JPH10124263A - アレイ・コントローラおよびデータ記憶アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 改善された記憶アレイ・コントローラ２０を
提供すること、またそのようなアレイ・コントローラを
組み込んだ改善されたデータ・アレイを提供すること。 【解決手段】 ホスト・システムからデータ記憶装置の
アレイへのデータの転送を制御する、ローカル・バス２
８を介して前記転送時にデータをステージングするデー
タ・バッファ３０を含むアレイ・コントローラ２０が開
示される。アレイ・コントローラは、バッファの動作を
制御するバッファ・コントローラを具備し、さらにデー
タ・バッファとの間でデータを転送するために使用する
ローカル・バス・アドレスによって選択可能な複数のデ
ータ・チャネル３４，３６を提示するチャネル・ハード
ウェアを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホスト・システム
と複数のデータ記憶装置の間のデータの転送を制御する
コントローラに関し、またそのようなコントローラを組
み込んだデータ処理システムにも関する。

【０００２】

【従来の技術】最近数年間に、コンピュータ・システム
内で大量のデータを記憶するディスク・ドライブ・アレ
イに対する関心が高まってきた。ディスク・アレイは、
一般に、ディスク・ドライブとの間のデータの転送を制
御する１つまたは複数の制御要素を介して使用中のシス
テムに接続可能な多数のディスク・ドライブから構成さ
れる。ディスク・アレイは、大容量データ記憶、高い信
頼性、および使用中のシステムとの間の高速データ転送
が可能なように設計されている。

【０００３】アレイ・アーキテクチャに広く採用されて
いる１つの方法は、ＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａ
ｒｒａｙｓ ｏｆ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｓｋ
ｓ）と呼ばれるものである。ＲＡＩＤの詳細は、論文
「Ａ Ｃａｓｅ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒ
ａｙｓ ｏｆ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｄｉｓｋｓ
（ＲＡＩＤ）」（ＡＣＭ ＳＩＧＭＯＤ ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｃｈｉｃａｇｏ，
ＩＬ．，１９８８年６月１日〜３日、ｐｐ．１０９〜１
１６）を含む多数の文献に記載されている。この論文で
は、異なるレベルのデータ管理を行う５つのアレイ・レ
ベル（ＲＡＩＤ１〜５）が提案されている。各ＲＡＩＤ
レベルでは、ユーザが多数の安価なディスク・ドライブ
を結合することによってそれらのデータ記憶容量を増大
させることができる。ＲＡＩＤシステムでは、２つのド
ライブに２つの同じデータを記憶する（ＲＡＩＤ１）
か、またはアレイの２つまたはそれ以上のドライブ間に
データを散布し、ストライプされたデータのパリティを
計算し、そのパリティ・データを別のドライブに記憶す
ることによって、ドライブの故障によるデータの損失に
対する保護を行う。データを保持しているドライブのう
ちの１つが故障した場合、パリティ・データおよびパリ
ティ・グループの残りのデータを使用して、故障したド
ライブ上のデータを再構成することができる（ＲＡＩＤ
２〜５）。アレイは、データ・ディスクがＮ個、パリテ
ィ・ディスクがＰ個の場合、「Ｎ＋Ｐ」と呼ばれること
が多い。例えば、ＲＡＩＤ３では、単一のパリティ・デ
ィスクに記憶されているパリティ・データにより、デー
タをディスク間にビット単位またはバイト単位でストラ
イプする。したがってＲＡＩＤ３の場合、Ｐは１に等し
い。パリティ・グループは、Ｎ個のディスク上のデータ
とＰ個のディスク上のパリティ・データのグループから
構成される。

【０００４】ＲＡＩＤ３でディスクにデータを記憶する
場合、記憶されているデータに対してＸＯＲオペレーシ
ョンを実行することによってパリティを発生させる。そ
のようにして発生したパリティを別個のディスクに記憶
する。論理データ記録を分割してディスク間にインタリ
ーブし、パリティは別個のディスクに記憶する。ユーザ
のアプリケーション・アクセスに対してすべてのディス
クが同時にアクセスされる。アレイ内に記憶されたデー
タを更新する必要がある場合、そのデータを含んでいる
パリティ・グループのパリティ・データをも更新する必
要がある。パリティの発生は、ソフトウェアか、あるい
はＸＯＲハードウェアの形で実施できる。ハードウェア
実施態様では、一般に、ホスト・システムからアレイへ
データを書き込む際にパリティをより迅速に発生でき
る。そのような実施態様の１つの例は、ヨーロッパ特許
ＥＰ５０８６０４号に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改善
された記憶アレイ・コントローラを提供すること、また
そのようなアレイ・コントローラを組み込んだ改善され
たデータ・アレイを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ホスト
・システムからデータ記憶装置のアレイへのデータの転
送を制御するアレイ・コントローラが提供される。アレ
イ・コントローラは、ローカル・バスを介して前記転送
時にデータをステージングするデータ・バッファに接続
されたプロセッサを含み、バッファの動作を制御するバ
ッファ・コントローラを具備し、さらにデータ・バッフ
ァとの間でデータを転送するために使用するローカル・
バス・アドレスによって選択可能な複数のデータ・チャ
ネルを提示するチャネル・ハードウェアを含む。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、データ・バス
またはデータ・リンク１２を介してＲＡＩＤコントロー
ラ２０に接続されたホスト・コンピュータ・システム１
０を含むデータ処理システムが示されている。ＲＡＩＤ
コントローラ２０は、データ・リンク４０、４２、４
４、４６を介して磁気ディスク・ドライブ５０、５２、
５４、５６の形の複数のデータ記憶装置に接続されてい
る。図１では、各ディスク・ドライブは、別個の通信リ
ンクによってＲＡＩＤコントローラ２０に接続されてい
るが、代替構成では、ディスク・アレイは、ディスク・
ドライブが互いに連鎖され、連鎖の両端がコントローラ
に通信するために結合されたループとしても構成できる
ことが理解できよう。アレイ内のディスク・ドライブの
数は、それにデータ処理システムをつなげる特定のアプ
リケーションによって異なることが理解できよう。ＲＡ
ＩＤ３の構成では、アレイは、１つのパリティ・ドライ
ブとともに３個か４個またはそれ以上のデータ・ドライ
ブから構成される。図のＲＡＩＤコントローラ２０は、
ホスト・システムから分離されているが、例えばアダプ
タ・カードなどの形のホスト・システム内のすべてのＲ
ＡＩＤコントローラ機能を含むことができることが同様
に理解できよう。ホスト・システムは、それ自体のＲＡ
ＩＤコントローラおよびディスク・ドライブのアレイに
接続された第２のホスト・システムに接続することがで
きる。このホスト間通信パスでは、ＲＡＩＤコントロー
ラのうちの１つが故障した場合にある程度の冗長度が得
られる。

