JPH06180652A - ディスクアレイ割込信号生成用手段とその装置 - Google Patents
ディスクアレイ割込信号生成用手段とその装置Info
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Abstract
レイ用割込信号を生成する構造と、ソフトウェアの支援
なしにディスクアレイ制御装置のチャネル間で割込機能
を構成する柔軟な方法と装置の提供。 【構成】パリティ生成と、データとパリティの転送はS
CSIアレイデータパスチップ(ADP)10内で実行
され、ADPチップ10はSCSIデータバス16と参
照番号21から26で識別される6本のデータバスで相
互接続している。SCSIバスインターフェースチップ
31から35は各々SCSIデータバス21から26の
間をインターフェースし、外部ディスクドライプ装置デ
ータバス41から45に対応している。バス26はAD
Pチップ10と64KBSRAM36をインターフェー
スしている。ADPチップ10、SCSIアダプター1
4、またSCSIバスインターフェースチップ31から
35は専用のマイクロプロセッサ51の制御下で動作す
る。
Description
ディスクアレイ式記憶装置に関するもので、より特定す
れば、ディスクアレイ用割込信号の生成に関するもので
ある。
ュータ処理能力並びに処理速度の向上、主記憶装置の速
度と容量の増大、コンピュータソフトウェアの規模と複
雑さの増加により、一層高速な動作、さらに大容量の二
次記憶装置が要求されている。磁気ディスクは最も一般
的な外部記憶装置手段または二次記憶装置手段として今
日のコンピュータシステムで用いられている。残念なこ
とに、大型磁気ディスクの性能面の改良は、プロセッサ
および主記憶装置の性能向上に追い付いてこなかった。
しかし、巨大で高価な一台のディスクドライブ装置を、
ホスト側からは一台の大型で高速のディスクに見える並
列アレイに相互接続した複数の小さくて廉価なディスク
ドライブ装置に置き換えることで、明らかに磁気記憶装
置の性能とコスト面の改良が計れる。
ビッド・A・パターソン(David A.Patterson)、ガー
ス・ギブソン(Garth Gibson)、ランディ・H・カッツ
(Randy H. Katz )らによる「安価なディスクによる冗
長性アレイの例(A Case forRedundant Arrays of Inex
pensive Disks)」、1987年12月カリフォルニア
大学報告書番号UCB/CSD 87/391号に示さ
れている。この論文は本論でも参照しており、ディスク
アレイについてと、一台の大型磁気ディスクと比較した
場合にディスクアレイの提供しうる性能、信頼性、消費
電力、規模について議論している。
らなるディスクアレイ構成法はジム・グレイ(Jim Gra
y)、ボブ・ホースト(Bob Horst )、マーク・ウォー
カー(Mark Walker )による「ディスクアレイのパリテ
ィストライピング:実用可能なスループットを備えた低
コスト・高信頼性記憶装置(Parity Striping of DiscA
rrays: Low-Cost Reliable Storage with Acceptable
Throughput )」、タンデム・コンピュータ社、199
0年1月のタンデム・技術報告第90.2号に示されて
いる。パリティストリッピング・システムにおいては、
パリティ情報のみをディスク装置全体から取り去り、パ
リティだけを巨大な連続領域として割り当てるものであ
る。データはディスク装置全体にわたって全く除去され
ない。
ディスクアレイの構成法で使用される個々の磁気ディス
ク装置は個別の割込信号をしばしば提供しており、個々
の割込信号は特定のディスクが動作を完了したこと、ま
たは問題に直面したことを意味する。これらの個々のデ
ィスク割込信号を単一のシステム割込信号に統合し、ホ
ストコンピュータシステムの処理装置に対しアレイが動
作を完了したことまたは問題に直面したことを通知する
方法が望まれる。
はディスクアレイ割込信号を生成するための新しく有用
な方法と装置を提供することである。
込信号を統合してディスクアレイ用割込信号を生成する
ための新しく有用な構成を提供することである。
構成の変更に対応するため容易に変更することが可能な
構成を提供することである。
間、割込機能を提供する構造を提供することである。
