JP7493001B2 - 圧縮伸長装置、ストレージシステム、および圧縮伸長方法 - Google Patents

Description

本開示は、ストレージシステムに用いられる圧縮伸長器に関する。

ストレージシステムに、データの圧縮および伸長を高速化するために圧縮伸長器を搭載することがある。圧縮伸長器には、正しく圧縮処理が行われていることを保証することが求められる。

特許文献１には、圧縮機能付きのフラッシュディスクが開示されている。特許文献１のフラッシュディスクは、正しく圧縮処理が行われていることを保証している。ホストコンピュータからのライトデータに冗長データを付加して圧縮し、それを伸長して元のデータと比較することで、圧縮処理が正しく行なわれていることを保証し、更に、圧縮したデータに冗長データを付加してフラッシュメモリに書き込み、それをリードして書き込み前のデータと比較することで、フラッシュメモリに正しくライトされていることを保証する。

特開平８－０５５０６３号公報

特許文献１のフラッシュディスクは、圧縮処理が正しく行われていることを保証するために伸長回路が設けられているので、回路規模が大きくなっている。

本開示に含まれるひとつの目的は、効率の良い構成の圧縮伸長器を可能にする技術を提供することである。

本開示に含まれるひとつの態様による圧縮伸長器は、平文のデータの圧縮および圧縮されたデータの伸長を行う圧縮伸長装置であって、平文のデータに対する誤り検出符号を生成する誤り検出符号生成部と、平文のデータを圧縮する圧縮回路と、圧縮されたデータを伸長する伸長回路と、平文のデータに対する誤り検出符号を生成して他の誤り検出符号と比較する比較部と、を有する。圧縮伸長器は、入力平文データを入力とし、該入力平文データを圧縮する圧縮モードにおいて、前記誤り検出符号生成部が、前記入力平文データに対する誤り検出符号である第１符号を生成し、前記圧縮回路が、前記入力平文データを圧縮した圧縮データを生成し、前記伸長回路が、正常性確認用に、前記圧縮データを伸長した復元平文データを生成し、前記比較部が、前記復元平文データに対する誤り検出符号である第２符号を生成して前記第１符号と比較し、前記第１符号と前記第２符号とが一致したら前記圧縮データと前記第１符号または前記第２符号とを出力する。また、本圧縮伸長器は、入力圧縮データと前記入力圧縮データの元の平文データに対する誤り検出符号である入力符号とを入力とし、前記入力圧縮データを伸長する伸長モードにおいては、前記圧縮モードで正常性確認用に用いられる前記伸長回路が、前記入力圧縮データの伸長用に用いられて、前記入力圧縮データを伸長した平文データを生成し、前記比較部が、前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、前記入力符号と比較し、前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する。
伸長時に、圧縮モードで正常確認用に用いられる伸長回路が使用可能かを判断する仕組みを設けておき、伸長回路(正常確認用ではなく伸長専用回路)と正常確認用伸長回路を選択可能とすることにより、全体としての伸長回路規模を抑えることが可能となる。

本開示に含まれるひとつの態様によれば、圧縮と伸長を行う圧縮伸長器において、効率よく回路を実装することが可能となる。

ストレージシステムのブロック図である。 圧縮伸長器の概略のブロック図である。 圧縮伸長用ＤＭＡＣのブロック図である。 伸長モードでの圧縮伸長制御部の動作を説明するための図である。 伸長専用ＤＭＡコントローラのブロック図である。 圧縮モードにおける圧縮伸長器の動作を示すシーケンス図である。 コマンド内容を示すテーブルである。 ＤＭＡＣ選択処理のフローチャートである。 圧縮モードにおける圧縮伸長用ＤＭＡＣの動作を示すシーケンス図である。 分配先管理テーブルの一例を示す図である。 集約部リクエスト管理テーブルの一例を示す図である。 伸長モードにおける圧縮伸長用ＤＭＡＣの内部動作を示すシーケンス図である。 伸長専用ＤＭＡＣの内部動作を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、ストレージシステムのブロック図である。ストレージシステム１０は、一例としてサーバと外部記憶装置を含んで構成され、データの保管および運用を制御するコンピュータシステムである。ストレージシステム１０は、ストレージコントローラ１１、ドライブ１２、および内蔵ドライブ１３を備えている。ストレージコントローラ１１は、一例としてサーバにより構成され、外部記憶装置へのデータの保管および外部記憶装置からのデータの取り出し等を制御する。内蔵ドライブ１３は、サーバ内に配置された外部記憶装置であり、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等である。ドライブ１２は、サーバに接続された外部記憶装置であり、例えばＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ等である。各種のプロトコルにそれぞれ対応したドライブ１２が設けられる。

ストレージコントローラ１１は、ＣＰＵ２１、ＰＣＩｅＳＷ２２、ＰＣＩｅＳＷ２３、主記憶メモリ２４、ホストインタフェース３０、バックエンドインタフェース３１、および圧縮伸長器３２を有している。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１は、主記憶メモリ２４を利用してソフトウェアプログラムの処理を実行することによりストレージコントローラ１１の各種機能を実現する処理装置である。ＰＣＩｅＳＷ２２は、ＰＣＩｅ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｅｘｐｒｅｓｓ）による通信のスイッチングを行う装置であり、ＣＰＵ２１と内蔵ドライブ１３の間の高速通信を実現する。ＰＣＩｅＳＷ２３は、ＰＣＩｅによる通信のスイッチングを行う装置であり、ＣＰＵ２１と圧縮伸長器３２の間の高速通信を実現する。ホストインタフェース３０は、ユーザが利用する不図示のホストコンピュータ（以下「ホスト」ともいう）とのデータの送受信を中継するインタフェース部である。バックエンドインタフェース３１は、ドライブ１２とのデータの送受信を中継するインタフェース部である。圧縮伸長器３２は、ドライブ１２あるいは内蔵ドライブ１３に圧縮したデータを格納する場合に、そのデータの圧縮および伸長を行う装置である。

