JPH06289998A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファイル装置への書込み時間を短縮する。 【構成】 データ格納用ファイル装置とパリティデータ
格納用ファイル装置からなるファイル装置群を２組（Ｄ
00〜Ｄ04，Ｄ10〜Ｄ14）設けて二重化構成とし、かつ互
いのファイル装置群の書込みフォーマットを所定ブロッ
ク分だけインターリーブし、ホストからの部分書込み要
求に対し、第１のファイル装置群（Ｄ00〜Ｄ04）から書
込み該当ブロックのデータと該ブロックに対するパリテ
ィデータを読出し、この読出したデータとホストから転
送された書込みデータとにより新しいパリティデータを
生成し、このパリティデータとホストから転送された書
込みデータとを第２のファイル装置群（Ｄ10〜Ｄ14）の
対応するブロックに書込み、さらに、同一のパリティデ
ータと書込みデータとを第１のファイル装置群の対応す
るブロックに書込む。

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に
関するものであり、更に詳しくはディスクアレイ装置を
ミラー構成とすることにより書き込み時のオーバーヘッ
ド時間を短縮するようにしたディスクアレイ装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータシステムに使われるファイ
ル装置としてハードディスク装置がよく知られている。

【０００３】近年、マルチメディア指向に伴って取り扱
うデータ量が増えたこと、マルチユーザ環境によりファ
イルアクセスの並列化が必要不可欠になったことによ
り、ディスクアレイ装置と呼ばれるファイル装置が最近
注目を浴びている。

【０００４】ディスクアレイ装置とは、カリフォルニア
大学バークレー校で考案された「ＲＡＩＤアーキテクチ
ュア」を利用したものである。「ＲＡＩＤアーキテクチ
ュア」にはいくつかのレベルがあり、その中でレベル４
およびレベル５のアーキテクチュアを利用したディスク
アレイ装置は高速データ転送が可能であり、かつ、ファ
イルアクセスの並列動作が可能である。

【０００５】図８に、ＲＡＩＤレベル４およびＲＡＩＤ
レベル５を利用したディスクアレイ装置の概略ブロック
図を示す。

【０００６】図８において、６はディスクアレイ装置、
７は制御装置、８はホストと制御装置７を接続するシス
テムバス、９は制御装置７とディスク装置Ｄ０〜Ｄ４を
接続するインタフェースバス、１０はディスク装置Ｄ０
〜Ｄ４の回転を同期させるためのインタフェースバスで
ある。

【０００７】ＲＡＩＤレベル４とＲＡＩＤレベル５では
データの書込形式が異なり、各々、図９および図１０に
示す通りである。ホストからの書込データは、所定のブ
ロック（例えば、１ブロックを１セクタに対応させる）
d0、d1、d2・・・に分割されてディスク装置Ｄ０〜Ｄ４
に書き込まれる。ここで、ＲＡＩＤレベル４の場合は、
パリティデータdp0 、dp1 、dp2 ・・・はディスク装置
Ｄ４に書き込まれる。ＲＡＩＤレベル５の場合は、パリ
ティデータは同一ディスク装置に集中しないように書き
込まれる。図１０の例では、パリティデータdp0 はディ
スク装置Ｄ４、パリティデータdp1 はディスク装置Ｄ
３、パリティデータdp2 はディスク装置Ｄ２に書き込ま
れる。

【０００８】以下に、読出し動作と書込み動作の概略を
説明する。

【０００９】［読出し動作］ホストからデータブロック
d0〜d1の読出しと、データブロックd6〜d7の読出しが同
時に要求された場合を説明する。この場合、制御装置７
はディスク装置Ｄ０、Ｄ１に対してセクタ０へのシーク
および読出しを指示し、かつディスク装置Ｄ２、Ｄ３
（ＲＡＩＤレベル５の場合はディスク装置Ｄ２、Ｄ４）
に対してセクタ１へのシークおよび読出しを指示する。
これにより、そこに記録されているデータが読み出され
て制御装置７の図示せぬバッファメモリに一旦記憶さ
れ、その後、該データはホストに転送される。ここで、
ディスク装置Ｄ０〜Ｄ４はインタフェースバス１０によ
って回転の同期がとられており、各ディスク装置からの
データ転送タイミングは同一となっている。以上の処理
時間（ホストが読出しを要求してからホストにデータが
転送されるまで）は一般的には数十ミリ秒である。

