JPH06214722A - ディスクアレイ装置のデータ格納方式 - Google Patents

ディスクアレイ装置のデータ格納方式

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JPH06214722A
JPH06214722A JP380493A JP380493A JPH06214722A JP H06214722 A JPH06214722 A JP H06214722A JP 380493 A JP380493 A JP 380493A JP 380493 A JP380493 A JP 380493A JP H06214722 A JPH06214722 A JP H06214722A
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Mayumi Tanaka
真由美 田中
Masashi Nozawa
正史 野沢
Akinobu Shimada
朗伸 島田
Hideo Tabuchi
英夫 田渕
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形回転形記憶装置の記憶領域を有効に利用
することが可能なディスクアレイ装置のデータ格納技術
を提供する。 【構成】 データ50に圧縮操作を実施後、キャッシュ
231上で複数のデータブロックD1〜D4に分割した
後、冗長データP1,P2を生成し、さらに、分割した
データブロックD1〜D4の各々には、格納管理情報K
を付加して、小形磁気ディスク装置301〜306に分
散格納する。こうして格納されたデータ50が更新後、
再格納時にデータブロックが増加していた場合には、更
新前のブロック数分は元の格納位置に書き込み、増加分
のデータブロックについては、小形磁気ディスク装置3
01〜306の任意の空き位置に格納し、一連のデータ
ブロックの一つ前のデータブロックに次のデータブロッ
クの格納アドレスeを記録し、格納アドレスeを辿るこ
とで増加分のデータブロックの読み出しを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスクアレイ装置の
データ格納技術に関し、特に、複数個の小形磁気ディス
ク装置によって大容量磁気ディスク装置をエミュレート
する場合等に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、情報処理システムなどにおい
ては、大量のデータを格納する外部記憶装置として、回
転形記憶装置の一種である磁気ディスク装置を使用する
ことはよく知られている。このような大量のデータを格
納する磁気ディスク装置のようなデータ記憶サブシステ
ムは、大規模または中規模の上位装置に接続され、当該
上位装置が要求するデータ記憶容量を提供している。一
方では、このような単一の大容量磁気ディスク装置の代
わりに、当該装置と同一形式、同一容量をエミュレート
する一つ以上の小形磁気ディスク装置を用いて、上位装
置から到来するデータを分割し、さらに、冗長データを
作成して複数個の小形磁気ディスク装置に分散して格納
する並列データ転送および装置により、安価で高性能、
高信頼性を持つデータ記憶サブシステムが実現されてい
る。
【0003】このような技術は、ディスクアレイ技術と
呼ばれ、その概念は、RAID(Redundant Array of I
nexpensive Disks)として、カリフォルニア大学バーク
レイ校により提案された。このRAIDの概念は、その
アーキテクチャにより、RAID1〜RAID5の5つ
に分類されている。ミラードディスクと呼ばれ、二つの
磁気ディスク装置に同じデータを格納するRAID1、
データをビット単位で複数個の小形磁気ディスク装置に
並列に格納し、かつ、全ての磁気ディスク装置に関する
チェック情報も複数個の小形磁気ディスク装置に格納す
るRAID2、データをバイト単位にデータブロックに
分割して、複数個の小形磁気ディスク装置に並列に格納
し、分割したデータブロック毎に冗長データを作成し、
冗長データ専用の磁気ディスク装置に格納するRAID
3、RAID3と同様の構成ではあるが、分割したデー
タブロックを順次、複数個の小形磁気ディスク装置に格
納していき、冗長データは専用の小形磁気ディスク装置
に格納するRAID4、RAID4と同様に、分割した
データブロックを順次、複数個の小形磁気ディスク装置
に格納するが、冗長データは専用の小形磁気ディスク装
置ではなく、任意の小形磁気ディスク装置に格納するR
AID5がある。