ＣＰＵ２１がソフトウェアプログラムを実行することにより、ホストコマンド制御部２５、ドライブ制御部２６、および圧縮伸長器制御部２７が実現される。主記憶メモリ２４には、コマンド実行結果格納領域２８およびデータ格納領域２９が構成される。ホストコマンド制御部２５は、ホストからのコマンドを処理する。ドライブ制御部２６は、各ドライブ１２へコマンドを与え、ドライブ１２を制御する。圧縮伸長器制御部２７は、圧縮伸長器３２にコマンドを与え、圧縮伸長器３２を制御する。コマンド実行結果格納領域２８は、圧縮伸長器３２へ与えるコマンドの詳細と、そのコマンドの実行結果のレポートとが格納される領域である。データ格納領域２９は、圧縮伸長器３２により圧縮される前および圧縮された後のデータが格納される領域である。

図２は、圧縮伸長器の概略のブロック図である。

圧縮伸長器３２は、ＰＣＩｅ部４１、スイッチ部４２、コマンド制御部４３、ＤＭＡＣ選択部４４、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５、および伸長専用ＤＭＡＣ４６を有している。「ＤＭＡＣ」は、Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒの略である。圧縮伸長器３２は、図１に示したようにＰＣＩｅＳＷ２３に接続されており、ＰＣＩｅＳＷ２３、ＣＰＵ２１、およびホストインタフェース３０を介してホストと通信を行う。

ＰＣＩｅ部４１は、ＰＣＩｅＳＷ２３との間でデータおよびコマンドの送受信を行う。スイッチ部４２は、圧縮伸長器３２とＣＰＵ２１との間で送受信されるデータの分配および集約を行う。コマンド制御部４３は、ＣＰＵ２１からコマンドが発行された旨の通知を受け、主記憶メモリ２４のコマンド実行結果格納領域２８からコマンドの内容（以下「コマンド内容」ともいう）を読み出してＤＭＡＣ選択部４４へ送信する。ＤＭＡＣ選択部４４は、コマンド制御部４３から通知されたコマンドのコマンド内容を解釈し、ＤＭＡＣ選択処理により適切に選択したＤＭＡＣへコマンドを送信する。ＤＭＡＣ選択処理については後述する。

ＤＭＡＣは、データの圧縮および伸長を伴うコマンドを実行する主体であり、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５と伸長専用ＤＭＡＣ４６がある。圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５と伸長専用ＤＭＡＣ４６には共通部分が多くある。例えば、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５と伸長専用ＤＭＡＣ４６のどちらにも利用できる回路をＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって構成し、伸長専用ＤＭＡＣ４６として用いる場合には回路の一部をダミー化することにしてもよい。圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５と伸長専用ＤＭＡＣ４６を共通の回路により効率よく構成できる。また、共通の回路を含む圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５と伸長専用ＤＭＡＣ４６とをプログラマブル論理回路部品で容易に構成できる。また、プログラマブル論理回路部品の書き換えによって圧縮回路と伸長回路の個数および割合を容易に変更できる。

圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５は、圧縮と伸長の両方を行うことが可能である。圧縮モードと伸長モードのどちらで動作するかはＤＭＡＣ選択部４４からの指示による。圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５は、データ受信部５１、分配部５２、複数の圧縮伸長制御部５３、集約部５４、およびデータ送信部５５を有している。データ受信部５１、分配部５２、複数の圧縮伸長制御部５３、集約部５４、およびデータ送信部５５の動作は後述する。伸長専用ＤＭＡＣ４６は、伸長のみを行うことが可能なＤＭＡＣである。伸長専用ＤＭＡＣ４６は、データ受信部６１、分配部６２、複数の伸長制御部６３、集約部６４、およびデータ送信部６５を有している。データ受信部６１、分配部６２、複数の伸長制御部６３、集約部６４、およびデータ送信部６５の動作は後述する。

図３は、圧縮伸長用ＤＭＡＣのブロック図である。

圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５は、上述したように、データ受信部５１、分配部５２、複数の圧縮伸長制御部５３、集約部５４、およびデータ送信部５５を有している。それぞれの圧縮伸長制御部５３は、ＣＲＣ生成部７１、圧縮回路７２、中継バッファ７３、伸長回路７４、ＣＲＣ生成比較部７５を有している。また、データ受信部５１は受信バッファ７６を有し、データ送信部５５は送信バッファ７７を有している。

データ受信部５１は、主記憶メモリ２４のデータ格納領域２９から読み出されたデータを受信し、受信バッファ７６にて一時的に記憶する。

分配部５２は、各圧縮伸長制御部５３の状態を管理し、データ受信部５１の受信バッファ７６に記録されているデータの分配先とする圧縮伸長制御部５３を決定し、データを分配先の圧縮伸長制御部５３へ割り当てる。

