JP2005122763A - Storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部記憶装置に関し、特に、上位装置からの情報の入出力要求を制御する入出力制御装置を多重に備えた冗長構成の外部記憶サブシステム等に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to an external storage device, and more particularly to a technique effective when applied to a redundant configuration external storage subsystem or the like having multiple input / output control devices that control information input / output requests from a host device.
コンピュータシステムを構成する外部記憶装置においては、記憶媒体を備えた記憶装置と上位装置との間に介在して両者間の情報の授受を制御する記憶制御装置が冗長構成でない場合、記憶制御装置に障害が発生するとサブシステムは停止を余儀なくされ、この間に復旧作業がおこなわれる。そして、この復旧作業が終了すると、記憶制御装置が再起動され、あるいは、サブシステムが再起動されそれまで中断していた業務が再開される。 In the external storage device constituting the computer system, if the storage control device that is interposed between the storage device having the storage medium and the host device and controls the exchange of information between the two is not redundant, the storage control device When a failure occurs, the subsystem is forced to stop, and recovery work is performed during this time. When this recovery work is completed, the storage control device is restarted, or the subsystem that has been restarted is restarted.
また最近では、コンピュータシステムを用いる様々な情報処理業務において24時間稼働の運用形態が増加しており、外部記憶サブシステムにも連続運転が要求されている。このため、たとえば、特許文献1に記載されているように、一方の記憶制御装置が運転中、他系の記憶制御装置は停止してスタンバイ状態をとるという、記憶制御装置に関して冗長な構成をとり、記憶制御装置の障害時、他系のスタンバイ状態の記憶制御装置に切り替わることにより、システムを継続運転可能にしようとする技術が知られている。
しかし、上述の従来技術においては、障害時の連続運転は可能であるが、2台の記憶制御装置を備えているにもかかわらず、実際に稼働するのはいずれか1台のみであり性能的には1台の時となんら変わらなかった。すなわち冗長な他系の記憶制御装置はあくまでホットスタンバイ用であり、障害の記憶制御装置の単なる代替でしかなかった。 However, in the above-described prior art, continuous operation at the time of failure is possible, but only one of them actually operates despite the fact that it has two storage control devices, and it is There was no difference from the time of one. In other words, the redundant other-system storage control device is only for hot standby, and is merely a substitute for the failed storage control device.
また、近年では、システムへの要求も様々であり、上位装置からも複数の経路より、同一の記憶装置へ、または別々の記憶装置へとアクセス要求が発行されるような様々な接続形態があり、従来のような記憶制御装置の単なる冗長構成では、多様なユーザの要請に合わせてシステムを構築することが困難であった。 In recent years, there are various requests to the system, and there are various connection modes in which access requests are issued from the host device to the same storage device or to separate storage devices through a plurality of paths. In the conventional redundant configuration of the storage control device, it is difficult to construct a system in accordance with various user requests.
また、従来において、安価なシステムでは1つのボード内に記憶制御装置とデータバッファが搭載された構成となっており、記憶制御装置内のデータバッファの増設等の保守管理を行う場合、データバッファのみの切り放しが不可能なため、システムを一旦停止させた状態でデータバッファを増設し、増設作業の終了後、記憶制御装置やシステムを再起動させ、それまで中断していた業務を再開する、という手順を踏む必要があり、上位装置からの入出力要求(I/O)を処理しながら増設等の保守管理作業を遂行することは不可能であった。 Conventionally, an inexpensive system has a configuration in which a storage controller and a data buffer are mounted on a single board. When performing maintenance management such as adding a data buffer in the storage controller, only the data buffer is used. Because it is impossible to disconnect, the data buffer is expanded while the system is temporarily stopped, and after the expansion work is completed, the storage controller and system are restarted, and the previously interrupted work is resumed. It is necessary to follow a procedure, and it has been impossible to perform maintenance management work such as expansion while processing input / output requests (I / O) from the host device.
本発明の目的は、冗長構成の複数の記憶制御装置に負荷を分散させることにより、信頼性および性能を向上させることが可能な外部記憶装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an external storage device capable of improving reliability and performance by distributing a load to a plurality of redundant storage control devices.
本発明の他の目的は、上位装置の側に記憶制御装置の冗長構成を意識させることなく、記憶制御装置の多重化による信頼性の向上、さらには記憶制御装置の多様な制御動作を実現することが可能な外部記憶装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to improve reliability by multiplexing storage control devices and realize various control operations of the storage control devices without making the host device side aware of the redundant configuration of the storage control devices. It is an object of the present invention to provide an external storage device that can be used.
本発明のさらに他の目的は、稼働を停止させることなく、冗長構成の複数の記憶制御装置におけるハードウェアおよびソフトウェア等の保守管理作業を簡便に遂行することが可能な外部記憶装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an external storage device that can easily perform maintenance management work such as hardware and software in a plurality of storage control devices in a redundant configuration without stopping operation. It is in.
本発明のさらに他の目的は、単一のボード上に記憶制御装置およびデータバッファを搭載した構成の保守管理作業を、稼働中に実行することが可能な外部記憶装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an external storage device capable of executing maintenance management work having a configuration in which a storage control device and a data buffer are mounted on a single board during operation.
本発明の外部記憶装置は、複数の記憶制御装置が上位装置からみて同一に見えるように記憶制御装置を上位装置に接続するインターフェイス手段と、複数の記憶制御装置間で他の記憶制御装置を監視する監視手段と、記憶制御装置間での情報の伝達が可能な通信手段と、上位装置からの要求を受領している記憶制御装置を切り替える切替手段と、1つの記憶制御装置が受領した上位装置からの入出力要求と、それに付随する処理を複数の記憶制御装置にて負荷分散する負荷分散手段とを含む構成としたものである。 The external storage device of the present invention monitors the other storage control devices between the plurality of storage control devices and interface means for connecting the storage control devices to the higher order devices so that the plurality of storage control devices look the same when viewed from the higher order devices. Monitoring means, communication means capable of transmitting information between the storage control devices, switching means for switching the storage control device receiving a request from the host device, and the host device received by one storage control device And load distribution means for distributing the load of the processes associated therewith by a plurality of storage control devices.
