JPH06119244A - ディスク制御装置およびキャッシュ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】上位装置１とディスク型記憶装置３との間に位
置し、予め定めた物理的な領域単位にロードするキャッ
シュ４を有するディスク制御装置であって、データの転
送およびキャッシュの制御を行なう制御部５ａと、管理
情報を格納するキャッシュ管理情報部８とを備える。情
報部８は、キャッシュヒット／ミスの情報をアクセスさ
れた物理的な領域ごとに取得して、これを統計情報とし
て過去複数回分蓄積する領域を有する。制御部５ａは、
アクセス時に、キャッシュミスとなった物理的な領域に
ついて、情報部８に格納される、領域の統計情報を参照
して、キャッシュにロ−ドした場合のキャッシュヒット
の可能性を判定し、可能性が高い場合、物理的な領域を
キャッシュにロードし、低い場合、ロードしない制御を
行なう機能を有する。 【効果】物理的領域についてのキャッシュ適用対象／対
象外選択を、変化するアクセス状況に応じて制御でき
て、キャッシュを有効活用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上位装置と、入出力装
置との間に位置し、キャッシュメモリ（以下キャッシュ
と略称する）を有する入出力制御装置に係り、特に、デ
ィスク装置に対して、処理を高速に実行するためのキャ
ッシュを有し、キャッシュに処理要求頻度の高いデ−タ
を格納するキャッシュ付ディスク制御装置およびそのキ
ャッシュ制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理システムの入出力装置として、
磁気ディスク装置等の外部記憶装置がある。この磁気デ
ィスク装置は、情報処理システムの上位装置からアクセ
スする際、その構造上、アクセス時間がかかるという問
題がある。そこで、キャッシュと称される、高速にアク
セスできるメモリを、上位装置と磁気ディスク装置との
間に配置することが行なわれている。この場合、上位装
置から最近にアクセスされたデータは、このキャッシュ
に格納される。従って、次にアクセスされたとき、ディ
スク装置ではなく、キャッシュにアクセスすることによ
り、当該データにアクセスすることができて、アクセス
時間を短縮することができる。

【０００３】ところで、このキャッシュは、その容量に
限りがあり、すべてのデータをキャッシュに格納するこ
とはできない。そのため、アクセスがあったとき、その
対象となるデータが、キャッシュ内に存在するとは限ら
ないことが起こり得る。アクセスしようとするデータが
キャッシュ内に存在する場合を“ヒット”、そうでない
場合を“ミス”と称している。

【０００４】従来、キャッシュのヒット率を上げるた
め、種々の工夫がなされている。

【０００５】例えば、特開昭５５−１５４６４８号公報
に記載される技術がある。これは、ディスクの記憶領域
ごとに動作モードを設定し、上位装置から入出力要求の
アクセス特性を通知し、使用領域ごとに動作モードを切
り換えることにより、通知された動作モ−ドで動作する
ようにしたものである。これにより、ファイルの構造、
用途に動的に適用できるディスクキャッシュ制御方法を
開示している。

【０００６】また、特開昭６０−１４３６０号公報に記
載される技術がある。これは、キャッシュ付ディスク制
御装置において、キャッシュミス、ヒット、アクセス回
数等の統計情報を取得し、該統計情報を上位装置に転送
する手段を備えるものである。この統計情報は、オペレ
ータまたはシステム管理者の検討用に供される。これに
よって、オペレータまたはシステム管理者は、キャッシ
ュの対象範囲の変更が必要か否か判断でき、必要と判断
した場合、上位装置でその対象範囲の指定の書き換えを
行なう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】キャッシュ付ディスク
制御装置は、少容量のキャッシュに入出力処理要求頻度
の高いデ−タを格納し、入出力処理要求デ−タがキャッ
シュ内に存在する確率、すなわち、ヒット率を向上さ
せ、入出力処理の高速化を実現することが要求される。
このため、キャッシュ付ディスク制御装置においては、
少容量のキャッシュの有効活用が非常に重要である。す
なわち、後続する入出力処理要求で確実に入出力処理対
象となるデ−タのみを、入出力処理要求直前にキャッシ
ュに格納するのが最も効果的である。

【０００８】しかし、後続する入出力処理要求での入出
力処理対象となる物理的な領域を、完全に予測すること
は難しい。このため、一般的には、上位装置上のキャッ
シュ管理ソフトウェアが、オペレ−ティングシステムの
有するアクセス法毎にキャッシュ動作モ−ドを指定し、
それを受けたディスク制御装置が、指定された動作モ−
ドでキャッシュへのデ−タのロ−ドを実行する。この場
合、各処理要求環境によって異なる入出力処理対象を、
オペレ−ティングシステムの有するアクセス法毎に選択
するため、キャッシュにロ−ドしても、キャッシュヒッ
トとならないデ−タを無駄にロ−ドする、または、キャ
ッシュにロ−ドすればヒットとなるのにキャッシュにロ
−ドしないため、入出力処理の高速化が実現できない
等、キャッシュの有効活用化が図られない場合が多々あ
る。

【０００９】これらの問題点を克服するため、上記従来
技術に示すキャッシュの有効活用化が検討されたが、以
下に示すような考慮がなかった。

【００１０】（１）特開昭５５−１５４６４８号公報に
記載され技術では、上位装置がアクセス特性をキャッシ
ュ付ディスク制御装置に指示し、これに基づいてキャッ
シュロ−ディング方式を選択する。この場合、上位装置
でアクセス特性を把握し、キャッシュ動作モ−ドを選択
するというオ−バ−ヘッドがかかることになる。また、
時々刻々と変化するキャッシュの稼働状況を上位装置で
完全に把握することは不可能であり、適切なロ−ディン
グ方式の選択ができない場合がある。

【００１１】（２）特開昭６０−１４３６０号公報で
は、キャッシュ付ディスク制御装置は、上位装置がアク
セス特性を把握するのに必要な情報を、上位装置に供与
するのみであり、前記問題点の解決には至っていない。

【００１２】本発明の目的は、物理的な領域のキャッシ
ュ適用対象／対象外選択を、時々刻々と変化するアクセ
ス状況に応じて制御できて、キャッシュを有効活用する
ことができるディスク制御装置およびキャッシュ制御方
法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の一態様によれば、上位装置とディスク型記
憶装置との間に位置し、記憶装置における記憶領域を、
予め定めた物理的な領域単位にロードするキャッシュメ
モリを有するディスク制御装置におけるキャッシュ制御
方法であって、キャッシュヒット／ミスの情報を少なく
とも含む情報を、アクセスがあるたびに、アクセスされ
た物理的な領域ごとに取得して、これを統計情報として
過去複数回分蓄積し、アクセス時に、キャッシュミスと
なった物理的な領域について、その統計情報を参照し
て、キャッシュにロ−ドした場合のキャッシュヒットの
可能性を判定し、可能性が高い場合、当該物理的な領域
をキャッシュにロードし、低い場合、ロードしないこと
を特徴とするキャッシュ制御方法が提供される。

【００１４】上記各物理的な領域の統計情報には、当該
物理的な領域が、ミス時にキャッシュにロードされるキ
ャッシュ適用対象であるか否かを示す情報を記録するこ
とができる。

【００１５】キャッシュにロ−ドした場合のキャッシュ
ヒットの可能性の判定は、アクセスがキャッシュミスと
なった時に、当該物理的な領域の統計情報の、キャッシ
ュ適用対象であるか否かを示す情報を参照して、キャッ
シュ適用対象である場合に行なうようにすることができ
る。

【００１６】アクセスされた物理的な領域が、キャッシ
ュ適用対象でない場合、その統計情報を参照して、その
物理的な領域をキャッシュにロードした場合、ヒットの
可能性が期待できるか否か、および、システム全体のヒ
ット率の低下を招かないか否かについて判定して、ヒッ
トの可能性が予め定めた基準を超えると共に、システム
全体のヒット率の低下を招かないと判定される場合、当
該物理的領域をキャッシュ適用対象として、キャッシュ
にロードするようにすることができる。

【００１７】システム全体のヒット率の低下を招かない
か否かの判定は、現時点のシステム全体のヒット率が、
当該物理的な領域がキャッシュ適用対象外と判定された
時点でのシステム全体のヒット率より低下しているか否
かの判定によって行なうことができる。この場合、現時
点のシステム全体のヒット率が、キャッシュ適用対象外
と判定された時点のヒット率より低下しているとき、全
体のヒット率の低下を招かないと判定する。

【００１８】キャッシュにロードするか否かの判定を自
動的に行なうか否かの設定を、上位装置からの指示を受
けて行ない、判定を自動的に行なう設定であるときは、
アクセスごとに判定を行ない、判定を自動的に行なわな
い設定であるときは、上位装置からの指示に従ってキャ
ッシュを制御するようにすることができる。

【００１９】本発明では、キャッシュの動作モードとし
て、複数の動作モードを有し、上位装置から動作モード
選択指示を受けて、選択された動作モードでキャッシュ
を動作させることができる。

