KR102318478B1 - 스토리지 컨트롤러, 스토리지 시스템 및 상기 스토리지 컨트롤러의 동작 방법 - Google Patents

스토리지 컨트롤러, 스토리지 시스템 및 상기 스토리지 컨트롤러의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

스토리지 컨트롤러가 제공된다. 스토리지 컨트롤러는 RAID 마스터 컨트롤러로부터 할당된 제1 RAID 작업을 직접 처리하여 제1 스토리지 장치를 제어하는 RAID 작업 처리 유닛; 및 상기 제1 RAID 작업에 연관된 제2 RAID 작업을 제2 스토리지 장치를 포함하는 하나 이상의 스토리지 장치에 분배하는 RAID 작업 분배 유닛을 포함한다.

Description

스토리지 컨트롤러, 스토리지 시스템 및 상기 스토리지 컨트롤러의 동작 방법{STORAGE CONTROLLER, STORAGE SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF THE STORAGE CONTROLLER}
본 발명은 스토리지 컨트롤러, 스토리지 시스템 및 상기 스토리지 컨트롤러의 동작 방법에 관한 것이다.
RAID(Redundant Array of Inexpensive Disk)는 데이터를 분할하여 복수의 디스크에 분산 저장하는 기법으로서 여러가지 유형이 존재한다. 예를 들어, RAID 5는 데이터를 스트라이핑하여 복수의 디스크에 분산 저장하면서, 디스크 고장 시 해당 디스크에 저장된 데이터를 복구하기 위해 사용되는 패리티 비트(이하, '패리티'라 함)도 함께 저장한다. 패리티는 스트라이핑된 데이터들을 XOR 연산하여 생성할 수 있다. 한편, RAID 6는 추가적으로 저장된 2차 패리티를 이용하여 데이터의 복구 능력을 더욱 향상시켰다.
RAID를 사용하는 시스템은 복수의 디스크, 즉 복수의 스토리지를 제어하는 중앙 RAID 컨트롤러를 포함한다. 중앙 RAID 컨트롤러는 복수의 스토리지에 대한 RAID 작업들을 처리하면서 복수의 스토리지들을 제어한다. 그런데 RAID 작업들이 빈번하게 발생될수록 중앙 RAID 컨트롤러의 작업 로드는 가중되고, 중앙 RAID 컨트롤러의 오버헤드가 증가함에 따라 RAID를 사용하는 시스템의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
일본공개특허 제2011-159243호는 RAID 장치, 이상 디바이스 검출 장치 및 이상 디바이스 검출 방법을 개시하고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 RAID 작업을 하나 이상의 스토리지 장치에 분산시켜 분산 스토리지 시스템의 성능을 향상시키기 위한 스토리지 컨트롤러를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 RAID 작업을 하나 이상의 스토리지 장치에 분산시켜 분산 스토리지 시스템의 성능을 향상시키기 위한 스토리지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 RAID 작업을 하나 이상의 스토리지 장치에 분산시켜 분산 스토리지 시스템의 성능을 향상시키기 위한 스토리지 컨트롤러의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 일 실시예는, RAID 마스터 컨트롤러로부터 할당된 제1 RAID 작업을 직접 처리하여 제1 스토리지 장치를 제어하는 RAID 작업 처리 유닛; 및 제1 RAID 작업에 연관된 제2 RAID 작업을 제2 스토리지 장치를 포함하는 하나 이상의 스토리지 장치에 분배하는 RAID 작업 분배 유닛을 포함한다.
상기 제2 RAID 작업은 상기 제1 RAID 작업 중 일부를 포함할 수 있다.
상기 제2 RAID 작업은 상기 제1 RAID 작업에 기초하여 생성된 새로운 작업을 포함할 수 있다.
상기 제1 RAID 작업은 상기 제1 스토리지 장치에 저장된 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트하는 작업을 포함하고, 상기 제2 RAID 작업은 상기 제2 스토리지 장치의 패리티를 업데이트하는 작업을 포함할 수 있다.
상기 RAID 작업 처리 유닛은 상기 제1 RAID 작업에 따라 상기 기존 데이터를 상기 신규 데이터로 업데이트하고, 상기 RAID 작업 분배 유닛은 상기 제2 RAID 작업을 상기 기존 데이터 및 상기 신규 데이터와 함께 상기 제2 스토리지 장치에 전송할 수 있다.
상기 스토리지 컨트롤러는 XOR 연산 유닛을 더 포함하고, 상기 XOR 연산 유닛은 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터에 대해 XOR 연산을 수행하여 XOR 데이터를 생성하고, 상기 작업 분배 유닛은 상기 XOR 데이터를 상기 제2 스토리지 장치에 전송할 수 있다.
상기 제2 스토리지 장치에서 업데이트된 패리티를 이용하여 상기 제1 스토리지 장치의 데이터를 복구하는 RAID 복구 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 RAID 복구 유닛은 상기 제1 스토리지 장치의 데이터를 복구하기 위한 ECC(Error Correction Code) 알고리즘을 이용할 수 있다.
상기 제1 RAID 작업 처리 유닛은 상기 제2 스토리지 장치로부터 상기 제2 RAID 작업의 처리 결과를 수신할 수 있다.
상기 제1 RAID 작업 처리 유닛은 상기 제2 스토리지 장치로부터 수신한 상기 제2 RAID 작업의 처리 결과를 이용하여 상기 제1 스토리지 장치를 제어할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스토리지 시스템의 일 실시예는, 제1 스토리지 장치에 제1 RAID 작업을 할당하는 RAID 마스터 컨트롤러; 제1 RAID 작업을 처리하여 제1 스토리지 장치를 제어하고, 제1 RAID 작업에 연관된 제2 RAID 작업을 제2 스토리지 장치에 분배하는 제1 RAID 컨트롤러; 및 제2 RAID 작업을 처리하여 제2 스토리지 장치를 제어하는 제2 RAID 컨트롤러를 포함한다.
상기 스토리지 시스템은 제3 RAID 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 작업에 연관된 제3 RAID 작업을 제3 스토리지 장치에 분배하고, 상기 제3 RAID 컨트롤러는 상기 제3 RAID 작업을 처리하여 상기 제3 스토리지 장치를 제어할 수 있다.
상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제1 RAID 작업에 따라 상기 제1 스토리지 장치에 저장된 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트하고, 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터를 상기 제2 RAID 컨트롤러에 전송하고, 상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 작업에 따라 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터를 이용하여 패리티를 업데이트할 수 있다.