圧縮伸長制御部５３は、分配部５２から与えられたデータを圧縮する圧縮モードと、分配部５２から与えられたデータを伸長する伸長モードとを有する。

圧縮モードでは、分配部５２から圧縮伸長制御部５３に圧縮されていないデータが与えられる。圧縮されていないデータを以下「平文データ」ともいう。圧縮伸長制御部５３において、ＣＲＣ生成部７１が、平文データのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号を算出して中継バッファ７３に格納する。また、圧縮回路７２が、データを圧縮し、圧縮後のデータ（以下「圧縮文データ」ともいう）を中継バッファ７３に格納する。そして、伸長回路７４が、中継バッファ７３から圧縮文データを取り出して伸長する。ＣＲＣ生成比較部７５は、圧縮回路７２による圧縮と伸長回路７４による伸長を経た平文データのＣＲＣ符号を算出し、そのＣＲＣ符号を、中継バッファ７３に格納されている元の平文データから算出されたＣＲＣ符号と比較する。それら２つのＣＲＣ符号が一致すれば、圧縮回路７２による圧縮が正常に行われたことと、ＣＲＣ生成部７１により正しいＣＲＣ符号が算出されたこととが保証されるので、圧縮伸長制御部５３は、中継バッファ７３に格納されている圧縮文データとＣＲＣ符号とを集約部５４に出力する。

図４は、伸長モードでの圧縮伸長制御部の動作を説明するための図である。図４に示すように、伸長モードでは、圧縮伸長制御部５３におけるＣＲＣ生成部７１および圧縮回路７２は用いられない。

伸長モードでは、分配部５２から圧縮伸長制御部５３に圧縮文データとその圧縮文データの元の平文データに対するＣＲＣ符号とが与えられる。圧縮伸長制御部５３では与えられた圧縮文データおよびＣＲＣ符号は中継バッファ７３に格納され、伸長回路７４がその圧縮文データを中継バッファ７３から取り出して伸長して平文データを生成する。生成された平文データは、中継バッファ７３に格納されるとともに、ＣＲＣ生成比較部７５に与えられる。ＣＲＣ生成比較部７５は、伸長回路７４で生成された平文データのＣＲＣ符号を算出し、中継バッファ７３に格納されているＣＲＣ符号と比較する。それら２つのＣＲＣ符号が一致すれば、伸長回路７４による伸長が正常に行われたことが保証されるので、圧縮伸長制御部５３は、中継バッファ７３に格納されている平文データを集約部５４に出力する。

図３に戻り、集約部５４は、複数の圧縮伸長制御部５３からのデータを調停し、ひとつずつ排他的にデータ送信部５５の送信バッファ７７に出力する。データ送信部５５は、送信バッファ７７に格納されたデータをスイッチ部４２およびＰＣＩｅ部４１を介してＣＰＵ２１に送り、ＣＰＵ２１は、そのデータを主記憶メモリ２４のデータ格納領域２９に記録する。

以上の通り、データの圧縮および伸長を行う圧縮伸長装置において、データ圧縮の検証に用いる伸長回路をデータ伸長にも用いるので、効率の良い構成の圧縮伸長器の実現が可能になる。

また、複数の圧縮伸長制御部５３を分配部５２および集約部５４により管理するので圧縮回路および伸長回路のリソースを効率よく利用することができる。

図５は、伸長専用ＤＭＡコントローラのブロック図である。

伸長専用ＤＭＡＣ４６は、上述したように、データ受信部６１、分配部６２、複数の伸長制御部６３、集約部６４、およびデータ送信部６５を有している。それぞれの伸長制御部６３は、中継バッファ８３、伸長回路８４、ＣＲＣ生成比較部８５を有している。また、データ受信部６１は受信バッファ８６を有し、データ送信部６５は送信バッファ８７を有している。上述したように、伸長専用ＤＭＡＣ４６には圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５との共通部分が多くある。データ受信部６１は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５のデータ受信部５１に相当する。分配部６２は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５の分配部５２に相当する。集約部６４は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５の集約部５４に相当する。データ送信部６５は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５のデータ送信部５５に相当する。受信バッファ８６は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５の受信バッファ７６に相当する。送信バッファ８７は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５の送信バッファ７７に相当する。

また、伸長制御部６３は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５の圧縮伸長制御部５３の一部をダミー化することで構成される。伸長制御部６３における中継バッファ８３、伸長回路８４、およびＣＲＣ生成比較部８５はそれぞれ圧縮伸長制御部５３における中継バッファ７３、伸長回路７４、およびＣＲＣ生成比較部７５に相当する。ＣＲＣ生成部７１に相当する部分および圧縮回路７２に相当する部分は、伸長制御部６３ではダミー化されている。

伸長専用ＤＭＡＣ４６の動作は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５の伸長モードでの動作と同様である。分配部６２から伸長制御部６３に圧縮文データとその圧縮文データの元の平文データに対するＣＲＣ符号とが与えられる。伸長制御部６３では与えられた圧縮文データおよびＣＲＣ符号は中継バッファ８３に格納され、伸長回路８４がその圧縮文データを中継バッファ８３から取り出して伸長して平文データを生成する。生成された平文データは、中継バッファ８３に格納されるとともに、ＣＲＣ生成比較部８５に与えられる。ＣＲＣ生成比較部８５は、伸長回路８４で生成された平文データのＣＲＣ符号を算出し、中継バッファ８３に格納されているＣＲＣ符号と比較する。それら２つのＣＲＣ符号が一致すれば、伸長回路８４による伸長が正常に行われたことが保証されるので、伸長制御部６３は、中継バッファ８３に格納されている平文データを集約部６４に出力する。