また、個々の記憶制御装置に備えられ、記憶制御装置と同様の冗長構成をとることによって上位装置からの書き込みデータを一旦格納するデータバッファと、上位装置からの書き込みデータをデータバッファに格納した時点で上位装置へ終了を報告し、上位装置との要求とは非同期にデータバッファから記憶装置に書き込むとともに、冗長構成の複数のデータバッファのすべてに書き込むか選択的に書き込むかを制御するデータ転送手段とを含む構成としたものである。 Also, a data buffer that is provided in each storage control device and temporarily stores write data from the host device by adopting the same redundant configuration as the storage control device, and a point in time when the write data from the host device is stored in the data buffer The data transfer means for reporting the end to the host device and writing from the data buffer to the storage device asynchronously with the request from the host device and controlling whether to write to all of the redundant data buffers or selectively It is set as the structure containing these.
また、複数の記憶制御装置から共通にアクセス可能にされ、個々の記憶制御装置が健全か否かを識別するための第1の管理情報、ライトアフタ処理およびライトスルー処理の何れを実行するかを指定する第2の管理情報、複数の記憶制御装置の何れが上位装置からの入出力要求を受け付けるかを指定する第3の管理情報、複数の記憶制御装置の各々における負荷の分担を指定する第4の管理情報、の少なくとも一つが格納される管理情報記憶手段を含む構成としたものである。 In addition, it is made commonly accessible from a plurality of storage control devices, and which of the first management information, write after processing, and write through processing for identifying whether each storage control device is healthy is executed. Second management information to be specified, third management information to specify which of the plurality of storage control devices accepts an input / output request from a higher-level device, and first to specify the load sharing in each of the plurality of storage control devices 4 includes management information storage means for storing at least one of the management information.
本発明の外部記憶装置では、たとえば、一対の第1および第2の記憶制御装置を含む冗長構成であるとき、この第1および第2の記憶制御装置は上位装置と、たとえばSCSIインターフェースによりデージーチェーン接続され、同一SCSIIDでアクセスされる。たとえば上位装置からの入出力要求を固定的に第1の記憶制御装置が受領している場合、当該入出力要求の処理に伴う負荷は、複数の記憶制御装置の各々における負荷の分担を指定する第4の管理情報に基づいて他の第2の記憶制御装置に分散され、冗長構成による信頼性の向上と第1および第2の記憶制御装置の並行稼働による入出力処理の処理能力の向上が図れる。 In the external storage device of the present invention, for example, when it has a redundant configuration including a pair of first and second storage control devices, the first and second storage control devices are daisy chained by a host device and, for example, a SCSI interface. Connected and accessed with the same SCSIID. For example, when the first storage controller receives a fixed input / output request from the host device, the load accompanying the processing of the input / output request designates the load sharing in each of the plurality of storage controllers. Based on the fourth management information, it is distributed to other second storage control devices, improving the reliability by the redundant configuration and improving the processing capability of the input / output processing by the parallel operation of the first and second storage control devices. I can plan.
また、たとえば上位装置からの入出力要求を固定的に第1の記憶制御装置が受領している場合、第1の記憶制御装置に障害が発生した時、第1の管理情報および監視手段により障害を検出し、切替手段によって要求を受領する記憶制御装置を第2の記憶制御装置に切り替えることにより、上位装置は障害後も同一のSCSIIDに対してI/O要求を発行すればよく、切り替えに対してなんら意識する必要はない。その後、障害となった記憶制御装置を切り放し、縮退運転に入る。部品やマイクロプログラムの交換等の保守作業終了後に第1の記憶制御装置を復旧し、元の冗長構成に復元される。 Also, for example, when the first storage controller receives a fixed input / output request from the host device, when the first storage controller fails, the first management information and monitoring means By switching the storage control device that receives the request by the switching means to the second storage control device, the host device may issue an I / O request for the same SCSI ID even after a failure. There is no need to be conscious of anything. Thereafter, the faulty storage control device is disconnected and the degenerate operation is started. After maintenance work such as replacement of parts and microprograms is completed, the first storage controller is restored and restored to the original redundant configuration.
また、各記憶制御装置内にデータバッファを持ち、上位装置からの書き込みデータを第1の記憶制御装置が受領し、ライトアフタ処理を実行している場合、第1の記憶制御装置に障害が発生したことを監視手段により検出し、切替手段により、第1の記憶制御装置から第2の記憶制御装置に入出力要求を受領する記憶制御装置を切り替えた時、同時に、複数のデータバッファに対する多重なデータ書き込み処理から、稼働中の記憶制御装置に備えられたデータバッファに選択的にデータを書き込む処理に切り替える。 Each storage controller has a data buffer. When the first storage controller receives write data from the host device and executes write-after processing, a failure occurs in the first storage controller. When the storage control device that receives the input / output request from the first storage control device to the second storage control device is switched by the switching means, the multiple data buffers are simultaneously multiplexed. The data writing process is switched to a process of selectively writing data to the data buffer provided in the operating storage control device.
この時、ライトアフタ処理を実行するかライトスルー処理を実行するかを選択する。この選択は、管理情報記憶手段の第2の管理情報をユーザが設定することにより可能である。すなわち、ユーザのデータ信頼性に対する要求が高い時は、ライトスルーモードに設定し、信頼性よりは性能を要求する場合は、ライトアフタモードに設定する。 At this time, whether to execute the write after process or the write through process is selected. This selection can be made by the user setting the second management information in the management information storage means. That is, when the user's request for data reliability is high, the write-through mode is set. When the performance is required rather than the reliability, the write-after mode is set.
第2の記憶制御装置の復旧後、選択的な書き込みか多重書き込みに切り替えることによりデータバッファに多重に書き込む操作に切り替え、冗長構成に復元できる。 After restoration of the second storage control device, switching to selective writing or multiple writing can be switched to multiple writing to the data buffer to restore the redundant configuration.
