JP2003303055A - ディスクアダプタとディスクアレイをスイッチを介して接続したディスク装置 - Google Patents

ディスクアダプタとディスクアレイをスイッチを介して接続したディスク装置

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JP2003303055A
JP2003303055A JP2002106262A JP2002106262A JP2003303055A JP 2003303055 A JP2003303055 A JP 2003303055A JP 2002106262 A JP2002106262 A JP 2002106262A JP 2002106262 A JP2002106262 A JP 2002106262A JP 2003303055 A JP2003303055 A JP 2003303055A
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switch
adapter
channel
array
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勝也 田中
Kazuhisa Fujimoto
和久 藤本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクコントローラのディスクアダプタと
ディスクアレイ間のスループットが高いディスク装置を
提供することにある。 【解決手段】 ディスクコントローラ(DKC)のディスク
アダプタ(DKA)とディスクアレイ(DA)をスイッチ(SW1、SW
2、SW3、SW4)を介して接続する。スイッチ(SW1)とＲＡＩ
Ｄグループ(R1)間のチャネル(D11、D12、D13、D14)上のデ
ータをスイッチ(SW1)において多重化してスイッチ(SW1)
とディスクアダプタ(DKA)間のチャネル(D01)に転送し、
スイッチ(SW1)とディスクアダプタ(DKA)間のチャネル(D
01)上のデータをスイッチ(SW1)において逆多重化してス
イッチ(SW1)とＲＡＩＤグループ(R1)間のチャネル(D11、
D12、D13、D14)に転送する。ディスクアダプタ(DKA)とス
イッチ(SW1)間のチャネル(D01)上のデータ転送速度を、
チャネル(D11、D12、D13、D14)のデータ転送速度より高く
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータシス
テムにおける２次記憶装置に関し、特に入出力データ転
送性能が高いディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在のコンピュータシステムにおいて
は、ＣＰＵ（中央処理装置）が必要とするデ−タは２次
記憶装置に保存され、ＣＰＵなどが必要とするときに応
じて２次記憶装置に対してデ−タの書き込みおよび読み
出しを行う。この２次記憶装置としては、一般に不揮発
な記憶媒体が使用され、代表的なものとして磁気ディス
ク装置や、光ディスクなどのディスク装置がある。近年
高度情報化に伴い、コンピュータシステムにおいて、こ
の種の２次記憶装置の高性能化が要求されている。
【０００３】図９に、従来のディスク装置のブロック図
を示す。図９において、ディスク装置はディスクコント
ローラＤＫＣとディスクアレイＤＡで構成される。ディ
スクコントローラＤＫＣは、上位側ＣＰＵ（図示せず）
とディスク装置を接続するチャネルアダプタＣＨＡと、
ディスクアレイＤＡに対して読み書きするデータを一時
保存するキャッシュメモリＣＭと、ディスクコントロー
ラＤＫＣとディスクアレイＤＡを接続するディスクアダ
プタＤＫＡからなる。チャネルアダプタＣＨＡとキャッ
シュメモリＣＭとディスクアダプタＤＫＡは、バスまた
はスイッチで相互接続されている。チャネルアダプタＣ
ＨＡはＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の４本のチャネルでＣＰ
Ｕと接続している。ディスクアダプタＤＫＡはＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４の４本のチャネルでディスクアレイと接
続している。ここでディスクアレイＤＡはディスクグル
ープＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４からなる。ディスクアレイ
ＤＡにおいてＲＡＩＤシステムを構築する場合は、Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がそれぞれＲＡＩＤグループを構
成する。
【０００４】チャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４から入力
された書き込みデータは、キャッシュメモリＣＭに該デ
ータを書き込むと同時に、該データをブロックサイズ単
位に分割し、チャネルＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の内３チ
ャネルにはブロック単位に分割されたデータを、残りの
１チャネルは前記分割データから計算したパリティを、
ディスクアダプタＤＫＡからディスクアレイＤＡへ送信
する。データ読み出し時は、先ずキャッシュメモリＣＭ
内に該当データの有無を調べる。有る場合は、キャッシ
ュメモリＣＭからチャネルアダプタＣＨＡを介してキャ
ッシュメモリ内読み出しデータをＣＰＵへ送信する。キ
ャッシュメモリＣＭ内に無い場合にディスクアダプタＤ
ＫＡは、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を介してディスクアレ
イＤＡからブロック単位に分割されたデータを読み出
し、チャネルアダプタＣＨＡを介して読み出しデータを
ＣＰＵへ送信する。 この種の従来技術を第１の従来技
術と呼ぶ。第１の従来技術として関連するディスク装置
は、例えば、日経ＢＰ社刊の「日経コンピュータ別冊メ
インフレーム’９８」（１９９８年）第１４４頁から第
１５３頁に記載されているディスク装置がある。
【０００５】ディスクアダプタとディスクアレイを、ス
イッチを介して接続したディスク装置が、特開平５−１
７３７２２号の「マルチチャンネルデータおよびパリテ
ィの交換デバイス」に開示されている。以下、該公報に
記載の従来の技術を第２の従来技術と呼ぶ。第２の従来
の技術によれば、ディスクアレイに関連したバス本数と
ディスクアダプタに関連したバス本数とを独立に設定で
きる。ディスクアダプタとディスクアレイを、バッファ
制御ブロックを介して接続したディスク装置が、特開平
６−１９６２７号の「回転形記憶装置」に開示されてい
る。以下、該公報に記載の従来の技術を第３の従来技術
と呼ぶ。第３の従来技術によれば、ディスクアダプタと
ディスクアレイ間のデータ転送速度を任意に設定でき、
ディスクの回転待ちの影響を低減できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ネットワーク技術の進
歩に伴い、１チャネル当りのデータ転送速度は年々増加
している。例えばディスク装置に使われるファイバチャ
ネルでは、現状でチャネル当りのデータ転送速度が１Ｇ
ｂｐｓから２Ｇｂｐｓであるが、近い将来４Ｇｂｐｓか
ら１０Ｇｂｐｓへ高速化されることが予定されている。
ＣＰＵとチャネルアダプタ間（以下フロントエンドと呼
ぶ）のスールプットはこの高速化に従うことが予想され
る。ところが、ディスクアダプタとディスクアレイ間
（以下バックエンドと呼ぶ）のスループットは以下の理
由により、フロントエンドほど高速化されないと予想さ
れる。第１の理由は、ディスクドライブは機械部品を含
むので、電子、光素子のみ高速化を行えば良いフロント
エンドに比べ高速化が難しいこと、である。第２の理由
は、たとえディスクドライブが高速化したとしても、全
