KR100329967B1 - 분산형 디스크캐쉬 구조를 가지는 레이드 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이드(RAID) 시스템에 관한 것으로, 프로세서 및 호스트가 연결된 시스템버스를 가지는 레이드시스템에 있어서, 상기 시스템버스에 연결된 디스크 인터페이스와, 디스크 채널을 통해 상기 디스크 인터페이스에 연결된 디스크와, 상기 디스크 인터페이스에 직접 연결되고 상기 디스크의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 디스크캐쉬를 구성요소로 하는 디스크캐쉬블럭을 분산구성함에 의해, 디스크 캐쉬 과정을 다중 분산한 레이드시스템을 실현하여, 레이드 시스템의 성능 및 아키텍쳐의 모듈화 측면에서 효과적인 디스크 캐쉬 방법이 가능하고, 또한 각 디스크 캐쉬의 갱신이 필요할 경우마다 시스템 버스를 점유하는 문제점을 해결하였다.

Description

분산형 디스크캐쉬 구조를 가지는 레이드 시스템{RAID System Having Distributed Disk Cache Architecture}
본 발명은 레이드시스템(RAID System)에 관한 것으로, 특히 분산형 디스크캐쉬 구조(Distributed Disk Cache Architecture)를 구현한 레이드시스템에 관한 것이다.
디스크 캐쉬는 일반적으로 레이드(RAID; Redundant Array of Independent Disks) 시스템에서 대용량 디스크에 저장되어 있는 데이터를 접근(access) 속도가 빠른 메모리(memory)에 미리 확보해 두고, 데이터가 필요할 경우 메모리에서 직접읽거나 쓰는 방법으로서, 대용량 디스크 어레이 시스템에서 필수적으로 요구되는 기술이다. 그래서 현재 출시되고 있는 대부분의 하드 디스크(Hard Disk)에는, 하드 디스크에 저장되어 있는 데이터를 읽거나 쓰는 속도를 향상시키기 위한 기법으로서 별도의 디스크 캐쉬가 내장되어 공급되고 있다.
그러나 하드 디스크에 내장된 캐쉬 크기(Cache size)는 극히 적은 용량이므로, 별도의 메모리(RAM)를 사용하여 디스크 캐쉬의 역할을 수행하는 방법이 많이 사용되고 있다. 특히, 대용량 디스크 어레이 시스템에서는 데이터의 접근속도를 고속화하기 위해 디스크 캐쉬를 필수적으로 채용하고 있는 추세이다.
이와 관련하여 도 1에 일반적으로 레이드(RAID) 시스템에서 사용되는 디스크 캐쉬의 구성도를 도시하였다. 도 1의 구성을 살펴 보면, 시스템버스(system bus)(2)상에 프로세서(Processor)(4)와, 디스크(Disk)(8A, 8B)에 연결된 디스크채널(Disk Channel)(10A, 10B)과, 호스트(Host)(14)에 연결된 호스트채널(Host Channel)(12)과, 디스크캐쉬(Disk Cache)(18)를 제어하는 디스크캐쉬제어기(Disk Cache Controller)(16)가 연결된 구성을 보여주고 있다. 상기 프로세서(4)에는 지역메모리(local memory)(6)가 연결되어 있다.
도1의 구성에서, 디스크 캐쉬는 하드 디스크에서 자주 참조되는 데이터를 임시적으로 저장하는 메모리 역할을 수행하므로, 디스크 캐쉬의 위치는 프로세서(4)의 지역 메모리(6) 또는 시스템 버스(2)에 연결된 별도의 디스크캐쉬제어기(16)를 통한 메모리 모듈(memory module)(18)로서 구성될 수 있다. 여기서 프로세서(4)의 지역 메모리(6)를 디스크 캐쉬로 사용할 경우에는 프로세서(4)의 간섭이 요구된다는 단점이 있으므로 일반적인 디스크 캐쉬는 시스템 버스(2)에 디스크 캐쉬 제어기(16)를 별도로 두고 DMA(Direct Memory Access) 사이클(cycle)을 이용하는 방식이 널리 사용되고 있다.
