JP2001265534A - アクセス制御方法及びこれを用いたディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】データバッファの空き待ちでホストからのデー
タ転送が待たされる等の頻度を減少させ、コマンド性能
向上を図ること。 【解決手段】連続発行された複数のライトコマンドに対
して、例えば、ライトデータ、、をデータバッフ
ァに受領し、データバッファ内のデータをディスク媒体
へ書きこむライトキャッシュ機能を有するディスク装置
において、ライトコマンドの発行順にライトデータをデ
ータバッファ内に受領し、ライトコマンドがランダムア
クセスで連続発行されたか否かを判断し、ランダムアク
セスで連続発行された場合に、データバッファからディ
スク媒体上へのデータ書きこみを、シーク時間と回転待
ち時間が最少となるコマンドから順に、例えば、、
、と実行する高速ライトキャッシュ制御技術を開示
する。本発明によれば、シーク時間と回転待ち時間が最
適化されデータバッファとディスク媒体間の実効データ
転送レートが向上し、データバッファ内に空きができる
までの時間を短縮し、ランダムアクセスで連続発行され
るライトコマンドに対する性能向上の効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク媒体上の
情報のアクセスに関し、特に、ランダムアクセスで連続
発行されるコマンドの制御技術に関する。

【０００２】また、本願の発明者は自己の先願（特開平
１１−２６５２６２）に開示された着想に基づき、これ
を更に充実させた本発明を開示するものである。

【０００３】

【従来の技術】磁気ディスク装置、光デイスク装置、光
磁気ディスク装置その他ディスク媒体を用いて情報を記
録再生又は格納再生する装置（以下、単にデイスク装置
という）では、情報を記録又は格納すべき命令であるラ
イトコマンドに対してライト要求分の全ライトデータ
を、ディスク装置内部のデータバッファ内に受領した時
点でコマンドを終了させ（命令の実行完了報告を返送す
る）、後にディスク媒体上にデータを書きこむという、
ライトキャッシュ機能を用いてライトコマンドの性能を
向上させている。

【０００４】従来は連続発行された複数のライトコマン
ドに対してディスク媒体上にデータを書きこむ際、ライ
トコマンドの受領順にデータを書きこんでいた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の様な従来の制御
技術においては次のような課題があった。

【０００６】ディスク媒体上へのデータを書き込む際の
書込動作のオーバーヘッド（シーク時間 + 回転待ち時
間）により、データバッファからディスク媒体への実効
データ転送レートが低下し、書き込み動作が終了しデー
タバッファ内に空きができるまでホスト（ディスク装置
からみて上位装置、例えば、ディスク装置が磁気ディス
ク装置であるとき、パソコン、磁気ディスク装置ユニッ
トの制御装置、ディスクコントローラ等をいう。）のデ
ータ転送が待たされる。ここでシークとは、目的とする
ディスク媒体上の情報格納のための領域へ、ヘッドを移
動することをいう。

【０００７】逆に読み出しのときは、ディスク媒体から
データバッファへの実効データ転送レートの低下によ
り、データバッファが空になってしまう。

【０００８】本発明では、ホストからランダムアクセス
で連続発行されるライトコマンドに対して、目的位置へ
のヘッドの移動で発生するオーバーヘッド（シーク時
間）とヘッドが位置付いてからホストが要求したターゲ
ットセクタ（ディスク媒体上の情報格納のための領域を
いう）に到達する迄のオーバーヘッド（回転待ち時間）
を削減し、ディスク媒体上へのデータの書き込み時間を
短縮することでデータバッファ内に空きができるまでの
時間を短縮し、性能向上を図ることを目的とする。ここ
でヘッドとは、情報をディスク媒体上へ記録するためデ
ィスク媒体の所定の領域に対応する位置へ移動可能な部
材をいう。例えば、磁気ヘッド、レーザ光を導く光ヘッ
ド等をいう。通常はヘッドは再生の機能も有している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する為
に、本発明は主として次の様な構成を採用する。