てのディスクドライブ毎に高速インターフェイスを搭載
するのは、多数のディスクドライブを有するディスク装
置の高コスト化を招くことである。
【０００７】第１の従来技術では、チャネルアダプタの
チャネル当りのデータ転送速度を向上させても、フロン
トエンドとバックエンドのスループット乖離により、デ
ィスク装置の性能が向上しないという問題があった。ま
た、バックエンドのスループット向上のために低速ポー
トを多数、ディスクアダプタに設けることも考えられる
が、ディスクアダプタのポート数増加は制御を複雑とす
る。第２の従来技術では、ディスクアダプタとディスク
アレイとの間にスイッチを適用することによりディスク
増設ポート数を増加させることができるが、チャネル当
りのデータ転送速度はディスクアレイのデータ転送速度
に制限されるので、ディスクアダプタとディスクアレイ
間のスループットが性能ネックになるという問題があっ
た。第３の従来技術は、ディスクの回転待ち時間の影響
を低減できる技術であり、フロントエンドとバックエン
ドのスループット乖離は低減できないという問題があっ
た。
【０００８】本発明の目的は、ディスクアダプタとディ
スクアレイ間のスループットが高いディスク装置を提供
することにある。本発明の他の目的は、ディスクアダプ
タとディスクアレイ間のスループットが高く、且つディ
スクドライブ接続台数が多いディスク装置を提供するこ
とにある。本発明のさらに他の目的は、信頼性が高いデ
ィスクアレイを有するディスク装置を提供することであ
る。本発明のさらに他の目的は、信頼性が高いディスク
アダプタとディスクアレイ間ネットワークを有するディ
スク装置を提供することにある。本発明のさらに他の目
的は、信頼性およびスループットが高いディスクアダプ
タとディスクアレイ間ネットワークを有するディスク装
置を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、
ディスクからの読み出しおよびディスクへの書きこみを
高スループット化できるディスク装置を提供することに
ある。本発明のさらに他の目的は、高スループットを維
持できるディスク装置を提供することである。本発明の
さらに他の目的は、高スループットで低コストなディス
ク装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ディスクコントローラとディスクアレイ
からなり、ディスクコントローラはチャネルアダプタと
キャッシュメモリとディスクアダプタを有するディスク
装置であり、ディスクアダプタとディスクアレイを、バ
ッファメモリを有するスイッチを介して接続し、ディス
クアダプタとスイッチ間のチャネル当りデータ転送速度
を、スイッチとディスクアレイ間のチャネル当りデータ
転送速度より高く設定し、スイッチは、ディスクアダプ
タが接続されたポートとディスクアレイを構成するディ
スクドライブが接続された各ポートとの間でのポート間
の接続の切り換えを、入力されたフレーム毎に、該フレ
ーム内の送信先情報にしたがって行っている。また、前
記ディスクアレイはループ状に接続した複数のディスク
ドライブからなり、前記ディスクアダプタと前記複数の
ディスクアレイとをバッファメモリを有するスイッチを
介して接続し、ディスクアダプタとスイッチ間のチャネ
ル当りデータ転送速度を、スイッチと複数のディスクア
レイ間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定し、
スイッチは、ディスクアダプタが接続されたポートと複
数のディスクアレイが接続された各ポートとの間でのポ
ート間の接続の切り換えを、入力されたフレーム毎に、
該フレーム内の送信先情報にしたがって行っている。ま
た、前記ディスクアダプタと前記ディスクアレイを、バ
ッファメモリを有するスイッチを介して接続し、同一の
スイッチに接続したディスクドライブの組み合わせでＲ
ＡＩＤグループを構成し、ディスクアダプタとスイッチ
間のチャネル当りデータ転送速度を、スイッチとディス
クアレイ間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定
し、スイッチは、ディスクアダプタが接続されたポート
とＲＡＩＤグループを構成するディスクドライブが接続
された各ポートとの間でのポート間の接続の切り換え
を、入力されたフレーム毎に、該フレーム内の送信先情
報にしたがって行っている。また、第１のディスクコン
トローラと第２のディスクコントローラと複数のディス
クアレイからなり、第１のディスクコントローラは第１
のチャネルアダプタと第１のキャッシュメモリと第１の
ディスクアダプタを有し、第２のディスクコントローラ
は第２のチャネルアダプタと第２のキャッシュメモリと
第２のディスクアダプタを有するディスク装置であり、
第１のディスクアダプタと前記複数のディスクアレイと
をバッファメモリを有する第１のスイッチを介して接続
し、且つ第２のディスクアダプタと前記複数のディスク
アレイとをバッファメモリを有する第２のスイッチを介
して接続し、さらに第１のスイッチと第２のディスクア
ダプタを接続し、第２のスイッチと第１のディスクアダ
プタを接続し、第２のディスクアダプタと第２のスイッ
チ間、および第１のディスクアダプタと第２のスイッチ
間のチャネル当りデータ転送速度を第２のスイッチと前
記複数のディスクアレイ間のチャネル当りデータ転送速
度より高く設定し、第１のスイッチは、第１のディスク
アダプタまたは第２のディスクアダプタが接続されたポ
ートと前記複数のディスクアレイが接続された各ポート
との間でのポート間の接続の切り換えを、入力されたフ
レーム毎に、該フレーム内の送信先情報にしたがって行
い、第２のスイッチは、第１のディスクアダプタまたは
第２のディスクアダプタが接続されたポートと前記複数
のディスクアレイが接続された各ポートとの間でのポー
ト間の接続の切り換えを、入力されたフレーム毎に、該
フレーム内の送信先情報にしたがって行っている。ま
た、さらに、上記第１のスイッチと第２のスイッチを、
上記第１のディスクアダプタと第２のスイッチ間を接続
したチャネルと同等のデータ転送速度を有するチャネル
と、第２のディスクアダプタと第１のスイッチ間を接続
したチャネルと同等のデータ転送速度を有するチャネル
と、を介して接続している。また、前記ディスクアレイ
からのデータ読み出し時には、前記ディスクアレイから
前記スイッチに転送されるデータを前記スイッチにおい
て多重化して前記ディスクアダプタに転送し、前記ディ
スクアレイへのデータ書き込み時には、前記ディスクア
ダプタから前記スイッチに転送されるデータを前記スイ
ッチにおいて逆多重化して前記ディスクアレイに転送す
るようにしている。また、前記ディスクアダプタから前
記ディスクアレイへのデータ書き込み時に、前記ディス
クアダプタは、前記ポート間の接続の切り替えが行われ
るように、送出するフレームに送信先情報を設定し、前
記ディスクアレイから前記ディスクアダプタへのデータ
読み出し時に、前記スイッチは、ラウンドロビン方式に
より前記ポート間の接続を切り替えるようにしている。
また、さらに、切り替えるポート数を、ディスクアダプ
タとスイッチ間のチャネル当りデータ転送速度の、スイ
ッチとディスクアレイ間のチャネル当りデータ転送速度
に対する比、と同程度に設定している。また、前記ディ
スクアダプタと前記スイッチ間を光ファイバケーブルで
接続し、前記スイッチと前記ディスクアレイ間をメタル
ケーブルで接続するようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１に本発明の、第１の実
施の形態であるディスク装置の構成を示す。本実施の形
態のディスク装置は、ディスクコントローラＤＫＣとデ
ィスクアレイＤＡからなる。ディスクコントローラＤＫ
Ｃは、チャネルアダプタＣＨＡと、キャッシュメモリＣ
Ｍと、ディスクアダプタＤＫＡからなる。チャネルアダ