上位装置からの入出力要求を第1の記憶制御装置が受領し、上位装置からの書き込み要求に関しては、第1の記憶制御装置のデータバッファと第2の記憶制御装置のデータバッファに2重書きを行い、ライトアフタ処理を行なっている場合、多重に書き込む処理から選択的に書き込む処理に切り替えて第2の記憶制御装置を切り放して縮退させ、データバッファの増設やマイクロプログラムの交換等の保守を行なった後、元の冗長構成に復旧させる。その後、記憶制御装置間での情報の伝達が可能な通信手段用いて第2の記憶制御装置は第1の記憶制御装置にデータバッファの増設等の保守作業の完了を通知し、通知後、切替手段を用い、上位装置からの要求の受領を自装置に切り替える。 The first storage controller receives an input / output request from the host device, and the write request from the host device is written twice in the data buffer of the first storage controller and the data buffer of the second storage controller. When write after processing is performed, switch from multiple writing processing to selective writing processing, disconnect the second storage controller, and perform maintenance such as adding data buffers or exchanging microprograms. After that, the original redundant configuration is restored. After that, the second storage control device notifies the first storage control device of the completion of maintenance work such as the addition of the data buffer by using communication means capable of transmitting information between the storage control devices, and switches after the notification. Using the means, the reception of the request from the host device is switched to the own device.
一方、通知を受けた第1の記憶制御装置は自装置を縮退させ、データバッファの増設等の保守を行ない復旧させる。復旧後、情報の伝達が可能な通信手段を用いて第1の記憶制御装置は第2の記憶制御装置にデータバッファの増設等の保守完了を通知する。これを契機に、単一のデータバッファに対する選択的なデータ書き込みから、複数のデータバッファに対する多重書き込み処理に切り替える。これにより、一対の第1の記憶制御装置および第2の記憶制御装置のデータバッファの増設やマイクロプログラムの交換等の保守管理業務を、上位装置との間における入出力処理を継続しながら可能となる。 On the other hand, the first storage control device that has received the notification degenerates itself and performs maintenance such as addition of a data buffer to restore it. After the restoration, the first storage control device notifies the second storage control device of the completion of maintenance such as the addition of the data buffer by using communication means capable of transmitting information. In response to this, switching from selective data writing to a single data buffer to multiple writing processing to a plurality of data buffers is performed. This makes it possible to perform maintenance management operations such as adding data buffers and exchanging microprograms for the pair of first storage control device and second storage control device while continuing input / output processing with the host device. Become.
また、本発明によれば、管理情報記憶手段に設定されている複数の前記記憶制御装置の何れが前記上位装置からの入出力要求を受け付けるかを指定する第3の管理情報を参照することにより、第1の記憶制御装置および第2の記憶制御装置は、上位装置からの要求をいずれが受領するかを判断することが可能である。これにより、たとえば、第1の記憶制御装置および第2の記憶制御装置のどちらか一方のみが上位装置からの要求を受け付けることに限らず、両方の記憶制御装置にて入出力要求を受け付けて処理することも可能である。また、第3の管理情報をユーザにて随意に設定することにより、上位装置からの要求を受ける記憶制御装置をユーザから任意に指定することが可能となる。 Further, according to the present invention, by referring to the third management information for designating which of the plurality of storage control devices set in the management information storage means accepts input / output requests from the host device. The first storage control device and the second storage control device can determine which one receives the request from the host device. Thereby, for example, not only one of the first storage control device and the second storage control device accepts a request from the host device, but both storage control devices accept and process input / output requests. It is also possible to do. Further, by arbitrarily setting the third management information by the user, the storage control device that receives a request from the host device can be arbitrarily designated by the user.
本発明の外部記憶装置によれば、冗長構成の複数の記憶制御装置に負荷を分散させることにより、信頼性および性能を向上させることができる、という効果が得られる。 According to the external storage device of the present invention, it is possible to improve the reliability and performance by distributing the load to a plurality of redundant storage control devices.
また、上位装置の側に記憶制御装置の冗長構成を意識させることなく、記憶制御装置の多重化による信頼性の向上、さらには記憶制御装置の多様な制御動作を実現することができる、という効果が得られる。 In addition, it is possible to improve the reliability by multiplexing the storage control devices without realizing the redundant configuration of the storage control devices on the host device side, and to realize various control operations of the storage control devices. Is obtained.
また、稼働を停止させることなく、冗長構成の複数の記憶制御装置におけるハードウェアおよびソフトウェア等の保守管理作業を簡便に遂行することができる、という効果が得られる。 Further, it is possible to easily perform maintenance management work such as hardware and software in a plurality of redundantly configured storage control devices without stopping the operation.
また、単一のボード上に記憶制御装置およびデータバッファを搭載した構成の保守管理作業を、稼働中に実行することができる、という効果が得られる。 Further, there is an effect that maintenance management work having a configuration in which the storage control device and the data buffer are mounted on a single board can be executed during operation.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態である外部記憶装置を含む計算機システムの一例を示す概念図である。本実施の形態の計算機システムは、中央処理装置である上位装置100と、ディスクドライブ制御装置200、ディスクドライブ制御装置400と、ディスク装置500とを含んでいる。ディスクドライブ制御装置200とディスクドライブ制御装置400は上位装置100とSCSIインターフェースのデージーチェーンで接続され、ディスクドライブ制御装置200、400は同一のSCSIIDが設定され、冗長構成をとっている。そして本実施の形態の場合、ディスクドライブ制御装置200は、上位装置100からの要求を受領し、要求に付随する処理をディスクドライブ制御装置200と冗長なディスクドライブ制御装置400とで実行し、ディスク装置500を制御する。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a computer system including an external storage device according to an embodiment of the present invention. The computer system of the present embodiment includes a
