JP2006344220A - ローカルリソースおよび共用リソースを備えたデータ記憶サブグループ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のローカルデータ記憶ユニットに対し、リソースモジュールを共用できるようにすること。
【解決手段】コンピュータネットワークにおいてデータを記憶したり、検索するための装置は、複数のローカルデータ記憶ユニットの各々は、ローカル制御回路と、データ記憶媒体に隣接する移動自在なデータトランスジューサを収納するハウジングとを備える。共用リソースモジュールは、ローカルユニットの各々を物理的に相互接続し、データ記憶媒体との間でデータを転送するためにローカル制御回路が必要とするリソースに供給する共用回路を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、一般的にはデータ記憶システムの技術分野に関し、より詳細には、ユーザーデータを記憶し、検索するために、ローカルリソースおよび共用リソースを利用するデータ記憶サブグループを形成するように、共用リソースモジュールに結合された複数のローカルデータ記憶ユニットを含む装置に関するが、この装置だけに限定されるものではない。

コンピュータに基づくシステムによって広範な種々のデータ処理作業を高速かつ効率的に達成することが可能になっている。かかるシステムはハンドヘルドの民生品から、マルチデバイスデータ記憶アレイを有する地理的に分散されたワイドエリアネットワークまで、社会および業務のすべての分野に次第に進出し続けている。

より容量の大きいデータ記憶ネットワークは、大きいメモリスペースを形成するために共に作動的に配列された多数の個々のデータ記憶デバイスを時々使用している。かかるアレイにわたってデータを記憶できる信頼性を高めるために、ＲＡＩＤ技術（独立デバイス／ディスクの冗長アレイ）も時々使用されている。

かかるアレイの構造および作動を高めるために、当技術分野ではこれまで種々の方法が提案されているが、当技術分野では改善の要求が続いているので、本発明はこれらおよびそれ以外の改善をせんとするものである。

本発明の好ましい実施例は、一般的には、例えばコンピュータネットワークにおいてデータを記憶したり、検索するための装置に関するものである。

好ましい実施例によれば、複数のローカルデータ記憶ユニットの各々は、ローカル制御回路と、データ記憶媒体に隣接する移動自在なデータトランスジューサを収納するハウジングとを備える。

共用リソースモジュールは、ローカルユニットの各々を物理的に相互接続し、データ記憶媒体との間でデータを転送するためにローカル制御回路が必要とするリソースを供給する共用回路を含む。

一部の好ましい実施例では、リソースはローカル制御回路の各々においてプログラマブルプロセッサによって利用されるプログラミング命令セット、例えばデータトランスジューサの位置制御をするのに使用されるサーボコードを含む。これとは異なり、リソースはローカル制御回路の各々において読み出し／書き込みチャンネルによって使用される共用バッファメモリスペースを含む。

データはＲＡＩＤ技術（独立ディスク／デバイスの冗長アレイ）を使用してデータ記憶媒体にわたって記憶することが好ましい。

関連する図面を参照しながら、次の詳細な説明を読めば、本発明の上記およびそれ以外の種々の特徴および利点が明らかとなろう。

図１は、本発明の好ましい実施例に従って利用されるローカルデータ記憶ユニット１００のための好ましい構造の分解図である。このローカルユニット１００はベースデッキ１０４およびトップカバー１０６から形成された剛性の、環境的に制御されたハウジング１０２を含む。このハウジング１０２内にはスピンドルモータ１０８が取り付けられ、多数の磁気データ記憶メディア１１０（この場合、２つのメディア）を比較的高速で回転するようになっている。

このメディア１１０には同心状トラックのアレイ（図示されず）にデータが記憶され、この同心状トラックにはデータトランスジュースヘッド１１２（トランスジューサ）の対応するアレイがアクセスする。ヘッド１１２はアクチュエータ１１４によって支持されており、ボイスコイルモータ、すなわちＶＣＭ１１６へ電流を流すことにより、ヘッドは媒体表面を横断するように移動される。