【００２０】また、本発明の他の態様によれば、上位装
置とディスク型記憶装置との間に位置し、記憶装置にお
ける記憶領域を、予め定めた物理的な領域単位にロード
するキャッシュメモリを有するディスク制御装置であっ
て、上位装置からの指示を受けて、データの転送および
キャッシュの制御を少なくとも行なう制御部と、キャッ
シュメモリの管理に用いられる管理情報を格納するキャ
ッシュ管理情報部とを備え、キャッシュ管理情報部は、
キャッシュヒット／ミスの情報を少なくとも含む情報
を、アクセスがあるたびに、アクセスされた物理的な領
域ごとに取得して、これを統計情報として過去複数回分
蓄積する領域を有し、制御部は、アクセス時に、キャッ
シュミスとなった物理的な領域について、キャッシュ管
理情報部に格納される、当該物理的な領域の統計情報を
参照して、キャッシュにロ−ドした場合のキャッシュヒ
ットの可能性を判定し、可能性が高い場合、当該物理的
な領域をキャッシュにロードし、低い場合、ロードしな
い制御を行なう機能を有することを特徴とするディスク
制御装置が提供される。

【００２１】キャッシュ管理情報部は、各物理的な領域
の統計情報に、当該物理的な領域が、ミス時にキャッシ
ュにロードされるキャッシュ適用対象であるか否かを示
す情報を記録する領域をさらに有することができる。

【００２２】制御部は、アクセスがキャッシュミスとな
った時に、キャッシュ管理情報部に記録される、当該物
理的な領域の統計情報の、キャッシュ適用対象であるか
否かを示す情報を参照して、キャッシュ適用対象である
場合に、キャッシュにロ−ドした場合のキャッシュヒッ
トの可能性の判定を行なう構成とすることができる。

【００２３】キャッシュ管理情報部は、現時点のシステ
ム全体のヒット率を求めるためのデータを記録する領域
と、各物理的な領域について、物理的な領域がキャッシ
ュ適用対象外と判定された時点におけるシステム全体の
ヒット率を記録する領域とを、さらに有することができ
る。

【００２４】制御部は、アクセスされた物理的な領域
が、キャッシュ適用対象でない場合、その統計情報を参
照して、その物理的な領域をキャッシュにロードした場
合、ヒットの可能性が期待できるか否か、および、シス
テム全体のヒット率の低下を招かないか否かについて判
定して、ヒットの可能性が予め定めた基準を超えると共
に、システム全体のヒット率の低下を招かないと判定さ
れる場合、当該物理的領域をキャッシュ適用対象とし
て、キャッシュにロードする機能を、さらに有すること
ができる。

【００２５】制御部は、現時点のシステム全体のヒット
率を求めるためのデータを記録する領域と、アクセスさ
れた物理的な領域について、当該物理的な領域がキャッ
シュ適用対象外と判定された時点におけるシステム全体
のヒット率を記録する領域とを参照して、現時点のシス
テム全体のヒット率と、当該物理的な領域がキャッシュ
適用対象外と判定された時点でのシステム全体のヒット
率とを比較して、現時点のシステム全体のヒット率が、
キャッシュ適用対象外と判定された時点のヒット率より
低下しているとき、システム全体のヒット率の低下を招
かないと判定する構成とすることができる。

【００２６】キャッシュ管理情報部は、キャッシュにロ
ードするか否かの判定を自動的に行なうか否かの設定を
記録する領域をさらに有することができる。

【００２７】制御部は、上位装置からの指示を受けて、
上記設定を行ない、上位装置からアクセスがあるとき、
上記領域を参照して、判定を自動的に行なう設定である
ときは、アクセスごとに判定を行ない、判定を自動的に
行なわない設定であるときは、上位装置からの指示に従
ってキャッシュを制御する機能を、さらに有することが
できる。

【００２８】制御部は、複数の動作モードを有し、上位
装置から動作モード選択指示を受けて、選択された動作
モードでキャッシュを動作させる機能をさらに有するこ
とができる。また、これに対応して、キャッシュ管理情
報部は、キャッシュヒット／ミスの情報を、動作モード
ごとに蓄積する構成とすることができる。

【００２９】

【作用】ディスク制御装置では、配下のディスク装置の
物理的な領域に対応して、当該領域がアクセスされた時
点で、当該物理的な領域について、キャッシュの動作状
態の履歴を示す統計情報を形成するための情報を取得す
る。このための情報としては、アクセス時間、アクセス
回数、キャッシュヒット／ミス回数等がある。

【００３０】ディスク制御装置は、上位装置よりアクセ
ス要求があると、当該アクセス対象デ−タがキャッシュ
内に存在する場合には、その転送を行なう。一方、当該
アクセス対象の物理的な領域のデータがキャッシュ内に
存在しない場合、該統計稼働情報を参照して、キャッシ
ュにロ−ドした場合にヒットの可能性があるか否か判定
する。キャッシュにロ−ドしてヒットの可能性がある場
合、これをロ−ドする（キャッシュ適用対象）。キャッ
シュにロ−ドしてもキャッシュヒットの可能性が低い物
理的な領域については、これをロ−ドしない（キャッシ
ュ適用対象外）。

【００３１】また、本発明では、一旦、キャッシュ適用
対象外とした領域についても、キャッシュに再ロ−ドす
ればキャッシュヒットの可能性が高い物理的な領域につ
いては、これをロ−ドするようにすることができる（キ
ャッシュ適用対象）。

【００３２】キャッシュ適用対象外と自動的に選択され
た当該物理的な領域が、再度アクセス対象となった際
に、ディスク制御装置は、統計情報を参照し、当該物理
的な領域のアクセス頻度が高い、キャッシュ適用対象外
としても当該対象外指定処理以前と比較し、当該物理的
な領域以外の領域におけるキャッシュヒット率が向上し
ない、または、逆に低下した、さらに過去のアクセス軌
跡により当該物理的な領域をアクセスする可能性が高
い、といった種々の要因により、キャッシュ適用対象と
すべきと判断された場合、当該物理的な領域をキャッシ
ュ適用対象に自動的に復帰するよう選択することができ
る。これにより、一旦、キャッシュ適用対象外指定され
た当該物理的な領域であっても、時々刻々と変化するア
クセス状況に応じてキャッシュ適用対象に復帰させて、
高性能化を実現することができる。

【００３３】本発明は、上記のキャッシュ適用対象／対
象外を、ディスク制御装置内で自動選択するか否かを設
定するための機能（インタフェ−ス）を有し、上位装置
が自動選択を指定した場合は、キャッシュ適用対象／対
象外の判定を自動的に行なうようにすることができる。
また、この際、動作モードの指定も併せて行なうことが
できる。すなわち、順処理ファイルにおける物理的な領
域の順次先読みキャッシュロ−ド方式（シ−ケンシャル
モード）、アクセスする物理的な領域の周辺部もキャッ
シュへのロ−ドを行う基本モード、指定されたデ−タセ
ット等の物理的な領域をキャッシュに常駐する常駐モー
ドの各種キャッシュ動作モ−ドの指定が可能にする。

【００３４】さらに、これらの各種キャッシュ動作モ−
ドを実行中に、キャッシュ適用対象／対象外を、ディス
ク制御装置内で自動選択する場合、統計情報を参照し、
キャッシュ適用対象／対象外を選択する際に、各種キャ
ッシュ動作モ−ドの目的に応じた基準値によって、キャ
ッシュ適用対象／対象外を選択するようにすることがで
きる。

【００３５】キャッシュ適用対象／対象外を、ディスク
制御装置内で自動選択することにより、複数のユ−ザで
少容量キャッシュを利用する際に、きめ細かなキャッシ
ュ制御を実現するため、高性能化が期待できるユ−ザの
キャッシュ利用を図り、高性能化が期待できないユ−ザ
のキャッシュ利用を抑制して、システム全体のキャッシ
ュヒット率を低下させるのを防止し、少容量キャッシュ
の有効活用が図れる。しかも、ディスク制御装置で制御
できるため、上位装置のキャッシュ管理のためのオ−バ
−ヘッドを低減できる。

【００３６】さらに、上位装置とのインタフェ−ス機能
を有する場合には、デ−タおよびファイル管理機能を有
すソフトウェアと併せることにより、コンピュ−タシス
テム全体での、きめ細かな性能、コストの管理が可能で
ある。

【００３７】また、現行のディスク制御装置の、キャッ
シュ管理およびオペレ−ティングシステムの有するアク
セス法に即したキャッシュ動作モ−ドの指定と、前記の
キャッシュ適用対象／対象外をディスク制御装置内で自
動選択する手段を併用できるようにすれば、現行装置の
サポ−ト延長上で、きめ細かな少容量キャッシュの有効
活用が図れる。

【００３８】さらに、前記各種キャッシュ動作モ−ドを
実行中に、該統計情報を参照し、キャッシュ適用対象／
対象外を自動選択する際に、各種キャッシュ動作モ−ド
の目的に応じた基準値によって、キャッシュ適用対象／
対象外を選択するようにすれば、ため、より一層きめ細
かい少容量キャッシュの有効活用が図れる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。

【００４０】図２に、本発明のディスク制御装置の一実
施例の構成およびこれを適用した磁気ディスクサブシス
テムの構成の概要を示す。

【００４１】図２に示す磁気ディスクサブシステムは、
磁気ディスクを記憶媒体とする、複数台のディスク装置
３と、キャッシュ付ディスク制御装置２（以下、単に、
ディスク制御装置と称する）とを有する。この磁気ディ
スクサブシステムと、これに対してアクセスするホスト
コンピュータ等の上位装置１とで、情報処理システムが
構成される。