アの支援なしにディスクアレイ制御装置のチャネル間で
割込機能を構成する簡単で柔軟性のある方法と装置を提
供することである。
スクドライブ装置によって提供される割込信号と同一デ
ィスクアレイ内の他の割込信号源からの割込信号を選択
的に統合することによってディスクアレイ用システム割
込信号を生成するためのデジタル回路を提供している。
本回路は割込信号を統合するために二つのマスク機構を
備えている。グループ割込マスク機構は第一のグループ
の選択割込信号を統合してグループ割込信号を生成す
る。このグループ割込信号は第一のグループの割込信号
の各々が第一の二進状態を有している場合、第一の二進
状態を有し、それ以外では第二の二進状態を有してい
る。独立割込マスク機構は第二のグループの選択割込信
号を統合して独立割込信号を生成する。この独立割込信
号は第二のグループの割込信号のいずれかが第一の二進
状態を有している場合第一の二進状態を有し、第二のセ
ットの割込信号の各々が第二の二進値を有している場合
第二の二進状態を有する。グループ割込信号と独立割込
信号はともにゲートされてディスクアレイシステム割込
信号を生成する。システム割込信号はグループ割込信号
または独立割込信号のいずれか一方が第一の二進状態を
有している場合第一の二進状態を有し、グループ割込信
号と独立割込信号各々が第二の二進状態を有している場
合第二の二進状態を有する。
して、システム利用者が選択したとおりに割込信号を統
合、通過または無視することができる。好適実施例はシ
ステム割込信号の生成を外部システムクロックと同期さ
せるフィルター回路と、グループ割込マスク機構または
独立割込マスク機構の再構成の間既存のシステム割込信
号状態による障害を防止するラッチ回路も含む。
徴、利点は、以下の詳細な説明と対応する参照番号を割
り振ってある添付の図面を参照することで明かとなる。
生機構を具備したSCSI(SmallComputer System Int
erface)ディスクアレイ制御装置のブロック図が示して
ある。制御装置にはホストのシステムデータバス12と
SCSIデータバス16の間でインターフェースするた
めのホストSCSIアダプター14を含む。パリティ生
成と、データとパリティの転送はSCSIアレイデータ
パスチップ(ADP)10内で実行される。ADPチッ
プ10はさらにSCSIデータバス16と参照番号21
から26で識別される6本のデータバスで相互接続して
いる。SCSIバスインターフェースチップ31から3
5は各々SCSIデータバス21から26の間をインタ
ーフェースし、外部ディスクドライブ装置データバス4
1から45に対応している。バス26はADPチップ1
0と64KBスタティックランダムアクセスメモリー
(SRAM)36をインターフェースしている。ADP
チップ10、SCSIアダプター14、またSCSIバ
スインターフェースチップ31から35はすべて専用の
マイクロプロセッサ51の制御下で動作する。
タバスは9本のデータ線を含み、その1本はデータバス
パリティ線である。バス16はデータ線18本を含み、
そのうち2本はバスパリティ線である。図示していない
が追加の制御線、肯定応答線、通知線もまたデータバス
に含まれる。
ンターフェースチップ31から35、SRAM36、お
よびマイクロプロセッサ51は商品として入手可能な部
材である。例えば、SCSIアダプター14はFast
SCSI 2チップ、SCSIバスインターフェース
チップ31から35はNCR社製53C96、またマイ
クロプロセッサ51はモトローラ社製MC68020/
25MHzマイクロプロセッサである。またマイクロプ
ロセッサバス上には1メガバイトのDRAM、128キ
ロバイトのEPROM、8キロバイトのEEPROM、
68901多機能周辺機器制御装置、各種制御レジスタ
や状態レジスタが配置してある。
向け集積回路装置で、全データの転送、データ多重化と
多重データの選択、RAIDレベル1、3、5の面での
パリティの生成とチェックを受け持つ能力がある。5チ
ャネル中の非冗長データのデータ多重化にも対応してい
る。ADPチップ10はホストのSCSIアダプター1
4とSCSIバスインターフェースチップ31から35
の間でのデータ転送も取り扱う。ADPチップはさらに
RAIDレベル5での読み取り/変更/書き込み動作中
64キロバイトSRAMへ、あるいはSRAMからのデ
ータの移動も取り扱う。
