KR20070029358A - 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 고비용 저효율적 저장속도를 갖는 하드디스크를 저장매체로 한 데이터 저장장치(스토리지)의 단점을 해결 하는데 주안점을 두어, 고속의 반도체 메모리를 기반으로 상호간 기술구현을 통하여 대용량의 응용프로그램을 초고속으로 로딩후 멀티 프로세싱이 가능케 함으로써, 사용자에게 컴퓨터 사용 효율을 극대화하기 위한 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은, 주제어부(100), 고속메모리 저장부(200), 데이터 백업부(300), 외부 정합부(400), 전원 공급부(500), 상태 감시부(600)로 구성되며, 시스템 안에서의 고속의 대용량 멀티 프로세싱을 위한 PCI(Peripheral Component Interconnect) 로컬 버스를 기반으로 하는 터널링 프로토콜을 구현하고, 처리 데이터의 무결성 보장을 위한 SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 처리 알고리즘에 의한 데이터 백업기술을 구현하며, 본 장치의 무중단 안전 운용을 위한 핫 플러그 기능 구현 및 시스템 관리(System Management)기능을 제공하는 특징이 있다.
스토리지, 저장매체, 고속 반도체 메모리, 멀티 프로세싱, PCI, SATA

Description

고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 및 그 제어방법{Storge System and Method a based High speed Memory}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 주 제어부 200 : 고속메모리 저장부
300 : 데이터 백업부 400 : 외부 정합부
500 : 상태 감시부 600 : 전원 공급부
본 발명은 휘발성 반도체 메모리를 이용한 외장형 데이터 저장장치(스토리지)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대규모 데이터 처리가 필요한 응용 프로그 램 실행시 고속의 멀티 프로세싱을 가능케 하여 사용자에게 최적의 결과를 제공하기 위한 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
정보통신분야의 급격한 발달과 새로운 멀티미디어 환경은 광대한 양의 정보 흐름(일예로 최근 서비스되고 있는 VOD, 금융 서비스, 네트워크 게임 등의 콘텐츠)을 위해 정보 저장매체의 대용량화, 초고속화, 초소형화를 요구하고 있으며 정보의 차세대 저장수단을 필요로 하고 있다.
이의 해결을 위한 방안으로 서버와 데이터 스토리지간 네트워킹 기술에 대한 연구가 병행되어, 그 결과로 DAS(Direct Attached Storage), NAS(Network Attached Storage), SAN(Storage Area Network)등의 기술이 등장하게 되었으며 네트워크상에서의 데이터 병목 현상을 부분적으로 해소하는 동시에 이기종 시스템간의 가용성(Availability)을 높일 수 있게 되었다.
그러나 현재 사용되어 지는 대부분의 데이터 저장장치의 경우 데이터의 기록 재생을 위한 저장 매체가 하드디스크를 기반으로 하고 있으며, 이는 데이터 저장용량의 증대는 기대할 수 있었으나 현재와 같은 다중접속(Multi_Access)이 요구되는 응용프로그램을 프로세싱 하는데는 제한된 전송속도 및 내구성 문제로 인하여 사용상의 한계를 보일 수밖에 없는 실정이다.
종래 하드 디스크를 기반으로 한 데이터 저장장치(스토리지)의 경우 호스트와의 접속방식에 따라 전송속도를 달리하게 되며, 이는 크게 병렬 인터페이스(Parallel Interface)와 직렬 인터페이스(Serial Interface) 방식으로 구분 할 수 있다.
최근 병렬 인터페이스(Parallel Interface)를 기반으로 한 대표적인 접속규격으로 EIDE(Enhanced Integrate Drive Electronics), SCSI(Small Computer System Interface)등의 접속기술이 선보이고 있으나, 제한된 전송속도(EIDE 인터페이스 방식:16.6MBps/sec 이하, Wide Ultra-2 SCSI 인터페이스 방식: 80MBps/sec 이하) 및 호스트와의 다중접점 연결에 의한 신호간섭으로 인하여 근거리에서의 저속 데이터 전송에 주로 이용되고 있으며, 반면 시리얼 인터페이스(Serial Interface)의 경우 병렬 인터페이스 방식에 비하여 호스트와 하드디스크간 점 대 점 연결 구조에 의하여 데이터 병목현상을 제거하는 동시에 전송거리 확장 등의 잇점을 가지며, USB(Universal Serial Bus), IEEE1394(또는 FireWire), SATA(Serial Advanced Technology Attachment)등의 접속규격이 상용화 되어 개인 휴대용 또는 기업형 저장장치(스토리지) 형태로 사용되고 있으나, 전송속도의 경우 최대300MBps/sec(SATA-II)로 한정되어 다중접속(Multi_Access)에 의한 대용량의 응용프램 실행에는 제약이 뒤 따른다.
더불어 하드디스크의 경우 자체의 내구성 문제로 인하여 충격에 약한 면을 가지고 있을 뿐만 아니라 고속으로 회전하는 자기 원판에서 발생하는 소음은 대용량 지원의 하드디스크 저장매체의 스토리지 장치가 나올수록 더욱 심해지고 있는 실정이다.