【0004】さらに、ディスクアレイ装置を構成する小
形磁気ディスク装置の故障に耐えられるように、予備の
小形磁気ディスク装置を追加して信頼性を向上させたR
AID6も提案されている。
【0005】上述したディスクアレイ装置については、
種々の改善のための技術が提案されている。たとえば、
特表平3−505935公報では、大容量磁気ディスク
装置をエミュレートするディスクアレイ装置に格納する
データの格納アドレスを仮想メモリ空間を利用して変換
する技術が開示されている。
【0006】また、特公平4−30056号公報では、
データ圧縮技術をディスクアレイ装置に格納されるデー
タに適用することにより、スペース効率、すなわち単位
装置当たりの記憶容量を向上させる技術が開示されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような、従来の
ディスクアレイ装置にデータを格納する方式において
は、上位装置上で動作するオペレーティングシステム
は、データを格納するために、カウント・キー・データ
形式を使用する。上位装置から転送されるカウント・キ
ー・データ形式のデータレコードは、カウント部、キー
部、データ部等の各フィールド間、及び、次のデータレ
コードとの間のギャップが取り除かれ、データ圧縮操作
を実行後、圧縮されたデータを等長のブロックに分割し
て冗長データを作成し、複数個の小形磁気ディスク装置
に格納するものであった。
【0008】このような技術において、小形磁気ディス
ク装置に分割されて格納されたデータに対し、上位装置
からの更新要求が発生した場合には、目的のデータを構
成する各データブロックを複数個の小形磁気ディスク装
置から読み出し、復元してから上位装置に転送する。上
位装置において更新処理が完了し、再び、当該更新後の
データを元の小形磁気ディスク装置に格納するために上
位装置から転送されると、更新処理によりデータの内容
が変更されているため、データ圧縮を行うと、その圧縮
効果は、更新前のデータに対する圧縮効果とは異なるケ
ースが多く、圧縮後のデータの大きさが異なることとな
り、特に、データの大きさが増大した場合には、更新前
のデータ格納位置に納まらないという問題があった。
【0009】このため、たとえば、更新後のデータを更
新前とは全く異なる領域を新たに確保して格納すること
も考えられるが、その場合には、空き領域が虫食い状態
になって残り、カベージコレクション等の煩雑な管理操
作が必要となるという問題がある。
【0010】本発明の目的は、更新前後のデータの増減
に影響されることなく、更新データを元の格納位置に格
納することにより、簡単な操作で、小形回転形記憶装置
の記憶領域を有効に利用することが可能なディスクアレ
イ装置のデータ格納技術を提供することにある。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0013】本発明は、上位装置と、この上位装置との
間で授受されるデータを格納する複数個の回転形記憶装
置からなるディスクアレイ装置と、上位装置とディスク
アレイ装置との間に介在し、両者間における情報の授受
を制御するコントローラとからなり、上位装置から到来
する第1のデータブロックを複数の第2のデータブロッ
クに分割し、個々の第2のデータブロックを回転形記憶
装置に分散させて格納するディスクアレイ装置のデータ
格納方式において、個々の第2のデータブロックの少な
くとも一つに、他の第2のデータブロックのディスクア
レイ装置内における格納位置情報を含む格納管理情報を
付加してディスクアレイ装置に格納するものである。
【0014】
【作用】上位装置から到来する第1のデータブロックを
コントローラが受領すると、たとえば、必要に応じて圧
縮操作を施した後に、等長の第2のデータブロックに分
割する際に、たとえば、データ識別子、分割ブロック番
号、分割ブロック数、格納アドレス等からなる格納管理
情報を個々の第2のデータブロックに付加してディスク
アレイ装置を構成する各回転形記憶装置に分散して格納
しておく。
【0015】上述のようにして格納済の第1のデータブ
ロック(第2のデータブロック群)に対して上位装置か
らの更新要求が発生した場合に、目的の第1のデータブ
ロックを構成する第2のデータブロックを、個々の回転
形記憶装置から読み出し、第1のデータブロックに併合
し、さらに、必要に応じて伸長(復元)処理を施した
後、上位装置に転送する。上位装置による更新が完了し
た第1のデータブロックをコントローラが受領すると、
必要に応じて、再び圧縮操作を施し等長の第2のデータ
