JPH01120650A - ディスクキャッシュ装置のキャッシュ制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第５図） 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段（第１図）作用 実施例 （ａ）一実施例の構成の説明 （第２図、第３図） （ｂ）一実施例の動作の説明（第４図）（ｃ）他の実施
例の説明 発明の効果 〔概要〕 ホストの参照頻度の高いデータをキャッシュメモリに複
写しておくディスクキャッシュ装置において、キャッシ
ュメモリを一対のコントローラが同一状態で使用するた
めのキャッシュ制御方式に関し、 データ化けの危険性を無くし、データの安全性を保障す
ることを目的とし、 各々上位に接続され、且つ下位にディスクデバイスを接
続した一対のコントローラと、該一対のコントローラに
接続されたキャッシュメモリ部とを有し、該上位からの
要求データが、該キャッシュメモリ部にある時は、該キ
ャッシュメモリ部をアクセスするディスクキャッシュ装
置において、該キャッシュメモリ部の状態を該一対のコ
ントローラに通知するための第１の信号線と、該コント
ローラの該キャッシュメモリ部に対する自己の判断状態
を相手のコントローラと該キャッシュメモリ部へ通知す
るための第２の信号線とを設ける。

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホストの参照頻度の高いデータをキャッシュ
メモリに複写しておくディスクキャッシュ装置において
、キャッシュメモリを一対のコントローラが同一状態で
使用するためのキャッシュ制御方式に関する。

近年、磁気ディスク装置の大容量化に伴い、アクセスの
集中によってレスポンス時間が増大しつつある。

これに対処すべくディスクキャッシュ装置が開発されて
いる。

ディスクキャッシュの動作原理は、ホストからの磁気デ
ィスク装置上のデータへのアクセスの偏りを利用して、
参照頻度の高いデータを磁気ディスク制御装置内に付加
されたキャッシュメモリに複写することにある。この複
写したデータへの再アクセスの際には２、磁気ディスク
上のデータをアクセスする代わりに、キャッシュメモリ
からの直接転送によって高速アクセスを実現する。

キャッシュメモリ上のデータはＬ　ＲＵ　（Ｌｅａｓｔ
Ｒｅｃｅｎｔｌｙ　Ｕｓｅｄ）アルゴリズムにもとづき
入れ替えられる。したがって、その時点でアクセス頻度
の高いデータがキャッシュメモリ上に保持される。

このデータへのホストからのアクセス要求に対してはキ
ャッシュメモリから転送でき、磁気ディスクのアクセス
に伴うメカニカルな動作を不要とする。これによって、
Ｉ１０応答時間が短縮できるので、アクセス頻度が増加
しても、Ｉｌｏの応答時間はさほど増加しない。

このようなディスクキャッシュ装置においては、全体と
してデータ化けが生しないような保障技術が求められて
いる。

〔従来の技術〕

第５図は従来技術の説明図である。

図中、■は上位（ホスト）であり、コンピュータ及びチ
ャネル等で構成されるもの、２ａ、２ｂは各々コントロ
ーラ（ディレクタともいう）であり、各々上位１に接続
され、後述するキャッシュメモリ部又はディスクデバイ
ス４ヘアクセスを行うもの、３はキャッシュメモリ部で
あり、一対のコントローラ２ａ、２ｂに接続され、コン
トローラ２ａ、２ｂよりアクセスされるもの、４はディ
スクデバイスであり、図ではｎ個の磁気ディスク装置で
構成され、各々コントローラ２ａ、２ｂに接続されてい
るものである。

１０は第１の信号線であり、キャッシュメモリ部３の状
態（有効／無効）をＲＥＡＤＹ信号としてコントローラ
２ａ、２ｂの各々に通知するものである。

従って、ディスクキャッシュシステムは、一対のコント
ローラ２ａ、２ｂとキャッシュメモリ部３とで構成され
るディスクキャッシュ制御装置と複数のディスクデバイ
ス４とで構成されている。

このようなディスクキャッシュシステムでは、ディスク
デバイス４上のデータの内、参照頻度の高いものはキャ
ッシュメモリ部３に複写されている。

上位からのアクセス要求に対しては、コントロ−ラ２ａ
又は２ｂがアクセスすべきデータがキャッシュメモリ部
３にあれば、キャッシュメモリ部３のデータをリードし
ホストへ転送し、又はホストからのデータを書込む。

