JPH05173722A - マルチチャンネルデータおよびパリティの交換デバイス - Google Patents
マルチチャンネルデータおよびパリティの交換デバイスInfo
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- JPH05173722A JPH05173722A JP4145053A JP14505392A JPH05173722A JP H05173722 A JPH05173722 A JP H05173722A JP 4145053 A JP4145053 A JP 4145053A JP 14505392 A JP14505392 A JP 14505392A JP H05173722 A JPH05173722 A JP H05173722A
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- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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- G06F11/08—Error detection or correction by redundancy in data representation, e.g. by using checking codes
- G06F11/10—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's
- G06F11/1076—Parity data used in redundant arrays of independent storages, e.g. in RAID systems
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Bus Control (AREA)
- Detection And Correction Of Errors (AREA)
- Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
Abstract
関連する第一群のバス10とディスクアレイ内の個別デ
ィスクドライブD1、D2、・・・DNに関連する第二群
のバス20との間に汎用性の高いデータ路を与えるバス
スイッチ40を与える。 【構成】このバススイッチ40はドライブバスと同数の
複数バスマルチプレクサを含む。各バスマルチプレクサ
は複数の入力を含み、各入力はコントローラバスのうち
の対応する一つに接続される。マルチプレクサは選択・
イネーブル信号に応答して、選択されたコントローラバ
スを選択されたドライブバスに接続する。バススイッチ
はさらに、ドライブバスからコントローラバスへデータ
を指向させる複数のバスマルチプレクサを含む。排他的
OR回路を含むパリティ発生器50がバススイッチと一
体的に形成される。パリティ発生器の出力もまた各マル
チプレクサに与えられ、そのためこれを任意のコントロ
ーラ又はドライブバスにも与えることができる。
Description
内に情報を格納するためのディスクアレイに関し、特に
ホストコンピューターシステムと、ディスクアレイ内の
個別ディスクドライバとの間のバスマッピング(bus ma
pping)を与えるルーティングデバイス(routing devic
e)に関する。
なディスクドライブを含むディスクアレイは、コンピュ
ーターシステム内に不揮発性情報格納を行うための単一
の大きなディスクを使用することの廉価な代用品として
出現した。ディスクアレイはホストシステムに単一の大
規模高速ディスクのように見えるが、性能、信頼性、電
力消費および拡大縮小性において単一の大規模磁気ディ
スクよりも優れた点を持っている。
ギブソン、およびランデイー エイチ カッツ共著の
「廉価なディスクからなる冗長アレイの例(A Casefor
Redundant Arrays of Inexpensive Disks)( RAID)」
と題する記事(カルフォルニア大学報告UCB/CSD
87/391、1987年12月号)にはいくつかの
ディスクアレイの設計例が示されている。この記事はR
AIDレベルと呼ばれる五つのレベルのディスクアレイ
構成が記載されている。第一レベルのRAIDはデータ