ブロックに分割する。更新前の第1のデータブロックが
格納されていた回転形記憶装置内の格納場所に入りきる
分だけの第2のデータブロックは更新前の元の位置に格
納する。
【0016】このとき、更新処理のためにデータ増加に
よって第2のデータブロックの数が更新前より多くなっ
ている場合には、元の位置に格納できない増加分の第2
のデータブロックについては、任意の回転形記憶装置の
任意の空き領域に格納するとともに、当該第2のデータ
ブロックの一つ前に位置する第2のデータブロックの格
納管理情報の格納アドレスに、当該増加分の第2のデー
タブロックの回転形記憶装置における格納位置情報を書
き込む、という操作を、増加した個数分だけ繰り返す。
すなわち、増加分の第2のデータブロックについては、
一つ前の格納管理情報の格納アドレスを参照することに
より、アクセスが可能なようにしておく。
【0017】以降、当該第2のデータブロック群からな
る第1のデータブロックに対して上位装置から読み出し
要求が発生した場合、まず、元の格納位置にあるものを
読み出し、さらに、読み出された最後の第2のデータブ
ロックの格納管理情報の格納アドレスに基づいて、前回
更新時に増加した分の第2のデータブロックを読み出す
という操作を、格納管理情報の格納アドレスを辿りなが
ら、増加した第2のデータブロックの個数分だけ繰り返
す。
【0018】こうして、第1のデータブロックを構成す
る全ての第2のデータブロックを読み出して併合した
後、必要に応じて伸長(復元)処理を施した後、上位装
置に転送する。
【0019】このように、本発明のディスクアレイ装置
のデータ格納方式によれば、上位装置による更新操作に
よって第1のデータブロックのサイズ、すなわち、当該
第1のデータブロックを構成する第2のデータブロック
の個数が増大した場合でも、ガベージコレクションなど
のような煩雑な管理操作を必要とすることなく、更新前
の格納領域をそのまま有効に利用できる。
【0020】すなわち、更新前後のデータの増減に影響
されることなく、更新データを元の格納位置に格納する
ことにより、簡単な操作で、ディスクアレイ装置を構成
する回転形記憶装置の記憶領域を有効に利用することが
可能となる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の一実施例であるディスクアレ
イ装置のデータ格納方式について図面を参照しながら詳
細に説明する。
【0022】図1の(a)は、本実施例のディスクアレ
イ装置のデータ格納方式によるデータの書き込み、読み
出しの一例を示すブロック図、図1の(b)は、本実施
例のディスクアレイ装置のデータ格納方式において用い
られる格納管理情報の一例を示す概念図、図2は、本実
施例のディスクアレイ装置のデータ格納方式の作用の一
例を示す概念図である。
【0023】また、図3は、本実施例のディスクアレイ
装置のデータ格納方式が実施される情報処理システムの
構成の一例を示すブロック図、図4は従来方式での圧縮
データの書き込み、読み出しの一例を示すブロック図で
ある。
【0024】なお、本実施例では、一例としてRAID
3のディスクアレイ装置に適用した場合について説明す
る。RAID3では、上位処理装置のアクセス単位であ
るデータを複数台の小形磁気ディスク装置に分割して並
列に格納する方式で、高速転送が可能である。さらに、
データ毎に読み出しに障害が発生した場合に、データの
回復のために利用する冗長データを作成し、冗長データ
専用の小形磁気ディスク装置に格納する。データの読み
出し/書き込みは、データ単位で行うため、個別に小形
磁気ディスク装置に対する処理はできない。
【0025】図3において、100は中央処理装置であ
り、ディスクアレイコントローラ200は、この中央処
理装置100と配下のディスクアレイ装置300との間
のデータ授受を制御する。ディスクアレイ装置300
は、複数個の小形磁気ディスク装置301〜306から
構成され、一つの大容量磁気ディスク装置をエミュレー
トする。本実施例においては、小形磁気ディスク装置3
01〜304には等長のデータブロックが格納され、小
形磁気ディスク装置305,306には小形磁気ディス
ク装置301〜304に格納された4つのデータブロッ
ク毎に、読み出し時に障害が発生した場合にデータを回
復できるようにしておくための冗長データが専ら格納さ
れる。
【0026】ディスクアレイコントローラ200内に
は、2面のキャッシュ231とキャッシュ232とがあ
り、ディスクアレイ装置300に格納されているデータ
の複写を一時的に保持し、2面とも同一内容である。ま
