JP3160106B2 - ディスクアレーの区分け方法 - Google Patents
ディスクアレーの区分け方法Info
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Description
のためのディスク保管装置に関し、特にRAID(Redu
ndant Arrays of Inexpensive Disks)等のディスクアレ
ー保管装置に関するものである。
価なディスクドライブに代えてこれからのコンピュータ
システムにおいて用いられるために開発された。RAI
D保管装置は、現在パーソナルコンピュータやワークス
テーションで用いられている5.25インチや3.5イ
ンチのディスクドライブ等のような小型で安価なハード
ディスクドライブのアレーを備えている。ディスクアレ
ー装置は数年前より存在するが、近年その小型ディスク
ドライブの信頼性や操作性の向上およびコストの低下に
伴いRAID装置への関心が高まっている。
のディスクアレーを構成することができる。各々異なる
作用効果および欠点をもったいくつかのディスクアレー
が、「低価格ディスクの重複アレー(RAID)用ケー
ス」、デビット エー パターソン、ガース ギブソン、
およびランディ エイチ キャッツ著;カリフォルニア大
学リポートNo.UCB/CSD 87/391,19
87年12月に開示されている。従来技術として参照し
たこの文書には、単一で大型の磁気ディスクに比べた場
合のディスクアレーの作動、信頼性、消費電力およびサ
イズ等についての改良点が開示されている。
は、データ保存用のN枚のディスクとこのデータ保存デ
ィスクの情報をコピーして保存するN枚のミラーディス
クを具備する。このRAIDレベル1の書込み動作はデ
ータを2枚のディスクに書込むことが必要であり、最初
のディスクに書込んだデータが2番目のミラーディスク
に書込まれる。データを読み出す場合には、いずれのデ
ィスクからでも読み出すことができる。
ル1システムを示す。4つのドライブはデータ1、ミラ
ー1、データ2、ミラー2と表示されている。各ディス
クドライブの下に示すブロックはディスク上でのデータ
保存形式を示す。
高いデータ交換性を有し、書込みペナルティは低減され
回復ペナルティはない。このRAIDレベル1ではデー
タの可用性は非常に大きいが、重複ドライブに起因する
コストと利用可能なデータ保存能力の点で問題があり、
この点は、RAIDレベル3およびレベル5により改良
されている。
ディスクからなる1又はそれ以上のグループにより構成
される。各グループ内でN枚のディスクはデータ保存用
に用いられ、他のディスクはパリティ情報を保存するた
めに用いられる。このRAIDレベル3の書込み動作の
間、各データのブロックはN枚のデータディスクに保存
されるためにN個に分割される。対応するパリティ情報
は専用のパリティディスクに保存される。
ィスク全てにアクセス可能でなければならない。パリテ
ィディスクはディスク障害が発生したときに情報を再生
するために用いられる。
ベル3システムを示す。5つのディスクドライブはそれ
ぞれデータ1〜データ5と記されている。データはデー
タ1〜データ4のディスクにストライプされ、各データ
ディスクは保存されるデータの一部を保持する。データ
1〜データ4のディスクドライブに保存されたデータの
ビット側排他的ORを介して発生したパリティ情報はデ
ータ5のドライブに保存される。
ドレベルでストライプするデータを発生し、データ転送
速度は非常に速くまた書込み動作あるいはデータ回復動
作のペナルティはない。RAIDレベル3システムは、
例えば画像、モデリング、およびシュミレーション決定
支援、強調グラフィックおよび画像処理、科学コンピュ
ータ処理およびCAD/CAMへの適用等の大規模なフ
ァイル転送に対して用いれば効果的である。
このレベル5システムもN+1枚のデイスクからなる1
又はそれ以上のグループにより構成される。RAIDレ
ベル5がレベル3と異なる点は、レベル5システムにお
いては、保存すべきデータが複数のディスクに保存され
るために1つ又はそれ以上のデータブロックからなるさ
らに多くの部分に分割されていることである。さらに、
各グループはN+1枚のディスクを含んでいるが、各デ
ィスクはデータ保存ブロックとパリティ情報保存ブロッ
クを有している。即ち、パリティ情報は、特定のパリテ
ィディスクドライブに保存されるのではなく、N+1の
ドライブに分配される。
2枚のディスクへのアクセスを必要とする。しかしなが
ら、グループへの各書込み動作においては、同じ専用の
パリティディスクへのアクセスを必要としない。各ディ
スクはパリティ情報を保存するためのいつくかのブロッ
