JPH07244564A - Disk array device - Google Patents

Disk array device

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Publication number
JPH07244564A
JPH07244564A JP6056656A JP5665694A JPH07244564A JP H07244564 A JPH07244564 A JP H07244564A JP 6056656 A JP6056656 A JP 6056656A JP 5665694 A JP5665694 A JP 5665694A JP H07244564 A JPH07244564 A JP H07244564A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
parity
hard disk
file
disk
Prior art date
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Pending
Application number
JP6056656A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Saito
政利 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP6056656A priority Critical patent/JPH07244564A/en
Publication of JPH07244564A publication Critical patent/JPH07244564A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the parallel operability of file accesses. CONSTITUTION:In the case of data reading, a controller 3 simultaneously executes parallel accesses to plural disk areas HD0 to HD4 in a file device 5. In the case of data writing, parity data stored in a chache memory 7 are read out simultaneously with data writing and new parity data are generated and written in the memory 7. Consequently queuing time due to an access to a disk area storing the parity data can be shortened and parallel processing can be accelerated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数のディスク領域に
対するファイルアクセスの並列動作性を向上させたディ
スクアレイ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a disk array device having improved parallel operability of file access to a plurality of disk areas.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報処理装置においては一般に、大量の
データがアクセス制御される。オンライントランザクシ
ョン関係やマルチユーザ環境の普及が進むにつれて、こ
のようなデータのファイルアクセスの並列化が必要不可
欠になっている。この目的のために、例えばカリフォル
ニア大学バークレー校において、RAIDアーキテクチ
ャと呼ばれるシステムを採用したディスクアレイ装置が
開発されている。その中のレベル5と呼ばれるアーキテ
クチャを利用したディスクアレイ装置は、ファイルアク
セスの並列動作が可能で、複数のファイルアクセス要求
を同時に処理できるという利点を持つ。
2. Description of the Related Art Generally, a large amount of data is access-controlled in an information processing device. With the spread of online transaction relations and multi-user environments, parallelization of file access of such data is indispensable. For this purpose, a disk array device adopting a system called RAID architecture has been developed at the University of California, Berkeley, for example. Among them, the disk array device using the architecture called level 5 has an advantage that it can perform parallel file access operations and can simultaneously process a plurality of file access requests.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のディスクアレイ装置には次のような解決すべき
課題があった。ディスクアレイ装置では、同時アクセス
可能な複数のディスク領域に対し任意の書き込みデータ
の格納や読み出しが行われる。このデータ格納の際に
は、既に格納されているデータとパリティデータとを読
み出して、新たに格納する書き込みデータを使用した新
たなパリティデータを生成する。従って、同一のディス
ク領域に対し何回もファイルアクセスを行うことから、
並列動作によって同一ファイルをアクセスする他の動作
も妨げ、全体にファイルアクセス時間が長くなる。即
ち、データの書き込み要求が発生した場合には、ファイ
ルアクセスの並列動作性が低下するという問題があっ
た。
The conventional disk array device as described above, however, has the following problems to be solved. In the disk array device, arbitrary write data is stored in or read from a plurality of disk areas that can be accessed simultaneously. At the time of this data storage, the already stored data and parity data are read and new parity data using the write data to be newly stored is generated. Therefore, since the file is accessed many times for the same disk area,
The parallel operation also interferes with other operations that access the same file, and the file access time becomes long as a whole. That is, when a data write request occurs, there is a problem that parallel operability of file access is reduced.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。このディスクアレイ装置
は、ファイル装置と、ファイル装置をアクセスする制御
装置を備える。ファイル装置は、それぞれ同時アクセス
が可能なように複数のディスク領域に区分される。各デ
ィスク領域には、それぞれ書き込みデータを格納するた
めのデータブロックと、複数のデータブロックに格納さ
れた書き込みデータに基づいて生成されたパリティデー
タを格納するためのパリティブロックとが設けらる。ま
た、制御装置には、ファイル装置からパリティデータの
みを抽出して格納するキャッシュメモリを設ける。
The present invention adopts the following constitution in order to solve the above points. This disk array device includes a file device and a control device that accesses the file device. The file device is divided into a plurality of disk areas so that they can be accessed simultaneously. Each disk area is provided with a data block for storing write data and a parity block for storing parity data generated based on the write data stored in the plurality of data blocks. Further, the control device is provided with a cache memory for extracting and storing only the parity data from the file device.

【0005】[0005]

【作用】データ読み出しの場合、制御装置は、ファイル
装置の複数のディスク領域に対し同時並列アクセスを行
う。一方、書き込みの際は、データ書き込みと共に、キ
ャッシュメモリに格納したパリティデータを読み出し、
新たなパリティデータを生成してキャッシュメモリに書
き込む。これにより、そのパリティデータが格納された
ディスク領域へのアクセスによる待ち時間が減少し、並
列処理の高速化が図られる。
In the case of data reading, the control device performs simultaneous parallel access to a plurality of disk areas of the file device. On the other hand, at the time of writing, the parity data stored in the cache memory is read along with the data writing,
Generate new parity data and write it to the cache memory. As a result, the waiting time due to the access to the disk area in which the parity data is stored is reduced, and the parallel processing can be speeded up.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図1は、本発明のディスクアレイ装置実施例を
示すブロック図である。この装置は、ホストコンピュー
タ1とシステムバス2を介して接続された制御装置3
が、ファイル装置5をアクセス制御する構成となってい
る。ファイル装置5は並列制御のために複数のディスク
領域に区分されている。各ディスク領域は、この例では
それぞれハードディスクHD0〜HD4により構成され
ている。なお、これらのハードディスクHD0〜HD4
は、制御装置3に対しインタフェースバス4−0〜4−
4により接続されている。
The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a disk array device of the present invention. This device includes a control device 3 connected to a host computer 1 via a system bus 2.
Is configured to control access to the file device 5. The file device 5 is divided into a plurality of disk areas for parallel control. Each disk area is composed of hard disks HD0 to HD4 in this example. In addition, these hard disks HD0-HD4
Interface bus 4-0 to 4-to controller 3
Connected by four.