た、キャッシュ231とキャッシュ232は、中央処理
装置100からの書き込み要求により、当該キャッシュ
231と232に書き込まれたが、ディスクアレイ装置
300への書き込みが実行されていないデータ等を保持
する不揮発部分を有する。
【0027】マイクロプロセッサ221は、中央処理装
置100とキャッシュ231,232との間のデータの
授受を制御する。また、本実施例の場合、マイクロプロ
セッサ221は、後述のような、圧縮データの格納につ
いての制御も行う。
【0028】マイクロプロセッサ222は、キャッシュ
231,232とディスクアレイ装置300との間のデ
ータの授受を制御する。
【0029】上位インターフェイス部210は、中央処
理装置100とキャッシュ231,232との間のデー
タ転送回路からなり、データを複数個(本実施例では4
個)の等長のデータブロックに分割する。
【0030】圧縮/伸長回路240は、中央処理装置1
00から転送されるデータに対し、圧縮指示があれば、
当該圧縮/伸長回路240を経由してデータの圧縮が行
われる。また、逆に、中央処理装置100にデータを転
送する場合に、圧縮されたデータであれば、圧縮/伸長
回路240を経由してデータの復元を行う。冗長データ
生成回路250は、小形磁気ディスク装置301〜30
4に格納される4つのデータブロック毎に冗長データを
作成する回路である。また、データブロック読み出し時
に障害が発生した場合にデータ回復を行う回路でもあ
る。
【0031】271〜276はSCSIコントローラ
で、4つに分割されたデータブロックと対応する2つの
冗長データを各小形磁気ディスク装置301〜306に
書き込み、または逆に、読み出しを制御する。ドライブ
インターフェイス部260は、キャッシュ231,23
2とディスクアレイ装置300との間のデータ転送路で
ある。
【0032】なお、図3に示す情報処理システムの構成
は、一般的によく知られたものである。
【0033】図4は、従来方式により中央処理装置10
0から小形磁気ディスク装置301〜306にデータが
書き込みされる様子を示したものである。中央処理装置
100から、書き込み要求により転送されたデータ10
は、圧縮/伸長回路240により、予め定められた圧縮
プロセスにより、圧縮されて、圧縮データ20となり、
キャッシュ231,232に転送される。キャッシュ2
31,232において、等長のデータブロックD1〜D
4(圧縮データ30)に分割される。分割されたD1〜
D4(41〜44)のデータブロック毎に、冗長データ
生成回路250が冗長データP1,P2(45,46)
を作成する。各データブロック41〜46は、SCSI
コントローラ271〜276により、各々、小形磁気デ
ィスク装置301〜306に並列に格納される。逆に、
中央処理装置100からの読み出し要求が発生した場合
には、上述の書き込みの場合とは逆の経路を辿り、冗長
データP1,P2を取り除き、圧縮/伸長回路240に
より復元して中央処理装置100に転送される。
【0034】図1の(a)は、本実施例のディスクアレ
イ装置のデータ格納方式により、中央処理装置100か
ら小形磁気ディスク装置301〜306にデータが書き
込みされる様子を示したものである。
【0035】中央処理装置100からの書き込み要求に
より、転送されたデータ50は、圧縮/伸長回路240
により予め定められた圧縮プロセスにより、圧縮されて
圧縮データ60となり、キャッシュ231,232に転
送される。キャッシュ231,232において等長のデ
ータブロックD1〜D4(圧縮データ70)に分割され
る。分割されたD1〜D4(81〜84)のデータブロ
ック毎に、冗長データ生成回路250が冗長データP
1,P2(85,86)を作成する。
【0036】この時、本実施例の場合には、各データブ
ロック81〜84に対し、将来、中央処理装置100か
らの更新要求が発生し、圧縮データ60の長さが変化す
ることを考慮して、格納管理情報Kとして、格納管理情
報81−1,82−1,83−1,84−1を付加す
る。図1の(b)に、格納管理情報K(81−1〜84
−1)の一例を示す。同図に示されるように、格納管理
情報81−1〜84−1の各々は、一例として、データ
識別子a,ブロック識別子b,分割ブロック数c,分割
ブロック番号d,分割した次のブロックの格納アドレス
e,有効データ長fなどを含んでいる。
【0037】図1の(a)においては、未だ更新は発生
しておらず、圧縮データ60の大きさは変化していな
い。したがって、図1の(b)における分割ブロック数
c,分割ブロック番号d,分割した次のブロックの格納