상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 기존 데이터, 상기 신규 데이터 및 상기 제2 스토리지 장치에 저장되어 있던 기존 패리티에 대해 XOR 연산을 수행하여 패리티를 업데이트할 수 있다.
상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터에 대해 XOR 연산을 수행하여 XOR 데이터를 생성하여 상기 제2 RAID 컨트롤러에 전송하고, 상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 XOR 데이터와 상기 기존 패리티에 대해 XOR 연산을 수행하여 패리티를 업데이트할 수 있다.
상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제2 스토리지 장치에서 업데이트된 패리티를 이용하여 상기 제1 스토리지 장치의 데이터를 복구할 수 있다.
상기 제1 스토리지 장치와 상기 제2 스토리지 장치는 네트워크를 통해 서로 일대일로 연결되고, 상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 작업을 상기 제2 스토리지 장치에 직접 전송할 수 있다.
상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 작업의 처리 결과를 상기 제1 RAID 컨트롤러로 전송할 수 있다.
상기 제1 스토리지 장치 및 상기 제2 스토리지 장치 중 적어도 하나는 복수의 스토리지 장치를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스토리지 시스템의 다른 실시예는, RAID 작업을 처리하여 제1 스토리지 장치를 제어하되, RAID 작업과 연관된 제1 RAID 서브 작업 및 제2 RAID 서브 작업을 제2 스토리지 장치 및 제3 스토리지 장치에 분배하는 제1 RAID 컨트롤러; 제1 RAID 서브 작업을 처리하여 제2 스토리지 장치를 제어하는 제2 RAID 컨트롤러; 및 제2 RAID 서브 작업을 처리하여 제3 스토리지 장치를 제어하는 제3 RAID 컨트롤러를 포함한다.
상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제1 RAID 서브 작업과 상기 제2 RAID 서브 작업을 동시에 상기 제2 RAID 컨트롤러와 상기 제3 RAID 컨트롤러에 분배할 수 있다.
상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제1 RAID 서브 작업과 상기 제2 RAID 서브 작업을 모두 상기 제2 RAID 컨트롤러에 전송하고, 상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 서브 작업을 상기 제3 RAID 컨트롤러에 전송할 수 있다.
상기 제1 스토리지 장치와 상기 제2 스토리지 장치, 상기 제1 스토리지 장치와 상기 제3 스토리지 장치, 및 상기 제2 스토리지 장치와 상기 제3 스토리지 장치는 네트워크를 통해 서로 일대일로 직접 연결할 수 있다.
상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제1 RAID 서브 작업의 처리 결과를 상기 제1 RAID 컨트롤러로 전송하고, 상기 제3 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 서브 작업의 처리 결과를 상기 제1 RAID 컨트롤러로 전송할 수 있다.
상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 컨트롤러 및 상기 제3 RAID 컨트롤러로부터 각각 수신한 상기 제1 RAID 서브 작업의 처리 결과와 상기 제2 RAID 서브 작업의 처리 결과를 이용하여 상기 제1 스토리지 장치를 제어할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 동작 방법의 일 실시예는, RAID 마스터 컨트롤러로부터 할당된 제1 RAID 작업을 직접 처리하여 제1 스토리지 장치를 제어하고; 제1 RAID 작업에 연관된 제2 RAID 작업을 제2 스토리지 장치를 포함하는 하나 이상의 스토리지 장치에 분배하는 것을 포함한다.
상기 제2 RAID 작업을 제2 스토리지 장치를 포함하는 하나 이상의 스토리지 장치에 분배하는 것은, 상기 제2 RAID 작업을 상기 제1 스토리지 장치와 네트워크를 통해 서로 일대일로 연결된 스토리지 장치에 직접 전송하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 RAID 작업은 상기 제1 스토리지 장치에 저장된 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트하는 작업을 포함하고, 상기 제2 RAID 작업은 상기 제2 스토리지 장치의 패리티를 업데이트하는 작업을 포함할 수 있다.
상기 스토리지 컨트롤러의 동작 방법은 상기 제2 스토리지 장치에서 업데이트된 패리티를 이용하여 상기 제1 스토리지 장치의 데이터를 복구하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 RAID 작업을 제2 스토리지 장치를 포함하는 하나 이상의 스토리지 장치에 분배하는 것은, 상기 제2 RAID 작업에 연관된 제3 RAID 작업을 제3 스토리지 장치에 분배하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 스토리지 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 호스트 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 스토리지 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 스토리지 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 RAID 관리 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 스토리지 컨트롤러가 RAID 작업을 처리하는 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 스토리지 컨트롤러가 RAID 작업을 처리하는 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 스토리지 시스템의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 12는 본 발명의 스토리지 시스템의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 13은 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 동작 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 동작 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 동작 방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 제1 소자가 제2 소자에 "직접 연결" 또는 "직접 접속"된다는 것은, 제1 소자와 제2 소자 사이에 다른 소자가 개재되지 않음을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 스토리지 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 스토리지 시스템(1)은 호스트(100) 및 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)를 포함한다.