【０００８】好ましい実施形態では、ホスト・システム
は、ＩＢＭ ＡＩＸオペレーティング・システムを駆動
するＩＢＭ ＲＩＳＣ Ｓｙｓｔｅｍ／６０００コンピ
ュータである。ＲＩＳＣ Ｓｙｓｔｅｍ／６０００コン
ピュータならびにＡＩＸオペレーティング・システムの
詳細は、出版文献から容易に得られる。ホストとＲＡＩ
Ｄコントローラとディスク・ドライブの間の接続性は、
所要の帯域幅および使用度に応じて多数の種々の方法で
実施できるが、好ましい実施形態について、直列式記憶
アーキテクチャ（ＳＳＡアーキテクチャ）を参照ながら
説明する。ＳＳＡアーキテクチャは、米国仕様協会（Ａ
ＮＳＩ）Ｘ３Ｔ１０．１が開発中であり、ディスク・ド
ライブ、テープ装置などの外部接続装置をワークステー
ション・サーバ（ホスト・システム）および記憶サブシ
ステムに接続するために設計されたインタフェースであ
る。ＳＳＡに関する情報は、ＡＮＳＩから得られる。

【０００９】ＳＳＡアーキテクチャによれば、ホスト・
システムとＲＡＩＤコントローラの間のリンクは、直列
化データ用の通信パスとなる直列リンクである。リンク
による完全二重通信は、システムの様々な構成要素間で
データを迅速に伝送できるＳＳＡによって行われる。ル
ープ構成では、各ドライブへの２本の通信パス（すなわ
ち、連鎖の両端からの通信）を使用して、ループ内の各
ドライブに対して帯域幅を倍増し、あるいは通信が失敗
した場合にドライブに対して他のルートを提供すること
ができる。ＳＳＡでは、完全二重通信を実現する２信号
接続（送信と受信）を行う。ホスト・システムとＲＡＩ
Ｄコントローラの間の直列接続は、情報のフレームを通
信するのに使用する４本のワイヤから構成される。４つ
の線は、プラスおよびマイナスの出力線（送信）とプラ
スおよびマイナスの入力線（受信）から構成される。ポ
ート（「ゲートウェイ」と呼ばれる）は、リンクの一方
の端部をサポートするハードウェアとファームウェアか
ら構成される（１つは送信パス、１つは受信パス）。Ｓ
ＳＡのポートは、インバウンドとアウトバウンドの２つ
の２０メガバイト毎秒の会話をいつでも同時に維持する
ことができる。したがって、ＳＳＡデュアル・ポート・
ノードは、４つの同時会話を合計８０メガバイト毎秒分
実行することができる。あるノードのポートは、リンク
を介して他のノードのポートに接続する。ＳＳＡネット
ワークを介して完全二重通信を実現するために２つのノ
ードの間にゲートウェイを確立する。あるノードは、デ
ィスクのアクセスなどの機能を実行するために他のノー
ドにトランザクションを発行する。ゲートウェイは、２
つの接続（各方向に１つ）から構成され、マスタ（トラ
ンザクションを発行する接続）はマスタ制御ブロックを
構成し、ゲートウェイのスレーブ側は、トランザクショ
ン・フレームを受け取り、アドレスされたサービスを呼
び出すタスク制御ブロックを構成する。

【００１０】ＳＳＡでは、ＳＣＳＩ（小型コンピュータ
・システム・インタフェース）仕様の論理態様を使用し
て、直列に接続されたディスク・ドライブをアドレスす
る。これらのＳＣＳＩ仕様はＳＳＡの物理仕様に対応す
る。すなわち、ＳＳＡは、様々な上層プロトコル用のト
ランスポート層として、特に記憶装置用のＳＣＳＩ−２
として使用できる。ＳＳＡに基づくＳＣＳＩ−２は、イ
ニシエータ、ターゲット、および論理ユニットが存在す
る場合、ＳＣＳＩ−２仕様で規定されているのと同じア
ドレス体裁を維持する。