クを有している。同様に、読み出し動作においても、N
枚のデータディスクのうち1枚のディスクへのアクセス
しか必要としない。RAIDレベル3システムではパリ
ティデータはディスク障害が発生したときに情報を再生
するために用いられる。
イズでデータのストライプを行い、全ドライブに多くパ
リティを分配し、データ交換作用が改善されているが、
上位の書込みペナルティがある。このRAIDレベル5
システムは、高いI/O速度と小さいブロックサイズが
要求されるスーパーコンピュータあるいはトランザクシ
ョン処理に対してき適用すれば最も効果的である。RA
IDレベル5システムは、航空機や自動車の予約センタ
ーでのオンライン処理や自動預金支払機あるいはPOS
システムおよびデータベース等に通用することが最も理
想的である。
AIDレベルOを示す。このアレーはデータ保存用のN
枚のデータディスクを備える。アレーコントローラは各
ドライブに各別々にアクセスし、5つの異なる位置でN
の読み出し又は書込み動作を同時に行う。これにより透
過ロードバランスが達成され1枚のディスクドライブの
動作能力が向上する。RAIDレベルOにはパリティの
発生や保存はなく、従ってRAIDレベル1、3、5の
ようにデータの回復あるいは再生作用はない。
イズでデータをストライプし、処理能力が向上し、トラ
ンザクション処理性能が高まり、書込みペナルティはな
い。しかしながらデータの回復や拡張データの利用がで
きない。このRAIDレベルOは追加性能を要する処理
に対し適用すれば効果的であるが、他のRAIDレベル
で利用できるデータが適用できない。
テムに対し異なるコンピュータを適用すれば効率的であ
る。例えば、RAIDレベル1システムは高いデータ可
用性が要求される処理に適用することが最適であり、R
AIDレベル3は大規模なファイル転送が要求される処
理に適用することが最適であり、RAIDレベル5は高
いI/O速度と小さいブロックサイズが要求される処理
に適用することが適当でアリ、RAIDレベルOは追加
性能が要求される処理に適用することが最適であるが他
のレベルで適用されるデータが利用できない。従って、
複数の処理に対し適用できる処理装置に対しては、同時
に2以上のRAIDを利用できるアレーが従来の単一R
AIDレベルのアレーに比べ効果が大きい。
ブの能力が向上し、オペレーティングシステムや適用デ
ィスクサイズの制限にかかわらずディスクアレーの能力
が増加したため、ディスクアレーを物理的に2又はそれ
以上の小さい論理アレーに区分する方法が要求されてい
る。
たディスクアレーの区分け方法を提供することである。
本発明の別の目的は、複数のRAIDレベルを同時に支
持できるディスクアレーを構成する方法を提供すること
である。本発明のさらに別の目的は、単一のディスクド
ライブセット上に複数の論理ユニットを支持する方法を
提供することである。
クドライブセットを組合せて単一の論理ユニットを構成
する方法を提供することである。本発明のさらに別の目
的は、ディスクアレー論理ユニットの能力の向上を図っ
た新規なアレー仕切方法を提供することである。
め、本発明では、ディスクアレーを区分してアレー内の
物理的保存ユニットとは別に論理保存ユニットを形成す
る。本発明の一形態によれば、アレー内の個々のドライ
ブは多数のパーティションに区分けされる。2又はそれ
以上のドライブからのパーティションはグループ化され
て単一の論理ユニットを構成する。この論理ユニットは
独立したディスクアレーとしてアドレス指定されかつ作
動する。論理ユニット内のパーティションは論理アレー
内のディスクドライブとしてアドレス指定されかつ作動
する。従って、ディスクドライブの単一セット又はラン
クは、2又はそれ以上の論理ユニットに分割され、その
各々は1つの独立したディスクアレーとして作用しかつ
各々別のRAIDレベルを用いてデータを保存する。
ディスクドライブは2又はそれ以上のグループに分けら
れ、各グループは2又はそれ以上のドライブを含んでい
る。これによりアレーは単一のディスクドライブのアレ
ー能力の2倍又はそれ以上の能力を持つように形成され
る。
クドライブからいくつかの論理アレーを形成してもよ
い。この論理アレーのうちいくつかはディスクドライブ
のパーティションから形成され、いくつかは区画されな
いディスクドライブのグループを組合せて形成され、そ
の他のアレーは区画されないドライブとドライブのパー
ティションとを組合せて形成される。各論理アレーは異
なるスキーマを用いてデータを保存してもよい。
ィスクアレーを示し、これらのディスクトライブはD0
0〜D04およびD10〜D14で示されている。10
のドライブは物理的に2つのグループ(ランク)に配列
