JPH0816327A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

ディスクアレイ装置

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JPH0816327A
JPH0816327A JP6145120A JP14512094A JPH0816327A JP H0816327 A JPH0816327 A JP H0816327A JP 6145120 A JP6145120 A JP 6145120A JP 14512094 A JP14512094 A JP 14512094A JP H0816327 A JPH0816327 A JP H0816327A
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JP
Japan
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disk
data
parity
disk array
access
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JP6145120A
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English (en)
Inventor
Masahiko Kadota
昌彦 門田
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NEC Software Shikoku Ltd
Original Assignee
NEC Software Shikoku Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0816327A publication Critical patent/JPH0816327A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスクアレイ装置において、ライト処理で
高負荷となり性能低下を招くパリティ用ディスクに半導
体ディスク装置を用いることにより、システム全体の性
能を向上させる。 【構成】 ホストシステム1と接続されたディスクアレ
イ装置7は、ホストシステム1と、ディスクアレイコン
トローラ8間の制御およびバッファであるホストインタ
フェース2と、ディスクアレイコントローラ8内のシス
テムバス4とデータを格納するための複数のデータ用デ
ィスク装置5と、負荷の高いパリティ情報を格納するた
めのパリティ用半導体ディスク装置6と、これを制御す
るマイクロプロセッサ(MPU)3とで構成される。こ
れにより、複数のデータ用ディスク装置5のデータを並
列にライト処理できるため、より簡単な制御ロジックお
よび制御方式をいてシステム全体の性能を向上させる。

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に関
し、特に、複数の磁気ディスク装置を並列にアレイ構成
とし、かつデータを並列にリード/ライトするディスク
アレイ装置の構成および処理方式に関する。
【0002】
【従来の技術】ディスクアレイ装置は、従来の磁気ディ
スク装置(以下、ディスク装置という)に比較して、デ
ータ転送が高速で、かつ耐故障性にすぐれた大容量の外
部記憶装置である。
【0003】このディスクアレイ装置に関しては、米国
のカリフォルニア大学バークレイ校のデビット・A・パ
ターソン教授らが発表した論文「A Case for
Redundant Arrays of Inex
pensive Disks(RAID)」(大学内部
での発表論文、論文番号UCB/CSD87/391,
Dec.1987)があるが、この論文の中でアレイデ
ィスク装置を“RAID”と呼び、RAID1〜RAI
D5までの5つのレベルに分類している。
【0004】まず、RAID1のレベルは、ミラーディ
スクを用いる方式であって、ディスクアレイ・コントロ
ーラがディスクを二重化するとともに、リード時にはシ
ーク時間の短い方をアクセスするので、通常の磁気ディ
スク装置に比較して高速で信頼性が高いが、データを二
重に格納するため、ディスク装置の全記憶容量の半分し
かデータを記録することができない。また、この方式は
一般に、ディスクアレイ装置とは呼ばれていない。
【0005】次に、RAID2のレベルは、ハミング・
コード用の冗長ディスクを付加する方式であり、データ
をビットごと、もしくは数バイト単位で振り分け、すな
わち、ストライピングを行い、それぞれをグループ化し
たディスク装置の個々に記録する。グループ内にはデー
タのほかに、データから生成するエラー検出・訂正符号
(ハミングコード)を記録するための専用のディスク装
置も含まれる。この冗長性により、例えば、あるディス
ク装置が故障した場合、そのディスク装置を特定するこ
とにより、データを回復することができる。しかしなが
