JPH05257614A - ディスク入出力制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘッドの移動時間を短縮し、ディスクへのリ
ード／ライト処理のスループットを向上させる。 【構成】 入出力要求格納エリア８には中央処理装置１
からの入出力要求がキューイングされる。入出力要求ソ
ーティング６は入出力要求処理部７よりのソーティング
開始要求により起動され、入出力要求格納エリア８にキ
ューイングされている入出力要求のうち、ディスクの同
一領域へのリードとライトおよびライト同志の順番は保
持したまま、ヘッド位置格納エリア１１に格納されてい
る、その時点のヘッド位置をもとに、キューイングされ
た入出力要求が全て処理されるまでのヘッドの移動距離
が最小になる順番を求め、処理順番格納テーブル１０に
格納する。入出力要求処理部７はキューイングされてい
る入出力要求を処理順番格納テーブル１０に格納されて
いる順番に処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中央処理装置とディス
ク装置の間のデータの入出力を制御するディスク入出力
制御方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の方法では、キューにたまった入出
力要求を順番に処理していたため、例えば、キューイン
グされた入出力要求が３個あり、１番目の入出力要求が
一番内側のシリンダへの書き込み要求、２番目の入出力
要求が一番外側のシリンダの読み込み、３番目の入出力
要求がまた一番内側のシリンダへの書き込みだった場
合、要求を順番に処理していった場合、ディスクのヘッ
ドは、一番内側から外側まで１往復移動することにな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、２番目の要求
と３番目の入出力要求を入れ換えた場合には、処理結果
も矛盾せず、処理が完了するまでのヘッドの移動（シー
ク）距離は半分になる。このため、従来の方法ではヘッ
ドのシークに２倍の時間がかかるという問題がある。

【０００４】また、単純にヘッドのシークが短くなるよ
うに処理の順番を入れ替えた場合には、同一領域へのリ
ードとライト、またはライト同士の順番が逆転し、処理
結果が正常とならない場合がでてくる。

【０００５】本発明の目的は、ディスクのシークに必要
な時間を短縮し、ディスクへの入出力処理のスループッ
トが向上するディスク入出力制御方法および装置を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のディスク入出力
制御方法は、ディスク装置への入出力要求を処理する時
点で、ディスクの同一領域へのリードとライトおよびラ
イト同士の順番は保持したまま、その時点のディスクの
ヘッド位置をもとに、キューイングされた入出力要求が
全て処理されるまでのヘッドの移動距離が最小になるよ
うにキューイングされた入出力要求の順番を並べ替え、
並べ替えられた順番に入出力要求を処理することを特徴
とする。

【０００７】また、本発明のディスク入出力制御装置
は、処理順番格納テーブルと、ヘッド位置格納エリア
と、ソーティング開始要求により起動され、入出力要求
格納エリアにキューイングされている入出力要求のう
ち、同一領域へのリードとライトおよびライト同志の順
番は保持したまま、ヘッド位置格納エリアに格納されて
いる、その時点のディスクのヘッド位置をもとに、キュ
ーイングされている入出力要求が全て処理されるまでの
ヘッドの移動距離が最小になる順番を求め、前記処理順
番格納テーブルに格納した後、処理完了通知を出力する
入出力要求ソーティング部とを有し、入出力要求処理部
はディスク装置からヘッドの現在位置を読み取って前記
ヘッド位置エリアに格納し、前記入出力要求ソーティン
グ部にソーティング開始要求を出し、前記処理完了通知
を検出すると、前記処理順番格納テーブルに格納されて
いる順番に入出力要求を実行する。

【０００８】

【作用】本発明は、ディスク装置に対する入出力要求が
キューにたまった場合、その時点のヘッドの位置と各入
出力要求のリード／ライト位置から、アクセス領域が重
なるリードとライトの順番は保持したまま、ヘッドの移
動距離が最小になるように入出力要求の順番を並び替え
て入出力要求を実行するものである。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て証明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例のディスク入出力
制御装置を示すブロック図である。ディスク入出力制御
装置２は、ディスク装置３の制御、および中央処理装置
１の入出力要求により、ディスク装置３へのデータの読
み出し／書き込みを行う。送信制御部４は、ディスク装
置３からの読み込みデータの中央処理装置１へ送信を行
う。受信制御部５は中央処理装置１からの入出力要求を
受信し、該要求を入出力要求格納エリア８にキューイン
グするとともに、ディスク装置３への書き込みデータの
受信を行う。入出力要求ソーティング部６は、入出力要
求格納エリア８に格納された入出力要求を、ヘッドのシ
ーク距離が最小になるように並び替え、処理結果を処理
順番格納テーブル１０に格納する。入出力要求処理部７
は、処理順番格納テーブル１０で示された入出力要求の
処理順番に従いディスク装置３に対するデータの読み出
し／書き込みを実施する。入出力要求格納エリア８に
は、受信制御部５で受信された入出力要求が格納され
る。入出力要求管理テーブル９は、入出力要求格納エリ
ア８の空塞状態、入出力要求の格納位置の管理および入
出力要求の受信順番の管理を行う。処理順番格納テーブ
ル１０は、入出力要求ソーティング部６の処理結果が格
納される。ヘッド位置格納エリア１１は、ＤＫのヘッド
位置をシリンダの位置で記憶する。ソーティング条件テ
ーブル１２は、各入出力要求の入出力開始位置、終了位
置情報、同一領域へのリードとライトおよびライト同士
の処理順番を保持するための情報を管理する。

