JPH07121307A

JPH07121307A - 多重化ディスク装置

Info

Publication number: JPH07121307A
Application number: JP5263233A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakajima; 正中島
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】個々のディスク装置内に備えられたキャッシ
ュメモリを有効に活用できる多重化ディスク装置を提供
する。【構成】プロセッサ１４は、ホスト２１からアクセス
要求のあったデータのアドレス、サイズを基に、キャッ
シュ１８の内容の更新を許可するディスク装置１２を一
義的に決定し、そのキャッシュだけの内容の更新を許可
した後に、ホスト２１からのアクセス要求に応答する。
これにより、２つのキャッシュメモリ１８に記憶される
データを異なるようにすることができ、キャッシュヒッ
トする確率を高くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重化ディスク装置に
係わり、特に、キャッシュメモリを備えたディスク装置
を複数台用いる多重化ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータなどの外部記憶装置として
用いられるディスク装置では、ヘッドとディスク媒体の
衝突などにより、ディスク媒体上に記憶しておいた情報
が失われてしまうことがある。このため、記憶装置とし
ての信頼性を向上させるために、同じ情報を複数台のデ
ィスク装置に多重化して格納することが行なわれてい
る。このような形で情報の記憶を行う多重化ディスク装
置は、通常、単体でも使用可能な複数台のディスク装置
と、それらのディスク装置を１台のディスク装置として
取り扱えるようにするコントローラで構成される。コン
トローラは、ホストからのデータのアクセス要求を受
け、その要求が、書き込み要求である場合には、複数台
のディスク装置全てに対して、そのデータを書き込み、
読み出し要求である場合には、複数台のディスク装置の
うちの所定の１台から、データを読み出し、ホストに転
送する。

【０００３】このように、多重化ディスク装置は、ホス
ト側からは、通常のディスク装置と同様に取り扱える装
置であり、単体のディスク装置で用いられている技術
は、全て、多重化ディスク装置に適用可能である。たと
えば、特開昭６２−８６４２５号公報には、２台のディ
スク装置に共通するキャッシュメモリを設けた２重化デ
ィスク装置が提案されている。

【０００４】図２６に、その概要を示す。この２重化デ
ィスク装置では、前述のコントローラに相当する部分に
キャッシュメモリ１８を設け、そのキャッシュメモリ１
８に書き込み要求のあったデータを一時記憶する。この
記憶が完了した時点で、コントローラ１１は、ホストに
書き込み要求への応答が完了したことを通知する。ディ
スクへのデータの書き込みは、キャッシュメモリ１８内
のデータを基に、コントローラ１１が行う。また、特開
平１−１５４２６３号公報には、２つのディスク装置の
一方にキャッシュを設け、読み出し要求に対しては、そ
のキャッシュメモリが接続されたディスク装置で応答す
る２重化ディスク装置が提案されている。

【０００５】さらに、個々のディスク装置にキャッシュ
メモリが備えられた装置に、特開平４−３３６６２０号
公報に記載の２重化ディスク装置がある。この装置で
は、個々の装置に設けられたキャッシュメモリを介して
装置間でデータの複写を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
多重化ディスク装置に組み込まれるディスク装置は、単
独で用いることもできるディスク装置である。また、単
独で用いるディスク装置の多くは、キャッシュメモリを
備えた形で製造されている。このため、多重化ディスク
装置も、このようなキャッシュ付ディスク装置のキャッ
シュを有効に活用するものであることが望まれる。複数
のディスク装置を制御するコントローラ内にキャッシュ
メモリを設けた従来の装置では、各ディスク装置内にキ
ャッシュメモリが存在しても、その存在が、装置の応答
性の向上に寄与することはあまりない。また、特開平４
−３３６６２０号公報に記載の２重化ディスク装置で
は、２つあるキャッシュメモリに同じ情報のコピーが作
成されてしまい、やはり、２重化ディスク装置内に存在
しているキャッシュメモリが有効に活用されていないと
いう問題があった。

【０００７】そこで本発明の目的は、個々のディスク装
置内に備えられたキャッシュメモリを有効に活用できる
多重化ディスク装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
データ転送時にデータの一時記憶に用いられるキャッシ
ュメモリをそれぞれに備えた所定数のディスク装置と、
アクセス要求がなされたデータの識別情報を基に前記所
定数のディスク装置のうち１台のディスク装置を特定す
る特定手段と、特定手段により特定されたディスク装置
のキャッシュメモリの内容の更新を許可するとともに他
のディスク装置のキャッシュメモリの内容の更新を禁止
するキャッシュメモリ制御手段と、アクセス要求が書き
込み要求であった場合はそのデータを所定数のディスク
装置全てに書き込み、読み出し要求であった場合は所定
数のディスク装置のうちの１台から読み出してそのアク
セス要求に応答する応答手段とを具備する。

【０００９】すなわち請求項１記載の発明では、アクセ
ス要求がなされたデータの、たとえば、ファイル名など
の識別情報を基に、所定数のディスク装置から１台のデ
ィスク装置を一義的に決定する特定手段を設け、これに
より特定されたディスク装置のキャッシュメモリだけの
内容の更新を許可し、他のディスク装置のキャッシュメ
モリの内容の更新を禁止してから、アクセス要求が書き
込み要求である場合には、全てのディスク装置にそのデ
ータを書き込み、読み出し要求である場合には、１台の
ディスク装置から読み出したデータでその要求に応答す
る。このように、複数のディスク装置に内蔵されたキャ
ッシュメモリのうち、１台だけの内容の更新を許可して
アクセス要求に応答するため、それらのキャッシュメモ
リには互いに異なるデータのコピーが記憶されるように
なり、読み出し要求時にキャッシュメモリ上に、要求さ
れたデータのコピーが存在する確率が高くなり、応答性
を向上させることができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、データ転送時にデ
ータの一時記憶に用いられるキャッシュメモリをそれぞ
れに備えた所定数のディスク装置と、ディスク装置のア
ドレス空間を区分けした複数の記憶領域と前記所定数の
ディスク装置との対応関係を設定する対応関係設定手段
と、アクセス要求がなされたデータのアドレスとサイズ
から前記対応関係を基に１台のディスク装置を特定する
特定手段と、特定手段により特定されたディスク装置の
キャッシュメモリの内容の更新を許可するとともに他の
ディスク装置のキャッシュメモリの内容の更新を禁止す
るキャッシュメモリ制御手段と、アクセス要求が書き込
み要求であった場合はそのデータを所定数のディスク装
置全てに書き込み、読み出し要求であった場合は所定数
のディスク装置のうちの１台から読み出してそのアクセ
ス要求に応答する応答手段とを具備する。

