JP2000099274A

JP2000099274A - バッファリングシステム

Info

Publication number: JP2000099274A
Application number: JP10270117A
Authority: JP
Inventors: Haruo Yokota; 治夫横田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】読み出し性能に対して貧弱な書き込み性能を
改善することにより優れたアクセス性能を低コストで実
現するとともに、バッファリングシステム内の故障にも
対応できる、バッファリングシステムを提供する。【解決手段】本発明に係るバッファリングシステム
は、処理装置と記憶装置との間に配置されるバッファリ
ングシステムが、少なくとも二つ以上のバッファリング
装置と、前記記憶装置への書き込みデータを前記処理装
置から受け付け、前記少なくとも二つ以上のバッファリ
ング装置に書き込む手段とを備え、前記バッファリング
装置は、前記書き込みデータを前記記憶装置に書き込む
ための少なくとも一つの第一のバッファリング装置と、
前記処理装置から要求された読み出しデータを、前記処
理装置に送るための少なくとも一つの第二のバッファリ
ング装置と、から構成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等の記憶
システム内で用いられるバッファリングシステムに係
る。より詳細には、読み出し性能に対して貧弱な書き込
み性能を改善することにより優れたアクセス性能を実現
するとともに、バッファリングシステム内の故障にも対
応できる高信頼性も併せ持つ、バッファリングシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータ等の記憶システムで
は、アクセス性能を向上させるため、記憶装置と処理装
置との間に大容量のキャッシュを設ける方法が採用され
ている。この方法の場合、既存の記憶装置自体に大きな
変更を加えることなしに、付加的な装置を追加すること
で実現できるという利点を有する。つまり、大容量のキ
ャッシュが、処理装置からの書き込みデータを一旦キャ
ッシングすることにより、記憶装置に対して行う書き込
みの総数を減らすことができるので、全体的なシステム
の性能向上が図れる。しかしながら、このようなキャッ
シュを用いる方法には、キャッシュの故障、ヒット率、
コスト等に問題点が残っている。

【０００３】キャッシュの故障は、キャッシュに置かれ
たデータの消失に直接つながる事からシステム全体の信
頼性面で大きな問題となる。この解決法として、キャッ
シュを二重化する方法が提案されており、その一例とし
ては、 Menon 等の論文が挙げられる（Jai Menon and J
im Cortny, "The architecture of faulttolerant cash
ed RAID controller", In Proc. of the 20th Annual I
nternational Symposium on Computer Architeccture,
pp.76-86, IEEE, 1993.）。

【０００４】このようにキャッシュを二重化したシステ
ムでは同性能のキャッシュを二つ搭載し、それぞれのキ
ャッシュに同じデータを保存する。各々のキャッシュ
は、独立した電源供給がなされており、電源障害による
二つのキャッシュの同時故障の確率を低く抑えることが
できる。そのため、もし一方のキャッシュに障害が発生
しても、データはもう一方のキャッシュ上に生き残るこ
とになるので、そのまま処理を続行する事が可能とな
る。

【０００５】ただし、上述したようにキャッシュで十分
な性能向上を得るためには、キャッシュのヒット率を高
くする必要がある。一般的なアクセスパターンに対して
キャッシュヒット率を高くするためには、キャッシュの
対象となる記憶装置の記憶容量と、キャッシュの記憶容
量の比があまり大きくならないことが重要となる。とこ
ろが、今日、ディスク等で構成される記憶装置の記憶容
量の伸びが著しいことから、これに対応するためには大
量のキャッシュが必要になる。

【０００６】しかしながら、大量のキャッシュを半導体
メモリを用いて実現する場合には、コストに関する問題
を避けて通ることはできない。現在、半導体メモリの価
格が下降しているとはいえ、磁気ディスク等の二次記憶
媒体と比べると、依然として半導体メモリのビット単価
は高く、大容量の記憶装置に対して十分なキャッシュヒ
ット率を得られるようなキャッシュを半導体メモリで用
意することはシステム全体の大幅なコスト高につながる
と言わざるを得ない。

【０００７】このため、ディスクキャッシュとして、半
導体メモリの代わりに磁気ディスクを用いる方法が提案
されており、その一例としては、 Hu 等の論文が挙げら
れる（Yiming Hu and Qing Yang, "DCD-Disk Cashing D
isk: A New Approach forBoosting I/O Performance",
In Proc. of the 23rd Annual InternationalSymposium
on Computer Architeccture, pp.169-178, 1996.）。

【０００８】上記論文において Hu 等の提案する DCD
は、記憶装置とは別のディスク、あるいは記憶装置のデ
ィスクの一部をキャッシュとして用い、その部分にログ
構造化ファイル形式で書き込むことで、書き込み高速化
を図るものである。