格納用のN個ディスク(鏡像的ディスク)とこれらデー
タディスクに書き込まれた情報のコピーを格納するため
のN個の付加的「ミラー」ディスクとを含んでいる。R
AIDレベル1の書き込み機能は、二つのディスクにデ
ータが書き込まれることを必要条件とする。その場合、
第二「ミラー」ディスクは第一ディスクに与えられたと
同一の情報を受信する。データが読み取りされるときは
データはいずれのディスクからでも読み取ることができ
る。
クからなる一つ以上の群を含む。各群内で、N個ディス
クはデータの格納に使用され、付加ディスクはパリティ
情報を格納するのに利用される。RAIDレベル3の書
き込みが機能している間、データの各ブロックはN個の
データディスクの中に格納されるように、N個の部分に
分割される。それに対応するパリティ情報は専用のパリ
ティディスクに書き込まれる。データを読み取るとき
は、N個のデータディスクをすべてアクセスしなければ
ならない。パリティディスクはディスクが故障したとき
に情報を再構成するのに使用される。
1)個のディスクからなる一以上の群を含み、付加ディ
スクはパリティ情報を格納するのに利用される。RAI
Dレベル4システムは、データが一つ又は多数のデータ
ブロックからなる大きな部分に分割される点でRAID
レベル3システムと異なる。これはデータをディスクに
またがって保存するためにである。書き込みは二つのデ
ィスクすなわちNデータディスクの一つおよびパリティ
ディスクの一つにアクセスすることを必要とする。同様
に、読み取りオペレーションは、代表的な場合、読み取
るべきデータが各ディスクに格納されたブロック長を超
えない限り、N個データディスクのただ一つにアクセス
すれば足りる。パリティディスクはRAIDレベル3シ
ステムにおけると同様、ディスクが故障したときに情報
を再構成するのに使用される。
様であるが、ただしデータに加えてパリティ情報も各群
内の(N+1)個ディスクにまたがって分配されること
が異なる。各群は(N+1)個のディスクを含むが、各
ディスクごとにデータを格納するための複数のブロック
とパリティ情報を格納するための複数のブロックとを含
む。パリティ情報がどこに格納されるかはユーザーによ
り与えられるアルゴリズムにより制御される。RAID
レベル4システムにおけると同様、RAIDレベル5の
書き込みは少なくとも二つのディスクへのアクセスを必
要とする。しかしRAIDレベル4システムで一つの群
への書き込み毎に同一の専用パリティディスクへのアク
セスを必要としたようなことは不要である。この特徴が
同時的書き込みオペレーションの可能性を与えてくれ
る。
・ストライピング(parity striping、パリティ縞模様
の意)と呼ばれ、ジム グレイ、ボブ ホルスト、およ
びマーク ウォルカー共著の「ディスクアレイのパリテ
ィ・ストライピング:許容可能なスループットを備えた
廉価かつ高信頼度の格納装置(Low-Cost Reliable Stor
age with Acceptable Throughput)」と題するタンデム
コンピューターインコーポレーテッド社発行の記事、タ
ンデムテクニカルレポートNo.90.2、1990年1
月号に発表されている。このパリティストライピングシ
ステムではパリティ情報のみがディスク間に分配され、
パリティは大きな連続量としてマッピングされる。デー
タはディスク間に分割されず、在来の方法で格納され
る。
かのディスクアレイコンフィギュレーションを利用する
ためには、ホストシステムデータバスと複数のディスク
ドライブとを相互接続するデータ路構造が必要とされ
る。大抵のシステムは複数のディスクドライブとホスト
システムとを相互接続する固定的データ路構造を含んで
いる。しかしながら、そのような固定的構造はいろいろ
の異なる量のディスクドライブあるいはいろいろのRA
IDコンフィギュレーションを許容するためのディスク
アレイシステムを再構成するには支障がある。さらに、
大抵のディスクアレイシステムではホストはアレイコン
トローラとして動作し、パリティの発生および検査を行
うので、ホストのプロセッシング(処理)のオーバーヘ
ッドが増大する結果となる。
一および第二の組のデータバスの間にバスマッピング
(バスの配設)を与える新規かつ有用なバスルーチング
スイッチを与えることを課題とする。
