JPH07226747A

JPH07226747A - サーバ装置

Info

Publication number: JPH07226747A
Application number: JP1684894A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokota; 博史横田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】サーバを構成するネットワークの使用効率と
サーバ装置のアクセス性能を向上させることことがで
き、総記憶容量の変更に対して簡単に対応できるサーバ
装置を提供すること。【構成】記憶装置２１０が、セクタ単位でデータを読
み書きし、セル化部２３０が、記憶装置２１０から出力
されたセクタ単位のデータをセル化し、そのセル化デー
タをＡＴＭセルスイッチ３００へ出力し、又、ＡＴＭセ
ルスイッチ３００から入力されたセル化データをセクタ
単位のデータに組み立て、そのデータを記憶装置２１０
へ出力し、データ収集組立部４００，４０１が、それぞ
れ端末５００，５０１との間でデータの入出力を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大容量のデータを分散
記憶させる等のために設けられた複数のディスク装置を
制御するサーバ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日の計算機環境はサーバ＆クライアン
ト方式が一般になりつつある。同方式におけるサーバ装
置には、信頼性が高く大容量高速アクセスできる記憶装
置が必要である。

【０００３】サーバ装置のアクセス速度を上げ、記録で
きる容量を大きくするには、一般にはディスクアレイが
用いられる。ディスクアレイでは、複数のディスク装置
を並列運転し、交互あるいは順番にアクセスすることに
より、容量と見かけ上のアクセス速度を上げることがで
き、さらに誤り訂正符号用のディスク装置を設けること
により信頼性も向上させることができる。

【０００４】複数のディスク装置を接続する方式には、 (1)ＳＣＳＩバス（ＳＣＳＩ：Small Computer System I
nterface）を使用する。 (2)イーサネットなどのネットワークに接続する。などが考えられる。

【０００５】前者のＳＣＳＩバスに接続する方式では、
複数のディスク装置を異なるＳＣＳＩ機器番号として１
つのＳＣＳＩバスに接続する。そして、目的のディスク
装置に対してディスク制御コマンド（ＳＣＳＩコマンド
など）を送る。

【０００６】後者のネットワークに接続する方式では、
ＳＣＳＩバスを共有化するのをイーサネット等のネット
ワークで行う方式である。

【０００７】また、既存バス規格やインタフェース規格
では、サーバ装置には向かないとして、独自の伝送フォ
ーマットの提案もある。例えば、日経エレクトロニクス
１９９３．８．３０号（ｎｏ．５８９）に記載されてい
る「災害時の無停止運転が可能に／データ伝送システム
を開発」が挙げられる。同文献では、パケットの長短に
かかわらずデータを効率よく転送できる伝送システムを
提案している。すなわち、分散配置されたディスク装置
間を効率よく転送するためのフレームを定義し、そのフ
レームによって転送している。しかし、コンピュータと
ディスクサーバ間は同伝送方式で接続しているが、サー
バ内はＳＣＳＩコマンドを採用しているため、サーバ装
置として見た場合は従来のサーバ装置と同様である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳＣＳ
Ｉバス等の装置内共有伝送路を用いてディスク数を拡張
していく方式では、伝送路を共有しているのでディスク
装置を増やしても、ディスク数に比例してアクセス速度
を上げる事ができない。アクセス速度を上げるために
は、共有している伝送路等の転送能力を上げなくてはな
らない。さらに、バス構造では多重できるディスクの数
も制限されるという課題がある。

【０００９】また、ディスク装置の外のネットワークを
利用してディスク容量等を上げる方式でも、上記ディス
ク内共有伝送路と同じくネットワークの性能により、サ
ーバ装置の性能が大きく左右される。また、ＳＣＳＩコ
マンドやセクタ単位のデータ長（１ｋバイトや２ｋバイ
トなど）を転送する場合、情報量が小さかったり大きか
ったりすることになり、可変長データの転送に適するネ
ットワークを採用しなくてはならない。可変長データを
扱えるネットワークは、例えばイーサネットやＦＤＤＩ
などがあるが、これも伝送路を共有化するためデータ発
生と同時にデータを伝送路へ送出できない可能性があ
る。これはデータの転送遅延になり、サーバの性能にか
かわってくる。また、送出できないデータを一時待機さ
せるためのバッファメモリも必要となる。一方、伝送性
能を上げるために、常に転送容量が一定の時分割多重ネ
ットワークを採用すると、可変長データを伝送するのに
適していないのでネットワークの利用率が悪くなる。さ
らに、時分割多重ではディスク数を変えるなどした場合
の拡張性に乏しいという課題がある。

