JP3184406B2 - ディスクアレイ装置 - Google Patents

ディスクアレイ装置

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JP3184406B2 JP16655294A JP16655294A JP3184406B2 JP 3184406 B2 JP3184406 B2 JP 3184406B2 JP 16655294 A JP16655294 A JP 16655294A JP 16655294 A JP16655294 A JP 16655294A JP 3184406 B2 JP3184406 B2 JP 3184406B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多数のディスク装置を
共通バスに接続した構成を含んで成るディスク記憶シス
テム、特に、ディスクアレイ装置の入出力性能の改善方
法とその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディスク装置単体の低コスト化,ディス
ク記憶システムの入出力性能改善の要求の高まりから、
ディスクアレイ装置が注目されている。ディスクアレイ
装置ではアレイ制御装置に多数のディスク装置が接続さ
れるが、ディスク装置とアレイ制御装置の接続は、実装
とコストの面から共通バスに多数のディスク装置を接続
した共通バスによるのが一般的である。
【0003】ディスク装置が接続される共通バスはSC
SIバス、あるいはATAバス等が広く使用されてお
り、これら共通バスでは同時には1台のディスク装置の
みが共通バスを使用する。従って、多数のディスク装置
が共通バスに接続され、かつ、並列に動作するディスク
アレイ装置では、ディスク装置の共通バスへの接続要求
は多重に発生するので、共通バスのデータ転送速度に加
えて、ディスク装置の共通バスへの接続制御方法が入出
力性能に大きく影響する。
【0004】従来、このような共通バスを使用するに
は、アビトレーションに勝つか(SCSIバスなど)、割込
みによりホストにバス使用を要求し許可を受ける(AT
Aバスなど)ことになる。そして要求が競合した場合
は、あらかじめディスク装置ごとに決められた優先順位
に従う。またディスク装置の割込み方法として、ディス
ク装置からの割込みを制御への割込み線に集約して知ら
せる方式が特開平5− 298238号公報に開示されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ディスクアレイ装置で
は、データを分割して複数のディスク装置に格納するこ
とが行われ、ディスクアレイとしての動作終了は、全て
のディスク装置にデータが格納された時(データライ
ト)、あるいは全てのディスク装置からデータが読み出
された時(データリード)である。複数のディスク装置が
並列に動作するのでバス要求の競合が起こるが、この
時、ディスク装置の共通バスへの接続,データ転送はデ
ィスク装置が無駄な回転待ちを起こさないうちに行いた
い。具体的には、ディスク装置に内蔵されるバッファメ
モリが、データリード時ではあふれないように、データ
ライト時では空にならないようにする必要がある。すな
わちディスク装置の共通バスへの接続は、バス要求から
実際にバスに接続されるまでの待ち時間をできるだけ短
く、かつ各々のディスク装置の待ち時間のばらつきを小
さくすることが望ましい。そして、その最も簡単で有効
な実現方法は、接続要求順にディスク装置を共通バスに
接続することである。
【0006】しかし、ディスク装置からの共通バス接続
要求が競合した場合、前に述べたように、あらかじめデ
ィスク装置ごとに決められた優先順位に従う従来技術で
は、優先順位の低いディスク装置の待ち時間が長くな
り、甚だしい場合は、いわゆる沈み込みが発生する。特
開平5−298238 号公報に開示されている方法では、制御
装置はディスク装置の割込み発生を速やかに知ることが
できるが、複数の割込みが競合した場合は発生順を知る
ことは困難であり、割込み発生ディスク装置を特定する
にはポーリングが必要である。
【0007】ここで十分留意すべきは、たとえ沈み込み
が発生せず、バッファメモリの容量が大きく、例えば、
複数トラック分ある場合でも、大きなサイズのデータの
入出力時、あるいはシ−ケンシャルアクセス時には、共
通バス接続待ち時間のディスク装置間におけるばらつき
の累積により無駄な回転待ちが容易に発生し得ることで
ある。このため、デイスク装置の共通バスへの接続待ち
時間は、それを短くすると同時にそのディスク装置間の
ばらつきを小さくすることが重要である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、共通バスに多数のディスク装置を接続
した構成を有するディスクアレイ装置で、制御装置に割
込み要求の有無をディスク装置ごと識別する手段,ディ
スク装置個々の割込みをマスクする手段,前記マスク手
段によるマスク結果を各々のディスク装置について論理
和をとって制御装置への割込み要求とする手段,ディス
ク装置を選択して共通バスに接続する手段を設けて構成
するようにした。ここで制御装置はマイクロプロセッサ
で実現し、割込みは、データ転送要求、あるいは共通バ
ス接続要求に替えることができる。
【0009】
【作用】最初、起動した全ディスクの割込みを許可して
おく。ディスク装置が共通バスへの接続を要求して割込
みを発生すると、ディスクアレイ制御装置への割込み要
求が発生し、ディスクアレイ制御装置は割込みを発生し
