JPH10105344A - データ記録装置システム及びそのデータ書込方法 - Google Patents

データ記録装置システム及びそのデータ書込方法

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JPH10105344A
JPH10105344A JP9246751A JP24675197A JPH10105344A JP H10105344 A JPH10105344 A JP H10105344A JP 9246751 A JP9246751 A JP 9246751A JP 24675197 A JP24675197 A JP 24675197A JP H10105344 A JPH10105344 A JP H10105344A
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recording device
recording
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controller
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Kaisho Ri
海承 李
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    • G06F2211/10—Indexing scheme relating to G06F11/10
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 データ復旧情報読出し動作のオーバヘッドを
減らしてデータ入出力性能を向上させる記憶装置システ
ムを提供する。 【解決手段】 記憶装置システムにおいて、データ復旧
情報をブロック形態で所定の領域に記録し、残りの領域
にデータを記録する多数の記録装置と、これら各記録装
置から読出されるデータ復旧情報を記憶する多数のキャ
ッシュ記憶装置と、前記記録装置へのデータ書込時に、
前記記録装置から読出した既存のデータ及びデータ復旧
情報とこれから記録する新データとから新たにデータ復
旧情報を計算して前記キャッシュ記憶装置に記憶させる
コントローラと、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデータ処理装置にお
ける記録装置システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータシステムの性能は中央処理
装置( ＣＰＵ）と入出力サブシステムによって左右され
る。近年、ＬＳＩ技術の発展でＣＰＵの処理速度が大き
く向上しているにもかかわらず、入出力サブシステムの
性能改善が遅れているために、全システムの実行時間の
中で入出力にかかる時間の比率が増大している。また、
入出力サブシステムの誤り発生時のデータ復旧費用が増
加していることからも、優れた性能と信頼性を備えた入
出力サブシステムの必要性が増してきた。
【０００３】このために研究中のシステムの一つがＲＡ
ＩＤ(Redundant Arrays of Inexpensive Disks）サブシ
ステムである。現在ＲＡＩＤ関連技術は商用化段階にあ
り、大学ではＲＡＩＤアルゴリズムに関する研究とシミ
ュレーションを用いた実験を通じて活発な理論的研究を
続けており、一方、企業では多様な性能確認試験を通じ
て改善点を見つけることにより、入出力性能改善及び信
頼性向上のための努力を続けている。
【０００４】ＲＡＩＤサブシステムはディスクアレイ構
造である。ディスクアレイ構造自体は以前からハードデ
ィスクの入出力性能向上のための方法としてスーパーコ
ンピュータ等で用いられてきたが、ＲＡＩＤの概念は１
９８８年にカリフォルニア大学バークレー校の３人のコ
ンピュータ学者により確立された。ＲＡＩＤ理論は入出
力装置のうち、カートリッジテープのような順次アクセ
ス装置にも適用可能であるが、主な対象はハードディス
ク装置である。ＲＡＩＤシステムの主な目的は、データ
を複数のディスクドライバに分散記録するか、入出力装
置の性能向上と容量拡大のためにストリッピング重複デ
ータをもったディスクミラーリングにして記録し、そし
てデータ復旧にはパリティ情報を用いることである。こ
の目的を達成するために、ＲＡＩＤシステムは各コンピ
ュータシステムの特徴及び使用環境に従って６段階に分
類される。以下、各ＲＡＩＤレベルに関する内容を簡単
に説明する。
【０００５】ＲＡＩＤレベル０：処理速度に重点を置
き、ディスクアレイ上の全てのドライバにデータを分散
記録するが、データの信頼性に劣る。
【０００６】ＲＡＩＤレベル１：ミラーリングによりデ
ータを記録する。ミラーリングはよく用いられる信頼性
向上のための方法であるが、ディスク内容の全てが複写
ディスクに記録されるために多くのディスク領域が必要
となり、データの記録に最大でも全ディスク容量の５０