【００１０】一方、前述文献の方式を拡張してディスク
装置間を同方式で接続することも考えられる。しかし、
同方式は交換を前提にしておらず、同時アクセス数の多
いサーバ装置内のデータ転送には適していない。

【００１１】本発明は、従来のサーバ装置のこのような
課題を考慮し、サーバを構成するネットワークの使用効
率とサーバ装置のアクセス性能を向上させることことが
でき、総記憶容量の変更に対して簡単に対応できるサー
バ装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定単位でデ
ータを読み書きする１個又は複数個の記憶手段と、その
記憶手段にそれぞれ接続され、記憶手段から出力された
所定単位のデータをセル化し、又、セル化されたデータ
を記憶手段へ出力するために所定単位のデータに組み立
てるセル化部と、外部端末との間でデータの入出力を行
う１個又は複数個のインタフェース部と、そのインタフ
ェース部とセル化部との間でデータ通信を行うＡＴＭネ
ットワークとを備えたサーバ装置である。

【００１３】

【作用】本発明は、記憶手段が、所定単位でデータを読
み書きし、セル化部が、記憶手段から出力された所定単
位のデータをセル化し、そのセル化データをＡＴＭネッ
トワークへ出力し、又、ＡＴＭネットワークから入力さ
れたセル化データを所定単位のデータに組み立て、その
データを記憶手段へ出力し、インタフェース部が、外部
端末との間でデータの入出力を行う。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。

【００１５】図１は、本発明にかかる第１の実施例のサ
ーバ装置の構成図である。すなわち、サーバ装置１００
には、複数個のディスク装置２００，２０１が設けら
れ、各ディスク装置２００，２０１は、ＡＴＭネットワ
ークであるＡＴＭセルスイッチ３００に接続され、その
ＡＴＭセルスイッチ３００には、セクタ単位のデータを
セル化したり、セル化データをセクタ単位のデータに組
み立てたりするデータ収集組立部４００，４０１が接続
されている。ディスク装置２００は、セクタ単位でデー
タを格納する記憶装置２１０、記憶装置２１０に対して
データの読み書きなどの指示をするセクタ処理部２２０
及び、セクタ単位のデータをセル化したり、セル化デー
タをセクタ単位のデータに組み立てたりするセル化部２
３０により構成され、ディスク装置２０１も同様に構成
されている。又、サーバ装置１００のデータ収集組立部
４００，４０１には、端末５００，５０１がそれぞれ接
続されている。上述の記憶装置２１０及びセクタ処理部
２２０が記憶手段を構成している。

【００１６】記憶装置２１０ではＳＣＳＩコマンド等の
ディスク制御コマンドにより、目的のセクタからデータ
を読み出したり、目的のセクタにデータを書き込んだり
したりする。一般的に、ハードディスク等の外部記録装
置では、セクタ単位のデータの書き込みと読み出し速度
は早いが、セクタ間を移動する時間が大きい。

【００１７】セクタ処理部２２０は、セル化部２３０か
ら受け取る読み書きコマンドをバッファリングしてお
り、記録装置２１０の読み書き処理が済むと、次のデー
タの読み書きを指示する。

【００１８】セル化部２３０は、セクタ処理部２２０か
ら受け取ったセクタ単位のデータをセル化する。又、Ａ
ＴＭセルスイッチ３００から入力したセル化データをセ
クタ単位のデータに組み立てる。

【００１９】以下、図３及び図４を参照しながら、本実
施例のサーバ装置におけるセル化について説明する。

【００２０】図３（ａ）は、セルの構成を示す。セル
は、５バイト長のヘッダ領域と４８バイト長の情報領域
に分けられる。ヘッダ領域には、セルの宛先や宛先の正
当性をチェックする領域等がある。図３（ｂ）は、ディ
スク制御コマンドなど短いデータをセル化する場合の図
である。図３（ｂ）に示すように、４８バイトよりも短
いコマンドは１つのセルで転送できる。一方、ディスク
装置のセクタ長は、１０２４バイト、２０４８バイトな
ど、コマンドに比べて２桁程度以上の差がある。今ここ
にセクタ単位のデータは１０２４バイト長、セクタ単位
のデータのＩＤを示す領域（図４参照）を２４バイト長
とする。これにセル化時に必要なトレイラ８バイト長を
加えて１０５６バイト長のデータをセル化する。図４
は、このようなセクタ単位のデータをセル化する場合の
説明図である。セル化時には４８バイト長で区切られ
て、区切られた４８バイト長のデータをセルの情報領域
としてそれに５バイト長のヘッダを付加してセルとな
る。セルヘッダ領域には、セルを転送する宛先を格納す
る。セルはセル化部２３０からＡＴＭセルスイッチ３０
０へ対して転送される。１０５６バイト長のデータを４
８バイト長の情報領域に格納するため、合計２２（＝１
０５６／４８）個のセルを送出することになる。