【０００９】しかしながら、ログ構造化ファイル方式で
は使い終わった領域の再利用のためのごみ集めをする必
要がある。このため、DCD では長時間に渡る連続アクセ
スを前提とすることができないという問題があった。つ
まり、ごみ集めのための、アクセスの休止時間を前提し
たシステムの運用が要求される。また、同一ディスク内
での異なる位置の読み出し、書き込み操作を短時間で行
うことになり、ディスクのシーク動作が多発するため、
必ずしも十分な性能を引き出すことができないという問
題もあった。さらに、DCD はキャッシュのところで述べ
た故障に対する対応手段も備えていない点も問題であっ
た。すなわち、DCD が故障するとシステム全体の信頼性
が低下することになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、読み
出し性能に対して貧弱な書き込み性能を改善することに
より優れたアクセス性能を低コストで実現するととも
に、バッファリングシステム内の故障にも対応できる、
バッファリングシステムを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るバッファリ
ングシステムは、処理装置と記憶装置との間に配置され
るバッファリングシステムが、少なくとも二つ以上のバ
ッファリング装置と、前記記憶装置への書き込みデータ
を前記処理装置から受け付け、前記少なくとも二つ以上
のバッファリング装置に書き込む手段とを備え、前記バ
ッファリング装置は、前記書き込みデータを前記記憶装
置に書き込むための少なくとも一つの第一のバッファリ
ング装置と、前記処理装置から要求された読み出しデー
タを、前記処理装置に送るための少なくとも一つの第二
のバッファリング装置と、から構成されていることを特
徴とする。

【００１２】上記構成からなるバッファリングシステム
は、記憶装置のアクセス性能を向上させるために、従来
使用されてきたキャッシュではなく特殊なバッファリン
グを行うことと、高信頼化のためにそのバッファリング
の冗長性を利用することを特徴とする。さらに、上記構
成のバッファリングシステムでは、バッファリング装置
として磁気ディスクを用いることが可能となるため、半
導体メモリを用いた場合と比較して、大幅にコストを抑
えることが可能となる。

【００１３】つまり、本発明に係るバッファリングシス
テムは、書き込み用と読み出し用のバッファリング装置
（第一のバッファリング装置）を設けることにより、バ
ッファリング装置をディスクで構成した場合に、シーク
動作を減らすことが可能となる。これは、書き込みと読
み出しを分けたこと、及び、キャッシュではなくＦＩＦ
Ｏ（First-In First-Out method、和訳名称：先入れ先
出し手法）をバッファとしたことにより、ディスクヘッ
ドの位置を連続的に移動することができるためである。
その結果、同様に磁気ディスクを用いた前述の Hu 等の
提案する DCD のようなキャッシングにおける問題、す
なわち、キャッシュ用のディスク上で異なる位置での読
み出しと書き込みを処理する必要があるので、その度に
シーク動作が伴い、このシーク動作がディスク性能を低
下させる、という問題を解消できる。

【００１４】ここで、本発明に係る書き込み専用のバッ
ファリング装置（第一のバッファリング装置）には、処
理装置からの書き込み要求を一時的に保持する機能、す
なわち、記憶装置内の同一アドレスへの書き込みデータ
を纏める手段を備えたものが好ましい。バッファであっ
ても、大容量を安価に準備することと記憶装置への重複
書き込みを制御することにより、記憶装置の同一アドレ
スへの書き込みを最後のものだけに絞ることが可能とな
る。従って、上記構成からなるバッファリングシステム
は、前述した DCD と同様に記憶装置への書き込み回数
を削減することができる。

【００１５】また本発明によれば、キャッシュの代わり
にバッファを用いたことにより、DCD のような使い終わ
った領域の再利用のためにごみ集めが不要となる。つま
り、本発明の場合、バッファリング装置の書き込まれた
領域は連続的に利用されており、バッファリングが終了
した部分から連続的に再利用可能となるので、DCD のよ
うにごみ集めは必要ない。従って、本発明のバッファリ
ングシステムは、ごみ集めを行うためにアクセスできな
い期間を設けるという前提条件が必要無くなるので、従
来の DCD では不可能だった長時間に渡る連続アクセス
も可能となる。

【００１６】さらに本発明では、このような書き込み専
用のバッファリング装置（第一のバッファリング装置）
を、多重バッファリングが可能な手段とするために、複
数台のディスクで構成してもよい。この構成により、更
に書き込み動作の連続性を向上させることができる。

【００１７】また、処理装置から書き込み要求が来てい
ない時でも、連続的にディスクにアクセスし続ける手
段、すなわち、常に書き込み動作を継続する手段を備え
ることにより、シーク時間だけでなく、回転待ち時間を
も短縮することが可能となる。これは、多重バッファリ
ングの切り替え制御を容易化する。