ているディスク装置を認識後、ディスク装置の割込み要
求をマスクする。したがって次にディスクアレイ制御装
置への割込み要求が発生するのは、新たに他のディスク
装置から割込み要求が発生した時であり、ディスクアレ
イ制御装置は各々のディスクの割込み状況を読み込むこ
とにより新たに割込み要求を発生したディスク装置を識
別できる。
【0010】以上の手順を繰り返すことによりディスク
アレイ制御装置は、各々のディスク装置の割込み要求
を、その発生順に認識できる。そしてディスクアレイ制
御装置は共通バスが使用可能となり次第、割込みがデー
タ転送要求であることを確認し、ディスク装置をデータ
転送要求順に選択して共通バスに接続,データ転送を行
う。これにより共通バスへの接続待ち時間のディスク装
置間のばらつきを小さくできる。この結果、ディスク装
置内蔵バッファメモリのオーバフロー,アンダフローに
起因する無駄な回転待ちが無くなり、データ転送速度が
改善される。またディスク装置内蔵バッファメモリの容
量が少ない(1トラック容量以下)場合にも無駄な回転
待ちの発生を少なくできるので、データ転送速度が改善
される。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例のハードウエア構造を
示す図、図2は制御方法を説明する図、図3はその制御
フローを示す図である。
【0012】図1で2−1〜2−8は8台のディスク装
置であり、それらはバススイッチ3−1〜3−8を介し
て共通バス4に接続され、制御用マイクロプロセッサ1
からディスク選択レジスタ9をセットしてバススイッチ
を制御することによりディスク装置ごとに接続をオン/
オフできる。50−1〜50−8はそれぞれディスク装
置2−1〜2−8からの割込み要求であり、割込みバッ
ファ/レジスタを介してマイクロプロセッサ1に読み込
み、ディスク装置ごとに割込み要求の有無を認識する。
【0013】各ディスク装置ごとの割込み要求はさらに
マイクロプロセッサ1によりセットされる割込みマスク
レジスタ7の各ビットと論理積ゲート6−1〜6−8で
論理積演算を行い、その結果を論理和ゲート5により論
理和演算を行うことによりマイクロプロセッサ1への割
込み信号52を生成する。11はディスクインタフェー
ス制御回路であり、マイクロプロセッサ1からの指示に
より、ディスク共通バス4を制御し、上位制御装置に接
続する。
【0014】以上に説明した構成により各ディスク装置
からのデータ転送要求を要求順にマイクロプロセッサ1
で認識し、要求順にディスク装置をディスク共通バス4
に接続し、データ転送を行うことが可能になる。次に8
台のディスク装置に分割して格納したデータを読み出す
RAID3のリード動作を例にとり、図1と図2を参照
しながら具体的に説明する。
【0015】図2で、20はディスク装置からの割込み
を、割込み要求順に格納する割込みキュー、21は割込
みキュー20から割込み要求を取り出して解析し、ディ
スクを共通バスに接続,データ転送を制御する制御プロ
グラムを表しており、マイクロプロセッサ1により実行
される。先ず、マイクロプロセッサ1から各ディスク装
置2−1〜2−8に起動(24)をかける。この時、デ
ィスク選択レジスタ9で複数のディスク装置のバススイ
ッチをオンにすれば、コマンドのブロードキャストが可
能であり、同時に複数のディスク装置に起動をかけるこ
とができる。
【0016】各ディスク装置は指定されたシリンダ,ト
ラック,セクタへのヘッド位置決め(アクセス)を行い
ホストへ転送できるだけのデータを内蔵バッファメモリ
に読み込むとデータ転送を要求する割込みを発生する。
この時、割込み発生のタイミングは、スピンドル非同期
回転,シーク時間のばらつき等の要因により各ディスク
装置ごとに異なるのが普通である。
【0017】図2では、最初にディスク装置2−3が割
込み22−1を発生し、これは割込み信号52によりマ
イクロプロセッサ1に知らされ、マイクロプロセッサ1
は割込みバッファ/レジスタ8を読み込むことによりデ
ィスク装置2−3の割込み要求を知る。そこでマイクロ
プロセッサ1は割込みキュー20にディスク装置2−3
の割込み(23−1)を登録し、割込みマスクレジスタ
7の対応するビットに0をセットし、論理積ゲート6ー
3(図示せず)によりデイスク装置2−3からの割込み
をマスクしておく。これにより次にマイクロプロセッサ
1に割り込むのはディスク装置2−3以外のディスク装
置からの新たな割込みである。
【0018】割込み解析/ディスク制御プログラム21
は割込みキュー20からディスク装置2−3の割込み要
求23−1を取り出し、ディスク選択レジスタ9の対応
ビットをセットしてディスク装置2−3をディスク共通
バス4に接続、ディスク装置2−3のステータスを読み
込んでデータ転送要求を確認後、ディスクインタフェー
ス制御回路11を介してディスク装置2−3にデータ転
送を指示(25)、割込みマスクレジスタ7の対応ビッ
トを1にセットしてディスク装置2−3の割込みを再び
許可しておく。ディスク装置2−3のデータ転送中に次
々に発生したディスク装置2−8,2−2,2−6から
の割込み22−2,22−3,22−4は、前記の手順
に従って割込み発生順に割込みキュー20に格納するこ
とができる。そしてデイスク装置2−3のデータ転送終
了後、割込み順にディスク装置2−8,ディスク装置2
−2,ディスク装置2−6をディスク共通バス4に接続
し、データ転送を行う。
【0019】以上に説明した方法はマイクロプロセッサ
1による制御で実現される。次に、その制御プログラム