호스트(100)는 데이터 입출력 요청을 수신하여, 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 대해 데이터 입출력을 수행한다. 상기 데이터 입출력 요청은 데이터 저장, 데이터 업데이트, 데이터 리드(read) 등의 작업을 요청하는 것을 포함할 수 있다. 이하에서는 주로 데이터 입출력 요청이 데이터 저장 요청인 경우로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 호스트(100)는 상기 데이터 입출력 요청을 사용자로부터 수신하거나, 호스트(100) 상에서 실행되는 어플리케이션 소프트웨어를 이용하여 상기 데이터 입출력 요청을 수신할 수 있다. 호스트(100)는 요청된 데이터 입출력 작업을 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 분산 처리하기 위해 RAID 시스템을 운영할 수 있다. 예를 들어, 요청된 데이터 입출력 작업이 데이터 저장 작업인 경우, 호스트(100)는 상기 RAID 시스템을 이용하여 데이터를 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 분산 저장한다. 상기 RAID 시스템을 운영하기 위해, 호스트(100)는 RAID 마스터 컨트롤러(110)를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 2 및 도 3과 관련하여 후술하도록 한다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 호스트(100)는 데스크탑을 비롯한 개인용 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 노트북을 비롯한 휴대용 컴퓨터 및 셀룰러폰, 스마트폰, 태블릿, MP3, PMP(portable multimedia player), PDA(Personal Digital Assistant), 디지털 카메라, 캠코더 등을 비롯한 휴대용 장치를 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)는 호스트(100)로부터 수신되는 데이터 입출력 명령에 따라 데이터 입출력을 수행한다. 예를 들어, 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)는 호스트(100)로부터 수신되는 데이터 리드 명령에 따라 플래시 메모리(213)로부터 데이터를 리드하여 호스트(100)에 전송할 수 있고, 호스트(100)로부터 수신되는 데이터 저장 명령에 따라 데이터를 플래시 메모리(213)에 저장할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)는 SSD(Solid State Disk)일 수 있고, 호스트(100)와 PCIe(PCI Express) 방식으로 인터페이스하여 명령과 데이터를 송수신할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)는 RAID 마스터 컨트롤러(110)와 협동하여 RAID 시스템을 구현하기 위한 RAID 컨트롤러(210, 212, 214, 216)를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 4 및 도 5와 관련하여 후술하도록 한다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206) 사이에는 직접적인 네트워크 연결이 형성될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(200)와 스토리지 장치(202)는 네트워크를 통해 서로 일대일로 직접 연결되어 명령과 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 상기 네트워크는 예를 들어, LAN(Local Area Network), WIFI 네트워크 또는 셀룰러 네트워크를 비롯한 유무선 네트워크일 수 있다. 한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)들은 미리 결정된 프로토콜에 의해서 데이터를 상호 송수신할 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 프로토콜은 USB(Universal Serial Bus), SCSI(Small Computer System Interface), PCI express, ATA, PATA(Parallel ATA), SATA(Serial ATA), SAS(Serial Attached SCSI), PCIe(PCI Express) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 호스트 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 호스트(100)는 프로세서(120), 메모리 컨트롤러(124) 및 I/O 컨트롤러(128)를 포함할 수 있다.
프로세서(120)는 회로, 로직, 코드 또는 이들의 조합으로 구현가능하며, 호스트(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 프로세서(120)는 사용자로부터 수신한 데이터 입출력 요청 명령을 해석하고, 해석 결과에 따라 호스트(100)와 연결된 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 대해 데이터 입출력 작업을 수행한다.
메모리 컨트롤러(124)는 호스트(100)에 구비된 메모리 장치를 제어한다. 호스트(100)에 구비된 메모리 장치는 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 입출력 요청을 하기 위한 데이터를 저장하는 메모리 장치로서, 예를 들어, DRAM(Dynamic Ramdom Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory) 또는 DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous DRAM)일 수 있다. 예컨대, 메모리 컨트롤러(124)는 프로세서(120)의 지시에 따라, 상기 메모리 장치에 저장된 데이터를 I/O 컨트롤러(128)에 전달할 수 있다.
I/O 컨트롤러(128)는 전달받은 데이터를 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)로 전송하거나, 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
프로세서(120), 메모리 컨트롤러(124) 및 I/O 컨트롤러(128)는 시스템 버스(126)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, I/O 컨트롤러(128)와 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)는 I/O 버스(129)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 RAID 마스터 컨트롤러(110)는 RAID 시스템을 전반적으로 제어하고, 데이터를 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 분산 저장한다. 예를 들어, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 데이터를 스트라이핑(striping)하여 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 분산 저장하고, 스트라이핑된 데이터들에 대해 XOR 연산을 수행하여 얻어진 패리티를 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 분산 저장할 수 있다. 또한, 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206) 중 어느 하나에 고장이 발생한 경우, 패리티를 이용하여 고장이 발생한 스토리지 장치에 저장된 데이터를 복구할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 도 2를 다시 참조하면, RAID 마스터 컨트롤러(110)가 소프트웨어로 구현된 경우, 프로세서(120)는 RAID 마스터 컨트롤러(110) 어플리케이션 소프트웨어를 실행시켜 RAID 시스템을 운영할 수 있다.
도 3은 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 호스트(100)는 RAID 마스터 컨트롤러(110), 프로세서(120), 메모리 컨트롤러(124) 및 I/O 컨트롤러(128)를 포함할 수 있다. 도 2와 다른 점은, RAID 마스터 컨트롤러(110)가 하드웨어로 구현되어 있다는 점이다. 하드웨어로 구현된 RAID 마스터 컨트롤러(110)는 프로세서(120), 메모리 컨트롤러(124) 및 I/O 컨트롤러(128)와 시스템 버스(126)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 스토리지 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 스토리지 장치(200)는 플래시 메모리 컨트롤러(211) 및 플래시 메모리(213)를 포함할 수 있다.
플래시 메모리 컨트롤러(211)는 프로세서(220), 메모리 컨트롤러(224), 호스트 인터페이스(226) 및 플래시 메모리 인터페이스(229)를 포함할 수 있다.
프로세서(210)는 회로, 로직, 코드 또는 이들의 조합으로 구현가능하며, 스토리지 장치(200)의 동작을 전반적으로 제어한다. 스토리지 장치(200)에 전원이 인가되면, 프로세서(210)는 롬(ROM)에 저장된 스토리지 장치(200) 동작을 위한 펌웨어를 램(RAM) 상에서 구동시킴으로써 스토리지 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 호스트 인터페이스(228)를 통해 수신되는 명령어를 해석하고, 해석 결과에 따라 플래시 메모리(213)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 어드레스 매핑 테이블을 사용하여 호스트(100)로부터 제공된 논리 주소를 플래시 메모리(213)에 대응되는 물리적 주소로 매핑할 수 있다.
메모리 컨트롤러(224)는 스토리지 장치(200) 구비된 로컬 메모리를 제어한다. 로컬 메모리는 롬 또는 램을 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 롬은 스토리지 장치(200)의 구동 펌웨어 코드를 저장할 수 있다. 한편, 램은 버퍼(buffer)역할을 하는 메모리로, 호스트 인터페이스(228)를 통하여 입력되는 각종 명령어 또는 변수들을 저장할 수 있다. 그리고 플래시 메모리(213)로 입력 또는 플래시 메모리(213)로부터 출력되는 데이터들을 저장할 수 있다. 그리고, 플래시 메모리(213)로 입력되고 출력되는 각종 파라미터 및 변수들을 저장할 수 있다.
호스트 인터페이스(226)는 스토리지 장치(200)와 호스트(100) 사이의 인터페이스를 수행할 수 있다. 플래시 메모리 인터페이스(229)는 플래시 메모리 컨트롤러(211)와 플래시 메모리(213) 사이의 인터페이스를 수행할 수 있다.
