KR100261378B1

KR100261378B1 - 어댑터들이상이한호스트컴퓨터에존재하는어레이에대한주콘트롤러및보조콘트롤러로서작용하도록함으로써복수의저장어레이를공유하기위한시스템및방법

Info

Publication number: KR100261378B1
Application number: KR1019960034092A
Authority: KR
Inventors: 이언 데이비드 쥬드; 니크 샤일러; 알리스테어 리스크 시몬
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1996-08-17
Publication date: 2000-07-01
Also published as: KR970016918A; EP0769744B1; JPH0981527A; DE69636663D1; EP0769744A3; US5768623A; EP0769744A2; DE69636663T2

Abstract

본 발명에 따르면, 각각의 저장 어레이 상의 데이터가 어떤 호스트 컴퓨터에 의해서도 액세스될 수 있도록 다수의 저장 어레이들 상에 다수의 호스트 컴퓨터들을 위한 데이터를 저장하기 위한 시스템이 제공된다. 이때 다수의 어댑터 카드들이 사용된다. 각각의 어댑터 카드는 지정된 저장 어레이에 대한 콘트롤러 기능을 갖고 있다. 시스템내의 모든 어댑터들 사이에는 어댑터 통신 인터페이스(상호연결)가 존재한다. 또한, 호스트 컴퓨터에서 실행되는 어플리케이션 프로그램과 어댑터 사이에는 호스트 어플리케이션 인터페이스가 존재한다. 어플리케이션 프로그램이 호스트 어플리케이션 인터페이스를 통해, 제1 어댑터에 의해 주 제어되지 않는 저장 어레이에 저장된 데이터에 대한 데이터 요구를 발생하면, 상기 데이터 요구는 어댑터 통신 인터페이스를 통해 상기 요구한 데이터가 저장된 저장 어레이를 주 제어하는 어댑터로 전달된다.

Description

어댑터들이 상이한 호스트 컴퓨터에 존재하는 어레이에 대한 주 콘트롤러 및 보조 콘트롤러로서 작용하도록 함으로써 복수의 저장 어레이를 공유하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR SHARING MULTIPLE STORAGE ARRAYS BY DEDICATING ADAPTERS AS PRIMARY CONTROLLER AND SECONDARY CONTROLLER FOR ARRAYS RESIDE IN DIFFERENT HOST COMPUTERS}

본 발명은 데이터 저장 시스템들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 호스트 시스템들에 의해 공유되는 다중 저장 시스템들(multiple storage systems)에 관한 것이다.

컴퓨터 사용이 증가함에 따라, 이들 컴퓨터 시스템에 대한 데이터를 저장하기 위해 융통성(flexible)과 높은 가용성(high availability)을 제공하는 시스템들에 대한 요구가 증가되었다. 많은 회사들은 독자적으로 기능을 수행하거나 네트워크를 통해 연결된 개인용 컴퓨터들 및 워크스테이션들을 포함하는 다수의 호스트 컴퓨터 시스템들을 보유하고 있다. 다중 호스트 컴퓨터 시스템들이 다중 저장 시스템의 공통 풀(common pool)에 액세스할 수 있도록 하여, 데이터들이 모든 호스트 시스템들에 의해 액세스될 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성은 임의의 하나의 호스트 시스템에 이용가능한 데이터의 총량을 증가시킨다. 또한, 작업 부하(work load)를 이와 같은 호스트들간에 공유할 수 있고 전체 시스템은 임의의 하나의 호스트의 고장으로부터 보호될 수 있다.

또한, 저장 시스템들에 저장된 데이터의 가용성(availability)을 보호하는 것이 중요하다. 데이터 보호를 위한 하나의 스킴(scheme)은 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 기능을 통합하는 것이다. RAID 기술의 개념과 변천은 저장 장치 업계에 공지되어 있다. RAID 레벨들에 관해서는, Patterson 등에 의해 시카고주 일리노이에서 6월에 열린 데이터 관리에 관한 1988년도 ACM SIGMOND 학술 회의에서 발표한 "RAID(Redundant Array of Independent Disks)에 대한 사례"에 설명되어 있다. 일반적인 RAID 시스템은 RAID 콘트롤러 및 어레이(array)로서 구성된, 디스크 드라이브로도 불리는, 직접 액세스 저장 장치들(Direct Access Storage Devices:DASDs)과 같은 다수의 저장 장치들을 포함한다. 상기 시스템에서 데이터는 어레이의 일부로서 저장되는 패리티 정보를 이용하여 보호된다. 일반적으로 RAID 레벨 0 어레이는 데이터가 모든 DASD들에 걸쳐 스트라이프(stripe)되고 패리티 보호 기능이 없는 어레이를 말한다. RAID 1 시스템에서는 하나의 DASD로부터의 데이터가 중복보호(redundancy protection)를 위해 보조 DASD(second DASD)에 미러(mirrored)된다. RAID 5 아키텍쳐에서는, 논리적 패리티 디스크를 지정함으로써 RAID 연산의 효율성과 신뢰성이 증가된다. 이러한 논리적 패리티 디스크는 어레이 상의 각각의 디스크에 걸쳐 물리적으로 스트라이프되며, 따라서 하나의 디스크가 전체 어레이에 대한 패리티를 포함하지 않는다. 일반적으로 JBOD(Just a Bunch Of Disks)는 스트라이핑(striping) 또는 중복성이 없는 DASD들의 어레이를 말한다. 여기에는 각각의 레벨 즉, RAID 0, RAID 1, RAID 3, 및 RAID 5가 더 바람직할 수도 있는 어떤 연산들이 있다. 예를 들어, RAID 5는 데이터에 대한 다수의 동시발생 액세스를 필요로 하는 시스템에 바람직하다.

또한, 저장 장치 시스템들은 캐쉬를 포함하는 것이 바람직하며, 이때 캐쉬는 판독 캐쉬나 기록 캐쉬 중 어느 하나이다. 당업계에 널리 공지된 바와 같이, 비휘발성 캐쉬(non-volatile cache)를 사용하면, 이런 캐쉬에 기록된 데이터는 디스크 액세스를 대기할 필요없이 또한 디스크 자체에 데이터를 실제로 기록하지 않고도 마치 그것이 디스크에 기록된 것처럼 간주된다.

또한, 하드웨어 고장에 대한 보호를 위해 중복 경로를 제공하여 데이터 액세스에 대해 높은 수준의 가용성 및 성능을 보장할 수 있는 것이 바람직하다.

복수의 호스트들이 다중 컴퓨터 시스템에 액세스할 수 있도록 하는 종래의 해결방안들은 호스트 어댑터 카드들과, 외부 보드 디스크 콘트롤러들과, 그리고 표준 네트워크 통신 시스템들을 사용하였다.

도1과 도2는 복수의 호스트들이 다중 저장 어레이에 액세스할 수 있도록 하는 종래의 네트워킹된 컴퓨터 저장 시스템 구성의 예를 도시하고 있다. 도1은 다중 호스트 시스템들(10)을 구비한 시스템을 나타낸다. 각각의 호스트 시스템은 디스크 어레이(12)에 대한 그 고유의 인터페이스(11)를 가지고 있다. 호스트 시스템은 네트워크(13) 및 선 마이크로시스템의 네트워크 파일 시스템(NFS)과 같은 네트워크 파일 시스템을 통해 서로 통신한다. 만약 어떤 호스트가 다른 호스트 시스템에 연결되어 그것에 의해 제어되는 데이터에 액세스할 필요가 있으면, 이러한 데이터 액세스를 위한 요구(request)는 네트워크 서버를 통해 그 데이터가 저장된 어레이를 제어하는 호스트로 라우팅(route)된다. 이러한 해결방안은 요구 전송이 느리다는 문제점 때문에 한계가 있다. 또한, 이러한 네트워크 시간의 사용은 이런 형태의 연산에 적합하지 않으며, 그 대신에 호스트들 간의 다른 형태의 통신이 요구된다. 또한, 네트워크가 이런 형태의 데이터 액세스에 최적화되어 있지 않다.

