KR101658071B1 - 하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이의 복합구조 볼륨 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 적어도 하나의 사용자 단말기에 소정의 서비스를 제공하는 복합구조 볼륨 장치가 개시된다. 복합 볼륨 장치는, 임시 저장장치인 램;
데이터를 저장하기 위한 복수의 하드디스크; 상기 복수의 하드디스크를 하드웨어 레이드 볼륨으로 구성하여 제어하는 레이드 컨트롤러; 상기 램을 이용하여 소정의 운영체제를 실행하고, 상기 복수의 하드디스크를 하나의 볼륨으로 상기 사용자 단말기에 제공하도록 소프트웨어 볼륨을 구성하는 중앙처리장치를 포함한다. 이러한 본 발명의 실시예에서는 하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이를 동시에 구성하여 CPU의 부하를 줄이고 서버의 성능을 높이며, 신뢰도를 향상시킬수 있다.

Description

하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이의 복합구조 볼륨 장치{composite structure volume device having H/w Array and S/W Array}

본 발명은 하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이의 복합구조 볼륨 장치에 관한 것으로, 특히 하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이를 모두 사용하는 복합구조 볼륨 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터 시스템 또는 서버 등에서는 프로그램 또는 데이터를 저장하는 수단으로 디스크 장치를 많이 사용한다.

이러한 디스크를 제어하기 위한 방식에는 하드웨어적인 방법과 소프트웨어적인 방법이 있다.

하드웨어적인 방식의 어레이에서는 기본적으로 HDD에서 일어나는 연산의 부하를 IOP (input-output processor, /O processor)라는 곳에서 처리를 하기 때문에 CPU에 부하를 주지 않는다. 이 때문에 HDD에서 발생하는 이슈를 모두 IOP에서 처리를 하고 CPU에는 결과만을 전달한다.

디스크에서 읽기, 쓰기, 문제가 생겨 페일오버(Failover)를 처리하는 과정도 모두 IOP에서 처리를 한다.

이러한 하드웨어 어레이를 사용하면 높은 신뢰도와 성능을 얻을 수 있지만 가격이 비싼 문제가 있다. 때문에 적당한 가격을 유지하기 위해 캐쉬를 없애거나 Array 구성에 제한하여 가격을 낮추고 있다.

이러한 하드웨어 어레이의 기본 구조는 도 1과 같으며, 하드디스크를 8개 사용하는 8ch의 경우이다.

한편, 서버에서는 데이터에 대한 엄격한 신뢰성이 요구된다. 따라서 하드 디스크에 저장된 데이터의 신뢰성을 높이기 위하여, 최근에는 여러개의 디스크 드라이버를 이용하여 그 중 손상을 입은 하드 디스크 드라이버가 발생하는 경우 이를 복구할 수 있는 RAID 기법이 많이 사용된다. 그리고 이러한 RAID의 구조는 다양하며, RAID 0번, 1번, 10번, 5번, 6번, 50번, 60번 등 많은 구조를 지원한다.

이러한 RAID기법은 특히 하드웨어 어레이에 많은 적용이 되고 있다.

그리고 소프트웨어 방식의 어레이의 경우에는 IOP가 없기 때문에 CPU의 영향을 많이 받는다. 같은 신뢰도를 가질 수는 있지만 그에 따른 부하를 CPU에서 처리하는 구조이다.

이러한 소프트웨어 방식 어레이는 OS에서 지원을 하는 방식이 있고 IOP가 없는 메인보드에서 지원하는 방식이 있는데 이 두 가지 모두 CPU의 힘을 빌리지 않고는 사용할 수 없는 구조이다.

소프트웨어 방식 어레이는 별도의 장치를 사용하지 않으니 금액은 저렴하지만 읽기, 쓰기가 발생하면 모든 작업을 CPU가 처리를 하게 되는데 이때 CPU가 실행중인 서비스에도 영향을 미치게 된다.

또한, 읽기, 쓰기뿐이라면 별 문제가 안되지만 신뢰도를 높이기 위한 RAID 구성이라면 HDD 장애가 발생을 했을 시에 OS에서 그 상황을 운영자에게 알리고 HDD가 교체 되었을 시에 재구성을 모두 CPU가 처리를 하게 되는데, 이때 CPU의 성능 저하가 크게 일어나게 되고 서비스의 형태에 따라 재구성이 되지 않고 에러가 날 가능성도 있다. 심지어 하드디스크의 자료 유실이 일어 날 수도 있다.