【００１１】図２は、入出力要求格納エリア８の構成例
を示す図である。入出力要求格納エリア８には最大ｎ個
の入出力要求を格納できる。入出力要求８１は、リード
／ライト（Ｒ／Ｗ）種別８１１、リード／ライト（Ｒ／
Ｗ）開始位置８１２、リード／ライトサイズ（Ｒ／Ｗ）
８１３からなる。リード／ライト開始位置８１２は、デ
ィスク上の物理ブロック番号を指定し、リード／ライト
サイズ８１３は、サイズを物理ブロック数で指定する。

【００１２】図３は、入出力要求管理テーブル９の構成
例を示す図である。格納エリア番号９０１の順に最大ｎ
個分の入出力要求の管理を行う。格納エリア番号９０１
は、入出力要求格納エリア８の格納エリア番号に対応す
る。空塞状況９０２は、入出力要求格納エリア８の格納
エリアの空塞状況を示す。識別子名９０３は、入出力要
求を入出力制御装置２の中で識別するために用いる。受
信順番９０４は、入出力要求が入出力要求格納エリア８
に格納された順番を示す。入出力要求管理テーブル９は
入出力要求毎に格納エリア番号９０１、空塞状況９０
２、識別子名９０３、受信番号９０４を管理する。入出
力要求格納数９０５は、入出力要求格納エリア８に格納
されている入出力要求格納数を示す。受信順番カウンタ
９０６の値は、入出力要求が入出力格納エリア８に格納
された時点で受信順番９０４にセットされる。

【００１３】図４は、処理順番格納テーブル１０の構成
例を示す図である。処理順番１００１に沿って入出力要
求の識別子名９０３と、入出力要求が格納されている格
納エリア番号９０１が格納される。最大ｎ個の入出力要
求の処理順番が格納される。格納個数１００２は、処理
順番格納テーブル１０に格納されている入出力要求の個
数を示す。

【００１４】図５は、ソーティング条件テーブル１２の
構成例を示す図である。受信順番９０４に沿って入出力
要求の格納エリア番号９０１、識別子名９０３、リード
／ライト種別８０１、物理ブロックアクセス範囲１２０
１、シリンダアクセス範囲１２０２、ソーティング条件
１２０３を管理する。物理ブロックアクセス範囲１２０
１は、リード／ライト時の開始・終了位置を物理ブロッ
ク番号で示したものであり、開始位置は、リード／ライ
ト開始位置８１２の値となり、終了位置は、リード／ラ
イト開始位置８１２にリード／ライトサイズ８１３を加
えた値となる。シリンダアクセス範囲１２０２は、物理
ブロックアクセス範囲１２０１の開始・終了位置をシリ
ンダの番号に変換した値を示す。ソーティング条件１２
０３は、同一エリアへのリードとライト、およびライト
同士の処理順番を保持するための条件を設定するもので
あり、図６に示す方法に従って、先に処理しなければな
らない入出力要求の識別子名が設定される。

【００１５】図６（１），（２），（３）は、ソーティ
ング条件の設定方法を示す。図中の「Ｒ」と「Ｗ」は、
それぞれアクセス領域が重なるリード要求（Ｒ）とライ
ト要求（Ｗ）を示す。また、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはその識別
子を示す。入出力要求の処理順番を保持する必要のある
ケースは、図６（１），（２），（３）の場合である。

【００１６】図６（１）は、ライト要求よりも前にアク
セス領域が重なるリード要求がある場合であり、この場
合は、ライト要求（Ｗ）よりも受信順番が先でアクセス
領域が重なる全てのリード要求（Ｒ）の識別子名（Ａ，
Ｂ，Ｃ）を、ライト要求（Ｗ）のソーティング条件に設
定する。