【0007】制御装置3には、ファイル装置5に読み書
きされるデータを一時的に格納するバッファメモリ6
と、ファイル装置5の所定の領域から読み出され転記さ
れたパリティデータを格納するキャッシュメモリ7が設
けられている。なお、この制御装置3は、実際にはファ
イル装置5をアクセス制御するためのプロセッサやプロ
グラムメモリ、その他のハードウェアを備えているが、
その部分は従来周知の構成のため、この図では図示を省
略している。
The control device 3 includes a buffer memory 6 for temporarily storing data to be read from and written to the file device 5.
And a cache memory 7 for storing the parity data read from a predetermined area of the file device 5 and transcribed. Although the control device 3 actually includes a processor for controlling access to the file device 5, a program memory, and other hardware,
Since that portion has a conventionally well-known structure, illustration is omitted in this figure.

【0008】図2に、ディスクアレイ装置のデータ書き
込み形式説明図を示す。図1に示すようなディスクアレ
イ装置は、具体的に、この図2に示すような形式でデー
タが書き込まれアクセス制御される。まず、複数のディ
スク領域を構成するハードディスクHD0〜HD4は、
それぞれセクタ0,セクタ1,セクタ2,…というよう
に切り分けられたデータブロックを持つ。
FIG. 2 shows a data writing format explanatory diagram of the disk array device. In the disk array device as shown in FIG. 1, specifically, data is written and access is controlled in the format as shown in FIG. First, the hard disks HD0 to HD4 that form a plurality of disk areas are
Each has a data block divided into sector 0, sector 1, sector 2, ...

【0009】例えばハードディスクHD0は、セクタ0
にデータブロックd0を設け、セクタ1にデータブロッ
クd4、セクタ2にデータブロックd8、セクタ3にデ
ータブロックd12を設けている。そして、セクタ4に
はパリティブロックdp4を設ける。セクタ5以降は、
再びデータブロックが4ブロック設けられる。一方、ハ
ードディスクHD1には、この図に示すようなセクタ0
からセクタ2まで3個のデータブロックd1〜d9を設
け、セクタ3にパリティブロックdp3を設けている。
RAIDアーキテクチャにおいては、この図に示すよう
に、パリティブロックを各ディスク領域の互いに異なる
セクタに順番に設けるようにしている。
For example, the hard disk HD0 has sector 0
, A data block d0 is provided, a sector 1 is provided with a data block d4, a sector 2 is provided with a data block d8, and a sector 3 is provided with a data block d12. A parity block dp4 is provided in sector 4. After sector 5,
Four data blocks are provided again. On the other hand, the hard disk HD1 has sector 0 as shown in this figure.
From sector 3 to sector 2, three data blocks d1 to d9 are provided, and in sector 3, a parity block dp3 is provided.
In the RAID architecture, as shown in this figure, parity blocks are sequentially provided in different sectors of each disk area.

【0010】図1に示す制御装置3は、このような構成
のファイル装置5をアクセスし、データの読み書きを行
う。従って、ホストコンピュータから見ると、図2の上
部に示したように、ファイル装置全体が、そのセクタ0
からセクタ1,セクタ2というように順番にデータを配
列した記憶装置と捉えられる。なお、この例では、1回
のアクセスでまとめて読み書きされる1ブロックのサイ
ズを1セクタサイズというように表現している。
The control device 3 shown in FIG. 1 accesses the file device 5 having such a configuration to read / write data. Therefore, when viewed from the host computer, as shown in the upper part of FIG.
From sector 1 to sector 2, it can be regarded as a storage device in which data is arranged in order. In this example, the size of one block that is read and written collectively by one access is expressed as one sector size.

【0011】図3は、上記の装置のデータ読み出し動作
シーケンスチャートを示す。上記の装置は、先に説明し
たように複数のディスク領域に対し同時アクセスを可能
とする。データ読み出しの場合は、この図に示すような
シーケンスで実際の処理が実行される。まずステップS
1において、ホストコンピュータ1が制御装置3に対し
データブロックd0,d1の読み出し要求を行う。制御
装置3はこれに応答し、ステップS2において、ハード
ディスクHD0のセクタ0とハードディスクHD1のセ
クタ0の読み出し指示を行う。この指示がファイル装置
5に送り込まれる。
FIG. 3 shows a data read operation sequence chart of the above device. The above device enables simultaneous access to a plurality of disk areas as described above. In the case of data reading, the actual processing is executed in the sequence shown in this figure. First step S
In 1, the host computer 1 requests the control device 3 to read the data blocks d0 and d1. In response to this, the control device 3 gives an instruction to read the sector 0 of the hard disk HD0 and the sector 0 of the hard disk HD1 in step S2. This instruction is sent to the file device 5.