최근 상기와 같은 하드디스크 저장매체에 대한 문제점의 대안으로 플래시메모리(Flash Memory)를 하드디스크 대용으로 하는 보조 저장장치로 일부 멀티미디어(Multimedia) 제품에 사용되고 있으나, 용량 대비 가격이 고가라는 점과, 몇 십만 번 정도 데이터 써 넣기를 할 경우 수명이 다하는 등의 문제점으로 인하여 소용량의 휴대용 저장장치에 한정되어 이용되고 있으며, 대용량의 응용 프로그램 실행이 요구되는 컴퓨터 프로세싱에서는 범용적 실용화에 많은 걸림돌이 있는 상태이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 고비용 저효율적 저장속도를 갖는 하드디스크를 저장매체로 한 데이터 저장장치(스토리지)의 단점을 해결 하는데 주안점을 두어, 고속의 반도체 메모리를 기반으로 상호간 기술구현을 통하여 대용량의 응용프로그램을 초고속으로 로딩후 멀티 프로세싱이 가능케 함으로써, 사용자에게 컴퓨터 사용 효율을 극대화하기 위한 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템은, 고속 반도체 메모리가 장착된 메모리 블록으로 구성되어 대량의 데이터 저장이 가능토록 하며, 메모리 모듈 상호간 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 구성 지원으로 데이터 유실을 최소화하기 위한 고속메모리 저장부, 외부 컴퓨터와의 상호 연결을 위한 기능을 수행하며, 스토리지 네트워크 상에서 SAN(Storge Attached Network), NAS(Network Attached Storage), DAS(Direct Area Storge)에 대한 네트워크 접속을 허용하는 외부 정합부, PCI_Express BUS를 기반으로 포인트 투 포인트 연결방식을 채택하여 상기 고속메모리 저장부 및 상기 외부 정합부 상호간 데이터 트랜잭션 수반시 독립된 대역폭 할당으로 고속의 데이터 전송 가능케 하며, 시스템 장애시 데이터 복원을 위한 데이터 백업부와의 SATA-II방식의 연결에 의한 백업 및 복원 기능을 수행하는 주 제어부와, 상기 고속메모리 저장부의 데이터를 백업하되, 대용량의 응용 프로그램에 대한 멀티 프로세싱 도중 발생할 수 있는 시스템 장애에 대비한 SATA-II(Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스를 통한 하드디스크(HDD) 기반의 데이터 백업부와, 시스템 운용 상태에 대한 전반적인 정상 동작 유무를 확인하기 위한 가시 가청경보 기능을 가지는 상태 감시부와, 본 장치에 대한 전원 공급을 수행하며 주.예비 구성으로 외부로 부터의 상전 단전시 배터리를 통한 자동 절체를 통하여 데이터 유실을 방지하는 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 제어방법은, 외부 정합부로부터 외부 컴퓨터와의 상호 연결을 위한 기능을 수행하며, 스토리지 네트워크 상에서 SAN(Storge Attached Network), NAS(Network Attached Storage), DAS(Direct Area Storge)에 대한 네트워크 접속을 허용하는 단계; PCI_Express BUS를 기반으로 포인트 투 포인트 연결방식을 채택하여 상기 고속메모리 저장부 및 상기 외부 정합부 상호간 데이터 트랜잭션 수반시 독립된 대역폭 할당으로 고속의 데이터를 전송하는 단계; 고속 반도체 메모리가 장착된 메모리 블록으로 구성된 고속메모리 저장부에 대량의 데이터를 저장하는 단계; 시스템 장애시 데이터 복원을 위한 데이터 백업부와의 SATA-II방식의 연결에 의하여 상기 고속메모리 저장부의 데이터를 백업 및 복원 기능을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템을 나타낸 블록도.
도시된 바와 같이 본 발명은, 주제어부(100), 고속메모리 저장부(200), 데이터 백업부(300), 외부 정합부(400), 전원 공급부(500), 상태 감시부(600)로 구성되며, 상기 주제어부(100)는 본 장치에서 가장 주된 부분으로 외부 컴퓨터(서버 포함)를 통하여 전송된 데이터를 분석한 후 해당 고속메모리 저장부(200)에 대한 최적의 어드레스를 발생시키는 동시에 유효한 데이터를 기록(Write)하는 한편 고속메모리 저장부에서 데이터를 읽어(Read) 외부 컴퓨터로 재전송하는 등 본 장치의 주요기능을 제어 관리한다.
주제어부(100)의 경우 이중화 구성으로 시스템 중단을 사전에 차단하며, 외부 정합부(400) 및 고속메모리 저장부(200)와는 PCI_Express BUS를 기반으로 포인트 투 포인트 연결방식을 채택하여, 상호간 데이터 트랜잭션 수반시 독립된 대역폭 할당으로 고속의 데이터 전송(2.5Gbps/sec 이상)을 가능케 하였다. 더불어 외부 환경에 의한 시스템 장애시 데이터 복원을 위한 데이터 백업부(300)와는 SATA-II(Serial Advanced Technology Attachment-II) 방식으로 연결되어 신속한 백업 및 복원(300Mbps/sec)이 가능토록 하였다.