【００４２】ディスク装置３は、記憶領域として、セク
タ、トラック、レコードといった物理的な領域を有す
る。これらの単位で、キャッシュへのロードが行なわれ
る。

【００４３】ディスク制御装置２は、ディスク装置３に
格納される情報の一部を格納するキャッシュ４と、本装
置のシステム全体を制御する制御部５ａと、上位装置１
との接点となるチャネルインタフェ−ス制御部６と、デ
ィスク装置３との接点となるデバイスインタフェ−ス制
御部７と、キャッシュ４の管理情報を有するキャッシュ
管理情報部８とを有する。

【００４４】本実施例は、ディスク制御装置２内のキャ
ッシュ制御を、キャッシュ管理情報部８に格納される管
理情報に基づいて、制御部５ａにより行なう構成とした
ものである。なお、本発明が適用されるディスク制御装
置２は、これに限定されるものではなく、キャッシュ４
を有するものであればよい。

【００４５】制御部５ａは、システムの制御を実行する
マイクロプロセッサ５と、マイクロプロセッサ５のマイ
クロプログラムを格納する制御記憶９とを有する。

【００４６】キャッシュ４と、キャッシュ管理情報部８
と、制御記憶９とは、半導体メモリで構成される。ま
た、キャッシュ４は、図示していないが、不揮発化メモ
リをさらに有することができる。

【００４７】次に、本実施例におけるキャッシュの動作
モードについて、図３を参照して説明する。

【００４８】図３は、キャッシュ動作モ−ドの代表例
（基本モ−ド、シ−ケンシャルモ−ド、常駐モ−ド）に
ついて、その動作を示したものである。これらのモード
は、一般的には、上位装置１上のキャッシュ管理ソフト
ウェアがオペレ−ティングシステムの有するアクセス法
毎に指定する。

【００４９】基本モ−ドは、同図（Ａ）に示すように、
上位装置１からのアクセス要求の際に、当該デ−タがキ
ャッシュ４内に存在しないと、ディスク装置３から当該
デ−タにアクセスし、その際、当該デ−タ周辺部も当該
デ−タと共にキャッシュ４へロ−ドするキャッシュ動作
モ−ドである。当該デ−タがキャッシュ４内に存在する
場合は、キャッシュ４からの高速デ−タアクセスが可能
であり、ディスク装置３からアクセスする場合と比較
し、シ−ク動作、回転待ち（サ−チ）動作といった機械
的待ち時間を大幅に低減できる。当該デ−タ周辺部も当
該デ−タと共にキャッシュ４へロ−ドするのは、１度参
照されたデ−タおよびその周辺部は再度上位装置１から
アクセス要求を受ける可能性が高いことによる。一旦、
キャッシュ４内に格納されたデ−タは、ＬＲＵ（Ｌｅａ
ｓｔ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ Ｕｓｅｄｒｕｌｅ）アルゴリ
ズムにより管理され、近い過去に上位装置１からアクセ
スされたものが残り、最も遠い過去に上位装置１からア
クセスされたものがキャッシュ４から追い出される。

【００５０】シ−ケンシャルモ−ドとは、同図（Ｂ）に
示すように、順次処理を行う際に、当該デ−タがキャッ
シュ４内に存在しないと、ディスク装置３から当該デ−
タにアクセスし、引き続いて、当該デ−タ後続部も当該
デ−タと共にキャッシュ４へロ−ドし、さらに引き続い
て、後続する数トラックといった物理的な領域のアクセ
ス単位を先読みするキャッシュ動作モ−ドである。先読
みする物理的な領域の単位は、通常、サブシステムで決
定されている。本実施例の場合、当該トラックを入れ
て、４トラックである。上位装置１は、順次処理を行う
ため、アクセスするデ−タは絶えずキャッシュ４内に先
読みされており、高いヒット率が期待できる。上位装置
１のアクセスするデ−タ位置が進むと、先読みする物理
的な領域に余裕ができ、再度、先読み処理を行う。その
際、既に、上位装置１のアクセスするデ−タ位置が進ん
でしまった領域のトラック部分をキャッシュ４から追い
出す。キャッシュへの先読み処理の順序を、同図（Ｂ）
中に丸付き数字で示す。

【００５１】最後に、常駐モ−ドは、同図（Ｃ）に示す
ように、あらかじめユ−ザが指定したデ−タセット等に
対応する物理的な領域をキャッシュ４内に常駐させ、当
該デ−タセット等に対応する物理的な領域へのアクセス
に対しては常にヒットとなるキャッシュ動作モ−ドであ
る。キャッシュ４へのロ−ドの契機は、基本モ−ド、シ
−ケンシャルモ−ドではミスの際であったが、本動作モ
−ドでは、ＩＭＰＬ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｍｉｃｒｏｐｒ
ｏｇｒａｍ Ｌｏａｄ）時等である。

【００５２】図４は、図１に示すディスク制御装置内２
のキャッシュ管理情報部８の詳細について示した図であ
る。キャッシュ管理情報部８は、ディスク装置３の記憶
単位となる物理的な領域、例えば、トラックといった物
理的な領域毎に、管理情報が取得されている。管理情報
としては、当該トラックがキャッシュ４内に存在する場
合のキャッシュ内管理情報８１、当該トラックがキャッ
シュ４内に存在しない場合のキャッシュ外管理情報８
２、および、サブシステム全体の種々の稼働情報である
サブシステム統計情報８３が格納される。

【００５３】キャッシュ内管理情報８１およびキャッシ
ュ外管理情報８２は、前述のディスク装置３のトラック
といった物理的な領域毎のトラック別統計情報８０から
なる。トラック別統計情報８０は、例えば、図５に示す
ように構成される。これについては、後述する。

【００５４】当該デ−タ領域がキャッシュ４内にロ−ド
されると、対応するトラック別統計情報８０が、キャッ
シュ外管理情報８２からキャッシュ内管理情報８１に移
動される。また、当該トラックがキャッシュ４内から追
い出されると、対応するトラック別統計情報８０が、キ
ャッシュ内管理情報８１からキャッシュ外管理情報８２
へ移動される。キャッシュ内管理情報８１は、キャッシ
ュ動作モ−ド毎に管理される。すなわち、基本モード、
シーケンシャルモードおよび常駐モードの各モードごと
に管理される。また、キャッシュ外管理情報８２は、デ
ィスク制御装置２内が制御するディスク装置３（ボリュ
−ム；Ｖｏｌ）毎にトラック別統計情報８０を管理す
る。さらに、サブシステム管理情報８３では、キャッシ
ュヒットカウンタ８３ａ、キャッシュミスカウンタ８３
ｂを有し、サブシステム全体の種々の稼働情報を取得す
る。

【００５５】なお、本実施例では、図の理解を容易にす
るため、簡単な構成を示したが、実現の際には、性能重
視の観点から、図示したものと異なる管理情報体系をと
ることもある。

【００５６】次に、図１を用いて、本実施例の動作の概
要を説明する。図では、左に図１の上位装置１を、右に
キャッシュ付ディスクサブシステムの動作を示す。

【００５７】上位装置１からは、“ＤＥＦＩＮＥ ＥＸ
ＴＥＮＴ、ＬＯＣＡＴＥ、ＲＥＡＤＤＡＴＡコマンド”
といった、通常の大型システム用ディスクインタフェ−
スにより、キャッシュ付ディスクサブシステムに対して
指示が発行される。

【００５８】上位装置１は、“ＤＥＦＩＮＥ ＥＸＴＥ
ＮＴ”コマンドの特定ビットを用いて、本実施例による
当該アクセス領域のキャッシュ適用対象／対象外を示す
適用自動選択指示をキャッシュ付ディスクサブシステム
に対して指示する（ステップ００１）。また、本コマン
ドでは、これに加えて、後続するコマンド群によるキャ
ッシュの動作モ−ド、ファイルマスク等の指示を行う。
すなわち、“ＤＥＦＩＮＥ ＥＸＴＥＮＴ”コマンド
は、磁気ディスクサブシステムに対して、キャッシュ動
作モード、アクセス対象へのアクセス許可等の情報をパ
ラメータにして指示する。本実施例では、キャッシュ対
象／対象外の適用を自動制御するか否かを指示する情報
を追加する。この情報は、上位装置１のオペレーティン
グシステムと磁気ディスクサブシステムとの間で予め決
められたビット列で渡される。

【００５９】ディスク制御装置２は、本コマンドのキャ
ッシュ適用対象／対象外を示す適用自動選択指示を受領
することにより、後続するコマンド群で操作される物理
的な領域について、キャッシュ適用対象／対象外をキャ
ッシュ付ディスクサブシステムにおいて自動制御するか
否かを規定する（ステップ１０１）。従って、現行ディ
スク制御装置のキャッシュ管理、および、制御方法であ
るオペレ−ティングシステムの有すアクセス法に即した
キャッシュ動作モ−ドの指定と、前記のキャッシュ適用
対象／対象外をディスク制御装置２内で自動選択する手
段を併用できるため、現行装置のサポ−ト延長上で、き
め細かな少容量キャッシュの有効活用が図れる。図１に
おいては、キャッシュ適用自動選択が指示された状態を
示す。