図2は、ディスクドライブ制御装置200および400の内部構成の一例を示すブロック図である。なお、ディスクドライブ制御装置200とディスクドライブ制御装置400の内部構成は同一であるため、ディスクドライブ制御装置200を例に説明し、ディスクドライブ制御装置400の側については対応する部位の符号の下2桁を同一にして説明は割愛する。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the disk
マイクロプロセッサユニット250(以下MPUと称す)は、ランダムアクセスメモリ(RAM、図示せず)を逐次デコードしながら実行し、ディスクドライブ制御装置200の全体を制御している。
The microprocessor unit 250 (hereinafter referred to as MPU) executes a random access memory (RAM, not shown) while sequentially decoding it, and controls the entire
ホストI/F制御部210は、上位装置100とのプロトコル制御を行なっている。DRVI/F制御部270は各ドライブとのプロトコル制御を行なっている。データバッファ240は、ホストI/F制御部210とDRVI/F制御部270のデータ転送時に用いられるものである。このメモリは揮発メモリでもよいし不揮発メモリでもよい。本実施の形態は揮発メモリでデータバッファ240を構築した場合を例に記述する。
The host I /
切替機構220は、各ディスクドライブ制御装置200およびディスクドライブ制御装置400のホストI/F制御部210およびホストI/F制御部410に対し、上位装置100からのI/Oを受領するホストI/F制御部を切り替えるためのものである。この実施の形態では、ホストI/F制御部210が受領しているものとする。データ転送制御部230は上位装置100とデータバッファ240とのデータ転送を制御している。このデータ転送制御部230は上位装置100からのライトデータをデータバッファ240とデータバッファ440の2面に2重書きするか、データバッファ240のみの1重書きするかの両方の機能を備えている。また、MPU250からの指示により1重書きか2重書きかを切り替えることが可能である。
The switching mechanism 220 receives the I / O from the
DRV転送制御部260はデータバッファ240とディスク装置500との間のデータ転送を制御する。
The DRV
通信機構300は、MPU250と、MPU450間での情報の伝達をするための機構である。この通信機構300はMPU250とMPU450間における双方向の伝達を可能としている。
The
共通管理テーブル310は、MPU250とMPU450の双方から参照/更新が可能な管理テーブルである。
The common management table 310 is a management table that can be referenced / updated from both the
本実施の形態では、上位装置100からの論理データを複数のディスク装置500へ分散させて格納する、アレイ構成によるドライブ格納方式を例に採って説明する。
In the present embodiment, a drive storage method using an array configuration in which logical data from the
ECC生成回路280は、上位装置100より送られてきたデータに対して冗長データを生成する機能を有し、この機能はデータの復元にも用いることができる。冗長データを付加する単位は、上位から送られてきた1論理データ単位でもよいし複数の論理データ単位に対してでもよい。本実施の形態は、4つの論理データに対し冗長データを付加し、この冗長データを格納するドライブを固定しないRAID5方式において記述する。
The
次に、図3を参照して共通管理テーブル310の構成の一例について説明する。監視情報320は各ディスクドライブ制御装置200/400が正常に動作しているかどうかをチェックするのに用いられる。監視情報A321はディスクドライブ制御装置200のMPU250が正常に動作可能と判断された時、一定間隔にて情報を設定する。また、MPU250が正常に動作不能と判断した時、異常を示す情報を設定する。なお、ディスクドライブ制御装置400のMPU450も、MPU250と同様に情報を監視情報B322に設定する。
Next, an example of the configuration of the common management table 310 will be described with reference to FIG. The monitoring information 320 is used to check whether each disk
データ転送モード情報330は、システムの縮退状態時に上位装置100からのライトデータ書き込み要求に対する終了報告契機を指示する。すなわち、この情報がデータバッファ240、またはデータバッファ440に対する書きこみ完了時点で上位装置100に終了を報告するか(以下ライトアフタモードと称す)、データバッファ240からディスク装置500にまで書き込んだ時点で終了報告するか(以下ライトスルーモードと称す)を判断するための情報である。
The data
ホストI/O受信情報340は2つのディスクドライブ制御装置200/400の内、I/Oを受信するディスクドライブ制御装置の指示情報が示されている。本実施の形態では、ディスクドライブ制御装置200がホストI/O受信側に設定されているものとして説明する。
The host I /
負荷分散情報350は、上位装置からのI/Oに伴う処理を、2つのディスクドライブ制御装置200/400間で負荷分散するための情報である。負荷分散の方法は各ディスクドライブ制御装置にアクセス対象とするディスク装置を分割してもよいし、上位装置100からのI/O要求の処理と、上位装置100からのI/O要求とは非同期のデータバッファからディスク装置500へライトデータを格納する処理とに分担してもよい。または処理しなければならない事柄を全て負荷分散情報の中に書き込み、2つのMPU間で競争論理とし、MPUとして空きがあるほうが処理を実行するという方法でもかまわない。
The
本実施の形態では上位装置100からのI/O要求の処理と、上位装置100からのI/O要求とは非同期にデータバッファ240/440からディスク装置500へライトデータを格納する処理とに分担する方式について説明する。よって、本実施の形態では、負荷分散情報350にはデータバッファ240/440に格納されたライトデータの情報が入っているものとする。
In the present embodiment, the processing of the I / O request from the
次に本実施の形態における計算機システムでの、上位装置100からディスク装置500に対するデータの書き込み処理および読み込み処理について説明する。
Next, data write processing and data read processing from the
ディスクドライブ制御装置200は、通常、上位装置100からの書き込み要求時、ホストI/F制御部210により、書き込み論理データを受領し、データ転送制御部230にてデータバッファ240とデータバッファ440に2重に格納し、共通管理テーブル310の負荷分散情報350に格納情報を設定し、この時点で上位装置100に終了を報告する。MPU450は、逐次、負荷分散情報350を参照し、格納情報があれば、当該ライトデータと同一アドレスの、既にドライブに格納されているデータ(以下旧データと称す)と、当該ライトデータに対応するパリティデータをDRVI/F制御部470とDRV転送制御部460によりディスク装置500から読み出し、ECC生成回路480にてライトデータと旧データとパリティデータにて、ライトデータに対応したパリティデータ(以下新パリティデータと称す)を生成する。生成された新パリティデータとライトデータをDRVI/F制御部470とDRV転送制御部460によりディスク装置500に書き込むことにより、ライトデータをディスク装置500に格納する。この処理は上位装置100からのI/O要求とは非同期に行なわれる。また、ライトデータを格納するために行なわれる、旧データ/旧パリティデータの読み出し処理及び新パリティ生成処理、新パリティデータ格納処理はRAID5におけるライトペナルティと呼ばれている。
The disk
このように、上位装置100からのライトデータの格納要求は、複数のディスク装置500をディスクアレイ装置として機能させる場合において、非常に負荷が高い処理である。この処理を2つのディスクドライブ制御装置200、400にて役割分担し実行することは、1台のディスクドライブ制御装置だけで実行するより、効率がよくシステムとしての性能向上につながる。特に最近の市場動向としては、安価なプロセッサを搭載し、システム全体のコストを低減させることが、高性能、高信頼性とともに、非常に大切な要素となっている。よって、ライトペナルティ処理においては、ドライブへのアクセスが多数発生することも性能劣化につながるが、それ以前にそれを制御するプロセッサのマイクロプログラムの走行時間が長いために、システムとしてプロセッサネックになることも多い。この時、本実施の形態のように、2台のディスクドライブ制御装置200および400にて処理を行なうことで2倍近くの性能を出すことができる。
As described above, the write data storage request from the
次に上位装置100からの読み込み要求時、MPU250は、DRVI/F制御部270とDRV転送制御部260により物理ドライブ(ディスク装置500)よりデータの読み込みを開始し、上位装置100に転送する。また、この時、上位装置100からのリード要求アドレスが連続していた時、ディスクドライブ制御装置400がシーケンシャルリード処理だと判断し、上位装置100からのリード要求アドレスに続くあるデータ量を上位装置100からのI/Oとは非同期にデータバッファ240および440に読み出す処理を行っても良い。こうすることにより、次に上位装置からI/O要求があった時、対象となるデータがすでにデータバッファ240/440に格納されており、時間の掛かるディスク装置500へのアクセスを生じることなくデータを転送することができ、全体としての性能向上につながる。
Next, at the time of a read request from the
以上のように、冗長構成でありながら、冗長な部分(本実施の形態では、ディスクドライブ制御装置400)を障害発生時の切り替え用として単にスタンバイさせておくのではなく、処理の一部を実行させることにより、信頼性だけでなく性能の向上にもつながる。 As described above, the redundant portion (in this embodiment, the disk drive control device 400) is not simply put on standby for switching when a failure occurs, but a part of the processing is executed even though it is a redundant configuration. By doing so, not only reliability but also performance can be improved.
