KR100883005B1 - 고가용성 대용량 저장 시스템 및 이의 생성 방법 - Google Patents

고가용성 대용량 저장 시스템 및 이의 생성 방법 Download PDF

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Abstract

이용가능한 저장 서브시스템의 신뢰도를 높이기 위한 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 데이터 저장 유닛(302, 316)은 다수의 리던던트 I/O 제어기 카드(304, 305)에 부착된 상보형 어댑터(310, 311, 319 및 320)와 결합하는 다수의 I/O 제어기 카드 어댑터(317, 318, 308 및 309)를 구비한다. 데이터 저장 장치는 I/O 제어기 카드에 직접 플러그되고, I/O 제어기 카드로부터 모든 데이터, 제어 신호 및 전력을 동등하게 수신하여, 중간면 회로 카드에 대한 필요성을 제거한다.

Description

고가용성 대용량 저장 시스템 및 이의 생성 방법{METHOD AND SYSTEM FOR DIRECTLY INTERCONNECTING STORAGE DEVICES TO CONTROLLER CARDS WITHIN A HIGHLY AVAILABLE STORAGE SYSTEM}
도 1은 저장 서브시스템 내의 통신 제어기로의 데이터 저장 장치의 리던던트 상호 접속을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명을 이용하는 고가용성 저장 서브시스템을 도시하는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 고가용성 저장 서브시스템 내의 2 개의 I/O 제어기 카드와 데이터 저장 장치의 상호 접속을 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 저장 서브시스템 102 내지 109 : 데이터 저장 장치
110 : 중간면 회로판 112 및 113 : I/O 제어기 카드
114 및 117 : 채널 어댑터
본 발명은 저장 시스템(storage system)의 신뢰도를 높이기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 저장 시스템 내의 단일 고장 지점(single point of failure)을 나타내는 중간면 회로 카드(midplane circuit card)가 필요 없게 저장 장치를 다수의 제어기 카드에 직접 상호 접속시키는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
대형 저장 장치의 비용 감소와 용량 증가, 컴퓨터 시스템과 소프트웨어 애플리케이션의 데이터-저장 및 데이터-액세스 요구 증가 및 섬유 채널과 같은 상호 접속 기술의 대역폭 증가와 더불어, 통신 매체를 통해 하나 이상의 원격 컴퓨터와 연결되는 대용량 저장 서브시스템이 계산 산업 분야에서 데이터 저장 해결방안으로 점차 보편화되고 있다. 저장 서브시스템은 컴퓨터 시스템 내에 직접 포함된 저장 장치보다 훨씬 큰 데이터 저장 용량을 제공하고 또한 많은 양의 데이터로의 공유 액세스를 많은 상이한 원격 컴퓨터 시스템에 제공할 수 있다. 또한, 대형 저장 서브시스템은 저장 데이터에 보다 나은 안전성을 제공하기 위해 다수의 독립한 통신 매체 연결을 갖는 안전 설비 및 장애 극복(fail-over) 전력 생성 설비에 중앙 집중적(centrally)으로 배치되고 또한 다양한 자연적인 위험과 인위적인 위험으로부터 지리적으로 격리되어 중앙 집중적으로 배치될 수 있다.
현대의 컴퓨터 애플리케이션과 컴퓨터 시스템이 저장 서브시스템에 저장된 데이터의 보안에 더욱 좌우되어 발전해옴에 따라, 대용량 저장 서브시스템의 내부 신뢰도를 높이기 위해 더 많은 연구와 개발 노력을 기울여 왔다. 고가용성 저장 서브시스템의 개발에 보통 적용되는 강력한 신뢰도 개선 기술은 저장 서브시스템 내의 단일 고장 지점(single points of failures)을 식별하고, 다수의 리던던트 구성요소(redundant component) 중 한 구성요소의 고장에 기인하는 장애 극복(fail-over) 상태 하에서 최대 동작 부하(full operational load)를 가정할 수 있는 다수의 리던던트 구성요소로 단일 구성요소를 대체하여 단일 고장 지점을 제거하는 것이다.