그러나 도 1과 같은 종래의 방법은 디스크 캐쉬가 모든 디스크 채널(10A, 10B)에 연결된 데이터를 공용으로 관리하는 형태가 되므로, 각 디스크 캐쉬의 갱신이 필요할 경우마다 시스템 버스(2)를 점유해야 한다는 단점이 발생되었다. 또한 디스크 캐쉬 제어기(16)가 제어할 수 있는 메모리 용량에 한계가 있게 된다. 그래서 디스크 캐쉬의 용량을 확장하고자 할 경우에는, 대 용량의 메모리를 제어할 수 있는 디스크 캐쉬 제어기(16)로 교체하거나 또는 다른 디스크 캐쉬 제어기를 더 사용해야 하는 부담이 발생하였다.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 디스크 캐쉬 과정을 다중 분산한 레이드시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 성능 및 아키텍쳐의 모듈화 측면에서 효과적인 레이드시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 각 디스크 캐쉬의 갱신이 필요할 경우마다 시스템 버스를 점유하는 문제점을 해결한 레이드시스템을 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 RAID 시스템 아키텍쳐를 보여주는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 분산형 디스크캐쉬구조를 보여주는 구성도,
도 3은 도 2의 구성에서의 디스크 인터페이스 요소의 구현예를 보여주는 실시예.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 레이드시스템은, 프로세서 및 호스트에 연결된 시스템버스를 가지는 레이드시스템에 있어서, 상기 시스템버스에 연결된 디스크 인터페이스와, 디스크 채널을 통해 상기 디스크 인터페이스에 연결된 디스크와, 상기 디스크 인터페이스에 직접 연결되고 상기 디스크의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 디스크캐쉬를 구비함을 특징으로 한다.
상기 구성에서 디스크 인터페이스는, 시스템버스에 연결된 시스템버스 인터페이스와, 디스크캐쉬에 연결된 디스크캐쉬 제어기와, 디스크채널에 연결된 디스크채널 인터페이스와, 상기 디스크캐쉬 제어기 및 디스크채널 인터페이스 사이에 연결된 하드웨어처리수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
또한 상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 레이드시스템은, 프로세서 및 호스트에 연결된 시스템버스를 가지는 레이드시스템에 있어서, 상기 시스템버스에 연결된 제1디스크 인터페이스와, 상기 제1디스크인터페이스에 연결된 제1디스크와, 상기 제1디스크인터페이스에 직접 연결되고 상기 제1디스크의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 제1디스크캐쉬를 포함하여 구성되는 제1디스크캐쉬블록; 및 상기 시스템버스에 연결된 제2디스크인터페이스와, 상기 제2디스크인터페이스에 연결된 제2디스크와, 상기 제2디스크인터페이스에 직접 연결되고 상기 제2디스크의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 제2디스크캐쉬를 포함하여 구성되는 제2디스크캐쉬블록을 구비함을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 구성을 참조하면, 디스크 캐쉬 과정을 다중 분산한 레이드시스템을 실현하여, 레이드 시스템의 성능 및 아키텍쳐의 모듈화 측면에서 효과적인 디스크 캐쉬 방법이 가능하고, 또한 각 디스크 캐쉬의 갱신이 필요할 경우마다 시스템 버스를 점유하는 문제점이 해결되며 이는 후술되는 설명을 통해 명확해질 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 분산형 디스크캐쉬구조를 가지는 레이드시스템의 구성도를 나타내고 있다.
도 2의 구성을 살펴보면, 프로세서(24) 및 호스트(28)에 연결된 시스템버스(22)를 가지는 레이드(RAID)시스템에 있어서, 다수의 디스크캐쉬블록들(100A, 100B, 100C)이 분산형 구조로 이루어져 있다.
각 디스크캐쉬블록(100A, 100B, 100C)은, 상기 시스템버스(22)에 연결된 디스크 인터페이스(30A, 30B, 30C)와, 디스크 인터페이스(30A, 30B, 30C)를 통해 상기 디스크 인터페이스(30A, 30B, 30C)에 연결된 디스크(32A, 32B, 32C)와, 상기 디스크 인터페이스에 직접 연결되고 상기 디스크(32A, 32B, 32C)의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 디스크캐쉬(34A, 34B, 34C)로 이루어진다. 여기서 상기 디스크캐쉬블록(100A, 100B, 100C)은 3개로 구성한 예를 보여주고 있지만 이는 적어도 2개 이상을 구현하되 시스템의 구성을 고려하여 더 많은 수로 분산 구성할 수 있다.
