JP2017174494A - Disk storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、シングルドライト機能を有するディスク記憶装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a disk storage device having a single dwrite function.
近年、ハードディスクドライブ(以下、単にディスクドライブと表記する場合がある)の分野では、記録媒体であるディスクの高記録密度化を図る方法として、いわゆるシングルドライト(shingled write、瓦書きとも呼ぶ)方法と呼ばれるデータ書き込み方法が開発されている。 In recent years, in the field of hard disk drives (hereinafter sometimes simply referred to as disk drives), as a method for increasing the recording density of a disk as a recording medium, a so-called single write (also called shingled write) method is used. A so-called data writing method has been developed.
シングルドライト方法では、ディスク上のリードトラック幅より広いライトヘッド幅でデータを重ね書きするため、記録されたトラックの片側が消去される。このため、トラック単位の書き換え動作ができず、複数のトラック分からなる記録領域の単位(後述するバンド)で書き換える必要がある。従って、従来の書き換え処理と比較して、相当の処理時間を要する。 In the single write method, since data is overwritten with a write head width wider than the read track width on the disk, one side of the recorded track is erased. For this reason, rewriting operation in units of tracks cannot be performed, and it is necessary to rewrite in units of recording areas (bands described later) composed of a plurality of tracks. Therefore, a considerable processing time is required as compared with the conventional rewriting process.
このような書き換え処理の効率を向上する方法として、メディアキャッシュ(media cache)及びスペアバンドを併用する方法が提案されている。メディアキャッシュとは、ディスク上の指定の記録領域、またはフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを使用する一時的なデータ退避領域(バッファ領域)である。 As a method for improving the efficiency of such rewriting processing, a method using both a media cache and a spare band has been proposed. The media cache is a temporary recording area (buffer area) using a designated recording area on the disk or a non-volatile memory such as a flash memory.
また、スペアバンドは、ディスク上の通常のユーザデータ領域であるバンド(以下、ユーザバンドと表記する場合がある)とは区別されるが、ユーザバンドと同じ容量のユーザデータ領域である。スペアバンドは、論理アドレス(LBA)が割り当てられことによりユーザバンドへの移行が可能である。即ち、スペアバンドに有効なユーザデータが記録されて、そのLBAが割り当てられると、当該スペアバンドはユーザバンドに移行される。一方、他のユーザバンドの中で、LBAが割り当てられていないバンドはスペアバンドとして管理される。 The spare band is a user data area having the same capacity as the user band, although it is distinguished from a band which is a normal user data area on the disk (hereinafter, sometimes referred to as a user band). The spare band can be transferred to the user band by assigning a logical address (LBA). That is, when valid user data is recorded in the spare band and the LBA is assigned, the spare band is transferred to the user band. On the other hand, among other user bands, a band to which no LBA is assigned is managed as a spare band.
特にホストから連続的なデータを書き込むライトコマンドを処理する場合に、連続的なデータの一部のLBAのデータをスペアバンドに書き込み、他のLBAのデータをメディアキャッシュに書き込むことにより、書き換え処理の効率を向上することが可能となる。連続的なデータとは、論理アドレス(LBA)がシーケンシャルに連続するライトデータである。 In particular, when processing a write command for writing continuous data from the host, a part of the continuous data is written to the spare band, and another LBA data is written to the media cache so that the rewrite process can be performed. Efficiency can be improved. Continuous data is write data in which logical addresses (LBA) are sequentially consecutive.
しかしながら、新たなスペアバンドが確保されるまでは、メディアキャッシュにデータを書き込むことになるため、必然的にメディアキャッシュに対する負荷が増大する。このため、メディアキャッシュの空き容量が減少した場合に、後続のライトコマンドの応答時間に遅延が発生し、書き換え処理の効率低下をもたらす要因となる。 However, until a new spare band is secured, data is written to the media cache, so the load on the media cache inevitably increases. For this reason, when the free space of the media cache decreases, a delay occurs in the response time of the subsequent write command, which causes a reduction in the efficiency of the rewriting process.
そこで、本発明の目的は、連続的なデータを書き換える場合の処理効率を向上できるディスク記憶装置及び方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a disk storage device and method capable of improving the processing efficiency when rewriting continuous data.
