JP3689120B2 - 構成可能な多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム - Google Patents
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Description
コンピュータ用の大容量メモリ型の用途では、ますます多くのメモリ容量と、格納データの安全化(故障後のデータ損失がないこと)とが必要になっている。そのうえユーザは、たとえシステムをメンテナンスしなくてはならないとしても常時作動可能な高信頼性システムを求めているので、アベイラビリティ(可用度)ということも考慮に入れなければならない。
現在提案されているサブシステムには、JBOD(Justa Bunch Of Disks)型またはRAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)型の2つのタイプがある。JBOD(直接ディスク連結)型サブシステムは最も簡単で最も安価である。必要なのは、6個のディスクを収容可能なドローワを4個までホストシステムに接続するための小型コンピュータシステムインターフェース(SCSI:Small Computer System Interface)のアダプタカードだけである。これによりオペレーティングシステムによってディスク間でミラーリングし、ディスクの故障に対してデータを保護するためにデータを安全化することができる。
このシステムの欠点は、構成が固定されているので(最大12個のディスクをもつ2個のSCSIインターフェース)、ユーザの必要性全てをカバーしないことにある。確かに、このシステムはミラーリングによってデータの適切な安全化を提供するが、たとえばアダプタカードの一要素に欠陥がある場合には、サブシステムはもはや作動しない。
RAIDシステムは2個のコントローラを含み、一方のコントローラは、他方のコントローラが故障した場合に、大容量ディスクのサブシステムを適切に作動させることができる。たとえば第1のコントローラをホストに接続し、別の接続ラインを用いて第2のコントローラを同じホストに接続する。
RAID型サブシステムは、コントローラおよび必要なキャッシュメモリのために高価であり、また一定の場合には、従来の方法で使用されたディスクと比較すると性能が期待はずれになることがある。しかも構成の数が限られている。
本発明は、非常にアベイラビリティに優れ、高性能で、大容量データを安全化でき、使用可能な構成の選択の幅が広いJBODサブシステムを提案することにより、従来技術の欠点を解消することを目的とする。
この目的は、構成可能な多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステムが、少なくとも1つのインターフェースアダプタカードと、それぞれが複数のディスクを含む少なくとも1つのドローワとを含み、各ドローワが、SCSIディスクインターフェースによりアダプタカードに接続され、第1のアダプタカードが、少なくとも1つのドローワのディスクアドレス体系を変えるためのスイッチを含み、1つまたは複数のアダプタカードが、独立したシングルエンド/ディファレンシャルエンドを備える2個のSE/DEインターフェースコンバータをそれぞれ含み、各SE/DEコンバータが、ドローワに接続されるとともにアダプタカードの2個のDC/DC(直流/直流)コンバータの各々により区別なく供給され、2個の外部SCSIコネクタが、各SE/DEコンバータに接続されることを特徴とすることによって、達せられる。
別の特徴によれば、スイッチが、デュアル・インライン・スイッチ型のハードウェアスイッチが、またはソフトウェア型のスイッチである。
他の特徴によれば、スイッチは、2個のドローワのディスクのアドレスに一定値を加算し、この値が好適には8である。
また別の特徴によれば、ディスクのドローワをアダプタカードに接続するSCSIインターフェースは、シングルエンド(SE:Single Ended)型である。
もう1つの特徴によれば、アダプタカードをホストシステムに接続するSCSIインターフェースが、ディファレンシャルエンド(DE:Differential Ended)型である
さらに別の特徴によれば、各SE/DEコンバータは、ライン・ターミネータかまたはホスト装置のバス・アダプタに接続するために、サブシステム外部にアクセス可能な2個のコネクタにV字形接続により接続される。
他の特徴によれば、SE/DEコンバータのブロックの各DC/DC(直流/直流)コンバータが、「ワイアードOR」を介して、対応するブロックの2個のSE/DEコンバータに電圧を分配する。
もう1つの特徴によれば、アダプタカードがドータカードを含み、このドータカードが、第1の位置でディスクの所定の2個のドローワにアダプタカードを接続し、第2の位置で第1の位置のドローワとは異なるディスクの2個のドローワにアダプタカードを接続可能にする。
別の特徴によれば、接続ラインは、2個のSE/DEコンバータの2個のコネクタを接続し、それによってディスクの2個のドローワを連鎖する。