このようなシステムでは、コントローラ２ａと２ｂがキ
ャッシュメモリ部３を制御するのに、キャッシュメモリ
部３から送られる信号線ｌ上のキャッシュレディ信号に
よってキャッシュメモリ部３が有効かどうか判断して制
御していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、係るディスクキャッシュシステムでは、一対
のコントローラ２ａと、２ｂは、キャッシュメモリ部３
を使用しない時は両者とも使用せず、使用するときは、
両者とも使用するという同一状態での制御が、データの
安全性上必要となる。

しかしながら、従来技術では、キャッシュメモリ部３か
らの信号線ｅ０のみによってコントローラ２ａ、２ｂが
キャンシュの使用、不使用の制御を行っているので、障
害等が発生した時に、一方のコントローラ２ａ（又は２
ｂ）がキャッシュメモリ部３を使用せず、他方のコント
ローラ２ｂ（又は２ａ）がこれを使用するという事態が
発生し、データの安全性が保障できないという問題が生
じていた。

例えば、キャッシュメモリ部３からコントローラ２ａへ
送られる信号が断線等によってコントローラ２ｂへ送ら
れる信号と異なった場合には、コントローラ２ａはキャ
ッシュメモリ部３を無効として制御することになる。

このような状態で、上位１からコントローラ２ａを経由
してデバイス４（ＤＩ）にアクセスが（ると、コントロ
ーラ２ａは図のａの如く直接デバイス４にリードライト
する。

この場合、係るデバイス４（ＤＩ）がキャッシュ対象で
あったなら、次にくるコントローラ２ｂ経由のデバイス
４（ＤＩ）へのアクセスは、図のｂの如くキャッシュメ
モリ部３ヘリードライドすることになる。

この時、キャッシュメモリ部３上のデータを読むと、先
のコントローラ２ａを経由したアクセス時のデータと異
なるため、結果としてデータ化けとなる。

同様に、コントローラ２ｂを経由したアクセスの後に、
コントローラ２ａを経由したアクセスがくると、先のデ
ータはキャッシュメモリ部３上に存在し、デバイス４（
Ｄｉ）に存在しない場合があり、これもデータ化けとな
る。

このような状況は、前述の断線ばかりでな（、コントロ
ーラ２ａと２ｂがキャッシュメモリ部の状態を互いに異
なって認識した場合に、全てに生ずる。

従って、本発明は、係るデータ化けの危険性を無くし、
データの安全性を保障することのできるディスクキャッ
シュ装置のキャッシュ制御方式を提供することを目的と
する。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図は本発明の原理説明図である。

図中、第５図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、１．　、ｊ！２は第２の信号線であり、コ
ントローラ２ａ、２ｂが互いに自己のキャッシュメモリ
部３に対する判断状態を相手に知らせ、且つキャッシュ
メモリ部３へも制御信号として通知するためのものであ
る。

〔作用〕

本発明では、コントローラ２ａ、２ｂ同志が交信をしな
がらにしてキャッシュメモリ部３を制御することができ
る。

従って、コントローラ２ａ、２ｂでキャッシュメモリ部
３に対する状態の不一致がなくなり、データ化けの危険
性がな（なる。

又、コントローラ２ａ、２ｂがキャッシュメモリ部の状
態を変えることもでき、状態を変えてもコントローラ２
ａ、２ｂでの状態認識の不一致は生ぜず、キ゛ヤソシュ
メモリ部３の操作ミスがなくなる。

更に、コントローラ２ａ、２ｂ同志が相手の状態を第２
信号綿ＩＩ又はｊ２２の断線等で認識できなくなり異常
と見なしても、キャッシュメモリ部３を切り離せば、デ
ータ化をなくせる。

〔実施例〕

（ａ）一実施例の構成の説明 第２図は本発明の一実施例構成図、第３図は第２図構成
の判断テーブル説明図である。

第２図中、第１図及び第５図で示したものと同一のもの
は同一の記号で示してあり、２０ａ、２０ｂは各々上位
転送制御部であり、上位とのデータ／コマンドのやりと
りを行うもの、２１ａ、２１ｂは各々下位転送制御部で
あり、下位のディスクデバイス４とデータ／コマンドの
やりとりを行うもの、２２ａ、２２ｂは各々制御部であ
り、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）で構成され、コント
ローラ２ａ、２ｂの全体制御をプログラムの実行によっ
て行うものであり、更に第１の信号線１０上のキャッシ
ュメモリ部３からの状態信号Ｒと第２の信号線ｌ、又は
！！２上の相手の制御部２ａ又は２ｂからのキャッシュ
メモリ部３に対する判断状態ＣＯ又はＣ１を監視し、キ
ャッシュメモリ部３と相手コントローラ２ａ又は２ｂの
状態を判断し、キャッシュメモリ部３に対する判断状態
ＣＯ又はＣ１を第２の信号線１．又は１２に出力するも
のである。