【００６０】以降の“ＬＯＣＡＴＥ、ＲＥＡＤ ＤＡＴ
Ａ”コマンドは、通常の大型システム用ディスクインタ
フェ−スと同等である。これ以降、上位装置１は、“Ｌ
ＯＣＡＴＥ”、“ＲＥＡＤ ＤＡＴＡ”等のコマンドを
送る（ステップ００２、００３）。

【００６１】この“ＬＯＣＡＴＥ”コマンドにより、上
位装置１の要求処理内容、物理的なアクセス領域指定等
が規定される。“ＬＯＣＡＴＥ”コマンドは、以下に続
くコマンド群で操作するアクセス対象範囲（シリンダ、
ヘッド番号によりアクセス対象トラックが判り、レコー
ド番号により、当該トラックの中のアクセス対象レコー
ドが判る）、ＲＥＡＤ／ＷＲＩＴＥ等のデータ操作類別
等を指示する。そして、このコマンドの後、実際にレコ
ードを操作するコマンド群が続く。“ＬＯＣＡＴＥ”コ
マンドを受領したディスク制御装置２は、当該アクセス
デ−タがキャッシュ４内に存在するか否かをキャッシュ
管理情報によって調べる（ステップ１０２）。

【００６２】キャッシュ４内に存在する場合（ヒット）
は、引き続く“ＲＥＡＤ ＤＡＴＡ”コマンドにより、
シ−ク動作、回転待ち（サ−チ）動作といった機械的待
ち時間無しに、キャッシュ４から高速アクセス（デ−タ
転送）が可能である。すなわち、ヒットの場合、ディス
ク制御装置２は、データ転送準備完了を上位装置１に知
らせる（ステップ１０３）。これに対して、上位装置１
が“ＲＥＡＤ ＤＡＴＡ”を発行する（ステップ００
３）と、ディスク制御装置２は、キャッシュ４内にある
該当データを上位装置に転送する（ステップ１０４）。
この後、キャッシュ管理情報部８に存在するキャッシュ
内管理情報８１を更新する（ステップ１０５）。そし
て、処理が完了すると、その旨を上位装置１に報告する
（ステップ１０６）。

【００６３】一方、当該アクセスデ−タがキャッシュ４
内に存在しない場合、図４に示すキャッシュ管理情報部
８のキャッシュ外管理情報８２から、当該アクセス領域
の存在するトラック別統計情報８０を参照する（ステッ
プ１０７）。トラック別統計情報には、図５に示すよう
に、現状のキャッシュ適用対象／対象外を示す適用自動
選択指示、および、前回アクセス時点のキャッシュ適用
対象／対象外等の全体情報の他に、キャッシュ動作モ−
ド毎の稼働履歴、カウンタを有する。ここでは、当該ア
クセス領域の現ステータスがキャッシュ適用対象である
か否かを確認する。また、稼働履歴を参照して、今回の
アクセスにキャッシュを適用した場合に、キャッシュ適
用の効果があるか否かを算定する。本算定方式の詳細は
後述する。

【００６４】算定結果に基づいて、キャッシュ適用の効
果があるか否か判定する（ステップ１０８）。算定の結
果、効果が期待できる場合、当該トラックをキャッシュ
適用対象とし、効果が期待できない場合、当該トラック
をキャッシュ適用対象外とする。

【００６５】キャッシュ適用対象とした場合、ディスク
制御装置２は、ディスク装置３に対して、目的デ−タに
アクセスするため、シ−ク、サ−チ動作を指示する。デ
−タ転送準備が完了した後、その旨を上位装置１に報告
する（ステップ１０９）。上位装置１から発行される
“ＲＥＡＤ ＤＡＴＡ”コマンドにより、デ−タ転送処
理が実行される。この際に、当該トラックをキャッシュ
適用対象としたため、当該デ−タおよび後続デ−タ部
（本図は基本モ−ドとする）をキャッシュ４ヘロ−ドす
る（ステップ１１０）。この後、キャッシュ管理情報部
８に存在するキャッシュ内管理情報８１を更新する（ス
テップ１１１）。そして、処理が完了すると、その旨を
上位装置１に報告する（ステップ１０６）。

【００６６】キャッシュ適用対象外とした場合、ディス
ク制御装置２は、ディスク装置３に対して、目的デ−タ
にアクセスするため、シ−ク、サ−チ動作を指示する。
デ−タ転送準備が完了した後、その旨を上位装置１に報
告する（ステップ１１２）。上位装置１から発行される
“ＲＥＡＤ ＤＡＴＡ”コマンドにより、デ−タ転送処
理が実行される（ステップ１１３）。この場合は、キャ
ッシュ適用対象外のため、当該デ−タのみをディスク装
置３から上位装置１に転送する。但し、当該デ−タおよ
び後続デ−タ部（本図は基本モ−ドとする）をキャッシ
ュ４ヘロ−ドすることは行わない。この後、キャッシュ
管理情報部８に存在するキャッシュ外管理情報８２を更
新する（ステップ１１４）。そして、処理が完了する
と、その旨を上位装置１に報告する（ステップ１０
６）。

【００６７】このように、全ての場合において、今回の
アクセスにおけるキャッシュ管理情報を更新する。

【００６８】次に、図５により、図１において用いられ
るキャッシュ管理情報を構成するトラック別統計情報に
ついて、説明する。

【００６９】トラック別統計情報は、当該トラックの現
在の状態を示す情報５００と、過去の状態を示す稼動履
歴６００とを有する。

【００７０】当該トラックの現在の状態を示す情報５０
０としては、現ステ−タス５１０、キャッシュ自動制御
５２０、キャッシュ適用対象５３０、キャッシュ適用対
象外５４０、適用対象外指定時のサブシステムヒット率
５５０の各項目がある。現ステ−タス５１０では、当該
トラックがキャッシュ４に存在するか否かを示す。すな
わち、キャッシュ４へロ−ドされると、現ステ−タス５
１０の項は、キャッシュ４への存在を示すように、更新
される。キャッシュ自動制御５２０の項では、ディスク
制御装置２が本トラックのキャッシュ適用対象／対象外
指定を自動選択するか否かを示す適用自動選択指示を示
す。キャッシュ適用対象５３０の項およびキャッシュ適
用対象外５４０の項は、現状、当該トラックが適用自動
選択の場合、キャッシュ適用対象／対象外であるかを示
す。適用対象外指定時のサブシステムヒット率５５０の
項は、ディスク制御装置２が当該トラックをキャッシュ
適用対象外と自動選択した時点における、本ディスクサ
ブシステムのヒット率５５０を格納する。一旦、当該ト
ラックをキャッシュ適用対象外と自動選択したが、再度
キャッシュ適用対象とするか否か算定する際に、本適用
対象外指定時のサブシステムヒット率を参照し、キャッ
シュ適用対象外とした効果があったか否か確認する。

【００７１】ここで、ヒット率は、次式で与えられる。
なお、（キャッシュ内にデータが存在したアクセス回
数）および（サブシステムでの全アクセス回数（Ｒ
Ｄ））は、例えば、サブシステム統計情報８３から得る
ことができる。

【００７２】 ヒット率＝（キャッシュ内にデータが存在したアクセス
回数）÷（サブシステムでの全アクセス回数（ＲＤ）） さらに、トラック別統計情報では、基本モ−ド、シ−ケ
ンシャルモ−ド、常駐モ−ドといったキャッシュ動作モ
−ド毎に、過去の稼働履歴６１０，６２０および６３０
を取得する。稼働履歴６１０，６２０および６３０は、
各アクセス時点におけるアクセス時刻６１１，６２１お
よび６３１、キャッシュヒット／ミス６１２，６２２お
よび６３２等の項目を含む。本実施例では、過去１２回
の稼働履歴を取得するものとしている。これに限定され
るものではない。これは、適宜設定することができる。
例えば、運用実績を見て、最適な回数の稼動履歴を取得
するようにすればよい。

【００７３】また、過去の状態を示す稼動履歴６００と
して、各動作モ−ド毎のアクセスカウンタ６１３，６２
３および６３３と、キャッシュヒットカウンタ６１４，
６２４および６３４とがさらに設けられる。これによ
り、当該トラックにおけるキャッシュの利用状況をチェ
ックできる。

【００７４】次に、図６〜図９を用いて、本実施例の動
作の詳細を説明する。

【００７５】上位装置１が発行した“ＤＥＦＩＮＥ Ｅ
ＸＴＥＮＴ、ＬＯＣＡＴＥ”コマンド等をディスク制御
装置２のチャネルインタフェ−ス制御部６で受領し、マ
イクロプロセッサ５はアクセス要求を受領する。マイク
ロプロセッサ５は、“ＤＥＦＩＮＥ ＥＸＴＥＮＴ”コ
マンド等に示されたキャッシュ適用対象／対象外の自動
選択指示を調べる（ステップ２０１）。自動選択指示で
あれば、以下、キャッシュ４へのロ−ドをディスク制御
装置２内で自動的に制御する。本指示が無い場合は、通
常の上位装置１が指定するキャッシュ動作モ−ドのみに
基づいて動作する（ステップ２０２）。また、現行の上
位装置１上のキャッシュ管理、制御ソフトが指定するキ
ャッシュ動作モ−ドと、キャッシュ適用対象／対象外の
自動選択指示は独立に設定できるため、併用が可能であ
る。