ら、この場合には、10台のデータ用ディスク装置に対
して4台のハミングコード用ディスク装置が必要とな
り、また、25台のデータ用ディスク装置では5台のハ
ミングコード用ディスク装置が必要となる。
【0006】RAID3のレベルは、故障したディスク
の特定をECC機能によって行い、ディスク装置の故障
時には、データを回復するためにデータから生成するパ
リティ用のディスク装置を1台備えている。そして、デ
ィスク装置の故障時には、このパリティ用ディスク装置
の情報を基にデータを復元する。
【0007】RAID4のレベルは、RAID2,RA
ID3が、データをビット単位にストライピングしてい
たのに対し、セクタ単位でストライピングすることによ
り複数のリード/ライトを同時に実行可能にする。
【0008】図4は、従来のRAID4のディスクアレ
イ装置の一例を示す構成図である。ディスクアレイ装置
7aは、図4に示すように、ホストシステム1に接続さ
れており、ディスクアレイ装置7aは、データを格納す
るための3台の磁気ディスク装置から成るデータ用ディ
スク装置5と、パリティ情報を格納するための1台のパ
リティ用ディスク装置9と、これらのディスク装置の動
作を制御するディスクアレイコントローラ8aとから構
成されている。さらに、ディスクアレイコントローラ8
aは、ホストシステム1とディスクアレイコントローラ
8a間の制御およびバッファであるホストインタフェー
ス2と、ディスクアレイコントローラを制御するマイク
ロプロセッサ(MPU)3と、システムバス4とから構
成されている。
【0009】次に、このように構成されたディスクアレ
イ装置7aのライト処理について説明する。
【0010】まず、ホストシステム1から送出されたデ
ータは、ディスクアレイコントローラ8aの制御によ
り、ブロックごとにストライピングされ、システムバス
4を介して3台のデータ用ディスク装置5に分割され格
納される。また、このときに生成されたパリティ情報は
パリティ用ディスク装置9に格納される。
【0011】図5は、図4のディスクアレイ装置による
アクセスの一例を示す図であって、図中、符号11に示
すアクセス1は、第1のライト処理によってアクセスす
るディスクおよびセクタを表している。また、図6は、
図5におけるアクセス1,2,3の多重度と時間との関
係を示す図であって、例えば、符号31に示すアクセス
1(20)は、アクセス1によってアクセスされるセク
タ20および時間を表している。
【0012】図5において、S0〜S3は、それぞれの
ディスク装置の論理的なセクタを示している。アクセス
1とアクセス2およびアクセス3を並列に処理しようと
しても、図6に示すように多重度は“1”である。すな
わち、常にパリティディスク装置9へアクセスするた
め、ライト処理を並列化することができない。
【0013】最後に、RAID5のレベルは、RAID
4の固定されていたパリティディスクをグループ内のデ
ィスク装置に分散し、複数のライト処理を可能にしたも
のである。
【0014】図7は、従来のRAID5のディスクアレ
イ装置の一例を示す構成図である。ディスクアレイ装置
7bは、データとパリティの混在するディスク装置を備
えており、図7に示すように、ホストシステム1に接続
されている。そして、ディスクアレイ装置7bは、デー
タおよびパリティ情報を格納するための4台の磁気ディ
スク装置から成るデータとパリティの混在するディスク
装置10と、これらのディスク装置の動作を制御するデ
ィスクアレイコントローラ8bとから構成されている。
さらに、ディスクアレイコントローラ8bは、ホストシ
ステム1とディスクアレイコントローラ8b間の制御お
よびバッファであるホストインタフェース2と、ディス
クアレイコントローラを制御するマイクロプロセッサ
(MPU)3と、システムバス4とから構成されてお
り、基本的な構成は、図4に示すディスクアレイ装置7
aと同じである。
【0015】次に、このように構成されたディスクアレ
イ装置7bのライト処理について説明する。
【0016】まず、ホストシステム1から送出されたデ
ータは、ディスクアレイコントローラ8bの制御によっ
てブロックごとにストライピングされ、システムバス4
を介してデータとパリティの混在するディスク装置10
のデータ用ディスクに分割され格納される。また、その
ときに生成されたパリティ情報も他のデータとパリティ
の混在するディスク装置10のパリティ用ディスクに格
納される。
【0017】図8は、図7のディスクアレイ装置による
アクセスの一例を示す図であって、S0からS3は、そ
れぞれのディスク装置の論理的なセクタを示している。
この場合、アクセス1とアクセス2とは並列にライト処
理が可能であるが、アクセス3を並列にライト処理をし
ようとしても、すでにアクセス1,アクセス2によって
ディスク装置はすべて使用されているため、並列にライ
ト処理を行うことは不可能である。従って、図9に示す
ように、完全な並列化はできず多重度は“2”となる。
【0018】このように、RAID4のディスクアレイ