２３ａ、２３ｂは各々メモリであり、制御部（以下ＭＰ
Ｕという）２２ａ、２２ｂの動作に必要なプログラム、
データを格納する他に相手の判断状ｇｃｏ又はＣ１と状
態信号Ｒとから自己の判断状態を求める判断テーブルＴ
ＢＬ（第３図にて後述）を有しているもの、２４ａ、２
４ｂは各々キャッシュ転送部であり、ＭＰＵ２２ａ、２
２ｂの指示により上位からのライトデータ又は下位から
のリードデータをキャッシュメモリ部３へ転送するもの
、２５ａ、２５ｂは各々ドライバ／レシーバであり、Ｍ
ＰＵ２２ａ、２２ｂのコマンド等をキャッシュメモリ部
３へ制御信号として与えるものである。

２６ａ、２６ｂは各々入出力バスであり、各々上位転送
制御部２０ａ、２０ｂ、下位転送制御部２１ａ、２１ｂ
１キャッシュ転送部２４ａ、２４ｂとの間でリード／ラ
イトデータのやりとりを行うもの、２７ａ、２７ｂは各
々制御バスであり、各々ＭＰＵ２２ａ、２２ｂとメモリ
２３ａ、２３ｂ上位転送制御部２０ａ、２０ｂ、下位転
送制御部２１ａ、２１ｂ、キャッシュ転送部２４ａ、２
４ｂ、　　ドライバ／レシーバ２５ａ、２５ｂの間で制
御信号、コマンドのやりとりを行うものである。

３０はキャッシュメモリであり、８メガバイト程度の容
量を有し、コントローラ２ａ及び２ｂからデータがリー
ド／ライトされるもの、３１はキャッシュ制御部であり
、キャッシュメモリ３０の領域管理、アクセス処理を行
うとともに、ＭＰＵ’ｌ　’ｌ　ａ、　２２　ｂへの状
態信号Ｒの出力及びＭＰＵ２２ａ、２２ｂの状態出力Ｃ
０１ＣＩによって状態制御されるものである。

コントローラ２ａ、２ｂに設けられた判断テーブルＴＢ
Ｌは、第３図に示すように、相手の状態出力Ｃ１と状＆
（Ｋ号Ｒの入力と入力前の自己の状ｆＢｃｏとをキーと
し、これに対応する自己の状態ＣＯを参照表として格納
したものである。

図では、コントローラ２ａのメモリ２３ａに設けられた
判断テーブルＴＢＬを示しており、コントローラ２ｂ側
の判断テーブルＴＢＬは、入力信号Ｃ１をＣＯと変えた
だけのものである。

尚、備考欄は、実際の状態を表現したものであり、テー
ブルＴＢＬには格納されていない。

後述するように、状Ｂｃｏ−１Ｃ１は、有効、無効、切
り離しの３種類である。

有効状態は、キャッシュメモリ部３が有効であり、アク
セスできることを示し、無効状態は、キャッシュメモリ
部３が無効であるが、ＩＭＰＬ（イニシャルプログラム
ロード）によって有効となりうるちのを示し、切り離し
状態は何らかの障害によってキャッシュメモリ部３を切
り離すことを示す。

このテーブルＴＢＬを解説すると、ケース（ｉ）の如く
、Ｃ１とＲが共に有効なら、コントローラ２ｂはキャッ
シュメモリ部３ａを有効とみなし、キャッシュメモリ部
３ａも有効のため、入力前の自己の状ＢＣＯが有効又は
無効なら、入力後の自己の状６ＣＯは有効であり、コン
トローラ２ａはキャッシュにアクセスできる。

この時、入力前の自己の状態ＣＯが切り離しなら、コン
トローラ２ａは、以前（入力前）に切り離し状態ＣＯを
発したのに、相手コントローラ２ｂとキャッシュメモリ
部３の状態Ｃ１、Ｒが変化しないことになり、何等かの
障害（信号線１．の断線等）が予想され、自己の状態Ｃ
Ｏは切り離しのままとする。