実施形態の一例は、ヘッドと、前記ヘッドを用いて、トラック領域にデータを記録し、前記ヘッドを用いて、前記トラック領域に一部重なるトラック領域にデータを記録する記録方式を用いてデータが記録される第1の領域と、前記第1の領域と径方向に離間して位置し、前記第1の領域の容量よりも大きい容量を備え、前記第1の領域に記録される前記データをキャッシュするための第2の領域と、を含むディスクと、連続する第1のアドレス情報を含む第1のライトコマンド及び当該第1のライトコマンドにかかる第1のデータを受け取ったことに応じて、前記第1のデータを前記第2の領域に記録する第1の制御と、前記第1のアドレス情報と異なり且つ連続しない複数の第2のアドレス情報を含む複数の第2のライトコマンド及び当該複数の第2のライトコマンドにかかる複数の第2のデータを受け取ったことに応じて、前記複数の第2のデータを前記第2の領域に記録する第2の制御と、前記第1のアドレス情報及び前記第2のアドレス情報と異なり且つ前記第1のアドレス情報よりも後のアドレスであって連続する第3のアドレス情報を含む第3のライトコマンド及び当該第3のライトコマンドにかかる第3のデータを受け取ったことに応じて、前記第3のデータを前記第1の領域に記録する第3の制御と、を少なくとも実行するコントローラと、を具備するディスク記録装置である。 In an embodiment, data is recorded using a head and a recording method in which the head is used to record data in a track area, and the head is used to record data in a track area that partially overlaps the track area. A first area to be recorded, and a space that is radially spaced from the first area, and has a capacity larger than the capacity of the first area, and the data recorded in the first area In response to receiving a disk including a second area for caching, a first write command including continuous first address information and first data relating to the first write command, A first control for recording the first data in the second area; a plurality of second write commands including a plurality of second address information different from the first address information and not continuous; A second control for recording the plurality of second data in the second area in response to receiving a plurality of second data relating to a plurality of second write commands; and the first address. A third write command different from the information and the second address information and including a third address information that is subsequent to the first address information and is continuous, and a third write command. A controller that executes at least a third control for recording the third data in the first area in response to receiving the data.
以下図面を参照して、実施形態を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
[ディスクドライブの構成]
図1は、本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図である。
[Disk Drive Configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a disk drive according to the present embodiment.
図1に示すように、ディスクドライブは大別して、ヘッド・ディスクアセンブリ(head -disk assembly:HDA)、ヘッドアンプ集積回路(以下、ヘッドアンプIC)11と、1チップの集積回路から構成されているコントローラ15とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the disk drive is roughly divided into a head-disk assembly (HDA), a head amplifier integrated circuit (hereinafter referred to as a head amplifier IC) 11, and a one-chip integrated circuit. And the
HDAは、記録媒体であるディスク1と、スピンドルモータ(SPM)2と、ヘッド10を搭載しているアーム3と、ボイスコイルモータ(VCM)4とを有する。ディスク1は、スピンドルモータ2により回転する。アーム3とVCM4は、アクチュエータを構成している。アクチュエータは、VCM4の駆動により、アーム3に搭載されているヘッド10をディスク1上の指定の位置まで移動制御する。
The HDA includes a
ヘッド10はスライダを本体として、当該スライダに実装されているライトヘッド10W及びリードヘッド10Rを有する。リードヘッド10Rは、ディスク1上のデータトラックに記録されているデータを読み出す。ライトヘッド10Rは、ディスク1上にデータを書き込む。
The
ヘッドアンプIC11は、リードアンプ及びライトドライバを有する。リードアンプは、リードヘッド10Rにより読み出されたリード信号を増幅して、リード/ライト(R/W)チャネル12に伝送する。一方、ライトドライバは、R/Wチャネル12から出力されるライトデータに応じたライト電流をライトヘッド10Wに伝送する。
The head amplifier IC 11 has a read amplifier and a write driver. The read amplifier amplifies the read signal read by the read
コントローラ15は、R/Wチャネル12と、ハードディスクコントローラ(HDC)13と、マイクロプロセッサ(MPU)14とを含む。R/Wチャネル12は、リードデータの信号処理を実行するリードチャネル12Rと、ライトデータの信号処理を実行するライトチャネル12Wとを含む。
The
HDC13は、ホスト19とR/Wチャネル12との間のデータ転送を制御する。HDC13はバッファメモリ(DRAM)16を制御して、リードデータ及びライトデータをバッファメモリ16に一時的に格納することでデータ転送制御を実行する。
The
MPU14はディスクドライブのメインコントローラであり、ドライバIC18を介してVCM4を制御し、ヘッド10の位置決めを行なうサーボ制御を実行する。さらに、MPU14は、後述するように、シングルドライト(shingled write)動作を実行するようにヘッド10を制御する。
The MPU 14 is a main controller of the disk drive, and controls the
ここで、本実施形態では、ディスク1には、例えば外周側にメディアキャッシュ(media cache)と呼ばれるキャッシュ領域が確保されている。このキャッシュ領域は、ディスク1の内周側や中周の領域、又は、フラッシュメモリ(flash memory)17に確保されていてもよい。
Here, in this embodiment, a cache area called a media cache is secured on the
[シングルドライト方法]
図2は、本実施形態のディスクドライブに採用されているシングルドライト動作を説明 するための図である。
[Single drite method]
FIG. 2 is a diagram for explaining a single dwrite operation employed in the disk drive of this embodiment.