【００１８】また、記憶装置に書き込む際に、データを
圧縮する手段を採用することで、さらに性能を向上させ
ることもできる。

【００１９】本発明に係る読み出し専用のバッファリン
グ装置（第二のバッファリング装置）では、処理装置か
らの書き込み要求をためておいて、処理装置からの読み
出し要求に対して、バッファ内部に保持されている部分
を要求されている場合には、その部分を処理装置に返す
ように機能する。つまり、普段は、記憶装置側への書き
込みは行わないため、処理装置からの読み出し要求に対
応する余裕が生じる。また、この第二のバッファリング
装置を用意することによって、書き込み専用のバッファ
リング装置（第一のバッファリング装置）のアクセス
は、読み出し要求で乱されることが無く、シークを大幅
に減らすことができるので、書き込み性能を大幅に向上
できる。

【００２０】上述した二つのバッファリング装置（第一
および第二のバッファリング装置）は、普段は読み出
し、書き込みを分担するが、同じ書き込み要求の内容を
保持しているため、一方が故障した場合にもデータの喪
失が無い。つまり、片方のバッファリング装置に故障が
発生しても、システム全体の信頼性が低下するのを防ぐ
ことができる。換言すれば、第一のバッファリング装置
の少なくとも一台が故障した場合に、第二のバッファリ
ング装置から記憶装置へ書き込みデータを送る手段を備
えることによって、第一のバッファリング装置における
データの喪失を回復できる。逆に、第二のバッファリン
グ装置の少なくとも一台が故障した場合に、第一のバッ
ファリング装置から処理装置へ読み出しデータを送る手
段を備えることによって、第二のバッファリング装置に
おけるデータの喪失も復旧可能となる。

【００２１】さらに、もう一つ予備のバッファリング装
置（第三のバッファリング装置）を用意することによっ
て、一方のバッファリング装置（第一または第二のバッ
ファリング装置）が故障した場合に、予備のバッファリ
ング装置を代用することで、信頼性だけでなく、故障時
の性能を保証することも可能となる。

【００２２】本発明のバッファリング装置を、ディスク
アレイで構成した記憶装置と処理装置との間に配置する
ことにより、ディスクアレイの効果をさらに高めること
ができるので好ましい。また、記憶装置を構成するディ
スクとバッファリング装置に用いるディスクは、互いに
性能または容量等が異なっていても構わない。例えばロ
ーエンドあるいは一世代前のディスクで記憶装置のディ
スクアレイを構成し、最新のハイエンドのディスクでバ
ッファリング装置を構成することにより、コストパフォ
ーマンス的に調和の取れたシステムを構築できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を本発
明をなすに際して得た知見、その作用等とともに説明す
る。

【００２４】（第一の実施の形態）図１は、本発明に係
るバッファリングシステムの基本構成図である。すなわ
ち、本発明のバッファリングシステム（１０２）は、処
理装置（１０１）と記憶装置（１０５）との間に配置さ
れ、少なくとも二つ以上のバッファリング装置［１０
３、１０４（図１は二つの場合）］から構成されている
様子を示している。

【００２５】図２は図１に示したバッファリングシステ
ムの一例を示す構成図であり、図３は図２の構成におけ
るデータの流れを示す模式図である。

【００２６】図２において、２０１は処理装置、２０２
はバッファリングシステム、２０５は記憶装置、２１１
は接続装置、２２１は制御装置、２３１は制御用メモ
リ、２４１は不揮発性半導体メモリ１、２４２は不揮発
性半導体メモリ２、２５１はＩ／Ｏコントローラ１、２
５２はＩ／Ｏコントローラ２、２６１はディスク１、２
６２はディスク２、２６３はディスク３、２８１はＲＡ
ＩＤ５である。

【００２７】図３において、３０１は処理装置、３０２
はバッファリングシステム、３０３は第一バッファリン
グ装置、３０４は第二バッファリング装置、３０５は記
憶装置、３４１は不揮発性半導体メモリ１、３４２は不
揮発性半導体メモリ２、３６１はディスク１、３６２は
ディスク２、３６３はディスク３、３７１はパッキング
装置、３８１はＲＡＩＤ５である。

【００２８】図２及び図３において、不揮発性半導体メ
モリ１（２４１、３４１）が、記憶装置（２０５、３０
５）への書き込みデータを処理装置（２０１、３０１）
から受け付け、少なくとも二つ以上のバッファリング装
置に相当するディスク１、２、３（２６１〜２６３、３
６１〜３６３）に書き込む手段である。なお、図２に示
したＩ／Ｏコントローラ（２５１、２５２）は、それぞ
れのディスクに独立して設けても構わない。

【００２９】図３に示すように、本形態におけるデータ
の流れでは、第一バッファリング装置（３０３）をディ
スク１（３６１）とディスク２（３６２）の２台のディ
スクで構成し、第二バッファリング装置（３０４）をデ
ィスク３（３６３）の１台のディスクで構成した。そし
て、処理装置（３０１）と第一および第二バッファリン
グ装置（３０３、３０４）との間に不揮発性半導体メモ
リ１（３４１）を配置し、第一バッファリング装置（３
０３）と記憶装置（３０５）の間にも不揮発性半導体メ
モリ２（３４２）を設けた。