【００１０】本発明のライトキャッシュ制御技術は、ホ
ストから連続発行された複数のライトコマンドに対し
て、そのデータを一時的にデータバッファに格納し、そ
の後、前記データバッファの内のデータをディスク媒体
上に書き込み動作を行うライトキャシュ制御を備えたデ
ィスク装置において、ホストが発行したライトコマンド
を受領した際、ランダムライトコマンドであるかシーケ
ンシャルライトコマンドであるかを判断し、ランダムラ
イトコマンドであると判断した場合、前記ライトコマン
ドの受領順番にかかわらず、シーク時間と回転待ち時間
が最短となる順番で前記データバッファ内に一時的に格
納したデータをディスク媒体上に書き込むように制御す
ることを特徴としている。

【００１１】尚、シークの不要な同一トラック上に複数
のデータを書み書きするときは、複数のコマンドで指定
するデータ領域に対し、コマンドの順番にかかわらず、
到来するデータ領域の順に読み書きを行うことを特徴と
する。ここでトラックとは、ディスク媒体上に情報格納
のための領域を複数有する同心円状又は渦巻き状の帯を
いう。

【００１２】また、本発明のライトキャッシュ制御技術
は、前記ライトキャシュ制御技術を備えたディスク装置
において、前記ライトデータをデータバッファに受領し
た際に、前記ライトコマンド毎のアドレス情報等を含む
管理情報をメモリー内に記憶し、前記管理情報に基づい
て前記ライトデータの物理的位置関係を検知し、前記シ
ーク時間と回転待ち時間が最短となる順番にディスク媒
体上への書き込み優先順位を決定することを特徴として
いる。

【００１３】また、本発明のライトキャッシュ制御技術
は、前記ライトキャシュ制御を備えたディスク装置にお
いて、前記シーク時間をヘッド移動距離毎に実側し、次
回以降の演算に利用することにより前記ライトキャッシ
ュ制御技術を最大限に生かすことを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として磁気デ
ィスク装置に適用した例を、図面を用いて以下に説明す
る。

【００１５】図１は、ディスク装置の概略構成を示す図
であり、ハードディスク装置2内のデータバッファ3に
は、ホスト1からライトコマンドのデータ、、
（ライトデータ）がこの順番で書きこまれることを示し
ている。

【００１６】図2はデータバッファ3に書きこまれたデー
タがディスク媒体4に書きこまれる順番をそのアドレス
をもとに示す図である。これによるとホスト1からディ
スク媒体4のアドレスＡ、Ｂ、Ｃに、それぞれ、データ
、、を書きこむようにライトコマンドが連続で発
行されたとする。すなわち、データバッファ3には、ホ
スト1から転送されてきたデータの順番にデータ、
、が書きこまれている。データのアドレスＡ、デ
ータのアドレスＢ、データのアドレスＣは、通常の
意図しない場合には、ランダムな位置関係にあるので、
従来のディスク装置では、データバッファ3に書きこま
れた順番、すなわちデータ、、の順番にディスク
媒体4上のアドレスＡ、Ｂ、Ｃにヘッドを移動させでデ
ータを書きこむこととなる。その際における所要回転数
を図３に示している。この場合において最悪のケースで
は、各アドレス毎に回転待ちの時間が必要となる。つま
り、データの書込みにおいても回転待ちが入り込む可
能性がある。回転待ちの具体的時間は、例えば、毎分４
２００回転のディスク媒体であれば、１回転に１４.４m
sec、平均で７.２msecの待ち時間となる。尚、平均シー
ク時間は８msecないし１５msecであり、典型例としては
１２msecである。

【００１７】本発明の実施の形態では、結論的に云え
ば、データ、、の順番にディスク媒体4上のアド
レスＡ、Ｃ、Ｂにヘッドを移動させでデータを書きこむ
のである。その際における所要回転数を図４に示してい
る。つまり、アドレスＡにデータを書き込んだ後、引
続きアドレスＣにデータを書き次にアドレスＢにデー
タを書き込む順序の方が、引続きアドレスＢにデータ
を書き次にアドレスＣにデータを書き込む順序より
も時間短縮が可能であることが、事前の計算により判明
しているので、データ、、の順番に書き込むので
ある。この例ではを書き込んだ後、２階層の順序比較
（１-２-３又は１-３-２の比較）を行っているが、ｎ階
層まで拡張可能であり、どの階層まで計算対象とするか
否かは、データバッファ３の容量とホスト１からのコマ
ンドスタックの量に依存し、統計処理により最適化が可
能である。この統計処理は、数パターンのコマンドをホ
ストからデイスク装置へ実際に投入し、学習により所定
のパラメータを設定することにより行ってもよい。

