JP2001202295A - サブシステム - Google Patents
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Abstract
常/異常を示すステータス報告は、マイクロプログラム
により制御されるCPUにより行うため、高速なデータ
転送を行う際には、そのオーバヘッドが無視できない。 【解決手段】伝送データの正常報告はCPU203でな
く、コントローラ202にて行えるように、データ転送
が終了した場合には正常報告を行うような設定とする。
そしてLA/LRCチェック回路207にて整合性のチ
ェックが終了するまではデータ転送が終了しないよう
に、データの最終部分をラストデータバッファ208に
保留しておく。異常時には、ラストデータバッファ20
8からデータの最終部分を送信せずに、PCIバス21
4にエラーを生じさせて異常報告を行う。
Description
イ装置とそれをコントロールするホストコンピュータと
の間が汎用のインタフェース(SCSI、ファイバチャ
ネル等)で接続されるデータ転送システムに関する。
ピュータに転送されるデータのステータスは、通常、デ
ータを転送しながら磁気ディスクアレイ装置内のコント
ローラ(D−CTL)で、ハードウェア的に計算・判定
され、その結果がコントローラ(D−CTL)内のレジ
スタに書き込まれる。この情報を、磁気ディスクアレイ
装置のCPU(マイクロプロセッサ)が、コントローラ
(D−CTL)からデータ転送終了の報告を受けたこと
を契機に参照し、そのステータス情報を読み取ったCP
Uは、ホストコンピュータに対して転送したデータの有
効/無効(正常/異常)を磁気ディスクアレイ装置のI
/Fを介して報告する。それを受け取ったホストコンピ
ュータは、データの処理(処理に移るか、破棄するか)
を決定する。
きたCPUの処理能力においては、データを転送してい
る時間に比べて、ステータス報告処理の時間はわずかな
時間でありデータ転送全体にかかる時間に対し微小なた
め無視していた。
れるCPUの性能が飛躍的に向上している近年、データ
転送する部分にかかる時間が短縮されている。その結
果、ステータス報告処理の時間がデータ転送全体に与え
る影響を無視できなくなってきた。
置がホストコンピュータに対して行うデータのステータ
ス報告は、ステータス処理のためのCPUへの割り込み
要求、コントローラ(D−CTL)内レジスタのエラー
参照、コマンドのセット、コマンドの送信といったステ
ップ数を改善しない限りは、その処理全体にかかる時間
はほとんど短縮されない。
報告に必要とされる時間を短縮することで、データ転送
全体の転送効率を向上させることである。
等からホストコンピュータに伝送されるデータのステー
タス報告において、磁気ディスクアレイ装置のCPUが
ホストコンピュータに報告するステータスの設定を、常
に「正常」という報告をするように設定する。そして、
CPUはコントローラ(D−CTL)からデータ転送の
終了報告を受けると同時に、コントローラ(D−CT
L)のレジスタに書きこまれた情報を参照することな
く、ホストコンピュータに対して「正常」というステー
タス報告する。
報告をするために必要としていた時間を短縮するととも
に、従来一回の転送に対してマイクロプロセッサの処理
によるCPUの起動を、データ転送とステータス報告の
二回行っていたものを、データ転送の指示一回だけの処
理で済むため、データ転送時間を短縮することができ
る。
ラ(D−CTL)がデータ転送終了時に、CPUに対し
て終了を報告すると、CPUはステータス報告をホスト
コンピュータに対して、常に「正常」を報告するように
セットされているため、異常な場合でも「正常」と誤っ
て報告されてしまう。そのため、コントローラ(D−C
TL)はデータの「正常」「異常」が判定されるまで、
送信するデータのうち最後のデータをコントローラ(D
−CTL)内のバッファに溜めておく。
−CTL)内のバッファに溜めている間に、コントロー
ラ(D−CTL)は転送するデータのステータスを判定
し、「正常」の場合はCPUにデータ転送終了報告を返
し前記の手順に従い、溜めていた最後のデータを送信す
る。一方、「異常」を報告する場合は、インタフェース
をハード的に異常発生状態に遷移させることで、データ