図６は、圧縮モードにおける圧縮伸長器の動作を示すシーケンス図である。

（１） まず、ＣＰＵ２１は、ホストコンピュータからの要求に基づいて、データ圧縮のコマンド内容を主記憶メモリ２４のコマンド実行結果格納領域２８に格納し、圧縮対象のデータを主記憶メモリ２４のデータ格納領域２９に格納する。

図７は、コマンド内容を示すテーブルである。

図７を参照すると、コマンド内容１０１には、「転送種別」、「転送長」、「入力データアドレス」、および「出力先アドレス」が記載されている。「転送種別」は、転送するデータに対する加工処理が圧縮か伸長かを示す。ここでは圧縮であるとする。「転送長」は、転送するデータを加工処理する単位長を示す。ここでは８ブロック単位とする。入力データアドレスは、入力データが格納されているアドレスを示す。ここではＸＸＸＸＸＸであるとする。出力先アドレスは、入力データを加工処理した出力データを出力すべきアドレスを示す。ここではＹＹＹＹＹＹであるとする。

（２） 次に、ＣＰＵ２１は、当該コマンドのポインタを更新し、コマンドの転送を起動する。

（３） 次に、圧縮伸長器３２のコマンド制御部４３は、主記憶メモリ２４からコマンド内容をリードするためのＭＲｄコマンドを発行する。

（４） 次に、コマンド制御部４３は、主記憶メモリ２４からのＣｐｌ＿Ｄａｔａ（コンプリーションデータ）を受信し、コマンド内容を取得する。ここで図７に示したコマンド内容が取得される。

（５） 続いて、コマンド制御部４３は、ＤＭＡＣ選択部４４がＲＤＹ状態であることを確認し、取得したコマンド内容をＤＭＡＣ選択部４４に送信する。

（６） ＤＭＡＣ選択部４４は、コマンド内容を受信し、コマンド内容に含まれている転送種別を確認し、その転送種別に基づいてコマンドを割り当てるＤＭＡＣを選択し、選択したＤＭＡＣにコマンド内容を送信する。

図８は、ＤＭＡＣ選択処理のフローチャートである。ＤＭＡＣ選択処理は、ＤＭＡＣ選択部４４がコマンドを割り当てるＤＭＡＣを選択するための処理である。

図８を参照すると、ステップＳ１０１にて、ＤＭＡＣ選択部４４は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５がコマンドを受け付けることが可能であるか否かを判定する。圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５に搭載されている複数の圧縮伸長制御部５３のうちひとつでも可能であれば、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５としてコマンドを受け付けることが可能となる。

ＤＭＡＣ選択部４４は、ステップＳ１０２にてコマンド内容を受信すると、ステップＳ１０３にて、コマンド内容に含まれる「転送種別」が「圧縮」であるか「伸長」であるか判定する。「転送種別」が「圧縮」であれば、ＤＭＡＣ選択部４４は、ステップＳ１０４にて、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５を選択し、圧縮モードで起動する。

一方、「転送種別」が「伸長」であれば、ＤＭＡＣ選択部４４は、ステップＳ１０５にて、伸長専用ＤＭＡＣ４６がコマンドを受け付けることが可能であるか否か判定する。伸長専用ＤＭＡＣ４６がコマンドを受け付けることが可能であれば、ステップＳ１０６にて、ＤＭＡＣ選択部４４は、伸長専用ＤＭＡＣ４６を選択して起動する。

一方、伸長専用ＤＭＡＣ４６がコマンドを受け付けることが可能でなければ、ステップＳ１０７にて、ＤＭＡＣ選択部４４は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５を選択し、伸長モードで起動する。

ここでは「転送種別」が「圧縮」なので、ＤＭＡＣ選択部４４は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５を選択し、圧縮モードで起動する。

以上の通り、ＤＭＡＣ選択処理にて、データ伸長の要求に対して伸長制御部６３のリソースが不足したときに圧縮伸長制御部５３の伸長回路を利用するので、伸長回路のリソースを有効に利用することができる。

図６の説明に戻る。

（７） ＤＭＡＣ選択部４４で選択されたＤＭＡＣは、コマンド内容に応じたデータ転送処理を行う。ここでは、「転送種別」が「圧縮」であり、「入力データアドレス」が「ＸＸＸＸＸＸ」であり、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５が選択されたので、ＤＭＡＣ選択部４４は、主記憶メモリ２４のアドレスＸＸＸＸＸＸのデータを圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５に転送し、そのデータを圧縮させる。

（８） 圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５は、転送されてきたデータを圧縮し、データ圧縮の実行結果をＤＭＡＣ選択部４４に送信する。実行結果には、例えば、正常に圧縮が行われた旨と、圧縮により得られた圧縮データとが含まれる。

（９） ＤＭＡＣ選択部４４は、圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５から受信した実行結果をコマンド制御部４３に送信する。

（１０） コマンド制御部４３は、ＤＭＡＣ選択部４４から受信した実行結果を主記憶メモリ２４に書き込む。

（１１） ＣＰＵ２１は、主記憶メモリ２４の実行結果の領域をポーリングし、圧縮伸長器３２のコマンド制御部４３により書き込まれた実行結果を取得する。実行結果には、例えば、正常に圧縮が行われた旨と、圧縮により得られた圧縮データとが含まれる。

（１２） ＣＰＵ２１は、例えばポインタを更新することにより、コマンドが完了したことを圧縮伸長器３２のコマンド制御部４３に通知する。

図９は、圧縮モードにおける圧縮伸長用ＤＭＡＣの動作を示すシーケンス図である。

（１）～（２） コマンド制御部４３がＭＲｄコマンドを発行しＣｐｌ＿Ｄａｔａを受信してコマンド内容を取得し、そのコマンド内容を圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５のデータ受信部５１の受信バッファ７６に書き込む（図６（３）～（６）参照）。受信バッファ７６に書き込まれるコマンド内容には、圧縮の対象となる平文データが含まれている。

