KR100321977B1 - 레이드시스템구성시유연성을부여하는디바이스로밍방법 - Google Patents

레이드시스템구성시유연성을부여하는디바이스로밍방법 Download PDF

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Abstract

RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 효과적인 디바이스 로밍 방법에 관하여 개시한다. 본 방법은, 다수의 디스크를 하나의 디스크로 보이도록 논리적으로 그룹핑과 매핑을 한 RAID 시스템에 있어서, 각 디스크를 스캐닝하여 디스크에 대한 크기 정보를 얻는 단계, 로컬 메모리에 해당 디스크의 구성 정보가 위치할 공간을 할당하는 단계, 디스크로부터 구성 정보를 읽어 메모리에 로드하는 단계, 읽어들인 구성 정보를 가지고 스캐닝한 순서에 따라 각 논리적 디바이스의 유효성을 체크하는 단계, 유효한 논리적 디바이스가 존재하면, 디스크 배열 순서에 변경이 있는지를 체크하는 단계, 배열 순서에 변경이 있으면 배열 순서에 맞게 디스크 아이디를 갱신하는 단계 및 각 디스크 및 메모리에서 구성 정보를 저장하는 공간의 데이터를 갱신하는 단계를 포함한다. 이로써, 디바이스 로밍 기술이 적용된 RAID 시스템에서는 디스크 배치 순서를 임의로 변경해도 이를 자동으로 검출하여 디스크 배치를 재정렬하도록 하여 디스크의 배치에 대한 일관성을 고려하지 않아도 된다.

Description

레이드 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법
본 발명은 레이드(Redundant Arrays of Independent Disk : 이하 RAID라 칭한다) 시스템 구성시 유연성(flexibility)을 부여하는 효과적인 디바이스 로밍(Device Roaming) 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 컴퓨터 시스템 구조(Computer system architecture)의 입출력 서브시스템(I/O subsystem)에 있어서 저장 디바이스(Storage Device)는 데이터를 저장하고 저장 공간으로부터 데이터를 읽어 제공하는 역할을 담당하는데, 이 저장 디바이스 중 RAID는 디스크어레이(Disk Array)를 논리적(Logical)으로 그룹핑(Grouping)과 매핑(Mapping)을 하여 디스크어레이가 하나의 디바이스로 동작하게 한다. RAID가 사용된 입출력 서브시스템은 다음과 같은 향상된 기능을 제공한다.
첫째, 디스크어레이를 하나의 디바이스로 동작하도록 논리적으로 구성할 수 있으므로, 단일 디스크 경우보다 큰 저장 공간을 제공한다. 둘째, 데이터 복원 기능을 적용하여 어레이를 구성하는 멤버 디스크(Member disk) 중 한 개에서 오류(error)가 발생하면 스페어 디스크(Spare disk)로 정의된 디스크를 이용하여 오류가 발생한 디스크의 이미지(Image)를 복구할 수 있으므로, 데이터 손상을 방지하여 안정된 입출력 동작을 보장한다.
이하, 종래 기술을 첨부한 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 일반적인 RAID에서 디스크를 트레이에 장착한 모습을 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 종래 기술에서 RAID는 디스크가 트레이(tray)에 장착되는 순서, 즉 배치 순서(Extent Order)를 바탕으로 논리적 그룹핑과 매핑을 하게 된다.
따라서, 도 1의 (a)와 같이 RAID를 구성하여 사용하는 중에 디스크 교체, 트레이 수리, 또는 시스템 이동 등과 같은 여러 가지 이유로 인해 디스크를 트레이로부터 제거했다 다시 장착하게 될 경우, 사용자는 도 1의 (b)와 같이 RAID를 구성하는 디스크어레이의 배치 순서를 항상 동일하게 유지시켜 주어야 한다. 그렇지 않을 경우에는 RAID는 정상 동작을 할 수 없다. 즉, 디스크어레이의 각 트레이에 장착된 디스크 배치 순서는 사용자가 사용상의 이유로 디스크를 트레이로부터 제거/재장착함에 앞서 제거될 때의 배치 순서를 그대로 유지시켜주어야 하는 번거로움이 있다.
