JP2001056750A - アレイ記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】同一バス（ＬＯＯＰ)に接続された複数の記憶
装置に一度に処理要求を発行することにより、データ読
み出し処理、データ格納処理の応答性能の向上を図る。 【解決手段】上位装置１００からの入出力要求および転
送データはホストインタフェース１２０とバッファメモ
リ１５０を介して送受信される。その制御および、記憶
装置１８１〜２０５に対するアクセス制御は制御部１３
０にて行われる。チャネル制御部１６０においては、同
一の記憶装置接続ＬＯＯＰに接続される記憶装置１８１
〜２０５へ、データ読み出し、データ格納処理の要求を
１つにまとめて広報することで、同時に各記憶装置に要
求を発行することが可能となる。記憶装置に対するデー
タ格納要求およびデータ読み出し要求を、同一の記憶装
置接続ＬＯＯＰに接続する複数の記憶装置に対して並列
に処理を実行させることのできる前記手段により、アレ
イ記憶装置全体の処理の高速化を達成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ装置
又は制御装置に接続されるアレイ記憶装置に係わり、高
い信頼性と上位装置からの入出力要求に対する高速な応
答が要求されるアレイ記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アレイ記憶装置に対する入出力要求の高
速応答を可能とするために、バッファメモリを設け、上
位装置からの入出力要求をなるべく高速なメモリへのア
クセスにて行うことが一般的である。データ読み出し要
求に対して、バッファメモリ上にアクセス対象のデータ
が存在しない場合、データ格納要求発生時や記憶装置上
のデータとバッファメモリ上のデータとの同期を取る場
合に、バッファメモリと記憶装置との間でデータの読み
出し処理とデータの格納処理が実行される。記憶装置の
配置／接続方式については、従来のアレイ記憶装置で
は、個々の記憶装置が複数のバスによる列／行の構成を
取っていた。

【０００３】別々のバスに接続される記憶装置に対して
は、並列にデータ読み出し処理、又はデータ格納処理を
行うことができる。ただし、同一バスに接続される複数
の記憶装置に対しては、バスの競合により同時にデータ
読み出し処理、又はデータ格納処理を行うことができな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近の市場動向とし
て、高速かつ高い信頼性を持つディスクアレイ装置を接
続した多目的ファイルサーバに対する要求が高まってき
ている。

【０００５】ファイルにアクセスする上位装置に対して
複数のディスクイメージを見せることができることか
ら、安定した高速性能を要求されるマルチメディアデー
タアクセス処理も要求されている。安定した高速性能を
確保するためには、アレイ記憶装置内部の記憶装置に対
して、従来通りの高い信頼性を維持した上での応答性能
向上が必須である。

【０００６】従来の技術では、バスの競合による記憶装
置への同時アクセス制限に対してマルチポートをもつ記
憶装置を採用することで部分的に同時アクセスを実現す
る方式が存在する。この方式でも、同時にアクセスする
ことができる記憶装置の数は、装置が持つバスの数に依
存するといった制限を脱し得ない。

【０００７】本発明の課題は、複数の記憶装置へのデー
タ読み出し処理、データ格納処理を並列に実行させる手
段を示し、システムの性能のボトルネックとなる記憶装
置に対するデータ読み出し処理、データ格納処理の性能
を向上させることにより、アレイ記憶装置としての上位
装置に対する応答性能を向上することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ＬＯＯＰ状に記憶装置を
複数台接続し、複数の記憶装置接続ＬＯＯＰにてアレイ
状に記憶装置を配して、それらをチャネル制御部にて制
御するシステム構成を持つ。データは、ストライプと呼
ばれる管理単位に分割され、さらにストライプは、ブロ
ックと呼ばれる管理単位に分割される。そしてデータス
トライプから１つのパリティストライプを生成する手段
を設け、分割されたブロックを記憶装置に格納する手段
を設ける。また、記憶装置に格納されているブロックを
読み出し、分割されて格納されていたデータを統合する
手段を設ける。