【００１１】ＲＡＩＤコントローラの主要な構成要素を
図２に示す。コントローラは、マイクロプロセッサ・バ
ス２４を介してコードおよび制御ブロックを含むＲＡＭ
２５とＲＯＭ２６とに接続されたマイクロプロセッサ２
２を含む。マイクロプロセッサ（ＭＰ）・ブリッジ２７
は、ローカル・バス２８を介してマイクロプロセッサ２
２をＤＲＡＭコントローラ２９に接続する。ＤＲＡＭコ
ントローラは、ＤＲＡＭ３０に接続される。ＤＲＡＭコ
ントローラは、ＲＡＩＤ３アレイに対してフロースルー
ＸＯＲを行うのに必要なハードウェアを含む。ホスト・
ブリッジ３２は、ＰＣＩバス４５を介してホスト・シス
テム・ハードウェアへの接続を行う。また、ローカル・
バス２８には、ディスク記憶装置のアレイへの通信パス
となる２つのＳＳＡデュアル・ポート・チップ３４およ
び３６が接続されている。

【００１２】図３を参照すると、ＤＲＡＭ３０内でデー
タが連続的にアクセスされた場合にアドレス情報および
データ操作を行うチャネル・ハードウェア４８がローカ
ル・バス２８とＤＲＡＭ制御ユニット４９の間に設けら
れている。ＤＲＡＭコントローラは、従来の方法で動作
してＤＲＡＭ内のデータにアクセスし、行列アドレスを
多重化し、ＤＲＡＭ制御信号を発生する。ページモード
・サイクルを使用して、バースト転送時の帯域幅を最大
にする。チャネル・ハードウェアは、ローカル・バス上
で通常のＤＲＡＭコントローラなど、スレーブとして動
作し、チャネル・ハードウェアの動作は、チャネルを介
してデータを転送しているマスタにとってトランスペア
レントである。同時データ転送を可能にするために多数
のチャネルを設けると有利である。特定のチャネルは、
入力アドレスの高位ビットによって選択する。例えば、
チャネルが１６本の場合、ローカル・バス・アドレス
は、チャネル機能を選択するためのビットと、特定のチ
ャネルをアドレスする４つのビットとを含む。本発明の
この実施形態で使用するローカル・バス・アドレスを図
６に示す。各チャネルは機能フィールドおよび関連する
パラメータを有する。パラメータは、チャネル・ハード
ウェア内のチャネルＲＡＭ内に記憶され、チャネルをデ
ータ転送に使用する前にファームウェアによって初期設
定される。本願に記載の実施形態では、チャネル・ハー
ドウェアは、ローカル・バスとＤＲＡＭの間のデータ転
送を管理するために１６本のチャネルを具備する。チャ
ネルには、０、１．．．１５の番号が付されている。チ
ャネルは、次のようにローカル・バス・アドレスのビッ
ト３１：２４によって選択される。 ビット 31:24 Function 0100xxxx Direct access to DRAM 0101cccc Access to DRAM via Channel 'cccc' 例えば、チャネル７は、ビット２７：２４が'０１１１'
ｂの場合に選択される。

【００１３】本発明の実施形態では、以下に記載するよ
うに、ＲＡＩＤ３ストライプ・オペレーションおよび書
込みオペレーションでは任意のチャネルを使用できる。
ただし、ＲＡＩＤ３再構成オペレーションではチャネル
１５しか使用できない。さらに、これらのチャネルは同
時に動作するように設計されており、コントローラ・ハ
ードウェア内でデータ・バッファおよびパリティ・バッ
ファを使用する場合に衝突が生じる。以下に例を示す。

【００１４】１６本のチャネルはすべてストライプ機能
およびＲＡＩＤ３書込み機能を同時に実行できる。チャ
ネル「ｎ」がチャネル「ｎ＋８」と同時に使用されてい
ないことを条件として（どちらもＲＡＩＤ３書込みに使
用されている場合）、最大８本のチャネルがＲＡＩＤ３
書込み機能を同時に実行できる。チャネル１５をＲＡＩ
Ｄ３再構成に使用し、他の任意のチャネルをストライプ
に使用できる。以下のＲＡＭバッファがコントローラ内
に必要である（図５参照）。

【００１５】３２ワード×３６ビット・デュアル・ポー
トＲＡＭから構成されるデータ・バッファ１個。このデ
ータ・バッファはＲＡＩＤ３再構成およびＲＡＩＤ３書
込みに使用される。

【００１６】それぞれ４ワード×３６ビット・デュアル
・ポートＲＡＭから構成されるパリティ・バッファ２
個。ＲＡＩＤ３再構成のみに使用される。

【００１７】データ・バッファおよびパリティ・バッフ
ァは、選択したチャネル内のＢｕｆＰｔｒフィールドに
よってアドレスされる。

【００１８】これらのチャネルを使用して、定義された
アレイ機能を実行する。次に、これらの機能およびチャ
ネル・ハードウェアの使用について、ＲＡＩＤ３として
構成されたアレイを参照しながら説明する。そのような
構成では、機能は次のように分類することができる。

【００１９】１．ＲＡＩＤ３ストライプ：このオペレー
ションは、デバイスからＤＲＡＭへのデータのストライ
プと、ＤＲＡＭからデバイスへのデータのストライプの
両方を含む。各デバイスごとに１本のチャネルを使用す
る。 ２．ＲＡＩＤ３書込み：このオペレーションは、ホスト
からＤＲＡＭへのデータの転送を含む。この実施形態で
は、このオペレーションは、データをＤＲＡＭ内に転送
する際にパリティ・データをオンザフライで生成する。
このタイプの転送には単一のチャネルが使用される。こ
の機能は、ディスクが破壊された場合でも、ホストから
ＤＲＡＭへのすべての転送に使用されることに留意され
たい。その場合、そのディスクのデータはまったく使用
できない。 ３．ＲＡＩＤ３再構成：このオペレーションは、ＤＲＡ
Ｍからホストへのデータの転送を含み、データ記憶装置
のうちの１つが動作不能になった場合に効力を発する。
この実施形態では、データをＤＲＡＭから転送する際に
失われたデータをオンザフライで再構成する。このタイ
プの転送には単一のチャネルが使用される。