【００１０】［書込み動作］ホストからデータブロック
d0〜d3の書込みが要求された場合を説明する。この場
合、制御装置７は、まずデータブロックd0、d1、d2、d3
について排他的論理和を演算してパリティデータdp0 を
求める（図９、図１０参照）。次に、制御装置７はディ
スク装置Ｄ０〜Ｄ４に対してセクタ０へのシークおよび
書込みを指示する。書込みデータは、ディスク装置Ｄ０
にはデータブロックd0、Ｄ１にはd1、Ｄ２にはd2、Ｄ３
にはd3のデータである。なお、ディスク装置Ｄ４にはパ
リティデータdp0 である。その後、各ディスク装置Ｄ０
〜Ｄ４から制御装置７に書込みの終了が通知され、これ
により、制御装置７はホストへ書込み終了を通知する。
ここで、ディスク装置Ｄ０〜Ｄ４はインタフェースバス
１０によって回転の同期がとられており、各ディスク装
置からの書込み終了通知タイミングは同一となってい
る。以上の処理時間（ホストが書込みを要求してからホ
ストに書込み終了が通知されるまで）は一般的には数十
ミリ秒である。

【００１１】次に、データブロックdw（図９、図１０参
照）の書込みが要求された場合を説明する。この場合、
ディスク装置Ｄ０のセクタｍを書き換えるが、同時に、
パリティデータdpw の書き換えが必要となる。したがっ
て、ディスク装置Ｄ４のセクタｍ（パリティデータdpw
が格納される）を同時に書き換える。そのために、制御
装置７は、まずディスク装置Ｄ０、Ｄ４に対してセクタ
ｍへのシークおよび読み出しを指示する。これにより、
ディスク装置Ｄ０、Ｄ４からデータdw´とパリティデー
タdpw ´が読み出される。制御装置７は、このようにし
て読み出された書込み以前のデータdw´とパリティデー
タdpw ´および新たに書き込むデータdwについて排他的
論理和を演算してパリティデータdpw を求める（図９、
図１０参照）。次に、制御装置７はディスク装置Ｄ０、
Ｄ４に対してセクタｍへのシークおよび書込みを指示す
る。書込みデータは、ディスク装置Ｄ０にはデータdw、
ディスク装置Ｄ４にはパリティデータdpw である。その
後、ディスク装置Ｄ０、Ｄ４から制御装置７に書込みの
終了が通知され、これにより、制御装置７はホストへ書
込み終了を通知する。

【００１２】ここで、ディスク装置Ｄ０〜Ｄ４はインタ
フェースバス１０によって回転の同期がとられており、
各ディスク装置からの書込み終了通知タイミングは同一
となっている。以上の処理時間（ホストが書込みを要求
してからホストに書込み終了が通知されるまで）は一般
的には数十ミリ秒×２である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上説明し
た従来のＲＡＩＤレベル４およびＲＡＩＤレベル５を利
用したディスクアレイ装置では、或るデータブロックの
みを書き換える場合（部分書き換え）、書込みに先だっ
て書込み以前のデータ、パリティデータを読み出す。そ
して、これらのデータと新たに書き込むデータとによっ
て新しいパリティデータを生成し、その後、ディスク装
置にデータを書き込む。したがって、この場合は読み出
し動作を含むので、通常の書込み時間の２倍の書込み時
間がかかり高速化の妨げとなっていた。

【００１４】本発明は、以上のような部分書き換えの場
合であっても、書込みに時間のかからない高速なディス
クアレイ装置を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のデータ
格納用ファイル装置と少なくとも１台のパリティデータ
格納用ファイル装置とで構成され、データ格納用ファイ
ル装置とパリティデータ格納用ファイル装置のデータ格
納エリアを各々同数の複数のブロックに分割すると共
に、パリティデータ格納用ファイル装置の各ブロックに
データ格納用ファイル装置の対応するブロックのデータ
から求めたパリティデータを格納するディスクアレイ装
置に関する。そして、前述の問題点を解決するために、
特に、データ格納用ファイル装置とパリティデータ格納
用ファイル装置からなるファイル装置群を２組設けて二
重化構成とし、互いのファイル装置群の書込みフォーマ
ットを所定ブロック分だけインターリーブした。そし
て、ホストからの部分書込み要求に対し、第１のファイ
ル装置群から書込み該当ブロックのデータと該ブロック
に対するパリティデータを読出し、この読出したデータ
とホストから転送された書込みデータとにより新しいパ
リティデータを生成し、このパリティデータとホストか
ら転送された書込みデータとを第２のファイル装置群の
対応するブロックに書込み、さらに、同一のパリティデ
ータと書込みデータとを第１のファイル装置群の対応す
るブロックに書込むようにした。