％しか使用できないという欠点がある。しかし、同じデ
ータが複写ディスクに存在するので、信頼性の点では一
番良い方法である。
【０００７】ＲＡＩＤレベル２：ＲＡＩＤレベル１の欠
点である、信頼性確保のために使われる多くのディスク
領域を削減するために、データをバイト単位で各ディス
クアレイに分散記録する。そして、誤り認識と誤り訂正
のためにハミングコードを使用しており、データディス
ク以外に幾つかの検査ディスクを持つ。
【０００８】ＲＡＩＤレベル３：入出力が一度要求され
ると、データがドライバに対し並列に入出力され、パリ
ティデータは別のドライバに記録され、且つディスクス
ピンドルは全てのドライバが同時にデータを入出力し得
るように同期化される。従って、入出力は処理速度が遅
くても並列で行われるため、速いデータ伝送が可能にな
る。また、一つのドライバがエラーを起こしても、他の
ドライバとパリティドライブを使用することにより、全
体のデータレートは落ちるがエラーしたデータは復元さ
れる。ＲＡＩＤレベル３は、非常に速いデータ伝送速度
を要求するアプリケーション、スーパーコンピュータ、
イメージ操作プロセッサなどに用いられる。即ち、ロン
グデータブロック(Long Data Block) の伝送には高い能
力を発揮する。しかし、速い入出力が要求されるショー
トデータブロック(Short Data Block)の伝送には向いて
いない。尚、ＲＡＩＤレベル３は重複のために、シング
ルドライバをデータドライバのように使用することによ
り、ＲＡＩＤレベル１より少ないドライバで済むが、コ
ントローラは高性能のものが要求され複雑になる。
【０００９】ＲＡＩＤレベル４：ＲＡＩＤレベル４では
パリティデータが別のドライバ内で演算記録され、デー
タもストリップトアクロス(Striped Across)される。デ
ータのエラー時に復旧可能であり、読出し性能はＲＡＩ
Ｄレベル１と同様であるが、書込み性能はパリティ情報
をドライバに供給しなければならないために、シングル
ドライバに比べて著しく劣る。
【００１０】ＲＡＩＤレベル５： ＲＡＩＤレベル５は
ＲＡＩＤレベル４の書き込み性能の改善を目的としてお
り、データは各ドライブアレイにストリップトアクロス
され、パリティデータも書込み時のボトルネック現象を
無くすために全ドライバに分散記録される。ＲＡＩＤレ
ベル５では、データ書込み時にパリティを再び計算する
ために全ドライバで書き込まれたデータを読み出さなけ
ればならないため、書込み速度が遅くなる。しかし、デ
ータ入出力の伝送のためのプロセッシングが可能であ
り、エラーが生じたドライブデータの復旧も可能であ
る。また、ロングデータ記録に効果的であり、もしアプ
リケーションプログラムをデータ読出しに多くの比重を
置くようにするか、或いはアレイデザイン(array desig
n)を書込み性能向上のために改善すれば、ショートデー
タの書込みにも高い性能を得ることができる。更に、Ｒ
ＡＩＤレベル５はノンアレイ装置に比べて価格面で一番
効果的である。
【００１１】上述した各種ディスクアレイ構造のうち、
ＲＡＩＤレベル５の構造は少ない費用で大きな信頼性が
得られるとともに、並列ディスクアクセスが可能なので
データ処理速度が向上する。
【００１２】次に、図１〜図３を参照して前記ＲＡＩＤ
レベル５の構造と、伝送されてきたデータを各ドライバ
に書き込む過程を説明する。
【００１３】図１はブロック構成図であり、ＣＰＵ２は
入出力バス４を通じて伝送されてきたデータをコントロ
ーラ６へ伝送し、入出力バス４に連結されたコントロー
ラ６はＣＰＵ２によって制御され、ＣＰＵ２とＳＣＳＩ
バス８に連結されている各ドライブディスク（ドライバ
ＤＲ）ＤＲ１〜ＤＲ５の間の入出力データを制御する。
ＳＣＳＩバス８に連結されている各ドライバＤＲ１〜Ｄ
Ｒ５はコントローラ６の制御下に伝送されてきたデータ
を記録／再生する。
【００１４】図２はデータ伝送の流れを示す。伝送され
てきたデータ（ＮＤ）は、ストリップ単位（図２ではデ
ータをストリップ３に分けている）に分けられ、各ドラ
イバＤＲ１〜ＤＲ５に分散記録される。各ドライバＤＲ
１〜ＤＲ５はデータの記録されるデータブロックＤと、
パリティ情報の記録されるパリティブロックＰを有し、
コントローラ６の制御下に伝送されてきたＮＤを記録す
る。
【００１５】図３は、ホストコンピュータから伝送され
たデータＮＤとパリティ情報が各ドライバに書き込まれ
る過程を示すフローチャートである。まずＣＰＵ２はデ
ータ書込み命令を受信すると、１０段階で目標位置を計
算した後に１２段階に進む。１２段階で、ＣＰＵ２は伝
送されてきたデータＮＤをコントローラ６へ伝送する。
以後、１４、１６段階でコントローラ６は各ドライバに
記録されたデータＯＤとパリティＯＰを読み出した後、
１８段階に進む。１８段階でコントローラ６は下記の数
式( １) により新しいパリティＮＰを計算した後、２
０、２２段階でコントローラ６はＮＤとＮＰを該当のド