도2는 분리된 콘트롤러 서브시스템(15)이 다수의 호스트들(16)에 의해 액세스될 수 있는 시스템을 나타낸다. 콘트롤러 서브시스템(subsystem)은 그 서브시스템에 부착된 어레이(18,19)에 대한 제어 기능들을 제공한다. 이들 기능은 RAID의 패리티 및 스트라이핑 기능(striping function), 판독 캐쉬 기능 및 비휘발성 기록 캐쉬 기능들을 포함한다. 호스트(16)는 공유 콘트롤러를 통해 데이터에 액세스한다. 호스트는 콘트롤러를 통해 요구를 전송하고, 이 콘트롤러는 어레이에 액세스하여 상기 호스트로 다시 상기 요구한 데이터를 전송한다. 그러나, 도2에 도시된 시스템은 다음과 같은 많은 제한요소를 갖고 있다. 먼저, 하나의 서브시스템에 연결될 수 있는 호스트의 수에 제한이 있고, 또한 상기 서브시스템에 의해 제어되는 어레이의 수에 제한이 있다는 것이다. 또한, 도2에 도시된 바와 같은 종래 기술은 호스트와 어레이의 수에 제한이 있다는 것이다. 또한, 도2에 도시된 바와 같은 종래 기술은 호스트와 어레이들 간에 분리된 레벨의 제어 장치를 갖고 있으며, 따라서, 호스트가 그 자신의 DASD 셋트에 대해 제어할 수 있는 자신의 콘트롤러를 갖고 있지 않다. 또한, 외부 보드 콘트롤러들은 추가적인 전자장비, 전력 및 패키지를 필요로 하며, 이에 따라 비용이 증가되고 전체 시스템의 신뢰성이 감소된다.

따라서, 저렴하고 보다 확장가능한(scalable) 해결 방안이 요구된다. 하나의 해결 방안은 호스트들과 저장 어레이들의 연결성을 증가시키는 것이다. 이러한 시스템은 높은 가용성과 양호한 성능을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 저렴하고 더욱 확장 가능한 해결 방안을 제공하면서, 종래의 시스템의 전술한 하나 이상의 문제점을 해결한다. 본 발명은 호스트에 내재될 수 있고 다수의 어레이를 제어할 수 있는 호스트 어댑터 카드들을 이용하는 아키텍쳐를 제공한다.

각각의 저장 어레이 상의 데이터가 어떤 호스트 컴퓨터에 의해서도 액세스될 수 있도록 다수의 저장 어레이들 상에 다수의 호스트 컴퓨터들을 위한 데이터를 저장하기 위한 시스템이 제공된다. 이때 다수의 어댑터 카드들이 사용된다. 각각의 어댑터 카드는 지정된 저장 어레이에 대한 제어 기능들을 갖고 있다. 시스템내의 모든 어댑터들 사이에는 어댑터 통신 인터페이스(상호연결)가 존재한다. 또한, 호스트 컴퓨터에서 실행되는 어플리케이션 프로그램과 어댑터 사이에는 호스트 어플리케이션 인터페이스가 존재한다. 어플리케이션 프로그램이 호스트 어플리케이션 인터페이스를 통해, 저장 어레이에 저장되어 있지만 주(first) 어댑터에 의해 주 제어되지 않는 데이터에 대한 요구를 주 어댑터에 전송하는 경우에, 이 데이터 요구는 어댑터 통신 인터페이스를 통해, 상기 요구한 데이터가 저장된 저장 어레이를 주 제어하는 어댑터로 전달된다.

바람직한 실시예에서, 각각의 호스트 컴퓨터는 하나 또는 그 이상의 어댑터를 갖고 있으며, 여기서 각각의 어댑터는 RAID 콘트롤러, 하나 또는 그 이상의 외부 인터페이스 및 판독/기록 캐쉬를 포함한다. RAID 1, RAID 1, RAID 3 또는 RAID 5와 같은 RAID 스킴에서는 디스크 드라이브가 하나 또는 그 이상의 어레이로 구성된다. 주어진 시간에, 각각의 어레이는 단일 어댑터에 의해 제어되고, 어레이에 대한 모든 액세스가 그 어댑터를 통해 수행된다. 이것은 동시발생적인 중복(overlapping) 패리티 갱신으로 인한 잠재적인 충돌(conflicts)이 쉽게 해결될 수 있도록 한다. 또한, 이것은 복수의 캐쉬에 동일 데이터의 복수의 카피를 저장함으로써 발생하는 코히어런시 문제(coherency problem)를 피할 수 있다. 어댑터간의 상호연결(interconnect)은 어댑터-디스크 통신(adapter-to-disk communication) 뿐만 아니라 어댑터-어댑터 통신(adapter-to-adapter communication 또는 peer-to-peer communication)을 가능하게 한다.

바람직한 실시예에서, 또한, 각각의 저장 어레이를 보조 제어하는 다수의 어댑터가 존재한다. 이 보조(secondary) 어댑터는 지정된 저장 어레이를 주 제어하는 어댑터가 이용불가능한 경우에, 그 지정된 저장 어레이를 제어한다. 어댑터 통신 인터페이스는 보조 어댑터들을 포함하여 모든 어댑터들을 상호연결한다.

본 발명의 목적은 복수의 호스트가 복수의 어레이에 액세스할 수 있도록 하는 높은 가용성을 갖는 시스템을 제공하는 것이다. 직렬 저장 아키텍쳐(Serial Storage Architecture:이하 "SSA"라 칭함)의 루프 토폴로지(loop topology)를 이용하여 구현하면, 128개의 호스트 시스템들이 상호연결될 수 있다.

호스트 어댑터 카드는 개인용 컴퓨터들과 워크스테이션들을 위한 마이크로 채널 또는 PCI 버스와 같은 많은 호스트 버스들과 호환성이 있으며, 이것은 저렴하고 더욱 확장가능한(scalable) 해결 방안을 제공한다. SSA 인터페이스 뿐만 아니라, 파이버 채널 인터페이스(fiber channel interface)인, FC-AL(Fiber Channel-Arbitrated Loop)을 SCSI2와 같은 기존의 병렬 인터페이스와 함께 사용할 수 있다.

도1은 복수의 어레이에 대해 복수의 호스트들에 의한 액세스를 제공하는 제1 종래의 시스템을 나타낸 블록도.

도2는 복수의 어레이에 대해 복수의 호스트들에 의한 액세스를 제공하는 제2 종래의 시스템을 나타낸 블록도.

도3은 본 발명에 따른 기능 및 연산을 논리적 관점에서 나타낸 블록도.

도4는 본 발명을 구현하기 위한 방법을 나타낸 흐름도.

도5는 본 발명을 구현하는 어댑터 카드를 위한 하드웨어를 나타낸 블록도.

도6은 본 발명을 구현하기 위한 소프트웨어에 대한 블록도.

도7은 본 발명의 제1 구현예를 나타낸 블록도.

도8은 본 발명의 제2 구현예를 나타낸 블록도.