転送を異常終了させる。その後、CPUに対して異常処
理終了を行う要求を出し、それを受けたCPUはホスト
コンピュータに対して送信データの「異常」を報告す
る。
実施例を説明する。
レイ装置(201)と、それにデータを読み書きするホ
ストコンピュータ(230)とが、ファイバチャネル等
の外部インタフェース(220)により接続されるよう
なシステムに適用される。尚、磁気ディスクアレイ装置
(201)はサブシステムの一例として示すものであ
り、磁気ディスクアレイ装置でなくとも本願発明に何ら
差し障りはない。
の構成について説明する。磁気ディスクアレイ(20
1)内のデータの制御は、LSIという形で提供される
D−CTL(202)と、このD−CTL(202)の
動きを制御するCPU(203)を中心に行われる。
レイ装置に内蔵されるコントローラで、主にLSI等で
実装される。その機能は、磁気ディスクアレイ装置内の
データ制御である。具体的には、レジスタ(205)、
DMA(206)、LA/LRC生成・チェック回路
(207)、Last Data Buffer(208)、Buffer(以
下Buff.)等の制御である。これら、レジスタ(20
5)、DMA(206)、LA/LRC生成・チェック
回路(207)、Last Data Buffer(208)、Buffer
(以下Buff.)は、本実施例のようにD−CTL(20
2)内に一体化して備えてもよいし、D−CTL(20
2)とは別個に設けてもよい。
イ装置(201)が通電中は信号情報を保持し、CPU
(203)と情報の受け渡しをする。そして、CPU
(203)がD−CTL(202)に対して行う転送命
令の保持や、CPU(203)がこのレジスタを一定周
期で監視することで、D−CTL(202)がデータ転
送の終了の報告をCPU(203)に伝える信号や、デ
ータ転送時に検出したエラーをCPU(203)に報告
をする信号を受け渡す。
にCPU(203)が書きこんだ命令を実際の動作とし
て制御する機能を有する。この機能とは、具体的にはデ
ータ転送やエラーチェック等である。
7)は、ホストコンピュータ(230)から受信したデ
ータにここで生成したチェックコード(LA/LRC)
を付加し、記録媒体たるHDD(211)に書きこむ。
また、HDD(211)から読み出したデータのチェッ
クコードをここで検算(チェック)し、その整合性を確
認してホストコンピュータ(230)に送信する。
D(215)等を通して磁気ディスクアレイ装置(20
1)に書き込まれるマイクロプログラム(213)によ
って制御される。D−CTL(202)はCPU(20
3)によってその動作を決めるコマンドを、レジスタ
(205)にセットされる事によって動作する。このレ
ジスタ(205)はD−CTL(202)の状態をCP
U(203)に伝えるためにも用いられる。レジスタ
(205)に設定されたコマンドによってD−CTL
(202)のDMA(206)が起動され、磁気ディス
クアレイ装置(201)はホストコンピュータ(23
0)からの要求により、データをHDD(211)へ書
きこみ、またはHDD(211)から読み出す。
タを制御するBuff.(209)とは別に設けたバッファ
である。磁気ディスクアレイ装置(201)からホスト
コンピュータ(230)に対してデータを送信する時、
本願発明の方式ではLA/LRC生成・チェック回路
(207)にて送信するデータの整合性が確認されるま
では、全データをホストコンピュータ(230)に送信
して転送終了とすることができない。そのため、データ
の整合性が確認されるまで、最後のデータ(1バイト分
程度)をここに溜めておき、データ転送終了としない。
続するための外部インタフェース(220)と接続する
ためのインタフェース(204)とD−CTL(20
2)とはPCI(Peripheral Component Interconnect)
バス(214)等の内部通信路により接続する。
クアレイ装置(201)の外部へのインタフェースとな
るコネクタを有する部品である。インタフェース(20
4)に汎用のPCI−Fibre Channelコン
トローラ(212)や、PCI−SCSIコントローラ
等を用いることで、汎用的な部品によって構成すること
ができるとともに、汎用のFibre Channel