【００１１】すなわち請求項２記載の発明では、対応関
係設定手段を用いて、予め、ディスク装置のアドレス空
間と各ディスク装置の対応関係を設定しておく。そし
て、特定手段は、この対応関係を基に、アクセス要求が
なされたデータのアドレスとサイズで定められる領域
が、どのディスク装置に割り当てられているかを検出す
ることにより、１台のディスク装置の特定を行なう。キ
ャッシュメモリ制御手段は、これにより特定されたディ
スク装置のキャッシュメモリだけの内容の更新を許可
し、他のディスク装置のキャッシュメモリの内容の更新
を禁止し、応答手段は、アクセス要求が書き込み要求で
ある場合には、全てのディスク装置にそのデータを書き
込み、読み出し要求である場合には、１台のディスク装
置から読み出したデータでその要求に応答する。このよ
うに、複数のディスク装置に内蔵されたキャッシュメモ
リのうち、１台だけの内容の更新を許可してアクセス要
求に応答するため、それらのキャッシュメモリには互い
に異なるデータのコピーが記憶されるようになり、読み
出し要求時にキャッシュメモリ上に、要求されたデータ
のコピーが存在する確率が高くなり、応答性を向上させ
ることができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、データ転送時にデ
ータの一時記憶に用いられるキャッシュメモリをそれぞ
れに備えた所定数のディスク装置と、ディスク装置のア
ドレス空間を区分けした複数の記憶領域と所定数のディ
スク装置との対応関係を設定する対応関係設定手段と、
アクセス要求がなされたデータのアドレスとサイズから
対応関係を基に１台のディスク装置を特定する特定手段
と、特定手段により特定されたディスク装置のキャッシ
ュメモリの内容の更新を許可するとともに他のディスク
装置のキャッシュメモリの内容の更新を禁止するキャッ
シュメモリ制御手段と、アクセス要求が書き込み要求で
あった場合はそのデータを所定数のディスク装置全てに
書き込み、読み出し要求であった場合は所定数のディス
ク装置のうちの１台から読み出してそのアクセス要求に
応答する応答手段と、読み出し要求への応答がキャッシ
ュメモリからのデータの読み出しにより実行されたか否
かを判定する判定手段と、判定手段による判定結果をそ
れぞれのキャッシュメモリについて累計するカウント手
段と、このカウント手段のカウント値を基に各キャッシ
ュメモリに対してその内容の更新が許可される確率が等
しくなるように対応関係を変更する対応関係変更手段と
を具備する。

【００１３】すなわち請求項３記載の発明では、請求項
２記載の発明に判定手段とカウント手段と対応関係変更
手段を付加する。判定手段は、応答手段による読み出し
要求への応答が、キャッシュメモリ内のデータの読み出
しによりなされたか否かの判定を、たとえば、ディスク
装置の応答時間を所定の時間と比較することにより行な
う。カウント手段は、キャッシュメモリからデータが読
み出された回数、または、キャッシュメモリからデータ
が読み出されなかった回数を各キャッシュメモリに対し
てカウントする。対応関係変更手段は、カウント手段の
カウント値を基に、各ディスク装置へのアドレス空間の
割り当てを変更し、各キャッシュメモリに対して、その
内容の更新が許可される確率が等しくなるようにする。
このように、各キャッシュメモリの内容の更新が許可さ
れる確率が等しくなるように対応関係を変更する手段を
設けてあるため、各ディスク装置内に設けられたキャッ
シュメモリをさらに効率的に使用することができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、データ転送時にデ
ータの一時記憶に用いられるキャッシュメモリをそれぞ
れに備えた所定数のディスク装置と、アクセス要求のあ
ったデータが所定数のディスク装置のキャッシュメモリ
に記憶されているか否かを判定する判定手段と、判定手
段によりそのデータがいずれのキャッシュメモリにも記
憶されていないと判定された場合に前回のアクセス要求
時に内容の更新が許可されたキャッシュメモリとは異な
るキャッシュメモリの内容の更新を許可し、それ以外の
場合には判定手段がそのデータが記憶されていると判定
したキャッシュメモリの内容の更新を許可するキャッシ
ュメモリ制御手段と、アクセス要求が書き込み要求であ
った場合はそのデータを所定数のディスク装置全てに書
き込み、読み出し要求であった場合は所定数のディスク
装置のうちの１台から読み出してそのアクセス要求に応
答する応答手段とを具備する。

【００１５】すなわち請求項４記載の発明では、内容の
更新を許可するキャッシュメモリの特定を判定手段の判
定結果に応じて行なう。判定手段は、たとえば、アクセ
ス要求のなされたデータの読み出しを実行することによ
り、そのデータがキャッシュメモリ内に記憶されている
か否かを判定する。キャッシュメモリ制御手段は、判定
手段が対象とするデータが記憶されたキャッシュメモリ
を見出したときには、そのキャッシュメモリの内容の更
新を許可し、他のキャッシュメモリの内容の更新を禁止
する。そして、対象とするデータがいずれのキャッシュ
メモリにも記憶されていないときには、前回、内容の更
新を許可したキャッシュメモリとは異なるキャッシュメ
モリの内容の更新を許可する。このように、内容の更新
を許可するキャッシュメモリを代えていくので、各キャ
ッシュの使用頻度が平均化し、キャッシュメモリを効率
的に使用することができる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。