次に本実施の形態において、2台のディスクドライブ制御装置200/400が処理を実行しながら、障害時の自動切り替えおよび復旧を実行する動作について説明する。まず、自動的に障害を検出する監視手続きについて説明する。
Next, in the present embodiment, an operation in which the two disk
MPU250、450はディスクドライブ制御装置200、400を制御しながら、一定時間が経過する度に、MPU250は監視情報321に、MPU450は監視情報322に正常であることを示す情報(以下、正常情報と称す)を設定する。但し、一定時間毎に設定していることを示すために、この情報には逐次変化する情報を設定する。たとえば、1つずつ加算されるような情報である。また、各MPU250,450が、当該ディスクドライブ制御装置200、400にて正常に動作が不可能と判断したと、たとえば、MPUからデータバッファがアクセス不可能となった時、監視情報に障害であることを示す情報(以下これを障害情報と称す)を設定する。以下、図4のフローチャートにより前述の監視手続きの一例を説明する。
The
ここでは、ディスクドライブ制御装置400のMPU450が他系のディスクドライブ制御装置200の監視を行う動作を例に採り説明する。
Here, an operation in which the
まずMPU250はステップ600にて一定時間が経過したかを判断する。一定時間が経過していなければ、ステップ608へ進み、ディスクドライブ制御装置200が正常と判断する。
First, the
一定時間が経過していれば、ステップ601へ進み、MPU450が正常であることを示す正常情報を設定する。そしてステップ602へ進み、ディスクドライブ制御装置200の監視情報322を参照する。この情報が正常か否かを判断し、ステップ603にて正常だと判断したら、ステップ604に進む。障害であると判断したら、ステップ607に進み、ディスクドライブ制御装置200は障害であると判断する。
If the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step 601 to set normal information indicating that the
正常情報の時、ステップ605に進み、この正常情報に以前から変更があったかどうかをステップ605にて判断する。すなわち、MPU250がマイクロプログラムの障害等により、監視情報を設定不可能に陥っている可能性がある。このような障害を、このステップ605のチェックにて判断する。変更があれば、ステップ608へ進み、正常と判断する。変更が無かったとき、ステップ606に進み、一定時間よりも長いマージンの時間が経過しているか否かを判断する。その結果、経過していれば、ステップ607へ進み、障害と判断し、経過していなければ、ステップ608へ進み、正常と判断する。以上のような監視手続きによれば、ハードウェアの障害も、マイクロプログラムの障害も両方同時に検出が可能である。
If it is normal information, the process proceeds to step 605 and it is determined in
次に、図5のフローチャートを参照してディスクドライブ制御装置400が他系のディスクドライブ制御装置200の障害を認識して切り替わる処理の一例を説明する。
Next, an example of processing in which the disk
まずMPU450はステップ700にて逐次、負荷分散情報350を参照している。その結果、ステップ701にてデータバッファ240、440内に上位装置100からのライトデータが存在しなければ、ステップ704に進む。存在すれば、ステップ702に進み、データバッファ440のライトデータに対応するパリティを生成するため、当該ライトデータに対応する旧データと旧パリティデータをディスク装置500から読み出し、ECC生成回路480にて新パリティデータを生成する。その後、ステップ703に進み、ライトデータと新パリティデータをDRV転送制御部460および、DRVI/F制御部470によりディスク装置500に格納する。次にステップ704にて、図4のステップ600以降の監視手続きによりディスクドライブ制御装置200の障害をチェックする。その結果、正常ならば、ステップ700に進み、処理を続ける。切り替えが必要と判断したら、ステップ710に進み、切り替え手続きを用いて、上位装置100からのI/Oの受信をディスクドライブ制御装置200からディスクドライブ制御装置400に切り替える。そして、ディスクドライブ制御装置200が行なっていた上位装置100からのI/O処理をステップ720にてディスクドライブ制御装置400が代替して行なう。
First, the
次に、図6のフローチャートにて切り替え手続きの一例を説明する。 Next, an example of the switching procedure will be described with reference to the flowchart of FIG.