また別の特徴によれば、ディスクのドローワを接続するSCSIディスクインターフェースおよびまたはホストシステムに1つまたは複数のアダプタカードを接続するSCSIディスクインターフェースは、Ultra/Wide型であって40メガオクテット/秒の最大伝送速度をもつ。
他の特徴によれば、ディスクのドローワに配置されないライン・ターミネータは、関連する各アダプタカードの各ドータカードに組み込まれている。
本発明の他の特徴及び長所は、添付図の説明から明らかになるだろう。
第1図は、本発明によるサブシステムのブロック図である。
第2A図から第2F図は、JBOD(Just Bunch Of Disks)型サブシステムと相容れる本発明のサブシステムの変形実施形態で考えられる構成の、限定的ではない実施形態の簡単なブロック図である。
第3図は、ドローワ内のディスクどうしの連鎖の図である。
本発明について詳述する前に、以下の説明をよりよく理解するために幾つかの注意をしておくことが必要である。
JBODサブシステムは、直接ディスク連結システムである。このサブシステムは、ホストシステムに接続され、オペレーティングシステムによって、同一のサブシステムにおいてディスクのミラーリングをすることができる。JBODシステムは、信頼性と最大の高いアベイラビリティとをもたらすために検討されているだけである場合、それ自体としての機能性はない。
SCSIインターフェースは、各終端が、ライン・ターミネータで終わっている複数のラインからなる。Wide SCSIインターフェースは、8ビットのデータと1ビットのパリティとを含むデータ・バス、8ビットのデータと1ビットのパリティとを含むデータまたはコマンド/レスポンス・バス、及び9個の他の信号によって決定される。最大16個までのオブジェクトを接続可能であり、このオブジェクトは、ディスク若しくはホストシステムとすることができる。SCSIインターフェースには次のような各種のタイプがある。
−伝送速度が5メガオクテット/秒(MB/s)のNarrow SCSI
−伝送速度が10メガオクテット/秒のFast SCSI
−伝送速度が20メガオクテット/秒のFast/Wide SCSI
−伝送速度が40メガオクテット/秒のUltra/Wide SCSI
Narrow型とFast型のSCSIインターフェースは8ビット型であり、ユーザは、最大8個のオブジェクトに接続することができる。Fast/Wide型とUltra/Wide型のSCSIインターフェースは16ビット型であり、ユーザは、最大16個のオブジェクトに接続することができる。SCSIインターフェースには二種類あり、シングルエンド(SE:Single Ended)は、ラインの長さが3〜6メートルに制限されている。ディファレンシャルエンド(DE:Differential Ended)は、ラインの長さが25メートルまで可能である。第1のSEは、オープンコレクタの技術を用い、信号は単一の接続リンクに伝達され、復路は大容量で行われる。第2のDEはそれぞれが反対の情報を伝送する2本のラインを必要とする(差動技術)。
第3図は、ドローワにおけるディスクどうしの連鎖の図である。Fast/WideまたはUltra/Wide SCSIインターフェースは、16個のオブジェクトを受容可能であり、連鎖の目的は、考えられる分岐路の形成をできるだけ少なくすることにある。何故なら分岐路は信号を妨害するからである。オブジェクトの数は、オブジェクトに対して定められるアドレス数によって制限される。SCSIインターフェースにおける接続数を制限することによって、このインターフェースでのノイズ及び妨害が少なくなる。ディスクのドローワ(4)は、たとえば6個までディスク(20)を含むことができる。ディスク(20)のSEのSCSIインターフェースは、プリント回路カード(13)に連鎖される。SCSIインターフェースは、連鎖により6個のディスク(第3図;20)に接続されるフラットケーブル(16)から到達し、ライン・ターミネータ(15)によって終わる。1つまたは複数のディスク(20)が存在しない場合、あるいは接続されていない場合でも、SCSIインターフェースは切断されず、システムは作動し続けることができる。
第1図は、本発明によるサブシステムのブロック図であり、各構成要素間でなし得る配線を示したものである。図1図では、2個の同じアダプタカード(1a、1b)および4個のドローワ(4)が示されており、ドローワは、たとえばそれぞれが6個までディスク(20)を収容することが可能である。この構成例は、例として挙げただけであるので、本発明をこの構成に制限されるものではない。実際、異なる数のアダプタカード(1)、ドローワおよびディスクを含む、本発明によるサブシステムの構成を検討することができる。各ドローワ(4)に対してディスク(20)のアドレスは、たとえば0から5のように番号が付けられる。ドローワ(4)は、たとえばUltra/Wide型のシングルエンド(SE)のSCSIインターフェース(2)によりアダプタカード(1)に接続される。各アダプタカード(1a、1b)は、各アダプタカード(1a、1b)に配置されるドータカード(12a、12b)によって、最大でも2個のコネクタ(3)に接続される。ドータカード(12a、12b)システムにより、2セットの同じアダプタカード(1a、1b)を決定できる。