이와 같이 재구성에 어려움과 문제점이 있기 때문에 종래에는 가능하면 운영체제(OS)에서 구성하는 어레이는 사용하지 않는 추세이다.

국내공개특허 10-1999-0030950, 공개일자 1999년 5년 6일, 발명의 명칭 : RAID를 지닌 멀티프로세서 서버 시스템

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이를 동시에 구성하여 CPU의 부하를 줄이고 서버의 성능을 높이며, 신뢰도를 향상시킨 복합구조 볼륨 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하드디스크의 페일오버시에도 손쉽게 복구가 가능한 복합구조 볼륨 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하드디스크의 개수가 많더라도 IOP의 부하를 나누어 성능을(특정 성능, 읽기)을 높이는 복합구조 볼륨 장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복합구조 볼륨 장치는,

적어도 하나의 사용자 단말기에 소정의 서비스를 제공하는 복합구조 볼륨 장치로서,

임시 저장장치인 램;

데이터를 저장하기 위한 복수의 하드디스크;

상기 복수의 하드디스크를 하드웨어 레이드 볼륨으로 구성하여 제어하는 레이드 컨트롤러;

상기 램을 이용하여 소정의 운영체제를 실행하고, 상기 복수의 하드디스크를 하나의 볼륨으로 상기 사용자 단말기에 제공하도록 소프트웨어 볼륨을 구성하는 중앙처리장치를 포함한다.

상기 레이드 컨트롤러는 레이드 1번 방식으로 하드웨어 레이드 볼륨을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 중앙처리장치는 레이드 0번 방식으로 소프트웨어 볼륨을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 하드웨어 레이드 볼륨 또는 소프트웨어 볼륨은 파일 시스템을 운영체제에서 선별적으로 구성하여 그 위에 읽기, 쓰기 기능이 실행되는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 복합구조 볼륨 장치는,

적어도 하나의 사용자 단말기에 소정의 서비스를 제공하는 복합구조 볼륨 장치로서,

데이터를 저장하기 위한 제1 하드디스크;

데이터를 저장하기 위한 제2 하드디스크;

상기 제1, 제2 하드디스크를 하나의 하드웨어 레이드 볼륨으로 구성하여 제어하는 레이드 컨트롤러;

상기 하드웨어 레이드 볼륨을 인식하고, 인식된 하드웨어 레이드 볼륨을 소프트웨어 방식의 레이드로 구성하는 운영체제를 포함한다.

상기 레이드 컨트롤러는 레이드 1번 방식으로 하드웨어 레이드 볼륨을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 운영체제는 레이드 0번 방식으로 소프트웨어 방식의 레이드를 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서는 하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이를 동시에 구성하여 CPU의 부하를 줄이고 서버의 성능을 높이며, 신뢰도를 향상시킨 복합구조 볼륨 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 하드디스크의 페일오버시에도 손쉽게 복구가 가능한 복합구조 볼륨 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 하드디스크의 개수가 많더라도 IOP의 부하를 나누어 성능을(특정 성능, 읽기)을 높이는 복합구조 볼륨 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 하드웨어 어레이 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합구조 볼륨 장치와 사용자 단말기 간의 연결관계를 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 복합구조 볼륨 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합구조 볼륨 장치의 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 한정하는 데 사용하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함하는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 볼륨 장치와 사용자 단말기 간의 연결관계를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 사용자는 스마트폰(310), 컴퓨터(320) 등의 사용자 단말기를 이용하여 인터넷망 등의 네트워크망(200)을 통해 볼합 볼륨 장치(100)에 접속하여 별도의 서비스를 제공받을 수 있으며, 필요에 따라 별도의 서버시 서버(도면 미도시)가 추가될 수 있다.

그리고 사용자는 하나의 볼륨으로 인식하고 다양한 서버스를 받게 되지만 실제로는 여러개의 볼륨 또는 다수개의 하드디스크로 하나의 사용자 볼륨이 구성된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합구조 볼륨 장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조 볼륨 장치는, 적어도 하나의 사용자 단말기에 소정의 서비스를 제공하는 복합구조 볼륨 장치(100)로서, 램(120), 하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192), 레이드 컨트롤러(150), 중앙처리장치(110), 하드디스크(140)를 포함하며, 이들은 서로간에 시스템 버스(130)를 통해 연결된다.