【0012】ファイル装置5では、ステップS3におい
て、ハードディスクHD0のセクタ0へのシークと読み
出しを行う。更に、ステップS4において、ハードディ
スクHD1のセクタ0へのシークと読み出しを行う。次
に、ステップS5において、データブロックd0のデー
タを制御装置3に送信し、更にステップS6において、
データブロックd1のデータを制御装置3に送信する。
ステップS7においては、制御装置3は、ハードディス
クHD0,HD1からのデータを一旦バッファメモリ6
に格納した後、ホストコンピュータ1に向けて送信す
る。その結果、ホストコンピュータ1はステップS8に
おいて、データブロックd0,d1のデータを受信し読
み出し処理が完了する。
In step S3, the file device 5 seeks and reads sector 0 of the hard disk HD0. Further, in step S4, seeking and reading are performed for sector 0 of the hard disk HD1. Next, in step S5, the data of the data block d0 is transmitted to the control device 3, and further in step S6,
The data of the data block d1 is transmitted to the control device 3.
In step S7, the control device 3 temporarily stores the data from the hard disks HD0 and HD1 in the buffer memory 6
Then, the data is transmitted to the host computer 1. As a result, the host computer 1 receives the data of the data blocks d0 and d1 in step S8, and the read process is completed.

【0013】以上のようなブロック読み出し要求(ステ
ップS1)からデータ受信(ステップS8)までの処理
時間T秒は、通常、数10ミリ秒程度となる。なお、こ
の例では、2種の読み出し要求を同時処理するようにし
ているが、図1に示すような5個のディスク領域を設け
たものでは5種の読み出し要求を同時処理できる。
The processing time T seconds from the block read request (step S1) to the data reception (step S8) as described above is normally several tens of milliseconds. In this example, two types of read requests are processed simultaneously, but a device provided with five disk areas as shown in FIG. 1 can process five types of read requests simultaneously.

【0014】図4は、パリティデータ生成方法説明図で
ある。データ書き込み動作を行う場合には、次のように
データ書換えの都度、パリティデータの書換えが実行さ
れる。まず、例えば図2に示すハードディスクHD2の
データブロックd6が書き換えられるものとする。この
データブロックd6のパリティデータは、ハードディス
クHD3に設けられたパリティブロックdp1に格納さ
れている。即ち、その更新前のパリティデータは図4の
(1)式に示すように、データブロックd4,d5,d
6,d7のデータについて、それぞれ排他的論理和を演
算することにより生成される。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a parity data generation method. When the data write operation is performed, the parity data is rewritten each time the data is rewritten as follows. First, for example, it is assumed that the data block d6 of the hard disk HD2 shown in FIG. 2 is rewritten. The parity data of this data block d6 is stored in the parity block dp1 provided in the hard disk HD3. That is, the parity data before the update is the data blocks d4, d5, d as shown in the equation (1) of FIG.
It is generated by calculating the exclusive OR of the data of 6 and d7.

【0015】ここで、更新後のパリティブロックをdp
1*とし、更新後のデータブロックをd6*とすると、
更新後は、図4の(2)式に示すようにパリティデータ
が書き換えられることになる。この場合、(1)式と
(2)式を比較することによって、実際の更新前のパリ
ティブロックdp1の内容と、データブロックd6の内
容と、新たなデータブロックd6*の内容を、それぞれ
排他的論理和により演算処理すれば、新たなパリティブ
ロックdp1*が得られることがわかる。
Here, the updated parity block is dp
1 *, and the updated data block is d6 *,
After the update, the parity data will be rewritten as shown in the equation (2) of FIG. In this case, by comparing the expressions (1) and (2), the contents of the actual parity block dp1 before update, the contents of the data block d6, and the contents of the new data block d6 * are exclusively excluded. It can be seen that a new parity block dp1 * can be obtained by performing arithmetic processing by logical sum.

【0016】実際の更新動作の際には、予め図2に示す
ハードディスクHD3のパリティブロックdp1と、ハ
ードディスクHD2のデータブロックd6を読み出し、
新たに書き込むデータブロックd6*の内容と合わせ
て、図4(3)式に示すような演算処理をした後、パリ
ティブロックdp1*を得て、ハードディスクHD3に
書き込むという動作が行われる。
In the actual updating operation, the parity block dp1 of the hard disk HD3 and the data block d6 of the hard disk HD2 shown in FIG. 2 are read in advance,
An operation of obtaining the parity block dp1 * and writing it to the hard disk HD3 is performed after the arithmetic processing as shown in the equation (3) of FIG. 4 is performed together with the content of the data block d6 * to be newly written.

【0017】図5と図6に、このようなデータ書き込み
動作を、図1に示すキャッシュメモリ7を使用すること
なく行った場合の比較例シーケンスチャートを示す。ま
ずステップS1において、データブロックd6*の書き
込み要求が行われる。また、同時にステップS2におい
て、データブロックd18の読み出し要求が行われる。
ホストコンピュータ1からの要求が制御装置3に送信さ
れると、制御装置3ではステップS3において、ハード
ディスクHD2のセクタ1についての読み出し指示を行
い、更にハードディスクHD3のセクタ1の読み出し指
示を行う。この指示はファイル装置5に送信され、ステ
ップS4において、まずハードディスクHD2のセクタ
1へのシークと読み出しが行われる。同時に、ステップ
S5において、ハードディスクHD3のセクタ1へのシ
ークと読み出しが行われる。
5 and 6 show sequence charts of a comparative example when such a data write operation is performed without using the cache memory 7 shown in FIG. First, in step S1, a write request for the data block d6 * is made. At the same time, in step S2, a read request for the data block d18 is made.
When the request from the host computer 1 is transmitted to the control device 3, the control device 3 issues a read instruction for the sector 1 of the hard disk HD2 in step S3, and further issues a read instruction for the sector 1 of the hard disk HD3. This instruction is transmitted to the file device 5, and first, in step S4, seek and read are performed on the sector 1 of the hard disk HD2. At the same time, in step S5, seek and read are performed on sector 1 of the hard disk HD3.