【００７６】次に、“ＬＯＣＡＴＥ”コマンド等によ
り、当該アクセス要求対象の物理的領域を指示されたマ
イクロプロセッサ５は、キャッシュ管理情報部８を参照
し、当該アクセス要求対象の物理的領域がキャッシュ４
内に存在するか否かをチェックする（ステップ２０
３）。キャッシュ４内に存在する（キャッシュヒット）
場合、引き続くデ−タ処理コマンドによって、上位装置
１とキャッシュ４の間で、データ転送処理を行なう。こ
の場合、シ−ク動作、回転待ち（サ−チ）動作といった
機械的待ち時間無しに、高速処理が可能となる。デ−タ
転送処理完了後に、キャッシュ管理情報部８の、キャッ
シュ内管理情報８１の該当するトラック別統計情報８０
およびサブシステム統計情報８３を更新する。

【００７７】キャッシュ４内に存在しない（キャッシュ
ミス）場合、上位装置１上のキャッシュ管理、制御ソフ
トが指定するキャッシュ動作モ−ドに応じた処理を行
う。そこで、先ず、キャッシュ動作モードが基本モ−ド
か否かの判定を行なう（ステップ２０６）。

【００７８】先ず、基本モ−ドの場合について説明す
る。キャッシュミスのため、キャッシュ外管理情報に格
納された該当するトラック別統計情報８０を参照する。
現状のステ−タスを参照し、現在、当該トラックがキャ
ッシュ適用対象であるかを調べる（ステップ２０７、２
０８）。キャッシュ適用対象である場合、基本モ−ド稼
働履歴を参照し、当該トラックをキャッシュ４にロ−ド
すると次回のアクセスでキャッシュヒットが期待できる
か否かを算定すると共に、５０％以上の可能性でキャッ
シュヒットが期待できるか否か判定する（ステップ２０
９、２１０）。本実施例の場合、過去１２回の稼働履歴
の内、５０％以上の可能性でキャッシュヒットが期待で
きる場合は、当該トラックをキャッシュ４へロ−ドす
る。それ以下の場合は、当該トラックをキャッシュ４へ
ロ−ドしない。これは、当該トラックをキャッシュ４へ
ロ−ドしても次回のアクセスでキャッシュヒットが期待
できず、他の処理によるキャッシュヒットが期待できる
デ−タをキャッシュ４から追い出すことになり、かえっ
てサブシステムの性能を低下させるためである。

【００７９】なお、この期待値は、適宜定めることがで
きる。実際には、システムの運用方法によって、異なる
ことも考えられるので、運用実績を考慮して、最適値を
設定する。

【００８０】５０％以上の可能性でキャッシュヒットが
期待できるとき、キャッシュ適用対象と算定する（ステ
ップ２１１）。このように算定されると、マイクロプロ
セッサ５は、デバイスインタフェ−ス制御部７を介し
て、ディスク装置３に対して、シ−ク、回転待ち（サ−
チ）動作を指示する（ステップ２１２）。目的デ−タの
位置が回転により近づき、デ−タ転送準備が完了する
と、マイクロプロセッサ５は、上位装置１との再接続要
求を通知し、再接続されると、ディスク装置３からデ−
タ転送を行う。この際に、キャッシュ適用対象と算定さ
れたために、当該デ−タと後続する当該デ−タ周辺部を
キャッシュ４へロ−ドする（ステップ２１３）。

【００８１】デ−タ転送終了後に、当該トラックのトラ
ック別統計情報８０をキャッシュ外管理情報８２からキ
ャッシュ内管理情報８１へ移し、併せて今回のステ−タ
ス情報（キャッシュ適用対象）をセットし、基本モ−ド
の稼働履歴に今回の履歴を加える。さらに、基本モ−ド
アクセスカウンタ、サブシステム統計情報を更新する
（ステップ２１４）。

【００８２】５０％以上の可能性でキャッシュヒットが
期待できないとき、キャッシュ適用対象外と算定される
（ステップ２１５）。キャッシュ適用対象外と算定され
た場合、マイクロプロセッサ５は、デバイスインタフェ
−ス制御部７を介して、ディスク装置３に対して、シ−
ク、回転待ち（サ−チ）動作を指示する（ステップ２１
６）。目的デ−タの位置が回転により近づき、デ−タ転
送準備が完了すると、マイクロプロセッサ５は、上位装
置１との再接続要求を通知し、再接続されると、ディス
ク装置３からデ−タ転送を行う（ステップ２１７）。こ
の際に、キャッシュ適用対象外と算定されたため、当該
デ−タと後続する当該デ−タ周辺部をキャッシュ４へロ
−ドしない。

【００８３】上位装置１へのデ−タ転送終了後に、当該
トラックのトラック別統計情報８０に、今回のステ−タ
ス情報（キャッシュ適用対象外、適用対象外指定時のサ
ブシステムヒット率）をセットし、基本モ−ドの稼働履
歴に今回の履歴を加える。さらに、基本モ−ドアクセス
カウンタ、サブシステム統計情報を更新する（ステップ
２１８）。

【００８４】次に、ステップ２０８において、当該トラ
ックがキャッシュ適用対象外であると判定された場合に
ついて、図７を参照して説明する。

【００８５】マイクロプロセッサ５が、当該トラックの
トラック別統計情報８０を参照した結果、当該トラック
がキャッシュ適用対象外である場合、引き続きキャッシ
ュ適用対象外とするか否かを算定する（ステップ３０
１）。本実施例の場合、過去１２回の稼働履歴を用い
る。先ず、過去１２回の稼働履歴の内、例えば、５０％
以上の可能性でキャッシュヒットが期待できるか否か判
定する（ステップ３０２）。期待できる場合、キャッシ
ュ適用対象とする（ステップ３０５）。また、５０％以
上の可能性でキャッシュヒットが期待できない場合で
も、例えば、２０〜５０％の可能性でキャッシュヒット
が期待できるか否か（ステップ３０３）、および、現時
点のサブシステムのキャッシュヒット率が当該トラック
のトラック別統計情報の適用対象外指定時のサブシステ
ムヒット率よりも低下しているか否か（ステップ３０
４）を判定する。２０〜５０％の可能性でキャッシュヒ
ットが期待でき、かつ、現時点のサブシステムのキャッ
シュヒット率が当該トラックのトラック別統計情報の適
用対象外指定時のサブシステムヒット率よりも低下して
いる場合、再度キャッシュ対象指定とする（ステップ３
０５）。

【００８６】これらの場合、一旦、キャッシュ適用対象
外指定としたが、他の処理へのキャッシュ４へのロ−ド
の機会を低減するといった悪影響が無く、キャッシュヒ
ットの可能性が低いが期待もできるので、再度キャッシ
ュ対象指定とする。それ以外の場合は、当該トラックを
キャッシュ４へロ−ドしても、次回のアクセスでキャッ
シュヒットが期待できず、他の処理によるキャッシュヒ
ットが期待できるデ−タをキャッシュ４から追い出すこ
とになり、かえってサブシステムの性能を低下させるた
め、継続してキャッシュ対象外指定とし（ステップ３０
９）、当該トラックをキャッシュ４へロ−ドしない。

【００８７】以後の処理、すなわち、ステップ３０６か
ら３０８、および、ステップ３１０から３１２は、前述
の当該トラックがキャッシュ適用対象である場合の、ス
テップ２１２から２１４、および、ステップ２１６から
２１８とそれぞれ同様である。

【００８８】次に、図６のステップ２０６において、
“ＤＥＦＩＮＥ ＥＸＴＥＮＴ”コマンド等に示された
キャッシュ動作モ−ドが、基本モードでなく、シ−ケン
シャルモ−ドであると判定された場合について、図８お
よび図９を参照して説明する。

【００８９】マイクロプロセッサ５は、“ＤＥＦＩＮＥ
ＥＸＴＥＮＴ”コマンド等に示されたキャッシュ動作
モ−ドに基づいて、シ−ケンシャルモ−ドであると判定
する（ステップ４０１）。この場合、キャッシュミスの
ため、マイクロプロセッサ５は、キャッシュ外管理情報
８２に格納された該当するトラック別統計情報を参照す
る（ステップ４０２）。現状のステ−タスを参照し、現
在、当該トラックがキャッシュ適用対象であるか否かを
調べる（ステップ４０３）。

【００９０】キャッシュ適用対象である場合、シ−ケン
シャルモ−ド稼働履歴を参照し、“当該トラックをキャ
ッシュ４にロ−ドすると次回のアクセスでキャッシュヒ
ットが期待できるか否か”を算定する（ステップ４０
４）。そして、本実施例の場合、過去１２回の稼働履歴
の内、基本モ−ドの場合より低い（基準値よりも低い）
可能性、例えば、３０％以上の可能性でキャッシュヒッ
トが期待できるか否か判定する（ステップ４０５）。

【００９１】３０％以上の可能性でキャッシュヒットが
期待できる場合は、キャッシュ適用対象とする（ステッ
プ４０６）。当該トラックをキャッシュ４へロ−ドす
る。それ以下の場合は、当該トラックをキャッシュ４へ
ロ−ドしても次回のアクセスでキャッシュヒットが期待
できず、他の処理によるキャッシュヒットが期待できる
デ−タをキャッシュ４から追い出すことになり、かえっ
てサブシステムの性能を低下させるため、キャッシュ適
用対象外とセットする（ステップ４１０）。この場合、
当該トラックをキャッシュ４へロ−ドしない。

