthalten, zum Entfernen von Daten-Aufzeichnungen von den verbleibenden, physikalischen Spuren der logischen Spur in dem Satz, der verfügbaren Speicherraum an der entsprechenden Speicheradresse nicht enthält, um Speicherraum auf allen physikalischen Spuren auf den n+m Plattenlaufwerken an der bestimmten Speicher-Adresse verfügbar zu machen.
15. Plattenspeichersystem, das eine Vielzahl von Plattenlaufwerken besitzt, wobei eine Zahl der Vielzahl der Plattenlaufwerke in mindestens zwei Redundanz- Gruppen konfiguriert ist, wobei jede Redundanz-Gruppe aus mindestens zwei Plattenlaufwerken besteht, wobei ein Verfahren zum Speichern von Daten-Aufzeichnungen für mindestens einen zugeordneten Daten-Prozessor die Schritte aufweist:
Auswählen, in Abhängigkeit des Empfangs eines Stroms aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor, eines zuerst verfügbaren Speicherraums in einer der Redundanz-Gruppen, um den empfangenen Strom aus Daten-Aufzeichnungen darauf zu speichern;
Schreiben des empfangenen Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und Redundanz-Daten, die dem empfangenen Strom aus Daten-Aufzeichnungen in dem ausgewählten, ersten, verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe zugeordnet sind;
Schreiben, in Abhängigkeit von dem darauffolgenden Empfang von Modifikationen zu einer der Daten-Aufzeichnungen, die in dem ersten, verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe von dem zugeordneten Daten-Prozessor gespeichert sind, der modifizierten Daten-Aufzeichnung, ausschließlich des Rests des empfangenen Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und der Redundanz-Daten, die dem empfangenen Strom aus Daten-Aufzeichnungen zugeordnet sind, die in dem ersten, verfügbaren Speicherraum geschrieben sind, in den zweiten verfügbaren Speicherraum in einer der Redundanz-Gruppen durch Einschließen der modifizierten Daten-Aufzeichnung in einen Strom aus Daten-Aufzeichnungen, die darauffolgend für den Schritt eines Schreibens empfangen sind; und
Konvertieren des ersten verfügbaren Speicherraums, der dazu verwendet ist, um die original empfangene Daten-Aufzeichnung zu dem verfügbaren Speicherraum zu speichern.
16. Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin die Schritte aufweist:
Entfernen, in Abhängigkeit einer der Redundanz-Gruppen, die verfügbaren Speicherraum auf mindestens einer der mindestens zwei Plattenlaufwerke an einer bestimmten Speicher-Adresse enthalten, wobei die entsprechende Speicher-Adresse auf einer der mindestens zwei Plattenlaufwerke verfügbaren Speicherraum nicht enthält, von Daten-Aufzeichnungen von einem der mindestens zwei Plattenlaufwerke, das verfügbaren Speicherraum an der entsprechenden Speicher-Adresse nicht enthält, um Speicherraum an der entsprechenden Speicher-Adresse auf allen der mindestens zwei Plattenlaufwerke an der bestimmten Speicher-Adresse verfügbar zu machen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, das weiterhin die Schritte aufweist:
Kombinieren der entfernten Daten-Aufzeichnungen mit mindestens einer Daten-Aufzeichnung, die von dem zugeordneten Daten-Prozessor empfangen ist, um einen gemischten Strom aus Daten-Aufzeichnungen zu bilden; und
Schreiben aufeinanderfolgender Teile des gemischten Stroms aus Daten-Aufzeichnungen auf entsprechende der mindestens zwei Plattenlaufwerke in einer der Redundanz-Gruppen.
18. Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin die Schritte aufweist:
Reservieren mindestens eines der Vielzahl der Plattenlaufwerke als Sicherungs-Laufwerk, wobei die Sicherungs-Laufwerke gemeinsam durch die Redundanz-Gruppen geteilt werden;
Identifizieren eines der mindestens zwei Plattenlaufwerke in einer der Redundanz-Gruppen, die ausfällt, zu funktionieren; und
umschaltbares Verbinden eines der Sicherungs-Plattenlaufwerke anstelle des identifizierten, ausgefallenen Plattenlaufwerks.
19. Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin die Schritte aufweist:
Rekonstruieren des Stroms der Daten-Aufzeichnungen, die auf dem identifizierten, ausgefallenen Laufwerk geschrieben sind, unter Verwendung der zugeordneten Redundanz-Daten; und
Schreiben des rekonstruierten Stroms aus Daten-Aufzeichnungen auf dem einen Sicherungs-Plattenlaufwerk.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt eines Rekonstruierens umfaßt: Erzeugen des Stroms aus Daten-Aufzeichnungen, die auf dem identifizierten, ausgefallenen Plattenlaufwerk geschrieben sind, unter Verwendung der zugeordneten Redundanz-Daten und der Daten-Aufzeichnung, die auf den verbleibenden Plattenlaufwerken in der Redundanz-Gruppe geschrieben sind.
21. Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin die Schritte aufweist:
Aufrechterhalten von Daten, die für die Korrespondenz zwischen den empfangenen Strömen aus Daten-Aufzeichnungen und der Identität des einen der mindestens zwei Plattenlaufwerke in der ausgewählten Redundanz-Gruppe, auf denen die empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen gespeichert sind, indikativ ist.
22. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede Redundanz-Gruppe n+m Plattenlaufwerke umfaßt, wobei n und m beide positive ganze Zahlen sind, wobei n größer als 1 ist und m gleich zu oder größer als 1 ist, wobei der Schritt eines Schreibens umfaßt:
Speichern jedes Stroms aus Daten-Aufzeichnungen, die von den zugeordneten Datenverarbeitungsvorrichtungen empfangen sind, auf aufeinanderfolgenden der n Plattenlaufwerke in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe;
Erzeugen in Abhängigkeit eines Speichern von Strömen aus Daten-Aufzeichnungen auf allen n Plattenlaufwerken in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe zum Erzeugen von m Segmenten aus Daten von Redundanz-Informationen für die Ströme der Daten-Aufzeichnungen, die auf den n Plattenlaufwerken gespeichert sind; und
Schreiben der m Segmente aus Redundanz-Daten auf den m Plattenlaufwerken in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe.
23. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede Redundanz-Gruppe aus n+m Plattenlaufwerken besteht, wobei n und m beide positive ganze Zahlen sind, wobei n größer als 1 ist und m gleich zu oder größer als list, wobei der Schritt eines Schreibens umfaßt:
Speichern, in Abhängigkeit des Empfangs von n Strömen aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor, der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
Erzeugen von m Redundanz-Segmenten unter Verwendung der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen; und
Schreiben der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m Redundanz-Segmente in den ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten einen der Redundanz-Gruppen, eines des empfangenen Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und eines solchen Redundanz-Segments auf einem entsprechenden einen der n+m Plattenlaufwerke in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe.
24. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede Redundanz-Gruppe aus n+m Plattenlaufwerken besteht, wobei n und m beide positive ganze Zahlen sind, wobei n größer als 1 ist und m gleich zu oder größer als 1 ist, wobei der Schritt eines Schreibens umfaßt:
Speichern, in Abhängigkeit des Empfangs von n Strömen aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor, die n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
Erzeugen von m Redundanz-Segmenten unter Verwendung der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
Auswählen eines ersten verfügbaren Speicherraums, der unter derselben relativen Adresse für jedes der n+m Plattenlaufwerke in der ausgewählten Redundanz-Gruppe adressierbar ist, zum Speichern der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m erzeugten Redundanz-Segmente; und
Schreiben der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m Redundanz-Segmente auf den n+m Plattenlaufwerken in dem ersten verfügbaren Speicherraum in der ausgewählten Redundanz-Gruppe jedes Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und jedes Redundanz-Segment an der relativen Adresse auf einem jeweiligen einen der n+m Plattenlaufwerke.
25. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede Redundanz-Gruppe aus n+m Plattenlaufwerken besteht, wobei n und m beide positive, ganze Zahlen sind, wobei n größer als 1 ist und m gleich zu oder größer als 1 ist, und wobei die Plattenlaufwerke jeweils eine entsprechende Vielzahl physikalischer Spuren umfassen, um Sätze aus physikalischen Spuren zu bilden, die als logische Spuren bezeichnet sind, wobei jede logische Spur eine physikalische Spur an derselben relativen Adresse auf jedem der n+m Plattenlaufwerke besitzt, wobei der Schritt eines Schreibens umfaßt:
Speichern, in Abhängigkeit des Empfangs von n Strömen aus Daten-Aufzeichnungen von dem zugeordneten Daten-Prozessor, der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
Erzeugen von m Redundanz-Segmenten unter Verwendung der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen;
Auswählen einer der logischen Spuren in einer der Redundanz-Gruppen, die mindestens einen Satz aus verfügbaren physikalischen Spuren besitzt, die unter derselben relativen Adresse für jedes der n+m Plattenlaufwerke adressierbar sind; und
Schreiben der n empfangenen Ströme aus Daten-Aufzeichnungen und der m Redundanz-Segmente auf den n+m Plattenlaufwerken in der ausgewählten logischen Spur jedes Stroms aus Daten-Aufzeichnungen und jedes Redundanz- Segments an der ausgewählten, verfügbaren, physikalischen Spur auf einem jeweiligen einen der n+m Plattenlaufwerke.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt eines Schreibens, in Abhängigkeit des darauffolgenden Empfangs von Modifikationen zu einer der Daten-Aufzeichnungen, die an der ausgewählten physikalischen Spur auf einem der n+m Plattenlaufwerke in der ausgewählten, logischen Spur gespeichert sind, von dem zugeordneten Daten-Prozessor die modifizierte Daten-Aufzeichnung in eine verfügbare logische Spur in einer der Redundanz-Gruppen, und zwar exklusiv der ausgewählten, physikalischen Spur, auf dem einen der n+m Plattenlaufwerke in der ausgewählten, logischen Spur, schreibt; und
wobei der Schritt eines Konvertierens die ausgewählte, physikalische Spur adressierbar an der relativen Adresse auf dem einen der n+m Plattenlaufwerke in der ausgewählten Redundanz-Gruppe gestaltet, die dazu verwendet wird, die original empfangene Daten-Aufzeichnung zu einer verfügbaren physikalischen Spur zu speichern.
27. Verfahren nach Anspruch 26, das weiterhin den Schritt aufweist:
Entfernen, in Abhängigkeit eines der Sätze der physikalischen Spuren in einer Redundanz-Gruppe, die verfügbaren Speicherraum auf mindestens einem der n+m Plattenlaufwerke in einer logischen Spur enthält, wobei die entsprechenden physikalischen Spuren auf den verbleibenden Plattenlaufwerken der logischen Spur verfügbaren Speicherraum nicht enthalten, von Daten-Aufzeichnungen von den verbleibenden, physikalischen Spuren der logischen Spur, die verfügbaren Speicherraum an der entsprechenden Speicher-Adresse nicht enthält, um Speicherraum auf allen der physikalischen Spuren auf den n+m Plattenlaufwerken an der bestimmten Speicheradresse verfügbar zu gestalten.
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