플래시 메모리(213)는 플래시 메모리 컨트롤러(211)로부터 제공받은 데이터를 메모리 셀에 저장할 수 있다. 구체적으로, 플래시 메모리(213)는 데이터를 저장하는 복수개의 셀 어레이를 포함할 수 있다. 셀 어레이는 복수개의 플레인을 포함할 수 있고, 플레인은 복수개의 블록을 포함하며, 블록은 복수개의 페이지를 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 플래시 메모리(213)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), FRAM(Ferroelectrics Random Access Memory), PRAM(Phase-change Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory)를 포함하는 비휘발성 메모리 장치일 수 있다.
도 1에 도시된 RAID 컨트롤러(210)는 RAID 마스터 컨트롤러(110)와 협동하여 RAID 시스템을 구현한다. 특히 주목할 점은, RAID 컨트롤러(210)는 RAID 마스터 컨트롤러(110)가 수행할 수 있는 RAID 작업을 직접 처리할 수 있다. 예를 들어, RAID 컨트롤러(210)는 데이터를 스트라이핑(striping)하여 스토리지 장치(200)에 저장하고, 스트라이핑된 데이터들에 대해 XOR 연산을 수행하여 얻어진 패리티를 스토리지 장치(206)에 저장할 수 있다. 또한, 스토리지 장치(200)에 고장이 발생한 경우, 스토리지 장치(206)에 저장된 패리티를 이용하여 스토리지 장치(200)에 저장된 데이터를 복구할 수 있다. 또한, RAID 컨트롤러(210)는 상술한 작업들을 다른 스토리지 장치(202, 204, 206)에 분배할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(200)를 제어하는 RAID 컨트롤러(210)는 RAID 작업의 일부를 처리하도록 다른 스토리지 장치(202, 204, 206)에 요청할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 컨트롤러(210)는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 도 4를 다시 참조하면, RAID 컨트롤러(210)가 소프트웨어로 구현된 경우, 프로세서(220)는 RAID 컨트롤러(210) 어플리케이션 소프트웨어를 실행시켜 스토리지 장치(200)에 대해 RAID 작업을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 스토리지 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5를 참조하면, 스토리지 장치(200)는 플래시 메모리 컨트롤러(211) 및 플래시 메모리(213)를 포함할 수 있다. 그리고 플래시 메모리 컨트롤러(211)는 RAID 컨트롤러(210), 프로세서(220), 메모리 컨트롤러(224), 호스트 인터페이스(226) 및 플래시 메모리 인터페이스(229)를 포함할 수 있다. 도 4와 다른 점은, RAID 컨트롤러(210)가 하드웨어로 구현되어 있다는 점이다. 하드웨어로 구현된 RAID 컨트롤러(210)는 프로세서(220), 메모리 컨트롤러(224), 호스트 인터페이스(226) 및 플래시 메모리 인터페이스(229)와 내부 버스(226)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 스토리지 시스템에 사용되는 RAID 관리 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6을 참조하면, 저장 요청된 데이터는 스트라이핑 되어 복수의 데이터 저장 영역(300, 302, 304, 306)에 분산 저장될 수 있다. 여기서, 복수의 데이터 저장 영역(300, 302, 304, 306)는 복수의 스토리지 장치(200, 202, 204, 206)에 구비된 플래시 메모리일 수 있다. 예를 들어, 저장 요청된 데이터는 데이터 A1(310), 데이터 A2(312) 및 데이터 A3(314)로 스트라이핑될 수 있고, 데이터 A1(310)은 데이터 저장 영역(300)에, 데이터 A2(312)는 데이터 저장 영역(302)에, 그리고 데이터 A3(314)는 데이터 저장 영역(304)에 저장될 수 있다. 이와 함께, 데이터 A1(310), 데이터 A2(312) 및 데이터 A3(314)를 기초로 생성된 패리티 AP(316)는 데이터 저장 영역(306)에 저장될 수 있다. 패리티 AP(316)는 스토리지 장치에 고장이 발생한 경우 데이터 A1(310), 데이터 A2(312) 및 데이터 A3(314)를 복구하기 위해 사용될 수 있다.
RAID 마스터 컨트롤러(110)는 상술한 RAID 작업들을 RAID 컨트롤러(210, 212, 214, 216)에 할당할 수 있다. 즉, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 데이터 저장 작업, 데이터 업데이트 작업 또는 데이터 리드 작업 등을 RAID 컨트롤러(210, 212, 214, 216)가 직접 처리하도록 할당할 수 있다. RAID 컨트롤러(210, 212, 214, 216)는 RAID 마스터 컨트롤러(110)로부터 할당된 RAID 작업을 직접 처리할 수도 있고, RAID 마스터 컨트롤러(110)로부터 할당된 RAID 작업을 다른 RAID 컨트롤러에 분배할 수도 있다.
예를 들어, RAID 마스터 컨트롤러(110)가 데이터 A1(310)에 대한 업데이트 작업을 RAID 컨트롤러(210)에 할당한 경우, RAID 컨트롤러(210)는 데이터 A1(310)을 업데이트하는 작업을 직접 처리할 수 있다. 데이터 A1(310)가 업데이트되면 RAID 시스템 운영을 위해 패리티 AP(316) 역시 업데이트 되어야 한다. 이 경우, RAID 컨트롤러(210)는 패리티 AP(316)를 업데이트하는 작업을 RAID 컨트롤러(216)에 분배할 수 있다. RAID 컨트롤러(216)는 RAID 컨트롤러(210)로부터 할당된 RAID 작업, 즉, 패리티 AP(316)를 업데이트하는 작업을 처리한 후, 그 처리 결과를 RAID 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7을 참조하면, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 RAID 작업 분배 유닛(130) 및 RAID 복구 유닛(140)을 포함할 수 있다. RAID 작업 분배 유닛(130)은 RAID 시스템을 운영하기 위한 RAID 작업을 RAID 컨트롤러(210, 212)에 할당한다. RAID 복구 유닛(140)은 RAID 컨트롤러(210, 212)가 제어하는 스토리지 장치 중 고장이 발생한 스토리지에 저장된 데이터를 복구한다.
RAID 컨트롤러(210)는 RAID 작업 처리 유닛(230), RAID 복구 유닛(240), RAID 작업 분배 유닛(250)을 포함한다. RAID 작업 처리 유닛(230)은 RAID 마스터 컨트롤러(110)로부터 할당된 제1 RAID 작업을 직접 처리하여, RAID 컨트롤러(210)를 포함하는 스토리지 장치를 제어한다. RAID 복구 유닛(240)은 RAID 컨트롤러(210)를 포함하는 스토리지 장치에 고장이 발생한 경우, 다른 스토리지 장치에 저장된 패리티를 이용하여 데이터를 복구한다.