される。この2つのグループRANK0およびRANK
1は各々5つのドライブを含んでいる。2つのランクの
対応するドライブ、ドライブDO1とD11等、は同じ
バス(又はチャンネル)を介してアクセスされる。図5
にはチャンネル0〜4の5つのチャンネルが示されてい
る。
アレーの一部を形成するディスクアレー論理ユニット
は、多数のチャンネル又は単一のバスを介したディスク
ドライブのセットとして構成される。図5に示すアレー
においては、RANK0およびRANK1の各々はLU
Nと表示した論理ユニットを構成する。各LUNのキャ
パシティは、パリティ情報の予約キャパシティのいずれ
よりも小さい個々のディスクドライブのキャパシティの
合計である。本発明に係る方法においては、大型で高価
なディスクをアレー内に組み込むことなくディスクアレ
ーの論理ユニットのキャパシティを増加させる。
を配列しRANK0およびRANK1からなる単一の論
理ユニットを構成したアレーを示す。スーパーLUNと
表示したこの新しい論理ユニットは図5のLUN0又は
LUN1のいずれのキャパシティの2倍のキャパシティ
を有する。このスーパーLUNは、前述のいかなるRA
IDレベルでもサポートすることができ、この場合ディ
スクドライブは同じチャンネル上にありサポートされた
RAIDレベル内で単一のドライブとして作用する。同
じチャンネル上にあるディスクドライブはコントローラ
により多数のドライブとして管理されすべてのドライブ
に対するロードバランスが得られる。
LUN4の4つの論理ユニットを形成するように配列さ
れた図5のアレーを示す。各論理ユニットはランク内の
各ディスクドライブの対応部分にコマンドを入力する。
サブLUNと表示したこの新規で小型の論理ユニット
は、大容量論理ユニットとの連携不可能なオペレーティ
ングシステムと協働してアレーコントローラを作動させ
ることができる。各サブ−LUNは前述のRAIDレベ
ルのどれでもサポート可能である。このようにして、単
一のドライブランクを2又はそれ以上の論理ユニットに
分割し、2又はそれ以上のRAIDレベルをサポートす
ることができる。
示す。この例では各ディスクドライブが論理ユニットと
して作用する。LUN0〜LUN9までの10の論理ユ
ニットが開示してある。図5から図8までのLUN形態
は図の例に限定されず、例えば、図示した2つのディス
クドライブのランクから、ドライブDO0〜DO4のア
ナログ部から形成したサブ−LUNとRUNK0の残り
のキャパシティとRANK1とを組合せて形成したスー
パーLUNの両方を構成してもよい。
列エリアに格納されたいつくかのテーブルに含まれる。
これらのエリアは、ホストシステムおよびアレーコント
ローラに利用されシステムのユーザに特定された方法で
データを記憶したり引出したりする。
ブロック内に記述される。このブロックは、LUNで用
いるRAIDレベルのスキーマや、LUNのブロックサ
イズや、LUNのセグメントサイズや、後述の各種パラ
メータの情報を格納している。この論理ユニット情報ブ
ロックは、さらに1又はそれ以上のランク情報ブロック
内にポインタを含んでいる。このランク情報ブロックは
物理的なディスクドライブランクの構造を記述する。デ
ィスク情報ブロックのセットがすべてのチャンネル上の
すべてのディスクドライブの構造を記述する。論理ユニ
ット情報ブロックのサンプルを下記の表1に示す。ま
た、ランク情報ブロックおよびディスク情報ブロックの
例を下記の表2および表3にそれぞれ示す。
N番号のフィールドはLUNを特定する。LUNタイプ
のフィールドはLUNの型式を特定する。例えば、この
フィールドが0の値であれば通常のLUNを示し、ドラ
イブ上の利用可能な全スペースを占有する。このフィー
ルドが1の値であればサブLUNを示しドライブ上の1
部のスペースを占有する。また2の値であればスーパー
LUNを示し複数のランクにまたがる。RAIDレベル
のフィールドは、LUNで用いるRAIDレベルの型式
が0、1、3、または5のいずれかを示す。ランク数の
フィールドはLUNで用いるランクの数を示す。LUN
フラグのフィールドは、LUNに対するコマンドとオペ
レーションのオプションを定義するために用いられる。
LUN状態のフィールドは、LUNの現在の状態を示す
ために用いられる。LUNは1日の処理作業の開始状態
が整わないとアクセスできないようにしてもよい。セグ
メント0サイズのフィールドは、セグメント0に割り当
てられたブロックの数を示す。このフィールドが含まれ
る理由は、LUN上の最初の数個のブロックにアクセス
する最適セグメントサイズがこのLUNの他のすべての
ブロックにアクセスする最適のセグメントサイズと異な