以下、同様にテーブルに沿って判断され、具体的には後
述する。

（ｂ）一実施例の動作の説明 第４図は本発明の一実施例動作説明図である。

先づ、第２図構成におけるキャッシュ動作について説明
する。

上位からアクセス要求が、例えばコントローラ２ａにあ
ると、上位転送制御部２０ａはＭＰＵ２２ａにこれを制
御バス２７ａを介し通知する。

ＭＰＵ２２ａは自己の状態ＣＯよりキャッシュアクセス
が可能であれば、キャッシュ制御部３１に制御バス２７
ａよりキャッシュアクセスの可否を問い合わせる。

キャッシュアクセス可であれば、ＭＰＵ２２ａはキャッ
シュ転送部２４ａのゲートを開き、ライトなら、上位か
らのライトデータを上位転送制御部２０ａより入出力バ
ス２６ａを介しキャッシュメモリ３０にライトし、逆に
リードなら、キャッシュメモリ３０のデータを入出力バ
ス２６ａを介し上位転送制御部２０ａへ出力し、上位へ
転送させる。

キャッシュアクセス不可なら、ＭＰＵ２２ａは、下位転
送制御部２１ａに制御バス２７ａよりディスクデバイス
４との結合を命じ、結合終了後、上位から上位転送制御
部２０ａ、入出力バス２６ａ、下位転送制御部２１ａを
介しディスクデバイス４へのルートでディスクデバイス
４を直接アクセスする。

キャッシュメモリ部３の無効及び切り離し時も同様に上
位からのアクセスは、ディスクデバイス４を直接アクセ
スする。

次に、第４図に沿って動作を説明するが、このテーブル
を参照するのは、いずれかの入力が変化した毎に行うも
のとする。

■　イニシャル状態では、各コントローラ２　ａ　％２
ｂの状態ｃｏ、ｃ１、キャッシュメモリ部（以下キャッ
シュ部という）３の状態Ｒは「無効」である。

この状態では、第３図のテーブルのケース（ｉｖ）より
、キャッシュ部３のＩＭＰＬ立上げできる。

キャッシュ部３がＩＭＰＬ立上げされると、キャッシュ
部３の状態Ｒは「有効」となる。これによって第３図の
テーブルのケース（ｉｉｉ　）からコントローラ２ａ、
２ｂは同時に状態Ｃ０１ＣＩを「有効」とし、キャッシ
ュアクセス可となる。

この時、例えば、第５図の如く、信号線Ｅ０のコントロ
ーラ２ａ側が断線していると、コントローラ２ａのＭＰ
Ｕ２２ａへの入力状ＳＲは「無効」のままであるから、
コントローラ２ｂの状態Ｃ１がテーブルのケース（ｉｉ
ｉ　）で「有効」に変わっても、コントローラ２ａでは
テーブルのケース（ｉｉ　）によって出力ＣＯは「切り
離し」となる。

従って、キャッシュ部３は切り離される。

コントローラ２ｂ側の信号線１０の断線も同様である。

■　次に、キャッシュ部３の電源断又は信号線１０の断
線で、キャッシュ部３の状態信号Ｒが「無効」となると
、テーブルのケース（ｉｉ　）で、コントローラ２ａ、
２ｂの状態出力Ｃｏ、Ｃ１は「切り離し」となる。

この時前述の如く、コントローラ２ａ側の入力Ｒが「無
効」、コントローラ２ｂ側の入力Ｒが「有効」であって
も、先づコントローラ２ａでは、Ｒの「無効」で、テー
ブルのケース（ｉｉ）で状態出力ＣＯが「切り離し」と
なり、これがコントローラ２ｂに伝わると、テーブルの
ケース（ｖ）でコントローラ２ｂの状態出力ＣＩも「切
り離し」となって、同一状態になる。

その後、キャッシュ部３のＲが「無効」、コントローラ
２ａ、２ｂのＣＯ，ＣＩとも「切り離し」になるため、
テーブルのケース（ｖｉ　）によってＣ０１Ｃ１とも「
無効」になる。

■　更に、コントローラ２ａの状態出力ｃｏが何等かの
原因で突然「無効」になったとすると、先づ、コントロ
ーラ２ｂの状態出力ＣＩはテーブルケース（ｉｉｉ　）
より「切り翻し」となる。

これによって、キャッシュ部３は切り離され、状態信号
Ｒは「無効ｊとなるとともに、コントローラ２ａの状態
出力ＣＰはテーブルのケース（■）で「切り離し」とな
る。

そして、ｃｏ、ｃｉの「切り離し」、Ｒの「無効」で、
Ｃ０１ＣＩとも「無効」に変化し、ＩＭＰＬによる立上
がりができる。

■　又、コントローラ２ｂが障害検出し、出力ＣＩを「
切り離し」とすると、キャッシュ部３は切り離され、状
態信号Ｒは「無効」となり、これとともにコントローラ
２ａは、テーブルのケース（ｖ）で出力ＣＯは「切り離
し」となる。