【００１７】図１に、本発明の一実施例における多重化
ディスク装置の構成を示す。実施例の多重化ディスク装
置は、コントローラ１１と、２台のディスク装置１
２_A、１２_Bで構成され、コントローラ１１は、インタ
ーフェイス１３とプロセッサ１４とプログラムメモリ１
５とメモリ１６と、ディスク装置１２へのインタフェー
ス１７で構成される。ディスク装置１２は、磁気ディス
ク媒体を用いた装置であり、半導体メモリからなるキャ
ッシュメモリ１８を備え、キャッシュメモリの内容を更
新してディスク媒体にアクセスする動作モードと、その
内容を更新せずにアクセスする動作モードとを有する装
置である。以下の説明においては、便宜上、キャッシュ
メモリをキャッシュと表記することにする。インターフ
ェイス１３は、ホスト２１とのデータの転送を受持ち、
プロセッサ１４は、プログラメモリ１５内に格納された
プログラムに従い、インタフェース１７を介して２台の
ディスク装置１２を制御する。メモリ１６は、装置の動
作に必要なパラメータの記憶と、ホストからのデータの
一時記憶に用いられる。

【００１８】実施例の多重化ディスク装置では、２台の
ディスク装置へのアクセスに先がけ、それぞれのディス
ク装置に内蔵されたキャッシュの機能を設定する。この
設定は、２つのキャッシュ１８_A、１８_Bに、互いに異
なるデータのコピーを保持させるために行なうものであ
る。このためには、２つのキャッシュの内容の更新が共
に許可されることがないようにするとともに、同じデー
タ（同じアドレスで指定されるデータ）が異なるキャッ
シュに保存されることがないようにすることが必要であ
り、実施例の装置では、これらを以下に示す動作により
実現する。

【００１９】プロセッサ１４は、インターフェイス１３
を介してホスト２１より入力された情報が、ディスク装
置のアドレス空間と各キャッシュとの対応関係の設定を
指示するものであると判断したときには、その情報の内
容を基に、メモリ１６内に、対応関係テーブルを作成す
る。このテーブルには、キャッシュ１８_A（ディスク装
置１２_A）に対応づけるアドレス空間上の領域と、キャ
ッシュ１８_Bに対応づける領域の開始アドレスとサイズ
がリストアップされる。キャッシュに対応づける領域
は、連続した１つの領域である必要はなく、たとえば、
１００単位のアドレス空間を有するディスク装置の、２
０単位までの領域と７０単位以後の領域を一方のキャッ
シュに対応づけることもできるようにしてある。なお、
この対応関係テーブルのコピーは、ディスク装置内の所
定の記憶領域上にも作成され、装置の再立ち上げ時に
は、ディスク装置に格納された対応関係テーブルのメモ
リ１６内への読み出しが行なわれるように装置を構成し
ている。

【００２０】プロセッサ１４は、この対応関係テーブル
を基に、ホスト２１からのアクセス要求に応じて、両方
のディスク装置のキャッシュの内容が共に更新されるこ
とがないように、各キャッシュを制御する。まず、書き
込み要求に対する応答動作の説明を行なう。

【００２１】図２に、ホストからの書き込み要求を受信
したときの、多重化ディスク装置の動作の流れを示す。
書き込み要求を受信したプロセッサ１４は、その要求の
アドレスとサイズで指定される対象領域が、ディスク装
置１２_Aに対応づけられているＡ領域に含まれるか否か
を判断（ステップＳ１０１）し、含まれる場合（Ｙ）に
は、キャッシュ１８_A（キャッシュＡ）の内容の更新を
許可する制御情報をディスク装置１２_Aに出力（ステッ
プＳ１０２）する。また、含まれない場合（Ｎ）には、
キャッシュ１８_B（キャッシュＢ）の内容の更新を禁止
する制御情報をディスク装置１２_Bに出力（ステップＳ
１０３）する。そして、対象領域がディスク装置１２_B
に対応づけられているＢ領域に含まれるか否かを判断
（ステップＳ１０４）し、含まれる場合（Ｙ）には、キ
ャッシュＢの内容の更新を許可（ステップＳ１０５）
し、含まれない場合（ステップＳ１０４；Ｎ）には、キ
ャッシュＢの内容の更新を禁止（ステップＳ１０６）す
る。

【００２２】この一連の処理により、対象領域がＡ領域
に含まれる場合には、キャッシュＡの内容の更新が許可
され、キャッシュＢの内容の更新が禁止される。また、
対象領域が、Ｂ領域に含まれる場合には、逆に、キャッ
シュＢの内容の更新が許可され、キャッシュＡの内容の
更新が禁止される。そして、対象領域がＡ領域およびＢ
領域にまたがる場合には、２つのキャッシュに同じアド
レスで指定されるデータが記憶されることを防ぐため
に、両方のキャッシュの内容の更新が禁止される。

【００２３】このように各キャッシュの機能を設定した
後に、プロセッサ１４は、両方のディスク装置に対し
て、書き込み要求を出し、データの転送を行う（ステッ
プＳ１０７）。そして、各ディスク装置からの応答完了
信号を監視して、どちらか一方のディスク装置への書き
込みが完了したとき（ステップＳ１０８；Ｙ）に、ホス
ト２１に、書き込み要求への応答が完了したことを通知
（ステップＳ１０９）する。そして、両方のディスク装
置の書き込みが完了した後（ステップＳ１１０；Ｙ）
に、動作を終了する。

【００２４】次に、読み出し要求に対する応答動作を説
明する。

【００２５】図３に、ホストからデータの読み出し要求
を受信したときの、多重化ディスク装置の動作の流れを
示す。ステップＳ２０１ないしＳ２０６の動作は、図２
のステップＳ１０１ないしＳ１０６の動作と同様のもの
であるので説明は省略する。プロセッサ１４は、ステッ
プＳ２０６までの処理で、各ディスク装置のキャッシュ
の内容の更新を許可または禁止した後に、両方のディス
ク装置に対して、読み出し要求を行う（ステップＳ２０
７）。そして、どちらか一方のディスク装置からのデー
タの読み出しが完了したとき（ステップＳ２０８；Ｙ）
に、ホスト２１に、読み出し要求の完了通知を出し（ス
テップＳ２０９）、読み出し要求に対する応答動作を終
了する。