【０００９】接続する記憶装置に対してデータを分割し
て格納する際に各記憶装置接続ＬＯＯＰに接続する記憶
装置に対しては、並列に処理を行うことを可能とする手
段と、さらに記憶装置接続ＬＯＯＰに接続する複数の記
憶装置に対しては、一度に複数の記憶装置がデータ読み
出し処理、及びデータ格納処理を実行することを可能と
する手段を設ける。各記憶装置においては、チャネル制
御部からの処理要求種別を判定して、データの読み出し
処理とデータの格納処理を同時に行うことを可能とする
手段を設ける。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本実施例に関わるアレイ
記憶装置を含むシステムの全体の一構成を示した図であ
る。アレイ記憶装置１１０は、上位装置１００に接続さ
れる。アレイ記憶装置１１０は、ホストインタフェース
回路１２０、制御部１３０、データ転送回路１４０、バ
ッファメモリ１５０、チャネル制御部１６０、複数の記
憶装置１８１〜２０５、記憶装置接続ＬＯＯＰ１６１〜
１６５より構成される。チャネル制御部１６０は、記憶
装置１８１〜２０５を接続する複数の記憶装置接続ＬＯ
ＯＰ１６１〜１６５を制御する。記憶装置１８１〜２０
５としては、例えば小型磁気ディスク装置を使用する。
記憶装置１８１〜２０５は、チャネル制御部１６０によ
り制御され、複数の記憶装置１８１〜２０５がＬＯＯＰ
状に接続され、ＲＡＩＤ構成を組む。そして、ＲＡＩＤ
を構成する各記憶装置を接続するＬＯＯＰを記憶装置接
続ＬＯＯＰ１６１〜１６５とする。アレイ記憶装置１１
０内は、ＲＡＩＤを構成する異なる記憶装置接続ＬＯＯ
Ｐに接続する複数の記憶装置により複数のパリティグル
ープを構成する。

【００１１】上位装置１００からのアクセス要求は様々
であり、ランダムデータアクセス、シーケンシャルデー
タアクセス、大容量アクセス、小容量データアクセスと
多岐にわたる。一般にアレイ記憶装置１１０は、上位装
置１００からのデータ読み込み要求に対して、当該デー
タが、バッファメモリ１５０に存在しない場合、また書
き込み要求の後に記憶装置とのデータの同期を取る場合
において、バッファメモリ１５０と記憶装置１８１〜２
０５との間でデータの送受信処理が実行される。

【００１２】図２は、データ格納方式を示す図であり、
各記憶装置１８１〜２０５に対する格納データ、又は読
み出しデータとパリティの分割の方式を示している。デ
ータはデータストライプ３１０と呼ばれる管理単位とデ
ータストライプから新しく生成されたパリティ(新）３
１１とに分割される。そしてデータストライプ３１０
は、記憶装置接続ＬＯＯＰ毎にデータ３２０、データ３
２１、データ３２２、データ３２３の様に分割される。
前記分割されたデータ３２０〜データ３２３は、さらに
記憶装置接続ＬＯＯＰに接続される各々の記憶装置１８
１〜２０５宛のデータに分割されて格納、又は読み出さ
れる。本記憶装置では、データ格納要求、データ読み出
し要求は、各記憶装置に同時に発行することができる。
また、複数の記憶装置にてデータ格納処理又はデータ読
み出し処理を同時に行う。