도 1은 저장 서브시스템 내의 통신 제어기와 데이터 저장 장치의 리던던트 상호접속(redundant interconnection)을 도시하고 있다. 도 1이 저장 시스템의 매우 간략한 표현으로 통신 제어기와 데이터 저장 장치의 리던던트 상호접속을 도시하기 위해 필요치 않은 상당수의 구성요소를 생략했다는 점에 유의하기 바란다. 저장 서브시스템(100)은 보통 자기 디스크 드라이브인 8개의 데이터 저장 장치(102 내지 109)를 포함한다. 데이터 저장 장치(102 내지 109)는 중간면 회로판(110)에 전자적으로 연결된다. 중간면 회로판은 데이터, 제어 신호 및 전력을 입력/출력("I/O") 제어기 및 전원과 연결한다. 2개의 리던던트 I/O 제어기 카드(112 및 113)는 또한 데이터, 제어 신호 및 전력 라인을 통해 중간면 회로판(110)에 연결된다. I/O 제어기 카드(112 및 113)는 섬유 채널 어댑터(114 내지 117)를 통해 섬유 채널과 같은 하나 이상의 통신 매체와 추가적으로 상호 접속된다. 특정의 구현에 있어서, I/O 제어기 카드 상의 2개의 섬유 채널 어댑터는 단일 섬유 채널로의 리던던트 접속부로서 이용될 수 있고, 다른 구현에 있어서, 2개의 섬유 채널 어댑터 매트(mat)는 큰 조정 루프(larger arbitrated loop)로의 데이터 저장 서브시스템의 직렬 연결 방식(daisy chain)으로 이용될 수 있다. I/O 제어기 카드(112 및 113)는 통신 매체로부터의 데이터 및 명령을 데이터 저장 장치(102 내지 109)에 전송하고 또한 데이터 저장 장치(102 내지 109)로부터의 데이터 및 명령 수행 상태 정보를 통신 매체에 전송하도록 통신 프로토콜 및 I/O 버스 프로토콜을 제공한다. 도 1에 도시된 저장 서브시스템은 데이터 저장 장치(102 내지 109)에 저장된 데이터가 데이터 저장 장치(102 내지 109)를 원격 컴퓨터와 상호 접속하는 2개의 통신 매체 중 어느 하나의 고장 혹은 I/O 제어기 카드(112 혹은 113) 중 어느 하나의 완전한 고장 후에도 원격 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있기 때문에 매우 유용하다. 리던던트 I/O 제어기 카드(112 및 113)를 포함함으로써, 도 1에 도시된 고가용성 저장 서브시스템은 저장 서브시스템의 데이터 저장 장치를 통신 매체에 상호 접속하는 단 하나의 I/O 제어기 카드가 포함된 이전의 저장 서브시스템에 존재하는 단일 고장 지점을 제거한다.
그러나, 도 1에 도시된 저장 서브시스템을 고려하면 남아 있는 고장 지점, 즉, 중간면 회로 카드(110)가 문제가 된다. 중간면 회로 카드는 비교적 수동 장치로, 일반적으로 I/O 제어기 카드와 데이터 저장 장치의 상보형 어댑터와 결합하는 멀티-핀 어댑터(multi-pin adaptor)와는 달리 능동 전자 구성요소 및 기계 구성요소가 부족하다. 그러나, 꽤 신뢰할 수 있더라도, 중간면 회로 카드는 저장 서브시스템으로의 데이터 저장 장치의 삽입 및 저장 서브시스템으로부터의 데이터 저장 장치의 제거 동안에 발생할 수 있고 전기적 혹은 기계적 손상을 포함하는 다양한 이유로 인해 고장이 날 수 있다. 이런 이유로, 고가용성 저장 서브시스템의 설계자와 제조자는 고가용성 저장 서브시스템 내의 중간면 회로 카드가 나타내는 단일 고장 지점을 제거하기 위한 방법 및 시스템이 필요하다는 것을 인식하게 되었다.