【００１６】

【作用】ホストからの部分書込み要求に対し、第１のフ
ァイル装置群から書込み該当ブロックのデータと該ブロ
ックに対するパリティデータが読み出され、この読み出
されたデータとホストから転送された書込みデータとに
より新しいパリティデータが生成される。その後、この
パリティデータとホストから転送された書込みデータと
が第２のファイル装置群の対応するブロックに書き込ま
れる。その後、同一のパリティデータと書込みデータと
が第１のファイル装置群の対応するブロックに書き込ま
れる。

【００１７】

【実施例】図１に本発明に係るＲＡＩＤレベル４および
ＲＡＩＤレベル５を利用したディスクアレイ装置のブロ
ック図を示す。

【００１８】図１において、１はディスクアレイ装置、
２は制御装置、３はホストと制御装置２を接続するシス
テムバス、４は制御装置２とディスク装置Ｄ00〜Ｄ14を
接続するインタフェースバス、５はディスク装置Ｄ00〜
Ｄ14の回転を同期させるためのインタフェースバスであ
る。

【００１９】ＲＡＩＤレベル４とＲＡＩＤレベル５では
データの書込形式が異なり、各々、図２および図３に示
す通りである。ホストからの書込データは、所定のブロ
ック（例えば、１ブロックを１セクタに対応させる）d
0、d1、d2・・・に分割されてディスク装置Ｄ00〜Ｄ03
およびディスク装置Ｄ10〜Ｄ13に書き込まれる。また、
パリティデータdp0 、dp1 、dp2 ・・・dpw ・・・dsp
0、dsp1・・・は図２に示すようにディスク装置Ｄ04と
ディスク装置Ｄ14に書き込まれる（ＲＡＩＤレベル４の
場合）。ＲＡＩＤレベル５の場合は、図３に示すように
パリティデータdp0、dp1 、dp2 ・・・dpw ・・・dsp
0、dsp1・・・は同一ディスク装置に集中しないように
書き込まれる。なお、ディスク装置Ｄ00〜Ｄ04とディス
ク装置d10 〜d14 の書込みフォーマットは１セクタ分ず
れている（インタリーブ量は１セクタ分となってい
る）。

【００２０】以下に、読出し動作と書込み動作の詳細を
説明する。

【００２１】［読出し動作］ホストからデータブロック
d0〜d1の読出しと、データブロックd6〜d7の読出しが同
時に要求された場合を説明する。この場合、制御装置２
はディスク装置Ｄ00、Ｄ01に対してセクタ０へのシーク
および読出しを指示し、かつディスク装置Ｄ02、Ｄ03
（ＲＡＩＤレベル５の場合はディスク装置Ｄ02、Ｄ04）
に対してセクタ１へのシークおよび読出しを指示する。
これにより、そこに記録されているデータが読み出され
て制御装置２の図示せぬバッファメモリに一旦記憶さ
れ、その後、該データはホストに転送される。ここで、
ディスク装置Ｄ00〜Ｄ04はインタフェースバス５によっ
て回転の同期がとられており、各ディスク装置からのデ
ータ転送タイミングは同一となっている。本読出し動作
の詳細は図４参照。なお、以上の説明ではディスク装置
Ｄ00〜Ｄ04からデータを読出したが、本発明ではディス
ク装置Ｄ00〜Ｄ04とディスク装置d10 〜d14 に同一のデ
ータが書き込まれているので、ディスク装置d10 〜d14
から該当データを読出しても良い。また、ディスク装置
Ｄ00〜Ｄ04とディスク装置d10 〜d14 に対して読出しを
指示し、応答の早い方からのデータを使っても良い。