【００１３】図３は、処理要求フレーム送信方式を示す
図であり、各記憶装置接続ＬＯＯＰ毎のデータの格納要
求、又は読み出し要求を各記憶装置に対して同時に発行
する場合の手順を示している。チャネル制御部では、ま
ず、制御部からのデータ読み出し要求、又はデータ格納
要求を受ける。次に、チャネル制御部では、そのデータ
読み出し要求、又はデータ格納要求を解析して、各記憶
装置接続ＬＯＯＰに接続する記憶装置に対するデータ読
み出し要求、又はデータ格納要求を作成する。この各記
憶装置毎に作成した複数の要求を記憶装置接続ＬＯＯＰ
毎に集めたものを要求リストとし、各記憶装置接続ＬＯ
ＯＰ毎に接続する複数の記憶装置に対して同時に処理要
求を発行することが可能である。例えば、ここで、処理
要求４００は、記憶装置４１０に対する処理要求、処理
要求４０１は、記憶装置４１１に対する処理要求、処理
要求４０２は、記憶装置４１２に対する要求、及び処理
要求４０３は記憶装置４１３に対する要求とすると、チ
ャネル制御部は、これら各々の処理要求４００〜４０３
に処理要求の宛先情報を付加し、まとめて１つの要求リ
ストとし、処理要求フレームにセットして各記憶装置に
一度に要求を送信する。各記憶装置４１０〜４１３は、
処理要求フレームから自分宛の処理要求を抜き取り、デ
ータ格納処理又は、データ読み出し処理を実行する。

【００１４】図４は、データフレーム送受信方式(1)を
示す図であり、まずデータ格納処理を各記憶装置にて同
時に実行する手順について説明する。チャネル制御部に
て、各記憶装置に格納する格納データフレームを用意す
る。格納データフレームは、分割データ４２０〜分割デ
ータ４２３で構成され、それぞれ分割データ４２０は記
憶装置４３０に格納するデータ、分割データ４２１は記
憶装置４３１に格納するデータ、分割データ４２２は記
憶装置４３２に格納するデータ、分割データ４２３は記
憶装置４３３に格納するデータとする。これら分割デー
タ４２０〜分割データ４２３を格納データフレームとし
て、一度に記憶装置４３０〜４３３に送信する。各記憶
装置は、自分宛の分割データを取り出して自記憶装置に
格納する。

【００１５】図５は、データフレーム送受信方式(2)を
示す図であり、データの読み出し処理を各記憶装置にて
同時に実行する手順について説明する。チャネル制御部
は、各記憶装置からの読み出しデータを格納するための
読み出しフレームを送信する。ここで、分割データ４４
０は記憶装置４５０からの読み出しデータ、分割データ
４４１は記憶装置４５１からの読み出しデータ、分割デ
ータ４４２は記憶装置４５２からの読み出しデータ、分
割データ４４３は記憶装置４５３からの読み出しデータ
とする。各記憶装置４５０〜４５３は、読み出しデータ
フレームを受信した時に読み出しデータフレームの自分
の格納場所に読み出しデータを順次セットして、記憶装
置接続ＬＯＯＰに送り出す。チャネル制御部は、送信し
た読み出しデータフレームが、記憶装置接続ＬＯＯＰを
巡回し、各記憶装置にて読み出しデータがセットされて
戻ってくるのを待つ。記憶装置が読み出しデータを準備
するのが遅れた場合は、読み出しデータの送信準備が出
来次第、当該記憶装置から個別の読み出しデータフレー
ムをチャネル制御部宛に送信する。チャネル制御部は、
先に自分が送信した読み出しデータフレームを参照し、
欠落している読み出しデータの有無を確認し、遅延して
欠落している読み出しデータが有れば、その到着を待
つ。

【００１６】次に、図６は、データフレーム送受信方式
(3)を示す図であり、データ格納処理とデータ読み出し
処理が混在した場合に、それらの処理を同時に実行する
手順を示す。ここで、分割データ４６０は記憶装置４７
０に対する格納データ、分割データ４６１は記憶装置４
７１に対する格納データ、分割データ４６２は記憶装置
４７２からの読み出しデータ、そして分割データ４６３
は記憶装置４７３からの読み出しデータとする。チャネ
ル制御部は分割データ４６０と分割データ４６１から構
成される格納データフレームを送信し、別途、分割デー
タ４６２と分割データ４６３から構成される読み出しデ
ータフレームを巡回させる。このようにして、各記憶装
置に対するデータ格納処理、及びデータ読み出し処理を
一度に行うことができる。

