JP2001344154A - 入出力制御装置 - Google Patents
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Abstract
とができ、増設単位を1つとすることができる入出力制
御装置を提供すること。 【解決手段】 キャッシュメモリ正常時には、処理装置
からのライト要求に対して、正常時の上記構成情報に基
づきデータを各キャッシュメモリ1−1〜1−nに書き
込んだ後、ライト要求の完了応答を返し、キャッシュメ
モリ上のライトデータをライト完了応答と非同期で1乃
至複数のディスク装置2に書き出す。また、キャッシュ
メモリに障害が発生した場合は、障害が発生したキャッ
シュメモリが担当していた領域に書き出すライドデータ
を、残りのキャッシュメモリで分担する。さらに、キャ
ッシュメモリを増設する場合には、増設時の構成情報に
基づきデータを移動させた後、増設後の構成情報により
処理装置からのライト要求に対してデータをキャッシュ
メモリに書き込む。
Description
シュメモリにライトデータを保持する入出力制御装置に
関する。
ID制御装置という)は、通常キャッシュメモリを持
ち、サーバからのライト要求に対しては、データをキャ
ッシュメモリに書き込んだだけでライト要求の完了応答
をサーバに返す。キャッシュメモリ上のライトデータは
サーバへのライト完了応答と非同期でディスク装置に書
き出す。このような動作をライトバック動作と呼ぶ。キ
ャッシュメモリを持ちライトバック動作を行うディスク
装置のライト要求に対する応答時間はキャッシュメモリ
を持たないディスク装置に比べて格段(約10倍) に短
い。
タの永続性保証のため、通常2つのキャッシュメモリを
持ち、2つのキャッシュメモリにそれぞれライトデータ
を保持する(2のキャッシュメモリに保持するライトデ
ータを以下では1次データ、2次データという)。この
ような構成にすることにより、一つのキャッシュメモリ
に障害が発生しても、もう一つのキャッシュメモリにラ
イトデータが保持されているためデータを失うことはな
い。そして、通常、ライトデータの永続性保証のため、
キャッシュメモリに障害が発生し、キャッシュメモリが
1つになった時点で、すみやかにキャッシュメモリ上の
ライトデータをディスクに書き戻し、その後はライトデ
ータのデイスクへの書き込み同期を採ってライトデータ
完了応答をサーバに返す動作となる。このような動作を
ライトスルー動作と呼ぶ。 キャッシュメモリ障害によ
り、ライトバック動作からライトスルー動作に移行する
ことにより、ライト要求に対する応答時間は長くなる
(約10倍)。
リ障害によりライトスルーに移行することによる性能劣
化対策としては、予備のキャッシュメモリを準備してお
き、キャッシュメモリ障害時にそれを使用する手法が考
えられる。すなわち、図10(a)に示すように2つの
キャッシュメモリCache1,Cache2に加え、
通常は使用されない予備のキャッシュメモリCache
Xを準備する。そして、例えばキャッシュメモリCac
he1の障害時、図10(b)に示すように、予備のキ
ャッシュメモリCacheXにライトデータの一次デー
タと2次データを保持させる。このような構成とするこ
とにより、キャッシュメモリCache1またはCac
he2に障害が発生しても、ライトバック動作を行うこ
とができる。上記手法をホットスペア方式と呼ぶ。
下の欠点がある。 (1)ホットスペア方式においては、図11(a)に示
すように通常使われないキャッシュメモリを用意する必
要があり、全てのキャッシュメモリを有効に使用するこ
とができない。 (2)ライトデータの永続性保証のため、前記したよう
に2つのキャッシュメモリを使用する場合には、キャッ
シュメモリを増設する際、図11(b)に示すように必
ず2個ずつ増設する必要があり、ホットスペア方式を用
いる場合には、さらに通常使用されないキャッシュメモ
リを用意する必要がある。 本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、全ての
キャッシュメモリを有効に使用することができ、キャッ
シュメモリの増設単位を1つとすることができる入出力
制御装置を提供することである。
明する図であり、図1(a)は本発明の入出力制御装置
の概略構成を示し、図1(b)はキャッシュメモリが正
常時、障害時、およびキャッシュメモリ増設時における
構成情報の一例を示す。同図(a)において、1−1〜
1−nはキャッシュメモリであり、各キャッシュメモリ
1−1〜1−nは、ライトデータを2重化し1次デー
タ、2次データとして保持する。キャッシュメモリ正常
時には、図1(b)の正常時の構成情報に示すように、
1乃至複数のディスクの領域をキャッシュメモリの個数
nに分割し、例えば、ディスク装置2のk(k=1〜n