【００２０】まず、ホスト・メモリからＲＡＩＤ３アレ
イとして構成されたデバイスへのデータの書込みを実行
する場合のシステムのセットアップおよびオペレーショ
ンについて説明する。

【００２１】ホスト上で動作しているアプリケーション
が記憶装置へのデータの書込みを要求した場合、まずコ
ントローラＤＲＡＭバッファにデータを書き込むため
に、ＲＡＩＤ３書込みを実行するようにコントローラ・
ハードウェアおよびファームウェアを設定し、またＲＡ
ＩＤバッファから個々のディスク記憶装置へデータを転
送するために、ＲＡＩＤ３ストライプを実行するように
コントローラ・ハードウェアおよびファームウェアを設
定する必要がある。以下の議論を簡単にするために、Ｒ
ＡＩＤ３書込みとＲＡＩＤ３ストライプの２つのオペレ
ーションは同時に起こるものとして説明する。ただし、
ホスト・メモリとデバイスの間のデータのパイプライン
が効率的に行われるように、ＲＡＩＤ３書込みとＲＡＩ
Ｄ３ストライプの２つのオペレーションは、一般に、並
列に動作するように配置される。以下に詳細に説明する
ように、ホストから指定された量のデータを受け取ると
ディスク・ドライブに書き込むことができるように、コ
ントローラ内でＡ／Ｂバッファリングが行われる。次
に、図４を参照しながらＲＡＩＤ３書込みオペレーショ
ンとＲＡＩＤ３ストライプ・オペレーションについて説
明する。

【００２２】ＲＡＩＤ３書込み ＲＡＩＤ３書込みは、ホスト上で動作しているアプリケ
ーション１００が記憶装置へのデータの書込みを要求す
ることによって開始する。アプリケーションは、ホスト
・メモリ内のデータのアドレスを含む転送すべきデータ
の詳細を、ホスト・システムと関連するファイル・シス
テム１０２へ送る。ファイル・システムはこの要求を、
ディスク数、開始論理ブロック・アドレスおよび書き込
むべきデータのブロックの数を含む物理要求に変換す
る。デバイス・ドライバ１０４のマスタ・プロセスがこ
の要求とともに提示された場合、トランザクションが発
生し、コントローラに発行される。このマスタ・プロセ
スは、トランザクション用のマスタ制御ブロック（ＭＣ
Ｂ）を指すポインタでホスト・カーネルを呼び出す。Ｍ
ＣＢは、コントローラ内で所要のサービスにアドレスさ
れる。本発明の場合、必要とされるサービスはＲＡＩＤ
３である。ホスト・カーネルは、ＭＣＢを指すポインタ
でゲートウェイを呼び出す。ゲートウェイのホスト側
は、ホスト・メモリ内の書込みオペレーションのために
ゲートウェイ・トランザクション制御ブロック（ＧＴＣ
Ｂ）を生成する。ＧＴＣＢは、本発明の議論では、
（ｉ）宛先サービス（コントローラ・ファームウェアに
よって提供されるＲＡＩＤ３サービス）、（ii）ホスト
・メモリ内の書込みデータを指すポインタ、（iii）実
際のオペレーション・パラメータの詳細を指すポインタ
を含む多数のパラメータを指定する。

【００２３】ＰＣＩゲートウェイは、ＧＴＣＢを指すポ
インタをメモリ内の待ち行列に書き込む。ホスト・ハー
ドウェアは、ホストがＧＴＣＢポインタを書き込む場合
にコントローラに割込みを発生する。ゲートウェイ１０
６のコントローラ側は、ホスト・インタフェース・チッ
プを使用して、ＤＭＡ１０９によってＧＴＣＢをフェッ
チする。次いで、ゲートウェイは、コントローラ・アド
レス空間内にトランザクション制御ブロック（ＴＣＢ）
を生成する。最後に、ゲートウェイは、ＴＣＢに実行要
求するためにコントローラ・カーネル１１０を呼び出
す。コントローラ・カーネルは、ＴＣＢを指すポインタ
でＲＡＩＤ３サービス１０８を呼び出す。次いで、ＲＡ
ＩＤ３サービスは、ＲＡＩＤ３アレイを構成する各ディ
スク・ドライブごとに書込みトランザクションを生成
し、カーネルを使用してこれらのトランザクションをデ
ィスク・サービス１１２へ送る。ディスク・サービス
は、適切なＳＳＡ−ＳＣＳＩ読出しコマンドを発生し、
これらをシリアル・インタフェース・チップ１１６を含
むＳＳＡドライバ１１４へ送る。

【００２４】ＳＳＡドライバは、ＳＳＡプロトコルおよ
びシリアル・インタフェース・チップを使用してディス
ク・ドライブ１２０にＳＣＳＩコマンドを発行する。各
ディスク・ドライブへのＳＣＳＩコマンドでは、開始Ｌ
ＢＡおよび書き込むべきブロックの数を指定する。