【００２１】反対にセル化部２３０がＡＴＭセルスイッ
チ３００からセルを受け取る場合の動作は、上記説明と
は逆の動作を行う。

【００２２】セル化部２３０がＡＴＭセルスイッチ３０
０からセルを受取り、セルを分解して、それがコマンド
が格納されているセルであるか、書き込むデータが格納
されているセルかを判定する。コマンドであればそれに
対応し、データであればセクタ処理部２２０に対して書
き込みデータとセクタ番号を渡す。一方、セクタ処理部
２２０から読み出しデータを受け取ると、それをセル化
してＡＴＭセルスイッチ３００側へ送出する。

【００２３】次に、上記第１の実施例の動作について、
端末５００が目的のデータをサーバ装置１００から得る
までの動作を例に説明する。

【００２４】ここでは、目的のデータは１枚の静止画デ
ータであるとし、その静止画データは、約４０ｋバイト
のデータ容量であり、記憶装置２１０上では４０セクタ
分の領域を使って記録されているとする。

【００２５】まず、端末５００からサーバ装置１００に
対して目的のデータの読み出しを指示する。読み出し指
示は、データ収集組立部４００によって受け取られる。
データ収集組立部４００では、どのディスク装置のどの
記録位置からデータを読み出せば目的のデータが得られ
るかを求める。続いて、目的のディスク装置２００に対
して読み出しコマンドをセル化して転送する。読み出し
コマンドを格納したセルはＡＴＭセルスイッチ３００を
経由して目的のディスク装置２００に届けられる。読み
出しコマンドはセクタ数分（４０個）発せられる。

【００２６】次に、ディスク装置２００ではセル化部２
３０がセルを受け取り、そのセルを分解する。その結
果、受け取ったセルが読み出しコマンドであることが分
かると、セル化部２３０は、セクタ処理部２２０を介し
て記憶装置２１０に読み込むセクタ番号を指示する。セ
クタ処理部２２０にはコマンド待ちバッファがあり、記
憶装置２１０はバッファ内のコマンドを順次処理してい
く。すなわち、記憶装置２１０は、指示されたセクタの
データを読み出し、セクタ処理部２２０に渡す。セクタ
処理部２２０では、その正当性をチェックした後、セク
タ単位のデータ（１０２４バイト長）をセル化部２３０
へ渡す。セル化部２３０は、セクタ単位のデータ１０２
４バイトを受取り、それを前述したようにセル化して、
ＡＴＭセルスイッチ３００へ送出する。

【００２７】次に、ＡＴＭセルスイッチ３００では、セ
ルヘッダ領域に格納された宛先に向けてセルを転送す
る。そうすると、セルは目的のデータ収集組立部４００
に到着する。データ収集組立部４００では、セル化の反
対の動作を行い、セクタ単位のデータに組み立てる。全
てのセクタ単位の情報が到着して、目的とする静止画デ
ータが組み立てられたならば、データ収集組立部４００
は静止画データを端末５００へ渡す。

【００２８】セクタ単位の情報は、ディスク装置のシー
ク時間や回転待ち時間のため途切れ途切れに発生する。
これはセルレベルで見ても同様であり、サーバ内ネット
ワークで統計多重をはかることができる。

【００２９】ここで、サーバ装置内ネットワークを構成
するＡＴＭセルスイッチ３００を経由して転送されるセ
ルは、同ネットワーク内の帯域を管理しないと、輻輳に
よって廃棄される可能性がある。ディスク装置内にも読
み出し要求がたくさん溜まり処理できない場合もある。
そこで、本実施例は以下のような動作をする。

【００３０】まず、セルレベルの輻輳についてサーバ装
置１００の対応例を説明する。

【００３１】ＡＴＭセルスイッチ３００内のバッファで
の輻輳状態は、ＡＴＭセルスイッチ３００からディスク
装置２００内のセル化部２３０に対して通知される。そ
の通知によってセル化部２３０はセル送出をやめる。さ
らに、セル化部２３０からの指示によってディスク装置
２００はセクタ読み出しをやめる。すなわち、ディスク
装置内待ちが増えるが、ＡＴＭセルスイッチ３００のバ
ッファ輻輳は解消される。