パスチップ(ADP)の機能的ブロック図である。AD
Pチップは次に上げる内部機能ブロックからなる:診断
モジュール62を含む制御論理ブロック60、構成制御
および状態レジスターモジュール64、割込モジュール
66とインターフェースモジュール68、DMA回路F
IFOブロック70、データおよびパリティ用転送ブロ
ック100である。
たデータパス並びにパリティパスの構成と検査である。
マイクロプロセッサ・インターフェースモジュール68
は基本的なマイクロプロセッサの読み取りおよび書き込
みサイクルの制御論理を含み、これがマイクロプロセッ
サ51(図1に図示した)と制御ブロック内の制御およ
び状態レジスタの間の通信とデータ転送を行っている。
このインターフェースでは多重化アドレス兼データバス
規格を使用しており、ここでのマイクロプロセッサの読
み取り・書き込みサイクルはアドレス相とそれに続くデ
ータ相からなる。アドレス相では、特定のレジスタがマ
イクロプロセッサによって選択される。次のデータ相で
は、アドレスしたレジスタにデータが書き込まれるかま
たはここからデータが読み出される。
スタモジュール64はマイクロプロセッサ・インターフ
ェースモジュール68の制御下にある多数の8ビットレ
ジスタを含む。制御レジスタの内容でデータおよびパリ
ティパスの構成が決定される。状態レジスタはマイクロ
プロセッサへ構成ならびに割込情報を提供する。
レイチャネル用の入力データレジスタおよび出力データ
レジスタを含む。入力レジスタはプロセッサによりロー
ドされ、ホストのバス16、アレイバス21から25、
SRAMバス26にデータを供給し、ホストまたはアレ
イの転送を模倣する。出力レジスタには各種データバス
経由で転送されたデータがロードされ、マイクロプロセ
ッサに読み込まれて選択したデータパスおよびパリティ
パスの構成の適切な動作が検証される。
のチャネル割込信号のマスク化とグループ化を実装する
ために必要な制御論理回路を含む。チャネル1からチャ
ネル5までに付随したディスク制御装置から受け取る5
チャネルの割込信号の全ての組み合わせと、3つの内部
的に生成されるADPパリティエラー割込信号が統合さ
れてマイクロプロセッサ用割込信号を生成することがで
きる。
ク70の機能は、アレイがデータ受信可能になるまでホ
ストから受信したデータを保持し、また18ビットバス
16からのデータを9ビットバス18に変換することで
ある。読み取り動作中、DMAのFIFOブロック70
はホストシステムがデータ受信可能になるまでディスク
アレイから受信したデータを保持し、9ビットバス18
からのデータを18ビットバス16に変換する。
はモジュール64に含まれる制御レジスタに配置された
制御バイトに応じてホスト、ディスクアレイ、およびS
RAM36の間でデータパスおよびパリティパスの設定
を行うための判断論理が含まれる。ブロック100には
単一のディスクドライブ装置の故障により逸失したデー
タの再構成とパリティ生成および検査を行うための論理
も含まれる。
機能的ブロック図で、本発明の好適実施例を示す。開示
した構造には独立割込マスク機構120およびグループ
割込マスク機構140として識別される2つのマスクス
イッチが含まれ、各アレイチャネルからの割込信号を受
信するように接続されている。割込信号は割込信号源と
示してあるブロック103から提供されるものとして示
してある。割込信号源ブロック103はアレイチャネル
以外にもパリティ誤差検出器などの割込信号源も含むこ
とがある。
/状態レジスタモジュール64から受信した制御信号に
応じて内部的に構成され、割込源103から受信した信
号を線141上の単一の独立割込信号に統合する。マス
クスイッチ120および140の内部構造および動作に
ついては図5および図6を参照しつつ後述する。
は、後述するマスク時間ウィンドウの間はマスクスイッ
チ120および140の出力を統合して生成したシステ
ム割込信号を保持し、これ以外の全ての時間ではシステ
ム割込信号を通過させる割込ラッチ180へ提供され
る。割込ラッチは独立割込フィルターおよびグループ割
込フィルターとして各々識別される2つの前置フィルタ
ー160および170によって制御される。フィルター
160および170はマイクロプロセッサ51から受信
したアドレス解読信号に応じて動作する。ラッチ回路1
80の出力はシステム割込フィルターとして識別される