【００２６】このような動作により、各ディスク装置に
内蔵されたキャッシュには、互いに異なるデータが記憶
されるようになる。以下に、簡単なケースを例として、
実施例の多重化ディスク装置において、そのキャッシュ
の内容が変化するようすを説明する。

【００２７】図４に、ここで説明に用いる２つのデータ
とディスク装置のアドレス空間との関係を示す。図示し
たように、ディスク装置のアドレス空間は２つに区分け
され、一方がディスク装置１２_A（図では、ディスクＡ
と表記してある。）に、他方がディスク装置１２_B（デ
ィスクＢ）に対応づけられているものとする。また、デ
ータ３１₁ は、ディスクＡに対応づけられた領域に格納
され、データ３１₂ は、ディスクＢに対応づけられた領
域に格納されるデータである。これら２つのデータ３１
₁ 、３１₂ の書き込み要求が、この順で、多重化ディス
ク装置に対してなされた場合を考える。なお、簡単のた
め、これらのデータはキャッシュと同じサイズであるも
のとし、各ディスク装置をコントローラが制御するもの
として説明を行なう。

【００２８】図５に、データ３１₁が２つのディスク装
置に書き込まれていく過程を模式的に示す。コントロー
ラ１１は、データの書き込みに先がけ、各ディスク装置
のキャッシュの内容の更新の許可、または、禁止を行な
う。この場合、データ３１₁が、ディスク装置１２_Aに
対応づけられた領域のデータであるので、図２に示した
流れに従い、まず、キャッシュ１８_Aの内容の更新が許
可され、キャッシュ１８_Bの内容の更新が禁止される。
その後、両方のディスク装置に対して書き込み要求が出
される。このため、ディスク装置１２_Aに対しては、矢
印で示したように、キャッシュ１８_Aにデータ３１₁の
コピーが作成されてから、キャッシュ１８_Aの内容が、
ディスクへ書き込まれる。また、ディスク装置１２_Bに
対しては、キャッシュ１８_Bの内容が更新されることな
く、ディスクにデータ３１₁が書き込まれる。なお、コ
ントローラ１１は、実線矢印で示した処理が完了した段
階で、ホストに要求応答完了通知を出し、破線矢印で示
した処理は、通常、バックグラウンド処理となる。

【００２９】図６に、データ３１₁の書き込み後に、デ
ータ３１₂が２つのディスク装置に書き込まれていく過
程を模式的に示す。図４に示したように、データ３１₂
は、ディスク装置１２_Bに対応づけられた領域にあるデ
ータなので、データ３１₂の書き込みに際しては、キャ
ッシュ１８_Bの内容の更新が許可され、キャッシュ１８
_Aの内容の更新が禁止される。このため、図６に示した
ように、データ３１₂は、キャッシュ１８_Bにそのコピ
ーが形成されてから、ディスクに書き込まれ、ディスク
装置１２_Aに対しては、キャッシュ１８_Aの内容が書き
換わることなく、直接、ディスクに書き込まれる。

【００３０】このように、実施例の多重化ディスク装置
によれば、２つの書き込み要求の結果、キャッシュ１８
_Aにはデータ３１₁ のコピーが、キャッシュ１８_Bには
データ３１₂のコピーが、形成されることになる。

【００３１】ここで、比較のため、両方のキャッシュの
内容の更新を常に許可する装置に、図５および図６で説
明に用いたのと同じ書き込み要求を出した場合を考え
る。なお、以下の説明においては、この装置を、比較例
の装置と表記する。

【００３２】図７および図８に、比較例の装置におい
て、データ３１₁、３１₂が、２つのディスク装置に書
き込まれていく過程を模式的に示す。比較例の装置で
は、両方のキャッシュの内容の更新を常に許可している
ので、図７に示したように、データ３１₁は、いずれの
ディスク装置においても、キャッシュにそのデータのコ
ピーが形成された後に、ディスクへ格納される。この後
に、データ３１₂の書き込みが行なわれると、やはり、
キャッシュを介したデータの書き込みが行なわれるの
で、図８に示したように、データ３１₁のコピーを保持
していたキャッシュ１８_Aおよび１８_Bは、その内容が
書き換えられ、いずれもデータ３１₂のコピーを保持す
るようになる。

【００３３】このように、書き込んだデータは同じであ
るにもかかわらず、比較例の装置では、２つのキャッシ
ュに同じデータのコピーが保持され、実施例の多重化デ
ィスク装置では、個々のキャッシュに、それぞれ異なる
データのコピーが保持されるようになる。ここでは、キ
ャッシュの内容が変化するようすを、書き込み時の動作
で説明したが、読み出し時にも同様のことが起こる。

【００３４】図９に実施例の多重化ディスク装置におけ
る、読み出し動作の概要を模式的に示す。コントローラ
１１は、読み出し要求がなされたデータのアドレス、サ
イズを基に、図３に示した流れ図に従い、片方のキャッ
シュの内容の更新を許可してから、両ディスク装置にデ
ータの読み出し要求を行なう。これにより、読み出すべ
きデータが、ディスク装置１２_Aに対応付けられた領域
のデータであるときには、図示したように、そのデータ
のコピーがキャッシュ１８_Aに作成される。

【００３５】図１０に比較例の装置における、読み出し
動作の概要を示す。比較例の装置では、両方のキャッシ
ュの内容の更新が許可されているため、コントローラ１
１が両ディスク装置に読み出し要求を出した際には、両
方のキャッシュにそのデータのコピーが形成されてしま
う。

【００３６】ここで、これら読み出し要求への応答動作
を、タイミング図を用いて再度説明することにする。

【００３７】図１１に、実施例の多重化ディスク装置に
おける読み出し要求への応答動作のタイミングを示す。
なお、ホストから読み出し要求がなされたデータは、デ
ィスク装置１２_Aに対応づけられたデータであるとし、
また、そのデータのコピーはキャッシュ内に保持されて
いないものとする。