−1)番目の領域Rkに書き出すライトデータの1次デ
ータと2次データを、それぞれk番目のキャッシュメモ
リとk+1番目のキャッシュメモリに保持し、ディスク
のn番目の領域Rnに書き出すライトデータの1次デー
タと2次データをそれぞれn番目のキャッシュメモリと
1番目のキャッシュメモリに保持する。そして、処理装
置からのライト要求に対して、上記構成情報に基づきデ
ータを各キャッシュメモリに書き込んだ後、ライト要求
の完了応答を返し、キャッシュメモリ上のライトデータ
をライト完了応答と非同期で1乃至複数のディスク装置
2に書き出す。
は、障害が発生したキャッシュメモリが担当していた領
域に書き出すライトデータを、残りのキャッシュメモリ
で分担する。図1(b)の障害時の構成情報に示すよう
に、1乃至複数のディスクの領域を正常なキャッシュメ
モリの個数m(m<n)に分割し、例えば、ディスクの
k(k=1〜m)番目の領域R’kに書き出すライトデ
ータの1次データと2次データを、それぞれk番目のキ
ャッシュメモリとk+1番目のキャッシュメモリに保持
し、ディスクのn番目の領域R’nに書き出すライトデ
ータの1次データと2次データをそれぞれn番目のキャ
ッシュメモリと1番目のキャッシュメモリに保持する。
そして、キャッシュメモリに障害が発生したとき、障害
の発生したキャッシュメモリに保持されていた一次デー
タに対応する2次データを直ちにディスク装置に書き出
した後、障害発生時の構成情報により、処理装置からの
ライト要求に対してデータをキャッシュメモリに書き込
むとともに、キャッシュメモリからディスク装置にデー
タを書き出す。また、キャッシュメモリを増設する場合
には、増設時の構成情報に基づき、キャッシュメモリに
保持されたデータを移動させた後、例えば図1(b)に
示す増設後の構成情報により処理装置からのライト要求
に対してデータをキャッシュメモリに書き込むととも
に、キャッシュメモリからディスク装置にデータを書き
出す。以上のように、本発明においては、3つ以上のキ
ャッシュメモリで、ライトデータを循環しながら2重化
して保持し、あるキャッシュメモリに障害が発生した場
合は、障害が発生したキャッシュメモリが担当していた
領域に書き出すライトデータを、残りのキャッシュメモ
リで分担するようにしたので、n>2個の任意の数でキ
ャッシュメモリの構成が可能となる。また、通常使用さ
れないキャッシュメモリを用意する必要がなく、全ての
キャッシュメモリを有効に使用することができる。
の全体構成を示す図である。同図において、11はサー
バ、12は前記したRAID制御装置であり、前記した
ようにサーバ11からのライト要求に対しては、データ
をキャッシュメモリに書き込んだだけでライト要求の完
了応答をサーバに返し、キャッシュメモリ上のライトデ
ータはサーバへのライト完了応答と非同期でディスク装
置に書き出す(ライトバック動作)。RAID制御装置
12は、インタフェース制御部12aと、構成情報管理
部12bと、キャッシュ制御部12cとキャッシュメモ
リ12dと、ディスクを制御するディスク制御部12e
と、複数のディスク装置12fから構成される。構成情
報管理部12bには、サーバ11からのライトデータを
どのキャッシュメモリに保持させるかを管理するための
構成情報が格納されている。
例を示す。同図において、サブシステム制御部101
は、チャネルI/F部を介して上位装置に接続されてお
り、サブシステム制御部101はメモリ101a、MP
U101b、バスインタフェース部101cを備えてお
り、上記MPU101bはメモリ101aに格納されて
いるプログラムに従って動作する。また、メモリ101
aには、プログラムの他に、転送データや制御データが
格納される。図3に示すサブシステム制御部101は、
図2に示すキャッシュ制御部12c、キャッシュメモリ
12dを備えており、図3のサブシステム制御部101
は、図2におけるインタフェース制御部12a、構成情
報管理部12b、キャッシュ制御部12c、キャッシュ
メモリ12dから構成される部分に対応する。103は
デバイス制御部であり、デバイス制御部103は、バッ
ファ103a、MPU103b、上記MPU103bを
動作させるプログラム等を格納したメモリ103c、バ
スインタフェース部103dを備えている。上記サブシ
ステム制御部101とデバイス制御部103はバスBU
Sを介して接続されており、デバイス制御部103はデ
バイスI/F部104を介してディスクドライブ群10
5に接続される。図3に示すデバイス制御部103は図
2に示すディスク制御部に対応する
3つのキャッシュメモリ12d−1〜12d−3から構
成され、各キャッシュメモリは、ライトデータを2重化
して、1次データ、2次データとして保持する。図4に
キャッシュメモリが3つの場合の構成情報の一例を示