【００３０】これらの不揮発性半導体メモリ１、２（３
４１、３４２）の容量は、ディスク１〜３（３６１〜３
６３）の容量に比較して十分小さくて構わない。また、
不揮発性半導体メモリ１と２（３４１、３４２）は論理
的に分離されていれば良く、物理的には一つの不揮発性
半導体メモリであっても構わない。さらに、第一バッフ
ァリング装置（３０３）と記憶装置（３０５）との間の
不揮発性半導体メモリ２（３４２）には、記憶装置（３
０５）の同一アドレスへの書き込みを最後の書き込みに
するためや、記憶装置（３０５）がＲＡＩＤ５（３８
１）で構成されている場合に、ストライピング単位でま
とめて書き込んでパリティ計算の量を減らすためのパッ
キング機能が制御装置（不図示）によって付加されてい
る。

【００３１】処理装置（３０１）からの書き込み要求
は、一旦不揮発性半導体メモリ１（３４１）に蓄えら
れ、第一バッファリング装置（３０３）と第二バッファ
リング装置（３０４）にコピーされて書き込まれる。そ
の後、第一バッファリング装置（３０３）に書き込まれ
た内容は、不揮発性半導体メモリ２（３４２）を介して
パッキングされ、記憶装置（３０５）に書き込まれる。

【００３２】処理装置（３０１）からの読み出し要求
は、要求されているデータがその時点でどこに格納され
ているかによって扱いが変わる。不揮発性半導体メモリ
１（３４１）にあるときは、不揮発性半導体メモリ１
（３４１）から直接読み出される。第一および第二バッ
ファリング装置（３０３、３０４）にあるか、不揮発性
半導体メモリ２（３４２）にある場合は、第二バッファ
リング装置（３０４）から読み出される。記憶装置（３
０５）に書き込まれた後は、記憶装置（３０５）から読
み出される。第一バッファリング装置（３０３）および
不揮発性半導体メモリ２（３４２）が処理装置（３０
１）から読み出されることは、通常は無い。これによ
り、第一バッファリング装置（３０３）および不揮発性
半導体メモリ２（３４２）は、パッキング装置（３７
１）および記憶装置（３０５）への書き込みに専念でき
る。

【００３３】第一バッファリング装置（３０３）内のデ
ィスク１（３６１）とディスク２（３６２）は、多重バ
ッファリングされる関係になっており、一方［例えばデ
ィスク１（３６１）］が不揮発性半導体メモリ１（３４
１）からの書き込みを受けている時には、もう一方
［（ディスク２（３６２）］が不揮発性半導体メモリ２
（３４２）への読み出しを行っている。

【００３４】不揮発性半導体メモリ１（３４１）からの
書き込み要求が無い場合でも、常にディスクアクセスを
行い、スペースを開けて書き込み動作を続けることによ
り、ディスクの回転待ちをできるだけ減らすことがで
き、さらに、書き込みの時間と読み出しの時間をほぼ同
じにすることができ、多重バッファリングにおけるディ
スク１（３６１）とディスク２（３６２）の切り替えの
同期を容易に行うことができる。

【００３５】また、ディスク１，２，３（４６１〜４６
３）をそれぞれ二つの領域に分けて、フェーズで切り替
えることにより、ディスク１，２（４６１、４６２）と
ディスク３（４６３）との間の同期を簡単化することが
できる。領域の分割の様子を図４に、書き込み／読み出
しの切り替えのタイミングを図５に示す。

【００３６】図４において、４０３は第一バッファリン
グ装置、４０４は第二バッファリング装置、４４１は不
揮発性半導体メモリ１、４４２は不揮発性半導体メモリ
２、４６１はディスク１、４６２はディスク２、４６３
はディスク３である。

【００３７】例えば、ディスク１（４６１）のＡ１１に
不揮発性半導体メモリ１（４４１）から書き込まれてい
るフェーズ１では、ディスク２（４６２）のＡ２２の内
容は不揮発性半導体メモリ２（４４２）への書き込みの
ために読み出されている。と同時に、Ａ１１に書き込ま
れている内容と同じ内容が、ディスク３（４６３）のＡ
３１に書き込まれる。ただし、Ａ３１の領域は、書き込
みと同時に読み出しも受け付ける。次のフェーズ２で
は、前のフェーズ１で書き込まれたディスク１（４６
１）のＡ１１の領域が不揮発性半導体メモリ２（４４
２）への書き込みのための読み出し対象となり、ディス
ク２（４６２）のＡ２１が不揮発性半導体メモリ１（４
４１）からの書き込み対象となり、ディスク３（４６
３）ではＡ３２の領域が書き込みと読み出しを受け付け
る。フェーズは、４フェーズある。これら４つのフェー
ズ間の遷移と、各フェーズでのアクセス対象領域を図６
に示す。