도9는 어댑터들의 레지스트리와 저장 장치들에 저장된 테이블을 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110:어댑터 카드 112,113:SSA 노드

114:호스트 루프 116:장치 루프

120,122:드라이브 그룹

도3은 본 발명에 따른 기능 및 연산의 주요 요소들을 논리적 관점으로 도시하고 있다. 각각의 호스트 컴퓨터(20)는 하나 또는 그 이상의 어댑터(22)를 포함한다. 각각의 어댑터는 RAID 콘트롤러, 하나 또는 그 이상의 외부 인터페이스, 및 판독/기록 캐쉬를 포함한다. 호스트 컴퓨터들은 디스크 드라이브 어레이들의 공통 풀(common pool of arrays)을 공유한다. 디스크 드라이브는 RAID 0, RAID 1, RAID 3 또는 RAID 5, 또는 JBOD와 같은 하나 또는 그 이상의 어레이들로 구성되며, 이것은 당 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람들에게는 잘 알려진 시스템이다. 언제라도, 각각의 어레이는 단일 어댑터에 의해 제어되고 그 어레이에 대한 모든 액세스는 상기 어댑터를 통해 수행된다. 이것은 동시발생적인 중복 패리티 갱신으로 인한 잠재적인 충돌이 쉽게 해결될 수 있도록 한다. 또한, 이것은 복수의 캐쉬에 동일 데이터의 복수의 카피를 저장함으로써 발생하는 코히어런시 문제(coherency problem)를 피할 수 있다. 각각의 어레이는 단지 하나의 어댑터에 의해서만 제어되므로, 어떤 어레이에 대해 그 어레이의 제어 어댑터(controlling adapter)가 아닌 다른 어댑터로부터 발생하는 요구는 먼저 그 제어 어댑터로 라우팅되어야 하며, 이 제어 어댑터는 그 어레이에 액세스하여, 그 결과를 원래의 요구자에게 리턴한다. 어댑터들(22)은 어댑터-디스크 통신(adapter-to-disk communication) 뿐만 아니라 어댑터들 간의 통신도 허용하는 상호연결수단(23)을 통해 상호연결된다.

호스트 시스템의 예로는 IBM AIX 운영체제를 실행하는 IBM Risc System/6000 머신이 있다. 당분야에 통상의 지식을 가진 사람에게 잘 알려져 있는 많은 다른 호스트 시스템들이 사용될 수 있다.

도3과 도4를 참조하여 살펴보면, 호스트1이 어댑터B(24)에 의해 제어되는 어레이2로부터 데이터를 판독하길 원하는 상황에서(단계 24), 이 호스트는 어댑터A에게 I/O 요구를 발행한다(단계 25). 어댑터A는 디렉토리를 참조하여 상기 어레이2가 어댑터B에 의해 제어되는지 판단한다(단계 26). 시초 어댑터(originating adapter)는 I/O 요구를 어댑터B로 전송한다(단계 27). 어댑터B는 자신의 캐쉬들을 검색하고 필요한 경우에 디스크에 액세스함으로써 I/O 요구를 실행한다. 그리고 나서 어댑터B는 어댑터A에 판독 데이터를 리턴한다(단계 28). 어댑터A는 호스트 메모리에 이 판독 데이터를 저장하고, I/O 요구가 완료되었음을 알려주기 위해 호스트를 인터럽트한다.

당 분야에 통상의 지식을 가진 사람에게는 잘 알려진 바와 같이, 요구되는 대역폭(bandwidth), 팬아웃(fan out) 및 가용성(availability)에 따라 상호연결(23)을 제공하기 위해 사용될 수 있는 많은 구현예가 존재한다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 병렬 버스, 직렬 루프(serial loops) 또는 직렬 스위치(serial switches)가 있을 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예는 상호연결 아키텍쳐(interconnect architecture)로서 직렬 저장 아키텍쳐(SSA)를 참조하여 설명되지만, 다른 아키텍쳐도 사용될 수 있다.

SSA는 미국 국립 표준국(American National Standards Institute:ANSI) X3T10.1에 의해 개발되었다. SSA는 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, CD ROM, 옵티칼 드라이브, 프린터, 스캐너 및 다른 주변기기들과 같은 I/O 장치들을 워크스테이션 서버(호스트 시스템)와 저장 서브시스템에 연결하기 위해 특별히 설계된 직렬 인터페이스이다. 당 분야에 통상의 지식을 가진 사람은 SSA 아키텍쳐의 구현에 대해 잘 알고 있으며, 따라서, 아키텍쳐 및 그 연산에 대해서는 여기서 상세히 기술하지 않는다. SSA에 대한 더 자세한 설명은 "정보 기술(Information Technology)-직렬 저장 아키텍쳐(Serial Storage Architecture)-트랜스포트 계층(SSA-TL1), ANSI X3T10.1/0989D", "정보 기술(Information Technology)-직렬 저장 아키텍쳐(Serial Storage Architecture)-물리적 1(Physical 1)(SSA-PH1), ANSI X3T10.1/xxxD", 및 "정보 기술(Information Technology)-직렬 저장 아키텍처(Serial Storage Architecture)-SCSI-2 프로토콜(SSA-S2P), ANSI X3T10.1/1121D"를 참조하자.

링크(link) 또는 버스(bus)는 구리선(copper wire)과 같은 전송 매체를 통해 데이터를 신호로서 전송하기 위해 사용되는 커넥터(connector)를 말한다. 직렬 링크(serial link)는 단일 신호를 처리할 수 있는 크기의 케이블을 사용할 수 있으며, 여기서 전송되는 데이터 단위는 통신 경로에 대해 직렬화(serialize)되어 있다. 일반적으로 직렬 커넥터는 양방향(two way)(전이중(full duplex)) 통신을 한다. 루프 구성을 사용하는 경우에(디스크 어레이들과 함께), 상기 루프안의 각각의 드라이브(drive)에 대한 대역폭을 두 배로 하거나 또는 어떤 연결이 고장났을 때 드라이브에 대체 루트(alternate route)를 제공하기 위해 제2 경로(path)가 사용될 수 있다. SSA는 전이중 통신(full duplex communication)을 제공하는 2-신호 연결(전송 및 수신)을 제공한다.

SSA는 직렬로 접속된 주변장치들을 어드레싱하기 위해 SCSI(Small Computer System Interface;소형 컴퓨터 시스템 인터페이스) 스펙의 논리적인 면을 이용한다. 이들 SCSI 스펙은 SSA의 물리적 스펙에 맵핑(mapped)된다. 즉, SSA는 다양한 상위-레벨 프로토콜, 특히, 저장 어플리케이션들을 위한 SCSI-2에 대한 트랜스포트 계층(transport layer)으로써 사용될 수 있다. SSA에 관한 SCSI-2는 개시자(initiators), 타겟(targets) 및 논리 유니트(logical units)가 존재하는 SCSI 표준에 정의된 바와 같은 유사한 어드레스 스킴을 유지한다.

가장 기본적인 SSA 네트워크는 단일 포트 주변기기에 연결된 단일 포트 호스트 어댑터로 구성된다. 직렬 연결(serial connection)은 정보의 프레임(frame)을 전달하기 위해 사용되는 4개의 도선들(four wires)로 구성된다. 4개의 도선들은 플러스/마이너스 라인-아웃(line out)(전송) 및 플러스/마이너스 라인-인(line in)(수신)으로 구성된다. "포트"는 게이트웨이를 말하며, 이것은 하나의 링크(하나의 전송 경로와 하나의 수신 경로)의 종단을 지원하기 위해 하드웨어와 펌웨어(firmware)로 구성된다. 하나의 노드의 포트는 링크를 통해 다른 노드의 포트에 연결된다.

SSA의 포트는 동시에, 즉 한 번의 인바운드와 한 번의 아웃바운드에 각각 초당 20 메가바이트의 대화(conversations)를 수행할 수 있다. 루프(loop)내의 각각의 링크는 독립적으로 동작하며, 따라서, 총 루프 대역폭이 단일 링크보다 높을 수 있다. 또한, 루프에서 메시지와 데이터가 시계 방향을 돌거나 반시계방향으로 돌 수 있으므로 단일 폴트(single fault)가 허용된다. SSA의 이중 포트 노드(SSA dual port node)는 초당 80 메가바이트의 총 대역폭을 갖고 4개의 동시 대화를 수행할 수 있다.

