KR100419396B1 - Disc array system and its implementing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고용량 데이타 저장장치에 관한 것으로, 특히 디스크 어레이장치에 포함된 각각의 하드 디스크 드라이브가 디스크어레이 제어기능을 내장하는 디스크 어레이장치 및 그 구현 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high capacity data storage device, and more particularly, to a disk array device in which each hard disk drive included in the disk array device incorporates a disk array control function, and an implementation method thereof.
지난 수 십년 동안 컴퓨터 시스템 관련 기술의 발전은 VLSI(Very Large-Scale Integration)와 소프트웨어 기술의 비약적인 발전과 더불어 현대 정보산업 발전의 중요한 견인차 역할을 해 왔다. 이러한 관련 기술 발전은 컴퓨터 시스템의 환경을 변화시키게 하였다. 컴퓨터 시스템 환경의 변화는 고용량의 하드 디스크 드라이브를 필요로 하였는데, 특히 멀티 미디어의 구현에는 필수적으로 고용량의 하드 디스크 드라이브를 필요로 하였다. 현재 하드 디스크 드라이브의 인터페이스로 사용되는 방식은 크게 AT방식과 SCSI(Small Computer Systems Interface)방식으로 나누어진다. AT방식은 개인용 컴퓨터 환경(예를 들면, IBM PC) 등에 주로 많이 사용되어 왔으며, SCSI방식은 워크스테이션이나 중대형 컴퓨팅 환경에서 많이 사용되어 왔다. 특히 AT방식에 있어서는 처음에 하드 디스크 드라이브를 2개만 장착하게 설계되었기 때문에 여러 개의 하드 디스크 드라이브를 장착하여 디스크 어레이(disk array) 등을 구현하는데 있어서는 많이 제약이 따랐다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 드라이브 4개까지 장착할 수 있는 확장 AT방식이 나왔으나 사용하는데 있어 불편한 점이 많았다.In the last decades, advances in computer system-related technologies have played an important role in the development of the modern information industry, with the leap in the development of Very Large-Scale Integration (VLSI) and software technologies. These related technological advances have changed the environment of computer systems. The change of computer system environment required high capacity hard disk drive, especially the implementation of multimedia required high capacity hard disk drive. Currently, the hard disk drive interface is divided into AT and SCSI (Small Computer Systems Interface). AT has been widely used in personal computer environments (eg, IBM PCs), and SCSI has been widely used in workstations and medium and large computing environments. In particular, in the AT method, since only two hard disk drives were initially designed, there were many limitations in implementing a disk array by mounting several hard disk drives. In order to solve this problem, there was an extended AT method that can be installed up to four drives, but it was inconvenient to use.
SCSI 인터페이스 방식의 하드 디스크 드라이브에서는 디스크 어레이나 RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks) 등을 이용하여 여러 개의 하드 디스크 드라이브를 어레이로 묶어서 사용함으로써 상기한 문제점을 해결하였다. 또한 디스크 어레이방식을 이용함으로써 성능의 증대, 신뢰성의 향상이라는 등의 부가적인 효과도 얻었다. 즉, 디스크 어레이장치는 호스트시스템의 관점에서 볼 때는 하나의 커다란 고속의 디스크로 인식되는데 반해 성능과 신뢰성, 전력소비와 비례축소(sclability)라는 관점에서 보았을 때는 단일 고용량 디스크보다 더 뛰어나다는 장점이 있다.In the SCSI interface type hard disk drive, the above problems are solved by using a plurality of hard disk drives in an array by using a disk array or a redundant array of inexpensive disks (RAID). In addition, the disk array method has additional effects such as increased performance and improved reliability. In other words, the disk array device is regarded as one large high-speed disk from the host system's point of view, while the disk array device is superior to a single high capacity disk in terms of performance, reliability, power consumption, and scalability. .
도 1은 SCSI 인터페이스 방식의 하드 디스크 드라이브에 적용된 기존의 디스크 어레이장치 구성을 보여주고 있다. 호스트컴퓨터 10은 디스크 어레이 컨트롤러 12를 매개로 하여 다수의 하드 디스크 드라이브들(HDD0"<HDDN) 14∼20과 병렬 연결되어 있다. 상기 디스크 어레이 컨트롤러 12는 호스트컴퓨터 10과 드라이브들(HDD0"<HDDN) 14∼20 사이의 데이타 및 그의 기록/재생 명령을 송수신 제어한다.1 shows a conventional disk array device configuration applied to a hard disk drive of the SCSI interface method. The host computer 10 is connected in parallel with a plurality of hard disk drives (HDD0 "<HDDN) 14 to 20 via the disk array controller 12. The disk array controller 12 is connected to the host computer 10 and the drives (HDD0" <HDDN). 14) Data between 14 and 20 and its recording / reproducing command are transmitted and received.