따라서, 본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 구성(configuration) 정보를 디스크의 구성 공간에 저장하여 사용자가 디스크 배치 순서를 변경해도 이를 자동으로 검출하도록 함으로써 유연성있게 디스크 배치를 재정렬하는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 효과적인 디바이스 로밍 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 종래 트레이에 장착된 RAID 시스템의 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 디바이스 로밍 기능이 구현된 트레이에 장착된 RAID 시스템의 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 구성 정보 위치와 배치 방법
도 4 는 본 발명에 따른 n개의 디스크로 구성한 논리적 디바이스의 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 논리적으로 표현한 구성 정보의 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 n개의 디스크로 구성한 논리적 디바이스의 구성 정보를 읽어들인 예를 나타낸 도면.
도 7 은 본 발명에 따른 RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법의 흐름도.
도 8 은 본 발명이 적용되는 RAID 시스템의 개략적인 블록 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 데이터가 저장되는 공간의 크기
20 : 구성 정보가 저장되는 공간의 크기
22 : 논리적 디바이스 #0에 대한 구성 정보가 저장되는 공간의 크기
30 : 디스크 전체의 크기
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법의 바람직한 실시예는, 다수의 디스크를 하나의 디스크로 보이도록 논리적으로 그룹핑과 매핑을 한 RAID 시스템에 있어서, 각 디스크를 스캐닝하여 디스크에 대한 크기 정보를 얻는 단계, 로컬 메모리에 해당 디스크의 구성 정보가 위치할 공간을 할당하는 단계, 디스크로부터 구성 정보를 읽어 상기 메모리에 로드하는 단계, 상기 읽어들인 구성 정보를 가지고 상기에서 스캐닝한 순서에 따라 각 논리적 디바이스의 유효성을 체크하는 단계, 유효한 논리적 디바이스가 존재하면, 디스크 배열 순서에 변경이 있는지를 체크하는 단계 상기 배열 순서에 변경이 있으면 배열 순서에 맞게 디스크 아이디를 갱신하는 단계 및 상기 각 디스크 및 메모리에서 상기 구성 정보를 저장하는 공간의 데이터를 갱신하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 디바이스 로밍 기능이 구현된 RAID에서 디스크를 트레이에 장착한 모습을 보여주는 도면으로, 도 2의 (a)는 RAID가 구성되어 사용중인 상태의 디스크 배치 순서를 나타낸 것이고, 도 2의 (b)는 사용자가 디스크를 트레이로부터 제거한 후 다시 장착했을 때의 디스크 배치 순서를 나타낸 것이다.
도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에서는 (a)에 적용되었던 디스크의 배치 순서(extent order)가 (b)에서 그대로 유지될 필요가 없게 된다. 즉, 사용자가 임의의 순서로 디스크를 재배치하여도 디바이스 로밍 기술이 적용된 RAID에서는 변경된 배치 순서를 이해하여 RAID 매핑을 정상적으로 수행할 수 있다.
디스크어레이를 사용자로 하여금 RAID로 보이도록 해주는 것은 RAID 관리자(RAID manager) 또는 구성 관리자(Configuration manager)에 의해 이루어진다.
RAID 관리자(구성 관리자)는 디스크 각각이 RAID 시스템의 멤버 디스크(member disk)로서 동작하는데 필요한 정보, 즉 구성(Configuration) 정보를 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory)인 NVRAM에 가지고 있다. 또한, RAID 관리자는 이 정보를 바탕으로 하여 호스트 시스템(Host system)이 부팅(booting)할 때 RAID 시스템을 초기화하여 운영체제(O/S)가 이를 이해할 수 있도록 해준다. 구성 정보에는 디스크 각각의 크기(size), 디스크 배치 순서, 제어 및 상태(control & status) 정보 등이 포함된다.