アクチュエータ１１４と外部に取り付けられたプリント回路基板（ＰＣＢ１１８）に実装されたローカル回路との間の通信は、フレックス回路アセンブリ１１７によって容易となっている。別の実施例では、このローカル回路は所望する場合、他の場所、例えばハウジング１０２の内部に実装してもよい。

本明細書に記載する目的のために、ローカル回路とは別に、ローカルユニット１００の種々の部品のすべてとしてヘッド／ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１１９が構成されている。すなわちＨＤＡ１１９はＰＣＢ１１８を除く図１内のすべてを含む。ローカル回路の作動能力に関し、ローカルユニット１００はスタンドアローンユニットでないことに留意されたい。すなわちローカル回路自身はローカルユニット１００内の限界領域内に位置しない別個のリソースを使用することなく、ローカルユニット１００が媒体１１０と共にデータアクセス動作をするには不十分である。

図２に示されるように、データ記憶サブグループ１２０のコンテクスト内でかかるリソースが提供される。データ記憶サブグループ１２０は図１のローカルユニット１００に公称的に同一の多数の（この場合４つの）ローカルユニットから形成されている。ローカルユニット１００はそれぞれ共用されたリソースモジュール１２２に結合されている。

ローカルユニット１００はコネクタアセンブリ１２４を介し、共用リソースモジュール１２２と電気的に相互接続されている。かかる各相互接続はデータ、クロック信号、電力などを伝送するための複数の個々の伝送路を提供する。コネクタアセンブリ１２４は任意の数の適当な形態、例えばＰＣＢ１１８（図１）に固定された外部コネクタまたは、または各ローカルユニット１００のハウジング１０２と一体的なバルクヘッドコネクタを使用するような形態とすることができる。ローカルユニット１００および共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）を収納する（図２で破線１２６で表示された）密閉体を使用することにより、ローカルユニット１００および共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）の別の機械的な支持体を設けることもできる。

モジュール１２２は本明細書において以下サブグループまたは共用回路１２８と称す回路を支持する。コネクタ１３０およびリボンケーブルアセンブリ１３２は共用回路１２８をコンピュータネットワークの他の部品に相互接続している。

図３は図２のサブグループの機能表示を示す。ブロック１３４はローカルユニット１００の各々のローカル回路を示す。これらローカル回路１３４は共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）のサブグループ回路１２８と作動的にインターフェースする。

図４では、分割ライン１３６よりも上の回路は各ローカルユニット１００のローカル回路１３４の好ましい回路構造を示し、ライン１３６よりも下方の回路は共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）内の共用回路１２８の好ましい構造を示す。ローカル回路１３４はローカル読み出し／書き込み（Ｒ／Ｗ）チャンネル１３８と、プリアンプ１４０（プリアンプ／ドライバー回路）と、ローカルプロセッサ１４２と、ローカルサーボ回路１４４とを含む。

ローカルＲ／Ｗチャンネル１３８は、メディア１１０に書き込むべきデータを符号化し、シリアル化するための書き込み動作中に作動する。ローカルＲ／Ｗチャンネル１３８からの出力信号はプリアンプ１４０に与えられ、次にプリアンプ１４０は適当な書き込み電流を関連するヘッド１１２に印加し、メディア１１０を選択的に磁化する。その後の読み出し動作中、ヘッド１１２はメディアからの読み出し信号をトランスジュース（変換）し、この信号はプリアンプ１４０によって予備増幅され、ローカルＲ／Ｗチャンネル１３８によって復号され、もともと記憶されていたデータを出力する。

ローカルプロセッサ１４２は汎用マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むことが好ましい。ローカルプロセッサ１４２はヘッド１１２のためのサーボ制御動作、例えば目的トラックへのシーキングまたは目的トラックのトラッキングを実行するためにローカルサーボ回路１４４とインターフェースする。ローカルサーボ回路１４４はメディア表面からトランスジュースされるサーボデータを復調するための復調回路だけでなく、ＶＣＭ１１６（図１）へ電流を印加するためのパワー増幅回路も含む。ローカルプロセッサ１４２は必要なように更に上記読み出し／書き込み動作中にローカルＲ／Ｗチャンネル１３８へ適当なタップの重みまたはその他のパラメータ制御値を供給する。