（３） 圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５では、受信バッファ７６に書き込まれた平文データが、分配部５２により、複数ある圧縮伸長制御部５３のうちいずれかひとつに送信される。このとき、分配部５２は、各圧縮伸長制御部５３の状態を管理しており、その状態に基づいて平文データを送信する圧縮伸長制御部５３を選択する。

図１０は、分配先管理テーブルの一例を示す図である。分配先管理テーブル１０２は、分配部５２が圧縮伸長制御部５３の状態を管理するためのテーブルである。分配先管理テーブル１０２には、各圧縮伸長制御部５３のそれぞれが動作可能な状態であるかあるいは動作不可の状態であるかが設定されている。

図１０を参照すると、分配先管理テーブル１０２には、圧縮伸長制御部５３の識別番号（＃）と、当該圧縮伸長制御部５３の状態とが対応付けて記録されている。“ＹＥＳ”は動作可能な状態を示し、“ＮＯ”は動作不可の状態を示す。圧縮伸長制御部５３は、データの分配を受け付けることが可能であれば動作可能な状態である。また、圧縮伸長制御部５３は、既に分配されたデータに対する圧縮および／または伸長の動作を実行中であれば動作不可の状態となる。

分配部５２は、分配先管理テーブル１０２を参照し、“ＹＥＳ”の状態の圧縮伸長制御部５３を分配先として選択し、平文データを送信する。分配先の圧縮伸長制御部５３では、ＣＲＣ生成部７１が平文データに対するＣＲＣ符号を生成し、圧縮回路７２が平文データを圧縮し圧縮データを生成する。

（４） ＣＲＣ生成部７１は、生成したＣＲＣ符号を中継バッファ７３に格納する。

（５） 圧縮回路７２は、生成した圧縮データを中継バッファ７３に格納する。

（６） 続いて、伸長回路７４は、中継バッファ７３に格納されている圧縮データを取得して伸長して平文データを生成し、ＣＲＣ生成比較部７５に送信する。ＣＲＣ生成比較部７５は、伸長回路７４から受信した平文データのＣＲＣ符号を生成する。

（７） 更に、ＣＲＣ生成比較部７５は、中継バッファ７３からＣＲＣ生成部７１が元の平文データから生成したＣＲＣ符号を取得し、そのＣＲＣ符号と、自身で伸長回路７４から受信した圧縮および伸長を経た平文データから生成したＣＲＣ符号とを比較する。

（８） ＣＲＣ生成比較部７５における比較で２つのＣＲＣ符号が一致すると、集約部５４による調停を経て、中継バッファ７３に格納されている圧縮データがデータ送信部５５に送信される。

集約部５４は、複数の圧縮伸長制御部５３からのデータ送信の要求の有無を管理し、要求のある圧縮伸長制御部５３をひとつずつ選択してデータをデータ送信部５５に送信する。

図１１は、集約部リクエスト管理テーブルの一例を示す図である。集約部リクエスト管理テーブル１０３は、集約部５４が圧縮伸長制御部５３によるデータ送信のリクエストの有無を管理するためのテーブルである。集約部リクエスト管理テーブル１０３には、各圧縮伸長制御部５３のそれぞれについてデータ送信のリクエストを行っている状態であるか否かが設定されている。

図１１を参照すると、集約部リクエスト管理テーブル１０３には、圧縮伸長制御部５３の識別番号（＃）と、当該圧縮伸長制御部５３についてリクエスト中か否かの状態とが対応付けて記録されている。“ＹＥＳ”はリクエスト中を示し、“ＮＯ”はリクエスト中でないことを示す。圧縮伸長制御部５３は、データの圧縮あるいは伸長を行って送信するデータを生成すると、データ送信のリクエストを発行する。リクエストしたデータが集約部５４による調停を経て送信バッファ７７に格納されると、そのリクエストは終了する。

集約部５４は、集約部リクエスト管理テーブル１０３を参照し、“ＹＥＳ”の状態の圧縮伸長制御部５３をひとつずつ選択し、順次、データをデータ送信部５５に送信する。データ送信部５５では圧縮データは送信バッファ７７に格納される。

（９） データ送信部５５は、ＭＷｒ＿Ｃｍｄを発行し、送信バッファ７７に格納された圧縮データを主記憶メモリ２４に書き込む。

図１２は、伸長モードにおける圧縮伸長用ＤＭＡＣの内部動作を示すシーケンス図である。

（１）～（２） コマンド制御部４３がＭＲｄコマンドを発行しＣｐｌ＿Ｄａｔａを受信してコマンド内容を取得し、ＤＭＡＣ選択部４４が、そのコマンド内容を、ＤＭＡＣ選択処理により選択したＤＭＡＣ（ここでは圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５）のデータ受信部５１の受信バッファ７６に書き込む（図６（３）～（６）参照）。受信バッファ７６に書き込まれるコマンド内容には、伸長の対象となる圧縮データと、その圧縮データの元の平文データに対するＣＲＣ符号とが含まれている。

（３） 圧縮伸長用ＤＭＡＣ４５では、受信バッファ７６に書き込まれた圧縮データが、分配部５２により、複数ある圧縮伸長制御部５３のうちいずれかひとつに送信される。このとき、分配部５２は、各圧縮伸長制御部５３の状態を管理しており、その状態に基づいて圧縮データを送信する圧縮伸長制御部５３を選択する。圧縮データは圧縮伸長制御部５３の中継バッファ７３に格納される。