도 1과 같은 디스크 어레이장치를 보면 디스크 어레이 컨트롤러 12라는 부가적인 하드웨어를 구비해야만 하며, 그에 따라 디스크 어레이 컨트롤러를 구성하는 비용이 들게된다.Referring to the disk array device shown in FIG. 1, an additional hardware called a disk array controller 12 must be provided, and thus, a cost of configuring the disk array controller is required.
따라서 본 발명의 목적은 디스크 어레이장치에 포함된 각각의 하드 디스크 드라이브가 디스크어레이 기능을 내장하는 디스크 어레이장치 구현방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for implementing a disk array device in which each hard disk drive included in the disk array device has a disk array function.
본 발명의 다른 목적은 하드 디스크 드라이브를 여러 개 묶어서 사용하는 디스크 어레이방식에 있어서 별도의 디스크 어레이 컨트롤러를 두지 않고 디스크 어레이 장치를 구현하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of implementing a disk array device without a separate disk array controller in a disk array method using a plurality of hard disk drives bundled.
상기한 목적에 따라 본 발명은, 데이지 체인(daisy chain)방식을 이용한 간단한 디스크 어레이 제어기능을 각각의 하드 디스크 드라이브안에 내장함으로써 기존과 같은 디스 어레이 컨트롤러가 없이도 손쉽게 디스크 어레이장치를 구현한다.In accordance with the above object, the present invention provides a simple disk array control function using a daisy chain method in each hard disk drive to easily implement a disk array device without a conventional disk array controller.
도 1은 SCSI 인터페이스 방식의 하드 디스크 드라이브에 적용된 기존의 디스크 어레이장치 구성을 보여주는 도면.1 is a view showing a conventional disk array device configuration applied to a hard disk drive of the SCSI interface method.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 어레이장치 구성을 보여주는 도면.2 is a diagram showing a configuration of a disk array device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 보다 명확한 이해를 돕기 위해 구현된 일실시예도.Figure 3 is an embodiment implemented to help a clearer understanding of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 어레이 구성 방식을 보여주는 도면4A to 4C illustrate a disk array configuration method according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소 내지 동일한 부품은 가능한한 어느곳에든지 동일한 참조번호 또는 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same components or the same components in the drawings are denoted by the same reference numerals or the same reference numerals wherever possible.
본 발명에서는 데이지 체인(daisy chain)방식을 이용한 간단한 디스크 어레이 제어 기능을 각각의 하드 디스크 드라이브 내에 내장함으로써 손쉽게 디스크 어레이장치를 구현하고자 한다. 그에 따라 디스크 어레이 제어기능을 디스크 어레이장치에 포함된 다수의 하드 디스크 드라이브내 각각에 내장시키고, 또 현재 사용되는 인터페이스 방식 즉 AT/SCSI 인터페이스방식을 사용하기 위해서 디스크 어레이를 제어시 사용되는 어레이제어용 신호선을 하드 디스크 드라이브 각각에 연결시킨다.In the present invention, a simple disk array control function using a daisy chain method is incorporated into each hard disk drive to easily implement a disk array device. As a result, a disk array control function is embedded in each of a plurality of hard disk drives included in the disk array device, and an array control signal line used to control the disk array in order to use the currently used interface method, that is, the AT / SCSI interface method. To each of the hard disk drives.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 어레이장치 구성을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 호스트 컴퓨터 10과 AT/SCSI인터페이스 버스를 연결된 디스크 어레이장치 30은 다수의 하드 디스크 드라이브들(HDD0∼HDDN) 32∼38을 포함하고 있다. 그리고 호스트 컴퓨터 10에서의 소정 명령이 오면 다수의 하드 디스크 드라이브들(HDD0∼HDDN) 32∼38을 어레이 제어에 사용되는 어레이제어용신호선 40을 사용하여 연쇄적으로 접속하고 있다. 이러한 접속방법은 데이지 체인방식(daisy chain)이다.2 is a view showing the configuration of a disk array device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the disk array device 30 connected to the host computer 10 and the AT / SCSI interface bus includes a plurality of hard disk drives (HDD0 to HDDDN) 32 to 38. When a predetermined command is received from the host computer 10, a plurality of hard disk drives (HDD0 to HDDDN) 32 to 38 are connected in series by using the array control signal line 40 used for array control. This connection method is daisy chained.