【００１７】また、本アレイ記憶装置は、図７のデータ
フレーム送受信方式(4)に示す様に、チャネル制御部
が、各々の記憶装置に対してデータ格納要求とデータ読
み出し要求を同時に発行し、記憶装置４９０は、それら
の要求を同時に実行する機能を有している。チャネル制
御部は、ある記憶装置４９０に対してデータ格納要求と
データ読み出し要求を発行することができる。そして、
チャネル制御部は、同一の記憶装置に対して、格納デー
タフレーム４８０の受領を待つと同時に、読み出しデー
タフレームにデータを格納する準備を行う。このとき記
憶装置４９０は、格納データと読み出しデータを同時に
送信することが可能であり、この時チャネル制御部から
記憶装置４９０へのデータ転送のスループットは２倍に
なる。

【００１８】図８は、チャネル制御部の制御方式を示す
図であり、本アレイ記憶装置のチャネル制御部での処理
手順を示す。制御部１３０によりバッファメモリ１５０
に格納された上位装置１００からのデータの格納要求、
又はデータの読み出し要求をチャネル制御部１６０に発
行する（５０２）。要求種別が、データ格納の場合、同
時に前記格納データのアドレスとデータサイズから、パ
リティデータ作成に必要なデータを判定する。前記デー
タを記憶装置１８１〜２０５から読み出すために、制御
部１３０よりチャネル制御部１６０にデータ読み出し要
求を発行する。また、データ格納要求が発生した場合に
も同様に、格納データを記憶装置１８１〜２０５に格納
するために、制御部１３０よりチャネル制御部１６０に
データ格納要求を発行する（５０３）。チャネル制御部
１６０では、制御部１３０より受けた要求を解析し、各
記憶装置１８１〜２０５に対する処理要求を作成し（５
０４）、各記憶装置への処理要求を集めて一度に回覧す
るために、要求リストを作成する（５０５）。

【００１９】次に要求リストを記憶装置接続ＬＯＯＰに
回覧し、記憶装置にデータ読み出し、又はデータ格納の
指示を与える（５０６）。記憶装置に対する処理要求の
種別が、データ読み出し処理の場合には、読み出しデー
タフレームを送信し、記憶装置が読み出しデータをセッ
トして回覧するのを待つ（５０７）。記憶装置に対する
処理要求の種別が、データ格納処理の場合には、格納デ
ータフレームを送信する（５０８）。

【００２０】また、同一記憶装置接続ＬＯＯＰ内の記憶
装置に対してデータの読み出しとデータ格納処理が重な
るような場合にも、チャネル制御部１６０から同一の記
憶装置接続ＬＯＯＰに接続される複数の記憶装置１８１
〜２０５に対してデータ読み出し要求とデータ格納要求
が混在した要求リストを発行することにより、同一の記
憶装置接続ＬＯＯＰに接続される複数の記憶装置１８１
〜２０５に対してデータ読み出しとデータ格納処理を同
時に実行することが可能となる（５０９）。

【００２１】図９は、記憶装置の制御方式を示す図であ
り、本アレイ記憶装置に内蔵する各々の記憶装置の制御
手順を示す。各記憶装置１８１〜２０５は記憶装置接続
ＬＯＯＰに回覧されている要求リストの中から、自分宛
の要求を受け取り（６０２）、記憶装置に対する要求種
別、データアドレス及びデータサイズを判定する（６０
３）。記憶装置に対する要求種別がデータ読み出しであ
った場合には、読み出しデータを生成して、チャネル制
御部から回覧される読み出しデータフレームに読み出し
データをセットし、読み出しデータフレームをチャネル
制御部１６０に送信する（６０４，６０５）。記憶装置
１８１〜２０５に対する要求種別がデータ格納である場
合は、チャネル制御部１６０から送信される格納データ
フレームを待ち、自分宛の格納データを取り出す（６０
４，６０６）。チャネル制御部からの要求リストが複数
発行される場合に、各記憶装置でデータの読み出しとデ
ータ格納要求を重ねて受領する様な時にも、データ読み
出し処理とデータ格納処理を同時に実行することが可能
である（６０４，６０７）。