（４） 続いて、伸長回路７４は、中継バッファ７３に格納されている圧縮データを取得して伸長して平文データを生成し、ＣＲＣ生成比較部７５に送信する。ＣＲＣ生成比較部７５は、伸長回路７４から受信した平文データのＣＲＣ符号を生成する。

更に、ＣＲＣ生成比較部７５は、元の圧縮データと共に受信されたＣＲＣ符号を中継バッファ７３から取得し、そのＣＲＣ符号と、自身で伸長回路７４から受信した平文データから生成したＣＲＣ符号とを比較する。

（５） ＣＲＣ生成比較部７５における比較で２つのＣＲＣ符号が一致すると、集約部５４による調停を経て、中継バッファ７３に格納されている平文データがデータ送信部５５に送信される。集約部５４は、複数の圧縮伸長制御部５３からのデータ送信の要求の有無を管理し、要求のある圧縮伸長制御部５３をひとつずつ選択してデータをデータ送信部５５に送信する。データ送信部５５では平文データは送信バッファ７７に格納される。

（６） データ送信部５５は、ＭＷｒ＿Ｃｍｄを発行し、送信バッファ７７に格納された平文データを主記憶メモリ２４に書き込む。

図１３は、伸長専用ＤＭＡＣの内部動作を示すシーケンス図である。

（１）～（２） コマンド制御部４３がＭＲｄコマンドを発行しＣｐｌ＿Ｄａｔａを受信してコマンド内容を取得し、ＤＭＡＣ選択部４４が、そのコマンド内容を、ＤＭＡＣ選択処理により選択したＤＭＡＣ（ここでは伸長専用ＤＭＡＣ４６）のデータ受信部６１の受信バッファ８６に書き込む。受信バッファ７６に書き込まれるコマンド内容には、伸長の対象となる圧縮データと、その圧縮データの元の平文データに対するＣＲＣ符号とが含まれている。

（３） 伸長専用ＤＭＡＣ４６では、受信バッファ８６に書き込まれた圧縮データが、分配部６２により、複数ある伸長制御部６３のうちいずれかひとつに送信される。このとき、分配部６２は、各伸長制御部６３の状態を管理しており、その状態に基づいて圧縮データを送信する伸長制御部６３を選択する。圧縮データは伸長制御部６３の中継バッファ８３に格納される。

（４） 続いて、伸長回路８４は、中継バッファ８３に格納されている圧縮データを取得して伸長して平文データを生成し、ＣＲＣ生成比較部８５に送信する。ＣＲＣ生成比較部８５は、伸長回路８４から受信した平文データのＣＲＣ符号を生成する。

更に、ＣＲＣ生成比較部８５は、元の圧縮データと共に受信されたＣＲＣ符号を中継バッファ８３から取得し、そのＣＲＣ符号と、自身で伸長回路８４から受信した平文データから生成したＣＲＣ符号とを比較する。

（５） ＣＲＣ生成比較部８５における比較で２つのＣＲＣ符号が一致すると、集約部６４による調停を経て、中継バッファ８３に格納されている平文データがデータ送信部６５に送信される。集約部６４は、複数の伸長制御部６３からのデータ送信の要求の有無を管理し、要求のある伸長制御部６３をひとつずつ選択してデータをデータ送信部６５に送信する。データ送信部６５では平文データは送信バッファ８７に格納される。

（６） データ送信部６５は、ＭＷｒ＿Ｃｍｄを発行し、送信バッファ８７に格納された平文データを主記憶メモリ２４に書き込む。

上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

また、上述した実施形態には以下に示す事項が含まれている。ただし、本実施形態に含まれる事項が以下に示すものだけに限定されることはない。

（事項１）
平文のデータの圧縮および圧縮されたデータの伸長を行う圧縮伸長装置であって、
平文のデータに対する誤り検出符号を生成する誤り検出符号生成部と、
平文のデータを圧縮する圧縮回路と、
圧縮されたデータを伸長する伸長回路と、
平文のデータに対する誤り検出符号を生成して他の誤り検出符号と比較する比較部と、
を有し、
入力平文データを入力とし、該入力平文データを圧縮する圧縮モードにおいて、
前記誤り検出符号生成部が、前記入力平文データに対する誤り検出符号である第１符号を生成し、前記圧縮回路が、前記入力平文データを圧縮した圧縮データを生成し、前記伸長回路が、前記圧縮データを伸長した復元平文データを生成し、前記比較部が、前記復元平文データに対する誤り検出符号である第２符号を生成して前記第１符号と比較し、前記第１符号と前記第２符号とが一致したら前記圧縮データと前記第１符号または前記第２符号とを出力し、
入力圧縮データと前記入力圧縮データの元の平文データに対する誤り検出符号である入力符号とを入力とし、前記入力圧縮データを伸長する伸長モードにおいて、
前記伸長回路が、前記入力圧縮データを伸長した平文データを生成し、前記比較部が、前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、前記入力符号と比較し、前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する、
圧縮伸長装置。

（事項２）
事項１に記載の圧縮伸長装置において、
前記誤り検出符号生成部、前記圧縮回路、前記伸長回路、および前記比較部をそれぞれに備えた複数の圧縮伸長制御部と、
前記複数の圧縮伸長制御部の状態を管理し、入力するデータ圧縮の要求を前記状態に基づいていずれかの圧縮伸長制御部に割り当てる分配部と、
前記複数の圧縮伸長制御部の出力を調停し、ひとつずつ排他的に出力する集約部と、を有する。