본 발명에 따른 상기 다수의 하드 디스크 드라이브들(HDD0∼HDDN) 32∼38은 고유의 인식자 HDD ID가 부여된다. 다수의 하드 디스크 드라이브들 (HDD0∼HDDN) 32∼38 중 하나는 마스터(master)로 동작하고 나머지는 슬레이브(slave)로 동작을 한다. 도 2에서, 마스터 하드 디스크 드라이브는 32(HDD0)이고 슬레이브 하드 디스크 드라이브들은 34∼36(HDD1∼HDDN)이다. 상기 마스터 하드 디스크 드라이브(HDD0)는 호스트 컴퓨터 10과의 인터페이스를 담당하고 본 발명에 따라 새롭게 연결된 어레이제어용 신호선 40을 제어하여 나머지 하드디스크 드라이브들 즉, 슬레이브 하드 디스크 드라이브 34∼36(HDD1∼HDDN)의 동작을 담당한다.The plurality of hard disk drives (HDD0 to HDDDN) 32 to 38 according to the present invention are given a unique identifier HDD ID. One of the hard disk drives (HDD0 to HDDDN) 32 to 38 acts as a master and the other acts as a slave. In Fig. 2, the master hard disk drive is 32 (HDD0) and the slave hard disk drives are 34 to 36 (HDD1 to HDDDN). The master hard disk drive (HDD0) is responsible for the interface with the host computer 10 and controls the newly connected array control signal line 40 in accordance with the present invention, that is, the remaining hard disk drives, that is, slave hard disk drives 34 to 36 (HDD1 to HDD). Is in charge of the operation.
도 3은 본 발명의 보다 명확한 이해를 돕기 위해 구현한 일실시예를 보여주는 도면으로서, 하나의 마스터 하드 디스크 드라이브 50과 3개로 구성된 슬레이브 하드 디스크 드라이브 60을 보여준다. 슬레이브 하드 디스크 드라이브 60은 HDD1로 접속하기 위한 어레이제어용 신호선 62가 있다. 그리고 하드 디스크 드라이브들 50"<56 각각에는 고유의 인식자인 ID0 내지 ID3가 일대일 대응되게 설정되어 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating an exemplary embodiment implemented for better understanding of the present invention, and shows one master hard disk drive 50 and three slave hard disk drives 60. The slave hard disk drive 60 has an array control signal line 62 for connecting to HDD1. Each of the hard disk drives 50 "< 56 is set to have a unique identifier ID0 to ID3 in one-to-one correspondence.
도 4a 내지 도 4c는 도 3과 같이 구성되었을 때 본 발명에서 실시하는 디스크 어레이 구성 방식을 보여주는 도면이다. 본 발명에 따른 디스크 어레이 구성방법을 도 4a 내지 4c를 참조하여 설명하면, 도 4a는 블럭형(block type)이고, 도 4b는 실린더 스트라이핑(cylinder striping type)이며, 도 4c는 미러링(mirroring type)이다.4A to 4C are diagrams illustrating a disk array configuration method according to the present invention when configured as shown in FIG. 3. A method of configuring a disk array according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4C. FIG. 4A is a block type, FIG. 4B is a cylinder striping type, and FIG. 4C is a mirroring type. to be.
지금 도 3 및 도 4를 참조하면, 호스트컴퓨터 10에서 전송명령을 하면 인식자가 ID0인 마스터 하드 디스크 드라이브 50은 요구되는 하드 디스크 드라이브의 ID를 계산한다. 그후 해당 ID 하드 디스크 드라이브에 대응하는 ID신호를 어레이제어신호선 62를 통하여 송출하고 제어권을 넘긴다. 그러면 해당 ID 하드 디스크 드라이브는 데이타를 호스트 컴퓨터 10으로 전송하고 전송완료시켰음을 상기 어레이제어신호선 62를 통하여 마스터 하드 디스크 드라이브 50에 알린다. 이러한 동작의 반복으로 본 발명의 실시예에 따른 디스크 어레이제어 기능이 수행된다.Referring now to FIGS. 3 and 4, when the host computer 10 issues a transfer command, the master hard disk drive 50 whose identifier is ID0 calculates the ID of the required hard disk drive. Thereafter, the ID signal corresponding to the corresponding ID hard disk drive is sent out through the array control signal line 62, and the control right is passed. The ID hard disk drive then informs the master hard disk drive 50 via the array control signal line 62 that the data has been transferred to the host computer 10 and completed. By repeating this operation, the disk array control function according to the embodiment of the present invention is performed.