プタＣＨＡは、上位ＣＰＵ（図示せず）とディスクコン
トローラＤＫＣとがデータを送受信する際の制御を行
う。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４は、チャネルアダプタ
ＣＨＡがＣＰＵと通信するチャネルである。キャッシュ
メモリＣＭは、本実施の形態のディスク装置が入出力す
るデータを一時保存するメモリである。ディスクアダプ
タＤＫＡは、ディスクコントローラＤＫＣとディスクア
レイＤＡとがデータを送受信する際の制御を行う。ディ
スクアダプタＤＫＡは、チャネルＤ０１、Ｄ０２、Ｄ０
３、Ｄ０４を介して、ディスクアレイＤＡと接続する。
ディスクアダプタＤＫＡとディスクアレイＤＡは、チャ
ネルＤ０１、Ｄ０２、Ｄ０３、Ｄ０４上で全二重通信が
可能である。
【００１１】ここで、本実施の形態のディスク装置は、
ディスクアダプタＤＫＡとディスクアレイＤＡを、スイ
ッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を介して接続して
いる点に特徴がある。ディスクアレイＤＡは、ディスク
グループＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４からなる。ディスクグ
ループＲ１は、スイッチＳＷ１介してディスクアダプタ
ＤＫＡと接続する。同様に、ディスクグループＲ２はス
イッチＳＷ２を介して、ディスクグループＲ３はスイッ
チＳＷ３を介して、ディスクグループＲ４はスイッチＳ
Ｗ４介して、それぞれディスクアダプタＤＫＡと接続す
る。
【００１２】本実施の形態のディスク装置においてＲＡ
ＩＤシステムを構築する場合は、ディスクグループＲ
１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を、それぞれＲＡＩＤグループと
する。本実施の形態では、４個のディスクドライブでＲ
ＡＩＤグループを構成しているが、ＲＡＩＤグループを
構成するドライブ数を４個に限るものではない。各ディ
スクグループへのデータ読み出しまたは書き込み時のデ
ータの流れを、ディスクグループＲ１を例にして述べ
る。ここでＲ１はＲＡＩＤレベル５のＲＡＩＤグループ
である。チャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４からディスク
グループＲ１へ書き込むためにＣＰＵから送信されたデ
ータは、ディスクアダプタＤＫＡにおいてブロック単位
に分割されると同時に、該ブロック単位に分割されたデ
ータからパリティが生成される。該ブロック単位に分割
されたデータと、生成されたパリティは、チャネルＤ０
１を通りスイッチＳＷ１へ入力される。スイッチＳＷ１
は、ＲＡＩＤ制御に伴い、該ブロック単位に分割された
データと、生成されたパリティとをルーティングし、チ
ャネルＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４へ分配する。デ
ータ読み出し時は、ディスクアダプタＤＫＡは、Ｄ１
１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４を介してディスクグループ
Ｒ１からブロック単位に分割されたデータを読み出し、
スイッチＳＷ１でシリアル化して、チャネルＤ０１を介
して読み出しデータを受信する。
【００１３】図９に示した従来のディスク装置では、デ
ィスクアダプタＤＫＡに接続したチャネルＤ１、Ｄ２、
Ｄ３、Ｄ４上で、既にディスクアレイへの書き込みデー
タおよびパリティが別々のチャネルに分配されていた。
それに対し、本実施の形態のディスク装置においては、
スイッチＳＷ１通過後に別々のチャネルに分配される点
が従来と異なる。
【００１４】次に、本実施の形態のディスク装置の特徴
であるスイッチの動作を、スイッチＳＷ１を例にとり説
明する。ＳＷ２〜ＳＷ４の動作もＳＷ１の動作と同様で
ある。図１に示すように、スイッチＳＷ１は入出力ポー
トＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を有する。ポートＰ
１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、全二重通信可能な入出
力ポートであり、ポート毎にバッファメモリを有してい
る。スイッチＳＷ１の内部構成を図２と図３に示す。簡
単のため、データの進行方向によりスイッチ動作を分け
て説明する。また、チャネルＤ０１、Ｄ１１、Ｄ１２、
Ｄ１３、Ｄ１４上を流れるデータは、フレーム単位で送
受信され、かつデータは８Ｂ１０Ｂ変換で符号化されて
いる。
【００１５】図２は、ポートＰ１からブロック内のフレ
ームを入力し、ポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５から出力
する場合を示す。これはディスクアレイへの書き込み時
のスイッチ動作に相当する。スイッチＳＷ１は図２に示
すように、クロスバスイッチＸＳＷと、スイッチコント
ローラＣＴＬからなる。クロスバスイッチＸＳＷは５×
５のクロスバスイッチであり、入力ポートｉｎ１、ｉｎ
２、ｉｎ３、ｉｎ４、ｉｎ５と、出力ポートｏｕｔ１、
ｏｕｔ２、ｏｕｔ３、ｏｕｔ４、ｏｕｔ５を有する。ポ
ートＰ１から入力したフレームは、シリアルパラレル変
換装置ＳＰ１と、バッファメモリＢＭ１と、８Ｂ１０Ｂ
変換デコーダＤＥＣ１を経由し、スイッチコントローラ
ＣＴＬと入力ポートｉｎ１へ入力される。スイッチコン
トローラＣＴＬにおいて、入力フレームのヘッダ部分に
書かれた送信先アドレスを解読し、クロスバスイッチＸ
ＳＷを切り換える。例として、ポートＰ２が出力先とし
て選ばれた場合は、入力したフレームは出力ポートｏｕ
ｔ２と、８Ｂ１０Ｂ変換エンコーダＥＮＣ２と、バッフ
ァメモリＢＭ２と、パラレルシリアル変換装置ＰＳ２を
経由して、ポートＰ２から出力される。ここで、バッフ
ァメモリＢＭ１、ＢＭ２はＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ
Ｆｉｒｓｔ−ｏｕｔ）メモリである。
【００１６】シリアルパラレル変換装置ＳＰ１は、８Ｂ
１０Ｂ符号化されたシリアルデータを１０ｂｉｔ幅のパ
ラレルデータに変換し、ポートＰ１におけるデータ転送
速度の１／１０の速度に同期してバッファメモリＢＭ１
に書き込む。８Ｂ１０ＢデコーダＤＥＣ１は、クロスバ
スイッチＸＳＷの動作速度に同期して、１０ｂｉｔパラ
レルデータをバッファメモリＢＭ１から読み出し、８Ｂ
１０Ｂ復号化して、８ｂｉｔパラレルデータに変換す
る。８Ｂ１０ＢエンコーダＥＮＣ２は、クロスバスイッ
チＸＳＷでスイッチされた８ｂｉｔパラレルデータを再
び８Ｂ１０Ｂ符号化し、１０ｂｉｔパラレルデータに変
換後、クロスバスイッチＸＳＷの動作速度に同期してバ
ッファメモリＢＭ２に書き込む。パラレルシリアル変換
装置ＰＳ２は、ポートＰ２におけるデータ転送速度の１
／１０の速度に同期して、１０ｂｉｔパラレルデータを
バッファメモリＢＭ２から読み出し、シリアル化して、
ポートＰ２から出力する。以上によりスイッチＳＷ１
は、ポートＰ１におけるデータ転送速度からポートＰ２
におけるデータ転送速度へ速度変換する。
【００１７】図４は、ポートＰ１へ入力するフレーム
と、ポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５から出力されるフレ
ームを示した図である。波形の凸はフレームが存在する
時間、凹はフレームが存在していない時間を示してい
る。フレームは伝送するデータ容量に従ってそのフレー
ム長が変化するが、ここではディスクアレイへのシーケ
ンシャルアクセスが行われており、フレーム長が一定で
ある。図４では、入力ポートＰ１でのデータ転送速度が
出力ポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５におけるデータ転送
速度のｍ倍あるとする。従って、ポートＰ１におけるフ