노드는 하나 또는 그 이상의 직렬 포트를 갖는 시스템 콘트롤러, 호스트, 또는 주변장치를 말한다. 각각의 노드는 그 특정한 임무 또는 태스크(task)가 되는 기능(function)을 갖는다. 개시자(initiator)는 어떤 태스크가 실행될 필요가 있는지 또한 어떤 타겟(target)이 원하는 태스크를 수행할 것인지를 판단하는 노드내의 기능이다. 노드는 하나 또는 그 이상의 포트를 구현한다.

프레임(frame)은 SSA 네트워크에서 두 포트간의 정보 전송의 기본 단위이다. 프레임은 하나의 콘트롤 바이트, 6 바이트까지의 어드레스, 128 바이트까지의 데이터, 및 4개의 오류(error) 검출 바이트로 구성된 예상 포맷을 갖고 있다. 노드는 포트들 사이에서 프레임들을 라우팅(route)할 수 있다. 노드 기능(node function)은 프레임들을 생성하거나 또는 전송할 수 있다. SSA 프로토콜은 특정 문자들을 사용하여 노드들 사이에서 전송되는 프레임의 흐름을 조정하고 프레임들을 승인한다. 프레임 다중화 능력은 2개 또는 그 이상의 메시지들이 동일한 케이블을 통해 어느 한 방향으로 동시에 전송될 수 있도록 허용하는 전신 시스템(system of telegraphy)을 의미한다.

SSA는 스트링(string), 루프(loop) 및 스위치 구성(switch configurations)을 포함하는 복수의 토폴로지(multiple topologies)를 이용하여 구현된다. 일반적인 단일 루프 구성에 있어서는, 128개의 이중 포트(dual-port) 노드들(주변장치들 또는 호스트들)이 지원될 수 있다. 복합 스위치 구성(complex switch configuration)에 있어서 이론적인 최대 노드 수는 200만개 이상이다. 루프 토폴로지(loop topology)는 네트워크의 각각의 노드에 대한 교호(alternate) 경로들을 제공하며 네트워크에서 단일 포인트의 결함은 무시한다.

게이트웨이(gateway)는 두 노드들 간에 구축되어 SSA 네트워크를 통한 전이중 통신(full duplex communication)을 제공한다. 노드는 디스크 액세스와 같은 기능을 수행하기 위해 다른 노드로 트랜잭션(transaction)을 발생한다. 게이트웨이는 각각의 방향으로 하나씩 두 개의 연결로 이루어진다. 마스터(트랜잭션을 발생하는 것)는 마스터 제어 블록을 구축한다. 게이트웨이는 프레임들로 이루어진 트랜잭션을 네트워크를 통해 전송한다. 게이트웨이의 슬레이브(slave)측은 트랜잭션 프레임들을 수신하고, 어드레스된 서비스(addressed service)를 호출하는 태스크 제어 블록을 구축한다.

도5는 어댑터 카드 하드웨어의 블록도를 도시하고 있다. 어댑터는 마이크로프로세서(30)를 포함하며, 이 마이크로 프로세서는 마이크로프로세서 버스(32)를 통해, 필요한 코드와 제어 블록들(도6에서 더욱 상세히 기술할 것임)을 포함하는 RAM(33), 비휘발성 RAM(34) 및 ROM 부트스트랩(ROM bootstrap)(35)에 연결된다. 마이크로프로세서 브리지(36)는 마이크로프로세서(30)를 로컬 버스(37)를 통해 비휘발성 캐쉬(38)와 판독 캐쉬(40)에 연결한다. 또한, RAID 패리티 연산을 수행하기 위해 배타적 논리합 하드웨어(XOR hardware)(42)가 제공된다. 호스트 브리지(44)는 마이크로채널 또는 PCI 버스(45)와 같은 호스트 인터페이스를 통해 메인 호스트 하드웨어에 대한 접속을 제공한다. 여기에는 두 개의 SSA 이중 포트 칩(46,47)이 존재하는데, 하나는 다른 어댑터들과의 상호연결을 위한 것이고 다른 하나는 저장 장치 어레이와의 상호연결을 위한 것이다. 각각의 블록은 독립된 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)일 수 있다. 배타적 논리합 기능(XOR function)은 하나의 ASIC으로 판독 캐쉬 콘트롤러(read cache controller)와 조합될 수 있다.

도6은 본 발명을 구현하기 위해 호스트 및 어댑터 카드에서 실행되는 소프트웨어의 개략적인 블록도이다. 호스트 시스템은 중앙 처리 장치(Central Processing Unit)(CPU)(미도시)와 RAM(미도시)을 포함하며, RAM에는 소프트웨어를 실행하는 동안 상기 소프트웨어가 저장된다. RAM 내에서 실행되는 어플리케이션 프로그램(56)은 파일 시스템(57)으로 I/O 요구를 전송하거나 또는 운영체제(Operation System)(60)를 통해 장치 드라이버(device driver)(58)로 직접 I/O 요구를 전송한다. 장치 드라이버는 운영체제(61)에 대한 인터페이스, 소프트웨어 버스(62), 및 어댑터 카드로의 게이트웨이(63)를 포함한다.

어댑터 카드(64)는 그 자신의 마이크로프로세서와 그 자신의 RAM을 포함하며, RAM은 본 발명을 구현하기 위한 소프트웨어를 실행하는 동안에 포함한다(어댑터내의 하드웨어의 더욱 상세한 것은 도5를 참조). 어댑터 카드는 장치 드라이버와 대화(interact)하기 위한 게이트웨이(66)와, 캐쉬 콘트롤러(68) 및 RAID 콘트롤러(70)와 대화하는 소프트웨어 버스(67)를 포함한다. 또한, 어댑터 카드는 그 어댑터 카드에 의해 주 제어되는(primary controlled) 저장 장치 어레이와 다른 어댑터 카드들을 통해 액세스할 수 있는 어레이들을 식별하는 레지스트리(registry)(72)를 포함한다. 또한, 소프트웨어 버스는 게이트웨이(74)와 대화하며, 이 게이트웨이는 인터페이스 칩을 통해 다른 어댑터 카드들과의 피어-투-피어 링크(peer-to-peer link)(75)를 가능하게 한다. 디스크 인터페이스(76)는 디스크 어레이(77)와 대화한다.

어레이에 대한 연결성(connectivity)을 증가시키기 위해, 각각의 어레이는 주 제어 어댑터(controlling adapter) 및 보조 제어 어댑터를 갖추고 있다. 루프내의 모든 디스크들은 이들 두 어댑터 모두에 연결되어 있기 때문에, 이들 두 어댑터가 모두 작용하고 있는 경우에, 다른 어댑터에 의해 주 제어되는 어레이에 액세스하기 위한 요구는 처리를 위해 피어-투-피어 링크(peer-to-peer link)(75)를 통해 먼저 다른 어댑터로 라우팅된다. 그리고 나서, 그 결과는 다시 피어-투-피어 링크(75)를 통해 요구한 어댑터로 전달되며, 호스트로 리턴된다.