やSCSIといった、さまざまな外部インタフェース
(220)を用いてホストコンピュータ(230)との
接続を可能にする。
フェースである外部インタフェース(220)はSCS
I、Fibre Channel、IEEE1394等
の標準インタフェース、インタフェース(204)はS
CSI、Fibre Channel、PCI等で構成
している。本実施例ではインタフェース(204)にP
CI、外部インタフェース(220)にFibre C
hannelと異なるインタフェースで構成しているた
め、PCI−Fibre Channel CTL(21
2)を搭載して、インタフェースを変換している。
ピュータ(230)から外部インタフェース(220)
を通して磁気ディスクアレイ装置(201)にデータが
書き込まれるとき、磁気ディスクアレイ装置(201)
のD−CTL(202)は、磁気ディスクアレイ装置
(201)内部でのデータを保証するために、磁気ディ
スクアレイ装置(201)固有のデータ保証コードを、
LA/LRC生成・チェック回路(207)にて生成
し、ホストコンピュータ(230)から受け取ったデー
タに付加する。
キャッシュメモリ(210)へ書き込むと、D−CTL
(202)は転送終了の情報をレジスタ(205)に書
き込むことでCPU(203)に知らせ、CPU(20
3)はインタフェース(204)を通してホストコンピ
ュータ(230)へデータ受信終了を知らせ、ホストコ
ンピュータ(230)からのデータ転送は終了となる。
キャッシュメモリ(210)に書き込まれたデータは、
ホストコンピュータ(230)に依存せず、磁気ディス
クアレイ装置(201)のCPU(203)がD−CT
L(202)を介してHDD(211)に書き込む。
0)が磁気ディスクアレイ装置(201)からデータを
読み出すとき、ホストコンピュータ(230)から転送
要求のコマンドを受けた磁気ディスクアレイ装置(20
1)のCPU(230)は、読み出すデータがキャッシ
ュメモリ(210)にある場合はキャッシュメモリ(2
10)から、読み出すデータがキャッシュメモリ(21
0)に無い場合はHDD(211)からキャッシュメモ
リ(210)に読み出し、D−CTL(202)を介
し、LA/LRC生成・チェック回路(207)にて、
データを磁気ディスクアレイ装置(201)に書き込む
ときに付加したデータ保証コードにより、そのデータの
整合性をチェックし、インタフェース(204)から外
部インタフェース(220)を通して、ホストコンピュ
ータ(230)に送られる。
のデータ保証コードについて説明する。ホストコンピュ
ータ(230)から送信されるデータは、磁気ディス
クアレイ装置(201)に入るとD−CTL(202)
の上位側にあるLA/LRC生成・チェック回路(20
7)にてデータ保証コード(LA/LRC)が付加され
る。
グラム(213)が、ホストコンピュータ(230)か
ら受け取ったデータの先頭に適当に割り当てる初期値
を、512バイトに区切られる1ブロックごとのデータ
に1ずつ加算していく。検査時はそのデータの初期値を
検査する時にマイクロプログラムにより、LA付加時と
同じ初期値を与え比較し、512バイトごとに1ずつ加
算しながら比較、一致確認することでデータの連続性を
確認できる。LRC(Longitudinal RedundancyCheck)
は512バイト単位の1ブロック内の1バイト目から5
12バイト目までを、水平方向に排他的論理和をとって
いき、512バイト目まで計算して得たデータである。
検査時は付加時と同様の計算を行い、得たLRCの値を
検査するデータに付加されていたLRCと比較、一致確
認することで、磁気ディスクアレイ装置(201)内で
のハードウェア的なデータ化けを確認する。
7)にてLA/LRCを付加されたデータは、ECC
生成・チェック回路にてECCを付加され、キャッシ
ュメモリ(210)に書き込まれる。キャッシュメモリ
(210)から読み出されたデータは、ECC生成・
チェック回路にてECCデータをチェックされ、ECC
を外されてBuff.(209)を通して、HDD
(211)に書き込まれる。HDD(211)から読
み出されたデータはBuff.(209)を通してL
A/LRC生成・チェック回路(207)に送られ、L