RAID 작업 분배 유닛(250)은 제1 RAID 작업에 연관된 제2 RAID 작업을 하나 이상의 다른 스토리지 장치에 분배한다. 예를 들어, RAID 컨트롤러(210)의 RAID 작업 분배 유닛(250)은 제2 RAID 작업을 RAID 컨트롤러(232)가 제어하는 다른 스토리지 장치에 분배할 수 있고, RAID 컨트롤러(232)에 포함된 RAID 작업 처리 유닛(232)은 분배된 제2 RAID 작업을 처리할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제2 RAID 작업은 제1 RAID 작업 중 일부를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 RAID 작업이 스토리지 장치(200, 202, 204)에 저장된 데이터를 리드하는 작업인 경우, 제2 RAID 작업은 스토리지 장치(204)에 저장된 데이터를 리드하는 작업일 수 있다. 한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제2 RAID 작업은 제1 RAID 작업에 기초하여 생성된 새로운 작업을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 RAID 작업이 스토리지 장치(200)에 저장된 데이터를 업데이트하는 작업인 경우, 제2 RAID 작업은 스토리지 장치(208)에 저장된 패리티를 업데이트하는 작업일 수 있다.
한편, RAID 컨트롤러(210)는 데이터에 대해 XOR 연산을 수행하는 XOR 연산 유닛(260)을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 8 및 도 9와 관련하여 후술하도록 한다.
도 8은 본 발명의 스토리지 컨트롤러가 RAID 작업을 처리하는 일 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8을 참조하면, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 사용자로부터 데이터 라이트(write) 요청을 수신한다(S600). 본 실시예에서, RAID 컨트롤러(210)는 스토리지 장치(200)를 제어하고, RAID 컨트롤러(212)는 스토리지 장치(202)를 제어하는 것으로 가정한다. RAID 마스터 컨트롤러(110)는 RAID 작업 분배 유닛(130)을 이용하여 RAID 컨트롤러(210)에 제1 RAID 작업을 할당한다. 제1 RAID 작업은 스토리지 장치(202)에 저장된 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트하는 작업이다. 이를 위해, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 데이터 논리 블록 주소("DataLBA"), 신규 데이터("NewData"), 패리티 논리 블록 주소("ParityLBA") 및 패리티가 저장되는 스토리지 식별 정보("ParityDisk")를 RAID 컨트롤러에 제공한다(S602).
RAID 컨트롤러(210)의 RAID 작업 처리 유닛(230)은 제1 RAID 작업에 따라 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트한다(S604). 구체적으로, 신규 데이터 물리적 블록 주소("NewPBA")에 신규 데이터("NewData")를 저장하고, 추후 논리 블록 주소("DataLBA")와 신규 데이터 물리적 블록 주소("NewPBA")간 매핑을 저장한다(S612). 한편, RAID 컨트롤러(210)의 RAID 작업 분배 유닛(250)은 스토리지 장치(202)의 패리티를 업데이트하는 제2 RAID 작업을 기존 데이터("OldData") 및 신규 데이터("NewData")와 함께 스토리지 장치(202)에 전송한다(S606). 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 스토리지 장치(200)와 스토리지 장치(202)는 네트워크를 통해 일대일로 연결되고, RAID 컨트롤러(230)는 제2 RAID 작업을 스토리지 장치(202)에 직접 전송할 수 있다. 즉, RAID 컨트롤러(210)는 제2 RAID 작업을 RAID 마스터 컨트롤러(110)의 간섭을 받지 않고 스토리지 장치(202)에 전송할 수 있다.
RAID 컨트롤러(212)는 제2 RAID 작업에 따라 기존 데이터("OldData")와 신규 데이터("NewData")를 이용하여 패리티를 업데이트한다. 구체적으로, RAID 컨트롤러(212)의 XOR 연산 유닛(262)은 기존 데이터("OldData"), 신규 데이터("NewData") 및 스토리지 장치(202)에 저장되어 있던 기존 패리티("OldParity")에 대해 XOR 연산을 수행하여 신규 패리티("NewParity")를 생성한다(S608). 만일 스토리지 장치(200)에 고장이 발생한 경우, RAID 컨트롤러(210)의 RAID 복구 유닛(240)은 스토리지 장치(202)에서 업데이트된 신규 패리티("NewParity")를 이용하여 스토리지 장치(200)의 데이터를 복구할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 복구 유닛(240)은 스토리지 장치(200)의 데이터를 복구하기 위한 ECC(Error Correction Code) 알고리즘을 이용할 수 있다.
RAID 컨트롤러(210)는 RAID 컨트롤러(212)로부터 제2 RAID 작업의 처리 결과를 수신할 수 있다(S610). 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 컨트롤러(210)의 RAID 작업 처리 유닛(230)은 RAID 컨트롤러(212)로부터 수신한 제2 RAID 작업의 처리 결과를 이용하여 스토리지 장치(200)를 제어할 수도 있다. 제2 RAID 작업의 처리 결과를 수신한 RAID 컨트롤러(210)는 작업 처리 결과를 취합하여 RAID 마스터 컨트롤러(110)에 최종 처리 결과를 전송할 수 있다(S614). 그러면 RAID 마스터 컨트롤러(110)는 사용자에게 데이터 라이트 작업이 완료되었음을 출력할 것이다(S616).
도 9는 본 발명의 스토리지 컨트롤러가 RAID 작업을 처리하는 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 실시예와 다른 점은, RAID 컨트롤러(210)가 기존 데이터("OldData")와 신규 데이터("NewData")에 대해 XOR 연산을 수행하여 XOR 데이터("XORData")를 생성한다는 점이다. 즉, RAID 컨트롤러(210)의 XOR 연산 유닛(260)은 기존 데이터("OldData")와 신규 데이터("NewData")에 대해 XOR 연산을 수행하여 XOR 데이터("XORData")를 생성한다(S605). 그리고 RAID 컨트롤러(210)의 RAID 작업 분배 유닛(250)은 스토리지 장치(202)의 패리티를 업데이트하는 제2 RAID 작업을 XOR 데이터("XORData")와 함께 스토리지 장치(202)에 전송한다(S607). 이 경우에도, RAID 컨트롤러(210)는 제2 RAID 작업을 RAID 마스터 컨트롤러(110)의 간섭을 받지 않고 스토리지 장치(202)에 전송할 수 있다.