アドレスeは全てゼロとする。また、データ識別子a
は、中央処理装置100から転送される全てのデータに
対して識別可能となるような値(例えば、年月日、時
間、シーケンシャル番号等)を格納する。ブロック識別
子bもデータ識別子aと同様に、分割された各データブ
ロックが識別できるような値を格納する。有効データ長
fは、各データブロックの長さ(格納管理情報Kの長さ
は除く)を格納する。
【0038】逆に、中央処理装置100からの読み出し
要求が発生した場合には、上述の書き込みの場合とは逆
の経路を辿り、冗長データP1,P2(85,86)及
び、各データブロック81〜84に付加されていた格納
管理情報81−1〜84−1を取り除き、圧縮/伸長回
路240により復元して、中央処理装置100に転送さ
れる。
【0039】図2は、本実施例の圧縮データ格納方式に
より格納されたデータに対し、中央処理装置100から
更新要求が発生した場合に、更新後のデータを格納する
様子を示したものである。
【0040】中央処理装置100により更新された更新
済みデータ50−1を圧縮/伸長回路240により圧縮
して得られた圧縮データ60−1が本の更新前のデータ
を圧縮したデータ長よりも大きくなった場合、等長のデ
ータブロックに分割すると、5個のデータブロックD1
〜D5(圧縮データ70−1)となることが考えられ
る。このような場合には、4個のデータブロックD1〜
D4(91〜94)については、更新前の格納場所に再
書き込みすることが可能であるが、残りのデータブロッ
クD5(95)は入りきらない。
【0041】従って、小形磁気ディスク装置301〜3
06の中で任意のディスクアレイ装置(本実施例では小
形磁気ディスク装置301)を選択して、空き領域をサ
ーチする。データブロック91〜93に対しては、図1
の(a)と同様に、格納管理情報Kとして、格納管理情
報91−1,92−1,93−1を付加する。データブ
ロック94の格納管理情報94−1に対しては、分割さ
れた増加分の次のデータブロックD5(95)が存在す
るので、図1の(b)に例示した格納管理情報K(94
−1)内の分割した次のブロックの格納アドレスeとし
て、データブロックD5(95)が格納される小形磁気
ディスク装置301内のアドレスを格納する。また、デ
ータブロックD5(95)に付加する格納管理情報95
−1は、分割ブロック番号d=1,分割ブロック数c=
1(更新前の格納位置に入りきらなかったデータブロッ
クの数)、分割した次のブロックの格納アドレスe=最
大値(最終ブロックであることを示す)を格納する。
【0042】冗長データは、従来通り、4つのデータブ
ロック毎に作成する。4つに満たない場合には、足りな
いデータブロックはオールゼロとして生成する。
【0043】このようにして、本実施例のディスクアレ
イ装置のデータ格納方式では、更新により、圧縮データ
長が変化した場合にも、元の更新前の格納場所に再書き
込みすることができる。また、更新により、圧縮データ
長が短くなった場合には、短くなった分だけゼロデータ
を埋め込むことにより、上述の圧縮データ長が増加した
場合と同様に、元の更新前の格納場所に再書き込みを行
うことができる。この時、図1の(b)に示す格納管理
情報K内の有効データ長fには、埋め込みに用いたゼロ
データは含まない。
【0044】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
【0045】すなわち、上述の説明では、ディスクアレ
イ装置のデータ格納方式をRAID3のディスクアレイ
装置に適用した場合について説明したが、本発明は前記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能なことは言うまでもない。
【0046】たとえば、RAID5,RAID6などの
ディスクアレイ装置300であってもよい。また、ディ
スクアレイ装置を構成する回転形記憶装置としては、磁
気ディスク装置に限らず、光ディスク装置、その他の回
転形記憶装置であってもよい。
【0047】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0048】すなわち、本発明のディスクアレイ装置の
データ格納方式によれば、更新の前後でデータ量が増減
しても、元の格納位置を利用してデータを格納すること
が可能となり、空き領域を管理するなどの煩雑な操作を
必要とすることなく、簡単な操作で、小形回転形記憶装
置の記憶領域を有効に利用することができる、という効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の一実施例であるディスクア