하나의 구성예에서, 어레이들이 동일한 SSA 디스크 어레이 루프에 존재하는경우에, 하나의 어댑터가 한 어레이에 대해서는 주 제어 어댑터(primary controlling adapter)가 될 수 있고 다른 어레이에 대해서는 보조 제어 어댑터(secondary controlling adapter)가 될 수 있다. 도7을 참조하면, 각각의 호스트(80-85)는 디스크 어레이(92-97)에 대한 주 어댑터 또는 보조 어댑터로서 작용하는 하나의 어댑터 카드(86-91)를 포함하고 있다. 이미 언급한 바와 같이, 단지 6개의 호스트 컴퓨터만 도시되어 있으나 여기에는 더욱 많은 상호연결된 호스트들이 존재할 수 있다. 각각의 어레이(92-97)는 그 어레이에 대한 콘트롤러로서 작용하는 주 어댑터와 보조 어댑터를 갖고 있다. 예를 들어, 어댑터 A1(86)은 어레이 A(92)에 대해서는 주 콘트롤러이고 어레이 B(93)에 대해서는 보조 어댑터이다. 어댑터 A2(87)는 어레이 B에 대해서는 주 콘트롤러이고 어레이 A(92)에 대해서는 보조 어댑터이다. 이들 어댑터는 SSA 루프(SSA loop)(98)를 통해 모두 상호연결된다. 어레이 A 및 어레이 B와 같은 어레이들의 쌍은 SSA 장치 루프(SSA device loop)(99)를 통해 연결된다. 주 어댑터가 액티브 상태이면, I/O 요구들은 주 어댑터를 통해 지시된다. 주 어댑터 카드에 결함이 발생한 경우에도, 다른 호스트들은 여전히 보조 어댑터를 통해 디스크 어레이에 액세스할 수 있다.

시스템은 루프 또는 이중 스위치들(dual switches)과 같은 상호연결을 통한 대체 경로와 각각의 호스트 컴퓨터 내의 복수의 어댑터들을 포함함으로써 단일 포인트 결함에 무관하게 구성될 수 있다. 도8은 세 개의 SSA 루프들의 구현을 통한 높은 가용성 구성(high availability configuration)을 나타낸다. 각각의 어댑터 카드(110)는 두 개의 이중 포트 SSA 노드(112,113)를 포함한다. 하나의 노드(112)는 호스트 루프(114)인 외부 루프(outer loop)에 연결된다. 이 루프는 근원 어댑터(originating adapter)와 주 어댑터간의 통신을 위해서만 사용된다. 다른 노드(113)는 두 개의 내부 루프들(inner loops), 즉 장치 루프들(device loops)(116) 중의 하나에 연결된다. 각각의 장치 루프는 주 어댑터와 그 대응하는 어레이들 내의 디스크들간에 통신을 제공한다. 또한, 주 어댑터와 보조 어댑터간의 통신을 위해서도 사용된다.

도8을 참조하면, 어댑터 A는 어레이 1의 주 콘트롤러이고, 어댑터 D는 어레이 1의 보조 콘트롤러이고, 어댑터 B는 어레이 2의 주 콘트롤러이고, 어댑터 C는 어레이 2의 보조 콘트롤러이다. 어레이 1에 대해 호스트 1이 생성한 I/O 요구들은 직접 어댑터 A로 발행된다. 다음에, 어댑터 A는 이 요구들을 디스크 판독/기록 명령들로 변환(translate)한다. 어레이 2에 대해 호스트 1이 생성한 I/O 요구들은 어댑터 B와 링크 2를 통해 어댑터 C로 발행된다. 어댑터 C는 이 요구들을 디스크 판독/기록 명령들로 변환한다. 이와 유사하게 어레이 2에 대해 호스트 2가 생성한 I/O 요구들은 어댑터 C로 직접 발행된다. 어댑터 C는 이 요구들을 디스크 판독/기록 명령들로 변환한다. 어레이 1에 대해 호스트 2가 생성한 I/O 요구들은 어댑터 D와 링크 4를 통해 어댑터 A로 발행된다. 그리고 나서, 어댑터 A는 이 요구들을 디스크 판독/기록 명령들로 번역한다. 도시된 예에서, 디스크는 분산형 패리티를 갖는 7 + P(7개의 데이터 디스크들과 1개의 패리티 디스크) 구성과 같은 두 개의 RAID 5 어레이들로서 구성된다. 이 디스크들은 결함에 내성이 있는 전원과 냉각기능이 있는(fault tolerant power and cooling) 외부 엔클로져(external enclosure)에 포장된다.

다른 한편으로, 디스크들은 8개의 RAID 1 어레이들로서 구성될 수 있다. 이 경우에, 각 어레이의 하나의 디스크는 각각의 호스트 컴퓨터에 포장될 수 있다. 또한, 어댑터들은 어레이들이 동일한 장치 루프(same device loop)에 존재하는 경우에 하나의 어레이에 대해서는 주 제어 어댑터로서 작용하고, 다른 어레이에 대해서는 보조 제어 어댑터로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 만일 어댑터 A와 어댑터 B 간의 장치 루프에 연결된 2개의 3 + P RAID 5 어레이들이 존재하면, 어댑터 A는 하나의 3 + P 어레이를 구성하는 상부 드라이브 그룹(120)에 대한 주 제어 기능을 갖고, 두 번째 3 + P RAID 5 어레이를 구성하는 하부 드라이브 그룹(122)에 대해서는 보조 제어 기능을 갖는다. 그리고, 어댑터 D는 하부 그룹(122)에 대해서는 주 제어 기능을 갖고 상부 그룹(120)에 대해서는 보조 제어 기능을 갖는다. 또한, 호스트는 두 개 이상의 어댑터를 포함할 수 있다.

만약, 어떤 어댑터에 고장이 발생하면, 그것의 연산은 어댑터가 인계받아 수행한다. 호스트는 여전히 그 다른 어댑터를 통해 어레이들에 액세스할 수 있다.

어떤 어댑터에 고장이 발생하면, 이 어댑터에서 처리중에 있었던 원격 I/O 요구들은 근원 어댑터 카드(originating adapter card)의 SSA 게이트웨이에 의해 오류 발생을 알리고 종료된다. 다음에, 트랜잭션을 전송한 모듈은 보조 어댑터가 상기 어레이를 인계하였다는 것을 브로드케스트(broadcast)하기를 기대하면서 몇 초간 대기한다. 그런 다음, 실패한 트랜잭션은 보조 어댑터로 재전송될 수 있다.

SSA 어드레싱 기능(SSA addressing capabilities)은 호스트 루프가 128개의 어댑터까지 확장가능하게 한다. 매우 많은 수의 어댑터들을 갖는 호스트 루프는 그것이 거의 모든 I/O 요구들에 의해 공유되기 때문에, 근본적인 대역폭 제한을 갖는다. 요구들이 랜덤하게 분산된다고 가정하면, 대략 각각의 요구는 상기 루프를 도는 경로의 약 절반을 통해 이동해야 하며, 따라서 이용가능한 총 대역폭은 전이중(full duplex) 방식에서 초당 2×20, 즉 40 메가 바이트이다. 발생가능한 교착상태(deadlock)를 피하기 위해 SSA 프레임들은 루프의 하나의 노드 또는 하나의 링크를 통해 라우팅되지 않아야 한다. 기록에 대한 판독의 비율이 1 대 1인 경우에, 총 I/O 대역폭은 오버헤드를 무시하면, 초당 80 메가바이트이다. 호스트 루프를 멀티포트 SSA 스위치(multiport SSA switch)로 대체하면, 높은 대역폭(high bandwidth)이 얻어질 수 있다.

도8에 도시된 구성에서는, 하나의 어댑터 카드에서 수신되는 트랜잭션들의 일부만이 그 카드의 RAID 소프트웨어에 의해 처리되게 된다. 원격 자원으로 예정된 트랜잭션들은 SSA 게이트웨이를 통해 라우팅된다. SSA 게이트웨이는 그것이 찾고 있는 각각의 원격 어댑터를 어드레스하기 위해 노드 번호를 제공한다.