【００３２】次に、ディスク装置内の読み出しコマンド
待ちについて説明する。

【００３３】ディスク装置２００のセクタ処理部２２０
は、データ収集組立部４００から受け取るディスク制御
コマンドを待たせるバッファ機能を有する。ディスク制
御コマンド到着時に、処理待ちディスク制御コマンドを
基準に到着コマンドが処理されるまでの時間を算出し、
セル化部２３０がそのコマンドに対する応答セルに前述
のようにして算出した時間を格納してデータ収集組立部
４００へ転送する。この動作によって、ディスク装置２
００内での処理待ち時間、すなわち遅延時間を知る事が
できる。また、同セルにタイムスタンプを押す事によっ
てＡＴＭセルスイッチ３００での遅延をはかることがで
きる。

【００３４】以上は端末側からのデータ読み出し要求に
対してのサーバ装置の動作説明であったが、データの流
れは逆であるが、書き込みに関しても同様の制御によっ
て動作し、サーバ装置にデータを書き込むことができ
る。

【００３５】又、サーバ装置の信頼性を向上させるため
に、同じ内容を複数のディスクに記録するミラー方式が
ある。この方式に対応するためには、書き込む場合に
は、データ収集組立部から複数のディスク装置に対して
同時に同じコマンドを送る事によって実現できる。一
方、読み出す場合には、運用と予備とを区別し、普段は
運用系から読み出す。運用系が故障した場合には予備系
に対して読み出しコマンドを送る。

【００３６】以上のように、セクタ単位の情報をセル化
して転送することによって、サーバ内ネットワークにお
いて統計多重効果を利用でき、ネットワークの使用効率
を上げる事ができると同時に、サーバ装置自体のアクセ
ス性能を向上できる。また、サーバ内ネットワークとし
てＡＴＭネットワークを採用しているため、可変長デー
タに対応することができる。セクタ単位の情報をひとく
くりにしてＡＴＭアダプテーションすることによりＳＣ
ＳＩコマンドとの整合性をよくすることができる。

【００３７】なお、上記第１の実施例では、データ収集
組立部４００が存在する構成について説明したが、これ
に限らず、データ収集組立部４００の機能を端末側が持
てば、図２に示す第２の実施例のようにデータ収集組立
部４００は不要である。すなわち、データ収集組立部の
機能を持つ端末５００，５０１を、ＡＴＭセルスイッチ
３００にインタフェース部４１１、４１０を経由して接
続する。この場合は端末とサーバ間はＡＴＭ通信方式で
接続される。

【００３８】また、上記第１の実施例では、ＡＴＭセル
スイッチ３００の１つの入出力ポート（以下、単にポー
トと呼ぶ）に１つのディスク装置を接続する構成であっ
たが、これに限らず、図５に示す第３の実施例のよう
に、複数のディスク装置２００、２０２、２０３をスイ
ッチアクセス伝送路３１０に接続し、このスイッチアク
セス伝送路３１０をＡＴＭセルスイッチ３００の１つの
ポートに接続する構成としてもよい。ここで、スイッチ
アクセス伝送路３１０に接続できるデスク装置の数は３
個に限定されるものではなく４個以上であっても勿論よ
い。

【００３９】この第３の実施例において、例えば、サー
バ装置を画像サーバとして用いる場合を考える。画像デ
ータとしてＭＰＥＧ２符号化されたデータを考えるとそ
の速度は最大１５Ｍｂｉｔ／ｓであり、平均速度は１０
Ｍｂｉｔ／ｓ以下である。一方、ＡＴＭセルスイッチの
入出力は広帯域ＩＳＤＮの標準速度である１５５Ｍｂｉ
ｔ／ｓで作られることが一般である。すると、ディスク
装置からの出力が平均１０Ｍｂｉｔ／ｓ程度の映像信号
とすると、１つのポートには１０個程度のディスク装置
を接続してもセルスイッチの能力を越えることはないと
考えられる。すなわち、図５に示すようにＡＴＭスイッ
チのポートを共有して使う構成とすれば、その時にはポ
ート数の有効利用をはかることができる。また、ディス
ク装置の増設は、スイッチクアクセス伝送路３１０上に
接続する場合、簡単に行うことができる。