共用回路１２８は、サブグループプロセッサ１４６と、サブグループバッファ１４８と、サブグループインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１５０と、サブグループサーボメモリ１５２と、種々のその他のブロックを含むことが好ましく、これらブロックはパワーレギュレータ回路１５４と、タイミング回路１５６と、診断モニタ回路１５８を含む。所定のアプリケーションの条件に応じて所望するようにその他の回路グループを容易に利用できる。共用回路１２８を１つ以上の特別に構成されたＡＳＩＣに実装することが好ましい。

サブグループプロセッサ１４６はデータ記憶サブグループ１２０に対し、トップレベルの制御を行う比較的パワフルな汎用マイクロプロセッサを含むことが好ましい。このサブグループバッファ１４８は、ローカルユニット１００のメディア１１０との間で転送されるデータを一時的に記憶するようになっているＳＲＡＭまたは同様な揮発性メモリスペースを特徴とすることが好ましい。サブグループバッファ１４８は更にサブグループプロセッサ１４６が使用するプログラムステップを含むことが好ましいが、このメモリは別のロケーションに設けてもよい。サブグループインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１５０は、好ましくは標準インターフェースプロトコル（例えばＳＡＳ、ＳＣＳＩ、ファイバーチャンネル）などを介してホストデバイスとデータ記憶サブグループ１２０とが通信できるようにする入出力コントローラハードウェアを含むことが好ましい。

サブグループサーボメモリ１５２は、サーボコードを記憶するためのＳＲＡＭまたはフラッシュメモリを含むことが好ましい。パワーレギュレータ回路１５４は、適当な電圧レベル（＋３.３Ｖ、±５Ｖ、＋１２Ｖなど）で電力をローカルユニット１００に供給する。このタイミング回路１５６はローカルユニット１００に対し、適当なクロックおよびその他のタイミング信号を発生し、診断モニタ回路１５８はローカルユニット１００のための適当な誤りリカバリーおよびパラメータモニタ分析能力を提供する。

図４の一般化されたアーキテクチャにより、共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）の共用回路に共通部品を実装することが可能となるので、各ローカルユニット１００内にかかる部品の同じ組を実装しなくてもよくなる。例えば図５に示されるように、各ローカルプロセッサ１４２は、サブグループサーボメモリ１５２内のサーボコードプログラムの単一の共通命令セットにアクセスするためのバス構造体１６０を利用する。

個々のサーボループの性能に悪影響を与えることなく、ローカルプロセッサ１４２のすべてが共に同じ命令セットにアクセスできるようにするために、ピア・ツー・ピアのバス調整技術を使用できる。ｎ個のローカルユニット１００を構成するサブグループでは、自己の個々の命令記憶装置を各ローカルユニットに供給するよりも、図４および５のアーキテクチャによりサーボコードに対し、ｎ−１個の命令記憶装置の節約を達成できることが認識できよう。

同じように、図６に示されるように、各ローカルＲ／Ｗチャンネル１３８は、その後のホストへの伝送のために、読み出したデータを一時的に記憶するため、または媒体１１０に書き込むべき書き込みデータを受信するために、サブグループバッファ１４８を利用する。前と同じようにサブグループバッファ１４８とローカルＲ／Ｗチャンネル１３８との間の中間メモリ記憶装置（例えば各ローカルユニット１００内のローカルバッファ）を必要とすることなく、サブグループバッファ１４８とローカルＲ／Ｗチャンネル１３８との間のデータの転送を可能にするために、好ましくはサブグループプロセッサ１４６の制御下にある調整されたバス構造体１６２が使用される。