レームＦｂ２の時間Ｔ１は、ポートＰ２からの出力時に
Ｔ３へ伸びている。ここでＴ３＝ｍ×Ｔ１である。
【００１８】入力のデータ転送速度が速く、且つ出力の
データ転送速度が遅い場合は、スイッチを周期的に切り
換えないと出力ポートのバッファメモリが溢れ、スルー
プットが低下する。フレームがスループットの低下無く
スイッチを通過するには、図４のように周期的に出力ポ
ートを切り換える必要がある。スイッチ切替えポート数
をｎとすると、スイッチ切替え周期Ｔ２≒ｎ×Ｔ１であ
る（フレームの無い時間は無視した）。Ｔ２≧Ｔ３なら
ば、フレームの衝突無く、スループットの低下は起こら
ない。Ｔ２≧Ｔ３はｎ≧ｍと同じある。つまり、ディス
クアレイへのデータ書き込み時に、スイッチにおいてス
ループット低下を起こさないための条件は、周期的に切
り替えるスイッチポート数ｎを、ディスクアダプタとス
イッチ間のチャネル当りデータ転送速度の、スイッチと
ディスクアレイ間のチャネル当りデータ転送速度に対す
る比ｍ、以上に設定することである。この条件が保たれ
れば、スイッチＳＷ１は、ポートＰ１から入力したデー
タをバッファメモリにおいて速度変換し、フレーム単位
で周期的に切り替えることにより逆多重化し、ポートＰ
２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５へ分配して出力する。スイッチを
周期的に切り換える方法の一つは、スイッチに接続した
ディスクグループをＲＡＩＤグループとすることであ
る。ＲＡＩＤのストライピング制御に従えば、スイッチ
は周期的に切り替わる。
【００１９】図３は、ポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５か
らフレームを入力し、ポートＰ１から出力する場合を示
す。これはディスクアレイからの読み出し時のスイッチ
動作に相当する。例えば、ポートＰ２から入力したフレ
ームは、シリアルパラレル変換装置ＳＰ２と、バッファ
メモリＢＭ２と、８Ｂ１０Ｂ変換デコーダＤＥＣ２を経
由し、スイッチコントローラＣＴＬと入力ポートｉｎ２
へ入力される。スイッチコントローラＣＴＬにおいて、
入力フレームのヘッダ部分に書かれた送信先アドレスを
解読し、クロスバスイッチＸＳＷを切り換える。図３の
場合は、ラウンドロビン方式によりクロスバススイッチ
ＸＳＷを切り替えて、順番にポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、
Ｐ５から入力されるデータは全てポートＰ１へ出力す
る。すなわち、読み出し時は、複数の入力ポート（Ｐ
２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）に同時にフレームが届く。これ
ら複数の入力フレームは同期して入力ポートに届く必要
はない。スイッチは、総当り的に入出力ポート間接続を
切り替えることにより、これら複数の入力フレームを１
フレームずつ出力ポート（Ｐ１）へ転送する。このよう
に、スイッチを総当り的に切り替える方式を、ラウンド
ロビン(Round Robin)方式と呼ぶ。ラウンドロビン方式
により、結果的にスイッチは周期的に切り替わることに
なる。なお、読み出し時においても、スイッチはフレー
ム内送信先情報に従って切り替わることに違いはない。
フレームは出力ポートｏｕｔ１と、８Ｂ１０Ｂ変換エン
コーダＥＮＣ１と、バッファメモリＢＭ１と、パラレル
シリアル変換装置ＰＳ１を経由して、ポートＰ１から出
力される。
【００２０】シリアルパラレル変換装置ＳＰ２は、８Ｂ
１０Ｂ符号化されたシリアルデータを１０ｂｉｔ幅のパ
ラレルデータに変換し、ポートＰ２におけるデータ転送
速度の１／１０の速度に同期してバッファメモリＢＭ２
に書き込む。８Ｂ１０ＢデコーダＤＥＣ２は、クロスバ
スイッチＸＳＷの動作速度に同期して、１０ｂｉｔパラ
レルデータをバッファメモリＢＭ２から読み出し、８Ｂ
１０Ｂ復号化して、８ｂｉｔパラレルデータに変換す
る。８Ｂ１０ＢエンコーダＥＮＣ１は、クロスバスイッ
チＸＳＷでスイッチされた８ｂｉｔパラレルデータを再
び８Ｂ１０Ｂ符号化し、１０ｂｉｔパラレルデータに変
換後、クロスバスイッチＸＳＷの動作速度に同期してバ
ッファメモリＢＭ１に書き込む。パラレルシリアル変換
装置ＰＳ１は、ポートＰ１におけるデータ転送速度の１
／１０の速度に同期して、１０ｂｉｔパラレルデータを
バッファメモリＢＭ１から読み出し、シリアル化して、
ポートＰ１から出力する。以上によりスイッチＳＷ１
は、ポートＰ２におけるデータ転送速度からポートＰ１
におけるデータ転送速度へ速度変換する。
【００２１】図５は、ポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５へ
入力するフレームと、ポートＰ１から出力されるフレー
ムを示した図である。波形の凸はフレームが存在する時
間、凹はフレームが存在していない時間を示している。
フレームは伝送するデータ容量に従ってそのフレーム長
が変化するが、ここではディスクアレイへのシーケンシ
ャルアクセスが行われており、フレーム長が一定であ
る。図５では、入力ポートＰ１でのデータ転送速度が出
力ポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５におけるデータ転送速
度のｍ倍あるとする。従って、ポートＰ５におけるフレ
ームＦｅ５の時間Ｔ４は、ポートＰ１からの出力時にＴ
５へ縮んでいる。ここでＴ４＝ｍ×Ｔ５である。フレー
ムＦｅ２、Ｆｅ３、Ｆｅ４、Ｆｅ５をポートＰ１から出
力するのにかかる時間をＴ６とする。スイッチ切り替え
ポート数をｎとすると、Ｔ６≒ｎ×Ｔ５である（フレー
ムの無い時間は無視した）。スイッチにおいて輻輳によ
るスループット低下を防止するためには、Ｔ６≦Ｔ４と
する必要がある。Ｔ６≦Ｔ４はｎ≦ｍと同じある。
【００２２】つまり、ディスクアレイからのデータ読み
出し時に、スイッチにおいてスループット低下を起こさ
ないための条件は、周期的に切り替えるスイッチポート
数ｎを、ディスクアダプタとスイッチ間のチャネル当り
データ転送速度の、スイッチとディスクアレイ間のチャ
ネル当りデータ転送速度に対する比ｍ、以下に設定す
る、ことである。この条件が保たれれば、スイッチＳＷ
１は、ポートＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５から入力したデー
タをバッファメモリにおいて速度変換し、フレーム単位
で周期的に切り替えることにより多重化し、ポートＰ１
へ出力する。よって、ディスクアレイへの書き込みおよ
びディスクアレイからの読み出しを高スループット化す
るためには、ｎ≒ｍ、つまり、周期的に切り替えるポー
ト数を、ディスクアダプタとスイッチ間のチャネル当り
データ転送速度の、スイッチとディスクアレイ間のチャ
ネル当りデータ転送速度に対する比、と同程度に設定す
ればよいことが分かる。
【００２３】例えば、ディスクアダプタとスイッチ間の
４Ｇｂｐｓのチャネル１本で接続し、スイッチとディス
クアレイ間を１Ｇｂｐｓのチャネル４本で接続する。ま
た、ディスクアダプタとスイッチ間の１０Ｇｂｐｓのチ
ャネル１本で接続し、スイッチとディスクアレイ間を２
Ｇｂｐｓのチャネル４本で接続する。この場合、スイッ
チ入出力ポート間でスループットのバランスが取れない
ので、実効的なスループットは２Ｇｂｐｓ×４＝８Ｇｂ
ｐｓとなる。
【００２４】以上より、スイッチＳＷ１において速度変
換と多重化、逆多重化が行われるので、チャネルＤ１
１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４上のデータ転送速度が低速
でも、チャネルＤ０１、Ｄ０２、Ｄ０３、Ｄ０４でのデ
ータ転送速度は高速にできる。つまり、ディスクアダプ
タＤＫＡとディスクアレイＤＡ間のスループットを向上
できる。本実施の形態のディスク装置におけるデータ転
送方式としては、ファイバチャネルやインフィニバンド