RAID 컨트롤러(212)는 제2 RAID 작업에 따라 기존 데이터("OldData")와 신규 데이터("NewData")로부터 이미 계산된 XOR 데이터("XORData")를 이용하여 패리티를 업데이트한다. 구체적으로, RAID 컨트롤러(212)의 XOR 연산 유닛(262)은 XOR 데이터("XORData")와 스토리지 장치(202)에 저장되어 있던 기존 패리티("OldParity")에 대해 XOR 연산을 수행하여 신규 패리티("NewParity")를 생성한다(S609). 만일 스토리지 장치(200)에 고장이 발생한 경우, RAID 컨트롤러(210)의 RAID 복구 유닛(240)은 스토리지 장치(202)에서 업데이트된 신규 패리티("NewParity")를 이용하여 스토리지 장치(200)의 데이터를 복구할 수 있다.
도 10은 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 10을 참조하면, 도 7에 도시된 실시예와 다른 점은, RAID 컨트롤러(212)의 작업 분배 유닛(252)은, RAID 컨트롤러(210)의 RAID 작업 분배 유닛(250)이 분배한 제2 RAID 작업에 연관된 제3 RAID 작업을 RAID 컨트롤러(234)가 제어하는 다른 스토리지 장치에 분배한다는 점이다. RAID 컨트롤러(234)에 포함된 RAID 작업 처리 유닛(234)은 분배된 제3 RAID 작업을 처리할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제3 RAID 작업은 제2 RAID 작업 중 일부를 포함할 수 있거나, 제3 RAID 작업은 제2 RAID 작업에 기초하여 생성된 새로운 작업을 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 스토리지 시스템의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 11을 참조하면, 스토리지 시스템(2)에서, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 플래시 메모리 컨트롤러 및 플래시 메모리를 포함하는 스토리지 장치(400)에 포함될 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 플래시 메모리 컨트롤러는 소프트웨어로 구현된 RAID 마스터 컨트롤러(110) 어플리케이션을 실행시키는 프로세서를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 플래시 메모리 컨트롤러는 하드웨어로 구현된 RAID 마스터 컨트롤러(110)를 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 작업을 처리하여 스토리지 장치(200)를 제어하는 RAID 컨트롤러(210)는 상기 RAID 작업과 연관된 제1 RAID 서브 작업 및 제2 RAID 서브 작업을 스토리지 장치(202) 및 스토리지 장치(204)에 분배할 수 있다. RAID 컨트롤러(212)는 제1 RAID 서브 작업을 처리하여 스토리지 장치(202)를 제어하고, RAID 컨트롤러(214)는 제2 RAID 서브 작업을 처리하여 스토리지 장치(204)를 제어할 수 있다. 이 때, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 컨트롤러(210)는 제1 RAID 서브 작업과 제2 RAID 서브 작업을 동시에 RAID 컨트롤러(212)와 RAID 컨트롤러(214)에 분배할 수 있다. 또한, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 컨트롤러(210)는 제1 RAID 서브 작업과 제2 RAID 서브 작업을 모두 RAID 컨트롤러(212)에 전송하고, RAID 컨트롤러(212)는 제2 RAID 서브 작업을 RAID 컨트롤러(213)에 전송할 수도 있다. 여기서, 스토리지 장치(200)와 스토리지 장치(202), 스토리지 장치(200)와 스토리지 장치(204), 및 스토리지 장치(202)와 스토리지 장치(204)는 네트워크를 통해 서로 일대일로 직접 연결될 수 있다.
RAID 컨트롤러(212)는 제1 RAID 서브 작업의 처리 결과를 RAID 컨트롤러(210)로 전송하고, RAID 컨트롤러(214)는 제2 RAID 서브 작업의 처리 결과를 RAID 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, RAID 컨트롤러(210)는 RAID 컨트롤러(212) 및 RAID 컨트롤러(214)로부터 각각 수신한 제1 RAID 서브 작업의 처리 결과와 제2 RAID 서브 작업의 처리 결과를 이용하여 스토리지 장치(200)를 제어할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 스토리지 시스템의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 12를 참조하면, 스토리지 시스템(3)에서, RAID 마스터 컨트롤러(110)는 복수의 스토리지 장치를 포함하는 스토리지 시스템(500)에서 구현될 수 있다. 마찬가지로, RAID 컨트롤러(210, 212, 214, 216)는 각각 복수의 스토리지 장치를 포함하는 스토리지 시스템(201, 203, 205, 207)에서 구현될 수 있다.
도 13은 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 동작 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, RAID 컨트롤러(210)는 RAID 마스터 컨트롤러(110)로부터 작업 요청을 수신한다(S800). RAID 컨트롤러(210)는 작업이 분배될 필요가 있는지 판단하여(S802), 자신이 직접 처리할 수 있는 제1 RAID 작업과, 다른 RAID 컨트롤러가 처리해야 할 제2 RAID 작업을 구분한다. RAID 컨트롤러(210)는 제1 RAID 작업을 직접 수행한다(S804). 한편, RAID 컨트롤러(210)는 제2 RAID 작업을 다른 RAID 컨트롤러(212)로 분배한 후(S808), RAID 컨트롤러(212)로부터 제2 RAID 작업의 수행 결과를 수신한다(S810). RAID 컨트롤러(210)는 제1 RAID 작업의 수행 결과와 제2 RAID 작업의 수행 결과를 취합한 최종 수행 결과를 RAID 마스터 컨트롤러(110)에 보고한다(S806).
도 14는 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 동작 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, RAID 컨트롤러(210)는 RAID 마스터 컨트롤러(110)로부터 데이터 업데이트 요청과 패리티 업데이트 요청을 수신한다(S900). RAID 컨트롤러(210)는 작업이 분배될 필요가 있는지 판단하여(S902), 자신이 직접 처리할 수 있는 데이터 업데이트 요청에 따른 제1 RAID 작업과, 다른 RAID 컨트롤러가 처리해야 할 패리티 업데이트 요청에 따른 제2 RAID 작업을 구분한다. RAID 컨트롤러(210)는 제1 RAID 작업, 즉 데이터 업데이트 작업을 직접 수행한다(S904). 한편, RAID 컨트롤러(210)는 제2 RAID 작업, 즉 패리티 업데이트 작업을 다른 RAID 컨트롤러(212)에 요청하고(S908), 패리티 계산에 필요한 데이터를 함께 전송한다(S910). 그 후, RAID 컨트롤러(210)는 RAID 컨트롤러(212)로부터 제2 RAID 작업의 수행 결과를 수신한다(S910). RAID 컨트롤러(210)는 제1 RAID 작업의 수행 결과와 제2 RAID 작업의 수행 결과를 취합한 최종 수행 결과를 RAID 마스터 컨트롤러(110)에 보고한다(S906).