す。また、図5(a)に通常時の各キャッシュメモリの
担当論理ボリュームを、図5(b)にキャッシュメモリ
12d−1に障害が発生した場合の担当論理ボリューム
を示す。図4、図5(a)に示すように、通常時、キャ
ッシュメモリ12d−1の担当論理ボリュームを1次デ
ータが1〜10、2次データが21〜30とし、キャッ
シュメモリ12d−2の担当論理ボリュームを1次デー
タが11〜20、2次データが1〜10とし、キャッシ
ュメモリ12d−3の担当論理ボリュームを1次データ
が21〜30、2次データが11〜20とする。この状
態で例えば、キャッシュメモリ12d−1に障害が発生
すると、図4に示す構成情報により、キャッシュメモリ
12d−1〜12d−3の担当論理ボリュームは、図5
(b)に示すように、キャッシュメモリ12d−2の担
当論理ボリュームは1次データが1〜20、2次データ
が21〜30となり、キャッシュメモリ12d−3の担
当論理ボリュームは1次データが21〜30、2次デー
タが1〜20となる。
イトデータを循環しながら2重化し、あるキャッシュメ
モリに障害が発生した場合は、障害が発生したキャッシ
ュメモリが担当していた論理ボリュームを残りのキャッ
シュメモリで分担する。そのため、構成情報には、通常
時の各キャッシュメモリが担当する1次データと2次デ
ータの論理ボリューム名を定義しておき、さらに、各キ
ャッシュメモリに障害が発生し、キャッシュメモリの数
が減った場合の、各キャッシュメモリが担当する1次デ
ータおよび2次データの論理ボリューム名を定義してお
く。
であるが、一般的には、1〜複数のディスクの領域をキ
ャッシュメモリの個数nに分割し、キャッシュメモリの
構成情報として、ディスクのk(k=1〜n−1)番目
の領域に書き込むライトデータの1次データと2次デー
タを、それぞれk番目のキャッシュメモリと、k番目以
外のキャッシュメモリに順次保持させるように設定す
る。また、障害発生時の構成情報として、1乃至複数の
ディスクの領域を正常なキャッシュメモリの個数m(n
<m)に分割し、ディスクのk(0<k≦m−1)番目
の領域にライトする1次データと2次データを、それぞ
れ、k番目のキャッシュメモリと、k番目以外のキャッ
シュメモリに順次に保持させるように構成情報を設定す
る。以上により、n(n≧3)個の任意の数のキャッシ
ュメモリの構成が可能となる。さらに、キャッシュメモ
リ増設時の構成情報を定義しておけば、動作中にキャッ
シュメモリ増設を行うことができる。
メモリが正常に動作している通常時の動作、キャッシュ
メモリに障害が発生した時の動作、および、キャッシュ
メモリを増設する場合における動作について説明する。 (1)正常時 全てのキャッシュメモリが正常に動作している場合、図
6に示すように、インタフェース制御部12aは、正常
時の構成情報を参照し、サーバ11から要求されたライ
トデータを、構成情報から決まる担当論理ボリュームに
対応するキャッシュメモリ(1次データと2次データの
両方) にライトし、サーバに完了応答を返す。一方、各
キャッシュ制御部12cは図6に示すように正常時の構
成情報を参照し、正常時の構成情報により決まる1次デ
ータを管理するキャッシュ制御部12cよりキャッシュ
メモリ12d−1〜12d−3に書かれたデータをディ
スク装置12fに書き出す。
へのライト要求であれば、1 次データをキャッシュメモ
リ12d−1へ、2次データをキャッシュメモリ12d
−2へライトする。キャッシュメモリ12d−1に書か
れた1次データは、1次データを管理するキャッシュ制
御部12cによりディスク制御部12eを通してディス
ク装置12fに書き出される。ディスク装置12fへの
書き出しが完了すれば、キャッシュメモリ12d−2に
書かれた上記2次データはキャッシュメモリ12d−2
から削除される。
場合 キャッシュメモリi(キャッシュメモリが3個の場合、
i=1〜3)に障害が発生すると、図7に示すように、
構成情報管理部12bは全インタフェース制御部12a
と全キャッシュ制御部12cに通知する。障害の報告を
受けたi+1番目のキャッシュ制御部12cは、ライト
データの永続性保証のため、正常時の構成情報に基づ
き、図7に示すように障害の発生したキャッシュメモリ
iが保持していた1次データと同じデータを持つi+1
番目のキャッシュメモリ上にある2次データを、ディス
ク制御部12eを通して、速やかに、ディスク装置12
fに書き出す。一方、各インタフェース制御部12b
は、障害の発生が通知されると、キャッシュメモリi障
害時の構成情報を参照し、1次データと2次データをキ
ャッシュメモリi障害時の構成情報により決まるキャッ
シュメモリにライトし、サーバに完了応答を返す。ま
た、各キャッシュ制御部12c(上記i+1番目のキャ
ッシュ制御部も含む)は、キャッシュメモリiの障害時
の構成情報に基づき、1次データを管理するキャッシュ