が使用できる。
【００２５】図６は、第１の実施の形態のディスク装置
において、ディスクドライブの増設方法を示した図であ
る。図６では図１に対して、ディスクグループＲ５とＲ
６が増設されている。ディスクドライブを増設するた
め、スイッチＳＷ１とＳＷ２としてポート数の多いスイ
ッチを使用している。ディスクドライブを増設すると、
スイッチのディスクアレイ側のスループットが増加し、
ディスクアダプタ側とのスループットバランスが崩れる
ので、スイッチの速度変換機能が有効に働かなくなる可
能性がある。そこでスイッチＳＷ１では、ディスクアダ
プタＤＫＡとの間に、新規チャネルＤ０５を増設してい
る。また、スイッチＳＷ２の場合は新規チャネルを増設
せず、チャネルＤ０２の信号伝送速度を増加させること
で、ディスクアダプタ側とディスクアレイ側のスループ
ットバランスを取っている。例えばスイッチＳＷ１で
は、スイッチとディスクアレイ間を１Ｇｂｐｓのチャネ
ル８本で接続し、ディスクアダプタとスイッチ間を４Ｇ
ｂｐｓのチャネル２本で接続する。スイッチＳＷ２で
は、スイッチとディスクアレイ間を１Ｇｂｐｓのチャネ
ル８本で接続し、ディスクアダプタとスイッチ間を１０
Ｇｂｐｓのチャネル１本で接続する。このように、本実
施の形態のディスク装置は、スイッチのポート数に応じ
て、ディスクドライブを増設可能である。このディスク
ドライブ増設方法は、１ポート当たりに接続できるドラ
イブ数が少ないＡＴＡ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）
方式ディスクドライブを増設するのに適用できる。
【００２６】図７に本発明の、第２の実施の形態である
ディスク装置の構成を示す。本実施の形態のディスク装
置は、第１の実施の形態のディスク装置に対して、ディ
スクアレイ部分の構成方法が異なる。本実施の形態のデ
ィスク装置は、ディスクコントローラＤＫＣと、４個の
ディスクアレイＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３、ＤＡ４からな
る。ディスクコントローラＤＫＣは、チャネルアダプタ
ＣＨＡ、キャッシュメモリＣＭ、ディスクアダプタＤＫ
Ａからなる。ディスクアレイＤＡ１とディスクアダプタ
ＤＫＡは、チャネルＤ０１とスイッチＳＷ１を介して接
続する。同様に、ディスクアレイＤＡ２はチャネルＤ０
２とスイッチＳＷ２を介して、ディスクアレイＤＡ３は
チャネルＤ０３とスイッチＳＷ３を介して、ディスクア
レイＤＡ４はチャネルＤ０４とスイッチＳＷ４を介し
て、それぞれディスクアダプタＤＫＡと接続する。スイ
ッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とＳＷ４は、第１の実施の
形態と同様に速度変換と多重化、逆多重化を行うスイッ
チとして機能する。本実施の形態におけるディスクアダ
プタＤＫＡと、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ
４と、ディスクアレイＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３、ＤＡ４
との間のデータ転送方式は、ファイバチャネルを使用し
ている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４はフ
ァイバチャネルスイッチである。
【００２７】本実施の形態におけるディスクアレイの構
成を、ディスクアレイＤＡ１を例に述べる。ディスクア
レイＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３、ＤＡ４は、同様のドライ
ブ構成である。ディスクアレイＤＡ１は、チャネルＤ１
１上に接続した４個のディスクからなるディスクアレイ
と、Ｄ１２上に接続した４個のディスクからなるディス
クアレイと、Ｄ１３上に接続した４個のディスクからな
るディスクアレイと、Ｄ１４上に接続した４個のディス
クからなるディスクアレイ、からなる。チャネルＤ１１
を例にとると、ディスクドライブＤＫ１、ＤＫ２、ＤＫ
３、ＤＫ４が、チャネルＤ１１上に接続されている。こ
のように、多数のドライブを一つのチャネル上に接続し
てディスクドライブにアクセスする方法としては、ファ
イバチャネルアービトレイテッドループ（以下ＦＣ−Ａ
Ｌと呼ぶ）がある。
【００２８】図１０に、ＦＣ−ＡＬの接続形態をディス
クドライブＤＫ１、ＤＫ２、ＤＫ３、ＤＫ４の接続形態
を例として示す。各ディスクドライブの入出力ポートお
よびスイッチＳＷ１の入出力ポートは、送信機Ｔｘと受
信機Ｒｘを有する。ＦＣ−ＡＬの接続形態は、例えば図
１０に示すように、各ドライブの入出力ポートおよびス
イッチの入出力ポートをループ状に接続するトポロジで
ある。各ドライブの入出力ポートはファイバチャネルの
ＮＬ（Ｎｏｄｅ Ｌｏｏｐ）ポートとして機能する。Ｎ
Ｌポートとは、ループ動作をする装置（ここではディス
クドライブ）のポートである。スイッチＳＷ１のディス
クアレイＤＡ１接続側入出力ポートは、ファイバチャネ
ルのＦＬ（Ｆａｂｒｉｃ Ｌｏｏｐ）ポートとして機能
する。ＦＬポートとは、ＦＣ−ＡＬを接続可能なスイッ
チのポートである。ＦＬポートを有するループは、ファ
イバチャネルのパブリックループとして機能するので、
チャネルＤ１１が形成するＦＣ−ＡＬはパブリックルー
プとなる。パブリックループとは、ループ上のディスク
ドライブが、スイッチを介してループ外のポートと通信
可能なループである。よって、ディスクドライブＤＫ
１、ＤＫ２、ＤＫ３、ＤＫ４は、スイッチＳＷ１および
チャネルＤ０１を介してディスクアダプタＤＫＡと通信
可能である。以上、チャネルＤ１１の接続形態を例に説
明したが、チャネルＤ１２、Ｄ１３、Ｄ１４でも同様で
ある。本実施の形態のディスク装置においてＲＡＩＤシ
ステムを構築する場合は、ディスクグループＲ１、Ｒ
２、Ｒ３、Ｒ４を、それぞれＲＡＩＤグループとする。
本実施の形態では、４個のディスクドライブでＲＡＩＤ
グループを構成しているが、ＲＡＩＤグループを構成す
るドライブ数を４個に限るものではない。
【００２９】本実施の形態においては、チャネルＤ１
１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４において、それぞれＦＣ−
ＡＬを用いてディスクドライブを接続している。ＦＣ−
ＡＬの仕様から、チャネルＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ
１４上には、それぞれ最大１２６台までのディスクドラ
イブが接続可能である。また、チャネルＤ０１、Ｄ０
２、Ｄ０３、Ｄ０４の媒体として光ファイバケーブル
を、チャネルＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４の媒体と
してメタルケーブルを用いる。
【００３０】以上説明したように、本実施の形態のディ
スク装置においては、ディスクドライブをＦＣ−ＡＬで
接続しているので、スイッチのポート当りに接続できる
ドライブ台数が増加できる。つまり、ディスク装置当り
の記憶容量を増加させる効果がある。また、ディスクド
ライブをメタルケーブルで接続することにより、ディス
クドライブ毎に高価な光インターフェイスを装備する必
要がなくなるので、ディスクドライブのコストを下げる
効果がある。
【００３１】図８に本発明の、第３の実施の形態である
ディスク装置の構成を示す。本実施の形態のディスク装
置は、ディスクコントローラとスイッチを二重化した点
に特徴がある。本実施の形態において、ディスクアダプ
タＤＫＡ１、ＤＫＡ２と、スイッチＳＷ１、ＳＷ２と、
ディスクアレイＤＡ１との間のデータ転送方式は、ファ
イバチャネルを使用している。本実施の形態のディスク
装置は、ディスクコントローラＤＫＣ１、ＤＫＣ２と、
スイッチＳＷ１、ＳＷ２と、ディスクアレイＤＡ１から