ディスクドライブでは、ライトヘッド10Wによりディスク1上にデータが書き込まれることにより、ディスク1上の径方向にトラック(データトラック)が構成される。図2に示すように、シングルドライト方法では、各トラック100がシーケンシャルに重ね書きされる。このような複数トラック分(例えば5トラック分)を含むデータ記録領域(またはデータ容量単位)を、バンド(Band0、Band1)200と呼ぶ。ここで、後述するスペアバンド210と区別して、論理アドレス(LBA)が割り当てられ、通常のユーザデータが記録されるバンドをユーザバンド200と表記する。
In the disk drive, tracks (data tracks) are formed in the radial direction on the
各バンド200(Band0、Band1)間は、データの干渉を避けるためにガードトラック(Guard Track)が配置される。ここでは、各バンド200内のデータは、トラック番号Track0、Track1、Track2、Track3、Track4の順にライトされる。トラック番号Track0〜Track 3の各トラック100は、次にライトされるトラックから片側を干渉されて、データ信号幅が細くなる。一方、トラック番号Track4のトラック100については、ガードトラック には何もデータがライトされないため、他のトラックからの干渉がほとんどない。
A guard track is arranged between each band 200 (Band0, Band1) in order to avoid data interference. Here, the data in each
このようなシーケンシャルな重ね書きを行なうシングルドライト方法であれば、トラック間隔を狭く設計することができるため、ディスク1上に構成されるデータトラックの高記録密度化を図ることが可能となる。
With such a single write method that performs sequential overwriting, the track interval can be designed to be narrow, so that it is possible to increase the recording density of the data tracks formed on the
ここで、ディスク1上では、径方向に構成されるトラック群は複数のゾーン(Zone)300に分割されて管理される。図3に示すように、本実施形態では、ゾーン300(Zone N,Nは番号)毎に、前述のスペアバンド210が設けられている。スペアバンド210は、ユーザバンド200-0〜200-4(Band0-Band4)とは区別されて、後述するように、シーケンシャルライト動作時には、メディアキャッシュを介さずに直接的に書き込む領域として使用される予備記録領域である。
Here, on the
[シーケンシャルライト動作]
次に、図4〜6、及び図7のフローチャートを参照して、本実施形態のシーケンシャルライト動作による書き換え処理を説明する。
[Sequential write operation]
Next, the rewriting process by the sequential write operation of this embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
先ず、MPU14は、ホスト19からのライトコマンド(論理アドレスLBAを含む)に基づいて、要求されるライト動作がシーケンシャルライトであるか否かを判定する(ブロック700)。シーケンシャルライトとは、連続するLBAのデータを連続的に書き込む(書き換える)動作である。本実施形態は、特に複数ファイルをシーケンシャルライトする場合に適用する。
First, the
MPU14は、ホスト19からのライトコマンドがシーケンシャルライトではなく、通常のライトであれば、ライト要求のデータをバッファメモリ16を経由してディスク1上のメディアキャッシュ(後述する400)に書き込む(ブロック700のNO,705)。メディアキャッシュは、シングルドライトによるデータ書き込みを行なう場合に、ホスト19からライト要求があったデータを一時的に格納するための領域である。メディアキャッシュは、例えばディスク1上の最外周側に確保される記録領域であり、1個のバンドの容量よりも十分に大きい容量である。MPU14は、一時的にメディアキャッシュに格納したデータを、所定のタイミングでユーザデータ領域であるバンドに移動して書き換える。
If the write command from the
一方、MPU14は、ホスト19からのライトコマンドがシーケンシャルライトの場合 (ブロック700のYES)であり、且つスペアバンド210が使用可能である場合(ブロック701のYES)には、第1のファイルのデータ190Aを、書き換え対象のLBAに該当するゾーン内のスペアバンドに書き込む(ブロック702)。即ち、図4に示すように、MPU14は当該スペアバンド210が使用可能である場合に、第1のファイル(例えばLBAが0xF000から開始)のデータ190Aをシーケンシャルに書き込む(ブロック701のYES,702)。