のフローを図3に示す。最初に割込みキュー20をクリ
アし、ディスク装置にコマンドを発行し、起動をかける
(301)。そしてディスク装置からの割込み要求を待
つ(302)。割込みがあると割込みレジスタ8をリー
ド,割込みディスク装置を識別して割込みキュー20に
登録、登録ディスク装置の割込みをマスクする。次に割
込みキューから割込み要求を読み出し、ディスク選択レ
ジスタ9の対応ビットをセットして割込みを要求したデ
ィスク装置をディスク共通バスに接続,ステータスを読
み出してデータ転送要求を確認後、データ転送を起動
し、データ転送を起動したディスク装置の割込みマスク
を解除する(303)。
【0020】データ転送中の他ディスク装置からの割込
みを監視し(304)、割込みが有れば割込みバッファ
/レジスタ8をリードし、割込みキューに登録、登録し
たディスク装置の割込みをマスクする(305)。一
方、データ転送の終了を検出すると(306)、前回の
データ転送中に登録された他ディスク装置からの割込み
を調べ、割込み登録ディスクのステータスを読み出して
データ転送要求を確認しておく(308)。データ転送
が全て完了したかを調べ(309)、完了であればディ
スクアレイ装置としてのデータ転送終了であり、そうで
なければ割込みキュー先頭のデータ転送要求ディスク装
置を選択してディスク教養バスに接続し、データ転送を
起動し、データ転送を起動したディスク装置の割込みマ
スクを解除し(310)、処理304に戻る。
【0021】
【発明の効果】本発明によればデータ転送を要求した順
にディスク装置をディスク共通バスに接続し、データ転
送を行うことができるので、ディスク装置の共通バスへ
の接続待ち時間のばらつきが抑えられるので、たとえデ
ィスク装置の内蔵バッファメモリの容量が十分でなくて
も無駄な回転待ちが発生することがほとんどなく、デー
タ転送速度が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例のブロック図。
【図2】図1に示すハードウェアの動作例の説明図。
【図3】図1のマイクロプロセッサ1で実行される制御
プログラムのフローチャート。
【符号の説明】
1…マイクロプロセッサ、2−1〜2−8…ディスク装
置、3−1〜3−8…バススイッチ、4…ディスク共通
バス、7…割込みマスクレジスタ、8…割込みバッファ
/レジスタ、9…ディスク選択レジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−180652(JP,A) 特開 平8−202481(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/06 G06F 13/10 340

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のディスク装置と、 該複数のディスク装置に書き込むデータ又は該複数のデ
    ィスク装置から読み出したデータを転送するための共通
    バスと、 該共通バスへの接続を要求する該複数のディスク装置か
    らの割込み要求を処理する制御装置と、 該複数のディスク装置の各ディスク装置と該制御装置と
    を接続し、各ディスク装置からの割込み要求を該制御装
    置に送信する複数の信号線とを有し、該制御装置は、 該複数のディスク装置からの割込み要求をマスクするた
    めの情報と該割込み要求とから割込み信号を生成し、 該割込み信号が作成されると、該割込み信号に対応する
    割込み要求の出力元ディスク装置を検知し、 該複数のディスク装置中のディスク装置を選択的に該共
    通バスに接続することを特徴とするディスクアレイ装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のディスクアレイ装置にお
    いて、 該制御装置は、該複数のディスク装置のうち2以上のデ
    ィスク装置を該共通バスに接続するように制御し、 該共通バスに接続された該2以上のディスク装置に対
    し、データのブロードキャストを可能ならしめたことを
    特徴とするディスクアレイ装置。
  3. 【請求項3】複数のディスク装置と、 該複数のディスク装置に書き込むデータ又は該複数のデ
    ィスク装置から読み出したデータを転送するための共通
    バスと、 該共通バスへの接続を要求する該複数のディスク装置か
    らの割込み要求を処理する制御装置と、 該複数のディスク装置の各ディスク装置と該制御装置と
    を接続し、各ディスク装 置からの割込み要求を該制御装
    置に送信する複数の信号線とを有し、 該制御装置は、 該複数のディスク装置からの割込み要求の発生順序を識
    別し、 該割込み要求の発生順序から該複数のディスク装置のデ
    ータ転送要求順を判定し、 該複数のディスク装置を該データ転送要求順に該共通バ
    スに接続することを特徴とするディスクアレイ装置。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載のディス
    クアレイ装置において、 該複数のディスク装置と該共通バスと該制御装置とに接
    続されたバススイッチを有し、 該制御装置は該バススイッチのオン/オフを制御するこ
    とで該複数のディスク装置と該共通バスとの接続を制御
    することを特徴とするディスクアレイ装置。
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