【００２５】コントローラでは、メモリ割振りサービス
は、書込みデータ用にＤＲＡＭバッファ内に空間を割り
振る。メモリ割振りサービスは、ＲＡＩＤ３書込み用の
チャネル・ハードウェア内に１つのチャネルを割り振
り、初期設定する。この初期設定では、次のパラメータ
をチャネルＲＡＭ内に書き込む（本発明の説明では、１
ワードは４バイトに等しい）。

【００２６】（ｉ）Ａｄｄｒｌ ＤＲＡＭワード・アド
レスを含む。 （ii）ＩｎＰ パリティをデータによってインタリーブ
すべきか（ＩｎＰ＝１）、またはパリティを割り振られ
たバッファ空間内の別のパリティ・データ領域に書き込
むべきか（ＩｎＰ＝０）を指定するためのビットであ
る。 （iii）Ｆｕｎ チャネル機能を選択するためにコード
化された２ビット・フィールドである（ＲＡＩＤ３書込
みの場合、このフィールドは１０ｂに設定する）。 （iv）Ａｄｄｒ２ 追加のＤＲＡＭワード・アドレスを
含む（ＩｎＰ＝０の場合にパリティに対してＤＲＡＭ内
のアドレスを指定する）。 （ｖ）ＡｒｒＷｉｄ ＲＡＩＤ３アレイの幅を指定す
る。ＡｒｒＷｉｄは、Ｎ−１に等しいと定義する。ただ
し、Ｎはデータ・ディスクの数である（すなわち、パリ
ティ・ディスクは含まない）。

【００２７】ストライプ・サイズ（すなわち、各ディス
クごとにＤＲＡＭに記憶されるデータの単位のサイズ、
例えば図５参照）は、コントローラ内のオンチップＲＡ
Ｍの量を最小にすることと、パリティ・ストライプをア
クセスする際のＤＲＡＭの帯域幅を最大にすることの折
合いをつけて選択する。以下の議論では、ストライプ・
サイズは１６バイトに設定する。

【００２８】ひとたびチャネルが割り振られると、ホス
ト・インタフェース・チップ３２内のＤＭＡエンジン１
０８に（元の入出力要求時に提供された）ホスト内のソ
ース・アドレス、ＤＲＡＭ内の宛先アドレス、およびバ
イト・カウントがロードされる。次いで、ＤＭＡエンジ
ン１０８は、ＤＭＡによってＤＲＡＭへのデータの転送
を制御する。チャネルが指定された場合、ＲＡＩＤ３書
込みでは、データ・バッファの１つのストライプを使用
して、各ストライプごとのパリティを計算する。ローカ
ル・バス上のデータは、直線的にＤＲＡＭのアドレスＡ
ｄｄｒ１に記憶される。ＤＲＡＭ内のデータの記憶と同
時に、データの各ストライプ（すなわち、１６バイト）
上でＸＯＲオペレーションを実行する。第１のディスク
のデータのストライプは、ローカル・バス・アドレスの
ビット２６：２４によって選択したデータ・バッファ・
ストライプ内に記憶される。残りのディスクのデータ・
ストライプは、バッファ内にＸＯＲされる。ストライプ
・バッファ（すなわち、パリティ）の内容は、ひとたび
発生すると、ＩｎＰ＝０の場合、Ａｄｄｒ２を使用して
ＤＲＡＭの個別の領域内で直線的に記憶され、またＩｎ
Ｐ＝１の場合は、追加のデータ・ストライプとして記憶
される。

【００２９】ＲＡＩＤ３ストライプ すでに述べたように、ＤＲＡＭからディスクへのＲＡＩ
Ｄ３ストライプ・オペレーションは、一般に、ホストと
ＤＲＡＭの間のＲＡＩＤ３書込みオペレーションと並列
に動作する。ＲＡＩＤ３ストライプ・オペレーション
は、次のように進行する。

【００３０】コントローラによってシリアル・リンクを
介して発行されるＳＣＳＩコマンドに応答して、各ディ
スク・ドライブは、データを受け取る用意ができた場合
にデータ要求メッセージを戻す。各ドライブからデータ
要求メッセージを受け取ると、ＳＳＡドライバは、デー
タをＤＭＡによってローカル・バスを介してＤＲＡＭへ
転送するようにＳＩＣをセットアップする。各ディスク
・ドライブでは、ＳＳＡドライバがＳＩＣ ＤＭＡチャ
ネルを動的に割り振り、（ＲＡＩＤ３サービスによって
発行された元の書込みトランザクション内に提供され
た）ローカル・バス・アドレスの詳細、転送すべきバイ
トの合計数、およびオペレーションが書込みオペレーシ
ョンであることによってＤＭＡチャネルを初期設定す
る。ローカル・バス・アドレスのビット３１：２４は、
コントローラ・チャネルの識別および転送がＤＲＡＭを
介する必要があることを指定する。

【００３１】アレイの各ディスク・ドライブには１つの
コントローラ・チャネルが割り振られ、初期設定され
る。コントローラ・ファームウェアは、アレイの各ディ
スクの指定されたチャネル用のチャネルＲＡＭに、パラ
メータＩｎＰ、ＡｒｒＷｉｄおよびＡｄｄｒ１をロード
する（これらのパラメータの定義については上記を参照
せよ）。ストライプは、ローカル・バスを介してデータ
を読み書きする際に実行される。各ディスクごとに、チ
ャネル・ハードウェアは、ワード・アドレスＡｄｄｒ１
を使用してＤＲＡＭから要求されたデータにアクセスす
る。Ａｄｄｒ１は、通常、各ワードにアクセスした後で
１ずつ増分される。ただし、それぞれのディスクのデー
タ（すなわち、１６バイト）の第１のストライプの終了
時には、Ａｄｄｒ１は、ＩｎＰ＝０（ＲＡＩＤ３書込み
中ＤＲＡＭの個別の領域内に記憶されたパリティ・デー
タ）の場合は１＋４＊ＡｒｒＷｉｄだけ増分され、また
ＩｎＰ＝１の場合は１＋４＊（１＋ＡｒｒＷｉｄ）だけ
増分される。このようにして、データが割り振られたコ
ントローラ・チャネルによって各ディスクに転送され
る。