어레이의 일부가 되는 각각의 디스크는 제어 어댑터(controlling adapter)에 할당된다. 이 어댑터를 통상적으로 디스크의 주 어댑터(disk's primary adapter)라 한다. 각각의 디스크는 단지 2개의 어댑터를 가진 루프내에 존재한다. 각각의 어댑터에는 노드 번호가 할당된다. 이 번호는 호스트에 의해 공급되며, 유일한 식별자로서 간주될 수 있다. 어떤 어레이가 구축될 때, 디스크들에는 자동적으로 상기 어레이를 구축하기 위해 사용된 어댑터의 노드 번호를 표시한다. 또한, 디스크들에 상기 루프의 다른 어댑터의 노드 번호도 표시한다. 상기 다른 어댑터는 어레이 백업 어댑터이고 이를 보조 어댑터(secondary adapter)라고 부른다. 정상적인 동작중에 주 어댑터는 어레이 내의 디스크들을 제어하는 RAID 코드를 실행한다. 보조 어댑터는 주 어댑터의 지시에 따라 기록 캐쉬 및 비휘발성 메모리의 이중 카피만을 유지관리한다(후술할 것임). 만일 결함을 발견하면, 보조 어댑터는 주 어댑터의 연산을 인계받는다.

각각의 어댑터 카드는 소프트웨어 버스를 통해 액세스할 수 있는 중앙 서비스(control service)인 레지스트리를 포함한다. 레지스트리는 상기 시스템 내의 모든 어댑터들의 리스트와 모든 어레이들의 리스트를 유지관리한다. 도9를 참조하면, 어댑터 리스트(130)에서 각각의 엔트리는 노드 번호(131)를 포함한다.

어레이 리스트(133)에서 각각의 엔트리는 자원 ID(resource ID)(134)와 현재 그 어레이를 제어하는 (주 또는 보조) 어댑터의 노드 번호(135)를 포함한다. 자원 ID는 판독 및 기록을 위해 어레이를 오픈하기 위해 장치 드라이버에 의해 이용된다. 이 자원 ID는 타입(Type) 필드(137)와 자원 번호(138)로 구성된다, 타입 필드는 예를 들어, RAID 레벨 0, 1, 3, 또는 5와 같은 어레이 타입을 명시한다. 자원 번호는 어레이가 구성될 때 할당되는 유일한 식별자이다.

각각의 DASD는 패런트 어레어(parent array)가 구성될 때 생성되는 구성 레코드(Configuration Record)(140)를 저장한다. 구성 레코드는 자원 ID(141), 어레이 파라미터(142)(예를 들면, 스트라이프 크기(stripe size)), 어레이 내의 다른 DASD들의 일련 번호(143), 주 어댑터 노드(144), 및 보조 어댑터 노드(145)를 저장한다. 이들 모두는 호스트 구성 유틸리티(host configuration utility)를 사용하여 수동으로 할당된다. 또한, 구성 레코드는 현재 어레이를 제어하고 있는 것이 주 어댑터인지 또는 보조 어댑터인지를 나타내기 위한 플래그(146)를 포함한다. 이 플래그는 전술한 바와 같이 주 어댑터와 보조 어댑터들 내의 레지스트리들에 의해 관리된다.

레지스트리를 구축할 때, 어댑터는 어레이의 일부분인 각 디스크 상의 주 노드 번호(primary node number)를 조사하고, 만일 이 번호가 상기 어댑터에 속하면, 상기 디스크를 RAID 펌웨어에 전달한다. 만일 상기 어댑터가 특정 디스크에 대한 주 콘트롤러가 아니면, 다른 어댑터에 핑(Ping)을 수행하여 그것이 동작하는지를 판단한다. 만일 다른 어댑터가 동작하고 있지 않으면, 첫 번째 어댑터가 그 디스크에 대한 어레이 콘트롤러(array controller)로서의 역할을 수행한다. 이것은 페일-오버(fail-over)로 불린다. 레지스트리는 한 시스템으로부터 다른 시스템으로 디스크 페일-오버를 수행한다. 페일-오버는 어떤 어댑터가 다른 어댑터가 작동 어댑터(working adapter)로부터 결함 상태(failed state)로 전이되었다는 것을 확인할 때 발생한다. 이것이 발생하면, 페일-오버가 수행된다. 스위칭될 모든 디스크들은 예를 들어, SCSI 예약 명령(SCSI reserve command)에 의해 로크(lock)된다. 그리고 나서, 디스크가 주 어댑터에 의해 관리되는 것이 아니라 보조 어댑터에 의해 관리된다는 것을 나타내기 위해 각 디스크 상의 플래그가 변경된다. 그러면, 모든 디스크들이 릴리스될 수 있다. 만일 디스크들 중 어느 하나가 예약되지 않으면, 지금까지 예약되어 있던 모든 디스크들로부터 예약을 해제한다. 이 절차(process)는 백오프(back off)되었다가 소정의 주기 이후에 재시도된다. 만일 예약 주기 이후에도 여전히 오류가 발생하면, 모든 플래그들이 그들의 주 상태(primary state)로 복귀하고, 절차(process) 자체가 백오프(back off)되었다가 재시도된다. 만일 이런 절차 동안에 전원 결함이 발생한 후 전원이 복원(restore)되면, 이들 두 어댑터들은 불일치(inconsistency)를 인지하고, 디폴트(default)에 의해 모든 디스크들을 주 어댑터로 세팅한다.

페일-백(fail-back)은 앞서 기술한 페일-오버(fail-over) 절차의 반대개념이다. 이것은 어댑터 카드들이 둘다 작동할 때 발생한다. 이 절차는 주 어댑터에 주기적으로 핑(Ping)하여(신호하여) 그것이 복구되었는지를 판단하는 보조 어댑터에 의해 초기화된다. 만일 핑(Ping)이 성공하면, 보조 어댑터 상의 레지스트리(registry)는 그것이 주 어댑터로 역할을 반환하길 원한다는 것을 각 디스크의 RAID 콘트롤러에게 알려, 그 디스크가 릴리스되어야 한다는 것을 명시한다. 보조 어댑터의 RAID 콘트롤러는 먼저, 명시된 디스크들을 포함하는 어레이를 클로우즈(close)하고, 다음에 디스크 자체를 클로우즈(close)한다. 어레이 내의 모든 디스크들이 클로우즈(close)되면, 보조 어댑터내의 레지스트리는 전술한 바와 같이 디스크들을 로크(lock)하고 플래그를 다시 스위칭하여, 이들 디스크가 다시 주 어댑터에 의해 제어되도록 한다. 그리고 나서, 보조 어댑터는 상기 디스크들을 릴리스하고, 주 어댑터의 레지스트리에게 페일-백(fail-back) 절차가가 완료되었음을 알린다.

원하지 않는 페일-오버(fail-over)를 발생시키지 않고 시스템 전원이 오프되도록 하기 위해, 먼저 시스템은 그것이 오픈하여 어댑터 카드의 레지스트리에게 폐쇄(close down)를 통지한 모든 어레이들을 클로우즈(close)한다. 이어서, 주 어댑터상의 레지스트리는 그것이 폐쇄 상태라는 것을 보조 어댑터의 레지스트리에게 알린다. 이로 인해, 보조 어댑터 상의 레지스트리는 플래그를 리셋하게 되며, 그것이 주 어댑터가 작동하고 있다는 것을 알았음을 알린다. 페일-오버(fail-over)는 주 어댑터가 작동상태에서 결함상태로 전이했다는 것을 보조 어댑터가 알았을 때 발생하기 때문에, 주 어댑터의 후속 전원 중단(power down)은 페일-오버(fail-over)를 발생시키지 않는다.