後置フィルター190へ提供され、ここの出力は「漉過
した」アレイ用システム割込信号を提供する。
5から図10の模式図で詳細に示されている。独立割込
マスク機構には参照番号421から428で識別される
8個の2入力NANDゲートが含まれる。NANDゲー
ト421から428の各々は各々の入力線401から4
08経由でアレイチャネルからの割込信号または他の割
込信号源からの割込信号を受信するように接続されてい
る。より特定すれば、421から425までのゲートの
各個が対応している1から5までのアレイチャネルの一
つからの割込信号を受信し、426から428までのゲ
ートはそれぞれパリティエラー割込信号、メモリーエラ
ー割込信号、プロセッサエラー割込信号を受信する。
スタ430からの制御信号を受信するために接続されて
おり、NANDゲート421から428までの各々はレ
ジスタ出力のBIT-0 からBIT-7 の一つに接続している。
レジスタ430のBIT-0 からBIT-7 までの入力は図1か
ら図3でバス53として示したようにプロセッサデータ
バスに接続され、制御装置プロセッサからマスク1コー
ドとして識別される制御コードを受け取る。
8入力NANDゲート450に提供される。NANDゲ
ート450の出力はインバータ460に提供され、線1
21上で独立割込信号を形成する。
を線401から408に接続した8つの割込源の一つか
ら受信した際、独立割込マスク機構120が線121上
に割込信号を生成する。線401から408から受信し
た割込信号のマスクは制御レジスタ430の対応するビ
ット0から7の一つに論理1を書き込むことで完了す
る。高電位側に設定された各レジスタビットはNAND
ゲート421から428のうちの一つの入力に論理0信
号を提供するので、これによってORゲート450への
関連割込信号転送が阻止される。ORゲート450は制
御レジスタ430の低電位側に設定されたビットに関連
した割込信号を統合する。ORゲート430の出力を反
転して独立割込信号を生成する。
ジスタ470および480も示されている。割込状態レ
ジスタ470は線401から408上に送出された割込
信号を受信するように接続されており、制御装置プロセ
ッサから割込レジスタ読み取り信号を受信すると割込信
号をプロセッサデータバス53に送出する。独立マスク
状態レジスタ480は制御レジスタ430の出力を受信
するように接続され、制御装置プロセッサからの割込マ
スク1読み取り信号を受信すると制御情報をプロセッサ
データバス53に送出する。レジスタ430、470、
480は全て制御/状態モジュール64内部に組み込ま
れている。
機構140の模式図を示したものである。グループ割込
マスク機構には参照番号521から525で示す5つの
ORゲートが含まれる。各ゲートは対応する1から5ま
でのアレイチャネルからの割込信号を受信するように接
続した第一の入力と、8ビットグループマスク制御レジ
スタ530の出力の1本に接続した第二の入力を含む。
より特定すれば、ORゲート521は線501とレジス
タ530のBIT-0 経由でアレイチャネル1からの割込信
号を受信するように接続され、ゲート522は線502
とレジスタ530のBIT-1 からのアレイチャネル2割込
信号を受信ように接続され、ゲート523の入力はアレ
イチャネル3とレジスタ530のBIT-2出力からの割込
信号を受信するように接続され、ゲート524の入力は
アレイチャネル4とレジスタ530のBIT-3 出力からの
割込信号を受信するように接続され、ORゲート525
はアレイチャネル5の割込信号とレジスタ530のBIT-
4 出力を受信ように接続されている。グループマスク制
御レジスタ入力はプロセッサバス53に接続されており
制御装置プロセッサからのマスク2コードとして参照さ
れる制御コードを受信する。
NDゲート540に供給され、その出力は線141上の
グループ割込信号を形成する。NANDゲート540は
また、レジスタ530のBIT-0 からBIT-4 までの出力を
統合する第二のNANDゲート550の出力を入力とし
て受信するように接続されている。
に接続された全てのマスクされていない割込源から割込
信号が受信されると、グループ割込マスク機構140は
グループ割込信号を線141上に生成する。線501か
ら線505より受信した割込信号のマスクは、制御レジ
スタ530のビット0からビット4のうち対応する一つ