도 15는 본 발명의 스토리지 컨트롤러의 동작 방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15를 참조하면, RAID 컨트롤러(212)는 RAID 컨트롤러(210)로부터 작업 요청을 수신한다(S1000). RAID 컨트롤러(212)는 작업이 분배될 필요가 있는지 판단하여(S1002), 자신이 직접 처리할 수 있는 제1 RAID 작업과, 다른 RAID 컨트롤러가 처리해야 할 제2 RAID 작업을 구분한다. RAID 컨트롤러(212)는 제1 RAID 작업을 직접 수행한다(S1004). 한편, RAID 컨트롤러(212)는 제2 RAID 작업을 다른 RAID 컨트롤러(214)로 분배한 후(S1008), RAID 컨트롤러(214)로부터 제2 RAID 작업의 수행 결과를 수신한다(S1010). RAID 컨트롤러(212)는 제1 RAID 작업의 수행 결과와 제2 RAID 작업의 수행 결과를 취합한 최종 수행 결과를 RAID 컨트롤러(212)에 보고한다(S1006).
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, RAID 5 시스템에서 데이터를 업데이트하는 경우, I/O 횟수를 감소시켜 분산 스토리지 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있다. 구체적으로, 종래 기술에 의하면, 하나의 중앙 집중형 RAID 컨트롤러가 두 개의 스토리지 장치에 대해 각각 리드 및 라이트 작업을 수행하게 된다. 하나의 스토리지 장치에 대해서는 데이터를 업데이트하기 위해 리드 및 라이트 작업을 수행하고, 다른 스토리지 장치에 대해서는 패리티를 업데이트하기 위해 리드 및 라이트 작업을 수행하는 것이다. 즉, 종래 기술에서는 데이터를 업데이트하는 경우 2 번의 리드 작업과 2 번의 라이트 작업이 필요하다. 그러나, 본 발명의 분산 스토리지 시스템은 RAID 마스터 컨트롤러가 하나의 스토리지 장치에 대해 데이터 라이트 작업을 1 번 하고, 상기 스토리지 장치가 패리티를 저장하는 다른 스토리지 장치에 대해 라이트 작업을 1 번 하므로, 총 2 번의 라이트 작업만이 수행된다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 데이터 I/O 횟수를 획기적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스토리지 시스템을 구성하는 스토리지 장치들은 종래의 수동형(passive) 장치가 아닌 능동형(active) 장치로서, 중앙 집중형 RAID 컨트롤러의 명령을 수행하는 수준을 넘어서 능동적으로 다른 스토리지 장치에 작업을 분배 및 할당할 수 있다. 따라서, 데이터 분산과 함께 RAID 작업을 비롯한 데이터 I/O 작업의 분산 효과도 도모할 수 있어, 호스트의 작업 로드를 감소시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1, 2, 3: 스토리지 시스템 100: 호스트
110: RAID 마스터 콘트롤러 120: 프로세서
124: 메모리 컨트롤러 126: 시스템 버스
128: I/O 컨트롤러 129: I/O 버스
130: RAID 작업 분배 유닛 140: RAID 복구 유닛
200, 202, 204, 206, 400: 스토리지 장치
201, 203, 205, 207, 600: 스토리지 시스템
210, 212, 214, 216: RAID 콘트롤러
211: 플래시 메모리 컨트롤러 213: 플래시 메모리
220: 프로세서 224: 메모리 컨트롤러
226: 내부 버스 228: 호스트 인터페이스
229: 플래시 메모리 인터페이스
230, 232, 234: RAID 작업 처리 유닛
240, 242, 244: RAID 복구 유닛
250, 252, 254: RAID 작업 분배 유닛
260, 262, 264: XOR 연산 유닛
300, 302, 304, 306: 데이터 저장 영역

Claims (20)

  1. RAID 작업을 수신하고, 복수의 셀 어레이로 데이터를 저장하는 플래시 메모리를 포함하는 제1 스토리지 장치 내의 제1 RAID 컨트롤러를 할당하는 RAID 마스터 컨트롤러를 포함하되,
    상기 제1 RAID 컨트롤러는,
    상기 RAID 마스터 컨트롤러로부터 할당된 상기 RAID 작업을 수신하고, RAID 서브 작업의 분배가 필요한지를 결정하고, 상기 RAID 서브 작업의 분배가 필요 없는 경우에 상기 RAID 작업을 직접 처리하는 제1 RAID 작업 처리 유닛과,
    상기 RAID 서브 작업의 분배가 필요한 경우에, 상기 RAID 작업에 대응하는 제2 스토리지 장치 내의 정보가 업데이트 되었는지를 결정하는 것의 결과에 기초하여 상기 RAID 서브 작업을 제2 스토리지 장치로 상기 제1 및 제2 스토리지 장치 사이의 직접적인 네트워크 연결을 통해서 전송하는 제1 RAID 작업 분배 유닛을 포함하고,
    상기 RAID 서브 작업은 상기 RAID 작업에 기초하되, 상기 RAID 작업과 다른 스토리지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RAID 서브 작업은 상기 RAID 작업에 기초하여 생성된 새로운 작업을 포함하는 스토리지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 RAID 작업은 상기 제1 스토리지 장치에 저장된 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트하는 작업을 포함하고, 상기 RAID 서브 작업은 상기 제2 스토리지 장치의 패리티를 업데이트하는 작업을 포함하는 스토리지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 RAID 작업 처리 유닛은 상기 RAID 작업에 따라 상기 기존 데이터를 상기 신규 데이터로 업데이트하고, 상기 RAID 작업 분배 유닛은 상기 RAID 서브 작업을 상기 기존 데이터 및 상기 신규 데이터와 함께 상기 제2 스토리지 장치에 전송하는 스토리지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    XOR 연산 유닛을 더 포함하고,
    상기 XOR 연산 유닛은 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터에 대해 XOR 연산을 수행하여 XOR 데이터를 생성하고, 상기 작업 분배 유닛은 상기 XOR 데이터를 상기 제2 스토리지 장치에 전송하는 스토리지 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 스토리지 장치에서 업데이트된 패리티를 이용하여 상기 제1 스토리지 장치의 데이터를 복구하는 RAID 복구 유닛을 더 포함하는 스토리지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 RAID 복구 유닛은 상기 제1 스토리지 장치의 데이터를 복구하기 위한 ECC(Error Correction Code) 알고리즘을 이용하는 스토리지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 RAID 작업 처리 유닛은 상기 제2 스토리지 장치로부터 상기 RAID 서브 작업의 처리 결과를 수신하는 스토리지 시스템.