まずステップ711にて、データ転送制御部430に対し、上位装置100からのライトデータ受領時、当該データをデータバッファ440へ1重に書き込むことを指示する。すなわち、ディスクドライブ制御装置200に障害が発生したため、ディスクドライブ制御装置200を縮退させて切り放し、障害発生した部位を交換し、復旧するまでの間、データバッファはディスクドライブ制御装置400にしか存在しないため、正常な冗長構成時のような2重書きはできない。
First, in
そして、ステップ712にて、切替機構420にて上位装置100からのI/O要求をホストI/F制御部210から、ホストI/F制御部410に切り替えるよう指示をする。これにより、ホストI/F制御部210は上位装置100からの要求を受け付けなくなり、また、ホストI/F制御部410は上位装置100からの要求を受け付けるようになり、実質的にはディスクドライブ制御装置が切り替わることになるが、本実施の形態ではSCSIIDが同一なため、上位装置100はI/Oを切り替える以前と同様のSCSIIDに発行すればよく、受領側のディスクドライブ制御装置が切り替わったことを知る必要が全くない。
In
次に図7のフローチャートを用いて、切り替わった後、ディスクドライブ制御装置400にてI/Oを実行する手順の一例を説明する。
Next, an example of a procedure for performing I / O in the disk
ステップ721にて上位装置100よりI/O処理を受信すると、ステップ722に進み、リード要求かライト要求かを判断する。リード要求の時、ステップ729に進み、当該リード要求に対応するディスク装置500よりデータバッファ440に対象データを読み込む。ステップ730に進み、データバッファ440から上位装置100へデータを転送し、ステップ728にて上位装置100に対し、終了を報告する。
When an I / O process is received from the
ライト要求の時、ステップ723に進み、データバッファ440にライトデータを格納する。さらに、ステップ724に進み、データ転送モード情報330を参照し、ステップ725でライトスルーモードか否かを判定する。その結果、ライトアフタモードの時、すなわちデータバッファ440に格納した時点で上位装置100に対して終了を報告するモードの時は、ステップ728に進み、終了を報告し、その後、非同期にデータバッファ440からディスク装置500に格納する。ライトスルーモードの時は、ステップ726に進み、ライトデータに対するパリティデータを作成し、ステップ727にてライトデータと新パリティデータをディスク装置500に格納し、ステップ728にて終了を報告する。さらに、この後、図5のフローチャートにおけるステップ700からステップ703を実行し、切り替え以前の処理も実行する。
When a write request is made, the process proceeds to step 723 and the write data is stored in the data buffer 440. In
このように、本実施の形態によれば、上位装置100からの指示なしに、上位装置100になんの意識もさせずに、ディスクドライブ制御装置200/400にて、自動的に相互間の切り替え動作および処理の続行が可能である。
As described above, according to the present embodiment, the disk
次に、ディスクドライブ制御装置200が復旧し、元の冗長構成に戻る時の方法の一例を説明する。
Next, an example of a method when the disk
まず、図8に示されるフローチャートにて、ディスクドライブ制御装置200の側の復旧動作の一例について説明する。ステップ810で、通信機構300にてディスクドライブ制御装置400に対して復旧が完了したことを通知する。その後、ディスクドライブ制御装置200が冗長なディスクドライブ制御装置となり、以前と立場が入れ替わる。ステップ811にて、以前、ディスクドライブ制御装置400が行なっていた非同期のデステージ処理(図5のステップ700〜705)を行なう。
First, an example of the recovery operation on the disk
さらに、図9に示されるフローチャートにて、通知を受けた側のディスクドライブ制御装置400の動作の一例を説明する。
Further, an example of the operation of the disk
ステップ820にて通信機構300にてディスクドライブ制御装置200の復旧完了を認識すると、ステップ821でデータ転送制御部430にデータバッファ240と440への2重書きを指示し、ステップ821にて上位装置100からのI/O処理のみを実行する。このように、上位装置100からのI/O要求を受けながら、元の冗長な構成に復旧することが可能であり、さらに2つのディスクドライブ制御装置200/400で処理を負荷分散することにより、性能の向上も図れる。
When the
次に、ディスクドライブ制御装置200/400の稼働中におけるデータバッファの増設方法の一例について図10のフローチャートを参照しながら説明する。なお、上位装置100からのI/Oを受信しているディスクドライブ制御装置は、ディスクドライブ制御装置200とする。
Next, an example of a data buffer expansion method during operation of the disk
データバッファの増設要求があった時、ステップ911にて当該ディスクドライブ制御装置はI/O受信側かを判断する。まずディスクドライブ制御装置200の処理内容について説明する。ディスクドライブ制御装置200はI/O受信側なので、ステップ912に進み、ディスクドライブ制御装置400がまず縮退し、切り放すことを認識する。そこで、データ転送制御部230にデータバッファ240へライトデータを1重書きとするよう指示をする。その後、ステップ913にて上位装置100からのI/O処理を実行し、ステップ914にて、図5のステップ700〜ステップ703を実行する。すなわちディスクドライブ制御装置400にて実行していた分を代替する。ステップ913とステップ914を繰り返しながらディスクドライブ制御装置400の復旧完了を待つ。
When there is a request for adding a data buffer, it is determined in
次にディスクドライブ制御装置400もステップ911にて当該ディスクドライブ制御装置はI/O受信側かを判断する。その結果I/O受信側ではないので、ステップ915に進み、当該ディスクドライブ制御装置400は切り放しを行ない、ステップ916にてデータバッファ440の増設を行なう。増設完了後、ステップ917にて復旧したことを通信機構300を介してディスクドライブ制御装置200に通知する。
Next, the
今度はディスクドライブ制御装置200が増設を行なう必要があるため、ディスクドライブ制御装置400はI/Oの受領を代替するため、ステップ919で切替機構420を用いてI/O受信するホストI/F制御部を自系に切り替える。その後、ステップ920にて上位装置100からのI/O処理を実行し、ステップ921にて図5のステップ700〜ステップ703を実行し、ディスクドライブ制御装置200の復旧完了を待つ。
Since the disk
ステップ918で復旧を通信機構300を介して認識したディスクドライブ制御装置200は、ステップ922にて切り放し、ステップ923にてデータバッファ240の増設を行なう。増設完了後、ステップ924にて復旧を通信機構300にてディスクドライブ制御装置400に通知する。通知後、当該ディスクドライブ制御装置200はホストI/O受信側ではないのでステップ925にて図5のステップ700〜ステップ705を実行する側に回る。
The disk
ディスクドライブ制御装置400は、ステップ926にて他系の復旧を通信機構300にて認識すると、ステップ927にてデータ転送制御部230にデータバッファ240/440へライトデータを2重に書くよう指示をする。ステップ928にて上位装置100からのI/O処理を実行する。
When the
このように上位装置100からのI/Oを実行しながらも各系のデータバッファ240/440の増設が可能となる。すなわち本実施の形態によれば、従来ではデータバッファの増設はシステムを停止してからでないと実現できなかったのに対し、オンライン中に増設が可能となる。特に、低コストにて実現されている1つのボード上にディスクドライブ制御装置が構築されているときは、ボード毎の交換が必要なため、稼働中の増設は不可能であった。本実施の形態では、冗長構成のディスクドライブ制御装置200/400において、1台ずつを縮退/復旧させながら、データバッファの増設が可能である。