【００２２】［書込み動作］ホストからデータブロック
d0〜d3の書込みが要求された場合を説明する。この場
合、制御装置２は、まずデータブロックd0、d1、d2、d3
について排他的論理和を演算してパリティデータdp0 を
求める（図２、図３参照）。次に、制御装置２はディス
ク装置Ｄ00〜Ｄ04に対してセクタ０へのシークおよび書
込みを指示する。書込みデータは、ディスク装置Ｄ00に
はデータブロックd0、Ｄ01にはd1、Ｄ02にはd2、Ｄ03に
はd3のデータである。なお、ディスク装置Ｄ04にはパリ
ティデータdp0 である。その後、各ディスク装置Ｄ00〜
Ｄ04から制御装置２に書込みの終了が通知され、これに
より、制御装置２はホストへ書込み終了を通知する。こ
こで、ディスク装置Ｄ00〜Ｄ04はインタフェースバス５
によって回転の同期がとられており、各ディスク装置か
らの書込み終了通知タイミングは同一となっている。

【００２３】ホストへ書込み終了を通知すると、制御装
置２はディスク装置Ｄ10〜Ｄ14に対してセクタ０へのシ
ークおよび書込みを指示する。書込みデータは、ディス
ク装置Ｄ10にはデータブロックd0、Ｄ11にはd1、Ｄ12に
はd2、Ｄ13にはd3のデータである。なお、ディスク装置
Ｄ14にはパリティデータdp0 である。その後、各ディス
ク装置Ｄ10〜Ｄ14から制御装置２に書込みの終了が通知
される。ここで、ディスク装置Ｄ10〜Ｄ14はインタフェ
ースバス５によって回転の同期がとられており、各ディ
スク装置からの書込み終了通知タイミングは同一となっ
ている。

【００２４】本書込み動作の詳細は図５参照。なお、デ
ィスク装置Ｄ00〜Ｄ04とディスク装置d10 〜d14 のイン
タリーブ量は１セクタ分となっているので、ホストに書
込み終了を通知後、直ちにディスク装置Ｄ10〜Ｄ14への
書込みが行える。

【００２５】次に、データブロックdw（図２、図３参
照）の書込みが要求された場合を説明する。この場合、
ディスク装置Ｄ00およびＤ10のセクタｍを書き換える
が、同時に、パリティデータdpw の書き換えが必要とな
る。したがって、ディスク装置Ｄ00およびＤ10のセクタ
ｍ（パリティデータdpw が格納される）を同時に書き換
える。

【００２６】そのために、制御装置２は、まずディスク
装置Ｄ00、Ｄ04に対してセクタｍへのシークおよび読み
出しを指示する。これにより、ディスク装置Ｄ00、Ｄ04
からデータdw´とパリティデータdpw ´が読み出され
る。制御装置２は、このようにして読み出された書込み
以前のデータdw´とパリティデータdpw ´および新たに
書き込むデータdwについて排他的論理和を演算してパリ
ティデータdpw を求める（図２、図３参照）。次に、制
御装置２はディスク装置Ｄ10、Ｄ14に対してセクタｍへ
のシークおよび書込みを指示する。書込みデータは、デ
ィスク装置Ｄ10にはデータdw、ディスク装置Ｄ14にはパ
リティデータdpw である。その後、ディスク装置Ｄ10、
Ｄ14から制御装置２に書込みの終了が通知され、これに
より、制御装置２はホストへ書込み終了を通知する。こ
こで、ディスク装置Ｄ10〜Ｄ14はインタフェースバス５
によって回転の同期がとられており、各ディスク装置か
らの書込み終了通知タイミングは同一となっている。

【００２７】その後、１回転経過後、制御装置２はディ
スク装置Ｄ00、Ｄ04に対してセクタｍへの書込みを指示
する。書込みデータは、ディスク装置Ｄ00にはデータd
w、ディスク装置Ｄ04にはパリティデータdpw である。
その後、ディスク装置Ｄ00、Ｄ04から制御装置２に書込
みの終了が通知される。本書込み動作の詳細は図６参
照。ここで、ディスク装置Ｄ00〜Ｄ04はインタフェース
バス５によって回転の同期がとられており、各ディスク
装置からの書込み終了通知タイミングは同一となってい
る。

【００２８】なお、ディスク装置Ｄ00〜Ｄ04とディスク
装置d10 〜d14 のインタリーブ量は１セクタ分となって
いるので、ディスク装置Ｄ00、Ｄ04からデータを読み出
し、新しいバリティデータを生成後、直ちにディスク装
置Ｄ10、Ｄ14への書込みが行える。