A/LRCをチェックされ、LA/LRCを外してホス
トコンピュータ(230)に送信される。
する。磁気ディスクアレイ装置(201)は、ホストコ
ンピュータ(230)からの要求を受けた磁気ディスク
アレイ装置(201)は、マイクロプログラム(21
3)がCPU(203)にコマンドを発行し、データ転
送を開始する(301)。コマンドを受けたCPU(2
03)は、ホストコンピュータ(230)に転送するデ
ータをキャッシュメモリ(210)から読み出して、P
CIバス(214)に出力するようなデータ転送をレジ
スタ(205)を介してDMA(206)に命令する
(311)。
−CTL(202)は、キャッシュメモリ(210)か
らデータを読み出し、PCIバス(214)に出力する
(321)。
の書きこみ時にLA/LRC生成・チェック回路(20
7)で付加されたデータ保証コードを、LA/LRC生
成・チェック回路(207)で計算する。そしてデータ
をホストコンピュータ(230)に送信し終えると、レ
ジスタ(205)に転送終了を書きこむことで、CPU
(203)にそれを伝える(322)。それと同時にデ
ータ保証コードを計算した結果を、データに付加されて
いたデータ保証コードと比較一致確認しエラーチェック
を行い(323)、その結果をレジスタ(205)に書
きこむ(324)。
タ転送の終了を待っていたCPU(203)は、データ
転送終了を確認すると、ホストコンピュータ(230)
にステータス報告するための動作に移る(312)。C
PU(203)はステータスを確認するために、レジス
タ(205)に書きこまれた情報(正常/異常)(32
4)を参照する。そして、そこで確認された情報をホス
トコンピュータ(230)に報告し(313)、データ
転送は終了する。300MHzで動作するCPU(20
3)を用いた時、マイクロプログラム(213)がコマ
ンドを発行してから、CPU(203)がホストコンピ
ュータ(230)にステータスを報告するまでの時間は
約80μsecであり、その中でデータステータス処理
に要する時間は約20μsecである。
整合性の結果が磁気ディスクアレイ装置(201)から
報告されるまで、受け取ったデータを一時的にホストコ
ンピュータ(230)内部のInput Buffer(231)で
保持し、磁気ディスクアレイ装置(201)から「正
常」の報告を得るまでそのデータを利用することができ
ない。また、その結果が「異常」であった場合はそのデ
ータを破棄し、磁気ディスクアレイ装置(201)に対
して再度同じデータを要求する。
タ転送終了後にCPU(203)がレジスタ(205)
を参照し、ホストコンピュータ(230)に送信したデ
ータの整合性を参照していた部分を(312)、D−C
TL(202)によりハードウェア的に処理するしくみ
を作り、データ転送時間を短縮する。
イ装置(201)から送信されるデータの「正常」か
「異常」かの割合を見ると、ほとんどの場合が「正常」
なデータである。
明する。データ転送の開始時の動作は従来と同様であ
る。CPU(203)がホストコンピュータ(230)
にデータの整合性を報告がする時、D−CTL(20
2)から転送終了の報告を受けた時、常に「正常」を報
告するようなマイクロプログラム(213)を設定す
る。そうすることによって、データが「正常」であった
場合、CPU(203)はD−CTL(202)からデ
ータ転送終了の報告を受けると(422)同時に、レジ
スタ(205)に書きこまれたデータの整合性を確認に
行くことなく、ホストコンピュータ(230)に「正
常」の報告を送信することができる(412,41
3)。
によるデータの整合性の報告処理にかかっていた時間
(312)を短縮することができる。マイクロプログラ
ム(213)のステップを踏んで動作していたステータ
ス報告処理(312)は約20μsec要するが、ハー
ドウェアに依存させ、「正常」を報告するだけの処理で
は、D−CTL(202)の動作クロック数クロックか
ら10クロック程度で実現可能なため、数100n(ナ
ノ)secとほとんど無視できる時間となり、従来方式
のステータス報告処理に要していた時間(312)が短
縮される。
たときである。上記のようなシステムにした場合、CP
U(203)はD−CTL(202)からデータ転送終
