JPH09330180A - コンピュータシステムのディスクアレイ装置 - Google Patents
コンピュータシステムのディスクアレイ装置Info
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- JPH09330180A JPH09330180A JP8147003A JP14700396A JPH09330180A JP H09330180 A JPH09330180 A JP H09330180A JP 8147003 A JP8147003 A JP 8147003A JP 14700396 A JP14700396 A JP 14700396A JP H09330180 A JPH09330180 A JP H09330180A
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Abstract
ティ合わせ処理を省き、パリティ合わせにかかる時間を
省略する。また、ディスクアレイ装置を使用するユーザ
に対して、パリティを意識させない。 【解決手段】ストライプグループ毎のパリティの生成/
未生成の情報を保持する冗長データ情報時保持手段を設
けている。パリティ未生成のストライプグループに対し
てライト要求が起きた場合には、書き込み対象のストラ
イプグループのパリティを生成するようにライト処理を
行い、冗長データ情報保持手段140にストライプのパ
リティを生成しそれを保持する。
Description
テムの記憶装置に関する。
ク装置(ハードディスク装置)に代えて、複数の磁気デ
ィスク装置を並列に動かして読み出し/書き込みの高速
化を図り、冗長構成によって信頼性をあげた外部記憶装
置であるディスクアレイ装置が考えられている(論
文:″A Case for Redundant Arrays of Inexpens
iveDisks(RAID)″,David A.Patterson,Ga
rth Gibson,and RandyH.Katz,Computer Scienc
e Division Department of Electrical Engineerin
g and Computer Science,University of Californ
ia Berkelay)。記憶装置は、一般的にディスクアレイ
装置やRAID(Redundant Arrays ofInexpensive
Disks)と呼ばれている。論文の中では、ディスクアレ
イ装置の構成により、そのレベルに1から5までの番号
が与えられている。RAIDレベル3は、大量のデータ
を転送するシーケンシャルファイルアクセスに対し性能
の向上が見込め、RAIDレベル5は、小さなサイズの
読み書きが大量に発生するランダムアクセスに対して性
能の向上が見込まれることは周知の通りである(日経エ
レクトロニクス1993/4/26No.576P.77〜91特集ディス
クアレイ装置)。
て説明する。ディスクアレイ装置は複数の磁気ディスク
装置を有する。アレイ制御とは、複数の磁気ディスク装
置にどのようにデータを分散させ、また、どのように冗
長データを作成し、冗長データをどこに格納するかを規
定することである。
置で構成するディスクアレイ装置には、0から7までの
データ格納領域がある。このデータ格納領域はストライ
プと呼ばれ、図8では、32KBのデータを格納するこ
とができる。
表す冗長データ格納領域がある。P01には、ストライ
プ0番とストライプ1番に格納しているデータの排他的
論理和(XOR)を演算した (P01)=(ストライプ0のデータ)XOR(ストラ
イプ1のデータ) を格納する。同様にPnmの場合は、 (Pnm)=(ストライプnのデータ)XOR(ストライ
プmのデータ) を格納する。このような冗長データは、ディスクアレイ
装置を構成するディスク装置のディスク装置の内、1台
のディスク装置が壊れた時に有効になる。この状態を縮
退状態と呼ぶが、この状態における読み書き処理につい
ては後述する。
ライプm番と、冗長データ格納領域Pnmをまとめて、ス
トライプグループと呼ぶ。コンピュータシステムからデ
ィスクアレイ装置を見ると、ストライプ0番から7番ま
で連続した論理的な1台の記憶装置として認識される。
しかし、実際には複数のディスク装置を使用している。
の配置方式は、Left−Asymmetric方式と呼ばれ、RA
IDレベル5のディスクアレイ装置では一般的な冗長デ
ータの配置方式である。
レイ装置からデータを読み出す処理について説明する。
例えば、ストライプ4と5には、アプリケーシヨンが格
納されている。コンピュータシステムがこのアプリケー
シヨンの読み出し要求をディスクアレイ装置に発行する
と、ディスクアレイ装置は、物理ディスク装置1番のス
トライプ4番(64KBからの32KB)と、物理ディ
スク装置2番のストライプ5番(64KBからの32K
B)を読み出し、コンピュータシステムに転送する。
イ装置にデータを書き込む処理について説明する。ディ
スクアレイ装置の書き込み処理は、冗長データがあるた