【0018】その結果、ステップS6において、ファイ
ル装置5はパリティブロックdp1を読み出し、これを
制御装置3に送信する。また、同時にステップS7にお
いて、データブロックd6を読み出し、これを制御装置
3に送信する。制御装置3では、ステップS8におい
て、新たなパリティブロックdp1*を、先に説明した
要領で生成する。また、ステップS9において、ハード
ディスクHD2のセクタ1に対し新たなデータブロック
d6*の書き込みを行う。ステップS10では、これと
同時に、パリティブロックdp1*の書き込みのため、
ハードディスクHD3のセクタ1に対する書き込み指示
を行う。
As a result, in step S6, the file device 5 reads the parity block dp1 and sends it to the control device 3. At the same time, in step S7, the data block d6 is read out and transmitted to the control device 3. In step S8, the control device 3 generates a new parity block dp1 * according to the procedure described above. Also, in step S9, a new data block d6 * is written to sector 1 of the hard disk HD2. At the same time, in step S10, since the parity block dp1 * is written,
A write instruction is issued to the sector 1 of the hard disk HD3.

【0019】ファイル装置5はこのような書き込み指示
を受け、ステップS11において、まずハードディスク
HD2のセクタ1へのシークと書き込みを実行し、これ
によって、データブロックd6*の書き込みが完了す
る。また、ステップS12において、ハードディスクH
D3のセクタ1へのシークと書き込みを行い、パリティ
ブロックdp1*の書き込みを完了する。ステップS1
3においては、ファイル装置5は、ハードディスクHD
3の書き込みとハードディスクHD2の書き込みの終了
通知を同時に送信する。制御装置3では、ステップS1
4において、書き込み終了通知を受け、これをホストコ
ンピュータ1に送信する。なお、同時に、制御装置3
は、ハードディスクHD3のセクタ4についての読み出
し指示をファイル装置5に対して送信する。
Upon receiving such a write instruction, the file device 5 first executes seek and write to the sector 1 of the hard disk HD2 in step S11, whereby the write of the data block d6 * is completed. In step S12, the hard disk H
Seek and write to sector 1 of D3 to complete writing of parity block dp1 *. Step S1
3, the file device 5 is a hard disk HD.
3 and the end notification of the writing of the hard disk HD2 are simultaneously transmitted. In the control device 3, step S1
In step 4, the write completion notification is received and transmitted to the host computer 1. At the same time, the control device 3
Sends a read instruction for the sector 4 of the hard disk HD3 to the file device 5.

【0020】ホストコンピュータ1では、書き込み終了
の通知を受けると、ステップS15において、データブ
ロックd6*の書き込み終了処理を行う。ファイル装置
5は、ステップS16において、ハードディスクHD3
のセクタ4に対しシークと読み出しを行い、ステップS
17において、データブロックd18を読み出し、これ
を制御装置3に送信する。制御装置3では、ステップS
18において、ハードディスクHD3からのデータブロ
ックd18を受信し、これをバッファメモリに格納する
と共に、ホストコンピュータ1に対し所定のタイミング
で送信する。ホストコンピュータ1は、ステップS19
でデータブロックd18を受信し、データブロックd1
8の読み出し動作が終了する。
When the host computer 1 receives the write end notification, the write end process of the data block d6 * is performed in step S15. The file device 5 determines in step S16 that the hard disk HD3
Seek and read from sector 4 of
At 17, the data block d18 is read out and transmitted to the control device 3. In the control device 3, step S
In 18, the data block d18 from the hard disk HD3 is received, stored in the buffer memory, and transmitted to the host computer 1 at a predetermined timing. The host computer 1 executes step S19.
The data block d18 is received by the
The read operation of No. 8 is completed.

【0021】このような処理は、図3の読み出し処理と
比較した場合、待ち時間も含めて、書き込みが2倍、読
み出しに3倍の処理時間を必要としている。これは、デ
ータブロックd6*の書き込み要求を処理するために、
ハードディスクHD3が何度も連続アクセスされ、同一
のハードディスクHD3に設けられた別のデータブロッ
クd18のアクセスが待たされるからである。
Such processing requires twice as much processing time for writing and three times as much processing time for reading, including waiting time, as compared with the reading processing of FIG. This is to process the write request of data block d6 *,
This is because the hard disk HD3 is continuously accessed many times and the access of another data block d18 provided in the same hard disk HD3 is awaited.

【0022】そこで、本発明では、図1に示すキャッシ
ュメモリ7に対し予めファイル装置5からパリティブロ
ックdp0〜dp4のみを抽出して格納する。キャッシ
ュメモリ7は、通常、ハードディスクのようなアクセス
速度の遅い記憶装置からコピーされたデータを、高速ア
クセス処理するために使用される。ところが、このよう
な通常のキャッシュメモリ処理は、いわゆるコピーとキ
ャッシュバックのための制御に複雑な処理を必要とす
る。更に、比較的大きなメモリ領域を確保しなければ有
効な効果が得られない。
Therefore, in the present invention, only the parity blocks dp0 to dp4 are extracted and stored in advance from the file device 5 in the cache memory 7 shown in FIG. The cache memory 7 is usually used for high-speed access processing of data copied from a storage device having a low access speed such as a hard disk. However, such normal cache memory processing requires complicated processing for control for so-called copying and cash back. Further, effective effects cannot be obtained unless a relatively large memory area is secured.

【0023】ところが、本発明においては、比較的デー
タ量の少ないパリティブロックのみをキャッシュメモリ
7に格納しておく。これなら、キャッシュメモリ7を十
分小さくしても十分な領域を確保でき、パリティデータ
の読み出しと更新を高速で行うことができる。また、コ
ピーとキャッシュバック等の制御も容易である。
However, in the present invention, only the parity block having a relatively small amount of data is stored in the cache memory 7. In this case, even if the cache memory 7 is made sufficiently small, a sufficient area can be secured, and reading and updating of parity data can be performed at high speed. Further, it is easy to control copying and cash back.