サブグループバッファ１４８のサイズは、個々の各ローカルユニット１００のために必要なサイズの少なくともｎ倍であることが好ましい。好ましいことに、これによってバッファメモリはメガバイト（ＭＢ）メモリにつき、最低コストで、より密に従うことができ、ローカルユニット１００の各々に対し、古い技術のより小さい部品を購入する必要がなくなる。更に、ｎ個のローカルユニット１００にわたってコストが分散するので、より高価なメモリタイプ、例えばＥＣＣ保護メモリも利用できる。

図６の共用バッファアーキテクチャの別の利点は、サブグループプロセッサ１４６の制御により共通ロケーション内でローカルユニット１００内の、メディアへのデータ転送を維持できるということである。このことは特に、ＲＡＩＤ環境内のように、読み出したデータをリカバーし、多数のローカルユニット１００から再アセンブリするときに効率を改善するように見える。各ローカルユニット１００に対し、コマンドシーケンス化の回転最適化を含む、かかるデータ転送を制御するのに使用されるプログラムもｎ回ではなく、（例えばバッファ１４８内で）１回記憶されるだけである。

図６からｎ個の別個のＩ／Ｆブロックを使用する代わりに、単一のホストインターフェース（サブグループインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１５０）を使用することにより更に効率が得られることが理解できよう。共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）とローカルユニット１００との間のインターフェース構造を特定のアプリケーションに最も適した非標準的な簡略化されたインターフェースとすることができる。

図７はデータ記憶サブグループ１２０のための別の構造を示す。この実施例では、ＬＵ１〜ＬＵ５と表示された５つのローカルユニット１００がＲＡＩＤ５の構造内にデータを記憶するようになっている（すなわちユニット全体にわたってユーザーデータおよびパリティデータがストライプ化される）。冗長性のために、ローカルユニット１００には２つの別個の共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）が結合されている。ＲＡＩＤ Ｉ／Ｆ１７２は、それぞれの共用リソースモジュール１２２（サブグループモジュール）の間でデュアルポートのＲ／Ｗスイッチを提供する。図示されていないが、ミラー化（すなわちＲＡＩＤ５＋１の構成）を行うために、更に５つのローカルユニット１００の第２の冗長セットを実装することができる。

図８はアレイメモリスペース全体を提供するのに上記Ｎ個の数のデータ記憶サブグループ１２０から形成されたアレイ１７４を示す。このスペースはトップレベルのコントローラ１７６によって制御されている。図示されていないが、冗長性のために第２アレイおよび／または第２コントローラも利用できる。このコントローラ１７６はネットワークファブリック１８２を介し、ホストコンピュータＡおよびＢ（１７８、１８０と表示）から、アレイへのアクセスリクエストをサービスする。システムのスタンドポイントから、アレイ１７４が複数のスタンドアローンのデータ記憶デバイス（例えば個々のハードディスクドライブ）から形成されているかのように、ローカルユニット１００が同じように作動すると見なすように想到できる。

上記説明から、本発明の好ましい実施例は、従来技術よりもいくつかの利点を提供できることが明らかとなろう。個々のローカルユニット１００はスタンドアローン状態では利用されず、むしろより大きい記憶スペース内に組み込まれているので、所定の効率、例えば部品数の低減または集積化が得られる。

より低いコストで、より高いレベルの機能を活用するために、例えばサブグループプロセッサ１４６およびサブグループバッファ１４８に使用されるＳＲＡＭのために、より新しい世代の技術を使用することができる。次に、サブグループレベルでＲＡＩＤ技術を容易に実装し、個々のサブグループをより高いレベルのＲＡＩＤ構造のための単一デバイスとして（すなわちＲＡＩＤ内のＲＡＩＤとして）使用することが可能となる。

また、メンテナンスの更新も実行が大幅に容易となるようにできる。例えば個々の各ローカルユニットにアクセスする代わりに、サーボコードまたはインターフェースコントローラのコードの１つの新しいバージョンだけをアップロードまたはその他の方法でインストールするだけでよい。