装置は、RAID5の場合に比較してデータディスクと
パリティディスクとが完全に独立しており、ライト時に
パリティディスクに対してアクセスが集中するため、性
能面においてパリティディスクがネックとなっていた。
また、RAID5のディスクアレイ装置は、パリティ情
報が複数ディスクに分散しているため、性能面でパリテ
ィディスクのネックとはならないが、複数のライト処理
において、同一ディスク装置にデータへのアクセスとパ
リティ情報へのアクセスとが重なる場合には、並列処理
を行うことができない。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上述したような方式に
よって従来はディスクアレイ装置を実現しているが、R
AID4のレベルよりも性能面ですぐれているRAID
5のディスクアレイ装置では、データとパリティの分散
情報を管理するため、制御ロジックが複雑になり、かつ
高度な技術を要するという欠点がある。
【0020】また、RAID5のレベルであっても、複
数のライト処理において、同一ディスク装置にデータの
アクセスとパリティ情報のアクセスとが重なるような場
合には、並列処理できないという欠点がある。
【0021】本発明の目的は、RAID4のレベルで簡
単な制御ロジックおよび制御方式を用いることにより、
RAID5と同レベル以上の性能を引き出せるディスク
アレイ装置を実現することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明のディスクアレイ
装置は、ホストシステムとの入出力命令およびデータの
授受を行なうインタフェース部と、並列にアレイ構成を
なし前記データをリード/ライトする複数の磁気ディス
ク装置と、前記データに冗長性を持たせるためのパリテ
ィ情報をリード/ライトする半導体ディスク装置と、前
記複数の磁気ディスク装置および前記半導体ディスク装
置のデータ処理を制御するディスク制御部とを備えてい
る。また、前記ディスク制御部は、前記データを並列に
ライト処理することを特徴とする。
【0023】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0024】図1は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。本発明のディスクアレイ装置7は、図1に示すよ
うに、ホストシステム1に接続されており、ディスクア
レイ装置7は、データを格納するための複数の磁気ディ
スク装置から成るデータ用ディスク装置5と、パリティ
情報を格納するための不揮発性のパリティ用半導体ディ
スク装置6と、これらのディスク装置の動作を制御する
ディスクアレイコントローラ8とから構成されている。
さらに、ディスクアレイコントローラ8は、ホストシス
テム1とディスクアレイコントローラ8間の制御および
バッファであるホストインタフェース2と、ディスクア
レイコントローラを制御するマイクロプロセッサ(MP
U)3と、システムバス4とから構成されている。
【0025】次に、このように構成された本発明のディ
スクアレイ装置の動作について説明する。
【0026】(1)リード動作について;まず、ホスト
システム1からディスクアレイ装置7に対してリード要
求が発行されると、ホストインタフェース2がコマンド
を受け取る。マイクロプロセッサ3はシステムバス4を
介してディスク装置およびデータを制御し、目的のセク
タのあるデータ用ディスク装置5からデータをリードす
る。リードされたデータは、ホストインタフェース2を
介してホストシステム1に転送される。
【0027】また、リード時に複数のデータ用ディスク
装置5のいずれかが故障した場合には、故障したデータ
用ディスク装置5を論理的に切り離し、パリティ用半導
体ディスク装置6を含め、それ以外のデータ用ディスク
装置5の同一の論理的なセクタをすべてリードし、それ
らのデータについて排他的論理和(XOR)計算を行
い、故障したデータ用ディスク5のデータを生成する。
【0028】(2)ライト動作について;まず、ホスト
システム1からディスクアレイ装置7に対してライト要
求が発行されると、ホストインタフェース2がコマンド
およびデータを受け取る。マイクロプロセッサ3はシス
テムバス4を介してディスク装置およびデータを制御す
る。そして、データ用ディスク装置5とパリティ用半導
体ディスク装置6とから古いデータと古いパリティとを
リードし、ライトするための新しいデータと、古いデー
タと、古いパリティとについて排他的論理和(XOR)
計算を行い、新しいパリティを生成する。そして、新し
いデータをデータ用ディスク装置5にライトするととも
に、生成された新しいパリティ情報をパリティ用半導体
ディスク装置6にライトする。
【0029】この場合、パリティ用半導体ディスク装置
6のリード/ライト性能とデータ用ディスク装置5との
性能比が高ければ高いほど、データ用ディスク装置5の
台数を増加しても性能低下を招くことはなく、以下に詳
細に説明する。
【0030】図2は、図1のディスクアレイ装置おける