본 발명은 현재 이용가능한 저장 서브시스템 내의 데이터 저장 장치를 I/O 제어기 카드와 전원에 전기적으로 상호 접속하는 중간면 회로 카드를 제거하여 저장 서브시스템의 신뢰도와 유용성을 개선시키는 방법과 시스템을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 데이터 저장 장치는 I/O 제어기 카드에 직접 부착된 어댑터를 보완하는 2개의 어댑터를 구비한다. 본 실시예에서, 이중 어댑터를 갖는 데이터 저장 장치는 매개 중간면 회로 카드를 필요로 하지 않고 2개의 I/O 제어기 카드에 직접 결합될 수 있다. 본 발명의 이와 다른 실시예에서, 하나의 중간면 회로 카드 어댑터를 갖는 종래형의 데이터 저장 장치는 종래형의 데이터 저장 장치의 하나의 중간면 회로 카드 어댑터와 결합하는 상보형 어댑터를 가지고, 2개의 I/O 제어기 카드에 직접 부착된 상보형 어댑터와 결합하는 2개의 I/O 제어기 카드 어댑터를 갖는 I/O 어댑터 카드와 적합화된다. 전술한 실시예에서, 각각의 I/O 제어기 카드는 I/O 제어기 카드를 2개의 전원 중 하나의 전원과 상호 접속하는 2개의 전력 어댑터를 포함한다. 전술한 실시예에서, 데이터 저장 장치는 모든 필요한 데이터, 제어 신호 및 전력을 I/O 제어기 카드 어댑터 중 어느 하나를 통해 수신할 수 있고, 양 I/O 제어기 카드가 동작할 때, 데이터, 제어 신호 및 전력을 양 I/O 제어기 카드로부터 수신한다. 따라서, 본 발명의 전술한 실시예에서, 데이터 저장 장치를 I/O 제어기 카드 및 전원과 상호 접속하는데 현재 이용되는 중간면 회로 카드가 나타내는 단일 고장 지점이 제거되어, 저장 서브시스템의 신뢰도와 유용성을 전체적으로 높인다. 추가 설계 효율, 제조 효율 및 경제성은 또한 중간면 회로 카드를 제거하여 달성될 수도 있다.
본 발명은 현재 이용가능한 저장 서브시스템에서 데이터 저장 장치를 I/O 제어기 카드 및 전원과 상호 접속하는 중간면 회로 카드를 제거하여 디스크 어레이와 같은 저장 서브시스템의 신뢰도를 높인다. 현재 이용가능한 저장 서브시스템에서, 하나의 중간면 회로 카드는 기능 장애 혹은 고장시 전체 저장 서브시스템의 동작을 위태롭게 할 수 있는 단일 고장 지점을 나타낸다. 중간면 회로판에 관련된 고장이 데이터 검색 및 저장에 지장을 주지 않는 경우라도, 수리 혹은 대체 동안에 저장 서브시스템의 전력이 꺼지고 이용할 수 없을 때에만 이런 고장을 고칠 수 있기 때문에, 고장은 결국 유용성 손실을 야기할 수 있다.