【００３８】本発明に係るバッファリングシステム内の
処理は、処理装置からの要求で起動されるフォアグラン
ド処理と、常に動作しているバックグランド処理に分け
られる。

【００３９】図７は、フォアグランド処理の流れを示す
模式図である。フォアグランド処理は、処理装置からの
要求が、書き込み要求か、読み出し要求かによって異な
り、さらに、読み出し要求の場合は、その対象がどこに
格納されているかによって異なる。つまり、処理装置か
らの要求が書き込み要求の場合には、その書き込みデー
タを不揮発性半導体メモリ１に入れて終わる。処理装置
からの要求が読み出し要求の場合は、要求の対象データ
が不揮発性半導体メモリ１内にある場合には、不揮発性
半導体メモリ１から、第二バッファリング装置内にある
場合には第二バッファリング装置から、記憶装置内にあ
る場合には記憶装置から、該当するデータを読み出して
終わる。前述したように、第一バッファリング装置と不
揮発性半導体メモリ２からは読み出さない。

【００４０】図８は、バックグランド処理の流れを示す
模式図である。バックグランド処理では、まず領域切り
替えのフェーズを判定し、フェーズの切り替えの時期で
あれば、図６に従って、フェーズを切り換える。次に、
不揮発性半導体メモリ１から第一バッファリング装置お
よび第二バッファリング装置のそのフェーズにあった領
域へデータを転送すると同時に、第一バッファリング装
置のフェーズにあった領域から不揮発性半導体メモリ２
へデータを移動する。不揮発性半導体メモリ２では、デ
ータをパッキングして、記憶装置へ書き込む。その際、
フェーズにあった領域の決定は、図６に従う。

【００４１】図９は、制御のためにバッファリングシス
テム内に用意する管理テーブルである。管理テーブルの
エントリーは、バッファリング装置のディスクのセクタ
番号であり、第一バッファリング装置と第二バッファリ
ング装置それぞれが別の管理テーブルを持つ。管理テー
ブルに格納される内容は、そのセクタにバッファリング
されているデータの記憶装置内のセクタ番号である。バ
ッファリングは逐次アクセスにあるので、パッキング装
置は、この管理テーブルを参照して、同じ記憶装置内セ
クタ番号をもつエントリーの一番新しいもののみを記憶
装置への書き込み対象とする。

【００４２】次に、バッファリングシステム内のいずれ
かのディスクに、ディスク故障が発生した場合の、その
後の対処方法について説明する。

【００４３】第一バッファリング装置内のディスクの一
方が故障した場合には、故障したディスクが連続書き込
み中であったか、連続読み出し中であったかによって、
その後の処理が異なる。

【００４４】第一バッファリング装置内の連続書き込み
中のディスクが故障した場合には、そのフェーズでそれ
まで書き込みしたデータが、第一バッファリング装置か
ら読み出せないことになる。しかし、その第一バッファ
リング装置から読み出せなくなったデータは同時に第二
バッファリング装置にも書き込まれているため、第二バ
ッファリング装置への書き込みと、第一バッファリング
装置の連続読み出しを続行して、これらが終了した後、
連続アクセスを止め、第一バッファリング装置の故障し
ていないディスクと第二バッファリング装置のディスク
で普通の多重バッファリングを行うことで対処すること
ができる。この様子を図１０に示す。

【００４５】第一バッファリング装置内の連続読み出し
中のディスクが故障した場合には、その前のフェーズで
第一バッファリング装置に書き込まれたデータが読めな
くなる。この場合も、その第一バッファリング装置から
読み出せなくなったデータは第二バッファリング装置の
前のフェーズに対応する領域に残っているので、まずそ
の第二バッファリング装置の前のフェーズに対応する領
域に残っているデータを記憶装置に書き込み、それと同
時に現在連続書き込み中のデータも第一バッファリング
装置のディスクに書き込んでから、そのディスクと第二
バッファリング装置のディスクで多重バッファリングを
行うことで対処することができる。この様子を図１１に
示す。

【００４６】第二バッファリング装置内のディスクが故
障した場合には、第一バッファリング装置内のデータに
は影響を与えない。つまり、データは第一バッファリン
グ装置内に残っている。しかし、第一バッファリング装
置も読み出しを受け付ける必要が出てくるため、連続書
き込み／連続読み出しではなく、書き込み中に読み出し
も受け付けられるようなアクセスに変更する必要があ
る。この様子を図１２に示す。

【００４７】以上説明したとおり、本発明によれば、書
き込み性能を向上させるとともに、バッファリングシス
テム内のディスクの単一故障にも対応することが可能
な、バッファリングシステムが得られる。