【００９２】キャッシュ適用対象と算定されると、マイ
クロプロセッサ５は、デバイスインタフェ−ス制御部７
を介して、ディスク装置３に対して、シ−ク、回転待ち
（サ−チ）動作を指示する（ステップ４０７）。目的デ
−タの位置が回転により近づき、デ−タ転送準備が完了
すると、マイクロプロセッサ５は、上位装置１との再接
続要求を通知し、再接続されると、ディスク装置３から
デ−タ転送を行う（ステップ４０８）。この際に、キャ
ッシュ適用対象と算定されたために、当該デ−タを含む
１トラック分のデ−タをキャッシュ４へロ−ドする。デ
−タ転送終了後に、当該トラックのトラック別統計情報
をキャッシュ外管理情報からキャッシュ内管理情報へ移
し、合わせて今回のステ−タス情報（キャッシュ適用対
象）をセットし、シ−ケンシャルモ−ドの稼働履歴に今
回の履歴を加える。さらに、シ−ケンシャルモ−ドアク
セスカウンタ、サブシステム統計情報を更新する（ステ
ップ４０９）。

【００９３】キャッシュ適用対象外と算定された場合、
マイクロプロセッサ５は、ステップ４０７と同様に、デ
バイスインタフェ−ス制御部７を介して、ディスク装置
３に対して、シ−ク、回転待ち（サ−チ）動作を指示す
る（ステップ４１１）。目的デ−タの位置が回転により
近づき、デ−タ転送準備が完了すると、マイクロプロセ
ッサ５は、上位装置１との再接続要求を通知し、再接続
されると、ディスク装置３からデ−タ転送を行う（ステ
ップ４１２）。ただし、当該デ−タを含む１トラック分
のデ−タをキャッシュ４へロ−ドしない。上位装置１へ
のデ−タ転送終了後に、今回のステ−タス情報（キャッ
シュ適用対象外、適用対象外指定時のサブシステムヒッ
ト率）をセットし、シ−ケンシャルモ−ドの稼働履歴に
今回の履歴を加える。さらに、シ−ケンシャルモ−ドア
クセスカウンタ、サブシステム統計情報を更新する（ス
テップ４１３）。

【００９４】ステップ４０３において、マイクロプロセ
ッサ５が、当該トラックのトラック別統計情報を参照し
た結果、当該トラックがキャッシュ適用対象外である場
合、シ−ケンシャルモ−ド稼働履歴を参照し、“当該ト
ラックをキャッシュ４にロ−ドすると次回のアクセスで
キャッシュヒットが期待できるか否か”を算定する（ス
テップ４１４）。そして、本実施例の場合、過去１２回
の稼働履歴の内、基本モ−ドの場合より低い（基準値よ
りも低い）可能性、例えば、３０％以上の可能性でキャ
ッシュヒットが期待できるか否か判定する（ステップ４
１５）。

【００９５】３０％以上の可能性でキャッシュヒットが
期待できる場合は、キャッシュ適用対象とする（ステッ
プ４１８）。当該トラックをキャッシュ４へロ−ドす
る。また、３０％以上の可能性でキャッシュヒットが期
待できない場合でも、例えば、１０〜３０％の可能性で
キャッシュヒットが期待できるか否か（ステップ４１
６）、および、現時点のサブシステムのキャッシュヒッ
ト率が当該トラックのトラック別統計情報の適用対象外
指定時のサブシステムヒット率よりも低下しているか否
か（ステップ４１７）を判定する。１０〜３０％の可能
性でキャッシュヒットが期待でき、かつ、現時点のサブ
システムのキャッシュヒット率が当該トラックのトラッ
ク別統計情報の適用対象外指定時のサブシステムヒット
率よりも低下している場合、再度キャッシュ対象指定と
する（ステップ４１８）。

【００９６】これらの場合、一旦、キャッシュ適用対象
外指定としたが、他の処理へのキャッシュ４へのロ−ド
の機会を低減するといった悪影響が無く、キャッシュヒ
ットの可能性が低いが期待もできるので、再度、キャッ
シュ対象指定とする。それ以外の場合は、当該トラック
をキャッシュ４へロ−ドしても、次回のアクセスでキャ
ッシュヒットが期待できず、他の処理によるキャッシュ
ヒットが期待できるデ−タをキャッシュ４から追い出す
ことになり、かえってサブシステムの性能を低下させる
ため、継続してキャッシュ対象外指定とし（ステップ４
２２）、当該トラックをキャッシュ４へロ−ドしない。

【００９７】以後の処理、すなわち、ステップ４１９か
ら４２１、および、ステップ４２３から４２５は、前述
の当該トラックがキャッシュ適用対象である場合の、ス
テップ４０７から４０９、および、ステップ４１１から
４１３とそれぞれ同様である。

【００９８】シ−ケンシャルモ−ドの場合、当該トラッ
クを処理後、引き続いて先読み処理を行う場合がある。
そこで、マイクロプロセッサ５は、引き続き先読み処理
を行なうか否か判定する（ステップ４２６）。先読み処
理を行なわない場合、これで処理を完了する。一方、先
読み処理を行なう場合、１個進んだトラック（次のトラ
ック）をロ−ドするため、次のトラックのトラック別統
計情報を参照する（ステップ４２７）。以降の処理は、
前述の最初のトラックロ−ドの場合と同様である。

【００９９】なお、キャッシュ適用対象外と自動選択さ
れた場合、当該トラックは、キャッシュ４へロ−ドせ
ず、本シ−ケンシャルモ−ド用のキャッシュ４内の占有
領域が１トラック分減ることになる。

【０１００】最後に、“ＤＥＦＩＮＥ ＥＸＴＥＮＴ”
コマンド等に示されたキャッシュ動作モ−ドが常駐モ−
ドの場合について、説明する。

【０１０１】常駐モ−ドのロ−ドの機会は、一般的にＩ
ＰＬ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｌｏａｄ）時
等であり、デ−タセット等に対応する纏まった領域が１
度にロ−ドされる。この場合も、前述の２種のモ−ドと
同様に、当該トラックのトラック別統計情報を参照し、
過去の稼働履歴に基づいてキャッシュ適用対象／対象外
を選択する。ただし、当該トラックをキャッシュ適用対
象と算定する基準は、前記２種のモ−ドの場合と異な
る。

【０１０２】以上述べた制御動作は、システムが定常状
態になっている場合についてのものである。システムの
起動時には、キャッシュには何もロードされていないの
で、初期のアクセスは、キャッシュミスとなる。そのた
め、キャッシュ適用対象として効果があるか否かの判定
は、システムが定常状態となってから行なうようにする
ことが好ましい。システムが定常状態となっているか否
かは、例えば、アクセス回数で判定することができる。

【０１０３】以上の実施例では、キャッシュ適用対象外
指定と判定されると、アクセス時にも、キャッシュへの
ロードを行なわない。しかし、このような場合でも、特
定の場合には、キャッシュ適用対象とする構成とするこ
とができる。以下、この場合の一例について説明する。

【０１０４】キャッシュ適用対象外の指定を受けると、
キャッシュ４へのロードは行なわない。しかし、この場
合であっても、アクセス状況は、統計情報として取得さ
れる。キャッシュ適用対象外であれば、キャッシュ４へ
のロードが行なわれないので、本来であれば、その分の
領域を、別のデータが有効に活用できる。しかし、必ず
しも有効に活用できるとは限らない場合がある。その例
として、例えば、キャッシュ適用対象外の指定を受けた
領域が極めて小容量の場合、磁気ディスクサブシステム
へのアクセス要求が頻繁でない場合等の場合がある。前
者の場合、キャッシュ適用対象としても、他のジョブ、
システム等が、空けられる小容量の領域では、必要なデ
ータ量を収容できないため、キャッシュを利用できな
い。また、後者の場合、キャッシュに存在していても、
ヒット率を低下させないことが想定される。

【０１０５】そこで、これらの場合には、キャッシュ適
用対象に復帰させ、確率的には小さいが、後続のアクセ
スでのヒットの可能性を狙うこととする。復帰させる方
法としては、一定時間の間、サブシステムのキャッシュ
ヒット率が低下しないで、かつ、その領域にアクセスが
来た場合に、キャッシュ適用対象とする。

【０１０６】次に、本発明が適用されるいくつかの態様
について、説明する。

【０１０７】以上の実施例で述べたように、本発明によ
れば、限られた容量のキャッシュを、ヒット率の小さい
データで占有させないようにして、有効活用できるよう
にしている。情報処理装置においては、単一システムが
稼動している場合や、複数システムが並行して稼動して
いる場合がある。本発明は、このいずれについても有効
である。

【０１０８】例えば、情報処理装置上で単一システムが
稼動している場合、同時に複数のジョブが実行され、１
の磁気ディスクサブシステムの異なる領域に、アクセス
要求が発生することがある。本発明は、これらのアクセ
スの対象となる物理的領域について、キャッシュにロー
ドされる対象とするかしないかを判定して、必要度の低
い領域については、キャッシュの適用対象外とする。ま
た、キャッシュ適用対象／対象外の判定を、統計情報に
基づいて、自動的に決定する。そして、それに応じて、
必要度の低い物理的領域は、アクセスがあっても、キャ
ッシュにロードしないようにする。