各ドータカード(12a、12b)は、関連するアダプタカード(1a、1b)に2個の位置を有する。第1の位置では、ドータカード(12aまたは12b)は、関連するカード(1aまたは1b)を、2個のドローワ(4(a)、4(b))に接続された2個のコネクタ(3、A及びB)に接続することができる。第2の位置では、ドータカード(12aまたは12b)は、関連するカード(1aまたは1b)を、他の2個のドローワ(4(d)、4(e))に接続された他の2個のコネクタ(3、D及びE)に接続することができる。本発明によるサブシステムが第2図に示されるように2個のアダプタカード(1a、1b)を含む場合、関連する各アダプタカード(1a、1b)における各ドータカード(12a、12b)の位置を異なるものにして、同一のドローワ(4)が2個のアダプタカード(1a、1b)に接続されるようなことがないようにしなければならない。ユーザに対しては、たとえばLEDディスプレイによる自動装置(図示せず)により、関連するアダプタカード(1a、1b)にドータカード(12a、12b)を誤って取り付けた場合、たとえば接続を誤ったとか、ドータカード(12a、12b)の取り付けを忘れたとか、あるいは関連するアダプタカード(1aまたは1b)で位置決めを誤った場合を知らせるようにする。有利には、アダプタカード(1a、1b)のライン・ターミネータをドータカード(12a、12b)に組み込むか、あるいはアダプタカード(1a、1b)の外部に配置する。ターミネータ(121)をドータカード(12a、12b)に組み込んだ変形実施形態では、アダプタカード(1a、1b)の外部に配置されるターミネータ(122)をなくす。ターミネータ(122)がアダプタカード(1a、1b)の外部に配置される変形実施形態では、ドータカード(12a、12b)に組み込まれるターミネータ(121)をなくしている。第1図に示した例では、第1のドータカード(12a)が、関連するアダプタカード(1a)の第1の位置に取り付けられ、第2のドータカード(12b)が、関連するアダプタカード(1b)の第2の位置に取り付けられている。各アダプタカード(1a、1b)はまた、関連するドータカード(12aまたは12b)に接続される2個のSE/DEコンバータ(7)を含む。各アダプタカード(1)のコンバータ(7)は独立しており、その固有のクロックを有する。従って、SE/DEコンバータの一方で故障があっても他方には伝播しない。SE/DEコンバータ(7)のブロック(6)は、2個のDC/DC(直流/直流)コンバータ(8)により電力供給され、直流コンバータは、サブシステムの約24ボルトの一般供給直流電圧を、各SE/DEコンバータ(7)のために、安定化した5ボルトの特定電圧に変える。しかし2個のDC/DCコンバータ(8)の各々が、たとえば「ワイアードOR」(9)を介して同一ブロックの2個のSE/DEコンバータ(7)に電流を分配する。かくして、2個のDC/DCコンバータ(8)の一方が故障すると、他方が2個のSE/DEコンバータ(7)を供給する。ディスクのサブシステムの各SE/DEコンバータ(7)は、2個のコネクタ(10)により外部と接続可能である。本発明によるサブシステムは、DEのSCSIインターフェース(17)によりホストシステムに接続される。第1のアダプタカード(1b)は、スイッチ(11)に接続される。このスイッチは、ハードウェア型であって例えばデュアル・インライン・スイッチであるか、あるいはソフトウェア型である。スイッチ(11)は、ディスク(20)のドローワ(4)の少なくとも1つのコネクタ(3)に接続され、たとえば第1のアダプタカードのディスク(20)のドローワ(4(d)、4(e))のコネクタDとE(3)に接続される。スイッチ(11)は、作動時には、たとえば+8などの一定数を、接続される2個のドローワ(4(d)、4(e))のディスク(20)のアドレスに加算することによって、接続されているドローワ(4(d)、4(e))のアドレス体系を変える。従って、スイッチ(11)に接続されている2個のドローワ(4(d)、4(e))のディスク(20)のアドレスの範囲は、値0〜5から値8〜13に移行する。
第2A図から第2F図までは、JBOD(Just Bunch Of Disks)システムと相容れる本発明のサブシステムの変形実施形態で構成可能な限定的ではない実施形態の簡単なブロック図である。分かりやすくするために、ドータカード(12a、12b)を図から省き、ディスク(20)のドローワ(4)のコネクタ(3)とアダプタカード(1)との具体的な物理リンクだけを示した。第2F図に示された構成では、ユーザは、6個のディスク(20)のSCSIインターフェースに例えば4個のホストシステム(100(a)、100(b)、100(c)、100(d))をそれぞれ接続することができる。