그리고 복합구조 볼륨 장치(100)는 네트워크망(200)을 통해 외부의 사용자 단말기(310, 320)에 연결되어 소정의 서비스를 제공할 수 있으며 필요에 따라 별도의 서버스 서버가 추가로 구비될 수도 있다.

하드디스크(140)에는 운영체제가 설치된다.

램(120)은 메모리로서 임시 저장장치이다.

하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192)에는 다양한 정보가 저장되고, 읽기, 쓰기가 가능하다.

레이드 컨트롤러(150)는 상기 복수의 하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192)를 4개의 볼륨(160, 170, 180, 190)으로 구성하여 제어하며, 사용자에게는 하나의 하드웨어 레이드 볼륨으로 보여진다.

중앙처리장치(110)는 하드디스크(140)의 운영체제를 램(120)을 이용하여 실행하고, 상기 복수의 하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192)를 하나의 볼륨으로 상기 사용자 단말기에 제공하도록 소프트웨어 볼륨을 사용자 볼륨(151)으로 구성한다.

이때, 상기 레이드 컨트롤러(150)는 레이드 1번 방식으로 하드웨어 레이드 볼륨(160, 170, 180, 190)을 구성하는 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 중앙처리장치(110)는 레이드 0번 방식으로 소프트웨어 볼륨을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 하드웨어 레이드 볼륨(160, 170, 180, 190) 또는 소프트웨어 볼륨은 파일 시스템을 운영체제에서 선별적으로 구성하여 그 위에 읽기, 쓰기 기능이 실행되는 것을 특징으로 한다.

여기서 사용자는 하나의 볼륨을 사용하는 것으로 알고 서비스를 받게 되며, 사용자 선택에 따라 중앙처리장치 또는 레이드 컨트롤러(150)가 읽기, 쓰기 등의 기능을 수행하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합구조 볼륨 장치의 개념도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합구조 볼륨 장치는

적어도 하나의 사용자 단말기에 소정의 서비스를 제공하는 복합구조 볼륨 장치(100)로서, 데이터를 저장하기 위한 제1 내지 제4 볼륨(160, 170, 180, 190), 상기 제1 내지 제4 볼륨(160, 170, 180, 190)을 하나의 하드웨어 레이드 볼륨으로 구성하여 제어하는 레이드 컨트롤러(150); 상기 하드웨어 레이드 볼륨을 인식하고, 인식된 하드웨어 레이드 볼륨을 소프트웨어 방식의 레이드로 구성하는 운영체제(111) 포함한다.

상기 레이드 컨트롤러(150)는 레이드 1번 방식으로 하드웨어 레이드 볼륨을 구성하는 것을 특징으로 한다. 상기 운영체제(111)는 레이드 0번 방식으로 소프트웨어 방식의 레이드를 구성하는 것을 특징으로 한다.

하드웨어 어레이는 복합구조 어레이의 형태를 복잡한 절차 없이 바로 사용할 수가 있다. RAID 레벨로 보면 10번에 해당이 되며, 하드디스크의 개수만 맞춰주면 구성에 별다른 어려움 없이 구성 가능하다. 하지만 하드디스크가 많아질수록 그 부하는 레이드 컨트롤러(150)가 담당해야 하는데, 본 발명의 실시예에서는 이런 부하를 소프트웨어 방식의 레이드가 나누게 된다. 따라서 신뢰도와 성능을(특정 성능, 읽기)을 높일 수 있다.

특히, 하드웨어적인 방식으로 레이드 컨트롤러(150)가 장애 발생에 대비한 볼륨 구조를 구비한다. 상기 과정에서 설명 한 것처럼 소프트웨어 방식의 레이드는 재구성에 취약하다. 그리고 소프트웨어 방식의 레이드는 중앙처리장치의 부하와 오류를 남길 가능성을 가지고 있기 때문에 본 발명이 실시예에서는 장애 발생에 대한 대비를 하드웨어 방식으로 구성한다.

예로 들면 RAID 1번 구조를 사용하여 4개 볼륨(160, 170, 180, 190)으로 볼륨을 구성하는 하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192) 중에 일부 하드 디스크에 문제가 생기면, RAID 1번을 구성하는 다른 하드 디스크가 서비스의 중지 없이 유지 시켜주는 방식이다.