【0024】なお、このようなキャッシュメモリは、上
記ファイル装置が実施例のように複数のハードディスク
装置から構成される場合、少なくともこのハードディス
ク装置より高速アクセスが可能な半導体メモリ素子等か
ら構成されることが好ましい。もちろん、これらのハー
ドディスク装置と別個にアクセスできる領域にキャッシ
ュメモリを確保することができれば、そのキャッシュメ
モリがハードディスク装置と同程度の速度でアクセスで
きるようなメモリ素子であっても、本発明の実施が可能
である。
When the file device is composed of a plurality of hard disk devices as in the embodiment, such a cache memory is composed of at least a semiconductor memory device or the like which can be accessed at a higher speed than the hard disk devices. Is preferred. Of course, if the cache memory can be secured in an area that can be accessed separately from these hard disk devices, the present invention can be implemented even if the cache memory is a memory element that can be accessed at the same speed as the hard disk device. It is possible.

【0025】図7と図8は、本発明の装置によるデータ
書き込み動作シーケンスチャートを示す。まず、ステッ
プS1において、ホストコンピュータ1はデータブロッ
クd6*の書き込み要求を行う。同時にステップS2に
おいて、データブロックd18の読み出し要求を行う。
制御装置3は、このような要求をホストコンピュータ1
から受けると、ステップS3において、ハードディスク
HD2のセクタ1について読み出し指示を行う。また、
キャッシュメモリ7にパリティブロックdp1が存在す
る場合、そのパリティブロックdp1の読み出しを行
う。一方、ステップS4において、データブロックd1
8の読み出し要求に従い、ハードディスクHD3のセク
タ4についての読み出し指示を行う。
FIG. 7 and FIG. 8 show a data write operation sequence chart by the device of the present invention. First, in step S1, the host computer 1 makes a write request for the data block d6 *. At the same time, in step S2, a read request for the data block d18 is issued.
The control device 3 sends such a request to the host computer 1
In step S3, a read instruction is issued for sector 1 of the hard disk HD2. Also,
When the parity block dp1 exists in the cache memory 7, the parity block dp1 is read. On the other hand, in step S4, the data block d1
In accordance with the read request of No. 8, the read instruction for sector 4 of the hard disk HD3 is issued.

【0026】ファイル装置5は、制御装置3から読み出
し指示を受けると、ステップS5において、ハードディ
スクHD2のセクタ1へのシークと読み出しを実行す
る。また、同時にステップS6でハードディスクHD3
のセクタ4へのシークと読み出しを実行する。ここで、
上記ステップS3におけるキャッシュメモリからのパリ
ティブロックdp1の読み出しは非常に高速に行われ
る。例えば、通常、半導体メモリではこの動作を数ミリ
秒の単位で実行できる。従って、ハードディスクHD2
に対しての読み出し動作が完了するよりも十分前にキャ
ッシュメモリ7に対する読み出し動作が完了する。
When the file device 5 receives the read instruction from the control device 3, the file device 5 executes seek and read to the sector 1 of the hard disk HD2 in step S5. At the same time, in step S6, the hard disk HD3
The seek and the read to the sector 4 are executed. here,
The reading of the parity block dp1 from the cache memory in the above step S3 is performed at a very high speed. For example, normally, in a semiconductor memory, this operation can be executed in a unit of several milliseconds. Therefore, hard disk HD2
The read operation for the cache memory 7 is completed well before the read operation for the cache memory 7 is completed.

【0027】ステップS7において、ファイル装置5は
ステップS6で読み出したデータブロックd18を制御
装置3に送信する。制御装置3は、ステップS8におい
て、ハードディスクHD3から受信したデータブロック
d18を、一旦バッファメモリに格納し、これをホスト
コンピュータ1に送信する。ホストコンピュータ1はデ
ータブロックd18を受信し、データブロックd18の
読み出し動作を終了する。
In step S7, the file device 5 transmits the data block d18 read in step S6 to the control device 3. In step S8, the control device 3 temporarily stores the data block d18 received from the hard disk HD3 in the buffer memory and transmits it to the host computer 1. The host computer 1 receives the data block d18 and ends the read operation of the data block d18.

【0028】一方、ステップS5において、データブロ
ックd6が読み出されると、ステップS10において、
そのデータブロックd6を制御装置3に向けて送信す
る。このデータブロックd6中の旧書き込みデータと、
新たに書き込むべき新書き込みデータと、ステップS3
においてキャッシュメモリから読み出されたパリティブ
ロックdp1とを使用して、ステップS11で、パリテ
ィブロックdp1*が生成される。次に、ステップS1
2においてはハードディスクHD2のセクタ1に対しデ
ータブロックd6*についての書き込み指示を行う。同
時にステップS13において、キャッシュメモリ7へ、
ステップS11で生成したパリティブロックdp1*の
書き込みを実行する。
On the other hand, when the data block d6 is read in step S5, in step S10
The data block d6 is transmitted to the control device 3. Old write data in this data block d6,
New write data to be newly written, and step S3
In step S11, the parity block dp1 * is generated using the parity block dp1 read from the cache memory in. Next, step S1
In 2, the write instruction for the data block d6 * is issued to the sector 1 of the hard disk HD2. At the same time, in step S13, to the cache memory 7,
Writing of the parity block dp1 * generated in step S11 is executed.