상기한 동작을 구체적인 일예로 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2의 디스크 어레이장치 30의 하드 디스크 드라이브들 32"<38은 2개의 디스크를 사용한다고 가정한다. 각 디스크는 실린더가 1000개, 헤드가 4개, 섹터가 100개라고 가정한다. 이러한 가정에서 호스트 컴퓨터 10의 입장에서 디스크 어레이 장치를 보면, 블럭형/스트라이핑형 방식은 실린더 4000개, 헤드 4개, 섹터 100개를 가진 단일 하드 디스크 드라이브로 보인다. 미러형 방식은 실린더 2000개, 헤드 4개, 섹터 100개를 가진 단일 하드 디스크 드라이브로 보인다.The above operation will be described in more detail with reference to the following as an example. Assume that the hard disk drives 32 "<38 of the disk array apparatus 30 of Fig. 2 use two disks. Each disk is assumed to have 1000 cylinders, 4 heads, and 100 sectors. From the standpoint of the disk array device from the point of view of the host computer 10, the block / stripe type appears to be a single hard disk drive with 4000 cylinders, 4 heads and 100 sectors, while the mirror type has 2000 cylinders and 4 heads. It looks like a single hard disk drive with 100 sectors.
먼저 블럭형 방식의 예를 들면, 하드디스크드라이버들 각각은 다음과 같은 실린더의 번호로 이루어진다. 도 4a를 다시 참조하면, 하드 디스크 드라이브 HDD0(인식자는 ID0)은 실린더 번호 0∼999까지, HDD1(인식자는 ID1)은 실린더 번호 1000∼1999까지, HDD2(인식자는 ID2)는 실린더 번호 2000∼2999까지, 그리고 HDD3(인식자는 ID3)는 실린더 번호 3000∼3999까지로 이루어진다. 다음으로, 실린더 스트라이핑형 방식의 예를 들면, 실린더(2000개임)의 번호를 4로 나눈 나머지가 각각의 하드디스크 드라이브 HDD0, HDD1, HDD2, HDD3가 된다. 마지막으로, 미러형 방식의 예를 들면, HDD0(인식자는 ID0), HDD2(인식자는 ID2)는 실린더 번호 0∼999까지, HDD1(인식자는 ID1), HDD3(인식자는 ID3)은 실린더 번호 1000∼1999까지이다.First, for example, in the block type, each of the hard disk drivers has a cylinder number as follows. Referring again to FIG. 4A, the hard disk drive HDD0 (ID 0 for identifier) is cylinder numbers 0 to 999, HDD 1 (ID 1 for identifier) is cylinder numbers 1000 to 1999, and cylinder numbers 2000 to 2999 for HDD 2 (ID 2 for identifier). And HDD3 (identifier ID3) consists of cylinder numbers 3000 to 3999. Next, for example of the cylinder striping type system, the remaining number obtained by dividing the number of cylinders (which are 2000) by 4 are the hard disk drives HDD0, HDD1, HDD2, and HDD3. Finally, for example in the mirror type, HDD0 (ID is ID0) and HDD2 (ID2 is ID2) are cylinder numbers 0 to 999, HDD1 (ID1 is ID) and HDD3 (ID3 is ID). Until 1999.
이러할 때 호스트 컴퓨터 10에서 실린더 번호 1500, 2번째 헤드, 1섹터로부터 실린더 번호 1600, 1번째 헤드, 2섹터까지의 내용을 전송하라는 요구가 왔을 때 블럭형, 스트라이핑형, 미러형 각각의 경우의 동작은 하기와 같다.In this case, when the host computer 10 requests to transfer the contents of the cylinder number 1500, the second head, sector 1 to the cylinder number 1600, the first head, and sector 2, the operation in each of the block type, stripe type, and mirror type Is as follows.
<블럭형> 인식자는 ID1, 실린더 번호 500, 2번째 헤드, 1섹터로부터 실린더번호 6000, 1번째 헤드, 2섹터까지의 내용을 전송.<Block type> Identifier transfers contents from ID1, cylinder number 500, 2nd head, sector 1 to cylinder number 6000, 1st head, sector 2.
<스트라이핑형> 인식자 ID는 HDD0, HDD1, HDD2, HDD3에 대응된다. 그리고 실린더 번호는 HDD0, HDD1, HDD2, HDD3에 따라가고 어크로스(across)되며 증가한다.The <striping type> identifier ID corresponds to HDD0, HDD1, HDD2, HDD3. The cylinder number follows the HDD0, HDD1, HDD2, HDD3, crosses and increases.
<미러형> 블럭형과 동일.<Mirror type> Same as block type.
상술한 바와 같이 본 발명은 데이지 체인(daisy chain)방식을 이용한 간단한 디스크 어레이 제어기능을 각각의 하드 디스크 드라이브안에 내장함으로써 기존과 같은 디스크 어레이 컨트롤러가 없이도 손쉽게 디스크 어레이장치를 구현하는 장점이 있다.As described above, the present invention provides a simple disk array control function using a daisy chain method in each hard disk drive, thereby easily implementing a disk array device without a conventional disk array controller.
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