In this way, it is possible to increase the number of
また、本実施の形態によれば、図10のステップ916および、ステップ923の処理をマイクロプログラム交換作業に置き換えることにより、稼働中のマイクロプログラムの交換が可能であり、24時間運転の要求が著しい近年のコンピュータシステムにおける保守管理作業に特に有効である。
Further, according to the present embodiment, by replacing the processing of
また、片系障害時の縮退中、上位装置100からのライト要求をデータバッファまでに書き込んで終了を報告するか、ディスク装置500にまで書き込んで終了を報告するかはユーザが指示可能である。すなわち、このデータ転送モード情報330の書き換えは、ユーザのプログラムで自動的に行なってもよい。すなわち、データバッファが1面構成になった時、データファッバに格納した時点で終了を報告すれば、応答性にはすぐれているが、この時点でディスクドライブ制御装置に障害が発生すると、データ保証ができなくなる。一方、ディスク装置500にまで格納するのでは、ライトペナルティ処理が発生してしまうため、応答性はかなり劣化してしまうが、上位装置100に対しては、確実な応答が報告でき、信頼性は高い。本実施の形態の外部記憶装置の場合、ユーザが扱うファイルへの信頼度の要求レベルに応じて、ユーザの指示により、信頼度を優先するか、応答速度を優先するかを随意に選択でき、柔軟なファイルシステムを構築することが可能となる。
Further, during degeneration at the time of a one-system failure, the user can instruct whether to write a write request from the
さらに本発明では、複数のディスクドライブ制御装置は冗長な構成だけではなく、複数の上位装置または、複数のバスより、同時にアクセスが可能なシステムも提供できる。このシステム構成例を図11および図12に示す。 Furthermore, the present invention can provide not only a redundant configuration of a plurality of disk drive control devices, but also a system that can be accessed simultaneously from a plurality of host devices or a plurality of buses. An example of this system configuration is shown in FIGS.
図11は、これまでに説明した実施の形態の図1と同じ構成だが、上位装置100とのI/FがSCSIの時、図1の構成では記憶制御装置0と記憶制御装置1は同じSCSIIDで接続されていたのに対して、図11の構成では記憶制御装置0(400A)と記憶制御装置1(200A)は異なるSCSIIDで接続されている点が異なっている。この図11の構成の場合、どちらも、上位装置100からI/O要求を受領して処理する。また、図12は、複数の記憶制御装置0(400B)および記憶制御装置1(200B)が、同一の上位装置100に対してマルチパスにより接続されたシステム構成の一例を示すブロック図である。この図12の構成でも、記憶制御装置0(400B)と記憶制御装置1(200B)は、いずれも上位装置100からのI/O要求を実行可能である。いずれがI/O要求を実行するかの指定は共通管理テーブル310の、ホストI/O受信情報340を書き換えることにより実現される。すなわち、各記憶制御装置は、まずホストI/O受信情報340を参照し、当該記憶制御装置が上位装置からのI/Oを受信するか否かを決定する。このように、本発明では様々なユーザの接続方法に対応することができ、柔軟なシステムが構築できる。
11 has the same configuration as that of FIG. 1 of the embodiment described so far. However, when the I / F with the
以上説明したように、本実施の形態によれば、冗長構成の複数のディスクドライブ制御装置200/400が負荷分散しながら上位装置100からの要求を実行することにより、信頼性の向上だけでなく性能の向上も同時に実現することが可能なファイルシステムを提供できる。また、すべてのディスクドライブ制御装置200/400が負荷分散しながら上位装置100からのI/O要求を実行しながらでも、障害発生時に上位装置100からなんら指示を仰ぐことなく自動的に切り替わって稼働を継続し、さらに復旧することが可能となる。これにより、上位装置100からのI/O要求を実行しながらデータバッファの増設やマイクロプログラムの交換が可能となり、無停止保守が実現できる。また、冗長構成だけでなく、すべてのディスクドライブ制御装置が同時に上位装置100からの要求を受信する構成にすることも可能であり、ユーザの要求する多様なファイルシステムに柔軟に対応することができる。
As described above, according to this embodiment, the plurality of disk
100…上位装置、200…ディスクドライブ制御装置、210…ホストI/F制御部、220…切替機構、230…データ転送制御部、240…データバッファ、250…マイクロプロセッサユニット、260…DRV転送制御部、270…DRVI/F制御部、280…ECC生成回路、300…通信機構、310…共通管理テーブル、320…監視情報、321…監視情報、322…監視情報、330…データ転送モード情報、340…ホストI/O受信情報、350…負荷分散情報、400…ディスクドライブ制御装置、410…ホストI/F制御部、420…切替機構、430…データ転送制御部、440…データバッファ、450…マイクロプロセッサユニット、460…DRV転送制御部、470…DRVI/F制御部、480…ECC生成回路、500…ディスク装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記記憶装置は、通信機構を介して接続される第1と第2のディスク制御装置を含み、
前記第1と第2のディスク制御装置のそれぞれは、前記上位装置と接続されるホストI/F制御部と、
前記ホストI/F制御部を介して受領するデータを一時的に保持するデータバッファと、
前記ホストI/F制御部と前記データバッファとの間の前記データの転送を制御するデータ転送制御部と、
前記データバッファに保持されたデータの前記ディスク装置への書き込みや読み出しを制御するドライブI/F制御部と、
前記各制御部の動作を制御するマイクロプロセッサと、を有し、
前記記憶装置が、前記2つのディスク制御装置の前記マイクロプロセッサがともに参照する共通管理テーブルを保持することを特徴とする記憶装置。 A storage device that controls writing of data received from a host device to a disk device,
The storage device includes first and second disk control devices connected via a communication mechanism,
Each of the first and second disk control devices includes a host I / F control unit connected to the host device,
A data buffer for temporarily holding data received via the host I / F control unit;
A data transfer control unit that controls transfer of the data between the host I / F control unit and the data buffer;
A drive I / F control unit for controlling writing and reading of data held in the data buffer to the disk device;
A microprocessor for controlling the operation of each control unit,
The storage device is characterized in that the storage device holds a common management table to which both the microprocessors of the two disk control devices refer.