【００４８】（第二の実施の形態）図１３は、図１に示
したバッファリングシステムの他の一例を示す構成図で
ある。そして、図１４は図１３の構成における一つのデ
ータの流れ 2-1 を示す模式図であり、図１５は図１４
のデータの流れ 2-1 における、第二バッファリングシ
ステム内のディスクに対する書き込み／読み出しのタイ
ミングを示す模式図である。また、図１６は図１３の構
成におけるもう一つのデータの流れ 2-2 を示す模式図
である。

【００４９】図１３において、１３０１は処理装置、１
３０２はバッファリングシステム、１３０５は記憶装
置、１３１１は接続装置、１３２１は制御装置、１３３
１は制御用メモリ、１３４１は不揮発性半導体メモリ
１、１３４２は不揮発性半導体メモリ２、１３５１はＩ
／Ｏコントローラ１、１３５２はＩ／Ｏコントローラ
２、１３６１はディスク１、１３６２はディスク２、１
３６３はディスク３、１３６４はディスク４、１３８１
はＲＡＩＤ５である。

【００５０】図１４において、１４０１は処理装置、１
４０２はバッファリングシステム、１４０３は第一バッ
ファリング装置、１４０４は第二バッファリング装置、
１４０５は記憶装置、１４４１は不揮発性半導体メモリ
１、１４４２は不揮発性半導体メモリ２、１４６１はデ
ィスク１、１４６２はディスク２、１４６３はディスク
３、１４６４はディスク４、１４７１パッキング装置、
１４８１はＲＡＩＤ５である。

【００５１】図１６において、１６０１は処理装置、１
６０２はバッファリングシステム、１６０３は第一バッ
ファリング装置、１６０４は第二バッファリング装置、
１６０５は記憶装置、１６４１は不揮発性半導体メモリ
１、１６４２は不揮発性半導体メモリ２、１６６１はデ
ィスク１、１６６２はディスク２、１６６３はディスク
３、１６６５はスタンバイディスク、１６７１パッキン
グ装置、１６８１はＲＡＩＤ５である。

【００５２】第二の実施形態における 2-1 のデータの
流れ（図１４）と第一の実施形態におけるデータの流れ
（図３）との相違点は、第二バッファリング装置（１４
０４）を１台のディスクではなく、２台のディスク（１
４６３、１４６４）から構成した点である。他の点は、
第一の実施形態と同様とした。

【００５３】この構成により、第一の実施形態のような
領域分割は必要なくなり、フェーズは２フェーズで十分
となる。つまり、一方のフェーズでは、第一バッファリ
ング装置（１４０３）と第二バッファリング装置（１４
０４）の一方のディスクを書き込み専用とし、もう一方
を読み出し専用とし、もう一方のフェーズで書き込みと
読み出しを切り換えればよいことになる。さらに、第二
バッファリング装置（１４０４）内のディスクでの書き
込み処理と読み出し処理の衝突が減る。この書き込み／
読み出しのタイミングを図１５に示す。

【００５４】第二バッファリング装置（１４０４）内の
いずれかのディスクに故障が発生した場合には、第一の
実施形態と同じ形態にすることができる。また、第一バ
ッファリング装置（１４０３）内のディスクが故障した
場合には、第二バッファリング装置（１４０４）内の一
方のディスクを第一バッファリング装置（１４０３）の
故障したディスクの代用とすることで、第一の実施形態
と同じ形態にすることができる。

【００５５】第二の実施形態における 2-2 のデータの
流れ（図１６）と第一の実施形態のデータの流れ（図
３）との相違点は、ホットスタンバイのディスク（１６
６５）を用意しておく点である。2-1 のデータの流れ
（図１４）に示すように、ディスク４（１４６４）を第
二バッファリング装置用として用いない。すなわち、デ
ィスク故障が発生するまでは、第一の実施形態と違いは
ない。しかし、ディスク故障が発生した場合には、ホッ
トスタンバイのディスク（１６６５）を故障したディス
クの代わりに使うことを特徴とする。

【００５６】（第三の実施の形態）図１７は、図１に示
したバッファリングシステムの他の一例を示す構成図で
あり、図１８は図１７の構成におけるデータの流れを示
す模式図である。

【００５７】図１７において、１７０１は処理装置、１
７０２はバッファリングシステム、１７０５は記憶装
置、１７１１は接続装置、１７２１は制御装置、１７３
１は制御用メモリ、１７４１は不揮発性半導体メモリ
１、１７４２は不揮発性半導体メモリ２、１７５１はＩ
／Ｏコントローラ１、１７５２はＩ／Ｏコントローラ
２、１７６１はディスク１、１７６２はディスク２、１
７８１はＲＡＩＤ５である。

【００５８】図１８において、１８０１は処理装置、１
８０２はバッファリングシステム、１８０３は第一バッ
ファリング装置、１８０４は第二バッファリング装置、
１８０５は記憶装置、１８４１は不揮発性半導体メモリ
１、１８４２は不揮発性半導体メモリ２、１８６１はデ
ィスク１、１８６２はディスク２、１８７１パッキング
装置、１８８１はＲＡＩＤ５である。