めに、単体で使用されるディスク装置とは異なる。デー
タ領域に書き込みを行うと、冗長データも更新する必要
がある。例えば、ストライプ6番にデータ書き込む時に
は、二つの方式がある。
書き込む前に (P67)=(ストライプ6のデータ)XOR(ストラ
イプ7のデータ) の演算を行い、冗長データP67を生成し、ストライプ
6番のデータと、冗長データP67を書き込む方式であ
る。P67を生成するには、ストライプ7のデータを読
み出し、P67を生成する必要がある。
OR(ストライプ6に書き込むデータ)XOR(書き込
む前のP67の冗長データ) を演算する方式である。この演算を行うためには、スト
ライプ6にデータを書き込む前に、ストライプ6のデー
タと冗長データP67を読み出し、P67を求めてか
ら、ストライプ6にデータを書き込み、冗長データP6
7を書き込む。
と呼び、第2の方法を部分更新型ライト処理と呼ぶこと
にする。
レイ装置において特徴的な、縮退時のリード処理につい
て説明する。例えば、図8で、ディスク装置1番が故障
して読み書きができなくなったとする。この状態で、ス
トライプ4,5に格納されたアプリケーシヨンを読み出
すことを考える。ディスクアレイ装置は、まず、ストラ
イプ4番からアプリケーシヨンの前半分を読み出そうと
するが、エラーが発生して読み出すことができない。こ
のような場合、ディスクアレイ装置は、冗長データP4
5とストライプ5を読み出し (ストライプ4のデータ)=(P45)XOR(ストラ
イプ5のデータ) を演算し、壊れたディスク装置1番のデータを生成す
る。生成したストライプ4のデータと、読み出したスト
ライプ5のデータをコンピュータシステムに転送する。
これにより、ディスク装置が1台壊れた縮退状態に追い
てもデータの読み出しを行うことができる。
じめディスク装置1番が壊れていることを知っていれ
ば、ストライプ4番に対する読み出し処理は省略でき
る。
しいパリティが生成されていなければならない。このパ
リティ合わせには、二つの方式が用いられている。
に対して、 (Pnm)=(ストライプnのデータ)XOR(ストライ
プmのデータ) を演算する方式である。
全てのディスク装置に対して、ゼロを書き込む方式であ
る。第2の方式は演算が必要な第1の方式に比べて、デ
ィスク装置にデータを書き込むだけであり、処理が簡略
化できる。上記パリティ演算式が満たされていれば、書
き込むデータはゼロでなくても良い。
うに、冗長データにパリティを用いるディスクアレイ装
置では、パリティがあっていなければ、縮退時のデータ
を保証することができない。つまり、パリティがあって
いない状態で縮退状態に移行すると、失ったデータを正
しく再生できない。そのため、ディスクアレイ装置で
は、パリティ合わせの処理を、ディスクアレイを構成し
た工場出荷時や、ユーザがアレイを構成した初期導入時
に必ず行わなければならない。
装置の性能や、XOR演算性能等で決まる。例えば、デ
ィスク装置の書き込み性能がIMB/秒の場合、1台の
ディスクをゼロ初期化するのに、4GBのディスクの場
合68分程度かかる。
ィスクアレイ装置の容量も大容量化している。パリティ
合わせにかかる時間も年々増加している。
期導入時にかかる、パリティ合わせ時間を無くすことに
ある。
に、本発明はディスクアレイ装置に、ディスクアレイ装
置内の冗長データの状態を保持する、冗長データ状態保
持手段を設けたことを特徴とする。
ュータシステムとディスクアレイ装置間を流れるデータ
を関する要求監視手段と、要求監視手段と冗長データ保
持手段の情報を元にアレイ制御を行う冗長データ生成手
段を設けた。
ータ保持手段を不揮発性の記憶手段を使用した。
ループ毎の冗長データの状態を保持する。具体的には、
対応するストライプグループのパリティが既に生成済み
であるか否かを保持する。コンピュータシステムから本
発明を使用するディスクアレイ装置にライト要求が発行
されると、ディスクアレイ装置は、ライトする場所のス
トライプを求め、そのストライプグループのパリティが
生成されているか否かを冗長データ状態保持手段から読
み出す。もう既にパリティが生成されている場合には、
部分更新型ライト処理を行うことができる。まだパリテ
ィが生成されている場合には、読み出し型ライト処理を
行い、そのストライプグループのパリティを合わせ、冗
長データ情報保持手段にパリティを合わせたことを保持
する。
生したパリティグループからパリティが生成されて行
く。このため、初期導入時にパリティ合わせを行わなく
ても、ディスクアレイを使用するうちにパリティ合わせ
を行うことができる。
行されるコンピュータシステムからのリードライト要求
を監視する。コンピュータシステムからの要求がある既
定値以下になると、要求監視手段は、冗長データ監視手
段にストライプグループのパリティを生成するように要
求する。冗長データ生成手段は、冗長データ状態保持手
段から、まだパリティ合わせを行っていないストライプ
グループを選び出し、そのストライプグループのパリテ
ィを合わせる。このように処理することで、ライトの発