【００３２】次に、チャネル・ハードウェアをＲＡＩＤ
３再構成オペレーションの一部として使用する場合につ
いて説明する。このオペレーションを使用して、アレイ
読取りコマンドの間に、破壊されたデータ・ディスクか
ら読取りデータを再構成する。再構成オペレーションの
データの流れを図５に示す。再構成オペレーション中、
オペレーショナル・ディスクからのデータを、上述の方
法で任意の使用可能なチャネルを使用してＤＲＡＭ内に
ストライプする（もちろん、データをＤＲＡＭからでは
なくＤＲＡＭ内に転送する場合を除く）。インタリーブ
されていないパリティを選択した場合（ＩｎＰ＝０）、
破壊されたディスクのストライプは空になり、パリティ
・ディスクからの読取りデータは、Ａｄｄｒ２を使用し
てＤＲＡＭの別個の領域内に直線的に記憶される。しか
しながら、インタリーブされたパリティ・モードを選択
した場合（ＩｎＰ＝１）、パリティは、破壊されたディ
スクの代わりにストライプを使用する（Ａｄｄｒ２を使
用しない）。ＲＡＩＤ３再構成では、Ａ／Ｂデータおよ
びパリティ・バッファおよびチャネル１５を使用する。
ファームウェアは、パラメータＩｎＰ、ＡｒｒＷｉｄ、
Ａｄｄｒ１、Ａｄｄｒ２およびＢｕｆＰｔｒでチャネル
１５用のチャネルＲＡＭを初期設定する。破壊されたデ
ィスクの識別は、ＲＡＩＤ３再構成機能を制御する再構
成レジスタ内に記憶される。

【００３３】フロースルーＸＯＲは、次のように各ディ
スクから１つのストライプを処理する。

【００３４】１．ホスト・ブリッジによって要求された
データは、通常、データ・バッファ８０からローカル・
バスへ転送され、各ワードの後にバッファ・ポインタ
（ＢｕｆＰｔｒ）を増分する。しかしながら、バッファ
・ポインタが破壊されたディスク（再構成レジスタ内で
識別される）に対応するストライプをアドレスした場
合、データは、代わりに現在のパリティ・バッファ（８
２または８４）から転送される。 ２．各ワードがローカル・バスを介して転送されると
き、他のデータおよびパリティ・バッファがＤＲＡＭか
ら次の１組のストライプで充填される。チャネル１５内
の有効データ・ストライプをＡｄｄｒ１を使用してフェ
ッチする。Ａｄｄｒ１は各ワード後に増分される。破壊
されたディスクに割り振られたストライプに達すると、
Ａｄｄｒ１が増分し続け、ＩｎＰ＝０の場合、Ａｄｄｒ
２によって指示されるアドレスからパリティ・ストライ
プをフェッチし（この場合、Ａｄｄｒ２はパリティ・ス
トライプの各ワード後に増分される）、またＩｎＰ＝１
の場合は破壊されたディスクのストライプ位置からフェ
ッチする（この場合、Ａｄｄｒ２は不変である）。フェ
ッチされた各ワードはＢｕｆＰｔｒでデータ・バッファ
内に記憶される。第１のストライプもパリティ・バッフ
ァ内に記憶される。次のストライプはパリティ・バッフ
ァ内にＸＯＲされる。