アクセスの一例を示す図であり、図3は、図2における
アクセス1,2,3の多重度と処理時間とを示す図であ
る。
【0031】まず、図2に示すように、第1のライト処
理において、データを格納するセクタ20とパリティ情
報を格納するセクタ21に対するライトアクセスをアク
セス1(11)とし、次の第2のライト処理において、
データを格納するセクタ22とパリティ情報を格納する
セクタ23に対するライトアクセスをアクセス2(1
2)とし、さらに、第3のライト処理において、データ
を格納するセクタ24とパリティ情報を格納するセクタ
25に対するライトアクセスをアクセス1(13)とす
る。
【0032】そうすると、図3に示すように、パリティ
用半導体ディスク装置6はデータ用ディスク装置5のよ
うに機械的なシーク機構を持たないため、そのアクセス
時間32,34,36が非常に短く、データ用ディスク
装置のアクセス時間31,33,35の処理時間内に完
全に包含され、図3に示す例では、多重度を“3”にす
ることができる。
【0033】RAID4のレベルのディスクアレイ装置
では、ディスクへのアクセス集中が発生しパリティ用デ
ィスク装置への付加が増大するが、このパリティディス
ク装置にデータ転送レートの高速な半導体ディスク装置
を使用して並列化を実現することにより、ディスク装置
へのアクセス時間の大部分を占めるシーク時間を削除で
きるため、ディスクアレイ装置の性能をRAID5のレ
ベル以上に向上させることができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明のディスクア
レイ装置は、パリティディスク装置としてデータ転送レ
ートの高速な半導体ディスク装置を用いたことにより、
複数のディスク装置に対するライト処理において、同一
のディスク装置に対してデータのアクセスとパリティ情
報のアクセスとが重なる場合には、並列処理ができない
という課題を解決し、RAID4のレベルの制御ロジッ
クおよび制御方式のままで、RAID5のレベル以上の
性能を引き出せるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1のディスクアレイ装置におけるアクセスの
一例を示す図である。
【図3】図2におけるアクセス1,2,3の多重度と処
理時間とを示す図である。
【図4】従来のRAID4のディスクアレイ装置の一例
を示す構成図である。
【図5】図4のディスクアレイ装置におけるアクセスの
一例を示す図である。
【図6】図5におけるアクセス1,2,3の多重度と処
理時間とを示す図である。
【図7】従来のRAID5のディスクアレイ装置の一例
を示す構成図である。
【図8】図7のディスクアレイ装置におけるアクセスの
一例を示す図である。
【図9】図8におけるアクセス1,2,3の多重度と処
理時間とを示す図である。
【符号の説明】
1 ホストシステム 2 ホストインタフェース 3 マイクロプロセッサ(MPU) 4 システムバス 5 データ用ディスク装置 6 パリティ用半導体ディスク装置 7 ディスクアレイ装置 8 ディスクアレイコントローラ 9 パリティ用ディスク装置 10 データとパリティの混在するディスク装置 11 アクセス1(第1のライト処理によってアクセ
スするディスクおよびセクタを指す) 12 アクセス2(第2のライト処理によってアクセ
スするディスクおよびセクタを指す) 13 アクセス3(第3のライト処理によってアクセ
スするディスクおよびセクタを指す) 20〜25 セクタ 31 アクセス1によってアクセスされるセクタ20
および時間 32 アクセス1によってアクセスされるセクタ21
および時間 33 アクセス2によってアクセスされるセクタ22
および時間 34 アクセス2によってアクセスされるセクタ23
および時間 35 アクセス3によってアクセスされるセクタ24
および時間 36 アクセス3によってアクセスされるセクタ25
および時間

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホストシステムとの入出力命令およびデ
    ータの授受を行なうインタフェース部と、並列にアレイ
    構成をなし前記データをリード/ライトする複数の磁気
    ディスク装置と、前記データに冗長性を持たせるための
    パリティ情報をリード/ライトする半導体ディスク装置
    と、前記複数の磁気ディスク装置および前記半導体ディ
    スク装置のデータ処理を制御するディスク制御部とを備
    えることを特徴とするディスクアレイ装置。
  2. 【請求項2】 前記ディスク制御部は、前記データを並
    列にライト処理することを特徴とする請求項1記載のデ
    ィスクアレイ装置。
JP6145120A 1994-06-27 1994-06-27 ディスクアレイ装置 Pending JPH0816327A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961203