ライバに書き込む。
【数１】ＮＰ＝ＯＰ∀ＯＤ∀ＮＤ、（∀は排他的論理和
を意味する）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＲＡ
ＩＤレベル５の構造をもつＲＡＩＤシステムの記憶装置
システムでは、ショートデータブロックの書込み命令を
受信した場合、ストリップ上で他のディスクドライバに
もアクセスするため、システム全体の性能が低下する。
これは作業負荷の多いＯＬＴＰ(On-Line Transaction P
rocessing)環境で更に著しくなる。即ち、パーシャルス
トリップ書込みの場合、書込み遂行の手続きは前記数式
( １) のようにＯＰとＯＤを該当ドライバから読み出し
た後、排他的論理和を行い、その結果を再びＮＤと排他
的論理和を行った後、ＮＰとＮＤを該当ドライバに書き
込むことになるため、２回の読出し動作と２回の書込み
動作が必要となり、シングルドライバに比べてオーバヘ
ッドが大きくなる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明のデータ記録装置システムは、データ復
旧情報をブロック形態で所定の領域に記録し、残りの領
域にデータを記録する多数の記録装置と、これら各記録
装置から読出されるデータ復旧情報を記憶する多数のキ
ャッシュ記憶装置と、前記記録装置へのデータ書込時
に、前記記録装置から読出した既存のデータ及びデータ
復旧情報とこれから記録する新データとから新たにデー
タ復旧情報を計算して前記キャッシュ記憶装置に記憶さ
せるコントローラと、を備えることを特徴とする。記録
装置のデータ復旧情報を記録する領域は先頭領域に設定
しておくとよく、新たに計算されたデータ復旧情報を記
録装置にも書込むようにする。また、既存のデータ、既
存のデータ復旧情報、及び新データを排他的論理和演算
して新たにデータ復旧情報を計算することができる。
【００１８】コントローラは、記録装置から既存のデー
タ復旧情報を読出す前にキャッシュ記憶装置のキャッシ
ュヒットを判断する。具体的には、コントローラは、デ
ータ書込命令が入ってくると、記録装置から既存のデー
タを読出すとともにキャッシュ記憶装置のキャッシュヒ
ットを判断し、キャッシュヒットの場合は該キャッシュ
ヒットのデータ復旧情報、前記既存のデータ、及び新デ
ータから新たにデータ復旧情報を計算して前記キャッシ
ュ記憶装置を更新しかつ前記記録装置へ新データととも
に書込み、キャッシュミスの場合は前記記録装置から読
出した既存のデータ復旧情報、前記既存のデータ、及び
新データから新たにデータ復旧情報を計算して前記キャ
ッシュ記憶装置を更新しかつ前記記録装置へ新データと
ともに書込む制御を行うものとする。この場合、データ
書込命令が入ってくると、コントローラが記録装置から
既存のデータを読出す前に、該記録装置の新しいデータ
復旧情報の書込位置が計算されて提供されるようにして
おくことができ、これはコントローラが接続されるＣＰ
Ｕにより計算可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】図４は、パリティキャッシュアレイ３８が
接続されたＲＡＩＤシステムのブロック構成図である。
ＲＡＩＤシステムは、ＲＡＩＤシステムの全般的な制御
を行うＣＰＵ３０と、入出力バス３２によりＣＰＵ３０
に接続されＣＰＵ３０の制御により伝送されてきたデー
タを各ドライブアレイ３９に分散記録或いは記録されて
いるデータを再生するコントローラ３４と、ＳＣＳＩバ
ス３６を通じてコントローラ３４に接続され、コントロ
ーラ３４の制御下に伝送されてきたデータとデータ復旧
情報（パリティ情報）を記録及び再生するドライバ１〜
５（３９）と、コントローラ３４と各ドライバ１〜５(
３９) との間のＳＣＳＩバス３６に接続されてパリティ
情報を記録するキャッシュ１〜５（３８）とから構成さ
れる。各ドライバ１〜５（３９）は、データ及びパリテ
ィ情報の記録及び読出しのために多数のブロックで構成
される。尚、この例の各ドライバ１〜５（３９）はＲＡ
ＩＤレベル５の構造で定義されたストリッピングをやめ
て、ディスク上のシリンダゼロ（先頭領域）に必要な数
だけのパリティブロックを設定して、データは記録しな
いパリティ情報記録領域として使用する。
【００２１】図５は、データ書込み動作時のフローチャ
ートである。図４及び図５を参照して、データ書込み動
作時の制御過程を説明する。
【００２２】まず、ＣＰＵ３０はデータ書込み命令を受
信すると、４０段階で必要なタスクファイルをアップデ
ートし、ドライバ内の別のパリティブロックを使用する
ために、ターゲットシリンダを計算（目標位置＝パリテ
ィブロック＋要求位置）して４２段階に進む。４２段階
では、ＣＰＵ３０は書込むデータＮＤをコントローラ３
４へ伝送する。４４段階で、コントローラ３４はＮＰを
生成するためにＯＤを該当ドライバ１〜５（３９）から
読み出した後、４６段階に進んで読み出すパリティ情報