【００３８】ホストからの読み出し要求４１を受けたコ
ントローラは、図３に示した流れに従い、ディスク装置
１２_Aに、キャッシュ１８_Aの内容の更新を許可する制
御信号を出力し、ディスク装置１２_Bに、キャッシュ１
８_Bの内容の更新を禁止する制御信号を出力する。その
後、各ディスク装置に対して、データの読み出し要求信
号４２_A、４２_Bを出力する。これを受けた２台のディ
スク装置は、それぞれデータの読み出し動作を開始し、
ヘッドとディスク媒体との相対的な位置関係が、そのデ
ータの読み出しに適当なものになるのをまって、ディス
クからデータの読み出しを開始する。そして、いずれか
一方のデータの読み出しが完了した時点で、ホストへ応
答完了通知４３を出力する。

【００３９】ヘッドの移動およびディスク媒体の回転に
必要な時間“ｔ”は、そのときの状況により異なり、キ
ャッシュの内容の更新が禁止されているディスク装置か
らの応答の方が早い場合もある。実施例の装置では、早
く応答があった方のディスク装置から読み出したデータ
をホストに転送する。このため、図１１に示したように
ディスクＢからの応答の方が早い場合には、ディスクＢ
から読み出されたデータが、ホストへ転送される。しか
し、このときキャッシュＢの内容の更新は禁止されてい
るため、キャッシュＢにそのデータのコピーが形成され
ることはなく、常に、キャッシュの内容の更新が許可さ
れているキャッシュＡに読み出されたデータのコピーは
形成される。

【００４０】図１２に、比較例の多重化ディスク装置に
おける、ホストからの読み出し要求に応答する動作のタ
イミングを示す。比較例の装置では、両方のディスク装
置に内蔵されたキャッシュの内容の更新は許可されてい
るので、同じ読み出し要求に応答させた場合、図示した
ように、両方のキャッシュに読み出したデータのコピー
が形成される。

【００４１】このように実施例の装置では、比較例の装
置と比べて、キャッシュを制御するための制御信号を出
力する分、読み出し要求が完了するまでに必要な時間が
長くなることになるが、周知の如く、このような制御信
号の授受には、非常に短い時間が必要とされるだけであ
り、実施例の装置では、個々の読み出し要求への応答性
を劣化させることなく、各キャッシュに互いに異なるデ
ータを記憶させることができる。

【００４２】また、実施例の多重化ディスク装置では、
個々の書き込み要求に対する応答性も劣化することはな
い。

【００４３】図１３、１４に、それぞれ実施例、比較例
の装置の書き込み要求に対する応答動作のタイミングを
示す。図２を用いて既に説明したように、実施例の多重
化ディスク装置では、書き込み要求のあったデータのア
ドレス、サイズで一義的に定まる１つのキャッシュの内
容の更新を許可した後に、両ディスク装置に書き込み要
求を発行する。そして、何れか一方のディスク装置（通
常、図１３に示したようにキャッシュの内容の更新を許
可したディスク装置）からの応答完了通知を受信した段
階で、ホストへ応答完了通知４３を出力する。

【００４４】比較例の装置では、両方のキャッシュの内
容の更新が常に許可されているため、図１４に示したよ
うに、両方のキャッシュに書き込み要求のあったデータ
のコピーが形成されるが、やはり、一方のディスク装置
への書き込みが完了した段階で、ホストへの応答完了通
知４３は出力される。このため、実施例、比較例の装置
を用いてデータの書き込みを行なったときに、ホストが
応答完了通知４３を受信するまでの時間の差は、キャッ
シュを機能を設定するための制御信号の授受に必要な時
間だけであり、実際上、問題にならない程度のものであ
る。

【００４５】以上詳細に説明したように、実施例の多重
化ディスク装置では、個々のアクセス要求への応答速度
を低下させずに、アクセス要求があったデータのアドレ
スとサイズを基に、内容の更新を許可するキャッシュを
一義的に定めてから、アクセス要求に応答しているた
め、各キャッシュに、互いに異なるデータのコピーが形
成されることになる。

【００４６】図１５を用いて、同一のアクセス要求に応
答したときに、実施例と比較例の装置のキャッシュ上に
記憶されるデータの違いを説明する。図中、網掛けして
ある部分がキャッシュ上にデータのコピーが形成されて
いるデータを表わす。一連のアクセス要求に応答した結
果、（ａ）に示したようなアドレスのデータのコピーが
実施例の装置内のキャッシュ上に形成された場合でも、
比較例の装置では、そのデータの総量が１台分のキャッ
シュの容量を越える場合には、（ｂ）に示したようにそ
の一部のデータのコピーはキャッシュ上から失われてし
まう。このように、実施例の装置では、キャッシュ内に
存在するデータの総量が、比較例の装置と比べて多くな
り、その結果として、データの読み出し時にそのデータ
のコピーがキャッシュ上に存在する確率が高くなる。

【００４７】図１６に、キャッシュ上にデータのコピー
が存在した場合の、実施例の多重化ディスク装置におけ
る読み出し動作のタイミングを示す。このように、キャ
ッシュ上にデータのコピーが存在する場合には、ディス
クからデータを読み出す必要がなくなるため、ホストが
読み出し要求４１を出力してから応答完了通知４３が得
られるまで（データが読み出されるまで）の時間が、デ
ィスクからデータを読み出す場合（図１１）に比べて短
くなる。なお、比較例の装置では、図１７に示したよう
に、いずれかのキャッシュにデータのコピーが存在する
場合には、他方のキャッシュにもコピーが存在するが、
実施例の装置では、各キャッシュは互いに異なるデータ
のコピーを保持しているため、いずれか一方のキャッシ
ュにしか、そのコピーは存在していない。

【００４８】装置内のキャッシュに互いに異なるデータ
が記憶されている実施例の多重化ディスク装置では、読
み出し要求への応答が、キャッシュ内のデータの読み出
しにより実行される、すなわち、図１６に示したタイミ
ングで実行される確率が高くなり、読み出し要求に対す
る平均的な応答速度が早くなる。データの読み出し時
に、そのデータのコピーがキャッシュ上に存在する確率
は、ディスク装置のアドレス空間と各ディスク装置との
対応関係をうまく設定してやることにより、図１５に示
したように比較例の装置の最大２倍まで高めることがで
きる。