【００３５】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００３６】（１）ホスト・システムからデータ記憶装
置のアレイへのデータの転送を制御するアレイ・コント
ローラにおいて、ローカル・バスを介して前記転送時に
データをステージングするデータ・バッファに接続され
たプロセッサと、バッファの動作を制御するバッファ・
コントローラと、データ・バッファとの間でデータを転
送するのに使用する、ローカル・バス・アドレスによっ
て選択可能な複数のデータ・チャネルを提示するチャネ
ル・ハードウェアとを含むアレイ・コントローラ。 （２）チャネル・ハードウェアが、各データ・チャネル
と関連したパラメータを記憶するチャネル記憶装置を含
むことを特徴とする、上記（１）に記載のアレイ・コン
トローラ。 （３）ローカル・バス・アドレスが、データをデータ・
バッファによって転送すべきことを指定する識別ビット
を含むことを特徴とする、上記（１）に記載のアレイ・
コントローラ。 （４）ローカル・バス・アドレスが、データ転送用に選
択すべきデータ・チャネルを識別するチャネル識別ビッ
トを含むことを特徴とする、上記（３）に記載のアレイ
・コントローラ。 （５）ローカル・バス・アドレスが、選択したチャネル
上に転送すべきデータに対して実行すべきアレイ・コン
トローラ・サービスを指定することを特徴とする、上記
（４）に記載のアレイ・コントローラ。 （６）さらに、それによってＲＡＩＤ３による記憶装置
上にデータを記憶する、ローカル・バス・アドレスによ
って選択可能なＲＡＩＤ３アレイ・コントローラ・サー
ビスを提供する手段を含むことを特徴とする、上記
（５）に記載のアレイ・コントローラ。 （７）前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、後でデ
ータ記憶装置上に記憶するために、ローカル・バス・ア
ドレスによって指定されたチャネルを介してデータをホ
ストからデータ・バッファへ転送し、後でパリティ記憶
装置上に記憶するために、データと関連したパリティを
発生させるＲＡＩＤ３書込みオペレーションであること
を特徴とする、上記（６）に記載のアレイ・コントロー
ラ。 （８）前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、データ
記憶装置とパリティ記憶装置とデータ・バッファとの間
でデータを転送し、各記憶装置用に１つのデータ・チャ
ネルを選択するＲＡＩＤ３分割オペレーションであるこ
とを特徴とする、上記（７）に記載のアレイ・コントロ
ーラ。 （９）前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、故障し
たドライブ上のデータを再構成するＲＡＩＤ３再構成オ
ペレーションであることを特徴とする、上記（８）に記
載のアレイ・コントローラ。 （１０）データ・バッファが、ダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）であることを特徴とす
る、上記（１）に記載のアレイ・コントローラ。 （１１）アレイとして構成可能な複数のデータ記憶装置
と、ホスト・システムからデータ記憶装置のアレイへの
データの転送を制御するアレイ・コントローラとを含
む、ホスト・コンピュータ・システムと接続するデータ
記憶アレイにおいて、ローカル・バスを介して前記転送
時にデータをステージングするデータ・バッファに接続
されたプロセッサと、バッファの動作を制御するバッフ
ァ・コントローラと、データ・バッファとの間でデータ
を転送するために使用する、ローカル・バス・アドレス
によって選択可能な複数のデータ・チャネルを提示する
チャネル・ハードウェアとを含むアレイ。 （１２）チャネル・ハードウェアが、各データ・チャネ
ルと関連したパラメータを記憶するチャネル記憶装置を
含むことを特徴とする、上記（１１）に記載のアレイ。 （１３）ローカル・バス・アドレスが、データをデータ
・バッファによって転送すべきことを指定する識別ビッ
トを含むことを特徴とする、上記（１１）に記載のアレ
イ。 （１４）ローカル・バス・アドレスが、データ転送用に
選択すべきデータ・チャネルを識別するチャネル識別ビ
ットを含むことを特徴とする、上記（１３）に記載のア
レイ。 （１５）ローカル・バス・アドレスが、選択したチャネ
ル上に転送すべきデータに対して実行すべきアレイ・コ
ントローラ・サービスを指定することを特徴とする、上
記（１４）に記載のアレイ。 （１６）さらに、それによってＲＡＩＤ３による記憶装
置上にデータを記憶する、ローカル・バス・アドレスに
よって選択可能なＲＡＩＤ３アレイ・コントローラ・サ
ービスを提供する手段を含むことを特徴とする、上記
（１５）に記載のアレイ。 （１７）前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、後で
データ記憶装置上に記憶するために、ローカル・バス・
アドレスによって指定されたチャネルを介してデータを
ホストからデータ・バッファへ転送し、後でパリティ記
憶装置上に記憶するために、データと関連したパリティ
を発生させるＲＡＩＤ３書込みオペレーションであるこ
とを特徴とする、上記（１６）に記載のアレイ。 （１８）前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、デー
タ記憶装置とパリティ記憶装置とデータ・バッファとの
間でデータを転送し、各記憶装置用に１つのデータ・チ
ャネルを選択するＲＡＩＤ３分割オペレーションである
ことを特徴とする、上記（１７）に記載のアレイ。 （１９）前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、故障
したドライブ上のデータを再構成するＲＡＩＤ３再構成
オペレーションであることを特徴とする、上記（１８）
に記載のアレイ。 （２０）データ・バッファが、ダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）であることを特徴とす
る、上記（１１）に記載のアレイ。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＲＡＩＤコントローラを介してハード・ディス
ク・デバイスのアレイに接続されたホストを含むデータ
処理システムのブロック図である。

【図２】図１のＲＡＩＤコントローラの主要な論理構成
要素を示すブロック図である。

【図３】図１のＲＡＩＤコントローラのチャネル・ハー
ドウェアとＤＲＡＭコントローラ・ハードウェアの関係
を示すブロック図である。

【図４】本発明によるＲＡＩＤオペレーションを実現す
るデータ処理システムによって提供されるサービスを示
すブロック図である。

【図５】ＲＡＩＤコントローラのＤＲＡＭハードウェア
およびフロースルーＸＯＲハードウェアのブロック図で
ある。

【図６】ローカル・バス・アドレスの図である。

【符号の説明】

１０ ホスト・コンピュータ・システム １２ データ・バス ２０ ＲＡＩＤコントローラ ４０ データ・リンク ４２ データ・リンク ４４ データ・リンク ４６ データ・リンク ５０ ディスク・ドライブ ５２ ディスク・ドライブ ５４ ディスク・ドライブ ５６ ディスク・ドライブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチーブン・ジー・ルーニン アメリカ合衆国95120 カリフォルニア州 サンノゼソーンツリー・ドライブ 5966