  9. 제1 스토리지 장치에 제1 RAID 작업을 할당하는 RAID 마스터 컨트롤러;
    상기 제1 RAID 작업을 수신하고, 상기 제1 RAID 작업에 기초하되 상기 제1 RAID와 다른 제2 RAID 작업의 분배가 필요한지를 결정하고, 상기 제2 RAID 작업의 분배가 필요 없는 경우에 상기 제1 RAID 작업을 직접 처리하여 상기 제1 스토리지 장치를 제어하고, 상기 제2 RAID 작업의 분배가 필요한 경우에, 상기 제1 RAID 작업에 대응하는 제2 스토리지 장치 내의 정보가 업데이트 되었는지를 결정하는 것의 결과에 기초하여 상기 제2 RAID 작업을 상기 제2 스토리지 장치로 상기 제1 및 제2 스토리지 장치 사이의 직접적인 네트워크 연결을 통해서 전송하는 제1 RAID 컨트롤러; 및
    상기 제2 RAID 작업을 처리하여 상기 제2 스토리지 장치를 제어하는 제2 RAID 컨트롤러를 포함하는 스토리지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    제3 RAID 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 작업에 연관된 제3 RAID 작업을 제3 스토리지 장치에 분배하고, 상기 제3 RAID 컨트롤러는 상기 제3 RAID 작업을 처리하여 상기 제3 스토리지 장치를 제어하는 스토리지 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제1 RAID 작업에 따라 상기 제1 스토리지 장치에 저장된 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트하고, 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터를 상기 제2 RAID 컨트롤러에 전송하고,
    상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 작업에 따라 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터를 이용하여 패리티를 업데이트하는 스토리지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 기존 데이터, 상기 신규 데이터 및 상기 제2 스토리지 장치에 저장되어 있던 기존 패리티에 대해 XOR 연산을 수행하여 패리티를 업데이트하는 스토리지 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 기존 데이터와 상기 신규 데이터에 대해 XOR 연산을 수행하여 XOR 데이터를 생성하여 상기 제2 RAID 컨트롤러에 전송하고,
    상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 XOR 데이터와 상기 기존 패리티에 대해 XOR 연산을 수행하여 패리티를 업데이트하는 스토리지 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스토리지 장치 및 상기 제2 스토리지 장치 중 적어도 하나는 복수의 스토리지 장치를 포함하는 스토리지 시스템.
  15. RAID 작업을 처리하여 제1 스토리지 장치를 제어하되, 상기 RAID 작업에 기초하되, 상기 RAID 작업과 다른 제1 RAID 서브 작업 및 제2 RAID 서브 작업을 제2 스토리지 장치 및 제3 스토리지 장치에 분배하는 제1 RAID 컨트롤러;
    상기 제1 RAID 서브 작업을 처리하여 제2 스토리지 장치를 제어하는 제2 RAID 컨트롤러; 및
    상기 제2 RAID 서브 작업을 처리하여 제3 스토리지 장치를 제어하는 제3 RAID 컨트롤러를 포함하되,
    상기 제1 RAID 컨트롤러는, 상기 제1 및 제2 RAID 서브 작업의 분배가 필요한지를 결정하고,
    상기 제1 및 제2 RAID 서브 작업의 분배가 필요 없는 경우에, 상기 RAID 작업을 직접 처리하여 상기 제1 스토리지 장치를 제어하고,
    상기 제1 및 제2 RAID 서브 작업의 분배가 필요한 경우에, 상기 RAID 작업에 대응하는 상기 제2 및 제3 스토리지 장치 내의 정보가 업데이트 되었는지를 결정하는 것의 결과에 기초하여 각각의 상기 제1 및 제2 RAID 서브 작업을 각각의 상기 제2 및 제3 스토리지 장치로 각각의 상기 제1 및 제2 스토리지 장치 사이 및 상기 제1 및 제3 스토리지 장치 사이의 직접적인 네트워크 연결을 통해서 전송하는 스토리지 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제1 RAID 서브 작업과 상기 제2 RAID 서브 작업을 동시에 상기 제2 RAID 컨트롤러와 상기 제3 RAID 컨트롤러에 분배하는 스토리지 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 RAID 컨트롤러는 상기 제1 RAID 서브 작업과 상기 제2 RAID 서브 작업을 모두 상기 제2 RAID 컨트롤러에 전송하고, 상기 제2 RAID 컨트롤러는 상기 제2 RAID 서브 작업을 상기 제3 RAID 컨트롤러에 전송하는 스토리지 시스템.
  18. RAID 마스터 컨트롤러로부터 할당된 제1 RAID 작업을 직접 처리하여 제1 스토리지 장치를 제어하고;
    상기 제1 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 RAID 작업에 기초하되 상기 제1 RAID 작업과 다른 제2 RAID 작업을 상기 RAID 마스터 컨트롤러에 의해 제어되는 제2 스토리지 장치를 포함하는 하나 이상의 스토리지 장치에 분배하는 것을 포함하되,
    상기 제2 RAID 작업은 상기 제1 RAID 작업에 대응하는 상기 하나 이상의 스토리지 장치 내의 정보가 업데이트 되었는지를 결정하는 것의 결과에 기초하여 제2 RAID 작업을 상기 제1 스토리지 장치 및 상기 하나 이상의 스토리지 장치 사이의 직접적인 네트워크 연결을 통해서 상기 하나 이상의 스토리지 장치로 분배하는 스토리지 컨트롤러의 동작 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 RAID 작업은 상기 제1 스토리지 장치에 저장된 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트하는 작업을 포함하고, 상기 제2 RAID 작업은 상기 제2 스토리지 장치의 패리티를 업데이트하는 작업을 포함하는 스토리지 컨트롤러의 동작 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 스토리지 장치에서 업데이트된 패리티를 이용하여 상기 제1 스토리지 장치의 데이터를 복구하는 것을 더 포함하는 스토리지 컨트롤러의 동작 방법.
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