【００１８】尚、データバッファに２５個のコマンドが
スタックされたときの計算時間は約４００μsecであ
り、回転待ち時間に比べて無視できる程度に小さい。

【００１９】図５は、本発明の実施の形態について、動
作のフローチャートを示す図である。

【００２０】本発明のキーポイントである処理2、処理3
については後で詳細なフローチャートを用いて説明す
る。ここでは、ホスト１からライトコマンドが連続で発
行されたとし、まず判定1でランダムライトコマンドが
発行されたか否かを判断する。ランダムライトコマンド
が発行された場合には、処理2、処理3、処理4のフロー
へ移行する。

【００２１】処理２では、ホストが要求した論理アドレ
ス、物理アドレス、ブロック数、データの先頭バッファ
アドレス等の管理情報を内部テーブルに登録する。

【００２２】処理3では、現時点でヘッドが位置付いて
いる物理セクタ番号と既に登録済の管理情報の物理セク
タ番号より差異セクタ数を求め、この差異セクタ数がシ
ーク時間（物理セクタ数に換算したもの）より大きい場
合は、その時間差を別テーブルに登録する。

【００２３】以上の動作を登録済の全ての管理情報につ
いて実施し、差異時間の一番小さい管理情報を選択す
る。この選択に至る処理は、図５のフローを再帰的に繰
り返しても良い。

【００２４】処理4では、処理3で選択した管理情報をも
とにシークを起動し、シーク完了確認後ディスク4への
書き込みを開始する。またこれと同時にシーク起動前の
現時点でヘッドが位置付いている物理セクタ番号とシー
ク完了時点でヘッドが位置付いている物理セクタ番号よ
りシーク時間（物理セクタ数換算）の実測値を演算し前
記処理3内で使用する。

【００２５】書き込み終了後に判定5を実施する。判定5
では、管理情報テーブルに管理情報が残っているか否か
を判定し、残っている場合は処理3以下の処理を繰返
し、残っていない場合は処理を終える。

【００２６】図６は、受領したライトコマンドを管理情
報として登録する際の操作を示したフローチャートであ
る。ステップ1では、ホストが発行したライトコマンド
の論理アドレスを物理アドレスに変換する。ステップ２
では、ステップ１で求めた物理アドレスをＩＮＤＥＸ基
準(ＩＮＤＥＸ直後のセクタをセクタ番号０とする)の物
理アドレスに変換する。ステップ３では、論理アドレス
を管理テーブルに登録する。ステップ４では、セクタ数
を管理テーブルに登録する。ステップ５では、ライトデ
ータが格納されている先頭バッファアドレスを管理テー
ブルに登録する。ステップ６では、物理アドレスを管理
テーブルに登録する。

【００２７】図７は、管理情報を検索しライトコマンド
を選択する際の動作を示したフローチャートである。ス
テップ１は、管理テーブル内に登録されているコマンド
の個数を審査し、登録されているコマンドがある場合は
ステップ２を実行し、登録されているコマンドがない場
合は処理を抜ける。ステップ2では、直前まで書き込み
を実行していたコマンドの書き込み終了物理アドレスを
計算する。ステップ３では、ステップ２で求めた書き込
み終了アドレスと管理テーブルに登録済コマンドの物理
アドレスからシークスパンを計算する。ステップ４で
は、ステップ３で求めたシークスパンを審査し、３２ト
ラック未満の場合はステップ５を実行し、それ以外はス
テップ８を実行する。ステップ５では、ステップ２で求
めた書き込み終了アドレスと管理テーブルに登録済コマ
ンドの物理アドレスから回転待ち時間を計算する。ステ
ップ６では、最少回転待ち変数の値とステップ５で求め
た回転待ち時間を比較し、「最少回転待ち変数値＞ステ
ップ５で求めた回転待ち時間」の場合はステップ7を実
行し、それ以外はステップ８を実行する。ステップ７で
は、回転待ち時間とその管理テーブルアドレスを最少回
転待ち変数に保存する。ステップ８では、管理テーブル
のアドレスを＋1する。ステップ９では、管理テーブル
内のコマンド数を-1し、ステップ1に戻る。