生していないストライプグループに対してもパリティを
合わせることができる。
期導入時に行わないため、全てのストライプグループの
パリティが合うまでには時間がかかる。このため、冗長
データ情報保持手段を不揮発性の記憶手段を用いてい
る。よって、途中までパリティ合わせを行った状態で電
源を遮断しても、次回電源起動時に以前のストライプグ
ループの状態を失うことはない。
て説明する。
施例であるディスクアレイ装置を備えたコンピュータシ
ステムの概略構成を示す図である。
システム900は、バス950を用いて接続する。バス
950としては、SCSI(Small Computer System
Interface),ISA(Industry Standerd Archit
ecture),EISA(Extended Industry Standerd
Architecture),PCI(Peripheral CompornentI
nterconnect)などを用いる。また、PCMCIA(Pe
rsonal Computer Memory Card Internatinal Asso
ciation)やJEIDA(Japan ElectronicIndustry
Development Association)によって規定されるイン
タフェースを用いることもできる。もちろん、その他の
バスを用いてもよい。
ィスク装置500を接続する。本実施例の場合は3台の
ディスク装置500を接続する。ディスク装置を接続す
るバス550としてはIDEやSCSIが一般的であ
る。本実施例ではSCSIを例にとる。
タシステム900のバス950と接続するためのバス変
換器110と、ディスク装置500を接続するためのS
CSIコントローラ120と、アレイ制御等を行うMP
U130と、冗長データ情報保持手段を実現するEEP
ROM(Electric Erasable Programable ReadOnl
y Memory)140で構成する。EEPROM140に
保持した情報は、ディスクアレイ装置100の電源が遮
断されても消えることはない。
で示す処理を行う。主な機能は、アレイ制御131と、
要求監視132と、冗長データ生成133である。本実
施例では、ディスクアレイ装置100内にMPU130
を設けたが、コンピュータシステム900内にあるCP
Uにその処理を行わせる方法もある。
段について説明する。本実施例では、冗長データ情報保
持手段をEEPROMで実現する。EEPROMの1ビ
ット毎にストライプグループのパリティ生成済み(0:
ビットOFF)と、パリティ未生成(1:ビットON)
で表す。
ィ生成の情報を確認するためには、アドレス0000H
の0ビット目を確認し、もしそのビットが0ならばスト
ライプグループ0番のパリティは生成済みであり、1な
らパリティは未生成である。ストライプグループ10番
のパリティ生成の情報を確認するためには、アドレス0
001Hの2ビット目を確認し、もしそのビットが0な
らストライプグループ0番のパリティは生成済みであ
り、1ならパリティは未生成である。
うなディスクアレイ装置であれば、EEPROM140
には4096KBの容量が必要になる。
アレイ装置にライト要求が送られてくると、MPU13
0内のアレイ制御131がライト要求を解釈し、ライト
を行うストライプグループ番号を算出する。アレイ制御
131は、EEPROM140から、ストライプグルー
プ番号に対応するパリティの状態を獲得する。もし、パ
リティ未生成(対応するビットが1)なら読み出し型ラ
イト処理を行う。パリティが生成済み(対応するビット
が0)なら部分更新型ライト処理を行う。
読み出し型ライト処理を行った場合には、EEPROM
140の対応するビットを0にする。これにより次回、
同ストライプグループにライト要求が来た場合には、部
分更新型ライト処理を行うことができる。
説明する。図6は一つのストライプグループを抜き出し
たものである。ストライプグループは、データ領域のS
0,S1と、冗長データ領域のP01からなる。
求が来た場合を考える。MPU130はライト要求を受
け取ると、ストライプグループ番号を算出する。アレイ
制御131は、EEPROM140から、ストライプグ
ループ番号に対応するパリティの状態を獲得する。
が1)の場合、アレイ制御131は、まず、領域Aにコ
ンピュータシステムから送られてきたデータ(NEW−
A)を書き込む。書き込みが終了すると、アレイ制御1
31はS0とS1のデータを全て読み出し、 (P01)=(S0)XOR(S1) を算出する。算出した冗長データ(パリティ)をP01
に書き込み、EEPROM140の対応するビットを0
(パリティ生成済み)にする。
0)の場合、アレイ制御131は、まず、書き込む前の
領域Aのデータ(OLD−A)と、領域Aに対応するP
01内の領域P(OLD−P)を読み出す。アレイ制御
131は (NEW−P)=(OLD−A)XOR(OLD−P)
XOR(NEW−A) を算出する。ここで、(NEW−A)はコンピュータシ
ステムから送られた、領域Aに書き込むべきデータであ