이 경우, 4개의 볼륨을 구성하는 하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192)가 동시에 두 개가 이상이 생기지 않는 이상 운영체제(111)에서는 볼륨의 이상을 감지하지 못한다. 물론 이때 하드웨어 레이드 컨트롤러(150)는 운영자에게 다양한 방법으로 하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192) 이상을 전달하겠지만 운영체제(111)는 알지 못한다. 따라서 교체등 제때 처리만 해 주면 서비스의 중지도, 성능저하도 거의 일어나지 않는다. 재 구성시에도 성능이 조금 떨어지겠지만 이 시스템은 읽기에 최적화 시킨 방식이라 특별히 문제가 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 실시예는 소프트웨어 방식으로 성능을 높이기 위한 볼륨 구조를 가진다. 도 3에 도시된 바와 같은 볼륨은 운영체제(111)에서 4개의 볼륨(160, 170, 180, 190)으로 보게 되고 이것을 높은 성능을 내는 레이드 구조로 만드는 방식이다. 설명 된 것처럼 장애 발생에 대한 내용은 하드웨어 방식으로 담당을 하고 있으니 운영체제(111)에서 제공되는 레이드 구조는 성능을 높이는 쪽으로 활용을 한다. 물론 중앙처리장치(110)가 관여를 하지만 재구성에 대한 성능저하를 걱정하지 않아도 되고 (장애는 하드웨어 방식이 처리를 하게 되므로) 오로지 성능을 위한 레이드 구조를 사용해도 별 문제가 없는 상태가 된다.

그래서 본 발명의 실시예에서는 RAID 0번 구조를 사용하게 되는데 0번 구조는 하드디스크(161, 162, 171, 172, 181, 182, 191, 192)가 하나만 이상이 생겨도 문제가 생기는 방식이지만 높은 성능을 보장한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복합구조 볼륨 장치는 하드웨어 레이드 컨트롤러(150)에서 구성된 하드웨어 레이드 볼륨(160, 170, 180, 190)은 다시 운영체제(111)에서 인식이 되고 인식 된 볼륨은 다시 운영체제(111)에서 소프트웨어 방식의 레이드로 구성된다. 이 방식으로 구성된 소프트웨어 레이드는 운영체제(111)의 구성 요소에 따라 오로지 성능의 극대화 만을 위한 볼륨이 구성된다. 그렇게 구성된 볼륨은 다시 파일 시스템을 운영체제(111)에서 선별적으로 구성하게 되고 그 위에 자료가 쓰고 읽기가 된다.

이러한 본 발명의 실시예에서는 하드웨어 어레이와 소프트웨어 어레이를 동시에 구성하여 CPU의 부하를 줄이고 서버의 성능을 높이며, 신뢰도를 향상시킬수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 하드디스크의 페일오버시에도 손쉽게 복구가 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 하드디스크의 개수가 많더라도 IOP의 부하를 나누어 성능을(특정 성능, 읽기)을 높일 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

1. 적어도 하나의 사용자 단말기에 소정의 서비스를 제공하는 복합구조 볼륨 장치로서,
   임시 저장장치인 램;
   데이터를 저장하기 위한 복수의 하드디스크;
   상기 복수의 하드디스크를 하드웨어 레이드 볼륨으로 구성하여 제어하는 레이드 컨트롤러;
   상기 램을 이용하여 소정의 운영체제를 실행하고, 상기 복수의 하드디스크를 하나의 볼륨으로 상기 사용자 단말기에 제공하도록 소프트웨어 볼륨을 구성하는 중앙처리장치를 포함하고,
   상기 레이드 컨트롤러는 레이드 1번 방식으로 하드웨어 레이드 볼륨을 구성하는 것을 특징으로 하고,
   상기 중앙처리장치는 레이드 0번 방식으로 소프트웨어 볼륨을 구성하는 것을 특징으로 하고,
   상기 하드웨어 레이드 볼륨 또는 소프트웨어 볼륨은 파일 시스템을 운영체제에서 선별적으로 구성하여 그 위에 읽기, 쓰기 기능이 실행되는 것을 특징으로 하는 복합구조 볼륨 장치.
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