도 2는 본 발명을 채용하는, 디스크 어레이와 같은 고가용성 저장 서브시스템을 도시하고 있다. 저장 서브시스템(200)은 2개의 I/O 제어기 카드(202 및 203)를 포함한다. 저장 서브시스템은 보통 자기 디스크 드라이브인 8개의 데이터 저장 장치(206 내지 213)와 2개의 전원 유닛(204 및 205)을 포함한다. 2개의 전원이 상당수의 데이터 저장 장치에 이용되도록 이와 다른 위치에 배치될 수 있다는 점에 유의하기 바란다. 저장 서브시스템은 수 십 혹은 수 백 개의 데이터 저장 장치를 포함하도록 설계될 수 있다. 각각의 I/O 제어기 카드(202 및 203)는 전력 어댑터(214 내지 216)를 통해 양 전원과 연결되고 또한 I/O 제어기 카드 어댑터(217 내지 224)를 통해 데이터 저장 장치와 상호 접속된다. 도 2에서, 하부 I/O 제어기 카드에 대해 2개의 전력 어댑터 중 하나의 전력 어댑터 및 모든 I/O 제어기 카드 어댑터는 상부 I/O 제어기 카드(203)에 의해 가려진다는 것에 주의해야 한다. 도 2에 도시된 고가용성 저장 서브시스템의 내부 구성요소의 구조를 고려하면 어떠한 단일 고장 지점도 보이지 않는다. 리던던트 전원, 리던던트 I/O 회로 카드, 전원과 I/O 제어기 카드 사이의 리던던트 상호 접속 및 데이터 저장 장치와 I/O 제어기 카드 사이의 리던던트 상호 접속이 존재한다. 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예를 포함하는 저장 서브시스템의 추가 이점은 I/O 제어기 카드와 데이터 저장 장치 사이에 배치된 중간면 회로 카드를 제거함으로써 발생되는 잠재적인 제조 효율, 설계 효율 및 경제성이다. 일례로서, 중간면 회로판은 저장 서브시스템 내의 냉각 기류(cooling airflow)의 경로에 큰 수직 표면을 제공하고, 중간면 회로판의 제거는 열 제어 설계, 구현 및 제조 비용을 상당히 감소시키고 또한 결과적으로 저장 시스템의 체적을 감소시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 고가용성 저장 서브시스템 내의 2개의 I/O 제어기 카드와 데이터 저장 장치의 상호 접속을 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 종래형의 데이터 저장 장치(302)는 I/O 어댑터 카드(303)에 결합되고, I/O 어댑터 카드(303)는 2개의 I/O 제어기 카드(304 및 305)에 결합된다. 종래형의 데이터 저장 장치는 도 1에 도시된 저장 서브시스템과 같은 현재 이용가능한 저장 서브시스템에서 중간면 회로 카드에 부착된 상보형 어댑터와 결합하는 멀티-핀 어댑터(306)를 포함한다. 유사한 상보형 어댑터(307)가 I/O 어댑터 카드(303) 상에 포함된다. 상보형 어댑터(307)는 데이터, 제어 신호 및 전력 라인을 통해 2개의 I/O 제어기 카드 어댑터(308 및 309)에 전자적으로 상호 접속된다. I/O 제어기 카드 어댑터(308 및 309)는 제각기 I/O 제어기 카드(304 및 305)에 부착된 상보형 어댑터(310 및 311)와 결합한다. 바람직한 제 2 실시예에서, 데이터 저장 장치(316)는 I/O 제어기 카드(304 및 305)에 제각기 부착된 상보형 어댑터(319 및 320)와 직접 결합하는 2개의 I/O 제어기 카드 어댑터(317 및 318)를 포함한다. 데이터 저장 장치는 I/O 제어기 카드 어댑터 중 어느 하나를 통해 모든 필요한 데이터, 제어 신호 및 전력을 수신할 수 있고, 양 I/O 제어기 카드 어댑터를 통해 데이터, 제어 신호 및 전력을 동시에 수신할 수 있다. I/O 제어기, 데이터 저장 장치 혹은 저장 장치와 I/O 제어기 매트 둘 모두의 로직은 2개의 I/O 제어기 카드 어댑터 중 어느 것이 특정한 I/O 동작에 관련된 데이터 및 제어 신호 전송에 이용될지를 판정한다. I/O 제어기 카드 어댑터내의 핀의 수와 구성은 사용되는 저장 장치 유닛과 특정한 I/O 제어기 카드의 본성에 따라서 변할 수 있다. 앞서 이용된 중간면 회로 카드 어댑터는 제거될 수 있거나 혹은 I/O 제어기 카드 어댑터에서 능동적으로 이용되지 않을 수도 있는 리던던트 전력 핀을 포함할 수 있다.