디스크 어레이들은 주 어댑터와 보조 어댑터간의 SSA 루프에 배열된다. 디스크 또는 디스크와 어댑터 사이의 링크에 결함이 발생하는 경우에도, 양 어댑터가 여전히 모든 디스크들을 액세스할 수 있는데, 그 이유는 전송신호가 루프를 통해 양방향으로 라우팅될 수 있기 때문에다. 그러므로, 도7을 참조하면, 링크(101)에 결함이 발생한 경우에도, 어댑터 A1(86)은 전송신호(transmission)를 링크(102)를 통해 링크(104)로, 다시 어댑터 카드 A2의 인터페이스 칩을 통해 링크(103)로 전송함으로써 여전히 어레이 A(92)에 접근할 수 있다. 어댑터 카드 A2로의 이와 같은 전송신호는 어댑터 카드 A2 내의 소프트웨어에 의해 결코 처리되지 않는다. SSA 칩은 이 메시지가 루프 내의 다른 어레이를 향해 프레임들을 라우팅하기 위한 것이며 이 요구는 그 어레이로 전송된다는 것을 감지한다. 또한, 이것은 어레이 B(93)의 SSA칩들에게도 적용된다.

전술한 절차(process)는 컷-쓰루 라우팅(cut-through routing)으로 불리며, 이것은 SSA 트랜스포트 계층 내의 표준 기능이다. 또한, 컷-쓰루 라우팅(cut-through routing)은 데이터 액세스 요구를 근원 어댑터(originating adapter)로부터 어레이에 대한 제어 어댑터(controlling adapter)로 전송하기 위해서도 이용된다. 각각의 이중 포트 노드(어댑터 또는 디스크 드라이브)는 SSA 칩 내의 하드웨어 라우터를 포함한다. 이 라우터는 어드레스 필드의 첫 번째 바이트를 조사하여 프레임을 루프내의 다음 노드로 전송할 것인지 여부를 판단한다. 근원 어댑터(originating adapter)는 단지 루프를 통해 요구를 전송하는 경우에만 프레임 어드레스 필드에 주 어댑터의 경로 어드레스를 부여한다.

경로는 시스템 전원이 켜져 있는 상태(power-on)에서 결정된다. 개시자 어댑터(initiator adapter)는 구성을 판단하고 각 노드에 대한 엔트리를 갖는 구성 테이블(configuration table)을 구축하기 위해 네트워크를 "워킹(walk)"한다. 각각의 엔트리는 그 노드의 경로 어드레스도 포함한다. 만일 대체 경로들이 존재하면, 개시자는 일반적으로 가장적은 링크를 이용하는 경로를 선택한다. 이것은 어떤 링크가 분리된 경우에는 달라질 수 있다.

장치 드라이버는 요구한 데이터를 포함하는 어레이를 식별한다. 그러면, 장치는 그 어레이가 지역적으로(locally) 제어되는지 판단하기 위해 어댑터상의 레지스트리에 질의한다. 호스트가 하나 이상의 어댑터들을 포함하는 경우에, 장치 드라이버는 (지역적으로 제어되는 경우에) 요구한 데이터를 포함하는 어레이를 주 제어하는 어댑터로 요구를 전송한다. 만약 그렇지 않으면, 원격 어레이들에 대해, 장치 드라이버는 각 어댑터를 통해 어레이들의 절반씩을 어드레싱하거나 또는 각 어댑터를 통해 교대로 요구들을 전송함으로써, 어댑터들 간에 부하(load)를 평형시키기 위해 노력한다.

비휘발성 RAM의 내용은 주 어댑터에 의해 보조 어댑터의 비휘발성 RAM에 미러(mirror)된다. RAID 모듈들은 이것을 보조 어댑터 카드 상의 SSA 게이트웨이 및 비휘발성 RAM 관리자(manager)를 통해 수행한다.

정상적인 동작중에, 주 어댑터는 어레이의 어떤 영역이 갱신되는지를 나타내는 메타 데이터와 유사하게, 보조 어댑터에서 주 어댑터의 기록 캐쉬의 이중 카피(duplex copy)를 유지관리하기 위해 장치 루프(device loop)를 이용한다. 이것은 기록 캐쉬 내의 데이터의 손실 없이 또는 어레이의 파괴 없이 주 어댑터로부터 보조 어댑터로의 페일-오버(fail-over)를 수행할 수 있도록 한다.

주 어댑터가 기록 명령을 수행할 때, 주 어댑터는 또한 데이터의 카피(copy)를 보조 어댑터 내의 기록 캐쉬로 전송한다. 주 어댑터는 기록 캐쉬로부터 디스크로 데이터를 디스테이지(destage)할 때, 어레이의 어떤 영역이 갱신되고 있는지를 나타내기 위한 메시지를 보조 어댑터로 전송한다. 이들 두 어댑터들은 디스테이지(destage)가 완료되기 전의 전원 결함으로 인해 발생하는 문제를 방지하기 위해, 통상적으로 비휘발성 메모리에 이러한 정보를 저장한다. 주 어댑터가 데이터를 디스테이지(destage)하고 패리티를 갱신하면, 그것은 제2 메시지를 보조 어댑터로 전송한다. 그러면, 보조 어댑터는 그것의 기록 캐쉬와 비휘발성 메모리로부터 대응하는 레코드들을 삭제한다.

비록 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 도시 및 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 그 형태 및 세부사항에 다양한 변형이 이루어질 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 종래 기술의 여러 단점들을 없애면서, 각각의 저장 어레이 상의 데이터가 어떤 호스트 컴퓨터에 의해서도 액세스될 수 있도록 다수의 저장 어레이들 상에 다수의 호스트 컴퓨터들을 위한 데이터를 저장하기 위한 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

임의의 저장 장치 상의 데이터가 어떤 호스트 컴퓨터에 의해서도 액세스될 수 있도록 저장 장치들의 다수의 어레이들 상에 다수의 호스트 컴퓨터들을 위한 데이터를 저장하기 위한 시스템에 있어서,

호스트 컴퓨터에 각각 관련되어 있으며, 지정된 어레이의 주 제어(primary control) 기능을 각각 갖고 있는 다수의 어댑터;

피어-투-피어 통신(peer to peer communication)을 위한 상기 어댑터들 사이의 어댑터 통신 상호연결 수단(adapter communication interconnect) - 여기서, 호스트 컴퓨터로부터 그 어댑터에 의해 주 제어되지 않는 어레이에 대한 관련 어댑터로의 데이터 액세스 요구는 어댑터 통신 인터페이스를 통해 상기 어레이의 주 제어 기능을 가진 어댑터로 전달됨 - ; 및

다수의 보조 어댑터 - 여기서, 상기 각각의 보조 어댑터는 하나의 호스트 컴퓨터와 관련되어 있으며, 지정된 어레이의 보조 제어 기능을 가지며, 하나의 보조 어댑터는 상기 지정된 어레이를 주 제어하는 어댑터가 이용불가능한 경우에 상기 지정된 어레이를 제어함 -

를 포함하고,

상기 지정된 어레이에 관해 주 제어 기능을 가진 어댑터와 보조 제어 기능을 가진 어댑터는 서로 다른 호스트 컴퓨터에 존재하는

데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서,

각각의 어댑터에 저장되어, 상기 어댑터에 의해 주 제어되는 저장 장치들을 나타내기 위한 식별자

를 더 포함하는 데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서,

각각의 저장 어레이에 저장되어, 상기 저장 어레이의 주 제어 기능을 가진 어댑터를 식별하기 위한 식별자

를 더 포함하는 데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서,

각각의 어댑터는 하나의 호스트 컴퓨터에 존재하는

데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서,

제1 호스트 컴퓨터는 제1 어레이를 주 제어하는 제1 어댑터와 제2 어레이를 보조 제어하는 제2 어댑터를 포함하고;