On the other hand, if the write command from the
さらに、図4に示すように、MPU14は、ホスト19からの新たなライトコマンドにより、第2のファイル(例えばLBAが0x1000〜0x1FFF)のデータ190Bを連続的に書き込む場合に、既にスペアバンド210が使用されているため、当該データ190Bをスペアバンド210以外に書き込むことになる(ブロック701のNO)。便宜的に第1のシーケンシャルライト動作として、MPU14は、後述するような条件を満たす場合に、当該データ190Bをメディアキャッシュ400に対してシーケンシャルに書き込む(ブロック703のNO,704のNO,705)。
Further, as shown in FIG. 4, when the
ここで、図4に示すように、メディアキャッシュ400に対してシーケンシャルに書き込まれた場合、当該データ190BのLBA(0x1000〜0x1FFF)に対応するユーザバンド200-1(Band1)のユーザデータ(即ち、書き換え対象データ)は無効化データとなる。この場合、MPU14は、一時的にメディアキャッシュ400に格納したLBA(0x10 00〜0x1FFF)のデータ190Bを、所定のタイミングでユーザバンドに移動して書き換えることになる。このような無効化データが記録されているユーザバンド200-1(Band1)を、便宜的に無効バンドと呼ぶ。即ち、無効バンドとは、新たなスペアバンドとなり得る領域であって、新たなデータの記録が可能な更新用記録領域である。
Here, as shown in FIG. 4, when data is sequentially written to the
次に、図5を参照して、便宜的に第2のシーケンシャルライト動作による書き換え動作を説明する。 Next, with reference to FIG. 5, the rewrite operation by the second sequential write operation will be described for convenience.
即ち、図5に示すように、MPU14は、第2のファイルの後続のデータ(例えばLBAが0x2000から開始)190Cを連続的に書き込む場合に、スペアバンド210以外の記録領域として、メディアキャッシュ400ではなく無効バンド200-1(Band1)に対してシーケンシャルに書き込む(ブロック701のNO、703のNO、7O7)。
That is, as shown in FIG. 5, when the
ここで、図4に示すように、メディアキャッシュ400にはユーザバンド200-1(Band1)に割り当てられたLBAの全ユーザデータ(LBAが0x1000〜0x1FFF)が存在するため、MPU14は、当該ユーザバンド200-1(Band1)を無効バンドとして設定する(ブロック704のYES,706)。具体的には、MPU14は、ユーザバンド200-0〜200-nを管理するテーブル情報にフラグをセットして、当該ユーザバンド200-1(Band1)を無効バンドとして設定する。
Here, as shown in FIG. 4, since the
図5に示すように、MPU14は、無効バンドとして設定したユーザバンド200-1(Band1)に対してデータ190Cの書き込みを開始し(ブロック707)、1バンド分のデータ(LBAが0x2000〜0x2FFF)を書き終えるまで継続する(ブロック703のYES,708、709のNO)。MPU14は、設定した無効バンドに対してデータ190Cの書き込みが終了すると、当該ユーザバンド200-1(Band1)に対するアドレス(LBA)の割り付けを実行する(ブロック709のYES、710)。
As shown in FIG. 5, the
この後に、MPU14は、当該ユーザバンド200-1(Band1)に対する無効バンドの設定を解除する切替え処理を実行する(ブロック711)。ここで、図6に示すように、ユーザバンド200-1(Band1)に対してシーケンシャルに書き込まれた場合、当該データ190CのLBA(0x2000〜0x2FFF)に対応するユーザデータ(書き換え対象データ)は無効データとなる。即ち、ユーザバンド200-2(Band2)に記録されているユーザデータは無効データとなる。従って、MPU14は、当該ユーザバンド200-2(Band2)を無効バンドとして設定する(ブロック704のYES,706)。
After this, the
次に、図6を参照して、便宜的に第3のシーケンシャルライト動作による書き換え動作を説明する。 Next, with reference to FIG. 6, the rewrite operation by the third sequential write operation will be described for convenience.