【００４９】第１の変形例

【００５０】実施例の装置では、設定した対応関係が適
当なものである場合には、各キャッシュの使用頻度は等
しくなり、実行的なキャッシュの容量を個々のディスク
装置のキャッシュ容量の総和とすることができる。しか
し、その設定が適当なものでない場合や、ディスク装置
の記憶内容が更新されていった場合には、実行的なキャ
ッシュ容量は、その総和より少なくなってしまう。第１
の変形例の装置では、この対応関係の自動設定を行な
う。

【００５１】第１の変形例の多重化ディスク装置の構成
は、実施例の装置と同様のものであるため、図１を参照
してその動作の説明を行なうことにする。

【００５２】図１８に、変形例の多重化ディスク装置に
おける、データの読み出し動作の流れを示す。変形例の
装置では、メモリ１６内に、各ディスク装置に対するキ
ャッシュがヒットした場合をカウントした情報を記憶す
るための記憶領域を設定し、その記憶領域内のカウンタ
値を基に、対応関係の変更を行なう。この装置では、読
み出し要求を受信したときには、まず、実施例の装置と
同じ手順で、各キャッシュの内容の更新の許可、禁止を
行ない（ステップＳ３０１）、２台のディスク装置に、
受信したアクセス要求を発行する（ステップＳ３０
２）。そして、どちらか一方からの読み出しが完了した
段階（ステップＳ３０３；Ｙ）で、その応答に要した時
間“ｔ_R”を算出し（ステップＳ３０４）し、その“ｔ
_R”と設定値“ｔ_S”との比較を行なう（ステップＳ３
０５）。設定値“ｔ_S”には、キャッシュからの読み出
しに必要な時間を僅かにうわまわる値が予め設定されて
いる。

【００５３】そして、“ｔ_R＞ｔ_S”が成立する場合
（ステップＳ３０５；Ｙ）に限り、ステップＳ３０１で
キャッシュの内容の更新が許可されたディスク装置に対
応するカウンタに１を加算（ステップＳ３０６）して、
読み出し動作を終了する。“ｔ _R＞ｔ_S”が成立する場
合は、キャッシュ内に読み出したデータのコピーがなか
ったときであるので、このように動作させることによ
り、読み出し要求時にキャッシュがヒットしなかった回
数をカウントすることができる。

【００５４】変形例の装置では、ホストから所定の制御
情報を受信したときに、このカウンタ値を基に、対応関
係の変更を開始する。以下に、その変更動作の説明を簡
単に行なう。

【００５５】図１９に、変形例の多重化ディスク装置の
対応関係変更動作の流れを示す。対応関係の変更動作の
開始指示を受けたプロセッサ１４は、キャッシュ１
８_A、１８_Bに対するカウンタ値“Ｃ_A”、“Ｃ_B”を
メモリから読み出し（ステップＳ４０１）、それらの値
を基に、対応関係の変更が必要か否かを判断（ステップ
Ｓ４０２）する。これらの値が完全に一致することは少
ないため、“Ｃ_A”と“Ｃ _B”が近い値であるときに
は、変更が必要でないと判断（Ｎ）し、対応関係を変更
せずにステップＳ４０６に進む。

【００５６】対応関係の変更が必要と判断した場合（ス
テップＳ４０２；Ｙ）には、カウンタ値が大きなディス
ク装置に対応づけられた記憶領域のうち、およそ（Ｃ_A
−Ｃ _B）／（Ｃ_A＋Ｃ_B）の絶対値の１／２の容量の記
憶領域を、他方のディスク装置に対応づけるよう対応関
係テーブルを変更（ステップＳ４０３）する。そして、
ディスク媒体へのライトバックが必要なキャッシュ内デ
ータは、ディスク装置への書き込みを実行（ステップＳ
４０４）させ、キャッシュ内データをすべてクリア（ス
テップＳ４０５）する。ステップＳ４０４およびＳ４０
５の処理は、対応関係の変更により、変更前には、キャ
ッシュＡにコピーが形成されたデータのコピーがキャッ
シュＢに形成されるようになり、同一アドレスで指定さ
れる異なる内容のデータが２つのキャッシュに存在して
しまうことを防ぐためである。最後に、カウンタ値“Ｃ
_A”、“Ｃ_B”を“０”にリセット（ステップＳ４０
６）し、対応関係変更処理を終了する。

【００５７】このように装置を構成することにより、各
キャッシュの使用頻度を等しくすることができ、各キャ
ッシュを効率的に使用することができるようになる。

【００５８】第２の変形例

【００５９】第２の変形例の装置では、予め、対応関係
の設定を行なうことなく、各キャッシュ上に異なるデー
タのコピーを形成させる。この装置の構成も、実施例の
装置と同様のものであるので、図１を参照して、その動
作の説明を行なうことにする。

【００６０】図２０に、第２の変形例の多重化ディスク
装置の読み出し動作の流れを示す。ホスト２１からの読
み出し要求を受信したプロセッサ１４は、まず、両方の
キャッシュの内容の更新を禁止（ステップＳ５０１）し
て、その読み出し要求を２台のディスク装置に対して発
行（ステップＳ５０２）する。そして、キャッシュから
の読み出しに必要とされる時間内にデータが読み出され
たならば（ステップＳ５０３；Ｙ）、そのデータをホス
トに転送（ステップＳ５０４）して処理を終了する。デ
ータが所定時間内に読み出されない場合（ステップＳ５
０３；Ｎ）には、いずれのキャッシュにもデータが存在
していないため、“Ｎ_C”で識別されるディスク装置の
応答動作の停止を指示（ステップＳ５０５）し、そのデ
ィスク装置のキャッシュの内容の更新を許可した後（ス
テップＳ５０６）、再びそのディスク装置に対して読み
出し要求を発行（ステップＳ５０７）する。なお、ステ
ップＳ５０５で行なっている応答動作の停止指示は、そ
のディスク装置が新たな要求を受け入れられるようにす
るための処理である。