구성 정보는 RAID를 구성할 때 각 멤버 디스크의 크기 정보를 바탕으로 하여 도 3의 (20)과 같은 위치에 저장된다. 모든 멤버 디스크는 구성 정보를 위해 도 3의 (20)만큼 예약(reserve)하며, 이 크기는 RAID 관리자가 지원(support)하는 [MAX_LOGICAL_DEVICES(또는 MAX_EXTENTS_PER_DISK) × 구성 정보의 단위 크기]만큼 할당(allocate)된다.
도 8 은 본 발명이 적용되는 RAID 시스템의 개략적인 블록 구성도로서, 본원 출원인에 의해 선출된 국내 특허출원번호 제96-41713호(명칭: 알.에이.아이.디(RAID) 시스템의 공기순환장치 및 그 방법)에 개시된 바와 같다. 상기 구성을 간략히 설명하면, RAID 시스템(120)에서 CPU(102)는 입출력 버스(104)를 통해 호스트컴퓨터(도시하지 않았음)로부터 전송된 데이터를 컨트롤러(106)로 전송하며, 상기 입축력버스(104)에 연결된 컨트롤러(106)는 상기 CPU(102)에 의해 제어되며 상기 CPU(102)와 버스(108)에 연결되어 있는 각 드라이브 디스크(DR1∼DR3)사이의 입출력데이터를 제어한다. 상기 버스(108)에 연결되어 있는 각 드라이브(DR1∼DR3)는 상기 컨트롤러(106)의 제어하에 호스트컴퓨터로부터 전송된 데이터를 기록 및 재생한다. CPU(102)에 연결되어 있는 팬구동모터(110)는 시스템 내부의 냉각장치로 작용하며 CPU(102)로부터 인가되는 팬구동제어신호에 의해 단방향으로 회전한다. 이러한 CPU(102)는 상기 RAID 관리자로서 동작하게 된다.
이러한 RAID 시스템의 예로는 미국 특허번호 제 5,634,111호(명칭: Computer system including a device with a plurality of identifiers. 등록일: 1997. 5. 27)"에 개시된 바도 들 수 있다.
도 3은 n개의 디스크로 구성된 디스크어레이를 가지고 하나의 논리적 디바이스(Logical device)를 갖는 RAID 시스템을 구성한 예이다. 이 경우 하나의 논리적 디바이스가 갖는 크기, 즉 사용자가 사용할 수 있는 RAID 크기는 다음과 같이 계산된다.
S_R = (S_d - (S_c ×m)) ×( n_d - L_R )
여기서,
SR= (사용자에게 보이는) RAID 시스템의 크기 [유닛 = 블록]
Sd= 디스크의 크기 [유닛 = 블록]
Sc= 구성 정보의 크기 [유닛 = 블록]
nd= 디스크의 수
LR= RAID 레벨(레벨 0이면 0, 레벨 1이면 nd/2, 그 밖의 레벨이면 1)
m = MAX_LOGICAL_DEVICES(또는 MAX_EXTENTS_PER_DISK)
RAID 관리자(구성 관리자)는 디스크에 저장된 구성 정보를 메모리에 읽어 들인다. 그리고, 각 디스크에 대한 스캐닝(Scanning)을 진행하면서 디스크가 가지고 있는 파라미터중 크기 정보를 얻고, 이 값을 바탕으로 구성 정보가 저장된 디스크 블록 어드레스(disk block address)(디스크 블록 어드레스 = 디스크의 크기 - 구성 정보가 들어있는 크기)를 구할 수 있다. 디스크에 있는 구성 정보를 읽어 들이기 위해 로컬 메모리(local memory)에 구성 정보가 위치할 공간을 할당받는다. (도 4 참조)
메모리로 읽어 들인 구성 정보는 도 5와 같이 2차원 어레이로 매핑하여 유효한(valid) 구성 정보를 가지고 있는 논리적 디바이스를 찾아낸다. 구성 정보에는 상기에서 언급한 바와 같이 다음과 같은 정보를 구조적으로(structural) 가지고 있다.