即ち、図6に示すように、MPU14は、第2のファイルの後続のデータ190Dを連続的に書き込む場合に、スペアバンド210以外の記録領域として、メディアキャッシュ400ではなく無効バンド200-2(Band2)に対してシーケンシャルに書き込む(ブロック701のNO、703のNO、7O7)。
That is, as shown in FIG. 6, when the
以下同様にして、MPU14は、無効バンドとして設定したユーザバンド200-2(Band2)に対してデータ190Dの書き込みを開始し(ブロック707)、1バンド分のデータを書き終えるまで継続する(ブロック703のYES,708、709のNO)。MPU14は、設定した無効バンドに対してデータ190Dの書き込みが終了すると、当該ユーザバンド200-2(Band2)に対するアドレスの割り付けを実行する(ブロック709のYES、710)。
Similarly, the
以上のようにして本実施形態によれば、シングルドライト方法により、特に複数のファイルを連続的にシーケンシャルライトする場合に、メディアキャッシュ400に書き込む代わりに無効バンドとして設定されているユーザバンド200-0〜200-nに書き込む。従って、メディアキャッシュ400の使用を節約できる。このため、メディアキャッシュ400の空き容量が減少した場合でも、後続のライトコマンドの応答時間に遅延が発生し、書き換え処理の効率が低下するような事態を回避できる。
As described above, according to the present embodiment, the user band 200-0 set as an invalid band instead of being written in the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…ディスク、2…スピンドルモータ(SPM)、3…アーム、4…ボイスコイルモータ(VCM)、10…ヘッド、11…ヘッドアンプ集積回路、12…リード/ライト(R/W)チャネル、13…ハードディスクコントローラ(HDC)、14…マイクロプロセッサ(MPU)、15…コントローラ、16…バッファメモリ(DRAM)、17…フラッシュメモリ、18…ドライバIC、19…ホスト、100…トラック、200…ユーザバンド、210…スペアバンド、400…メディアキャッシュ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
連続する第1のアドレス情報を含む第1のライトコマンド及び当該第1のライトコマンドにかかる第1のデータを受け取ったことに応じて、前記第1のデータを前記第2の領域に記録する第1の制御と、前記第1のアドレス情報と異なり且つ連続しない複数の第2のアドレス情報を含む複数の第2のライトコマンド及び当該複数の第2のライトコマンドにかかる複数の第2のデータを受け取ったことに応じて、前記複数の第2のデータを前記第2の領域に記録する第2の制御と、前記第1のアドレス情報及び前記第2のアドレス情報と異なり且つ前記第1のアドレス情報よりも後のアドレスであって連続する第3のアドレス情報を含む第3のライトコマンド及び当該第3のライトコマンドにかかる第3のデータを受け取ったことに応じて、前記第3のデータを前記第1の領域に記録する第3の制御と、を少なくとも実行するコントローラと、
を具備するディスク記録装置。 First, data is recorded using a recording method in which data is recorded in a track area using the head, and data is recorded in a track area that partially overlaps the track area using the head. A second area for caching the data recorded in the first area, the area being spaced apart from the first area in the radial direction and having a capacity larger than the capacity of the first area; A disk including:
In response to receiving the first write command including the continuous first address information and the first data relating to the first write command, the first data is recorded in the second area. A plurality of second write commands including a plurality of second address information different from the first address information and different from the first address information, and a plurality of second data relating to the plurality of second write commands. In response to reception, the second control records the plurality of second data in the second area, and differs from the first address information and the second address information, and the first address In response to receiving a third write command that is an address later than the information and includes continuous third address information and the third data related to the third write command, A controller performing at least a third and a control of recording the third data to the first region, and
A disk recording apparatus comprising:
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