【００１７】図６（２）は、ライト要求よりも後でアク
セス領域が重なるリード要求がある場合であり、この場
合は、上記条件に該当する全てのリード要求（Ｒ）のソ
ーティング条件にライト要求（Ｗ）の識別子名（Ａ）を
設定する。

【００１８】図６（３）は、ライト要求同士のアクセス
領域が重なる場合であり、この場合は、直前のライト要
求（Ｗ）の識別子名を該当するライト要求（Ｗ）のソー
ティング条件に設定する。

【００１９】次に、本実施例の動作について説明する。

【００２０】本実施例は、入出力要求受信処理、入出力
要求ソーティング処理、入出力要求実行処理の３つの処
理からなる。

【００２１】図７のフローチャートを基に、受信制御部
５の入出力要求受信処理について説明する。

【００２２】受信制御部５は、中央処理装置１からの入
出力要求を監視し（ステップ２００１）、入出力要求を
受信した場合には、入出力要求格納エリア８の空きを確
認するため、入出力要求管理テーブル９の空塞状況９０
２を検索する（ステップ２００２）。入出力要求格納エ
リア８に空きが有る場合には、該当するエリアに入出力
要求を格納する（ステップ２００３）。入出力要求格納
エリア８に空きがない場合には、入出力要求管理テーブ
ル９を定期的に検索し、空きができるまで待つ。入出力
要求格納エリア８に入出力要求を格納した後、入出力要
求管理テーブル９に以下の項目を設定し、再度、入出力
要求の監視を開始する（ステップ２００４）。

【００２３】・入出力要求格納数９０５→１増やす ・空塞状況９０２→「塞」設定 ・識別子名９０３→最大ｎ個の入出力要求が識別できれ
ば良いため本例ではアルファベットの１文字を設定 ・受信順番カウンタ９０６→１増やす ・受信順番９０４に受信順番カウンタ９０６の値を設定 次に、図８のフローチャートを基に、入出力要求ソーテ
ィング部６による入出力要求ソーティング処理について
説明する。

【００２４】入出力要求ソーティング部６が入出力要求
処理部７よりソーティング開始要求を受け取った時点
で、入出力要求ソーティング処理が起動される（ステッ
プ３００１）。ソーティング開始要求を受けた入出力要
求ソーティング部６は、入出力要求管理テーブル９の入
出力要求格納数９０５より、入出力要求があるか判断し
（ステップ３００２）、入出力要求が無い場合には、新
たに入出力要求が格納されるまで、入出力要求格納数９
０５を定期的に監視する。次に、入出力要求が１個かど
うか判断する（ステップ３００３）。入出力要求が１個
の場合は、入出力要求管理テーブル９の該当する入出力
要求の受信順番９０４をクリアし、受信順番カウンタ９
０６に０を設定して（ステップ３００４）、後述する
（６）（ステップ３００５）の処理を行う。入出力要求
が２個以上の場合は、次の処理（１）〜（５）（ステッ
プ３００６〜３０１０）を行う。 （１）入出力要求ソーティング部６は、入出力要求管理
テーブル９で空塞状況９０２が「塞」となっている入出
力要求について、入出力要求管理テーブル９の受信順番
９０４と、ソーティング条件テーブル１２の受信順番９
０４を対応づけながら、ソーティング条件テーブル１２
に、格納エリア番号９０１、識別子名９０３、リード／
ライト種別８１１、物理ブロックアクセス範囲１２０１
を設定する。物理ブロックアクセス範囲１２０１の開
始、終了位置は、入出力要求格納エリア８のリード／ラ
イト開始位置８１２とリード／ライトサイズ８１３より
求める。ソーティング条件テーブル１２への設定終了
後、入出力要求管理テーブル９の受信順番９０４を全て
クリアし、受信順番カウンタ９０６を０に設定する（ス
テップ３００６）。 （２）入出力要求ソーティング部６は、物理ブロックア
クセス範囲１２０１より、同一領域へのリードとライト
およびライト同士が重なる入出力要求を抽出し、図６に
示す方法に従ってソーティング条件１２０３を設定する
（ステップ３００７）。また、物理ブロックアクセス範
囲１２０１の開始・終了位置の物理ブロック番号をシリ
ンダ番号に変換し、シリンダアクセス範囲１２０２の開
始・終了位置に設定する。 （３）入出力要求ソーティング部６は、ソーティング条
件テーブル１２の情報を基に、順列のパターンを作成す
る（ステップ３００８）。ソーティング対象の入出力要
求の個数がｋ個の場合、ｋ！通りの順列パターンが作成
される。このなかで、ソーティング条件１２０３を満た
す順列を除き、最終的な順列パターンを求める。例え
ば、識別名Ａ，Ｂ，Ｃの３つの入出力要求がソーティン
グ対象で、ソーティング条件としてＡはＣより前に処理
という条件が設定されていた場合、最終的に以下に示す
３通りの順列が求まる。