る。アレイ制御131は、領域Aに(NEW−A)を、
領域P(NEW−P)を書き込み処理を終了する。
ープのパリティを生成する前に、1台のディスク装置5
00が故障して、縮退状態に移行することが考えられ
る。パリティが未生成で読み出し型ライト処理を行おう
としたが、読み出し対象のディスク装置が故障していて
ストライプのデータが読み出せない場合には、そのスト
ライプからは全て0が読めたとして処理を行う。
ド処理は、縮退時リード処理とも従来のディスクアレイ
装置と変わらない。
0内の要求監視132で、冗長データ生成手段はMPU
130内の冗長データ生成133で実現している。
から発行される、単位時間当たりのリードライト要求を
カウントする。単位時間当たりのリードライト要求が既
定値以下になると、要求監視132は、冗長データ生成
133にパリティを生成するように要求する。
40をチェックし、まだビットが1(パリティが未生
成)なストライプグループを捜し出す。冗長データ生成
133は、当該ストライプグループに対してパリティ合
わせを行う。
にパリティ合わせを行っておかなくても、ライト処理を
繰り返すうちに、使用したストライプグループからパリ
ティを合わせることができる。また、要求監視手段と、
冗長データ生成手段により、ディスクアレイ装置が内部
処理としてパリティ合わせを行ってくれる。
ユーザが初期導入時にパリティ合わせを行う必要が合っ
たが、本発明を用いることでユーザはパリティ合わせを
意識する必要がない。
施例であるディスクアレイ装置を備えたコンピュータシ
ステムの概略構成を示す図である。
1の実施例ではディスクアレイ装置100にEEPRO
M140で実現していた冗長データ情報保持手段を、デ
ィスク装置600内に設けた点である。
に、一般的に512バイトを単位としてデータを保持す
る。本実施例で使用するディスク装置は、図5(B)に
示すように、従来の512バイトの記録単位に冗長デー
タ情報保持手段として属性バイト690を1バイト付加
している。
プのパリティの状態を保持する。属性バイトの値が0の
場合には、そのストライプグループのパリティは未生成
であり、1の場合にはパリティは生成済みである。
アレイ装置にライト要求が送られてくると、MPU13
0内のアレイ制御131がライト要求を解釈する。アレ
イ制御131は、まず、部分更新型ライト処理を試み
る。
む前のデータと、書き込む前の冗長データを読み出す。
そして、読み出した冗長データの属性バイトをチェック
する。属性バイトが1の場合には、既に当該ストライプ
グループはパリティ生成済みであるため、そのまま部分
更新型ライト処理を続行する。もし、属性バイトが0の
場合には、読み出し型ライト処理に変更してライト処理
を行い、データの書き込みと、当該ストライプグループ
のパリティ合わせを行う。冗長データを書き込むときに
は、属性バイトを1に変更して書き込む。これにより次
回、同ストライプグループにライト要求が来た場合に
は、部分更新型ライト処理を行うことができる。
説明する。図7は一つのストライプグループを抜き出し
たものである。ストライプグループは、データ領域のS
0,S1と、冗長データ領域のP01からなる。物理デ
ィスク装置のデータの保持単位は512バイトとしてい
るので、例えば32KBのストライプの場合、512バ
イトの領域64個で一つのストライプを構成している。
求が来た場合を考える。アレイ制御131は部分更新型
ライト処理でライトを試みる。アレイ制御131は、書
き込む前の領域Aのデータ(OLD−A)と、領域Aに
対応するP01内の領域P(OLD−P)を読み出す。
次に、読み出した領域Pの属性バイト690をチェック
する。属性バイトの状態により以下の二つの処理に分か
れる。
属性バイト690が1の場合、ストライプグループすで
にパリティ生成済みであるので、そのまま部分更新型ラ
イト処理を続行する。アレイ制御131は、 (NEW−P)=(OLD−A)XOR(OLD−P)
XOR(NEW−A) を算出する。ここで、(NEW−A)はコンピュータシ
ステムから送られた、領域Aに書き込むべきデータであ
る。アレイ制御131は、領域Aに(NEW−A)を、
領域Pに(NEW−P)を書き込み処理を終了する。
イトに0が含まれている場合、ストライプグループはま
だパリティが生成されていないので、読み出し型ライト
処理に変更する。アレイ制御131は、まず、領域Aに
コンピュータシステムから送られてきたデータ(NEW
−A)を書き込む。書き込みが終了すると、アレイ制御
131はS0とS1のデータを全て読み出し、 (P01)=(S0)XOR(S1) を算出する。算出した冗長データ(パリティ)をP01
に書き込む。このP01への冗長データ書き込み時に属
性バイトを0から1に変更する。
に設けることで、ディスクアレイ装置とディスク装置の
関係が疎になる。第1の実施例の場合、冗長データの生
成情報はディスクアレイ装置内のEEPROM140が
持つ。このため、ディスク装置だけを他のディスクアレ
イ装置100に接続した場合には、EEPROM140