【００６１】データが所定時間内に読み出されない場合
（ステップＳ５０３；Ｎ）にも、データのホストへの転
送（ステップＳ５０８）が行なわれるわけだが、このス
テップは、便宜上、ステップＳ５０７につづけて表記し
てあるだけであり、ステップＳ５０３の後、データが読
み出された段階で行なわれる。そして、最後に、識別情
報“Ｎ_C”に、他のディスク装置を識別する情報をセッ
トし、読み込み動作を終了する。

【００６２】図２１に、第２の変形例の多重化ディスク
装置の書き込み動作の流れを示す。ホスト２１からの書
き込み要求を受信したプロセッサ１４は、まず、両方の
キャッシュの内容の更新を禁止（ステップＳ６０１）し
て、その書き込み要求で指示されているアドレス、サイ
ズのデータの読み出し要求を２台のディスク装置に対し
て発行（ステップＳ６０２）する。そして、キャッシュ
からの読み出しに必要とされる時間内にデータが読み出
されたならば（ステップＳ６０３；Ｙ）、その読み出し
が行なわれたディスク装置のキャッシュの内容更新を許
可（ステップＳ６０４）して、２台のディスク装置に対
して書き込み要求を発行（ステップＳ６０７）する。

【００６３】所定時間内にデータが読み出されないとき
（ステップＳ６０３；Ｎ）には、“Ｎ_C”で識別される
ディスク装置のキャッシュの内容の更新を許可し（ステ
ップＳ６０５）、識別情報“Ｎ_C”に、他方のディスク
装置を識別する情報をセット（ステップＳ６０６）し、
２台のディスク装置に対して書き込み要求を発行（ステ
ップＳ６０７）する。

【００６４】このように、第２の変形例の装置では、キ
ャッシュ内に対象となるデータのコピーが存在しない場
合には、内容更新を許可するキャッシュを変えているの
で、各キャッシュの内容は異なり、また、各キャッシュ
の使用頻度も適度に分散する。

【００６５】この第２の変形例の装置では、アクセス要
求の応答に先がけ、読み出しを行ない、キャッシュ内に
要求されたデータが存在しているか否かの判定を行なっ
ているが、ディスク装置にハードウェアを付加して、そ
の判定結果を出力させるようにしてもよい。

【００６６】また、実施例、変形例で説明を行なった装
置は、いずれも２台のディスク装置で構成されたもので
あるが、本発明は、２台以上のディスク装置を備える多
重化ディスク装置であれば適用可能であり、たとえば、
図２２に示したような３台のディスク装置に対しても適
用することができ、図２３に示したようなキャッシュ付
ディスク装置のペアが複数存在するものにも適用するこ
とができる。また、コントローラ１１とホスト２１が分
離している必要もなく、図２４に示すように、ホスト２
１内にコントローラ１１が設けられていてもよい。

【００６７】さらに、コントローラ１１とディスク装置
１２がパラレルに接続されている必要もなく、図２５に
示すように、ディスク装置がデイジーチェーン接続され
ていてもよい。

【００６８】また、実施例、第１の変形例で示した装置
では、アドレス情報を基に、内容の更新を許可するディ
スク装置の特定を行なっているが、ディスク装置の特定
手段はこれに限られるものではなく、たとえば、ファイ
ル名によって、内容の更新を許可するディスク装置を特
定するよう装置を構成してもよく、あるデータを識別す
る情報から一義にキャッシュを選択する方法であれば、
どのようなものでも本発明には適用可能である。

【００６９】さらに、実施例、変形例では、半導体メモ
リをキャッシュメモリとして用いる磁気ディスク装置を
使用しているが、本発明は、２種の記憶手段を有し、そ
の一方が他方に比べて高速にアクセス可能な記憶手段で
あるものならば適用可能であり、たとえば、磁気ディス
ク装置をキャッシュメモリ（キャッシュデバイス）とし
て用い、光ディスク装置をディスク装置として用いたよ
うなシステムにも適用できる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項４記載の発明によれば、複数のディスク装置に内蔵
されたキャッシュメモリのうち、１台だけの内容の更新
を許可してアクセス要求に応答するため、それらのキャ
ッシュメモリには互いに異なるデータのコピーが記憶さ
れるようになり、読み出し要求時にキャッシュメモリ上
に、要求されたデータのコピーが存在する確率が高くな
り、記憶装置としての応答性を向上させることができ
る。

【００７１】また、請求項３記載の発明によれば、各キ
ャッシュメモリの内容の更新が許可される確率が等しく
なるように対応関係を変更する手段を設けてあるため、
各ディスク装置内に設けられたキャッシュメモリをさら
に効率的に使用することができる。

【００７２】請求項４記載の発明によれば、内容の更新
を許可するキャッシュメモリを代えていくので、各キャ
ッシュメモリの使用頻度が平均化し、キャッシュメモリ
を効率的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における多重化ディスク装
置の概要を示す構成図である。