【００２２】図１０に、チャネル制御部での複数のデー
タ読み出し、データ格納の制御方式を示す。図３で示し
た様に、各記憶装置に対する要求を集めて１つのフレー
ムとして送信するために、チャネル制御部７０１では、
各記憶装置に対して一度に発行する要求を、要求リスト
{R1,R2,R3,R4}として管理している。ここで、Ｒ１：記
憶装置７０３に対するデータ読み出し又はデータ格納要
求、Ｒ２：記憶装置７０４に対するデータ読み出し、又
はデータ格納要求、Ｒ３：記憶装置７０５に対するデー
タ読み出し、又はデータ格納要求、Ｒ４：記憶装置７０
６に対するデータ読み出し、又はデータ格納要求とす
る。R1,R2,R3,R4は、記憶装置接続ＬＯＯＰ７０２に接
続する記憶装置の順序毎に要求を配列した要求リストで
ある。

【００２３】図１１に、チャネル制御部における、先述
の要求リスト{R1,R2,R3,R4}を用いたデータ格納処理、
及びデータ読み出し処理の制御方式を示す。まず、記憶
装置接続ＬＯＯＰのデータ転送方向の接続降順にデータ
読み出し要求／データ格納要求リストを判定し、要求内
容がデータ格納処理になる迄をまとめてサブセットと
し、そのサブセットの要求に対して、データ読み出し処
理／データ格納処理を同時に実行する。例えば、ｋ番目
からｎ番目までの記憶装置の要求のサブセット：{Rk,Rk
+1,．．．Rn}８１１は、Ｒｋ＋１〜Ｒｎがデータ読み出
し処理でＲｋがデータ格納処理とする。チャネル制御部
は、Ｒｋ＋１〜Ｒｎのデータ読み出し要求を実行し、該
当する記憶装置に対して読み出しデータフレームを送信
し、記憶装置からの読み出しデータが読み出しデータフ
レームにセットされるのを待つ（８０４）。そして、Ｒ
ｋのデータ格納要求を実行し、該当する記憶装置に格納
データを送信する。次に、データ読み出し処理とデータ
格納処理が終了した記憶装置を除いた、残りの記憶装置
に対する要求を集めて要求リストの再構成を行う（８０
５）。{R1,R2．．．.Rm}８１２は、データ読み出し処理
とデータ格納処理が完了した記憶装置を要求リスト{R1,
R2．．．．Rn}から削除した残りの要求リストである。
前記要求リスト{R1,R2．．．.Rm}８１２を用いて処理８
０３〜８０５を繰り返し実行する（８０６）。

【００２４】この様に、チャネル制御部で、データ送信
方向を制御することにより、記憶装置接続ＬＯＯＰにて
送信データの衝突を避けることができ、双方向データ通
信が可能となる。さらに、チャネル制御部は、上記要求
リスト{R1,R2．．．．Rn}を複数作成し発行することが
できる。図７に示した様に、各々の記憶装置は、複数の
要求を受けた時に、要求種別を判定し、データ格納要求
とデータ読み出し要求を同時に受けている時に、それら
の処理を同時に実行することができる。

【００２５】

【発明の効果】従来の技術では、バスの競合による記憶
装置への同時アクセス制限に対してマルチポートをもつ
記憶装置を採用することで部分的に同時アクセスを実現
する方式が存在する。この方式でも、同時にアクセスす
ることができる記憶装置の数は、装置が持つバスの数に
依存するといった制限を脱し得ず、同一バスに接続され
ている記憶装置に対してデータ読み出し処理とデータ格
納処理を同時に実行させることはできない。

【００２６】本発明によれば、同一の記憶装置接続ＬＯ
ＯＰに接続される複数の記憶装置に対して、データ読み
出し要求、又はデータ格納要求を同一のフレームにて発
行することが可能となる。また、データ読み出し処理、
及びデータ格納処理を同一のＬＯＯＰに接続された複数
の記憶装置について同時に実行させることが可能とな
る。

【００２７】この様に、アレイ記憶装置に内蔵してＲＡ
ＩＤを構成する複数の記憶装置に対してのデータ読み出
し処理、データ格納処理を並列に行うことにより、アレ
イ記憶装置全体の応答性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかわるアレイ記憶装置の全
体構成図を示す図である。