한편 상기 디스크캐쉬(34A, 34B, 34C)는 고속동작을 위해 클럭동기메모리(예컨대 'SDRAM')와 같은 차세대 메모리로 구현하는 것이 바람직하다.
상기 디스크 인터페이스(30A, 30B, 30C)의 구성은 후술될 것이다.
도 2의 아키텍쳐에서는 디스크 캐쉬가 디스크채널부로서의 각 디스크 인터페이스(30A, 30B, 30C)에 연결되는 구조를 보인다. 상기 디스크 인터페이스(30A, 30B, 30C)는 IDE, SCSI, Fibre Channel 등 일반적으로 사용되는 모든 디스크 인터페이스를 의미한다. 각 디스크 인터페이스(30A, 30B, 30C)에 연결된 디스크(32A, 32B, 32C)의 데이터 중에서 자주 참조되는 데이터는 해당 디스크 캐쉬(34A, 34B, 34C)에 저장된다. 여기서 하나의 디스크캐쉬는 다른 디스크 캐쉬의 데이터와는 별도로 관리된다.
이와 같은 방식을 통하면, 전술한 도 1 및 후술되는 도 3을 함께 참조시에, 디스크 캐쉬와 디스크 채널 인터페이스, 디스크 캐쉬 제어기, 시스템 버스 인터페이스라는 구성요소들이 별도의 디스크 캐쉬 블록(100A, 100B, 100C)으로서의 기능을 제공할 수 있으며, 이는 분산형으로 디스크 캐쉬를 확장 및 관리할 수 있는 환경을 제공할 수 있게 된다.
도 3은 도 2의 구성에서의 디스크 인터페이스 요소의 구현예를 보여주는 실시예이다. 도 3의 구성은, 시스템 버스(22)와의 연결을 위한 시스템 버스 인터페이스(42), 디스크 채널과의 연결을 위한 디스크 채널 인터페이스(48), 그리고 실제 디스크 캐쉬 메모리의 제어를 위한 메모리 제어기로서의 디스크캐쉬제어기(44)와, 시스템 안정성을 위한 하드웨어(46)로 구성된다.
도 3의 구성은, 전체가 온칩(on-chip)상에 집적된 하나의 칩(chip)으로 구현되거나, 또는 기존의 칩을 사용하여 카드(card)의 형태로 구현될 수도 있다. 한편 디스크 인터페이스(30)는, 레이드(RAID) 시스템에서 시스템 안정성을 위하여 필수적인 XOR 연산을 하드웨어(hard-ware)적으로 수행할 수 있는 XOR 엔진(46)을 추가할 경우 레이드(RAID) 제어용 칩(chip) 또는 보드(board)로서의 기능을 수행할 수도 있다. 시스템 버스 인터페이스(42)는 현재 널리 사용되고 있는 PCI 버스 또는 차세대 시스템 인터페이스로 각광 받고 있는 PCI-X 등 기존의 시스템 버스 인터페이스를 위한 제어기를 의미한다. 디스크 채널 인터페이스(48)는 IDE, SCSI, Fibre Channel 등의 상용 디스크 인터페이스를 위한 제어기를 나타낸다. 그리고 디스크 캐쉬 제어기(44)는 메모리 소자 및 DIMM과 같은 메모리 모듈 등을 제어할 수 있는 콘트롤러(controller)를 의미한다.