る場合があるからである。
ク上でグループ化された論理ブロックの数である。最終
LUNデータブロックおよびLUNブロックサイズのフ
ィールドは、ホストへの転送のためのデータ容量および
論理ブロックサイズを特定する。LUNのスタートディ
スクブロックおよびLUNの各ドライブに含まれるディ
スクブロックの数は、スタートディスクブロックおよび
ディスク容量のフィールドにそれぞれ示される。ランク
情報のフィールドは、LUNに含まれるすべてのランク
のためのランク情報ブロックに対するポインタを含んで
いる。この後にサンプルランク情報ブロックが続く。
す。このランク情報ブロック内で、ディスク/ランクの
フィールドはランク内に含まれるディスクの数を示す。
ディスク情報のフィールドは、LUNで用いる個々のデ
ィスクドライブを記述したディスク情報ブロックのセッ
トに対するポインタを含んでいる。ランク容量、ランク
スタート論理ブロック、ランク内セグメント数、ランク
のスタートおよびエンドセグメント、ランク内のパリテ
ィグループ数、スタートおよびエンドパリティグルー
プ、およびランクスタートディスクセクターに関する情
報はランク内のバイトオフセット24〜63に格納され
る。この後にサンプルディスク情報ブロツクが続く。
クに示すように、ディスク情報ブロックにより1つ1つ
特定される。
論理面を定義する2つのモード選択ページおよびテーブ
ルを用いて形成される。前述のディスク、ランクおよび
LUNの情報ブロックに含まれるフィールドは、これら
2つのモード選択ページから引出される。物理アレーペ
ージと論理アレーページを示すこれらの2つのページの
各々はアレー動作を成功させるために必要なキーパラメ
ータを含んでいる。物理アレーページは、アレーの全て
の物理面をその論理組織形態にかかわらず制御する。以
下の表4は、最大240のドライブ位置を有するアレー
用の物理アレーページの組織を示す。
トローラに接続された使用可能性のあるチャンネルおよ
びID位置のための1バイト状態を含む。各バイトは、
アレー内での一意ドライブ用の特別状態の値を含んでい
る。各ドライブの状態情報は、ドライブが正しく動作し
ていれば最適状態を示し、ドライブが交換されてアレー
が再構成されているときには再構成状態が示される。モ
ード選択オペレーション中に、ホストはアレーの物理面
に関する情報を追加、消去又は修正することができる。
このモード選択オペレーション中に現在の情報がレポー
トされる。
組織を制御する。このパラメータは、論理装置(ユニッ
ト)のRAIDレベル、論理装置のセグメントサイズ、
再構成の回数、および再構成の量のデータを含む。以下
の表5は論理アレーページの例を示す。
オフセット3により制御される。LUNのタイプ、即ち
図5に示す通常のLUNか、図6に示すスーパーLUN
か又は図7に示すサブLUNのいずれであるかはバイト
オフセット4により特定される。LUNブロックサイ
ズ、LUNセグメントサイズおよびLUNセグメント0
サイズについては前述の表1の場合と同じである。バイ
トオフセット30および31〜32でそれぞれ特定する
再構成回数および再構成量は、単一のドライブに障害が
発生した場合にアレーが再構成される速さを示す。バイ
トオフセット36〜67のディスクビットマップはLU
Nで用いられる物理ドライブを特定する。バイトオフセ
ット68〜131の構成テーブルは、ドライブをストラ
イプするデータの順序、あるいはRAID1の場合に
は、どのドライブがミラードライブになるかを決定す
る。
LUNを追加、消去あるいは修正することができる。現
在のLUNの定義はモード感知オペレーションを介して
リポートされる。
てユーザの定義する論理装置が構成されることは、前記
詳細な説明から当業者に容易に理解できる。本発明によ
り、新規に改良されたディスクアレーの区分け方法が提
供される。この方法においては、複数のRAIDレベル
がディスクアレーにより同時にサポートされ、単一のデ
ィスクドライブセットが複数の論理ユニットに区分けさ
れ、あるいは複数のドライブセットが組合されて単一の
ドライブセットとして作用する単一の論理ユニットを構
成する。
各種変更態様が可能である。
ディスクアレーを論理保存ユニットと物理保存ユニット
に分けて区分けし、論理ユニットを独立したディスクア
レーとして作用させているため、小型ディスクドライブ
の容量を増加させることができる。
ライブを含むRAIDレベル1のアレーを示すブロック
図である。
ティディスクドライブを含むRAIDレベル3のアレー
を示すブロック図である。
ル5のアレーを示すブロック図である。
ル0のアレーを示すブロック図である。
ランクに分けられた10のドライブのアレーを示す構成