制御部12cよりキャッシュメモリに書かれた1次デー
タをディスク装置12fに書き出す。
ャッシュメモリ12d−1に障害が発生した場合、キャ
ッシュメモリ12d−2上にあるキャッシュメモリ12
d−1が担当していた論理ボリューム1から10に対応
する2次データを、ディスク制御部12eを通してすみ
やかにディスク装置12fに書き出す。また、インタフ
ェース制御部12bは、サーバ11から要求されたライ
ト要求が、例えば、論理ボリューム1〜10の範囲への
ライト要求であれば、1次データをキャッシュメモリ1
2d−2へ、2次データをキャッシュメモリ12d−3
にライトし、サーバに完了応答を返す。そして、各キャ
ッシュ制御部12cは障害時の構成情報に基づき、1次
データを管理するキャッシュ制御部12cよりキャッシ
ュメモリに書かれた1次データをディスク装置12fに
書き出す。
に加え、キャッシュ創設後の構成情報が設定され、キャ
ッシュメモリが増設されると、図8に示すように構成情
報管理部12bはキャッシュメモリ数の増設を、全イン
タフェース制御部12aとキャッシュ制御部12cに通
知する。各キャッシュ制御部12cは、図8に示すよう
にキャッシュメモリ創設後の構成情報に従ったデータ配
置になるように、キャッシュメモリ間でデータを移動さ
せる。そして、キャッシュメモリに書かれたデータは、
キャッシュメモリ創設後の構成情報により決まる1次デ
ータを管理するキャッシュ制御部12cよりディスク制
御部12eを通してディスク装置12fに書き出され
る。一方、各インタフェース制御部12aは、図8に示
すように1次データと2次データをキャッシュメモリ創
設後の構成情報より決まるキャッシュメモリにライト
し、サーバ11に完了応答を返す。
シュメモリ12d−1,12d−2を3個に増設する場
合、キャッシュメモリ12d−3の増設が、全インタフ
ェース制御部12aと全キャッシュ制御部12cに通知
される。これにより、各キャッシュ制御部12cは、キ
ャッシュメモリ12d−2の論理ボリューム16〜20
に対応する1次データを、図9の点線矢印に示すように
キャッシュメモリ12d−3の論理ボリューム16〜2
0に対応する1次データに移動する。同時に、キャッシ
ュメモリ12d−1の論理ボリューム11〜15に対応
する2次データを、図9の点線矢印に示すようにキャッ
シュメモリ12d−3の論理ボリューム11〜15に対
応する2次データに移動する。当該キャッシュメモリ間
のデータ移動中に発生するライトバツクは、前記したよ
うに新しい構成情報で1次データを管理するキャッシュ
制御部により、ディスク制御部12eを通してディスク
装置12fに書き出される。
ュメモリ12d−1のキャッシュ制御部が、論理ボリュ
ーム11〜15はキャッシュメモリ12d−2のキャッ
シュ制御部が、論理ボリューム16〜20はキャッシュ
メモリ12d−3のキャッシュ制御部がディスク制御部
12eを通してデータをディスク装置12fに書き出
す。ライトバックが完了すると、対応する二次データを
キャッシュメモリより削除する。論理ボリューム11〜
15に対応するキャッシュメモリ12d−2の2次デー
タは、キャッシュメモリ12d−1かキャッシュメモリ
12d−3のいずれかにあるので、キャッシュメモリ1
2d−1とキャッシュメモリ12d−3の両方のキャッ
シュ制御部に、2次データ削除を依頼し、2次データが
あればキャッシュメモリから削除する。また、インタフ
ェース制御部12aは、サーバ11から要求されたライ
トデータを、新構成情報から決まる担当論理ボリューム
のキャッシュメモリ(1次データと2次データの両方)
にライトし、サーバ11に完了応答を返す。例えば、論
理ボリュームが11〜15の範囲へのライト要求であれ
ば、1次データをキャッシュメモリ12d−2へ、2次
データをキャッシュメモリ12d−3へライトする。
は、3つ以上のキャッシュメモリで、ライトデータを循
環しながら2重化して保持し、あるキャッシュメモリに
障害が発生した場合は、障害が発生したキャッシュメモ
リが担当していた領域に書き出すライトデータを、残り
のキャッシュメモリで分担するようにしたので、キャッ
シュメモリの増設単位を1つとすることができ、また、
従来のホットスペア方式に比して全てのキャッシュメモ
リを有効に活用できる。
である。
である。
例を示す図である。
当する論理ボリュームの一例を示す図である。
である。
す図である。
図である。
ある。
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 n(n>2)個のキャッシュメモリを備
え、処理装置からのライト要求に対してデータをキャッ
シュメモリに書き込んだ後、ライト要求の完了応答を返
し、キャッシュメモリ上のライトデータをライト完了応
答と非同期で1乃至複数のディスク装置に書き出す入出