- 레이드 시스템이 만들어진 날짜(dataOfCreated)
- 각 논리적 디바이스를 구별하기 위한 ID(logical device ID)
- 데이터를 구조적으로 표현한 테이블(extent order table)
- 논리적 디바이스를 구성하는 디스크들의 배치 순서(extent order)
- 기타 등등.
도 6은 본 발명에 따른 n개의 디스크로 구성한 논리적 디바이스의 구성 정보를 읽어들인 예를 도시한 도면이다. 이를 참조하면, 구성 정보를 메모리로 읽어 들이기 위해서는 디스크 ID(extent #0 ~ #n-1)가 필요하고, 이 디스크 ID는 디스크가 장착된 순서에 의해 결정된다. 따라서 디스크 장착 순서를 바꾸면 각 디스크 ID는 새로운 값이 할당되어 사용된다.
종래에는 사용자가 디스크어레이에서 디스크를 제거/장착할 때 순서를 달리하면, 디스크 ID값이 변경되므로 앞서서 RAID 매핑에 사용되었던 배치 순서(extent order)는 보장받을 수 없었다. 하지만 본 발명에 따른 디바이스 로밍 기술이 구현되면, RAID의 변경된 디스크 ID값을 위의 정보를 바탕으로 각 디스크의 배치 순서에 맞게 갱신하여 변경된 디스크 ID로 멤버 디스크를 사용할 수 있고, 기존의 배치 순서를 보장하여 RAID 시스템이 가지고 있는 사용자 데이터를 그대로 사용할 수 있다. 이러한 디바이스 로밍을 사용하면 사용자는 디스크를 제거/장착할 때 임의의 순서로 장착할 수 있어 매우 편리하다.
발명에 대한 동작 설명은 도 7의 디바이스 로밍 흐름도를 중심으로 한다.
RAID 관리자는 디스크에 대한 크기 정보를 얻기 위해 각 디스크를 스캐닝(Scanning)한다(s10). 크기에 대한 정보는 각 디스크마다 고유하게 가지고 있으므로, 이 정보를 가지고 RAID 관리자는 구성 정보가 위치하는 블록 어드레스(Block address)를 구할 수 있다.
구성 정보가 위치하는 블록 어드레스를 구한 RAID 관리자는 디스크를 읽기 전에 로컬 메모리에 해당 디스크의 구성 정보가 위치할 공간을 할당한다(s20). 이 공간은 논리적으로 여러 개의 구성 정보를 2차원 어레이로 만든 것이다.
메모리 할당을 한 후에는 디스크로부터 구성 정보를 읽어 들여 할당받은 메모리에 로드(load)한다(s30). 매 구성 읽기(read)가 끝나면 RAID 관리자는 읽어들인 구성정보를 가지고 유효한 논리적 디바이스가 존재하는지 검사한다(s40).
만약 유효한 논리적 디바이스가 존재하면(s50) 이 논리적 디바이스에 대한 구성 정보에 있는 디스크 아이디(Disk ID)와 스캐닝 명령에서 새롭게 할당한 디스크 아이디를 비교하여 변경된 아이디가 있는지 검사하고, 아울러 배치 순서(extent order)를 검사한다(s60).
만약 배치 순서가 변경되었으면(s70) 디스크 아이디를 배치 순서에 맞게 갱신한다(s80). 그리고, 상기 각 디스크 및 NVRAM에서 구성 공간의 데이터를 갱신한다(s90). 이렇게 함으로써 디바이스 드라이버의 인스턴스(instance)를 생성하여 디바이스 로밍을 완료한다(s100).