に論理1を書き込むことで完了する。高電位側にセット
された各々のレジスタビットはORゲート521から5
25のうちの一つの入力に論理1信号を提供する。これ
によって関連するNANDゲート540の割込信号の転
送が阻止される。NANDゲート540は低電位側にセ
ットされた制御レジスタ530のビットに関連する割込
信号を統合し、グループ割込信号を生成する。NAND
ゲート550はレジスタ530のビット0から4を受信
するように接続されているので、制御レジスタ530の
ビット0からビット4までの全てが高電位側にセットさ
れている場合ゲート540の動作を停止させる。
スタ560も示してあり、これは制御レジスタ530の
出力を受信し、制御装置プロセッサからの割込マスク2
読み取り信号を受信すると内部に記憶してある制御情報
をプロセッサデータバス53へ送出するように接続して
ある。レジスタ530および560はどちらも制御/状
態モジュール64内部に組み込んである。
0、グループ割込フィルター170、割込ラッチ18
0、システム割込フィルター190の模式図である。フ
ィルター160はプロセッサリセット信号を受信するよ
うに接続されたプリセット(S)入力と、マスク1書き
込みプロセッサ割込信号を受信するように接続されたデ
ータ入力(CD)およびクリア入力(R)と、ホストシ
ステムからのシステム刻時信号を受信するように接続さ
れたクロック入力(C)を有する第一のD型フリップフ
ロップ602を含むのがわかる。フリップフロップ60
2のQ出力は、これもプロセッサリセット信号を受信す
るように接続されたプリセット(S)入力と、プロセッ
サ割込マスク1書き込み信号を受信するように接続され
たデータ入力(CD)とクリア入力(R)と、ホストシ
ステムからのシステム刻時信号を受信するように接続さ
れたクロック入力(C)を有する第二のD型フリップフ
ロップ604のデータ入力を送出する。フリップフロッ
プ604のQ出力がフィルター160の出力を形成す
る。
ィルター160の構成と同等である。フィルター170
のD型フリップフロップ606および608はそれぞれ
フィルター160のフリップフロップ602および60
4に相当するが、フリップフロップ606のデータ入力
およびクリア入力と、フリップフロップ608のクリア
入力はプロセッサ割込マスク2書き込み信号を受信する
ように接続されている。フリップフロップ608の出力
がフィルター170の出力を形成する。
120からの独立割込信号と、グループ割込マスク機構
140からのグループ割込信号と、その他の割込源とか
ら供給される割込信号を受信するように接続された反転
入力を有するORゲート623を含む。ゲート623の
統合信号出力はラッチ627のデータ入力に送出され
る。NANDゲート621はフィルター160と170
の出力を統合してラッチ627の制御(G)入力を生成
する。ラッチ627のQ出力は割込ラッチ180の出力
を形成する。
号631と633に示された二つのD型フリップフロッ
プを含む。フリップフロップ631と633は各々が基
準電圧VDDに接続されたプリセット入力、プロセッサリ
セット信号を受信するように接続されたクリア入力、シ
ステム刻時信号を受信するように接続されたクロック入
力を有している。割込ラッチ180の出力はフリップフ
ロップ631のデータ入力へ送出され、フリップフロッ
プ631のQ出力はフリップフロップ633のデータ入
力へ接続されている。フリップフロップ633のQ出力
がシステム割込信号を形成する。
27を動作可能として、独立割込制御レジスタとグルー
プ割込制御レジスタ各々の内容の更新中、システム割込
信号定数を保持させるように動作する。フィルター16
0の出力は、フリップフロップ602と604のクリア
入力へ送出されたマスク1書き込み割込信号が低電位側
にセットされたとき、動作中のラッチ627を直ちに低
電位側にセットして出力定数を保持させる。制御レジス
タ430の内容の更新中は割込マスク1書き込み信号は
低電位側にセットされている。グループ割込フィルター
170はラッチ627を動作させて、グループマスク2
書き込みが低電位側にセットされている間、出力定数を
保持させる。グループマスク2書き込み信号は制御レジ
スタ530の内容が更新される間低電位側にセットされ
る。割込フィルター160と170はまたラッチ制御信
号をシステムクロックと同期させ、マスク信号が高電位