【００２５】 ＡＢＣ ＡＣＢ ＢＡＣ （４）ヘッド位置格納エリア１１よりヘッド位置を求め
る。（３）で求めた各順列パターンに対し、以下に示す
式でヘッドのシーク距離を算出し、その中で一番シーク
距離が短い順列を次式より求める（ステップ３００
９）。

【００２６】

【数１】 （５），（４）で求めたシーク距離が一番短い順列に従
い、処理順番格納テーブル１０に各入出力要求の識別子
名９０３と格納エリア番号９０１を設定する。格納個数
１００２には、ソーティング対象の入出力要求の数を設
定する。処理順番格納テーブル１０の設定完了後、ヘッ
ド位置格納エリア１１に、処理順番格納テーブル１０に
設定された順番で入出力要求を実行した場合の最終ヘッ
ド位置（処理順番が一番最後の入出力要求のシリンダア
クセス範囲１２０２の終了位置）を設定する。その後ソ
ーティング条件テーブル１２の情報を全てリセットし、
入出力要求処理部７に処理完了を通知し、処理を終了す
る。 （６）入出力要求ソーティング部６は、処理順番格納テ
ーブル１０に、該当の入出力要求の識別名９０３と格納
エリア番号９０１を設定し、格納個数１００２に１を設
定する。該当の入出力要求のリード／ライト開始位置８
１２とリード／ライトサイズ８１３よりリード／ライト
終了位置を求め、その値をシリンダ位置に変換して、ヘ
ッド位置格納エリア１１に設定する。その後、入出力要
求処理部７に処理完了を通知し、処理を終了する。

【００２７】次に、図９のフローチャートを基に、入出
力要求処理部７による入出力要求実行処理について説明
する。

【００２８】入出力要求処理部７は、ディスク装置３か
ら現在のヘッド位置を読み取り、ヘッド位置格納エリア
１１に設定し、その後入出力要求ソーティング部６にソ
ーティング開始要求を出す（ステップ４００１）。入出
力要求処理部７は、入出力要求ソーティング部６からの
処理完了通知を定期的に監視する（ステップ４００
２）。入出力要求ソーティング部６からの処理完了通知
を検出した時点で、処理順番格納テーブル１０の格納個
数１００２を読み込み、また、入出力要求処理部７が処
理順番格納テーブル１０から読み込む処理順番の値をｉ
とし、初期値を１とする（ステップ４００３）。入出力
要求処理部７は、処理順番格納テーブル１０から処理順
番ｉの識別子名９０３、格納エリア番号９０１を取得
し、得られた格納エリア番号９０１を用いて、入出力要
求格納エリア８より該当する入出力要求を取り出す（ス
テップ４００４）。入出力要求処理部７は、（ステップ
４００４）で取得した格納エリア番号９０１より、入出
力要求管理テーブル９の該当格納エリア番号の空塞状況
９０２を「空き」とし、入出力要求格納数９０５の値を
１つ減らす（ステップ４００５）。次に、格納個数１０
０２が値の処理順番ｉに等しいかどうか調べる（ステッ
プ４００６）。入出力要求処理部７は、格納個数１００
２の値と処理順番ｉの値が等しくなった時点で（処理順
番格納テーブル１０で示された入出力要求のなかで、実
行すべき入出力要求が残り１つになった時点で）、処理
順番格納テーブル１０をクリアし、入出力要求ソーティ
ング部６に、ソーティング開始要求を出す（ステップ４
００７）。入出力要求処理部７はステップ４００４で取
りだした入出力要求を実行する（ステップ４００８）。
入出力要求の実行完了後、処理順番ｉの値を１増やし
（ステップ４００９）。格納個数１００２の値が処理順
番ｉの値より小さいかどうか調べる（ステップ４０１
０）、小さい場合、ステップ４００２に、小さくない場
合、ステップ４００４に戻る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ディス
クへの入出力要求を処理する時点で、キューイングされ
た入出力要求がある場合、現時点のヘッドの位置を基
に、同一領域へのリードとライトおよびライト同士の順
番は保持したまま、キューイングされた入出力要求が全
て処理されるまでのヘッドの移動距離が最小になるよう
に入出力要求の順番を入れ換えて入出力要求を処理する
ことにより、リードとライトが逆転して処理結果が異常
となることなく、ヘッドの移動時間を短縮することがで
き、ディスクへのリード／ライト処理のスループットが
向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のディスク入出力制御装置の
構成図である。