제2 호스트 컴퓨터는 상기 제1 어레이를 보조 제어하기 위한 제3 어댑터와 상기 제2 어레이를 주 제어하기 위한 제4 어댑터를 포함하는

데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 어댑터 내에 포함되어, RAID 스킴(scheme)에 따라 어레이에 저장된 데이터를 분배하기 위한 RAID 콘트롤러 펑션(RAID controller functions)

을 더 포함하는 데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 어댑터 통신 인터페이스는 SSA 인터페이스인

데이터 저장 시스템.
다수의 저장 장치 어레이 상의 다수의 호스트 컴퓨터를 위한 데이터에 액세스하기 위한 방법에 있어서,

a) 적어도 하나의 어댑터를 각각의 호스트 컴퓨터와 관련시키는 단계;

b) 제1 어댑터를 제1 저장 어레이에 대한 주 콘트롤러로서 제1 호스트와 관련시키는 단계;

c) 모든 어댑터들 사이에 통신 상호연결 수단(communication interconnect)을 관련시키는 단계;

d) 상기 제1 호스트로부터 상기 호스트와 관련된 제1 어댑터로 데이터 액세스 요구를 전송하는 단계;

e) 요구한 데이터가 상기 제1 어댑터에 의해 주 제어되는 상기 제1 저장 어레이에 저장되어 있는지를 식별하는 단계;

f) 상기 제1 어댑터에 의해 주 제어되는 상기 제1 저장 어레이에 저장되지 않은 상기 요구한 데이터에 대한 데이터 액세스 요구를 상기 통신 상호연결 수단을 통해 상기 요구한 데이터를 포함하는 저장 어레이를 주 제어하는 어댑터로 전송하는 단계;

g) 제2 저장 어레이에 대한 보조 콘트롤러로서 상기 제1 어댑터를 관련시키는 단계 - 여기서, 상기 보조 어댑터는 상기 제2 저장 어레이를 주 제어하는 어댑터를 포함하는 호스트 컴퓨터가 아닌 다른 호스트 컴퓨터에 존재함 -

h) 상기 제1 저장 어레이를 주 제어하는 상기 제1 어댑터가 이용불가능한지 여부를 판단하는 단계; 및

i) 제1 지정된 저장 어레이의 주 제어 기능을 가진 제1 어댑터가 이용불가능한 경우에 상기 제1 지정된 저장 어레이에 대한 콘트롤러로서 상기 제1 저장 어레이에 대한 보조 제어 기능을 가진 제2 어댑터를 이용하는 단계

를 포함하는 데이터 액세스 방법.
다수의 호스트 컴퓨터와 다수의 저장 어레이를 포함하는 네트워킹된 컴퓨터 시스템 - 여기서, 상기 각각의 호스트 컴퓨터는 그 안에 제1 저장 어레이를 주 제어하고 제2 저장 어레이를 보조 제어하는 어댑터 카드를 포함하고, 시스템 내의 모든 어댑터 카드들 사이에 통신 상호연결 수단을 포함함 - 에서, 상기 어댑터 카드들과 함께 이용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서,

상기 다수의 저장 어레이들 상에 저장된 데이터에 대해 상기 모든 호스트 컴퓨터들에 대한 액세스를 제공하기 위해 그 안에 구현된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 이용가능 매체를 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은,

(1) 제1 호스트 컴퓨터와 관련된 제1 어댑터 카드가 상기 제1 호스트 컴퓨터로부터의 데이터 액세스 요구를 수신하도록 하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단;

(2) 상기 요구한 데이터가 상기 제1 어댑터에 의해 주 제어되는 저장 어레이에 저장되었는지를 식별하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단;

(3) 상기 제1 어댑터에 의해 주 제어되는 저장 어레이에 저장되지 않은 데이터에 대한 데이터 액세스 요구를 상기 통신 상호연결 수단을 통해 상기 요구한 데이터를 포함하는 저장 어레이를 주 제어하는 어댑터 카드로 전송하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단; 및

(4) 제1 주 어댑터가 고장난 경우에 제2 호스트 컴퓨터에 존재하는 보조 어댑터로 하여금 상기 제1 주 어댑터에 대한 제1 어레이의 제어 기능을 인계받을 수 있도록 하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단

을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
임의의 저장 장치 상의 데이터가 어떤 호스트 컴퓨터에 의해서도 액세스될 수 있도록 저장 장치들의 다수의 어레이들 상에 다수의 호스트 컴퓨터들을 위한 데이터를 저장하기 위한 시스템에 있어서,

다수의 어댑터 - 여기서, 각각의 어댑터는 호스트 컴퓨터와 관련되어 있으며, 또한, 각각의 어댑터는 제1 어레이의 주 제어(primary control) 기능과 제2 어레이의 보조 제어 기능을 갖고 있으며, 보조 어댑터는 지정된 어레이를 주 제어하는 주 어댑터가 이용불가능한 경우에 상기 지정된 어레이를 제어하고, 제1 어댑터는 제1 어레이의 주 제어 기능과 제2 어레이의 보조 제어 기능을 가지며, 제2 어댑터는 제2 어레이의 주 제어 기능과 제1 어레이의 보조 제어 기능을 가짐 - ; 및

피어-투-피어 통신(peer to peer communication)을 위한 상기 어댑터들 사이의 어댑터 통신 상호연결 수단(adapter communication interconnect) - 여기서, 호스트 컴퓨터로부터 그 관련 어댑터에 의해 주 제어되지 않는 어레이에 대한 관련 어댑터로의 데이터 액세스 요구는 어댑터 통신 인터페이스를 통해 상기 어레이의 주 제어 기능을 가진 어댑터로 전달됨 - ;

을 포함하는 데이터 저장 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 어댑터는 동일한 호스트 컴퓨터에 존재하는

데이터 저장 시스템.
다수의 호스트 컴퓨터와 다수의 저장 어레이를 포함하는 네트워킹된 컴퓨터 시스템 - 여기서, 상기 각각의 호스트 컴퓨터는 그 안에 제1 저장 어레이를 주 제어하고 제2 저장 어레이를 보조 제어하는 적어도 하나의 어댑터를 포함하고, 상기 다수의 저장 어레이들 상에 저장된 데이터에 대해 상기 모든 호스트 컴퓨터들에 대한 액세스를 제공하기 위해 컴퓨터 시스템 내의 모든 어댑터 카드들 사이에 통신 상호연결 수단을 포함함 - 에 이용하기 위한 제조 물품에 있어서,

상기 제조 물품은 컴퓨터 판독가능 매체에 구현된 컴퓨터 프로그램 명령을 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램 명령은 상기 컴퓨터 시스템으로 하여금,

(1) 제1 호스트 컴퓨터로부터의 데이터 액세스 요구를 상기 제1 호스트 컴퓨터와 관련된 제1 어댑터로 전송하도록 하고;

(2) 상기 요구한 데이터가 상기 제1 어댑터에 의해 주 제어되는 상기 제1 저장 어레이에 저장되어 있는지를 식별하도록 하고;

(3) 상기 제1 어댑터에 의해 주 제어되는 제1 저장 어레이에 저장되지 않은 상기 요구한 데이터에 대한 데이터 액세스 요구를 상기 통신 상호연결 수단을 통해 상기 요구한 데이터를 포함하는 저장 어레이를 주 제어하는 어댑터로 전송하도록 하고;

(4) 상기 제1 저장 어레이를 주 제어하는 상기 제1 어댑터가 이용불가능한지 여부를 판단하도록 하고; 및

(5) 제1 지정된 저장 어레이의 주 제어 기능을 가진 제1 어댑터가 이용불가능한 경우에 상기 제1 지정된 저장 어레이에 대한 콘트롤러로서 상기 제1 저장 어레이에 대한 보조 제어 기능을 가진 제2 어댑터를 이용하도록 하는

제조 물품.