なる。スイッチＳＷ１とＳＷ２は、第１の実施の形態と
同様に速度変換と多重化、逆多重化を行うスイッチとし
て機能する。ディスクコントローラＤＫＣ１は、チャネ
ルアダプタＣＨＡ１と、キャッシュメモリＣＭ１と、デ
ィスクアダプタＤＫＡ１からなる。ディスクコントロー
ラＤＫＣ２は、チャネルアダプタＣＨＡ２と、キャッシ
ュメモリＣＭ２と、ディスクアダプタＤＫＡ２からな
る。ディスクアダプタＤＫＡ１とスイッチＳＷ１をチャ
ネルＤ１ａで接続し、ディスクアダプタＤＫＡ２とスイ
ッチＳＷ２をチャネルＤ２ａで接続し、ディスクアダプ
タＤＫＡ１とスイッチＳＷ２をチャネルＤ１ｂで接続
し、ディスクアダプタＤＫＡ２とスイッチＳＷ１をチャ
ネルＤ２ｂで接続する。
【００３２】ディスクアレイＤＡ１を構成するディスク
ドライブは、入出力ポートを２個有する。例えば、ディ
スクドライブＤＫ１、ＤＫ２、ＤＫ３、ＤＫ４は、チャ
ネルＤ１１およびＤ２１の両チャネルと接続する。ディ
スクアレイＤＡ１は、チャネルＤ１１とＤ２１に接続し
た４個のディスクからなるディスクアレイと、Ｄ１２と
Ｄ２２に接続した４個のディスクからなるディスクアレ
イと、Ｄ１３とＤ２３に接続した４個のディスクからな
るディスクアレイと、Ｄ１４とＤ２４に接続した４個の
ディスクからなるディスクアレイ、からなる。チャネル
Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ
２３、Ｄ２４は、ＦＣ−ＡＬでディスクドライブを接続
する。
【００３３】図１１に本実施の形態におけるＦＣ−ＡＬ
の接続形態を、ディスクドライブＤＫ１、ＤＫ２、ＤＫ
３、ＤＫ４の接続形態を例として示す。各ディスクドラ
イブは、それぞれＮＬポートを２個有する。各ディスク
ドライブの入出力ポートおよびスイッチＳＷ１、ＳＷ２
の入出力ポートは、送信機Ｔｘと受信機Ｒｘを有する。
スイッチＳＷ１、ＳＷ２のディスクアレイＤＡ１接続側
入出力ポートは、ＦＬポートである。チャネルＤ１１に
より、スイッチＳＷ１、ディスクドライブＤＫ１、ＤＫ
２、ＤＫ３、ＤＫ４をループ状に接続する。同様にチャ
ネルＤ２１により、スイッチＳＷ２、ディスクドライブ
ＤＫ１、ＤＫ２、ＤＫ３、ＤＫ４をループ状に接続す
る。これら２個のループは、ファイバチャネルのパブリ
ックループであり、ディスクドライブＤＫ１、ＤＫ２、
ＤＫ３、ＤＫ４は、スイッチＳＷ１またはＳＷ２を介し
てディスクアダプタＤＫＡ１またはＤＫＡ２と通信可能
である。以上、チャネルＤ１１、Ｄ２１の接続形態を例
に説明したが、チャネルＤ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ２
２、Ｄ２３、Ｄ２４でも同様である。本実施の形態のデ
ィスク装置においてＲＡＩＤシステムを構築する場合
は、ディスクグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を、それ
ぞれＲＡＩＤグループとする。本実施の形態では、４個
のディスクドライブでＲＡＩＤグループを構成している
が、ＲＡＩＤグループを構成するドライブ数を４個に限
るものではない。
【００３４】ディスクアレイＤＡ１内の全ディスクドラ
イブは、ディスクアダプタＤＫＡ１およびＤＫＡ２のど
ちらからでもアクセス可能である。本実施の形態のディ
スク装置は、チャネルＤ１ｂ、Ｄ２ｂをスイッチＳＷ
１、ＳＷ２故障時の迂回経路として使用する。例えばス
イッチＳＷ１が故障した場合でも、ディスクアダプタＤ
ＫＡ１はチャネルＤ１ｂとスイッチＳＷ２経由でディス
クアレイＤＡ１にアクセスできる。逆に、スイッチＳＷ
２が故障した場合は、ディスクアダプタＤＫＡ２はチャ
ネルＤ２ｂとスイッチＳＷ１経由でディスクアレイＤＡ
１にアクセスできるので、信頼性が高いディスク装置が
実現できる。
【００３５】図１２に本発明の、第４の実施の形態であ
るディスク装置の構成を示す。本実施の形態のディスク
装置は、第３の実施の形態のディスク装置に対して、ス
イッチＳＷ１、ＳＷ２間を接続するチャネルＤ３ａ、Ｄ
３ｂを設けた点に特徴が有る。本実施の形態において、
ディスクアダプタＤＫＡ１、ＤＫＡ２と、スイッチＳＷ
１、ＳＷ２と、ディスクアレイＤＡ１との間のデータ転
送方式は、ファイバチャネルを使用している。本実施の
形態のディスク装置は、ディスクコントローラＤＫＣ
１、ＤＫＣ２と、スイッチＳＷ１、ＳＷ２と、ディスク
アレイＤＡ１からなる。スイッチＳＷ１とＳＷ２は、第
１の実施の形態と同様に速度変換と多重化、逆多重化を
行うスイッチとして機能する。ディスクコントローラＤ
ＫＣ１は、チャネルアダプタＣＨＡ１と、キャッシュメ
モリＣＭ１と、ディスクアダプタＤＫＡ１からなる。デ
ィスクコントローラＤＫＣ２は、チャネルアダプタＣＨ
Ａ２と、キャッシュメモリＣＭ２と、ディスクアダプタ
ＤＫＡ２からなる。ディスクアダプタＤＫＡ１とスイッ
チＳＷ１をチャネルＤ１ａで接続し、ディスクアダプタ
ＤＫＡ２とスイッチＳＷ２をチャネルＤ２ａで接続し、
ディスクアダプタＤＫＡ１とスイッチＳＷ２をチャネル
Ｄ１ｂで接続し、ディスクアダプタＤＫＡ２とスイッチ
ＳＷ１をチャネルＤ２ｂで接続する。さらに、スイッチ
ＳＷ１とＳＷ２をチャネルＤ３ａ、Ｄ３ｂで接続する。
【００３６】ディスクアレイＤＡ１を構成するディスク
ドライブは、入出力ポートを２個有する。例えば、ディ
スクドライブＤＫ１、ＤＫ２、ＤＫ３、ＤＫ４は、チャ
ネルＤ１１およびＤ２１の両チャネルと接続する。ディ
スクアレイＤＡ１は、チャネルＤ１１とＤ２１に接続し
た４個のディスクからなるディスクアレイと、Ｄ１２と
Ｄ２２に接続した４個のディスクからなるディスクアレ
イと、Ｄ１３とＤ２３に接続した４個のディスクからな
るディスクアレイと、Ｄ１４とＤ２４に接続した４個の
ディスクからなるディスクアレイ、からなる。チャネル
Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ
２３、Ｄ２４は、図１１に示すようにＦＣ−ＡＬでディ
スクドライブを接続する。ディスクアレイＤＡ１内の全
ディスクドライブは、ディスクアダプタＤＫＡ１および
ＤＫＡ２のどちらからでもアクセス可能である。本実施
の形態のディスク装置においてＲＡＩＤシステムを構築
する場合は、ディスクグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４
を、それぞれＲＡＩＤグループとする。本実施の形態で
は、４個のディスクドライブでＲＡＩＤグループを構成
しているが、ＲＡＩＤグループを構成するドライブ数を
４個に限るものではない。
【００３７】ディスクアダプタＤＫＡ１、ＤＫＡ２とデ
ィスクアレイＤＡ１のアクセス経路について、先ず、定
常時（スイッチ故障無しの場合）について説明する。デ
ィスクアダプタＤＫＡ１は、チャネルＤ１ａとＳＷ１を
介してディスクアレイＤＡ１にアクセスする経路（経路
１）と、チャネルＤ１ｂとスイッチＳＷ２とチャネルＤ
３ａとスイッチＳＷ１を介してディスクアレイＤＡ１に
アクセスする経路（経路２）を有する。同様に、ディス
クアダプタＤＫＡ２は、チャネルＤ２ａとＳＷ２を介し
てディスクアレイＤＡ１にアクセスする経路（経路３）
と、チャネルＤ２ｂとスイッチＳＷ１とチャネルＤ３ｂ
とスイッチＳＷ２を介してディスクアレイＤＡ１にアク
セスする経路（経路４）を有する。一方、スイッチ故障
時は、チャネルＤ１ｂ、Ｄ２ｂを迂回経路として使用す
る。例えばスイッチＳＷ１が故障した場合でも、ディス
クアダプタＤＫＡ１はチャネルＤ１ｂとスイッチＳＷ２
経由でディスクアレイＤＡ１にアクセスできる。逆に、
スイッチＳＷ２が故障した場合は、ディスクアダプタＤ
ＫＡ２はチャネルＤ２ｂとスイッチＳＷ１経由でディス
クアレイＤＡ１にアクセスできる。
【００３８】次に、本実施の形態におけるディスクアダ
プタ−ディスクアレイ間のスループットについて説明す
る。例として、チャネルＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２