【図２】データ格納方式を示す図である。

【図３】処理要求フレーム送信方式を示す図である。

【図４】データフレーム送受信方式(1)を示す図であ
る。

【図５】データフレーム送受信方式(2)を示す図であ
る。

【図６】データフレーム送受信方式(3)を示す図であ
る。

【図７】データフレーム送受信方式(4)を示す図であ
る。

【図８】チャネル制御部の制御方式を示す図である。

【図９】記憶装置の制御方式を示す図である。

【図１０】具体的なデータ読み出し、データ格納の要求
リストを示す図である。

【図１１】具体的なデータ読み出し、データ格納の制御
方式を示す図である。

【符号の説明】

１００…上位装置、 １１０…アレイ記憶装置、 １２０…ホストインタフェース、 １３０…制御部、 １４０…データ転送回路、 １５０…バッファメモリ、 １６０…チャネル制御部、 １６１〜１６５…記憶装置接続ＬＯＯＰ、 １８０…記憶装置群、 １８１〜２０５…記憶装置、 ３１０〜３４３…データ格納方式、 ３１０…データストライプ、 ３１１…パリティ、 ３２０〜３２３…データ（記憶装置接続ＬＯＯＰ毎に分
割）、 ４００〜４１２…図３：処理要求フレーム送信方式、 ４２０〜４３２…図４：データフレーム送受信方式
(1)、 ４４０〜４５２…図５：データフレーム送受信方式
(2)、 ４６０〜４７２…図６：データフレーム送受信方式
(3)、 ４８０〜４９０…図７：データフレーム送受信方式
(4)、 ５０１〜５１１…図８：チャネル制御部１６０の制御方
式、 ６０１〜６０８…図９：記憶装置１８１〜２０５の制御
方式、 ７０１〜７０６…図１０：具体的なデータ読み出し、デ
ータ格納の要求リスト、 ８０１〜８０７…図１１：具体的なデータ読み出し、デ
ータ格納の制御方式、 ８１０〜８１２…図１１：データ読み出し要求／データ
格納要求リスト。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アレイ状に接続された複数の記憶装置と、 前記記憶装置を複数のＬＯＯＰ状の接続構成にて制御す
   るチャネル制御部と、 チャネル制御部と記憶装置に接続されるデータバスと、 上位装置からの入出力要求に対して高速な応答を行うバ
   ッファメモリと、 上位装置からのコマンド実行を含む本装置全体の制御を
   行う制御部から成り、前記複数の記憶装置は並列に動作
   し、データを格納するデータ領域と、 前記データに対応する冗長データを格納するパリティ領
   域を有するアレイ記憶装置において、 同一の記憶装置接続ＬＯＯＰに接続される複数の記憶装
   置に対して、データ読み出し要求又はデータ格納要求を
   同一のフレームにて発行し、装置全体の応答性能を向上
   させることを特徴とするアレイ記憶装置。
2. 【請求項２】同一の記憶装置接続ＬＯＯＰに接続される
   複数の記憶装置に対して、複数のデータ読み出し処理を
   一度に行わせることを特徴とする請求項１記載のアレイ
   記憶装置。
3. 【請求項３】同一の記憶装置接続ＬＯＯＰに接続される
   複数の記憶装置に対して、複数のデータ格納処理を一度
   に行わせることを特徴とする請求項１記載のアレイ記憶
   装置。
4. 【請求項４】記憶装置接続ＬＯＯＰ上に接続された、デ
   ータ格納処理とデータ読み出し処理を同時に実行するこ
   とができる複数の記憶装置を有し、前記記憶装置にデー
   タ格納処理とデータ読み出し処理を同時に実行させるこ
   とを特徴とする請求項１記載のアレイ記憶装置。
5. 【請求項５】同一の記憶装置接続ＬＯＯＰに接続された
   複数の記憶装置にデータを分割して格納することを特徴
   とする請求項１記載のアレイ記憶装置。