をディスクアレイに接続するためのバスルーチングスイ
ッチを与えることである。
なるディスクアレイコンフィギュレーションを支えるこ
とのできるホスト-ディスクアレイ間の新規有用なバス
マッピング機構を与えることである。
を行うこと、およびルーチングを有する機構を与えるこ
とである。
スのいくつかを第二群の複数バスのいくつかに選択的に
接続するバススイッチを与える。このバススイッチは、
第二群のバスと数において等しい複数のバスマルチプレ
クサを含む。各バスマルチプレクサは複数の入力端含
み、これら入力端は各々、該第一群の複数バスの対応す
るものに接続される。これらのマルチプレクサは選択・
イネーブル信号に応答して該第一群のバスから選択され
たものを該第二群の複数バスから選択されたものに接続
する。
レイコントローラに接続される四つのバス(四バス)と
ディスクドライブアレイに接続のための六つのバス(六
バス)とを含む。バススイッチは上記四コントローラ側
バスの一つ以上を六アレイ側のバスに選択的に連結する
六個のバスマルチプレクサを含む。バスマルチプレクサ
は各々、パリティ発生器の出力を受信するように接続さ
れ、パリティ発生器は六アレイ側バスのいずれかに出力
を与えることができる。六バスマルチプレクサはコント
ローラからディスクアレイへのデータおよびパリティ情
報の書き込みを可能にする。別に付加されたバスマルチ
プレクサが読み取りオペレーションの期間にデータをア
レイ側バスからコントローラ側バスへ与える。ここに説
明する実施例は、故障したディスクドライブ上に格納さ
れた情報を再構成するとともにパリティ検査情報を得る
ためのための構造体を含む。
利点は以下の詳細な説明と添付の図面を参照することに
より理解されよう。
でデータのルーチング(すなわちデータに経路を与える
こと)を行うための一般的アーキテクチャは図1のブロ
ック線図に示される。このアーキテクチャはディスクア
レイコントローラ(図示してなし)に関連した第一群の
バス(参照符号C1ないしCXで同定される)を、複数の
ディスクドライバに関連した第二群のバス(参照符号D
1ないしDN)に連結する。コントローラバスの数Xおよ
びドライブバスの数Nは互に独立であり、アーキテクチ
ャを与えることによって初めて制限される。図に示され
るすべてのバスは同一の幅を有する。
クで構成される。それらはバススイッチモジュール4
0、パリティモジュール50、および制御モジュール6
0である。バススイッチモジュール40はコントローラ
バスC1ないしCXおよびドライブバスD1ないしDNの間
に接続される。別のバス53がパリティモジュール50
をバススイッチモジュール40に接続する。バススイッ
チモジュール40の内部的構造および動作は図4および
図5に関連して後述する。バススイッチモジュール40
により与えられる機能の説明は以下の通りである。
ントローラバスと任意の一ドライブバスとの間の一方向
接続を与える。いくつかのコントローラバスと同数のド
ライブバスとの間の多重接続も許される。さらにこのバ
ススイッチモジュールは任意の二つ以上のコントローラ
バスを一つ以上のドライババスへ一方向接続することが
できる。バス53を介して得られるパリティ情報もまた
任意の一ドライブバスに与えられる。
バスからデータを受信するための接続子と、バススイッ
チモジュール40にパリティ情報を与えるためのバス5
3への接続子とを有する。パリティモジュール50の内
部構造および動作は図6に関連して後で説明する。パリ
ティモジュール50は、各アクティブコントローラバス
の排他的ORビット演算を行うことによりRAIDレベ
ル3、4、および5についてのパリティ情報を発生す
る。
ラバス上に置かれたデータからパリティを再計算するこ
と、および再計算されたパリティを格納されている計算
済みの情報と比較することにより、RAIDレベル3、
4、および5を用いる読み取りアプリケーションにおい
てパリティ情報の検査を行う機能を有する。RAIDレ
ベル3、4、5を用いるアプリケーションにおけるドラ
イブデータの再構成はパリティモジュール50によって
も行われる。喪失したドライブ情報は残りのディスクド
ライブの排他的ORビット演算を行うとにより再構成さ
れる。
ィモジュール50の内部コンフィギュレーションディス
クアレイコントローラ(図示してなし)の指示の下にモ
ジュール60により制御される。制御モジュール60は