了の報告を受けると、ホストコンピュータ(230)に
対して必ず「正常」の報告をしてしまう。そこで、ホス
トコンピュータ(230)に送信するデータが「異常」
であることをD−CTL(202)がLA/LRC生成
・チェック回路(207)で検出したとき、CPU(2
03)はホストコンピュータ(230)に対して、「正
常」を報告することなく、「異常」をホストコンピュー
タ(230)に対して知らせる方法が必要となる。
装置(201)が転送したデータの「異常」をホストコ
ンピュータ(230)に報告する手段として、磁気ディ
スクアレイ装置(201)内部のPCIバスやSCSI
等のバスインタフェースのエラー信号を報告する信号に
強制的にエラーを発生させることでデータ転送を中止さ
せる方法をとる。本実施例においては、PCIバス(2
14)の信号線に存在するS−ERR、P−ERRなど
のPCIバスの異常を知らせる信号に着目する。
れるデータの異常を報告するために、PCIバスの仕様
として組み込まれている信号である。D−CTL(20
2)がLA/LRC生成・チェック回路(207)で、
ホストコンピュータ(230)に送信するデータに異常
を発見した時、S−ERR、P−ERRなどの信号に対
して、D−CTL(202)によって強制的にエラーを
発生させる。インタフェース(204)上にあるPCI
−Fibre Channel CTL(212)はPC
Iバス(214)上にそれらのエラーを発見すると、そ
のとき転送されていたデータの送信元であるD−CTL
(202)に対して、データを再度転送するように要求
する。その時、外部インタフェース(220)上はデー
タが転送されないだけで、特にエラーの発生は見られな
い。
ンピュータ(230)に送信するデータを全て送信して
しまった後に、LA/LRC生成・チェック回路(20
7)で送信データに「異常」検出し、PCIバス(21
4)に強制的にエラーを発生させても、CPU(20
3)に対してデータ転送終了が報告されてしまうため、
ホストコンピュータ(230)に対して「正常」が報告
されてしまう。そこで、D−CTL(202)はデータ
転送を終了する前にPCIバス(214)にエラーを発
生させる必要がある。
成・チェック回路(207)でホストコンピュータ(2
30)に送信するデータの整合性が判定されるまで(4
24,454)、送信するデータの最後のデータを一時
的にD−CTL(202)内のLast Data Buffer(20
8)に保留する(423,453)。保留している間に
整合性を判定し、その結果、データが「正常」であれ
ば、Last Data Buffer(208)内のデータをPCIバ
ス(214)上に送信し(425)、ホストコンピュー
タ(230)に対してデータ転送を終了させると同時
に、データ転送終了の報告をCPU(203)に送り
(422)、CPU(203)から自動的に「正常」の
ステータスがホストコンピュータ(230)に送られて
(443)データ転送は終了する(442)。
st Data Buffer(208)内のデータはそのままで(4
55)、データ転送の終了をCPU(203)に報告せ
ずに、D−CTL(202)がPCIバス(214)に
強制的にエラーを発生させれば(456)、「異常」の
あったデータ転送を途中で止めることができる。D−C
TL(202)はPCIバス(214)に強制的にエラ
ーを発生させた後、エラーの生じた終了であることをC
PU(203)に報告する(452)。それを受けたC
PU(203)はホストコンピュータ(230)に「異
常」を報告するように設定し直した後、ホストコンピュ
ータ(230)に対して「異常」を報告する(44
3)。
法を図5に示す。従来D−CTL(202)は1ビット
の信号をレジスタ(205)に書きこむことで、データ
転送の終了か否かをCPU(203)に報告していた。
本願発明ではこの終了報告のレジスタを2ビットにする
ことで、転送中、転送終了(初期設定で正常を報告)、
転送終了(異常設定のため設定を変更)の3通りの対処
方法をCPU(203)にとらせることができる。
する時には、再びCPU(203)のステータス報告の
設定を「正常」に戻しておく。
の一部を一旦保留することで、データ転送の終了をCP
U(203)に報告するまでの時間は、ハードウェア的