説明図である。
として組立られた2つのランクからなる10のドライブ
のアレーを示す構成説明図である。
ットに分割した2つのランクからなる10のドライブの
アレーを示す構成説明図である。
ットを構成する2つのランクからなる10のドライブの
アレーを示す構成説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数のディスクドライブにデータを保存
する方法であって、 上記複数のディスクドライブの各々を、同じ態様の複数
のパーティションに区分けするステップと、 前記区分けされた各々のパーティションを、対応する複
数のパーティションを含む複数の論理ユニットに割り当
てるステップと、を含み、 前記論理ユニットの各々は、独立したディスクアレーと
して動作し、前記論理ユニットの割り当てを示すディス
ク配列エリアに格納されたテーブルに基づいて異なるR
AIDレベルのデータが前記各論理ユニット内に保存さ
れるように構成されたことを特徴とするディスクアレー
の区分け方法。 - 【請求項2】 複数のディスクドライブにデータを保存
する方法であって、 上記複数のディスクドライブを複数のグループに割り当
てるステップと、 選択された前記グループを単一の論理ユニットに割り当
てるステップと、 前記グループを複数の論理ユニットに組織化するステッ
プと、を含み、 前記論理ユニットは、ディスクアレーとして動作し、前
記論理ユニットの割り当てを示すディスク配列エリアに
格納されたテーブルに基づいて異なるRAIDレベルの
データが前記各論理ユニット内に保存されるように構成
されたことを特徴とするディスクアレーの区分け方法。 - 【請求項3】 複数のチャンネルにわたって分配され、
且つ複数のランクに組織化された複数のディスクドライ
ブからなるディスクアレー内におけるデータの保存方法
において、 前記ランク内のディスクドライブを同じ態様の複数のパ
ーティションに区分けするステップと、 前記区分けされた各々のパーティションを、対応する複
数のパーティションを含む複数の論理ユニットに割り当
てるステップと、を有し、 前記論理ユニットの各々は、独立したディスクアレーと
して動作し、前記論理ユニットの割り当てを示すディス
ク配列エリアに格納されたテーブルに基づいて異なるR
AIDレベルのデータが前記各論理ユニット内に保存さ
れるように構成されたことを特徴とするディスクアレー
の区分け方法。 - 【請求項4】 複数のチャンネルにわたって分配され、
且つ複数のランクに組織化された複数のディスクドライ
ブからなるディスクアレー内におけるデータの保存方法
において、 第1のランクに属する各ディスクドライブを第2のラン
クに属するディスクドライブに連携させるステップと、 前記連携された一対のディスクドライブを単一の論理ユ
ニットとしてアドレス指定するステップと、 前記論理ユニットは、独立したディスクアレーとして動
作し、前記論理ユニットの割り当てを示すディスク配列
エリアに格納されたテーブルに基づいて異なるRAID
レベルのデータが前記論理ユニット内に保存されるよう
に構成されたことを特徴とするディスクアレーの区分け
方法。 - 【請求項5】 前記テーブルは、前記論理ユニットで用
いるRAIDレベル、論理ユニットのブロックサイズ、
セグメントサイズ及び当該論理ユニットのパラメータを
少なくとも含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れ
か1項に記載のディスクアレーの区分け方法。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
US81233991A | 1991-12-23 | 1991-12-23 | |
US812339 | 1991-12-23 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH05257611A JPH05257611A (ja) | 1993-10-08 |
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Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP35653092A Expired - Lifetime JP3160106B2 (ja) | 1991-12-23 | 1992-12-22 | ディスクアレーの区分け方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
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