またパリティエラー等の問題が生じたときは常にディス
クアレイコントローラに通知する。
とを含むデータ・パリティ交換デバイスが本好ましい実
施例としてブロック線図の形で示されている。ここでは
単一の半導体チップ上に形成された構成が図示してあ
る。ABUF、BBUF、CBUF、DBUFと記され
た四つのホストポートは四つの外部コントローラバスへ
の接続を与える。ADRV、BDRV、CDRV、DD
RV、EDRV、FDRVと記されたアレイポートは六
つの外部ディスクドライブバスに接続する。
およびパリティモジュール50に加えて、ラッチモジュ
ール30が含まれる。このチップ内で内部バスBPAO
UTL、BPBOUTL、BPCOUTL、BPDOU
TLがデータを四つのホストポートに与え、バスBPA
IN、BPBIN、BPACIN、BPDINがホスト
ポートからラッチモジュール30およびパリティモジュ
ール50へデータを伝える。DPAOUT、DPBOU
T、DPCOUT、DPDOUT、DPEOUT、DP
FOUTと記された六っつの内部バスはバススイッチモ
ジュール40からドライブポートへデータを送信し、バ
スDPAIN、DPBIN、DPCIN、DPDIN、
DPEIN、DPFINはアレイポートからのバススイ
ッチモジュール40へデータを与える。
ュール40およびパリティモジュール50の内部構造は
それぞれ図3ないし図6に関連して説明する。図3に示
されているのはラッチモジュール30で、これは参照番
号101ないし104で同定されバスBPAIN、BP
BIN、BPACIN、BPDINからデータを受信す
べく接続された四つのラッチを含み、それぞれBPAI
NL、BPBINL、BPACINL、BPDINLを
介して、ラッチされたデータをバススイッチモジュール
40に与える。
AOUT、BPBOUT、BPCOUT、BPDOUT
およびPARINを介してバススイッチモジュール40
からデータを受信すべく接続された五つのバスラッチ1
11ないし115を含む。ラッチ111ないし114の
出力はそれぞれバスBPAOUTL、BPBOUTL、
BPCOUTL、BPDOUTLに与えられる。ラッチ
114の出力はバスバスPARINLを介してパリティ
モジュール50に接続される。
いし115は制御モジュール(図示してなし)から受信
する制御信号に応答して受信したデータをラッチし、又
は通過させる。図3にはまた参照番号121ないし12
4および131ないし135で同定されるパリティ検査
回路が示されている。これらは各ラッチ回路の出力に接
続される。各パリティ検査回路はパリティエラーが検出
されたときは常に、制御モジュールに与えられるエラー
信号を発生する。
ジュール40の内部構造のブロック線図である。バスス
イッチモジュール40は六つの5:1マルチプレクサ1
41ないし146を含む。各マルチプレクサの各対応の
入力端はバスBPAINL、BPBINL、BPACI
NL、BPDINLおよびパリティモジュール50の出
力端であるPAROUTに接続される。マルチプレクサ
141ないし146はバスDPAOUT、DPBOU
T、DPCOUT、DPDOUT、DPEOUT、DP
FOUTにそれぞれ接続される。
号151ないし154で同定される四つの7:1バスマ
ルチプレクサを含む。マルチプレクサ151ないし15
4各々の入力端は各々、対応するバスDPAIN、DP
BIN、DPCIN、DPDIN、DPEIN、DPF
INおよびPAROUTに接続される。6:1マルチプ
レクサ155もまたバスDPAIN、DPBIN、DP
CIN、DPDIN、DPEIN、DPFINに接続さ
れる。マルチプレクサ151ないし155の出力端はそ
れぞれバスBPAOUT、BPBOUT、BPCOU
T、BPDOUTおよびPARINに接続される。
制御モジュール(図示してなし)から受信する選択信号
に応答し、バスBPAINL、BPBINL、BPAC
INL、BPDINLおよびPAROUTの任意の一つ
をマルチプレクサの対応出力バスに連結する。同様にし
てマルチプレクサ151ないし155の各々は制御モジ
ュールから受信する選択信号に応答してバスDPAI
N、DPBIN、DPCIN、DPDIN、DPEI
N、DPFIN、およびPAROUTの任意の一つをこ
れらマルチプレクサの対応出力に接続する。
にブロック線図で例示されている。パリティモジュール