상기한 구성과 같은 본 발명에 따르면, 디스크 채널에 연결된 디스크 캐쉬를 시스템 버스를 통하여 참조하는 방식이 아니라, 시스템 버스와 독립적으로 디스크 캐쉬를 둠으로써 디스크 캐쉬의 사용을 위하여 시스템 버스를 사용해야 하는 문제를 제거하였다. 또한, 디스크 캐쉬를 시스템 버스와 분리함으로써 다중 디스크 채널을 사용할 경우 분산형 디스크 캐쉬 아키텍쳐를 손쉽게 구현할 수 있으며, 디스크 캐쉬를 증설할 때 성능의 선형(linear)적 증가 효과를 제공한다. 그리고, XOR 연산과 같은 AAU (Application Acceleration Unit)를 디스크 채널 제어기에 내장할 경우 프로세서와 독립적으로 동작하므로 시스템 자원의 효과적인 사용을 통한 시스템의 성능 향상 효과를 제공할 수 있다.
상술한 내용은 본 발명의 실시예에 관하여 설명이 이루어졌지만, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 레이드(RAID) 시스템에서 디스크 캐쉬를 시스템 버스 또는 프로세서 로컬 메모리 버스에 두지 않고 디스크 인터페이스와 바로 연결함으로써 시스템 버스 자원을 사용하지 않는 효과를 제공하여 전체 디스크 캐쉬의 성능을 향상시키는 효과가 발생한다. 또한 분산형 디스크 캐쉬 환경을 제공하여 레이드 시스템의 성능 및 아키텍쳐의 모듈화 측면에서 효과적인 디스크 캐쉬 방법이 가능하며, 각 디스크 캐쉬의 갱신이 필요할 경우마다 시스템 버스를 점유하는 문제점을 해결하는 잇점이 발생한다.

Claims (12)

  1. 프로세서 및 호스트가 연결된 시스템버스를 가지는 레이드시스템에 있어서,
    상기 시스템버스에 연결된 디스크 인터페이스;
    디스크 채널을 통해 상기 디스크 인터페이스에 연결된 디스크; 및
    상기 디스크 인터페이스에 직접 연결되고 상기 디스크의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 디스크캐쉬
    를 포함하는 레이드시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스크 인터페이스는,
    시스템버스에 연결된 시스템버스 인터페이스;
    디스크캐쉬에 연결된 디스크캐쉬 제어기;
    디스크채널에 연결된 디스크채널 인터페이스; 및
    상기 디스크캐쉬 제어기 및 디스크채널 인터페이스 사이에 연결된 하드웨어처리수단
    을 포함하는 레이드시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시스템버스 인터페이스는,
    PCI 버스 또는 PCI-X 버스로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 디스크채널 인터페이스는,
    IDE, SCSI, 파이버 채널(Fibre Channel) 중 하나로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 하드웨어 처리수단은,
    XOR엔진으로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디스크캐쉬는,
    클럭동기메모리로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
  7. 프로세서 및 호스트가 연결된 시스템버스를 가지는 레이드시스템에 있어서,
    상기 시스템버스에 연결된 제1디스크 인터페이스와, 상기 제1디스크인터페이스에 연결된 제1디스크와, 상기 제1디스크인터페이스에 직접 연결되고 상기 제1디스크의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 제1디스크캐쉬를 포함하여 구성되는 제1디스크캐쉬블록; 및
    상기 시스템버스에 연결된 제2디스크인터페이스와, 상기 제2디스크인터페이스에 연결된 제2디스크와, 상기 제2디스크인터페이스에 직접 연결되고 상기 제2디스크의 데이터중에서 자주 참조되는 데이터를 저장하는 제2디스크캐쉬를 포함하여 구성되는 제2디스크캐쉬블록
    을 포함하는 레이드시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디스크 인터페이스는,
    시스템버스에 연결된 시스템버스 인터페이스;
    디스크캐쉬에 연결된 디스크캐쉬 제어기;
    디스크채널에 연결된 디스크채널 인터페이스; 및
    상기 디스크캐쉬 제어기 및 디스크채널 인터페이스 사이에 연결된 하드웨어처리수단
    을 포함하는 레이드시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시스템버스 인터페이스는,
    PCI 버스 또는 PCI-X 버스로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 디스크채널 인터페이스는,
    IDE, SCSI, Fibre Channel 중 하나로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 하드웨어 처리수단은,
    XOR엔진으로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 디스크캐쉬는,
    클럭동기메모리로 구성함을 특징으로 하는 레이드시스템.
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