力制御装置であって、 キャッシュメモリの構成情報として、1乃至複数のディ
スクの領域をキャッシュメモリの個数nに分割し、ディ
スクのk(k=1〜n)番目の領域に書き出すライトデ
ータの1次データと2次データを、それぞれk番目のキ
ャッシュメモリとk番目のキャッシュメモリ以外のキャ
ッシュメモリに順次割り当てた構成情報を設定すること
を特徴とする入出力制御装置。 - 【請求項2】 処理装置からのライト要求があったと
き、ディスクの各領域にライトする1次データおよび2
次データを上記割り当てられたキャッシュメモリに保持
させたのち、処理装置にライト要求の完了応答を返し、 上記キャッシュメモリに保持された一次データをディス
ク装置に書き出した後、その2次データをキャッシュメ
モリから削除することを特徴とする請求項1の入出力制
御装置。 - 【請求項3】 キャッシュメモリの障害発生時の構成情
報として、1乃至複数のディスクの領域を正常なキャッ
シュメモリの個数m(m<n)に分割し、ディスクのk
(k=1〜m)番目の領域に書き出すライトデータの1
次データと2次データを、それぞれk番目のキャッシュ
メモリとk番目以外のキャッシュメモリに順次割り当て
た構成情報を設定し、 キャッシュメモリに障害が発生したとき、障害の発生し
たキャッシュメモリに保持されていた一次データに対応
する2次データを直ちにディスク装置に書き出した後、
障害発生時の構成情報により、処理装置からのライト要
求に対してデータをキャッシュメモリに書き込むととも
に、キャッシュメモリからディスク装置にデータを書き
出すことを特徴とする請求項1または請求項2の入出力
制御装置。 - 【請求項4】 キャッシュメモリ増設時の構成情報とし
て、増設後のキャッシュメモリの個数をp個としたと
き、1乃至複数のディスクの領域を正常なキャッシュメ
モリの個数pに分割し、ディスクのk(k=0〜p)番
目の領域に書き出すライトデータの1次データと2次デ
ータを、k番目のキャッシュメモリとk番目以外のキャ
ッシュメモリに順次割り当てた構成情報を設定し、 キャッシュメモリが増設されたとき、上記増設時の構成
情報に基づき、キャッシュメモリに保持されたデータを
移動させた後、増設後の構成情報により処理装置からの
ライト要求に対してデータをキャッシュメモリに書き込
むとともに、キャッシュメモリからディスク装置にデー
タを書き出すことを特徴とする請求項1,2または請求
項3の入出力制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000167483A JP3705731B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 入出力制御装置 |
US09/779,845 US6615313B2 (en) | 2000-06-05 | 2001-02-09 | Disk input/output control device maintaining write data in multiple cache memory modules and method and medium thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000167483A JP3705731B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 入出力制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001344154A true JP2001344154A (ja) | 2001-12-14 |
JP3705731B2 JP3705731B2 (ja) | 2005-10-12 |
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ID=18670633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000167483A Expired - Lifetime JP3705731B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 入出力制御装置 |
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Country | Link |
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US (1) | US6615313B2 (ja) |
JP (1) | JP3705731B2 (ja) |
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