に数クロック分遅れる形となるが、CPU(203)が
整合性をレジスタ(205)で参照するのに要する、マ
イクロプログラム(213)の制御に要する時間と比べ
たとき、無視できる程度のものとなる。また、「異常」
発生時は通常の時間よりもPCIバス(214)にエラ
ーを発生させる分複雑となり遅れるが、データ転送に占
める「正常」と「異常」の比率を比べれば、希少なケー
スであるから大量のデータ転送をした時の性能は「正
常」なケースの処理時間に依存し、転送時間は短縮され
る。
とそれを制御するホストコンピュータからなるシステム
に適用した例について説明したものであるが、本発明は
磁気ディスク装置等を含めた、データの制御をマイクロ
プロセッサを用いて行うデータ制御装置を用いたシステ
ムに適用することも可能である。
クアレイ装置からホストコンピュータにデータを転送す
る時の、正常転送と異常転送のそれぞれを外部インタフ
ェース(220)上で観察したものを図6に示す。図6
に示される転送は、図3、図4の転送において、ハード
ウェアによるデータ転送の部分(321,421,45
1)と、CPUの行うステータス報告の部分(313,
413,443)だけである。
合、ステータスの報告までが短時間に行われる。異常な
転送が行われた場合は、従来通りのステータス報告まで
の時間が見られ、正常時と、異常時にステータス報告ま
での時間が異なる。本発明を用いたシステムに対して、
意図的に正常な転送と、異常な転送を発生させた場合、
その転送方式に図6に示す差異が見られる。
ータに転送されるデータのステータスが「正常」である
確率と、「異常」である確率を比べた場合、「正常」で
ある転送がほとんどである。本願発明を用いることで、
ほとんどデータは「正常」報告の方式で転送されるた
め、システムとしてのデータ転送効率は大幅に向上す
る。
L、203…CPU、204…インタフェース、205
…レジスタ、206…DMA、207…LA/LRC生
成・チェック回路、208…Last Data Buffer、209
…Buffer、210…キャッシュメモリ、211…HD
D、212…PCI−Fibre Channel CT
L、213…マイクロプログラム、214…PCIバ
ス、215…FDD、220…外部インタフェース、2
30…ホストコンピュータ、231…Input Buffer。
Claims (3)
- 【請求項1】データを記録する記録媒体と、この記録媒
体からデータを読み出し上位装置に送信する命令を出す
CPUと、このCPUからの命令を実行するDMAと、
前記CPUからの命令を前記DMAに受け渡すレジスタ
と、前記DMAに制御され前記記録媒体から読み出した
データの整合性を確認して前記上位装置に送信するLA
/LRC生成・チェック回路と、前記DMA,前記レジ
スタ,前記LA/LRC生成・チェック回路を制御する
コントローラとを備え、 前記LA/LRC生成・チェック回路にてデータの整合
性を確認した場合には、前記コントローラが前記上位装
置に前記データの正常を報告するサブシステム。 - 【請求項2】前記コントローラから前記上位装置に送信
するデータの最終部分を保留するバッファを備え、前記
LA/LRC生成・チェック回路にてこのデータの整合
性を確認した後に前記最終部分を前記上位装置に送信す
る請求項1に記載のサブシステム。 - 【請求項3】前記LA/LRC生成・チェック回路にて
このデータの整合性が確認出来ないときに、前記コント
ローラは前記上位装置接続される通信路にエラーを発生
させる請求項1に記載のサブシステム。
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---|---|---|---|
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JP2000010277A JP2001202295A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | サブシステム |
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---|---|
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