【図２】実施例による多重化ディスク装置の書き込み
要求に応答する動作の流れを示す流れ図である。

【図３】実施例による多重化ディスク装置の読み出し
要求に応答する動作の流れを示す流れ図である。各ディ
スク装置の状態判定を行う動作の流れを示す流れ図であ
る。

【図４】実施例による多重化ディスク装置の動作の説
明に用いる２つのデータとディスク装置のアドレス空間
の関係を示す説明図である。

【図５】実施例の多重化ディスク装置による、図４の
１番目のデータの書き込み動作の概要を示す説明図であ
る。

【図６】実施例の多重化ディスク装置による、図４の
２番目のデータの書き込み動作の概要を示す説明図であ
る。

【図７】比較例の多重化ディスク装置による、図４の
１番目のデータの書き込み動作の概要を示す説明図であ
る。

【図８】比較例の多重化ディスク装置による、図４の
２番目のデータの書き込み動作の概要を示す説明図であ
る。

【図９】実施例の多重化ディスク装置におけるデータ
の読み込み動作の概要を示す説明図である。

【図１０】比較例の多重化ディスク装置におけるデー
タの読み込み動作の概要を示す説明図である。

【図１１】実施例の多重化ディスク装置におけるデー
タの読み込み動作手順を示すタイミング図である。

【図１２】比較例の多重化ディスク装置におけるデー
タの読み込み動作手順を示すタイミング図である。

【図１３】実施例の多重化ディスク装置におけるデー
タの書き込み動作手順を示すタイミング図である。

【図１４】比較例の多重化ディスク装置におけるデー
タの書き込み動作手順を示すタイミング図である。

【図１５】実施例と比較例のキャッシュ内に記憶され
るデータの総量の違いを示す説明図である。

【図１６】実施例の多重化ディスク装置における、キ
ャッシュヒットしたときのデータの読み込み動作手順を
示すタイミング図である。

【図１７】比較例の多重化ディスク装置における、キ
ャッシュヒットしたときのデータの読み込み動作手順を
示すタイミング図である。

【図１８】第１の変形例の多重化ディスク装置におけ
るデータの読み込み動作の概要を示す流れ図である。

【図１９】第１の変形例の多重化ディスク装置におけ
る対応関係変更動作の概要を示す流れ図である。

【図２０】第２の変形例の多重化ディスク装置におけ
るデータの読み出し動作の概要を示す流れ図である。

【図２１】第２の変形例の多重化ディスク装置におけ
るデータの書き込み動作の概要を示す流れ図である。

【図２２】本発明の応用例である３つのディスク装置
を備えた多重化ディスク装置の概要を示す構成図であ
る。

【図２３】本発明の応用例である、複数台のディスク
装置のペアを備えた多重化ディスク装置の概要を示す構
成図である。

【図２４】本発明の応用例である、ホスト内にコント
ローラを設けた多重化ディスク装置の概要を示す構成図
である。

【図２５】本発明の応用例である、ディスク装置とコ
ントローラとをデイジーチェーン接続した多重化ディス
ク装置の概要を示す構成図である。

【図２６】従来例の、コントローラ内部にキャッシュ
メモリを備えた多重化ディスク装置の概要を示す説明図
である。

【符号の説明】

１１…コントローラ、１２…ディスク装置、１３、１７
…インタフェース、１４…プロセッサ、１５…プログラ
ムメモリ、１６…メモリ、３１…データ、４１、４２…
書き込み要求、４３…応答完了通知

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データ転送時にデータの一時記憶に用い
られるキャッシュメモリをそれぞれに備えた所定数のデ
ィスク装置と、アクセス要求がなされたデータの識別情報を基に前記所
定数のディスク装置のうち１台のディスク装置を特定す
る特定手段と、前記特定手段により特定されたディスク装置のキャッシ
ュメモリの内容の更新を許可するとともに他のディスク
装置のキャッシュメモリの内容の更新を禁止するキャッ
シュメモリ制御手段と、前記アクセス要求が書き込み要求であった場合は前記デ
ータを前記所定数のディスク装置全てに書き込み、読み
出し要求であった場合は前記所定数のディスク装置のう
ちの１台から読み出してそのアクセス要求に応答する応
答手段とを具備することを特徴とする多重化ディスク装
置。
【請求項２】データ転送時にデータの一時記憶に用い
られるキャッシュメモリをそれぞれに備えた所定数のデ
ィスク装置と、前記ディスク装置のアドレス空間を区分けした複数の記
憶領域と前記所定数のディスク装置との対応関係を設定
する対応関係設定手段と、アクセス要求がなされたデータのアドレスとサイズから
前記対応関係を基に１台のディスク装置を特定する特定
手段と、前記特定手段により特定されたディスク装置のキャッシ
ュメモリの内容の更新を許可するとともに他のディスク
装置のキャッシュメモリの内容の更新を禁止するキャッ
シュメモリ制御手段と、前記アクセス要求が書き込み要求であった場合は前記デ
ータを前記所定数のディスク装置全てに書き込み、読み
出し要求であった場合は前記所定数のディスク装置のう
ちの１台から読み出してそのアクセス要求に応答する応
答手段とを具備することを特徴とする多重化ディスク装
置。
【請求項３】データ転送時にデータの一時記憶に用い
られるキャッシュメモリをそれぞれに備えた所定数のデ
ィスク装置と、前記ディスク装置のアドレス空間を区分けした複数の記
憶領域と前記所定数のディスク装置との対応関係を設定
する対応関係設定手段と、アクセス要求がなされたデータのアドレスとサイズから
前記対応関係を基に１台のディスク装置を特定する特定
手段と、前記特定手段により特定されたディスク装置のキャッシ
ュメモリの内容の更新を許可するとともに他のディスク
装置のキャッシュメモリの内容の更新を禁止するキャッ
シュメモリ制御手段と、前記アクセス要求が書き込み要求であった場合は前記デ
ータを前記所定数のディスク装置全てに書き込み、読み
出し要求であった場合は前記所定数のディスク装置のう
ちの１台から読み出してそのアクセス要求に応答する応
答手段と、読み出し要求への応答がキャッシュメモリからのデータ
の読み出しにより実行されたか否かを判定する判定手段
と、前記判定手段による判定結果をそれぞれのキャッシュメ
モリについて累計するカウント手段と、このカウント手段のカウント値を基に各キャッシュメモ
リに対してその内容の更新が許可される確率が等しくな
るように前記対応関係を変更する対応関係変更手段とを
具備することを特徴とする多重化ディスク装置。
【請求項４】データ転送時にデータの一時記憶に用い
られるキャッシュメモリをそれぞれに備えた所定数のデ
ィスク装置と、アクセス要求のあったデータが前記所定数のディスク装
置のキャッシュメモリに記憶されているか否かを判定す
る判定手段と、前記判定手段により前記データがいずれのキャッシュメ
モリにも記憶されていないと判定された場合に前回のア
クセス要求時に内容の更新が許可されたキャッシュメモ
リとは異なるキャッシュメモリの内容の更新を許可し、
それ以外の場合には判定手段がそのデータが記憶されて
いると判定したキャッシュメモリの内容の更新を許可す
るキャッシュメモリ制御手段と、前記アクセス要求が書き込み要求であった場合は前記デ
ータを前記所定数のディスク装置全てに書き込み、読み
出し要求であった場合は前記所定数のディスク装置のう
ちの１台から読み出してそのアクセス要求に応答する応
答手段とを具備することを特徴とする多重化ディスク装
置。