各SE/DEコンバータ(7)につき2個のコネクタ(10)を設置することにより、異なるアダプタカード(1a、1b)の2個のSE/DEコンバータ(7)の間で外部連鎖を行うことができる。第2A図と第2C図に示したように、2個の異なるカード(1a、1b)のSE/DEコンバータ(7)の2個のコネクタ(10)の間に配置される接続リンク(18)によって異なるカード(1a、1b)の2個のSCSIインターフェースを一緒に接続できる。この構成では、接続される2個のドローワ(4)のディスク(20)が同じアドレスを有するので、アドレスが衝突する。スイッチ(11)は、この特定の構成で、一方のドローワのディスク(20)のアドレスに例えば+8の一定値を加算することによってドローワ(4)のアドレス体系を変え、それによってこの衝突を回避可能にする。第2A図に示された構成では、第1のホストシステム(100b)が12個のディスクのSCSIインターフェースに接続され、他の2個のホストシステム(100a、100c)が、6個のディスクのSCSIインターフェイスにそれぞれ接続されている。考えられる以下の構成は、例として挙げられたのであって限定的なものではない。
−アドレス0、1、2、3、4、5の6個のディスクの4個のSCSIインターフェースで、各SCSIインターフェースにつき少なくとも1つのホストシステム(100)を備えるか(第2F図)、またはそれぞれ6個のディスクの2個のSCSIインターフェースの少なくとも2個のホストシステムで、連鎖があるか(第2C図)、または連鎖がないもの(第2B図)。
−アドレス0、1、2、3、4、5、8、9、10、11、12、13の12個のディスクの2個のSCSIインターフェースで、各SCSIインターフェースが、少なくとも1つのホストシステムに接続可能であり(第2E図)、スイッチ(11)によりアドレスが変更されるもの。
−アドレス0、1、2、3、4、5、8、9、10、11、12、13の12個のディスクの1個のSCSIインターフェースで、1個のホストシステム(第2A図:100b)に接続されるものと、アドレス0、1、2、3、4、5及び8、9、10、11、12、13の6個のディスクの2個のSCSIインターフェイスで、少なくとも2個のホストシステム(第2A図:100a、100c)に接続され、スイッチ(11)によりアドレス変更されるもの。この構成は、リンク(第2A図:18)により、異なる2個のブロック(6)の2個のSE/DEコンバータ(7)の連鎖を必要とする。
−6個のディスクのSCSIを2個、リンク(18)により結合して得られ、アドレス0、1、2、3、4、5、8、9、10、11、12、13を持つ12個のディスクの1個のSCSIインターフェースで、たとえば4個のホストシステム(第2D図)に接続されたもの。例えば、FIG2Dでは、コンバータ(7d)が、コネクタDを介してドロワ(4d)に接続される共に、4個のホストシステム、すなわちホストシステム(100a)及び(100b)に直接、又、ホストシステム(100c)及び(100d)にリンク(18)を介して接続されており、コンバータ(7b)が、コネクタBを介してドロワ(4b)に接続されると共に、4個のホストシステム、すなわちホストシステム(100c)及び(100d)に直接、ホストシステム(100a)及び(100b)にリンク(18)を介して接続されている。
以上の様々な構成により、ユーザは、たとえばミラーリング機能を用いることによってデータを安全化できる。ミラーリング機能は、同一のドローワ(4e)の別のディスク(第2B図:201e)にディスク(第2B図:200e)をコピーすることからなる。さらにもっと自在性を得るためには、別のドローワのディスクにコピーする。また本発明によれば、ミラーの役割をするディスク(第2B図:200e、200d)が、異なるドローワ(第2B図:4e、4d)で選択される。第2C図によれば、本発明によるサブシステムを用いると、2個のホストシステム(100a、100b)が、異なるドローワ(4e、4a)のディスク(200e、200a)に配置されるデータを共有することも可能であり、これらの同じディスク(200e、200a)は、たとえばそれ自体を異なるドローワ(4a、4e)のディスク(201a、201e)にミラーリングすることができる。こうした構成の場合、SE/DEコンバータ(7)の同一のアダプタカード(1)の2個のSE/DEコンバータ(7)に各ホストシステムを接続し、第1のホストシステム(100a)のSE/DEコンバータ(7e)と、第2のホストシステム(100b)のSE/DEコンバータ(7a)との間でリンク(18)を介して連鎖を行うだけで十分である。この実施形態では、ディスク(200e)が故障すると、データは別のディスク(200a)にバックアップされているので、情報がなくなることはない。もし欠陥がドローワ全体に広がることがあっても、異なるドローワでデータがバックアップされているので、データへのアクセスが常に可能になる。しかも連鎖によって、ホストシステム(100a)が故障しても第2のホスト(100b)が共有データを使用し続けることができる。
第2D図に示された考えられるもう1つの構成は、12個のディスクのSCSIインターフェースに4個のホストシステムを接続することからなる。この構成は、2個の異なるブロック(6)の2個のSE/DEコンバータ(7b、7d)を連鎖し、次にY型ケーブル(21)を用いて4個のホストシステムを接続することによって得られる。
かくしてユーザは、その必要性に応じて構成可能な高いアベイラビリティのデータ安全化システムを思うままに使用できる。
ディスク(20)のアドレス変更と、SE/DEコンバータ(7)の出力におけるY型二重接続との可能性により、構成を柔軟なものにすることができる。また電力供給とコンバータの二重化により、アベイラビリティを高めることができる。