50は四つの4:1マルチプレクサ161ないし164
を含む。マルチプレクサ161はバスBPAINL、B
PAOUTL、PARINLおよびBPAOUTからデ
ータを受信すべく接続される。マルチプレクサ162は
バスBPBINL、BPBOUTL、PARINLおよ
びBPBOUTからデータを受信すべく接続される。マ
ルチプレクサ163はバスBPCINL、BPCOUT
L、PARINLおよびBPCOUTからデータを受信
すべく接続される。マルチプレクサ164はバスBPD
INL、BPDOUTL、PARINLおよびBPDO
UTからデータを受信すべく接続される。
ライブデータは選択されたバスについて排他的ORビッ
ト演算を行うことにより再構成される。パリティモジュ
ール50は、マルチプレクサ161、162の出力を組
み合わせるべく接続された第一排他的OR回路171
と、マルチプレクサ163、164の出力を組み合わせ
るべく接続された第二の排他的OR回路172と、排他
的OR回路171、172の出力を組み合わせるための
第三排他的OR回路181とを含む。パリティモジュー
ル50の出力は上記三つの排他的OR回路の出力を受信
すべく接続された3:1マルチプレクサ191により与
えられる。マルチプレクサ191の出力はバススイッチ
モジュール40に与えられ、このバススイッチモジュー
ル40が次いでそのパリティデータを上述したように任
意のコントローラ又はドライブバスに与える。
モジュール(図示してなし)から受信した選択信号に応
答して、選択されたデータバスを排他的OR回路17
1、172に連結する。マルチプレクサ191は制御モ
ジュールから受信した選択信号に応答して排他的OR演
算に関与するバスの数を制限する。例えば、RAIDレ
ベル3、4、又は5の書き込みオペレーションの期間
中、パリティを発生するためには四つのバスから受信し
たデータを結合することができるが、RAIDレベル1
に基づくアレイコンフィギュレーションで保存されるデ
ータの検査のためにはただ二つのバスのみを連結すれば
よい。
定されないことを認識できよう。また本発明の要旨を逸
脱することなく種々の設計変更が可能であることを了解
されよう。例えば上記四つのコントローラ側バスおよび
六ドライブバスの間の接続を与えるバススイッチはいろ
いろに変えることができる。またこのスイッチは任意数
のコントローラ又はドライブデータバスを許容するよう
に拡張することができる。さらに、上に開示した構造は
ディスクアレイへの用途に限られず、複数のバス間の可
変接続性が必要な任意の用途に採用できよう。
にデータ経路を設ける能力を与える簡単なバススイッチ
を与えることができる。上記の実施例のバススイッチは
ディスクアレイコントローラに関連する第一群のバス
と、ディスクアレイ内の個別的ディスクドライブに関連
する第二群のバスとの間のバスを経路化することがで
き、さらにパリティ情報を発生する能力を有する。
路設定を行うためのアーキテクチャ全体を示すブロック
線図である。
および六アレイポートを含むデータ・パリティ交換デバ
イスのブロック線図である。
ある。
のブロック線図の一部である。
である。
ト ADRV、BDRV、CDRV、DDRV、EDRV、
FDRV アレイポート BPAOUTL、BPBOUTL、BPCOUTL、B
PDOUTL 内部バス BPAIN、BPBIN、BPACIN、BPDIN
バス DPAOUT、DPBOUT、DPCOUT、DPDO
UT、DPEOUT、DPFOUT 内部バス DPAIN、DPBIN、DPCIN、DPDIN、D
PEIN、DPFINバス
Claims (1)
- 【請求項1】第一群の複数バスのいくつかを第二群の複
数バスのいくつかに選択的に接続する装置であって、 該接続装置は該第二群のバスの各々に対応するバスマル
チプレクサからなる第一の複数バスマルチプレクサを含
み、 各マルチプレクサに対応するバスに接続される出力端
と、複数の入力端とを各該マルチプレクサが有し、該入
力端は各々、該第一群の複数バスのうち対応するものに
接続されることを特徴とする選択的接続装置。
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US701921 | 1991-05-17 |
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