【００４０】また、スイッチアクセス伝送路３１０の代
わりにセル多重分離装置を介してＡＴＭセルスイッチに
接続されても、前述と同様にＡＴＭセルスイッチのポー
ト数の有効利用になる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、記憶手段から出力された所定単位のデータをセ
ル化し、又、セル化されたデータを記憶手段へ出力する
ために所定単位のデータに組み立てるセル化部と、外部
端末との間でデータの入出力を行う１個又は複数個のイ
ンタフェース部と、そのインタフェース部とセル化部と
の間でデータ通信を行うＡＴＭネットワークとを備えて
いるので、サーバを構成するネットワークの使用効率と
サーバ装置のアクセス性能を向上させることができると
いう長所を有する。

【００４２】また、総記憶容量の変更に対して簡単に対
応できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１の実施例のサーバ装置の構
成図である。

【図２】本発明にかかる第２の実施例のサーバ装置の構
成図である。

【図３】同図（ａ）は、セルフォーマットを示す図、同
図（ｂ）は、短いデータのセル化の仕組みを説明する図
である。

【図４】セクタデータのセル化の仕組みを説明する図で
ある。

【図５】本発明にかかる第３の実施例のサーバ装置の構
成図である。

【符号の説明】

１００サーバ装置２００、２０１、２０２、２０３ディスク装置２１０記憶装置２２０セクタ処理部２３０セル化部３００ＡＴＭセルスイッチ３１０スイッチアクセス伝送路４００、４０１データ収集組立部４１０、４１１インタフェース部５００、５０１端末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 12/40 Ｈ０４Ｑ 3/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定単位でデータを読み書きする１個又
は複数個の記憶手段と、その記憶手段にそれぞれ接続さ
れ、前記記憶手段から出力された所定単位のデータをセ
ル化し、又、セル化されたデータを前記記憶手段へ出力
するために所定単位のデータに組み立てるセル化部と、
外部端末との間でデータの入出力を行う１個又は複数個
のインタフェース部と、そのインタフェース部と前記セ
ル化部との間でデータ通信を行うＡＴＭネットワークと
を備えたことを特徴とするサーバ装置。
【請求項２】インタフェース部は、前記外部端末から
入力された所定単位のデータをセル化し、又、前記ＡＴ
Ｍネットワークから入力されたセル化データを所定単位
のデータに組み立てるデータ収集組立部を有することを
特徴とする請求項１記載のサーバ装置。
【請求項３】ディスク装置は、前記記憶手段及びセル
化部からなるものであって、前記インタフェース部は、
前記ＡＴＭネットワーク経由で前記ディスク装置に対し
てディスク制御コマンドを送出し、前記ディスク装置は
ディスク制御コマンドに応答する信号やデータを前記Ａ
ＴＭネットワーク経由で前記インタフェース部へ転送す
ることを特徴とする請求項１、又は２記載のサーバ装
置。
【請求項４】ＡＴＭネットワークがＡＴＭセルスイッ
チであり、そのＡＴＭセルスイッチに前記ディスク装置
が接続されており、前記インタフェース部は前記ＡＴＭ
セルスイッチの入出力ポートであることを特徴とする請
求項３記載のサーバ装置。
【請求項５】ＡＴＭネットワークは、ＡＴＭセルスイ
ッチとそのセルスイッチに接続されたスイッチアクセス
伝送路から構成され、複数個のディスク装置が前記スイ
ッチアクセス伝送路を共有していることを特徴とする請
求項３記載のサーバ装置。
【請求項６】ディスク制御コマンドがＳＣＳＩ（smal
l computer system interface）コマンドであることを
特徴とする請求項３、４、５のいずれかに記載のサーバ
装置。
【請求項７】インタフェース部は、前記ＡＴＭネット
ワーク内でセルの輻輳が発生しそうな場合には、前記記
憶手段からデータ転送が発生するような種類のディスク
制御コマンドを前記ディスク装置に対して送出しないこ
とを特徴とする請求項３、４、５、６のいずれかに記載
のサーバ装置。
【請求項８】記憶手段は、前記インタフェース部から
受け取るディスク制御コマンドを待たせるバッファ機能
を有し、ディスク制御コマンド到着時に、処理待ちディ
スク制御コマンドに基づいて、前記到着したコマンドが
処理されるまでの時間を算出し、前記セル化部がそのコ
マンドに対する応答セルに前記算出した時間を格納して
前記インタフェース部へ転送することを特徴とする請求
項３、４、５、６、７のいずれかに記載のサーバ装置。
【請求項９】セル化部は、前記算出された時間に基づ
くタイムスタンプ値を格納するタイムスタンプ格納部を
有することを特徴とする請求項８記載のサーバ装置。