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホスト・システムからデータ記憶装置のア
   レイへのデータの転送を制御するアレイ・コントローラ
   において、 ローカル・バスを介して前記転送時にデータをステージ
   ングするデータ・バッファに接続されたプロセッサと、 バッファの動作を制御するバッファ・コントローラと、 データ・バッファとの間でデータを転送するのに使用す
   る、ローカル・バス・アドレスによって選択可能な複数
   のデータ・チャネルを提示するチャネル・ハードウェア
   とを含むアレイ・コントローラ。
2. 【請求項２】チャネル・ハードウェアが、各データ・チ
   ャネルと関連したパラメータを記憶するチャネル記憶装
   置を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアレイ・
   コントローラ。
3. 【請求項３】ローカル・バス・アドレスが、データをデ
   ータ・バッファによって転送すべきことを指定する識別
   ビットを含むことを特徴とする、請求項１に記載のアレ
   イ・コントローラ。
4. 【請求項４】ローカル・バス・アドレスが、データ転送
   用に選択すべきデータ・チャネルを識別するチャネル識
   別ビットを含むことを特徴とする、請求項３に記載のア
   レイ・コントローラ。
5. 【請求項５】ローカル・バス・アドレスが、選択したチ
   ャネル上に転送すべきデータに対して実行すべきアレイ
   ・コントローラ・サービスを指定することを特徴とす
   る、請求項４に記載のアレイ・コントローラ。
6. 【請求項６】さらに、それによってＲＡＩＤ３による記
   憶装置上にデータを記憶する、ローカル・バス・アドレ
   スによって選択可能なＲＡＩＤ３アレイ・コントローラ
   ・サービスを提供する手段を含むことを特徴とする、請
   求項５に記載のアレイ・コントローラ。
7. 【請求項７】前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、
   後でデータ記憶装置上に記憶するために、ローカル・バ
   ス・アドレスによって指定されたチャネルを介してデー
   タをホストからデータ・バッファへ転送し、後でパリテ
   ィ記憶装置上に記憶するために、データと関連したパリ
   ティを発生させるＲＡＩＤ３書込みオペレーションであ
   ることを特徴とする、請求項６に記載のアレイ・コント
   ローラ。
8. 【請求項８】前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、
   データ記憶装置とパリティ記憶装置とデータ・バッファ
   との間でデータを転送し、各記憶装置用に１つのデータ
   ・チャネルを選択するＲＡＩＤ３分割オペレーションで
   あることを特徴とする、請求項７に記載のアレイ・コン
   トローラ。
9. 【請求項９】前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つが、
   故障したドライブ上のデータを再構成するＲＡＩＤ３再
   構成オペレーションであることを特徴とする、請求項８
   に記載のアレイ・コントローラ。
10. 【請求項１０】データ・バッファが、ダイナミック・ラ
    ンダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）であることを特
    徴とする、請求項１に記載のアレイ・コントローラ。
11. 【請求項１１】アレイとして構成可能な複数のデータ記
    憶装置と、ホスト・システムからデータ記憶装置のアレ
    イへのデータの転送を制御するアレイ・コントローラと
    を含む、ホスト・コンピュータ・システムと接続するデ
    ータ記憶アレイにおいて、 ローカル・バスを介して前記転送時にデータをステージ
    ングするデータ・バッファに接続されたプロセッサと、 バッファの動作を制御するバッファ・コントローラと、 データ・バッファとの間でデータを転送するために使用
    する、ローカル・バス・アドレスによって選択可能な複
    数のデータ・チャネルを提示するチャネル・ハードウェ
    アとを含むアレイ。
12. 【請求項１２】チャネル・ハードウェアが、各データ・
    チャネルと関連したパラメータを記憶するチャネル記憶
    装置を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のアレ
    イ。
13. 【請求項１３】ローカル・バス・アドレスが、データを
    データ・バッファによって転送すべきことを指定する識
    別ビットを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の
    アレイ。
14. 【請求項１４】ローカル・バス・アドレスが、データ転
    送用に選択すべきデータ・チャネルを識別するチャネル
    識別ビットを含むことを特徴とする、請求項１３に記載
    のアレイ。
15. 【請求項１５】ローカル・バス・アドレスが、選択した
    チャネル上に転送すべきデータに対して実行すべきアレ
    イ・コントローラ・サービスを指定することを特徴とす
    る、請求項１４に記載のアレイ。
16. 【請求項１６】さらに、それによってＲＡＩＤ３による
    記憶装置上にデータを記憶する、ローカル・バス・アド
    レスによって選択可能なＲＡＩＤ３アレイ・コントロー
    ラ・サービスを提供する手段を含むことを特徴とする、
    請求項１５に記載のアレイ。
17. 【請求項１７】前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つ
    が、後でデータ記憶装置上に記憶するために、ローカル
    ・バス・アドレスによって指定されたチャネルを介して
    データをホストからデータ・バッファへ転送し、後でパ
    リティ記憶装置上に記憶するために、データと関連した
    パリティを発生させるＲＡＩＤ３書込みオペレーション
    であることを特徴とする、請求項１６に記載のアレイ。
18. 【請求項１８】前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つ
    が、データ記憶装置とパリティ記憶装置とデータ・バッ
    ファとの間でデータを転送し、各記憶装置用に１つのデ
    ータ・チャネルを選択するＲＡＩＤ３分割オペレーショ
    ンであることを特徴とする、請求項１７に記載のアレ
    イ。
19. 【請求項１９】前記ＲＡＩＤ３サービスのうちの１つ
    が、故障したドライブ上のデータを再構成するＲＡＩＤ
    ３再構成オペレーションであることを特徴とする、請求
    項１８に記載のアレイ。
20. 【請求項２０】データ・バッファが、ダイナミック・ラ
    ンダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）であることを特
    徴とする、請求項１１に記載のアレイ。