前記第1のディスク制御装置のデータ転送制御部が、前記第1のディスク制御装置の前記ホストI/F制御部が受領したデータを、前記第1と第2のディスク制御装置の前記データバッファに書き込むことを特徴とする記憶装置。 The storage device according to claim 1.
The data transfer control unit of the first disk control device sends the data received by the host I / F control unit of the first disk control device to the data buffers of the first and second disk control devices. A storage device characterized by writing.
前記共通管理テーブルに前記第1と第2のディスク制御装置間で負荷分散を行うための情報を保持し、前記第2のディスク制御装置のマイクロプロセッサからの指示に基づいて前記第2のディスク制御装置のドライブI/F制御部が、前記第1のディスク制御装置のデータ転送制御部によって前記第2のディスク制御装置内のデータバッファに書き込まれたライトデータのディスク制御装置への書き込みを行うことを特徴とする記憶装置。 The storage device according to claim 1 or 2,
Information for performing load distribution between the first and second disk control devices is held in the common management table, and the second disk control is performed based on an instruction from the microprocessor of the second disk control device. The drive I / F control unit of the device writes the write data written in the data buffer in the second disk control device by the data transfer control unit of the first disk control device to the disk control device. A storage device.
前記記憶装置は、通信機構を介して接続される第1と第2のディスク制御装置を含み、
前記第1と第2のディスク制御装置のそれぞれは、前記上位装置と接続されるホストI/F制御部と、
前記ホストI/F制御部を介して受領するデータを一時的に保持するデータバッファと、
前記ホストI/F制御部と前記データバッファとの間の前記データの転送を制御するデータ転送制御部と、
前記データバッファに保持されたデータの前記ディスク装置への書き込みや読み出しを制御するドライブI/F制御部と、
前記各制御部の動作を制御するマイクロプロセッサと、を有し、
前記記憶装置が、前記2つのディスク制御装置の前記マイクロプロセッサがともに参照する共通管理テーブルを保持し、
前記マイクロプロセッサによって、前記第1のディスク制御装置内のデータ転送制御部が、前記第1のディスク制御装置内の前記ホストI/F制御部が受領したデータを、前記第1と第2のディスク制御装置内の前記データバッファに書き込むか、前記第1のディスク制御装置内の前記データバッファのみに書き込むかを制御することを特徴とする記憶装置。 A storage device that controls writing of data received from a host device to a disk device,
The storage device includes first and second disk control devices connected via a communication mechanism,
Each of the first and second disk control devices includes a host I / F control unit connected to the host device,
A data buffer for temporarily holding data received via the host I / F control unit;
A data transfer control unit that controls transfer of the data between the host I / F control unit and the data buffer;
A drive I / F control unit for controlling writing and reading of data held in the data buffer to the disk device;
A microprocessor for controlling the operation of each control unit,
The storage device holds a common management table to which the microprocessors of the two disk control devices refer;
The microprocessor transfers the data received by the host I / F control unit in the first disk control unit to the first and second disk by the data transfer control unit in the first disk control unit. A storage device for controlling whether data is written to the data buffer in the control device or only to the data buffer in the first disk control device.
前記記憶装置は、通信機構を介して接続される第1と第2のディスク制御装置を含み、
前記第1のディスク制御装置は、前記上位装置と接続される第1のホストI/F制御部と、
前記第1のホストI/F制御部を介して受領するデータを一時的に保持する第1のデータバッファと、
前記第1のホストI/F制御部と前記第1のデータバッファとの間の前記データの転送を制御する第1のデータ転送制御部と、
前記第1のデータバッファに保持されたデータの前記ディスク装置への書き込みや読み出しを制御する第1のドライブI/F制御部と、
前記第1のディスク制御装置内の各制御部の動作を制御する第1のマイクロプロセッサと、を有し、
前記第2のディスク制御装置は、前記上位装置と接続される第2のホストI/F制御部と、
前記第2のホストI/F制御部を介して受領するデータを一時的に保持する第2のデータバッファと、
前記第2のホストI/F制御部と前記第2のデータバッファとの間の前記データの転送を制御する第2のデータ転送制御部と、
前記第2のデータバッファに保持されたデータの前記ディスク装置への書き込みや読み出しを制御する第2のドライブI/F制御部と、
前記第2のディスク制御装置内の各制御部の動作を制御する第2のマイクロプロセッサと、を有し、
前記第1のデータ転送制御部は、前記第1のマイクロプロセッサからの指示により前記第1のデータバッファのみに前記上位装置から受領したデータを書き込むか、前記第1のデータバッファと前記第2のデータバッファの両方に前記データを書き込むかを、制御されることを特徴とする記憶装置。 A storage device that controls writing of data received from a host device to a disk device,
The storage device includes first and second disk control devices connected via a communication mechanism,
The first disk control device includes a first host I / F control unit connected to the host device,
A first data buffer for temporarily holding data received via the first host I / F control unit;
A first data transfer control unit that controls transfer of the data between the first host I / F control unit and the first data buffer;
A first drive I / F control unit that controls writing and reading of data held in the first data buffer to and from the disk device;
A first microprocessor for controlling the operation of each control unit in the first disk control device,
The second disk control device includes a second host I / F control unit connected to the host device,
A second data buffer for temporarily holding data received via the second host I / F control unit;
A second data transfer control unit that controls transfer of the data between the second host I / F control unit and the second data buffer;
A second drive I / F control unit for controlling writing and reading of data held in the second data buffer to and from the disk device;
A second microprocessor for controlling the operation of each control unit in the second disk control device,
The first data transfer control unit writes the data received from the host device only in the first data buffer according to an instruction from the first microprocessor, or the first data buffer and the second data buffer A storage device in which whether the data is written to both data buffers is controlled.
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