ｂ、Ｄ３ａ、Ｄ３ｂ上のデータ伝送速度をチャネル当り
２Ｇｂｐｓとし、チャネルＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ
１４、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４上のデータ伝送
速度をチャネル当り１Ｇｂｐｓであるとする。このと
き、スイッチＳＷ１とディスクアレイＤＡ１間の総スル
ープットは４Ｇｂｐｓである。ディスクアダプタＤＫＡ
１とスイッチＳＷ１間は、上記経路１および経路２でア
クセスすることにより、総スループットは４Ｇｂｐｓと
なる。スイッチＳＷ１のディスクアダプタＤＫＡ１側
と、ディスクアレイＤＡ１側のスループットが共に４Ｇ
ｂｐｓであるので、ディスクアダプタＤＫＡ１とディス
クアレイＤＡ１間のスループットは４Ｇｂｐｓとなる。
同様に、スイッチＳＷ２とディスクアレイＤＡ１間の総
スループットは４Ｇｂｐｓである。ディスクアダプタＤ
ＫＡ２とスイッチＳＷ２間は、上記経路３および経路４
でアクセスすることにより、総スループットは４Ｇｂｐ
ｓとなる。スイッチＳＷ２のディスクアダプタＤＫＡ２
側と、ディスクアレイＤＡ１側のスループットが共に４
Ｇｂｐｓであるので、ディスクアダプタＤＫＡ２とディ
スクアレイＤＡ２間のスループットは４Ｇｂｐｓとなる
第３の実施の形態（図８）において、上記のチャネル当
りスループット値を適用すると、チャネルＤ１ｂ、Ｄ２
ｂをスイッチ故障時の迂回経路としか使用しないので、
ディスクアダプタＤＫＡ１とディスクアレイＤＡ１間の
スループットは、チャネルＤ１ａ上のスループットに制
限され、２Ｇｂｐｓとなる。同様に、ディスクアダプタ
ＤＫＡ２とディスクアレイＤＡ１間のスループットは、
チャネルＤ２ａ上のスループットに制限され、２Ｇｂｐ
ｓとなる。第３の実施の形態において、ディスクアダプ
タ−ディスクアレイ間スループットを４Ｇｂｐｓにする
ためには、チャネルＤ１ａおよびＤ２ａのデータ伝送速
度を、それぞれ４Ｇｂｐｓに高める必要がある。以上か
ら、本実施の形態によれば、ディスクアダプタ−スイッ
チ間のチャネル当りデータ伝送速度が低くても、ディス
クアダプタ−ディスクアレイ間の総スループットが高い
ディスク装置が実現できる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果がある。ディスクアダプタとディスクアレイ間
のスループットが高いディスク装置を提供できる。ま
た、ディスクアダプタとディスクアレイ間のスループッ
トが高く、且つディスクドライブ接続台数が多いディス
ク装置を提供できる。また、信頼性の高いディスクアレ
イを有するディスク装置を提供できる。また、信頼性が
高いディスクアダプタとディスクアレイ間ネットワーク
を有するディスク装置を提供できる。また、信頼性およ
びスループットが高いディスクアダプタとディスクアレ
イ間ネットワーク、を有するディスク装置を提供でき
る。また、ディスクからの読み出しおよびディスクへの
書きこみを高スループット化できるディスク装置を提供
できる。また、高スループットを維持できるディスク装
置を提供できる。また、ディスクアダプタとディスクア
レイ間のスループットが高く低コストなディスク装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のディスク装置を示
す図である。
【図２】本発明に用いるスイッチの構成を示す図であ
る。
【図３】本発明に用いるスイッチの構成を示す図であ
る。
【図４】本発明に用いるスイッチの動作を示す図であ
る。
【図５】本発明に用いるスイッチの動作を示す図であ
る。
【図６】本発明第１の実施の形態に対して、ディスクド
ライブを増設する方法を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のディスク装置を示
す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態のディスク装置を示
す図である。
【図９】従来のディスク装置を示す図である。
【図１０】ＦＣ−ＡＬによる接続形態を説明する図であ
る。
【図１１】ＦＣ−ＡＬによる接続形態を説明する図であ
る。
【図１２】本発明の第４の実施の形態のディスク装置を
示す図である。
【符号の説明】
ＤＫＣ、ＤＫＣ１、ＤＫＣ２ ディスクコントローラ ＣＨＡ、ＣＨＡ１、ＣＨＡ２ チャネルアダプタ ＣＭ、ＣＭ１、ＣＭ２ キャッシュメモリ ＤＫＡ、ＤＫＡ１、ＤＫＡ２ ディスクアダプタ ＤＡ、ＤＡ１〜ＤＡ４ ディスクアレイ ＤＫ１〜ＤＫ４ ディスクドライブ Ｒ１〜Ｒ６ ディスクグループ Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４、Ｄ０１〜Ｄ０５、Ｄ１１〜Ｄ
１４、Ｄ２１〜Ｄ２４、Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２
ｂ、Ｄ３ａ、Ｄ３ｂ チャネル ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ Ｐ１〜Ｐ５ スイッチポート ＸＳＷ クロスバスイッチ ＣＴＬ スイッチコントローラ ｉｎ１〜ｉｎ５ クロスバスイッチ入力ポート ｏｕｔ１〜ｏｕｔ５ クロスバスイッチ出力ポート ＳＰ１、ＳＰ２ シリアルパラレル変換装置 ＰＳ１、ＰＳ２ パラレルシリアル変換装置 ＢＭ１、ＢＭ２ パッファメモリ ＤＥＣ１、ＤＥＣ２ ８Ｂ１０Ｂ変換デコーダ ＥＮＣ１、ＥＮＣ２ ８Ｂ１０Ｂ変換エンコーダ Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、 Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ フレームの時間 Ｔｘ 送信機 Ｒｘ 受信機 ＮＬ ＮＬポート ＦＬ ＦＬポート

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスクコントローラとディスクアレイ
    からなり、前記ディスクコントローラはチャネルアダプ
    タとキャッシュメモリとディスクアダプタを有するディ
    スク装置において、 前記ディスクアダプタと前記ディスクアレイを、バッフ
    ァメモリを有するスイッチを介して接続し、 前記スイッチは、前記ディスクアダプタが接続されたポ
    ートと前記ディスクアレイを構成するディスクドライブ
    が接続された各ポートとの間でのポート間の接続の切り
    換えを、入力されたフレーム毎に、該フレーム内の送信
    先情報にしたがって行うことを特徴とするディスク装
    置。
  2. 【請求項２】 ディスクコントローラと複数のディスク
    アレイからなり、前記ディスクコントローラはチャネル
    アダプタとキャッシュメモリとディスクアダプタを有す
    るディスク装置において、 前記ディスクアレイはループ状に接続した複数のディス
    クドライブからなり、前記ディスクアダプタと前記複数
    のディスクアレイとをバッファメモリを有するスイッチ
    を介して接続し、 前記ディスクアダプタと前記スイッチ間のチャネル当り
    データ転送速度を、前記スイッチと前記複数のディスク
    アレイ間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定
    し、 前記スイッチは、前記ディスクアダプタが接続されたポ
    ートと前記複数のディスクアレイが接続された各ポート
    との間でのポート間の接続の切り換えを、入力されたフ
    レーム毎に、該フレーム内の送信先情報にしたがって行
    うことを特徴とするディスク装置。
  3. 【請求項３】 ディスクコントローラとディスクアレイ
    からなり、前記ディスクコントローラはチャネルアダプ
    タとキャッシュメモリとディスクアダプタを有するディ