【0029】制御装置3からデータブロックd6*の書
き込み要求があると、ファイル装置5は、ステップS1
4において、ハードディスクHD2のセクタ1へのシー
クと書き込みを実行する。そして、ステップS15にお
いて、ハードディスクHD2の書き込み終了通知を送信
する。制御装置3はこの通知を受けると、書き込み終了
通知をステップS16においてホストコンピュータ1に
向け送信する。ホストコンピュータ1はこの書き込み終
了通知を受けると、書き込み要求の終了処理を実行す
る。これで、ホストコンピュータ1によるデータブロッ
クd6*の書き込み要求と、データブロックd18の読
み出し要求が全て完了する。
When there is a request for writing the data block d6 * from the control device 3, the file device 5 determines in step S1.
At 4, the seek and the write to the sector 1 of the hard disk HD2 are executed. Then, in step S15, a write completion notification of the hard disk HD2 is transmitted. Upon receiving this notification, the control device 3 sends a write end notification to the host computer 1 in step S16. When the host computer 1 receives this write end notification, it executes the write request end processing. This completes all write requests for the data block d6 * and read requests for the data block d18 by the host computer 1.

【0030】その後、空き時間を利用して、制御装置3
はステップS18において、ハードディスクHD3のセ
クタ1についての書き込み指示を送信する。これによっ
て、キャッシュメモリ7からパリティブロックdp1*
をファイル装置5へ転送し、いわゆるキャッシュバック
が実行される。ステップS19においては、ファイル装
置5によりハードディスクHD3のセクタ1へのシーク
と書き込みが実行される。こうしてパリティブロックd
p1*がハードディスクへ書き込まれると、ステップS
20において、ハードディスクHD3の書き込み終了通
知が制御装置3に向けて送信される。なお、このような
キャッシュバックの処理は、従来のキャッシュメモリ制
御でよく採用されているものである。この処理は、例え
ば一定周期で行われたり、適当な空き時間を利用するラ
ンダム周期で行われる。
After that, the controller 3 is used by utilizing the idle time.
In step S18, transmits a write instruction for sector 1 of hard disk HD3. As a result, the parity block dp1 * from the cache memory 7
Is transferred to the file device 5, and so-called cash back is executed. In step S19, the file device 5 executes seeking and writing to the sector 1 of the hard disk HD3. Thus parity block d
When p1 * is written to the hard disk, step S
At 20, the writing completion notification of the hard disk HD3 is transmitted to the control device 3. Note that such cash-back processing is often adopted in conventional cache memory control. This process is performed, for example, in a constant cycle or in a random cycle using an appropriate free time.

【0031】上記のような動作を行った場合、例えばデ
ータブロックd18の読み出し要求は、T秒でデータブ
ロックd6の書き込み要求は2T秒で実行される。従っ
て、最大でも、単位時間Tの2倍の時間でデータ書き込
みが終了することになる。これを図5に示した比較例と
比較すれば、処理時間が3分の2に短縮され、並列アク
セスによる効果が十分に期待できることがわかる。な
お、上記の例では、キャッシュメモリのアクセス速度が
ハードディスクのアクセス速度と同等かそれより高速で
あれば、十分に上記の効果が実現できる。
When the above operation is performed, for example, a read request for the data block d18 is executed in T seconds, and a write request for the data block d6 is executed in 2T seconds. Therefore, at the maximum, the data writing will be completed in a time twice the unit time T. Comparing this with the comparative example shown in FIG. 5, it can be seen that the processing time is reduced to two-thirds and the effect of parallel access can be expected sufficiently. In the above example, if the access speed of the cache memory is equal to or faster than the access speed of the hard disk, the above effect can be sufficiently realized.

【0032】図9と図10に、データ書き込み動作シー
ケンスチャートの別の例を示す。この例では、キャッシ
ュメモリ内に予めパリティブロックが存在しない動作を
説明する。まず、ステップS1において、ホストコンピ
ュータ1がデータブロックd6*の書き込み要求を行
う。また、ステップS2において、同時にデータブロッ
クd18の読み出し要求を行う。この要求は制御装置3
に送信され、制御装置3ではステップS3において、デ
ータブロックd6*の内容をバッファメモリに記憶する
一方、ハードディスクHD2のセクタ1とハードディス
クHD3のセクタ1について読み出し指示を送信する。
9 and 10 show another example of the data write operation sequence chart. In this example, an operation in which a parity block does not exist in the cache memory in advance will be described. First, in step S1, the host computer 1 requests writing of the data block d6 *. Further, in step S2, a read request for the data block d18 is simultaneously issued. This request is issued to the control device 3
In step S3, the control device 3 stores the content of the data block d6 * in the buffer memory, while transmitting a read instruction for sector 1 of the hard disk HD2 and sector 1 of the hard disk HD3.

【0033】ファイル装置5はこの指示を受けると、ス
テップS4において、ハードディスクHD2のセクタ1
へのシークと読み出しを実行し、同時にステップS5に
おいて、ハードディスクHD3のセクタ1へのシークと
読み出しを実行する。これによって、ステップS5で、
まずパリティブロックdp1が読み出され、制御装置3
に送信される。また、ステップS7において、データブ
ロックd6が読み出され、制御装置3に送信される。こ
うして制御装置3に更新前のパリティブロックdp1と
データブロックd6とが受け入れられると、ステップS
8において、予めバッファメモリに保存しておいた新た
なデータブロックd6*を利用して新たなパリティブロ
ックdp1*を生成する。その演算処理は、既に図4を
用いて説明した通りのものである。
When the file device 5 receives this instruction, in step S4, the sector 1 of the hard disk HD2 is
Seek and read are simultaneously executed, and at the same time, seek and read to sector 1 of the hard disk HD3 are executed in step S5. As a result, in step S5,
First, the parity block dp1 is read out, and the control device 3
Sent to. Further, in step S7, the data block d6 is read and transmitted to the control device 3. In this way, when the control device 3 receives the parity block dp1 and the data block d6 before being updated, step S
At 8, a new parity block dp1 * is generated using the new data block d6 * stored in the buffer memory in advance. The calculation process is as described above with reference to FIG.