향후 RAID 시스템에 대한 액세스(access)가 내려오면 변경된 아이디와 배치 순서를 가지고 RAID 매핑을 진행한다.
상기와 같이 동작하는 본 출원에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
RAID 시스템은 디스크 여러 개를 하나의 디스크로 보이도록 운영체제로부터 디스크들을 논리적으로 그룹핑하는 기술이다. 디스크를 논리적으로 그룹핑하기 위해서는 디스크들을 정해진 약속에 의해 매핑하는 것이 필요한데, 매핑하기 위해서는 디스크의 배치 순서가 유연성을 유지해야 한다. 따라서 종래 기술에서와 같이 디바이스 로밍을 지원하지 않는 RAID 시스템에서는 디스크를 트레이로부터 제거/장착할 때는 반드시 이전의 배치순서를 따라야 하는 제약이 있었지만 본 발명에 따른 디바이스 로밍 기술이 적용된 RAID 시스템에서는 사용자가 임의로 디스크 배치 순서를 변경해도 이를 자동으로 검출하여 디스크 배치를 재정렬하도록 함으로써, 디스크의 배치에 대한 일관성을 고려하지 않아도 되므로 편리하게 사용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 다수의 디스크를 하나의 디스크로 보이도록 논리적으로 그룹핑과 매핑을 한 RAID 시스템에 있어서,
    각 디스크를 스캐닝하여 디스크에 대한 크기 정보를 얻는 단계;
    로컬 메모리에 해당 디스크의 구성 정보가 위치할 공간을 할당하는 단계;
    디스크로부터 구성 정보를 읽어 상기 메모리에 로드하는 단계;
    상기 읽어들인 구성 정보를 가지고 상기에서 스캐닝한 순서에 따라 각 논리적 디바이스의 유효성을 체크하는 단계;
    유효한 논리적 디바이스가 존재하면, 디스크 배열 순서에 변경이 있는지를 체크하는 단계;
    상기 배열 순서에 변경이 있으면 배열 순서에 맞게 디스크 아이디를 갱신하는 단계; 및
    상기 각 디스크 및 메모리에서 상기 구성 정보를 저장하는 공간의 데이터를 갱신하는 단계를 포함하는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디스크 크기에 대한 정보를 이용하여 구성 정보가 위치하는 블록 어드레스를 구할 수 있는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 블록 어드레스는 디스크의 크기에서 구성 정보가 들어있는 크기를 빼므로써 얻어지는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 디스크의 구성 정보가 위치할 메모리 공간은 여러 개의 구성 정보를 논리적으로 매핑하여 2차원 배열로 만들며, [MAX_LOGICAL_DEVICES(또는 MAX_EXTENTS_PER_DISK) × 구성 정보의 단위 크기]만큼 할당되는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 메모리는 비휘발성 메모리(NVRAM)인, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유효한 논리적 디바이스가 존재할 경우에 수행하는 디스크 배치 순서에 변경이 있는지의 검사는 상기 논리적 디바이스에 대한 구성 정보에 있는 디스크 아이디와 스캐닝 명령에서 새롭게 할당한 디스크 아이디를 비교함으로써 알 수 있는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 하나의 논리적 디바이스가 갖는 크기, 즉 사용자가사용할 수 있는 RAID 크기 SR은, 디스크의 크기를 Sd,구성 정보의 크기를 Sc,디스크의 수를 nd,RAID 레벨(레벨 0이면 0, 레벨 1이면 nd/2, 그 밖의 레벨이면 1)을 LR,그리고 MAX_LOGICAL_DEVICES(또는 MAX_EXTENTS_PER_DISK)를 m이라고 할 때, S_R = (S_d - (S_c × m)) × ( n_d - L_R )으로 구할 수 있는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 향후 RAID 시스템에 대한 액세스가 내려오면 상기 변경된 아이디와 배치 순서를 가지고 RAID 매핑을 진행하는, RAID 시스템 구성시 유연성을 부여하는 디바이스 로밍 방법.
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