本明細書に開示したローカルユニット１００は、磁気データ記憶装置を利用するが、このことは単に発明を説明するためのものであり、発明を限定するものではない。むしろ所望すれば、光および磁気−光データ記憶装置を含む任意の数の他のコフィギュレーションも使用できると理解できよう。

これまでの説明で、本発明の種々の実施例の構造および機能の細部と共に、本発明の種々の実施例の多数の特徴よび利点について記載したが、この詳細な説明は単に発明を説明するためのものであり、細部、特に発明の原理内の部品の構造および配置の事項について、添付した特許請求の範囲に記載の用語の一般的な広義の意味が表示する全範囲まで、変形を行うことが可能であると理解すべきである。

図１は、本発明の好ましい実施例に係わるローカルデータ記憶ユニットのための特定の構造の分解図である。 図２は、図１の多数のローカルユニットから構成されたデータ記憶サブグループの一般化された側面図である。 図３は、図２のサブグループの機能ブロック図である。 図４は、図３のローカル回路およびサブグループ（共用）回路の対応する部分の機能ブロック図である。 図５は、サーボ制御リソースをローカル回路と共用回路とに分割する好ましい方法を一般に示す。 図６は、データ通信チャンネルリソースをローカル回路と共用回路とに分割する好ましい方法を一般に示す。 図７は、ＲＡＩＤ５のアーキテクチャによって構成された特定のサブグループのブロック図の表示である。 図８は、アレイメモリスペースを提供するために、図７に示された多数のサブグループを利用するネットワークシステムのブロック図である。

符号の説明

１００ ローカルユニット
１０２ ハウジング
１１０ メディア
１１２ ヘッド
１１４ アクチュエータ
１２０ データ記憶サブグループ
１２２ 共用リソースモージュール
１７２ ＲＡＩＤ Ｉ／Ｆ

Claims (21)