【００２９】図７は以上のことを図に表したものであ
る。時間的には、まずディスク装置Ｄ00〜Ｄ04のセクタ
ｍが現れる（図の左上部参照）。そして、ディスク装置
Ｄ00およびディスク装置Ｄ04のセクタｍから書込み以前
のデータdw´およびパリティデータdpw ´が読み出さ
れ、新たに書込むデータdwと共に排他的論理和が演算さ
れて新しいパリティデータdpw が求められる。次に、デ
ィスク装置Ｄ10〜Ｄ14のセクタｍが現れる（図の左下部
参照）。この時点では排他的論理和演算は終っており、
ディスク装置Ｄ10およびＤ14のセクタｍに書込データdw
およびパリティデータdpw が書き込まれる。他のディス
ク装置Ｄ11〜Ｄ13のセクタｍのデータは元のままであ
る。やがて、ディスク装置Ｄ00〜Ｄ04は１回転し、再び
セクタｍが現れる（図の右上部参照）。そして、ディス
ク装置Ｄ00およびＤ04のセクタｍに書込データdwおよび
パリティデータdpw が書き込まれる。以上のようにして
書込みが行われ、最終的には、ディスク装置Ｄ00〜Ｄ04
とディスク装置Ｄ10〜Ｄ14のセクタｍに同一のデータが
記憶される。

【００３０】ホストへ書込み終了を通知後、１回転する
間に別の読出しまたは書込み要求が発生した場合は、こ
の要求を優先し、この要求を処理した後でディスク装置
Ｄ00、Ｄ04への書込みを行う。書込みデータは、制御装
置２内に保存されたデータを用いるか、あるいはディス
ク装置Ｄ10、Ｄ14から読出したデータを用いる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ファイル装置群を２組設けて二重化構成とし、か
つ互いのファイル装置群の書込みフォーマットを所定ブ
ロック分だけインターリーブしたので、ホストからの部
分書込み要求に対し、一方のファイル装置群から所定の
データを読出してパリティデータを生成した後、直ちに
他方の装置群に書込みが行えるので、アクセス時間を従
来に比べて１／２に短縮することができる。また、或る
ファイル装置に障害が発生しても、他のファイル装置で
運用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスクアレイ装置のブロック図であ
る。

【図２】本発明に係るデータ書込形式を説明する図であ
る。

【図３】本発明に係るデータ書込形式を説明する図であ
る。

【図４】本発明に係る読出し動作のシーケンスチャート
である。

【図５】本発明に係る書込み動作のシーケンスチャート
である。

【図６】本発明に係る書込み動作のシーケンスチャート
である。

【図７】本発明に係る書込み動作を説明する図である。

【図８】従来のディスクアレイ装置のブロック図であ
る。

【図９】従来のデータ書込形式を説明する図である。

【図１０】従来のデータ書込形式を説明する図である。

【符号の説明】

１ ディスクアレイ装置 ２ 制御装置 ５ 同期用インタフェースバス Ｄ00〜Ｄ14 ディスク装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のデータ格納用ファイル装置と少な
   くとも１台のパリティデータ格納用ファイル装置とで構
   成され、前記データ格納用ファイル装置とパリティデー
   タ格納用ファイル装置のデータ格納エリアを各々同数の
   複数のブロックに分割すると共に、前記パリティデータ
   格納用ファイル装置の各ブロックに前記データ格納用フ
   ァイル装置の対応するブロックのデータから求めたパリ
   ティデータを格納するディスクアレイ装置において、 前記データ格納用ファイル装置とパリティデータ格納用
   ファイル装置からなるファイル装置群を２組設けて二重
   化構成とし、かつ互いのファイル装置群の書込みフォー
   マットを所定ブロック分だけインターリーブし、 ホストからの部分書込み要求に対し、第１のファイル装
   置群から書込み該当ブロックのデータと該ブロックに対
   するパリティデータを読出し、この読出したデータとホ
   ストから転送された書込みデータとにより新しいパリテ
   ィデータを生成し、このパリティデータとホストから転
   送された書込みデータとを第２のファイル装置群の対応
   するブロックに書込み、さらに、同一のパリティデータ
   と書込みデータとを第１のファイル装置群の対応するブ
   ロックに書込むことを特徴とするディスクアレイ装置。