【００５９】第三の実施形態のデータの流れ（図１８）
と第一および第二の実施形態のデータの流れ（図３、１
４、１６）との相違点は、第一バッファリング装置（１
８０３）を１台のディスクで構成している点である。他
の点は、第一の実施形態と同様とした。

【００６０】この構成では、第一バッファリング装置
（１８０３）内のディスク（１８６１）は、読み出しの
トラックと書き込みのトラックが交互になっていて、前
のフェーズで書き込んだ内容を読み出し、１トラックシ
ークして新しい内容を書き込み、また１トラックシーク
して前のフェーズの書き込んだ内容の読み出し用にす
る。これは必ずしも１トラックづつである必要はない。
この様子を図１９に示す。

【００６１】（第四の実施の形態）図２０は、図１に示
したバッファリングシステムの他の一例を示す構成図で
ある。図２０の構成におけるデータの流れは、図３に示
した第一の実施形態と同様である。

【００６２】図２０において、２００１は処理装置、２
００２ａ、２００２ｂはバッファリングシステム、２０
０５は記憶装置、２０１１ａ、２０１１ｂは接続装置、
２０２１ａ、２０２１ｂは制御装置、２０３１ａ、２０
３１ｂは制御用メモリ、２０４１は不揮発性半導体メモ
リ１、２０４２は不揮発性半導体メモリ２、２０５１は
Ｉ／Ｏコントローラ１、２０５２はＩ／Ｏコントローラ
２、２０６１はディスク１、２０６２はディスク２、２
０６３はディスク３、２０８１はＲＡＩＤ５である。

【００６３】第四の実施形態と第一から第三までの実施
形態との違いは、バッファリングシステムと記憶装置を
独立の制御装置（２０２１ａ、２０２１ｂ）、バスおよ
びＩ／Ｏコントローラ（２０５１、２０５２）を持つシ
ステム（２００２ａ、２００２ｂ）で実現している点で
ある。他の点は、第一の実施形態と同様とした。

【００６４】この構成により、バスおよびＩ／Ｏコント
ローラ（２０５１、２０５２）の稼働率を上げることが
可能となり、さらなる性能の向上が望める。接続装置間
はネットワークまたは何らかのシステム結合で接続す
る。またディスク１（２０６１）からディスク３（２０
６３）までそれぞれに制御装置とバスとＩ／Ｏコントロ
ーラを持つシステムで実現することも可能である。さら
に、第二の実施形態のようにディスクが４台の場合や、
第三の実施形態のようにディスクが２台の場合も、制御
装置とバスとＩ／Ｏコントローラを持つ複数台のシステ
ムで構成することが可能となる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、処理装置と記憶装置と
の間に設けるバッファリングシステムとして、第一バッ
ファリング装置と第二バッファリング装置を用意し、第
一バッファリング装置を記憶装置への書き込み専用と
し、第二バッファリング装置を処理装置からの読み出し
要求に対応することによって、記憶装置への書き込み回
数を減らすとともに、バッファリング装置内のディスク
のシークを減らし、処理装置からみた書き込み性能をコ
ストを抑えることが可能な、バッファリングシステムを
提供できる。

【００６６】また、本発明に係るバッファリングシステ
ムでは、バッファリング装置内のディスクが故障して
も、データを喪失すること無く処理を続けることが可能
であり、バッファリングシステムとしての高い信頼性を
確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバッファリングシステムの基本構
成図である。