【図２】入出力要求格納エリア８の構成例を示す図であ
る。

【図３】入出力要求管理テーブル９の構成例を示す図で
ある。

【図４】処理順番格納テーブル１０の構成例を示す図で
ある。

【図５】ソーティングテーブル１２の構成例を示す図で
ある。

【図６】ソーティング条件の設定方法の一例を示す図で
ある。

【図７】入出力要求受信処理を示すフローチャートであ
る。

【図８】入出力要求ソーティング処理を示すフローチャ
ートである。

【図９】入出力要求実行処理を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 中央処理装置 ２ ディスク入出力制御装置 ３ ディスク装置 ４ 送信制御部 ５ 受信制御部 ６ 入出力要求ソーティング部 ７ 入出力要求処理部 ８ 入出力要求格納エリア ９ 入出力要求管理テーブル １０ 処理順番格納テーブル １１ ヘッド位置格納エリア １２ ソーティング条件テーブル ８１ 入出力要求 ８１１ リード／ライト識別 ８１２ リード／ライト開始位置 ８１３ リード／ライトサイズ ９０１ 格納エリア番号 ９０２ 空塞状況 ９０３ 識別子名 ９０４ 受信順番 ９０５ 入出力要求格納数 ９０６ 受信番号カウンタ １００１ 処理順番 １００２ 格納個数 １２０１ 物理ブロックアクセス範囲 １２０２ シリンダアクセス範囲 １２０３ ソーティング条件 ２００１〜２００４ ステップ ３００１〜３０１０ ステップ ４００１〜４０１０ ステップ

【手続補正書】

【提出日】平成４年５月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】

【数１】 （５），（４）で求めたシーク距離が一番短い順列に従
い、処理順番格納テーブル１０に各入出力要求の識別子
名９０３と格納エリア番号９０１を設定する。格納個数
１００２には、ソーティング対象の入出力要求の数を設
定する。処理順番格納テーブル１０の設定完了後、ヘッ
ド位置格納エリア１１に、処理順番格納テーブル１０に
設定された順番で入出力要求を実行した場合の最終ヘッ
ド位置（処理順番が一番最後の入出力要求のシリンダア
クセス範囲１２０２の終了位置）を設定する。その後ソ
ーティング条件テーブル１２の情報を全てリセットし、
入出力要求処理部７に処理完了を通知し、処理を終了す
る。 （６）入出力要求ソーティング部６は、処理順番格納テ
ーブル１０に、該当の入出力要求の識別名９０３と格納
エリア番号９０１を設定し、格納個数１００２に１を設
定する。該当の入出力要求のリード／ライト開始位置８
１２とリード／ライトサイズ８１３よりリード／ライト
終了位置を求め、その値をシリンダ位置に変換して、ヘ
ッド位置格納エリア１１に設定する。その後、入出力要
求処理部７に処理完了を通知し、処理を終了する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央処理装置とディスク装置の間のデー
   タの入出力を制御するディスク入出力制御方法におい
   て、 前記ディスク装置への入出力要求を処理する時点で、デ
   ィスクの同一領域へのリードとライトおよびライト同士
   の順番は保持したまま、その時点のディスクのヘッド位
   置をもとに、キューイングされた入出力要求が全て処理
   されるまでのヘッドの移動距離が最小になるようにキュ
   ーイングされた入出力要求の順番を並べ替え、並べ替え
   られた順番に入出力要求を処理することを特徴とするデ
   ィスク入出力制御方法。
2. 【請求項２】 中央処理装置とディスク装置の間のデー
   タの入出力を制御するディスク入出力制御装置におい
   て、 処理順番格納テーブルと、 ヘッド位置格納エリアと、 ソーティング開始要求により起動され、入出力要求格納
   エリアにキューイングされている入出力要求のうち、同
   一領域へのリードとライトおよびライト同志の順番は保
   持したまま、前記ヘッド位置格納エリアに格納されてい
   る、その時点のディスクのヘッド位置をもとに、キュー
   イングされている入出力要求が全て処理されるまでのヘ
   ッドの移動距離が最小になる順番を求め、前記処理順番
   格納テーブルに格納した後、処理完了通知を出力する入
   出力要求ソーティング部とを有し、 入出力要求処理部はディスク装置からヘッドの現在位置
   を読み取って前記ヘッド位置エリアに格納し、前記入出
   力要求ソーティング部にソーティング開始要求を出し、
   前記処理完了通知を検出すると、前記処理順番格納テー
   ブルに格納されている順番に入出力要求を実行すること
   を特徴とするディスク入出力制御装置。