    スク装置において、 前記ディスクアダプタと前記ディスクアレイを、バッフ
    ァメモリを有するスイッチを介して接続し、 同一のスイッチに接続したディスクドライブの組み合わ
    せでＲＡＩＤグループを構成し、 前記ディスクアダプタと前記スイッチ間のチャネル当り
    データ転送速度を、前記スイッチと前記ディスクアレイ
    間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定し、 前記スイッチは、前記ディスクアダプタが接続されたポ
    ートと前記ＲＡＩＤグループを構成するディスクドライ
    ブが接続された各ポートとの間でのポート間の接続の切
    り換えを、入力されたフレーム毎に、該フレーム内の送
    信先情報にしたがって行うことを特徴とするディスク装
    置。
  4. 【請求項４】 第１のディスクコントローラと第２のデ
    ィスクコントローラと複数のディスクアレイからなり、 第１のディスクコントローラは第１のチャネルアダプタ
    と第１のキャッシュメモリと第１のディスクアダプタを
    有し、 第２のディスクコントローラは第２のチャネルアダプタ
    と第２のキャッシュメモリと第２のディスクアダプタを
    有するディスク装置において、 第１のディスクアダプタと前記複数のディスクアレイと
    をバッファメモリを有する第１のスイッチを介して接続
    し、且つ第２のディスクアダプタと前記複数のディスク
    アレイとをバッファメモリを有する第２のスイッチを介
    して接続し、さらに第１のスイッチと第２のディスクア
    ダプタを接続し、第２のスイッチと第１のディスクアダ
    プタを接続し、 第１のディスクアダプタと第１のスイッチ間、および第
    ２のディスクアダプタと第１のスイッチ間のチャネル当
    りデータ転送速度を第１のスイッチと前記複数のディス
    クアレイ間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定
    し、 第２のディスクアダプタと第２のスイッチ間、および第
    １のディスクアダプタと第２のスイッチ間のチャネル当
    りデータ転送速度を第２のスイッチと前記複数のディス
    クアレイ間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定
    し、 第１のスイッチは、第１のディスクアダプタまたは第２
    のディスクアダプタが接続されたポートと前記複数のデ
    ィスクアレイが接続された各ポートとの間でのポート間
    の接続の切り換えを、入力されたフレーム毎に、該フレ
    ーム内の送信先情報にしたがって行い、 第２のスイッチは、第１のディスクアダプタまたは第２
    のディスクアダプタが接続されたポートと前記複数のデ
    ィスクアレイが接続された各ポートとの間でのポート間
    の接続の切り換えを、入力されたフレーム毎に、該フレ
    ーム内の送信先情報にしたがって行うことを特徴とする
    ディスク装置。
  5. 【請求項５】 第１のディスクコントローラと第２のデ
    ィスクコントローラと複数のディスクアレイからなり、 第１のディスクコントローラは第１のチャネルアダプタ
    と第１のキャッシュメモリと第１のディスクアダプタを
    有し、 第２のディスクコントローラは第２のチャネルアダプタ
    と第２のキャッシュメモリと第２のディスクアダプタを
    有するディスク装置において、 第１のディスクアダプタと前記複数のディスクアレイと
    をバッファメモリを有する第１のスイッチを介して接続
    し、且つ第２のディスクアダプタと前記複数のディスク
    アレイとをバッファメモリを有する第２のスイッチを介
    して接続し、さらに第１のスイッチと第２のディスクア
    ダプタを接続し、第２のスイッチと第１のディスクアダ
    プタを接続し、 第１のディスクアダプタと第１のスイッチ間、および第
    ２のディスクアダプタと第１のスイッチ間のチャネル当
    りデータ転送速度を第１のスイッチと前記複数のディス
    クアレイ間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定
    し、 第２のディスクアダプタと第２のスイッチ間、および第
    １のディスクアダプタと第２のスイッチ間のチャネル当
    りデータ転送速度を第２のスイッチと前記複数のディス
    クアレイ間のチャネル当りデータ転送速度より高く設定
    し、 第１のスイッチと第２のスイッチを、第１のディスクア
    ダプタと第２のスイッチ間を接続したチャネルと同等の
    データ転送速度を有するチャネルと、第２のディスクア
    ダプタと第１のスイッチ間を接続したチャネルと同等の
    データ転送速度を有するチャネルと、を介して接続し、 第１のスイッチは、第１のディスクアダプタまたは第２
    のディスクアダプタまたは第２のスイッチが接続された
    ポートと前記複数のディスクアレイが接続された各ポー
    トとの間でのポート間の接続の切り換えを、入力された
    フレーム毎に、該フレーム内の送信先情報にしたがって
    行い、 第２のスイッチは、第１のディスクアダプタまたは第２
    のディスクアダプタまたは第１のスイッチが接続された
    ポートと前記複数のディスクアレイが接続された各ポー
    トとの間でのポート間の接続の切り換えを、入力された
    フレーム毎に、該フレーム内の送信先情報にしたがって
    行うことを特徴とするディスク装置。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかの請求
    項記載のディスク装置において、 前記ディスクアレイからのデータ読み出し時には、前記
    ディスクアレイから前記スイッチに転送されるデータを
    前記スイッチにおいて多重化して前記ディスクアダプタ
    に転送し、 前記ディスクアレイへのデータ書き込み時には、前記デ
    ィスクアダプタから前記スイッチに転送されるデータを
    前記スイッチにおいて逆多重化して前記ディスクアレイ
    に転送することを特徴とするディスク装置。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項５のいずれかの請求
    項記載のディスク装置において、 ディスクアダプタからディスクアレイへのデータ書き込
    み時に、前記ディスクアダプタは、前記ポート間の接続
    の切り替えが周期的に行われるように、送出するフレー
    ムに送信先情報を設定し、 ディスクアレイからディスクアダプタへのデータ読み出
    し時に、前記スイッチは、ラウンドロビン方式により前
    記ポート間の接続を切り替えることを特徴とするディス
    ク装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載のディスク装置において、 周期的に切り替えるポート数を、ディスクアダプタとス
    イッチ間のチャネル当りデータ転送速度の、スイッチと
    ディスクアレイ間のチャネル当りデータ転送速度に対す
    る比、と同程度に設定することを特徴とするディスク装
    置。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項５のいずれかの請求
    項記載のディスク装置において、 前記ディスクアダプタと前記スイッチ間を光ファイバケ
    ーブルで接続し、前記スイッチと前記ディスクアレイ間
    をメタルケーブルで接続することを特徴とするディスク
    装置。
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