（事項３）
事項１に記載の圧縮伸長装置において、
前記誤り検出符号生成部、前記圧縮回路、前記伸長回路、および前記比較部を備えた圧縮伸長制御部と、
前記伸長回路および前記比較部を備え、前記伸長回路が、入力された圧縮データである入力圧縮データを伸長した平文データを生成し、前記比較部が、前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、入力された誤り検出符号である入力符号と比較し、前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する、伸長制御部と、
データ圧縮またはデータ伸長の要求を受けると、該要求を前記圧縮伸長制御部または前記伸長制御部に割り当てる選択部と、
を有し、
前記選択部は、
データ圧縮の要求を受けると該要求を前記圧縮伸長制御部に割り当て、
データ伸長の要求を受けると、前記伸長制御部が受付可能であれば該要求を前記伸長制御部に割り当て、前記伸長制御部が受付不可であれば該要求を前記圧縮伸長制御部に割り当てる。

（事項４）
事項３に記載の圧縮伸長装置において、
前記伸長制御部における前記伸長回路および前記比較部が、前記圧縮伸長制御部における前記伸長回路および前記比較部とそれぞれ共通の回路を含んで構成される。

（事項５）
事項４に記載の圧縮伸長装置において、
前記伸長制御部と前記圧縮伸長制御部がそれぞれプログラマブル論理回路部品で構成されている。

（事項６）
事項１に記載の圧縮伸長装置と、
データ格納装置と、
主記憶装置と、
処理装置と、を有し、
データの書き込み要求を受けると、
前記処理装置は、前記書き込み要求における書き込み対象データを前記主記憶装置に記録し、前記圧縮伸長装置に前記書き込み対象データを圧縮することを要求し、
前記圧縮伸長装置は、前記主記憶装置から前記書き込み対象データを取得し、該書き込み対象データを圧縮した圧縮データと前記書き込み対象データに対する誤り検出符号とを前記主記憶装置に書き戻し、
前記処理装置は、前記主記憶装置に記録されている前記圧縮データと前記誤り検出符号とを前記データ格納装置に格納する、
データの読み出し要求を受けると、
前記処理装置は、前記読み出し要求における読み出し対象データの圧縮データおよび誤り検出符号を前記データ格納装置から読み出して前記主記憶装置に記録し、前記圧縮伸長装置に前記圧縮データを伸長することを要求し、
前記圧縮伸長装置は、前記主記憶装置から前記圧縮データを取得し、該圧縮データを伸長した平文データを前記主記憶装置に書き戻し、
前記処理装置は、前記主記憶装置に記録されている前記平文データを出力する、
ストレージシステム。

（事項７）
平文のデータを圧縮する圧縮回路と、圧縮されたデータを伸長する伸長回路とを用いて、平文のデータの圧縮および圧縮されたデータの伸長を行うための圧縮伸長方法であって、
入力平文データを入力とし、該入力平文データを圧縮する圧縮モードにおいて、
前記入力平文データに対する誤り検出符号である第１符号を生成し、
前記圧縮回路に、前記入力平文データを圧縮した圧縮データを生成させ、
前記伸長回路に、前記圧縮データを伸長した復元平文データを生成させ、
前記復元平文データに対する誤り検出符号である第２符号を生成して前記第１符号と比較し、
前記第１符号と前記第２符号とが一致したら前記圧縮データと前記第１符号または前記第２符号とを出力し、
入力圧縮データと前記入力圧縮データの元の平文データに対する誤り検出符号である入力符号とを入力とし、前記入力圧縮データを伸長する伸長モードにおいて、
前記伸長回路に、前記入力圧縮データを伸長した平文データを生成させ、
前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、前記入力符号と比較し、
前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する、
圧縮伸長方法。

１０…ストレージシステム、１１…ストレージコントローラ、１２…ドライブ、１３…内蔵ドライブ、２１…ＣＰＵ、２２…ＰＣＩｅＳＷ、２３…ＰＣＩｅＳＷ、２４…主記憶メモリ、２５…ホストコマンド制御部、２６…ドライブ制御部、２７…圧縮伸長器制御部、２８…コマンド実行結果格納領域、２９…データ格納領域、３０…ホストインタフェース、３１…バックエンドインタフェース、３２…圧縮伸長器、４１…ＰＣＩｅ部、４２…スイッチ部、４３…コマンド制御部、４４…ＤＭＡＣ選択部、４５…圧縮伸長用ＤＭＡＣ、４６…伸長専用ＤＭＡＣ、５１…データ受信部、５２…分配部、５３…圧縮伸長制御部、５４…集約部、５５…データ送信部、６１…データ受信部、６２…分配部、６３…伸長制御部、６４…集約部、６５…データ送信部、７１…ＣＲＣ生成部、７２…圧縮回路、７３…中継バッファ、７４…伸長回路、７５…ＣＲＣ生成比較部、７６…受信バッファ、７７…送信バッファ、８３…中継バッファ、８４…伸長回路、８５…ＣＲＣ生成比較部、８６…受信バッファ、８７…送信バッファ、１０１…コマンド内容、１０２…分配先管理テーブル、１０３…集約部リクエスト管理テーブル

Claims (5)