【図２】図１に示したバッファリングシステムの一例を
示す構成図である。

【図３】図２の構成におけるデータの流れを示す模式図
である。

【図４】図２の構成において、ディスク領域の分割の様
子を示す模式図である。

【図５】図２の構成において、ディスクに対する書き込
み／読み出しの切り替えのタイミングを示す模式図であ
る。

【図６】図２の構成において、各フェーズ間の遷移と、
各フェーズでのアクセス対象領域を示す模式図である。

【図７】図２の構成において、フォアグランド処理の流
れを示す模式図である。

【図８】図２の構成において、バックグランド処理の流
れを示す模式図である。

【図９】図２の構成において、制御のためにバッファリ
ングシステム内に用意する管理テーブルを示す模式図で
ある。

【図１０】図２の構成において、第一バッファリング装
置内の連続書き込み中のディスクが故障した場合の対処
方法を示す模式図である。

【図１１】図２の構成において、第一バッファリング装
置内の連続読み出し中のディスクが故障した場合の対処
方法を示す模式図である。

【図１２】図２の構成において、第二バッファリング装
置内のディスクが故障した場合の対処方法を示す模式図
である。

【図１３】図１に示したバッファリングシステムの他の
一例を示す構成図である。

【図１４】図１３の構成における一つのデータの流れ 2
-1 を示す模式図である。

【図１５】図１４のデータの流れ 2-1 における、第二
バッファリングシステム内のディスクに対する書き込み
／読み出しのタイミングを示す模式図である。

【図１６】図１３の構成におけるもう一つのデータの流
れ 2-2 を示す模式図である。

【図１７】図１に示したバッファリングシステムの他の
一例を示す構成図である。

【図１８】図１７の構成におけるデータの流れを示す模
式図である。

【図１９】図１７の構成における第一バッファリング装
置内のディスクのパターンを示す模式図である。

【図２０】図１に示したバッファリングシステムの他の
一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、１３０１、１４０１、１６０
１、１７０１、１８０１、２００１処理装置、１０２、２０２、３０２、１３０２、１４０２、１６０
２、１７０２、１８０２、２００２ａ、２００２ｂバ
ッファリングシステム、１０３、３０３、４０３、１４０３、１６０３、１８０
３第一バッファリング装置、１０４、３０４、４０４、１４０４、１６０４、１８０
４第二バッファリング装置、１０５、２０５、３０５、１３０５、１４０５、１６０
５、１７０５、１８０５、２００５記憶装置、２１１、１３１１、１７１１、２０１１ａ、２０１１ｂ
接続装置、２２１、１３２１、１７２１、２０２１ａ、２０２１ｂ
制御装置、２３１、１３３１、１７３１、２０３１ａ、２０３１ｂ
制御用メモリ、２４１、３４１、４４１、１３４１、１４４１、１６４
１、１７４１、１８４１、２０４１不揮発性半導体メ
モリ１、２４２、３４２、４４２、１３４２、１４４２、１６４
２、１７４２、１８４２、２０４２不揮発性半導体メ
モリ２、２５１、１３５１、１７５１、２０５１Ｉ／Ｏコント
ローラ１、２５２、１３５２、１７５２、２０５２Ｉ／Ｏコント
ローラ２、２６１、３６１、４６１、１３６１、１４６１、１６６
１、１７６１、１８６１、２０６１ディスク１、２６２、３６２、４６２、１３６２、１４６２、１６６
２、１７６２、１８６２、２０６２ディスク２、２６３、３６３、４６３、１３６３、１４６３、１６６
３、２０６３ディスク３、２８１、３８１、１３８１、１４８１、１６８１、１７
８１、１８８１、２０８１ＲＡＩＤ５、３７１、１４
７１、１６７１、１８７１パッキング装置、１３６４、１４６４ディスク４、１６６５スタンバイディスク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理装置と記憶装置との間に配置される
バッファリングシステムが、少なくとも二つ以上のバッ
ファリング装置と、前記記憶装置への書き込みデータを
前記処理装置から受け付け、前記少なくとも二つ以上の
バッファリング装置に書き込む手段とを備え、前記バッファリング装置は、前記書き込みデータを前記
記憶装置に書き込むための少なくとも一つの第一のバッ
ファリング装置と、前記処理装置から要求された読み出
しデータを、前記処理装置に送るための少なくとも一つ
の第二のバッファリング装置と、から構成されているこ
とを特徴とするバッファリングシステム。
【請求項２】前記第一のバッファリング装置は、前記
記憶装置内の同一アドレスへの書き込みデータを纏める
手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッフ
ァリングシステム。
【請求項３】前記第一のバッファリング装置は、多重
バッファリングする手段を備えたことを特徴とする請求
項１に記載のバッファリングシステム。
【請求項４】前記第一のバッファリング装置は、前記
処理装置からの書き込み要求がなくても常に書き込み動
作を継続する手段を備えたことを特徴とする請求項１に
記載のバッファリングシステム。
【請求項５】前記記憶装置がディスクアレイであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のバッファリングシステ
ム。
【請求項６】前記記憶装置を構成するディスクと前記
第一のバッファリング装置を構成するディスクが、互い
に性能または容量が異なることを特徴とする請求項１に
記載のバッファリングシステム。
【請求項７】前記第一のバッファリング装置の少なく
とも一台が故障した場合に、前記第二のバッファリング
装置から前記記憶装置へ前記書き込みデータを送る手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッファリ
ングシステム。
【請求項８】前記第二のバッファリング装置の少なく
とも一台が故障した場合に、前記第一のバッファリング
装置から前記処理装置へ前記読み出しデータを送る手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッファリ
ングシステム。
【請求項９】前記書き込みデータを圧縮して前記記憶
装置へ書き込む手段を備えたことを特徴とする請求項１
に記載のバッファリングシステム。
【請求項１０】第三のバッファリング装置を備え、前
記第一または第二のバッファリング装置が故障した場合
に、該第三のバッファリング装置を該第一または第二の
バッファリング装置の代用とすることを特徴とする請求
項１に記載のバッファリングシステム。