レイ装置のデータ格納方式によるデータの書き込み,読
み出しの一例を示すブロック図であり、(b)は、格納
管理情報の一例を示す概念図である。
【図2】本発明の一実施例であるディスクアレイ装置の
データ格納方式の作用の一例を示す概念図である。
【図3】本発明の一実施例であるディスクアレイ装置の
データ格納方式が実施される情報処理システムの構成の
一例を示すブロック図である。
【図4】従来方式での圧縮データの書き込み、読み出し
の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 データ 20,30 圧縮データ 50 データ(第1のデータブロック) 50−1 更新済みデータ(第1のデータブロック) 60,70 圧縮データ 60−1,70−1 圧縮データ 81〜84 データブロック(D1〜D4)(第2のデ
ータブロック) 81−1〜84−1 格納管理情報 91〜95 データブロック(D1〜D5)(第2のデ
ータブロック) 91−1〜95−1 格納管理情報 P1,P2 冗長データ K 格納管理情報 a データ識別子 b ブロック識別子 c 分割ブロック数 d 分割ブロック番号 e 格納アドレス f 有効データ長 100 中央処理装置(上位装置) 200 ディスクアレイコントローラ(コントローラ) 210 上位インターフェイス部 221 マイクロプロセッサ 222 マイクロプロセッサ 231 キャッシュ 232 キャッシュ 240 圧縮/伸長回路 250 冗長データ生成回路 260 ドライブインターフェイス部 271〜276 SCSIコントローラ 300 ディスクアレイ装置 301〜306 小形磁気ディスク装置(回転形記憶装
置)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田渕 英夫 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上位装置と、この上位装置との間で授受
    されるデータを格納する複数個の回転形記憶装置からな
    るディスクアレイ装置と、前記上位装置と前記ディスク
    アレイ装置との間に介在し、両者間における情報の授受
    を制御するコントローラとからなり、前記上位装置から
    到来する第1のデータブロックを複数の第2のデータブ
    ロックに分割し、個々の前記第2のデータブロックを前
    記回転形記憶装置に分散させて格納するディスクアレイ
    装置のデータ格納方式であって、個々の前記第2のデー
    タブロックの少なくとも一つに、他の第2のデータブロ
    ックの前記ディスクアレイ装置内における格納位置情報
    を含む格納管理情報を付加して前記ディスクアレイ装置
    に格納することを特徴とするディスクアレイ装置のデー
    タ格納方式。
JP380493A 1993-01-13 1993-01-13 ディスクアレイ装置のデータ格納方式 Pending JPH06214722A (ja)

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JP380493A Pending JPH06214722A (ja) 1993-01-13 1993-01-13 ディスクアレイ装置のデータ格納方式

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5734861A (en) * 1995-12-12 1998-03-31 International Business Machines Corporation Log-structured disk array with garbage collection regrouping of tracks to preserve seek affinity
US5799324A (en) * 1996-05-10 1998-08-25 International Business Machines Corporation System and method for management of persistent data in a log-structured disk array
CN111813813A (zh) * 2020-07-08 2020-10-23 杭州海康威视系统技术有限公司 一种数据管理方法、装置、设备及存储介质

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