본 발명을 2개의 특정한 실시예에 관해 설명하였지만, 본 발명을 이러한 실시예에 국한시키려는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 기술 사상내에서 본 발명을 다양하게 수정할 수 있다. 예를 들어, 상이한 수의 데이터, 제어 신호 및 전력 라인을 상호 접속하기 위한 상이한 수의 핀을 특징으로 하는 많은 상이한 유형의 I/O 제어기 카드 어댑터가 전술한 바와 같이 상이한 유형의 데이터 저장 장치를 상이한 유형의 I/O 제어기 카드에 결합하는데 이용될 수 있다. 전술한 실시예가 디스크 어레이내의 자기 디스크 드라이브에 관한 것이지만, 본 발명은 임의의 수의 상이한 유형의 데이터 저장 장치를 많은 상이한 유형의 I/O 제어기 카드에 상호 접속하는데 이용될 수 있다. 전술한 실시예와 같은 고가용성 저장 서브시스템에 관한 실시예는 고가용성 컴퓨터 시스템 및 많은 다른 유형의 전자 구성요소와 서브시스템에 이용될 수 있다. 전술한 실시예에서, 양 I/O 제어기 카드가 동작할 수 있을 때, 각각의 데이터 저장 장치는 양 I/O 제어기 카드로부터 데이터, 제어 신호 및 전력을 동시에 수신한다. 그러나, 이와 다른 실시예에서, 정규 동작 동안에, 데이터 저장 장치는 제 1 I/O 제어기 카드로부터 데이터, 제어 신호 및 전력을 수신할 수 있고, 제 1 I/O 제어기 카드의 고장 시 제 2 I/O 제어기 카드로부터 데이터, 제어 신호 및 전력을 수신하도록 장애 극복될 수 있다. 전술한 실시예가 이중 리던던트에 관한 2개의 I/O 제어기 카드를 특징으로 하지만, 이와 다른 실시예는 부가 리던던트 및 신뢰도를 위해 상당히 많은 수의 I/O 제어기 카드를 이용할 수 있고, 각각의 데이터 저장 장치는 상당히 많은 수의 I/O 제어기 카드와 같은 수의 I/O 제어기 카드 어댑터를 포함하는 것이 필요하다. 본 발명은 데이터 저장 장치 이외의 전자 구성요소를 I/O 제어기 카드 이외의 회로 카드와 결합하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 고대역폭 통신 매체를 다수의 상이한 유형의 통신 매체와 연상호 접속는 대형 멀티플렉서는 네트워크 카드가 리던던트 I/O 제어기 카드에 플러그되는 것과 같이 전술한 저장 서브시스템에 유사하게 구성될 수 있다. 단일 고장 지점을 제거하는 것과 함께 중간면 회로판의 제거는 이런 멀티플렉서 시스템의 열 제어 설계를 크게 지원할 수 있다.
전술한 예에서 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정한 용어를 사용하였다. 그 러나, 당업자라면 특정한 세부사항이 본 발명을 실시하는데 필요하지 않다는 점을 알 것이다. 전술한 본 발명의 특정한 실시예는 단지 예시와 설명을 위해 제공되었다. 이러한 실시예들은 본 발명을 개시된 특정한 유형에 국한시키려는 것이 아니다. 또한, 전술한 기술 사상에 따라서 본 발명을 다양하게 수정하고 변경할 수 있다는 점은 명백하다. 본 발명의 원리와 그 실제 애플리케이션을 잘 설명하고 도시하였으므로, 당업자라면 본 발명과 다양한 실시예를 다양하게 수정하여 특정한 용도에 이용할 수 있다. 본 발명의 범주는 오직 첨부한 청구범위와 그 등가물에 의해서만 국한된다.