側に復帰してから最小限1刻時サイクル分ラッチ動作期
間を延長して制御レジスタの更新中に生成されることが
ある割込ノイズを防止している。
27の出力をシステムクロックと同期させ、ラッチ62
7の出力からラッチの準安定状態を惹起しかねない非同
期部分を除去するために用意してある。
内に含まれる個々のディスクから受信した割込信号を統
合する単純な方法および装置が提供されていることが理
解されよう。ディスク割込信号は個別にマスクされて選
択した割込信号がシステムまたは制御装置プロセッサへ
通過でき、または割込信号がグループ化されることでプ
ロセッサに対してアレイが動作を完了したと通知する信
号を生成するなどのことができる。本装置はソフトウェ
アの支援なしにグループ化およびマスクを行え、アレイ
内の変化に対応するように簡単に再構成できる。
るものではなく、また数多くの変更および変化が本発明
の趣旨から外れることなく可能であることは同業者には
理解されるであろう。例えば、図示した構成は図示して
ある5チャネルより多いかまたは少ないディスクアレイ
に対応するべく変更することが可能である。
するための新しく有用な方法と装置を提供し、また個々
のディスク割込信号を統合してディスクアレイ用割込信
号を生成するための新しく有用な構成を提供し、更には
ディスクアレイの構成の変更に対応するため容易に変更
することが可能な構成を提供し、そして前記の変更の
間、割込機能を提供する構造を提供する。なおかつ、ソ
フトウェアの支援なしにディスクアレイ制御装置のチャ
ネル間で割込機能を構成する簡単で柔軟性のある方法と
装置を提供する。
制御装置のブロック図である。
アレイデータパスチップ(ADP)の機能的ブロック図
である。
図で、本発明の好適実施例を示したものである。
ックの接続関係を示す。
式図を示す。
式図を示す。
式図を示す。
式図を示す。
式図を示す。
模式図を示す。
クの模式図を示す。
クの模式図を示す。
チブロックの模式図を示す。
チブロックの模式図を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 ディスクアレイ用システム割込信号を生
成する装置であって、上記ディスクアレイは複数の割込
信号源を含み、第一のグループの選択割込信号を統合し
て、上記第一のグループの割込信号各々が第一の二進状
態を有する場合第一の二進状態を有し、それ以外では第
二の二進状態を有するグループ割込信号を生成するため
の手段と、第二のグループの選択割込信号を統合して、
第二のグループの割込信号のいずれかが第一の二進状態
を有する場合第一の二進状態を有し、上記第二のグルー
プの割込信号の各々が第二の二進状態を有する場合第二
の二進状態を有する独立割込信号を生成するための手段
と、上記グループ割込信号と上記独立割込信号を統合し
て、上記グループ割込信号および上記独立割込信号のど
ちらか一方が第一の二進状態を有する場合第一の二進状
態を有し、上記グループ割込信号と独立割込信号の各々
が第二の二進状態を有する場合第二の二進状態を有する
上記システム割込信号を生成するための手段を含むこと
を特徴とする割込信号生成装置。 - 【請求項2】 ディスクアレイ用システム割込信号を生
成する方法であって、上記ディスクアレイは複数の割込
信号源を含み、上記割込信号源から送出された選択割込
信号の第一のグループを統合して、上記第一のグループ
の割込信号の各々が第一の二進状態を有する場合第一の
二進状態を有し、それ以外の場合では第二の二進状態を
有するグループ割込信号を生成するための手段と、上記
割込信号源から送出された選択割込信号の第二のグルー
プを統合して、上記第二のグループの割込信号のいずれ
かが第一の二進状態を有する場合第一の二進状態を有
し、上記第二の組の割込信号の各々が第二の二進状態を
有する場合第二の二進状態を有する独立割込信号を生成
するための手段と、上記グループ割込信号と上記独立割
込信号を統合して、上記グループ割込信号と上記独立割
込信号のいずれか一方が第一の二進状態を有する場合第
一の二進状態を有し、上記グループ割込信号と上記独立
割込信号の各々が第二の二進状態を有する場合第二の二
進状態を有する上記システム割込信号を生成するための
手段よりなる各段階を含むことを特徴とするシステム割
込信号生成方法。
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