1. 平文のデータの圧縮および圧縮されたデータの伸長を行う圧縮伸長装置であって、
   平文のデータに対する誤り検出符号を生成する誤り検出符号生成部と、平文のデータを圧縮する圧縮回路と、圧縮されたデータを伸長する伸長回路と、平文のデータに対する誤り検出符号を生成して他の誤り検出符号と比較する比較部と、を有し、入力平文データを入力とし、該入力平文データを圧縮する圧縮モードにおいて、前記誤り検出符号生成部が、前記入力平文データに対する誤り検出符号である第１符号を生成し、前記圧縮回路が、前記入力平文データを圧縮した圧縮データを生成し、前記伸長回路が、前記圧縮データを伸長した復元平文データを生成し、前記比較部が、前記復元平文データに対する誤り検出符号である第２符号を生成して前記第１符号と比較し、前記第１符号と前記第２符号とが一致したら前記圧縮データと前記第１符号または前記第２符号とを出力し、入力圧縮データと前記入力圧縮データの元の平文データに対する誤り検出符号である入力符号とを入力とし、前記入力圧縮データを伸長する伸長モードにおいて、前記伸長回路が、前記入力圧縮データを伸長した平文データを生成し、前記比較部が、前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、前記入力符号と比較し、前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する圧縮伸長制御部と、
   前記伸長回路および前記比較部を備え、前記伸長回路が、入力された圧縮データである入力圧縮データを伸長した平文データを生成し、前記比較部が、前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、入力された誤り検出符号である入力符号と比較し、前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する、伸長制御部と、
   データ圧縮またはデータ伸長の要求を受けると、該要求を前記圧縮伸長制御部または前記伸長制御部に割り当てる選択部と、
   を有し、
   前記選択部は、
   データ圧縮の要求を受けると該要求を前記圧縮伸長制御部に割り当て、
   データ伸長の要求を受けると、前記伸長制御部が受付可能であれば該要求を前記伸長制御部に割り当て、前記伸長制御部が受付不可であれば該要求を前記圧縮伸長制御部に割り当てる、
   圧縮伸長装置。
2. 前記伸長制御部における前記伸長回路および前記比較部が、前記圧縮伸長制御部における前記伸長回路および前記比較部とそれぞれ共通の回路を含んで構成される、請求項１に記載の圧縮伸長装置。
3. 前記伸長制御部と前記圧縮伸長制御部がそれぞれプログラマブル論理回路部品で構成されている、
   請求項２に記載の圧縮伸長装置。
4. 請求項１に記載の圧縮伸長装置と、
   データ格納装置と、
   主記憶装置と、
   処理装置と、を有し、
   データの書き込み要求を受けると、
   前記処理装置は、前記書き込み要求における書き込み対象データを前記主記憶装置に記録し、前記圧縮伸長装置に前記書き込み対象データを圧縮することを要求し、
   前記圧縮伸長装置は、前記主記憶装置から前記書き込み対象データを取得し、該書き込み対象データを圧縮した圧縮データと前記書き込み対象データに対する誤り検出符号とを前記主記憶装置に書き戻し、
   前記処理装置は、前記主記憶装置に記録されている前記圧縮データと前記誤り検出符号とを前記データ格納装置に格納する、
   データの読み出し要求を受けると、
   前記処理装置は、前記読み出し要求における読み出し対象データの圧縮データおよび誤り検出符号を前記データ格納装置から読み出して前記主記憶装置に記録し、前記圧縮伸長装置に前記圧縮データを伸長することを要求し、
   前記圧縮伸長装置は、前記主記憶装置から前記圧縮データを取得し、該圧縮データを伸長した平文データを前記主記憶装置に書き戻し、
   前記処理装置は、前記主記憶装置に記録されている前記平文データを出力する、
   ストレージシステム。
5. 平文のデータに対する誤り検出符号を生成する誤り検出符号生成部と、平文のデータを圧縮する圧縮回路と、圧縮されたデータを伸長する伸長回路と、平文のデータに対する誤り検出符号を生成して他の誤り検出符号と比較する比較部と、を有し、入力平文データを入力とし、該入力平文データを圧縮する圧縮モードにおいて、前記誤り検出符号生成部が、前記入力平文データに対する誤り検出符号である第１符号を生成し、前記圧縮回路が、前記入力平文データを圧縮した圧縮データを生成し、前記伸長回路が、前記圧縮データを伸長した復元平文データを生成し、前記比較部が、前記復元平文データに対する誤り検出符号である第２符号を生成して前記第１符号と比較し、前記第１符号と前記第２符号とが一致したら前記圧縮データと前記第１符号または前記第２符号とを出力し、入力圧縮データと前記入力圧縮データの元の平文データに対する誤り検出符号である入力符号とを入力とし、前記入力圧縮データを伸長する伸長モードにおいて、前記伸長回路が、前記入力圧縮データを伸長した平文データを生成し、前記比較部が、前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、前記入力符号と比較し、前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する圧縮伸長制御部と、
   前記伸長回路および前記比較部を備え、前記伸長回路が、入力された圧縮データである入力圧縮データを伸長した平文データを生成し、前記比較部が、前記平文データに対する誤り検出符号である第３符号を生成して、入力された誤り検出符号である入力符号と比較し、前記入力符号と前記第３符号とが一致したら前記平文データを出力する、伸長制御部と、
   を用いて、平文のデータの圧縮および圧縮されたデータの伸長を行うための圧縮伸長方法であって、
   データ圧縮の要求を受けると該要求を前記圧縮伸長制御部に割り当て、
   データ伸長の要求を受けると、前記伸長制御部が受付可能であれば該要求を前記伸長制御部に割り当て、前記伸長制御部が受付不可であれば該要求を前記圧縮伸長制御部に割り当てる、
   圧縮伸長方法。
   

Images