본 발명은 전자 장치를 회로 카드와 상호 접속하기 위한 시스템 및 상호 접속 방법에 관한 것으로 중간면 회로 카드가 필요 없어서 시스템의 신뢰도와 유용성을 개선하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 고가용성 대용량 저장 시스템에 있어서,
    2 개 이상의 전원 -각 전원은 다른 전원 전부가 고장이 나는 경우에 상기 고가용성 대용량 저장 시스템에 독립적으로 전력을 공급할 수 있음- 과,
    다수의 대용량 저장 장치와,
    각각 상기 다수의 대용량 저장 장치를 상기 2 개 이상의 전원 및 외부 통신 매체와 상호접속하는 2 개 이상의 리던던트(redundant) I/O 제어기 카드 -각 I/O 제어기 카드는 상기 다수의 대용량 저장 장치를 독립적으로 제어하고 상기 다수의 대용량 저장 장치를 상기 2 개 이상의 전원 및 외부 통신 매체와 독립적으로 상호접속할 수 있으며, 상기 다수의 대용량 저장 장치 및 상기 2 개 이상의 전원에 직접 결합됨- 를 포함하는
    고가용성 대용량 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 대용량 저장 장치는 2 개 이상의 개별 데이터, 신호 및 전력 어댑터를 구비하되, 각 데이터, 신호 및 전력 어댑터는 개별 I/O 제어기 카드 상의 상보형(complementary) 데이터, 신호 및 전력 어댑터에 연결되는
    고가용성 대용량 저장 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 대용량 저장 장치는 I/O 어댑터 카드의 상보형 데이터, 신호 및 전력 어댑터에 연결되는 단일 데이터, 신호 및 전력 어댑터를 구비하되, 상기 I/O 어댑터 카드는 각기 개별 I/O 제어기 카드 상의 상보형 데이터, 신호 및 전력 어댑터에 연결되는 2 개 이상의 다른 데이터, 신호 및 전력 어댑터를 구비하는
    고가용성 대용량 저장 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고가용성 대용량 저장 시스템은 상기 2 개 이상의 전원, 상기 다수의 대용량 저장 장치 및 상기 2 개 이상의 리던던트 I/O 제어기 카드를 상호접속하고, 잠재하는 단일 고장 지점(single point of failure)을 나타내는 중간면 회로판 또는 다른 매개 접속 장치를 구비하지 않는
    고가용성 대용량 저장 시스템.
  5. 2 개 이상의 전원, 다수의 대용량 저장 장치 및 각각 상기 다수의 대용량 저장 장치를 상기 2 개 이상의 전원 및 외부 통신 매체와 상호접속하는 2 개 이상의 리던던트 I/O 제어기 카드를 구비하는 고가용성 대용량 저장 시스템을 생성하는 방법에 있어서,
    상기 다수의 대용량 저장 장치에 각각의 I/O 제어기 카드를 직접 결합하는 단계와,
    상기 2 개 이상의 전원에 각각의 I/O 제어기 카드를 직접 결합하는 단계를 포함하는
    고가용성 대용량 저장 시스템 생성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 전원, 상기 다수의 대용량 저장 장치 및 상기 2 개 이상의 리던던트 I/O 제어기 카드를 상호접속하는 중간면 회로판 또는 다른 매개 접속 장치를 제거하는 단계를 더 포함하는
    고가용성 대용량 저장 시스템 생성 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    각 대용량 저장 장치 상의 2 개 이상의 상보형 데이터, 신호 및 전력 어댑터 중 하나에 상기 I/O 제어기 카드 상의 데이터, 신호 및 전력 어댑터를 연결함으로써 상기 다수의 대용량 저장 장치에 각각의 I/O 제어기 카드를 직접 결합하는 단계를 더 포함하는
    고가용성 대용량 저장 시스템 생성 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    다수의 I/O 어댑터 카드 상의 2 개 이상의 상보형 데이터, 신호 및 전력 어댑터 중 하나에 상기 I/O 제어기 카드 상의 데이터, 신호 및 전력 어댑터를 연결함으로써 상기 다수의 대용량 저장 장치에 각각의 I/O 제어기 카드를 직접 결합하는 단계를 더 포함하되, 각각의 I/O 어댑터 카드는 다른 대용량 저장 장치, 제어 신호 및 중간면 회로 카드 어댑터를 통과한 회로 카드 양자로부터의 전력 상의 상보형 데이터, 신호 및 전력 어댑터에 연결되는 다른 데이터, 신호 및 전력 어댑터를 구비하는
    고가용성 대용량 저장 시스템 생성 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020010078119A 2000-12-12 2001-12-11 고가용성 대용량 저장 시스템 및 이의 생성 방법 KR100883005B1 (ko)

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