【００２８】図7の処理を抜けた時点で最少回転待ち変
数に保存されているコマンドが最少回転待ちコマンドと
なる。

【００２９】以上の動作によって、シーク時間と回転待
ち時間が最適化されデータバッファとディスク媒体間の
実効データ転送レートの向上につながる。

【００３０】

【発明の効果】ホストから連続して発行されるコマンド
に対するアクセス性能向上の効果がある。

【００３１】より具体的には、本発明によれば、ディス
ク媒体上へのデータ書き込み動作時のオーバーヘッド
（シーク時間 + 回転待ち時間）を短縮することがで
き、これによりデータバッファとディスク媒体間の実効
データ転送レートが向上し、データバッファ内に空きが
できるまでの時間を短縮し、その結果、ホストからラン
ダムアクセスで連続発行されるライトコマンドに対する
実行転送レートの向上の効果がある。

【００３２】尚、これまで本発明についてランダムライ
ト命令の例により説明して来たが、ランダムリード命令
であっても、同様に本発明を適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスク装置の構成概略図である。

【図２】ホストから出力されたライトコマンドの順番を
示す概念図である。

【図３】ディスク媒体上へのデータの書き込みの従来の
順番を示す概念図である。

【図４】ディスク媒体上へのデータの書き込みの本発明
の順番を示す概念図である。

【図５】本発明の実施の形態のフローチャートの一例を
示す図である。

【図６】受領したライトコマンドを管理情報として登録
する際の操作を示したフローチャートの一例を示す図で
ある。

【図７】管理情報を検索しライトコマンドを選択する際
の動作を示したフローチャートの一例を示す図である。

【符号の説明】

１・・・ホスト、 ２・・・ディスク装置、３
・・・データバッファ、 ４・・・ディスク媒体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク媒体上の同一のトラック上にある
   ３以上の領域に対し情報を記録する又は当該領域の情報
   を再生するアクセス制御方法であって、 前記３以上の領域に対する情報のランダムライト命令又
   はランダムリード命令が発せられる第１のステップと、 最初の情報を記録又は再生するためにシークを行う第２
   のステップと、 第１のステップの命令が発せられた順序にかかわらず、
   情報を記録すべき又は再生すべき領域が到来する順序
   で、記録又は再生を行う第３のステップとを有するアク
   セス制御方法。
2. 【請求項２】ディスク媒体上の３以上の領域に対し情報
   を記録する又は当該領域の情報を再生するアクセス制御
   方法であって、 前記３以上の領域に対する情報の記録又は再生命令が発
   せられる第１のステップと、 １の領域に対し情報を記録又は再生するためにシークを
   行う第２のステップと、 前記１の領域に対する情報の記録又は再生の次に、第１
   のステップで発せられた命令の順序とは異なる順序で第
   ２の領域に対する情報の記録又は再生を行う第３のステ
   ップとを有するアクセス制御方法。
3. 【請求項３】請求項２記載のアクセス制御方法におい
   て、前記命令はランダムライト命令又はランダムリード
   命令であるアクセス制御方法。
4. 【請求項４】請求項１又は請求項２記載のアクセス制御
   方法において、前記第１のステップで発せられた命令に
   伴う情報は、データバッファに格納されていた又は格納
   されるデータであるアクセス制御方法。
5. 【請求項５】請求項１又は請求項２記載のアクセス制御
   方法において、更に第１のステップにおける命令毎の管
   理情報をメモリーに記憶し、前記管理情報に基づいて前
   記３以上の領域に対する情報の記録又は再生の順序を決
   定する第４のステップを有するアクセス制御方法。
6. 【請求項６】請求項５記載のアクセス制御方法におい
   て、 前記シークに要する時間を、所定の領域間の距離毎に実
   側し、メモリーに記憶し、前記決定に用いることを特徴
   とするアクセス制御方法。
7. 【請求項７】ホストから連続して発行された複数の命令
   に関するデータを、一時的に格納するデータバッファ
   と、 前記命令が、ランダムかシーケンシャルかを判断する機
   能と、 前記命令の管理情報をメモリーに記憶する機能と、 前記命令がランダムな命令であるとき、当該命令の受領
   の順序にかかわらず、前記管理情報に基づいて前記ラン
   ダムな命令に対応する領域へ、シーク時間と回転待ち時
   間の和が最短となる順序でヘッドを移動させる機能とを
   有することを特徴とするディスク装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至請求項６記載のアクセス制御
   方法を用いて成るディスク装置。