【０１０９】ここで、統計情報は、物理的領域のそれぞ
れに対するアクセス実績を示す。キャッシュにロードさ
れる対象の判定は、複数のジョブについて、均等に行な
われる。その結果、必要度の低い物理的領域がキャッシ
ュにロードされることによって、必要度の高い領域がキ
ャッシュから追い出されるという事態を防ぐことができ
る。従って、アクセス頻度の高い物理的領域を、より長
くキャッシュに保持でき、キャッシュヒット率の向上を
実現することができる。

【０１１０】また、複数システムでキャッシュを使用す
る場合、単一システムに比べ、より多くのアクセス要求
が発生することが推定される。本発明では、上述したよ
うに、統計情報に基づいて、キャッシュ適用対象／対象
外の判定を行ない、それに応じて、必要度の低い物理的
領域は、キャッシュにロードされないようにする。この
ため、各システムにおいて、むだな領域をキャッシュに
ロードすることが避けられる。これによって、各システ
ムにおけるアクセス頻度の高い物理的領域が、より長く
キャッシュに保持できるようになり、結果として、キャ
ッシュヒット率の向上を実現することができる。

【０１１１】ところで、上述したことを、オペレーティ
ングシステムのソフトウエアによって実現しようとする
と、オペレーティングシステムにそのためのオーバーヘ
ッドが必要となる。しかも、複数システムで使用する際
には、各システムにおいて、キャッシュ適用対象／対象
外の判定を均等に行なう必要がある。均等に行なわない
と、あるシステムでは、きめ細かく制御を行なうが、別
のシステムでは、そうしないといったことが起こり得
る。そのため、限られた容量の共用資源であるキャッシ
ュを使用を均一に管理することが実現できない。しか
し、キャッシュ適用対象／対象外の判定を均等に行なう
ことは、オペレーティングシステムの環境設定を均一化
することであり、現実には、困難である。これにたいし
て、制御を一手に担うグローバルプロセッサ等を設ける
ことが考えられる。しかし、この方法は、システム間相
互の通信を行なうための通信装置等のハードウエアシス
テムをさらに設ける必要があり、ハードウエアの負担が
大きくなるため、現実的ではない。

【０１１２】本発明は、上述したように、ディスク制御
装置において、各システムについて、キャッシュ適用対
象／対象外の判定を、自動的に、かつ、均等に行なって
いる。従って、オペレーティングシステムでは、このた
めの配慮を行なうことは不要であり、オーバーヘッドを
大きくすることはない。しかも、そのためのハードウエ
アとしては、キャッシュ管理情報を格納するためのメモ
リを設ければ足りる。従って、ハードウエアの負担も少
ない。

【０１１３】なお、複数システムが稼動する場合とし
て、異なるユーザのシステムが複数稼動する場合があ
る。本発明は、このような場合にも好適であって、キャ
ッシュ適用対象／対象外の判定を、自動的に、かつ、各
ユーザについて均等に行なう。従って、各ユーザは、そ
れぞれ他のユーザのキャッシュ使用状況を考えることを
要せず、それぞれ必要度に応じてキャッシュ利用のサー
ビスが受けられる。

【０１１４】また、本発明は、特定のアプリケーション
を意識するものではなく、汎用的なディスクアプリケー
ションに適用することができる。ここで、その一例とし
て、データベース／データ通信システム（ＤＢ／ＤＣシ
ステム）に適用した例について、説明する。なお、この
ＤＢ／ＤＣシステムは、上記図２に示す構成を有するも
のとする。

【０１１５】一般に、ＤＢ／ＤＣシステム検索時に、イ
ンデックスデータセット等の共通アクセス領域をキャッ
シュにロードすると、後続するアクセス要求について
も、キャッシュからの高速アクセスが期待できる。とこ
ろが、一般データを格納するデータセットへのアクセス
は、読みだし（ＲＥＡＤ）後、更新（ＷＲＩＴＥ）する
ケース等の特殊ケースを除くと、後続するアクセス要求
で、キャッシュヒットする可能性は少ない。これは、ア
クセス部位が完全にランダムであるためである。そのた
め、キャッシュにロードされても、その後、１回もアク
セスされずに、キャッシュから破棄されるケースも、多
々存在する。

【０１１６】本発明では、ＤＢ／ＤＣシステム検索に際
して、論理的に構築されたデータセットに対しては、デ
ータセット構築方法に応じたアクセス法毎に、選択され
たキャッシュ動作モード、例えば、シーケンシャルモー
ドを用いて行なうことができる。一方、ランダム領域に
ついては、一般のランダムファイルと同様に、例えば、
基本モードを用いてアクセスを行なうようにすることが
できる。これらは、ＤＢ／ＤＣシステムを構成する上位
装置１において指定すればよい。この時、上位装置１で
は、それ以上の細かい制御を必要としない。制御は、与
えられたモードに従って、ディスク制御装置２が実行す
る。

【０１１７】本発明では、ディスク制御装置２は、上述
した実施例に示すように、統計情報に基づいて、物理的
領域のキャッシュ適用対象／対象外の判定を行なって、
キャッシュ４へのデータのロードを制御する。この例で
は、インデックスデータセット等の共通アクセス領域
は、ヒット率が高くなるので、キャッシュ適用対象と判
定され、キャッシュにロードされ、ランダム領域は、ヒ
ット率が低くなり、キャッシュ適用対象外と判定され、
アクセスされても、キャッシュにロードされない。ただ
し、ランダム領域でも、アクセスが頻繁になされる領域
については、履歴情報において、ヒット率が高くなるの
で、キャッシュ適用対象に判定されることがあり得る。
これによって、キャッシュへのむだなロードが避けら
れ、真にロードすべきデータを、磁気ディスクサブシス
テムで自動制御する。

【０１１８】また、以上の実施例では、主として、デー
タを読みだす場合について説明したが、それは、データ
の読みだしの場合に、特に効果的であるためである。ま
た、一般に、データのアクセスは、読み出しについて行
なわれる場合の比率が高いことによる。例えば、本発明
者の調べによれば、一般的には、読みだしと書き込み
は、７：３の比で、読みだしが多い。特に、ファイルの
参照が多いアプリケーションでは、９：１以上の比で、
読みだしが多い。その典型的な例として、上述したデー
タベースシステムの検索等がある。もちろん、書き込み
の場合にも、本発明を適用することができる。

【０１１９】上述したように、本発明の実施例によれ
ば、例えば、複数のユーザのシステムが稼動している場
合に、高性能化が期待できるユ−ザがキャッシュを利用
し、高性能化が期待できないユ−ザがキャッシュを利用
しサブシステム全体のキャッシュヒット率を低下させる
のを防止し、サブシステム内で自動的に少容量キャッシ
ュの有効活用が図れる。また、上記実施例では、現行の
キャッシュ動作モ−ドとの併用が可能であり、現行装置
サポ−トの延長上で、きめ細かなキャッシュの有効活用
が図れる。さらに加えて、各キャッシュ動作モ−ドの目
的に応じた基準値によって、キャッシュ適用対象／対象
外を自動選択するため、より一層きめ細かい少容量キャ
ッシュの有効活用が図れる。

【０１２０】なお、上記実施例では、磁気ディスク装置
に適用する例を示したが、本発明は、これに限定されな
い。他の記憶装置、例えば、光ディスク装置等にも適用
することができる。

【０１２１】また、上記実施例では、キャッシュにロー
ドする物理的な領域の単位として、トラックが用いられ
ているが、本発明は、これに限定されない。例えば、レ
コード単位としてもよい。また、動作モードによって異
ならせてもよい。例えば、基本モードでは、レコード単
位、シーケンシャルモードではトラック単位またはセク
タ単位等のようにしてもよい。これらの場合、統計情報
は、それぞれロードする単位でも受けることが好まし
い。例えば、レコード単位とする。

【０１２２】

【発明の効果】本発明によれば、物理的領域についての
キャッシュ適用対象／対象外選択を、時々刻々と変化す
るアクセス状況に応じて制御できて、キャッシュを有効
活用することができる。しかも、上位装置のキャッシュ
管理のためのオ−バ−ヘッドを増加させることがなく、
また、ハードウエアの負担も小さくてすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスク制御装置およびディスク制御
方法の一実施例の動作の概要を示すフローチャート。

【図２】本発明のディスク制御装置の一実施例の構成お
よびこれを適用した磁気ディスクサブシステムの構成の
概要を示すブロック図。

【図３】キャッシュ動作モ−ドの代表例について、その
動作を示す説明図であって、（Ａ）は基本モ−ドの動作
説明図、（Ｂ）はシ−ケンシャルモ−ドの動作説明図、
（Ｃ）は常駐モ−ドの動作説明図。