【0034】次に、ステップS9において、ハードディ
スクHD2のセクタ1に対する書き込み指示が実行され
る。これがデータブロックd6*のハードディスクへの
書き込み要求である。ファイル装置5はこの要求を受け
ると、ステップS11において、ハードディスクHD2
のセクタ1へのシークと書き込みを実行する。一方、制
御装置3では、ステップS10において、ステップS8
で生成されたパリティブロックdp1*のキャッシュメ
モリ7への書き込みを実行する。
Next, in step S9, a write instruction to sector 1 of the hard disk HD2 is executed. This is a request to write the data block d6 * to the hard disk. When the file device 5 receives this request, in step S11, the hard disk HD2
Seek to and write to sector 1. On the other hand, in the control device 3, in step S10, step S8
Writing of the parity block dp1 * generated in step 3 to the cache memory 7 is executed.

【0035】次に、ステップS12において、ハードデ
ィスクHD3のセクタ4についての読み出し指示が送信
される。これは、ステップS2におけるデータブロック
d18の読み出し要求に応えるためのものである。ファ
イル装置5は、ステップS13において、ハードディス
クHD3のセクタ4へのシークと読み出しを実行する。
そして、ステップS14において、そのデータブロック
d18を制御装置3に送信する。制御装置3はステップ
S15において、ハードディスクHD3からのデータブ
ロックd18をバッファメモリに格納し、所定のタイミ
ングでホストコンピュータ1に送信する。
Next, in step S12, a read instruction for sector 4 of hard disk HD3 is transmitted. This is to meet the read request for the data block d18 in step S2. In step S13, the file device 5 executes seek and read to the sector 4 of the hard disk HD3.
Then, in step S14, the data block d18 is transmitted to the control device 3. In step S15, the control device 3 stores the data block d18 from the hard disk HD3 in the buffer memory and transmits it to the host computer 1 at a predetermined timing.

【0036】一方、ファイル装置5は、ステップS16
において、ハードディスクHD2の書き込みを終了し、
その終了通知を制御装置3に向け送信する。制御装置3
はこの書き込み終了通知をホストコンピュータ1に向け
て送信する。これは、ステップS15において、データ
ブロックd18の送信と同時に実行される。ホストコン
ピュータ1は、ステップS17において読み出されたデ
ータブロックd18を受信し、ステップS18におい
て、同時にデータブロックd6*の書き込みに対する要
求終了処理を実行する。
On the other hand, the file device 5 operates in step S16.
At the end, the writing of the hard disk HD2 is completed,
The end notification is sent to the control device 3. Control device 3
Sends this write end notification to the host computer 1. This is executed simultaneously with the transmission of the data block d18 in step S15. The host computer 1 receives the data block d18 read in step S17, and simultaneously executes the request end process for writing the data block d6 * in step S18.

【0037】その後、空き時間を利用して、先に説明し
た通りのキャッシュバックが実行される。即ち、ステッ
プS19において、ハードディスクHD3のセクタ1へ
の書き込み指示が制御装置3により送信され、ファイル
装置5はキャッシュメモリ7からパリティブロックdp
1*を受け入れて、ハードディスクHD3のセクタ1へ
のシークと書き込みを実行する。そして、ステップS2
1において、ハードディスクHD3の書き込みを終了
し、その通知を制御装置3に向けて送信する。
After that, the cashback as described above is executed by utilizing the free time. That is, in step S19, the control device 3 transmits a write instruction to the sector 1 of the hard disk HD3, and the file device 5 causes the parity block dp from the cache memory 7 to be transmitted.
1 * is accepted, and seek and write to sector 1 of hard disk HD3 are executed. And step S2
In 1, the writing of the hard disk HD3 is completed, and the notification is sent to the control device 3.

【0038】この実施例においては、データブロックd
6*の書き込み要求もデータブロックd18の読み出し
要求も、共に2T秒の処理時間で完了する。従って、図
7と図8に示した実施例と同様に、データの書き込みと
読み出しの並列処理が最大2T秒で実行される。もちろ
ん、ステップS19以降のキャッシュバック処理は、空
き時間を利用するため、実際の読み出しや書き込み処理
を増大させない。上記の動作の結果、図7から図10ま
でのいずれの実施例においても、書き込み要求と同時に
発生した読み出し要求の待機時間は、図5に示した比較
例に比べ2分の1程度に短縮され、高速での並列アクセ
ス処理が可能となる。
In this embodiment, the data block d
Both the 6 * write request and the data block d18 read request are completed in a processing time of 2T seconds. Therefore, similar to the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, parallel processing of data writing and reading is executed in a maximum of 2T seconds. Of course, the cash-back processing from step S19 onward uses the free time, and therefore does not increase the actual read or write processing. As a result of the above operation, in any of the embodiments shown in FIGS. 7 to 10, the waiting time of the read request generated at the same time as the write request is shortened to about one half of that of the comparative example shown in FIG. , High-speed parallel access processing becomes possible.