内の冗長データの生成情報を引き継ぐ手段を用意しなけ
ればならない。第2の実施例の場合、冗長データの生成
情報は、各ディスク装置が持つため、ディスク装置だけ
を他のディスクアレイ装置100に接続した場合にも自
動的に情報が引き継がれる。
をディスク装置内に設けても、第2の実施例と同様の効
果を得ることができる。
初期導入時にパリティ合わせを行わなくてもよい。これ
は、初期導入時にパリティ合わせにかかる時間を省略で
きるだけではなく、ディスクアレイ装置を使用するユー
ザに対して、パリティを意識させなくてもよい。
備えたコンピュータシステムの構成を示したブロック
図。
M140の情報保持方式を示す説明図。
備えたコンピュータシステムの構成を示したブロック図
である。
イトを持つディスク装置のデータ配置方式を示す説明
図。
と、部分更新型ライト処理の説明図。
部分更新型ライト処理の説明図。
した説明図。
Claims (4)
- 【請求項1】複数のディスク装置にデータを分散させて
保持し、前記ディスク装置には前記データから求める冗
長データを付加して保持するコンピュータシステムの記
憶装置において、 前記記憶装置の記録単位毎の冗長データの状態を保持す
る冗長データ状態保持手段を設け、コンピュータシステ
ムから前記記憶装置に転送されたデータを書き込む際の
アルゴリズムを、前記冗長データ状態保持手段の情報を
元に決定することを特徴とするコンピュータシステムの
ディスクアレイ装置。 - 【請求項2】複数のディスク装置にデータを分散させて
保持し、前記ディスク装置には前記データから求める冗
長データを付加して保持するコンピュータシステムの記
憶装置において、 前記コンピュータシステムから前記記憶装置に転送され
たデータを書き込むときに、前記記憶装置内の一定の単
位毎に冗長データを作成し、前記冗長データの作成/未
作成の情報を冗長データ状態保持手段に保持することを
特徴とするコンピュータシステムのディスクアレイ装
置。 - 【請求項3】請求項1または、請求項2において、前記
冗長データ状態保持手段は、不揮発性の記憶手段で構成
するコンピュータシステムのディスクアレイ装置。 - 【請求項4】請求項1または請求項2において、前記コ
ンピュータシステムから前記記憶装置に転送されるデー
タを監視する要求監視手段と、冗長データの生成を行う
冗長データ生成手段を設け、前記冗長データ生成手段
は、前記要求監視手段の情報と、前記冗長データ情報保
持手段の情報を元に、冗長データの生成を制御するコン
ピュータシステムのディスクアレイ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14700396A JP3711631B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | コンピュータシステムのディスクアレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14700396A JP3711631B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | コンピュータシステムのディスクアレイ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09330180A true JPH09330180A (ja) | 1997-12-22 |
JP3711631B2 JP3711631B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=15420375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14700396A Expired - Lifetime JP3711631B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | コンピュータシステムのディスクアレイ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3711631B2 (ja) |
Cited By (6)
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-
1996
- 1996-06-10 JP JP14700396A patent/JP3711631B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPWO2014010077A1 (ja) * | 2012-07-13 | 2016-06-20 | 富士通株式会社 | ディスクアレイ制御装置、ディスクアレイ制御方法及びディスクアレイ制御プログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3711631B2 (ja) | 2005-11-02 |
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