1. 各々がローカル制御回路およびデータ記憶媒体に隣接する移動自在なデータトランスジューサを収容するハウジングを備えた複数のローカルデータ記憶ユニットと、前記複数のローカルユニットの各々を物理的に相互接続する共用リソースモジュールとを備え、該共用リソースモジュールが前記データ記憶媒体との間でデータを転送するために前記ローカル制御回路が必要とするリソースを提供するための第１手段を備えた装置。
2. 各ローカル制御回路がローカルプログラマブルプロセッサを備え、前記第１手段が前記各ローカルプログラマブルプロセッサによってアクセスされ、実行される、共用されるプログラム命令セットを記憶するメモリスペースを備えた、請求項１記載の装置。
3. 前記プログラム命令セットが各ローカルユニット内の前記データ記憶媒体に隣接するトランスジューサの位置を制御するのに使用されるサーボコードを含む、請求項２記載の装置。
4. 前記第１手段が更に前記メモリスペースと前記ローカルプログラマブルプロセッサの各々との間のピアツーピアの調整されたバスを更に備え、前記プロセッサが、前記装置の作動中にプログラマブル命令セットへのアクセスを同時に調整する、請求項３記載の装置。
5. 各ローカル制御回路がローカル読み出し／書き込みチャンネルを備え、前記第１手段がそれぞれの記憶媒体に書き込んだり、記憶媒体から検索すべきデータを記憶する共用バッファメモリスペースを備え、前記データが前記ローカル読み出し／書き込みチャンネルと前記共用メモリスペースとの間に位置する中間メモリスペースに記憶されることなく、共用メモリスペースとそれぞれのローカル読み出し／書き込みチャンネルとの間で転送される、請求項１記載の装置。
6. 前記第１手段が、前記ローカル制御回路の各々の動作を命令するサブグループプロセッサを含む、請求項１記載の装置。
7. 各データ記憶媒体は磁気記録ディスクとして特徴付けられる、請求項１記載の装置。
8. 前記共用リソースモジュールが選択されたＲＡＩＤ方法に従ってデータ記憶媒体にわたって前記データを記憶するように作動する、請求項１記載の装置。
9. 前記複数のローカルユニットおよび前記共用リソースモジュールが、第１データ記憶サブグループを構成し、前記第１データ記憶サブグループと公称的に同一の多数の別のデータ記憶サブグループを含むデータ記憶アレイ内に前記第１データ記憶サブグループが配置されており、選択されたガイドＲＡＩＤ方法に従って前記サブグループにわたり、更に前記データが記憶される、請求項８記載の装置。
10. 各々がローカルプログラマブルプロセッサおよびデータ記憶媒体に隣接する移動自在なデータトランスジューサを収納するハウジングを備えた複数のデータ記憶ユニットと、
    該複数のデータ記憶ユニットの各々を物理的に相互に接続する共用リソースモジュールとを備え、該モジュールが前記各ローカルプログラマブルプロセッサによって実行される共用プログラミング命令セットを記憶するメモリスペースを含む装置。
11. 前記プログラム命令セットが各ローカルユニット内で前記データ記憶媒体に隣接するトランスジューサの位置を制御するのに使用されるサーボコードを含む、請求項１０記載の装置。
12. 前記第１手段が更に前記メモリスペースと前記ローカルプログラマブルプロセッサの各々との間のピア・ツー・ピアの調整されたバスを更に備え、前記プロセッサが、前記装置の作動中にプログラマブル命令セットへのアクセスを同時に調整する、請求項１１記載の装置。
13. 各ローカル制御回路がローカル読み出し／書き込みチャンネルを備え、前記モジュールがそれぞれの記憶媒体に書き込んだり、記憶媒体から検索すべきデータを記憶する共用バッファメモリスペースを備え、前記データが前記ローカル読み出し／書き込みチャンネルと前記共用メモリスペースとの間に位置する中間メモリスペースに記憶されることなく、共用メモリスペースとそれぞれのローカル読み出し／書き込みチャンネルとの間で転送される、請求項１１記載の装置。
14. 前記共用リソースモジュールが選択されたＲＡＩＤ方法に従ってデータ記憶媒体にわたって前記データを記憶するように作動する、請求項１１記載の装置。
15. 前記共用リソースモジュールが第１モジュールとして特徴付けられ、前記装置が前記第１モジュールと公称的に同一の第２共用リソースモジュールを更に含む、請求項１４記載の装置。
16. 各々が読み出し／書き込みチャンネルおよびデータ記憶媒体に隣接する移動自在なデータトランスジューサを収納するハウジングを備えた複数のデータ記憶ユニットと、
    前記複数のデータ記憶ユニットの各々を物理的に相互接続する共用リソースモジュールとを備え、前記モジュールがそれぞれの記憶媒体に書き込んだり、酷媒体から検索すべきデータを記憶する共用メモリスペースを備え、前記データが前記ローカル読み出し／書き込みチャンネルと、前記共用メモリスペースの間に位置する中間メモリスペースに記憶されることなく、前記共用メモリスペースと、関連するローカル読み出し／書き込みチャンネルとの間で前記データが転送される装置。
17. 各ローカル制御回路がローカルプログラマブルプロセッサを更に備え、前記モジュールが前記各ローカルプログラマブルプロセッサによってアクセスされ、実行されるプログラム命令セットを記憶するメモリスペースを更に備えた、請求項１６記載の装置。
18. 前記プログラム命令セットが各ローカルユニット内の前記データ記憶媒体に隣接するトランスジューサの位置を制御するのに使用されるサーボコードを含む、請求項１７記載の装置。
19. 前記モジュールが前記モジュールの共用メモリスペースと前記ローカルユニットの読み出し／書き込み回路の各々との間のデータの転送を命令するサブグループプロセッサを更に含む、請求項１６記載の装置。
20. 前記共用リソースモジュールが選択されたＲＡＩＤ方法に従ってデータ記憶媒体にわたって前記データを記憶するように作動する、請求項１６記載の装置。
21. 前記データ記憶ユニットの前記複数の読み出し／書き込みチャンネルの各々を制御する共用ホストインターフェースブロックを更に含む、請求項１６記載の装置。

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