【0039】本発明は以上の実施例に限定されない。上
記実施例では、ファイル装置をRAIDアーキテクチャ
を使用したものに適用した例を示したが、ファイル装置
を同時アクセス可能な複数のディスク領域に区分し、こ
れらのディスク領域にデータブロックとパリティブロッ
クとが設けられているようなものであれば、その構成自
体は自由である。また、ディスク装置はハードディスク
を例にとって説明したが、実際のプロセッサの演算処理
時間に比べてアクセス速度が長い各種の記憶装置に対し
広く、本発明を採用することができる。従って、ファイ
ル装置は半導体メモリや光ディスク等各種の装置により
構成されて差し支えない。また、キャッシュメモリに
は、パリティブロックの一部又は全部が抽出され転記さ
れればよく、その容量は自由に選定できる。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the above-mentioned embodiment, the example in which the file device is applied to the one using the RAID architecture is shown. However, the file device is divided into a plurality of simultaneously accessible disk areas, and data blocks and parity blocks are formed in these disk areas. As long as it is provided, the configuration itself is free. Further, although the hard disk has been described as an example of the disk device, the present invention can be widely applied to various storage devices whose access speed is longer than the actual processing time of the processor. Therefore, the file device may be composed of various devices such as a semiconductor memory and an optical disk. Further, a part or all of the parity block may be extracted and transcribed in the cache memory, and its capacity can be freely selected.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明した本発明のディスクアレイ装
置は、同時アクセス可能な複数のディスク領域に区分さ
れたファイル装置を並列アクセスする場合に、予め使用
頻度の高いパリティブロックのデータを一時保存してお
くキャッシュメモリを設けることによって、パリティブ
ロックの更新と新たな書き込みデータの格納処理に要す
る時間を、キャッシュメモリを使用しない場合に比べて
半分程度に減少させ、データ書き込み要求と読み出し要
求が同時発生したような場合の並列処理を高速化する効
果がある。
As described above, the disk array device of the present invention temporarily stores the data of a parity block which is frequently used in advance when a file device divided into a plurality of simultaneously accessible disk regions is accessed in parallel. By providing a cache memory in advance, the time required to update the parity block and store new write data can be reduced to about half compared to when the cache memory is not used, and data write requests and read requests can occur simultaneously. This has the effect of accelerating the parallel processing in such a case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のディスクアレイ装置実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a disk array device of the present invention.

【図2】ディスクアレイ装置のデータ書き込み形式説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a data writing format of a disk array device.

【図3】データ読み出し動作シーケンスチャートであ
る。
FIG. 3 is a data read operation sequence chart.

【図4】パリティデータ生成方法説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a parity data generation method.

【図5】データ書き込み動作比較例シーケンスチャート
(その1)である。
FIG. 5 is a sequence chart (part 1) of a data writing operation comparative example.

【図6】データ書き込み動作比較例シーケンスチャート
(その2)である。
FIG. 6 is a sequence chart (part 2) of a data writing operation comparative example.

【図7】データ書き込み動作シーケンスチャート(その
1)である。
FIG. 7 is a data write operation sequence chart (No. 1).

【図8】データ書き込み動作シーケンスチャート(その
2)である。
FIG. 8 is a data write operation sequence chart (No. 2).

【図9】データ書き込み動作シーケンスチャート(その
3)である。
FIG. 9 is a data write operation sequence chart (No. 3).

【図10】データ書き込み動作シーケンスチャート(そ
の4)である。
FIG. 10 is a data write operation sequence chart (No. 4).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ホストコンピュータ 3 制御装置 5 ファイル装置 HD0〜HD4 ハードディスク(ディスク領域) d0〜d19 データブロック dp0〜dp4 パリティブロック 1 Host computer 3 Control device 5 File device HD0 to HD4 Hard disk (disk area) d0 to d19 Data block dp0 to dp4 Parity block

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ファイル装置と、 このファイル装置をアクセス制御する制御装置とを備
え、 前記ファイル装置は、 それぞれ同時アクセス可能な複数のディスク領域に区分
され、 各ディスク領域には、それぞれ書き込みデータを格納す
るためのデータブロックと、複数のデータブロックに格
納された書き込みデータに基づいて生成されたパリティ
データを格納するためのパリティブロックとが設けら
れ、 前記制御装置には、前記ファイル装置から前記パリティ
データのみを抽出して格納するキャッシュメモリを設け
たことを特徴とするディスクアレイ装置。
1. A file device and a control device for controlling access to the file device, wherein the file device is divided into a plurality of simultaneously accessible disk areas, and write data is written in each disk area. A data block for storing and a parity block for storing parity data generated based on write data stored in a plurality of data blocks are provided, and the control device includes the parity from the file device. A disk array device having a cache memory for extracting and storing only data.
【請求項2】 ファイル装置に既に格納された書き込み
データを更新するとき、制御装置は、 新書き込みデータとファイル装置から読み出した旧書き
込みデータとを使用して、キャッシュメモリ内のパリテ
ィデータを更新し、 ファイル装置への新書き込みデータ格納後の空き時間
に、更新されたパリティデータを前記キャッシュメモリ
から前記ファイル装置の該当するパリティブロックに転
送するよう制御することを特徴とするディスクアレイ装
置。
2. When updating write data already stored in the file device, the controller updates the parity data in the cache memory using the new write data and the old write data read from the file device. A disk array device, which controls to transfer updated parity data from the cache memory to a corresponding parity block of the file device during a free time after storing new write data in the file device.
【請求項3】 ファイル装置のディスク領域は、それぞ
れ別個に並列アクセスされるハードディスク装置から構
成され、キャッシュメモリは、少なくとも前記ハードデ
ィスク装置より高速アクセスが可能なメモリ素子から構
成されることを特徴とする請求項1又は2記載のディス
クアレイ装置。
3. The disk area of the file device is composed of a hard disk device that is separately accessed in parallel, and the cache memory is composed of at least a memory element that can be accessed at a higher speed than the hard disk device. The disk array device according to claim 1 or 2.
JP6056656A 1994-03-02 1994-03-02 Disk array device Pending JPH07244564A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6691177B2 (en) * 1997-06-26 2004-02-10 Hitachi, Ltd. High speed file I/O control system with user set file structure to effect parallel access pattern over a network

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6691177B2 (en) * 1997-06-26 2004-02-10 Hitachi, Ltd. High speed file I/O control system with user set file structure to effect parallel access pattern over a network

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Effective date: 20040113