【図４】図１に示すディスク制御装置内２のキャッシュ
管理情報部８の詳細について示す説明図。

【図５】上記実施例において用いられるキャッシュ管理
情報を構成するトラック別統計情報の構成の一例を示す
説明図。

【図６】本発明のディスク制御装置の動作の詳細を示す
フローチャート。

【図７】図６のステップ２０８でキャッシュ対象外と判
定された場合の処理を示すフローチャート。

【図８】図６のステップ２０６で基本モードでないと判
定された場合の処理の一部を示すフローチャート。

【図９】図６のステップ２０６で基本モードでないと判
定された場合の処理の残りの部分を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…上位装置、２…ディスク制御装置（キャッシュ付デ
ィスク制御装置）、３…ディスク装置、４…キャッシュ
（キャッシュメモリ）、５…マイクロプロセッサ、６…
チャネルイタエース制御部、７…デバイスインタフェー
ス制御部、８…キャッシュ情報管理部、８１…キャッシ
ュ内管理情報、８２…キャッシュ外管理情報、８３…サ
ブシステム統計情報。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 彰 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099 株式会 社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 平島 健 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 新村 義章 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株 式会社日立製作所ソフトウェア開発本部内 (72)発明者 井上 太郎 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099 株式会 社日立製作所システム開発研究所内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上位装置とディスク型記憶装置との間に位
   置し、記憶装置における記憶領域を、予め定めた物理的
   な領域単位にロードするキャッシュメモリを有するディ
   スク制御装置におけるキャッシュ制御方法であって、 キャッシュヒット／ミスの情報を少なくとも含む情報
   を、アクセスがあるたびに、アクセスされた物理的な領
   域ごとに取得して、これを統計情報として過去複数回分
   蓄積し、 アクセス時に、キャッシュミスとなった物理的な領域に
   ついて、その統計情報を参照して、キャッシュにロ−ド
   した場合のキャッシュヒットの可能性を判定し、可能性
   が高い場合、当該物理的な領域をキャッシュにロード
   し、低い場合、ロードしないことを特徴とするキャッシ
   ュ制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、各物理的な領域の統計
   情報に、当該物理的な領域が、ミス時にキャッシュにロ
   ードされるキャッシュ適用対象であるか否かを示す情報
   を記録するキャッシュ制御方法。
3. 【請求項３】請求項２において、キャッシュにロ−ドし
   た場合のキャッシュヒットの可能性の判定は、アクセス
   がキャッシュミスとなった時に、当該物理的な領域の統
   計情報の、キャッシュ適用対象であるか否かを示す情報
   を参照して、キャッシュ適用対象である場合に行なうキ
   ャッシュ制御方法。
4. 【請求項４】請求項３において、アクセスされた物理的
   な領域が、キャッシュ適用対象でない場合、その統計情
   報を参照して、その物理的な領域をキャッシュにロード
   した場合、ヒットの可能性が期待できるか否か、およ
   び、システム全体のヒット率の低下を招かないか否かに
   ついて判定して、ヒットの可能性が予め定めた基準を超
   えると共に、システム全体のヒット率の低下を招かない
   と判定される場合、当該物理的領域をキャッシュ適用対
   象として、キャッシュにロードする、キャッシュ制御方
   法。
5. 【請求項５】請求項４において、システム全体のヒット
   率の低下を招かないか否かの判定は、現時点のシステム
   全体のヒット率が、当該物理的な領域がキャッシュ適用
   対象外と判定された時点でのシステム全体のヒット率よ
   り低下しているか否かの判定によって行なわれ、現時点
   のシステム全体のヒット率が、キャッシュ適用対象外と
   判定された時点のヒット率より低下しているとき、全体
   のヒット率の低下を招かないと判定する、キャッシュ制
   御方法。
6. 【請求項６】請求項１において、キャッシュにロードす
   るか否かの判定を自動的に行なうか否かの設定を、上位
   装置からの指示を受けて行ない、判定を自動的に行なう
   設定であるときは、アクセスごとに判定を行ない、判定
   を自動的に行なわない設定であるときは、上位装置から
   の指示に従ってキャッシュを制御する、キャッシュ制御
   方法。
7. 【請求項７】請求項６において、複数の動作モードを有
   し、上位装置から動作モード選択指示を受けて、選択さ
   れた動作モードでキャッシュを動作させる、キャッシュ
   制御方法。
8. 【請求項８】上位装置とディスク型記憶装置との間に位
   置し、記憶装置における記憶領域を、予め定めた物理的
   な領域単位にロードするキャッシュメモリを有するディ
   スク制御装置であって、 上位装置からの指示を受けて、データの転送およびキャ
   ッシュの制御を少なくとも行なう制御部と、 キャッシュメモリの管理に用いられる管理情報を格納す
   るキャッシュ管理情報部とを備え、 キャッシュ管理情報部は、キャッシュヒット／ミスの情
   報を少なくとも含む情報を、アクセスがあるたびに、ア
   クセスされた物理的な領域ごとに取得して、これを統計
   情報として過去複数回分蓄積する領域を有し、 制御部は、アクセス時に、キャッシュミスとなった物理
   的な領域について、キャッシュ管理情報部に格納され
   る、当該物理的な領域の統計情報を参照して、キャッシ
   ュにロ−ドした場合のキャッシュヒットの可能性を判定
   し、可能性が高い場合、当該物理的な領域をキャッシュ
   にロードし、低い場合、ロードしない制御を行なう機能
   を有することを特徴とするディスク制御装置。
9. 【請求項９】請求項８において、キャッシュ管理情報部
   は、各物理的な領域の統計情報に、当該物理的な領域
   が、ミス時にキャッシュにロードされるキャッシュ適用
   対象であるか否かを示す情報を記録する領域を、さらに
   有するディスク制御装置。
10. 【請求項１０】請求項９において、制御部は、アクセス
    がキャッシュミスとなった時に、キャッシュ管理情報部
    に記録される、当該物理的な領域の統計情報の、キャッ
    シュ適用対象であるか否かを示す情報を参照して、キャ
    ッシュ適用対象である場合に、キャッシュにロ−ドした
    場合のキャッシュヒットの可能性の判定を行なうもので
    あるディスク制御装置。
11. 【請求項１１】請求項１０において、キャッシュ管理情
    報部は、現時点のシステム全体のヒット率を求めるため
    のデータを記録する領域と、各物理的な領域について、
    物理的な領域がキャッシュ適用対象外と判定された時点
    におけるシステム全体のヒット率を記録する領域とを、
    さらに有するディスク制御装置。
12. 【請求項１２】請求項１１において、制御部は、アクセ
    スされた物理的な領域が、キャッシュ適用対象でない場
    合、その統計情報を参照して、その物理的な領域をキャ
    ッシュにロードした場合、ヒットの可能性が期待できる
    か否か、および、システム全体のヒット率の低下を招か
    ないか否かについて判定して、ヒットの可能性が予め定
    めた基準を超えると共に、システム全体のヒット率の低
    下を招かないと判定される場合、当該物理的領域をキャ
    ッシュ適用対象として、キャッシュにロードする機能
    を、さらに有するものであるディスク制御装置。
13. 【請求項１３】請求項１２において、制御部は、現時点
    のシステム全体のヒット率を求めるためのデータを記録
    する領域と、アクセスされた物理的な領域について、当
    該物理的な領域がキャッシュ適用対象外と判定された時
    点におけるシステム全体のヒット率を記録する領域とを
    参照して、現時点のシステム全体のヒット率と、当該物
    理的な領域がキャッシュ適用対象外と判定された時点で
    のシステム全体のヒット率とを比較して、現時点のシス
    テム全体のヒット率が、キャッシュ適用対象外と判定さ
    れた時点のヒット率より低下しているとき、システム全
    体のヒット率の低下を招かないと判定するものである、
    ディスク制御装置。
14. 【請求項１４】請求項１０において、キャッシュ管理情
    報部は、キャッシュにロードするか否かの判定を自動的
    に行なうか否かの設定を記録する領域をさらに有し、 制御部は、上位装置からの指示を受けて、上記設定を行
    ない、上位装置からアクセスがあるとき、上記領域を参
    照して、判定を自動的に行なう設定であるときは、アク
    セスごとに判定を行ない、判定を自動的に行なわない設
    定であるときは、上位装置からの指示に従ってキャッシ
    ュを制御する機能を、さらに有するものであるディスク
    制御装置。
15. 【請求項１５】請求項１０において、制御部は、複数の
    動作モードを有し、上位装置から動作モード選択指示を
    受けて、選択された動作モードでキャッシュを動作させ
    る機能をさらに有するディスク制御装置。
16. 【請求項１６】請求項１５において、キャッシュ管理情
    報部は、キャッシュヒット／ミスの情報を、動作モード
    ごとに蓄積するものであるディスク制御装置。
17. 【請求項１７】請求項１６において、キャッシュ管理情
    報部は、物理的な領域ごとの統計情報を、システム全体
    についての統計情報と区別して管理すると共に、キャッ
    シュ適用対象となっている物理的な領域についての統計
    情報と、キャッシュ適用対象外となっている物理的な領
    域についての統計情報とを、区別して管理する機能を有
    するものであるディスク制御装置。
18. 【請求項１８】請求項１５において、制御部は、アクセ
    スする物理的な領域の周辺部も併せてロードする基本モ
    ードと、順処理ファイルにおける物理的な領域の順次先
    読みを行なうシーケンシャルモードと、指定された物理
    的な領域をキャッシュに常駐させる常駐モードとを、選
    択指示に応じて実行するものであるディスク制御装置。