従って、こうした構成可能な多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステムは、アベイラビリティが高いシステムである。その大量メモリ容量は、ディスク24個まで可能であって、連鎖の可能性および使用の柔軟性により非常に幅広い範囲の構成を選択できる。
また、当業者が検討する他の変形実施形態も本発明の意図の一部をなすものである。
Claims (11)
- 少なくとも1つのインターフェースアダプタカード(1a、1b)と、それぞれが複数のディスク(20)を含む少なくとも1つのドローワ(4)とを含み、各ドローワ(4)が、SCSIディスクインターフェース(2)によりアダプタカード(1aまたは1b)に接続され、第1のアダプタカード(1aまたは1b)が、少なくとも1つのドローワ(4)のディスク(20)の論理アドレス体系を変えるべく当該アダプタカード(1aまたは1b)に接続されたスイッチ(11)を具備し、1つまたは複数のアダプタカード(1a、1b)が、独立したシングルエンド/ディファレンシャルエンドを備える2個のSE/DEインターフェースコンバータ(7)をそれぞれ含み、各SE/DEコンバータ(7)が、ドローワ(4)に接続されるとともにアダプタカード(1)の2個のDC/DCコンバータ(8)の一方により区別なく電力供給され、2個の外部SCSIコネクタ(10)が、各SE/DEコンバータ(7)に接続されることを特徴とする、構成可能な多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- スイッチ(11)が、デュアル・インライン・スイッチ型のハードウェアスイッチか、またはソフトウェア型のスイッチであることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の構成可能な多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- スイッチが、2個のドローワ(4)のディスク(20)のアドレスに一定値を加算し、この値が好適には8であることを特徴とする、請求項1または2に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- ディスク(20)のドローワ(4)をアダプタカード(1)に接続するSCSIインターフェース(2)が、シングルエンドSE(Single Ended)型であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- アダプタカード(1)をホストシステムに接続するSCSIインターフェース(17)が、ディファレンシャルエンドDE(Differential Ended)型であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- 各SE/DEコンバータ(7)が、ライン・ターミネータかまたはホスト装置のバス・アダプタに接続するために、サブシステム外部にアクセス可能な2個のコネクタ(10)にV字形接続(17)により接続されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- SE/DEコンバータ(7)のブロック(6)の各DC/DCコンバータ(8)が、「ワイアードOR」を介して対応するブロック(6)の2個のSE/DEコンバータ(7)に電圧を分配することを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- アダプタカード(1)が、ドータカード(12)を含み、このドータカードが、第1の位置でディスクの所定の2個のドローワにアダプタカードを接続し、第2の位置で第1の位置のドローワとは異なるディスクの2個のドローワにアダプタカードを接続可能にすることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- リンク(18)が、2個のSE/DEコンバータ(7)の2個のコネクタ(10)を接続し、それによってディスク(20)の2個のドローワ(4)を連鎖することを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- ディスクのドローワ(4)を接続するSCSIディスクインターフェースおよび/またはホストシステムに1つまたは複数のアダプタカード(1)を接続するSCSIディスクインターフェースが、Ultra/Wide型であって40メガオクテット/秒の最大伝送速度をもつことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
- ディスク(20)のドローワ(4)に配置されないライン・ターミネータ(121)が、関連する各アダプタカード(1a、1b)の各ドータカード(12a、12b)に組み込まれていることを特徴とする、請求項8に記載の多数のインターフェースを備えたディスクのサブシステム。
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