ＯＰがキャッシュ１〜５( ３８) でヒットするか確認
し、キャッシュヒットであれば、５０段階に進む。キャ
ッシュミスの場合は４８段階に進み、コントローラ３４
はＯＰをドライバから読み出してキャッシュテーブルを
アップデートさせた後、５０段階に進む。その後、５０
段階でコントローラ３４は読み出したＯＰ、ＯＤ及びＮ
Ｄから下記の数式（２）のような計算過程を通じて新た
なＮＰを計算した後、５２段階に進む。５２段階ではコ
ントローラ３４はキャッシュテーブルをアップデートさ
せた後、５４段階に進む。そして、コントローラ３４は
５４、５６段階でホストコンピュータから伝送されたデ
ータＮＤと計算されたＮＰを該当のドライバに書き込ん
だ後データ書込み過程を終了する。
【数２】ＮＰ＝ＯＰ∀ＯＤ∀ＮＤ
【００２３】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明は、パリテ
ィキャッシュを各ドライバとコントローラとの間に接続
することにより、パリティ情報の読出し動作要求を迅速
に支援可能にし、且つパリティ情報を記録するためのパ
リティブロックをディスク上のシリンダゼロから設定す
るために、連続的な読出／書込動作時に別の検索作業に
よる時間遅延を防止することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来におけるＲＡＩＤレベル５の記憶装置シス
テムのブロック構成図。
【図２】従来におけるＲＡＩＤレベル５でデータ伝送の
流れを示した説明図。
【図３】図１の記憶装置システムにおける書込過程を説
明するためのフローチャート。
【図４】本発明による記憶装置システムのブロック構成
図。
【図５】図４の記憶装置システムにおける書込過程のフ
ローチャート。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データ復旧情報をブロック形態で所定の
    領域に記録し、残りの領域にデータを記録する多数の記
    録装置と、これら各記録装置から読出されるデータ復旧
    情報を記憶する多数のキャッシュ記憶装置と、前記記録
    装置へのデータ書込時に、前記記録装置から読出した既
    存のデータ及びデータ復旧情報とこれから記録する新デ
    ータとから新たにデータ復旧情報を計算して前記キャッ
    シュ記憶装置に記憶させるコントローラと、を備えたこ
    とを特徴とするデータ記録装置システム。
  2. 【請求項２】 記録装置のデータ復旧情報を記録する領
    域が先頭領域に設定される請求項１記載のデータ記録装
    置システム。
  3. 【請求項３】 新たに計算されたデータ復旧情報を記録
    装置にも書込む請求項２記載のデータ記録装置システ
    ム。
  4. 【請求項４】 既存のデータ、既存のデータ復旧情報、
    及び新データを排他的論理和演算して新たにデータ復旧
    情報を計算する請求項１〜３のいずれか１項に記載のデ
    ータ記録装置システム。
  5. 【請求項５】 コントローラは、記録装置から既存のデ
    ータ復旧情報を読出す前にキャッシュ記憶装置のキャッ
    シュヒットを判断する請求項１〜４のいずれか１項に記
    載のデータ記録装置システム。
  6. 【請求項６】 コントローラは、データ書込命令が入っ
    てくると、記録装置から既存のデータを読出すとともに
    キャッシュ記憶装置のキャッシュヒットを判断し、キャ
    ッシュヒットの場合は該キャッシュヒットのデータ復旧
    情報、前記既存のデータ、及び新データから新たにデー
    タ復旧情報を計算して前記キャッシュ記憶装置を更新し
    かつ前記記録装置へ新データとともに書込み、キャッシ
    ュミスの場合は前記記録装置から読出した既存のデータ
    復旧情報、前記既存のデータ、及び新データから新たに
    データ復旧情報を計算して前記キャッシュ記憶装置を更
    新しかつ前記記録装置へ新データとともに書込む請求項
    ５記載のデータ記録装置システム。
  7. 【請求項７】 データ書込命令が入ってくると、コント
    ローラが記録装置から既存のデータを読出す前に、該記
    録装置の新しいデータ復旧情報の書込位置が計算されて
    提供される請求項６記載のデータ記録装置システム。
JP9246751A 1996-09-16 1997-09-11 データ記録装置システム及びそのデータ書込方法 Pending JPH10105344A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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KR1996P40202 1996-09-16

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