そして、Ｃ０１Ｃ１の「切り離し」、Ｒの「無効」で、
Ｃ０１ＣＩは「無効」となり、ＩＭＰＬによる立上がり
ができる。

■　次に、コントローラ２ａが何等かの原因で、状態出
力ＣＯを「切り離し」とした時に、コントローラ２ｂは
テーブルのケース（ｖ）によって状態出力Ｃ１を「切り
離し」とする。

この時、キャッシュ部３が障害や断線でｃｏ又はＣ１の
「切り離し」に応じて無効にならなくても、コントロー
ラ２ａ、２ｂの状態は「切り離し」の同一である。

そして、キャッシュ部３が、復旧し「無効」となると、
コントローラ２ａ、２ｂのＣＯ２Ｃ１は「無効」に変化
し、ＩＭＰＬ立上げできる。

このようにして、キャッシュ部３の内部の障害発生や信
号線１０の障害発生に対しては、コントローラ２ａ、２
ｂともキャッシュ部３を切り離し、キャッシュ部３への
アクセスをしない。

又、例えば、信号線ｌ、に障害が発生したら、コントロ
ーラ２ｂは出力Ｃ１を「切り離し」とし、これがコント
ローラ２ａに伝わり、出力ＣＯも「切り離し」とする。

この場合、コントローラ２ｂはコントローラ２ａの「切
り雛し」出力ＣＯを知ることができないが、結果的に両
コントローラ２ａ、２ｂともキャッシュ部３を使用しな
いので、差し支えない。

更に、例えば、コントローラ２ｂの電源断となっても、
コントローラ２ａは状態を変化しないので、コントロー
ラ２ａのみでキャッシュ部３及びデバイス４を制御する
。（これは２ｂ経由のアクセスがない事を意味するので
、上位から又は上位への転送は２ａのみで行うからであ
る。）このようにしてキャッシュ部３の障害をいち早く
発見し、一対のコントローラのキャッシュ部３へ対する
状態を同一として、データの安全性を保つ。

そして、キャッシュ部を切り離すだけでなく、障害を発
見し、完治できた時、ＩＭＰＬ立上げによってキャッシ
ュ部３を有効な状態で使用できるように導くよう制御す
る。

（Ｃ）他の実施例の説明 上述の実施例では、ディスクデバイスとして、磁気ディ
スク装置を例に説明したが、光デイスク装置等の他の入
出力デバイスについても用いることができる。

又、判断テーブル部も他の条件のものを用いてもよく、
判断をテーブル以外の方法によって実現することもでき
る。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、コントローラ同志
がキャッシュメモリ部の状態を通信し合うので、キャッ
シュメモリ部を互いに同じ状態で使用でき、データ化け
の危険がなく、データの安全性を高く保障できるという
効果を奏し、信頼性の高いディスクキャッシュを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は第２図における判断テーブル説明図、第４図は
本発明の一実施例動作説明図、第５図は従来技術の説明
図である。 図中、１−上位、 ２ａ、２ｂ−コントローラ、 ３−キャッシュメモリ部、 ４・−ディスクデバイス、 １０、ｌ、　、ｆｆｉ□−・−信号線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 各々上位（１）に接続され、且つ下位にディスクデバイ
   ス（４）を接続した一対のコントローラ（２ａ、２ｂ）
   と、 該一対のコントローラ（２ａ、２ｂ）に接続されたキャ
   ッシュメモリ部（３）とを有し、 該上位からの要求データが、該キャッシュメモリ部（３
   ）にある時は、該キャッシュメモリ部（３）をアクセス
   するディスクキャッシュ装置において、 該キャッシュメモリ部（３）の状態を該一対のコントロ
   ーラ（２ａ、２ｂ）に通知するための第１の信号線（ｌ
   ＿０）と、 該コントローラ（２ａ、２ｂ）の該キャッシュメモリ部
   （３）に対する自己の判断状態を相手のコントローラ（
   ２ａ、２ｂ）と該キャッシュメモリ部（３）へ通知する
   ための第２の信号線（ｌ＿１、ｌ＿２）とを設けたこと
   を 特徴とするディスクキャッシュ装置のキャッシュ制御方
   式。