이어서, 고속메모리 저장부(200)의 경우 100MHz 이상의 고속 반도체 메모리가 장착된 메모리 블록으로 구성되어 대량의 데이터 저장이 가능토록 32 GByte 이 상의 메모리 모듈에 대하여 최대 4개까지 실장 가능하며, PCI Local BUS를 내부버스로 채택하여 고속의 데이터 전송(300MByte/sec 이상)이 가능토록 하였다.
더불어, 메모리 모듈 상호간 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 구성이 가능하여 하나의 저장장치로 인식 운용할 수 있게 하였으며, 장애로 인한 데이터의 손실을 최소화하였다.
이때 구성 가능한 RAID 방식은 스트립핑 방식(RAID 0), 미러링 방식(RAID 1), 스트립핑 방식과 미러링 방식의 혼합(RAID 0+1), 패리티 분산 기록방식(RAID 5)이 가능하다.
데이터 백업부(300)의 경우 프로세싱 도중 발생할 수 있는 시스템 장애에 대비한 하드디스크(HDD) 기반의 데이터 백업장치로, 주 제어부(100)와는 SATA-II 정합에 의한 고속의 데이터 백업(300Mbps/sec)이 가능하며 최대 1TByte 용량의 데이터를 저장할 수 있다.
외부 정합부(400)의 경우 주 컴퓨터(서버 포함)와의 상호 연결을 위한 기능을 수행하며, 스토리지 네트워크 상에서의 접속기술로는 파이버 채널(Fiber Channel)을 기반으로 한 SAN(Storge Attached Network), 기가비트의 IP 네트워크 정합을 위한 NAS(Network Attached Storage), 외부 서버와의 직접 접속을 위한 DAS(Direct Area Storge)에 대한 네트워크 접속을 허용한다.
상태 감시부(500)의 경우 시스템 운용 상태에 대한 전반적인 정상 동작 유무를 확인하기 위한 가시 가청경보 기능을 가지며, SNMP 프로토콜의 지원으로 타 시스템과의 통합 운용이 가능토록 하였다. 이때 제공되는 이상상태 관리 기능으로서 는 외부 정합부(400)를 통한 서버와의 접속상태, 고속메모리 저장부(200)에 대한 데이터 정상 처리 여부, 데이터 백업부(300)에 대한 정상 동작 여부를 포함 데이터 전송효율을 판단할 수 있는 주요 벡터들을 제공한다.
전원 공급부(600)의 경우 본 장치에 대한 전원 공급을 수행하며 주.예비 구성으로 안전성을 확보하는 동시에, 외부로 부터의 상전 단전시 배터리 통한 자동 절체를 통하여 고속메모리 정합부(200)에 대한 전원 공급을 가능케 함으로써 각 메모리 블록에 대한 데이터 유실을 방지하며, 상전 복구로 인한 데이터 재로딩에 따르는 시간을 단축할 수 있도록 하였다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은, 외부 정합부(400)로부터 외부 컴퓨터와의 상호 연결을 위한 기능을 수행하며, 스토리지 네트워크 상에서 SAN(Storge Attached Network), NAS(Network Attached Storage), DAS(Direct Area Storge)에 대한 네트워크 접속을 허용한다(S100~S110).
이후, PCI_Express BUS를 기반으로 포인트 투 포인트 연결방식을 채택하여 상기 고속메모리 저장부(200) 및 상기 외부 정합부(400) 상호간 데이터 트랜잭션 수반시 독립된 대역폭 할당으로 고속의 데이터를 전송한다(S120).
이후, 제어부(100)의 제어에 따라 고속 반도체 메모리가 장착된 메모리 블록으로 구성된 고속메모리 저장부(200)에 대량의 데이터를 저장한다(S130).
한편, 시스템 장애시 데이터 복원을 위한 데이터 백업부(300)와의 SATA-II방식의 연결에 의하여 상기 고속메모리 저장부(200)의 데이터를 백업 및 복원 기능을 수행한다(S140).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 시스템 안에서의 고속의 대용량 멀티 프로세싱을 위한 PCI(Peripheral Component Interconnect) 로컬 버스를 기반으로 하는 터널링 프로토콜을 구현하고, 처리 데이터의 무결성 보장을 위한 SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 처리 알고리즘에 의한 데이터 백업기술을 구현하며, 본 장치의 무중단 안전 운용을 위한 핫 플러그 기능 구현 및 시스템 관리(System Management)기능을 제공하는 효과가 있으므로 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

  1. 고속 반도체 메모리가 장착된 메모리 블록으로 구성되어 대량의 데이터 저장이 가능토록 하며, 메모리 모듈 상호간 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 구성 지원으로 데이터 유실을 최소화하기 위한 고속메모리 저장부(200);
    외부 컴퓨터와의 상호 연결을 위한 기능을 수행하며, 스토리지 네트워크 상에서 SAN(Storge Attached Network), NAS(Network Attached Storage), DAS(Direct Area Storge)에 대한 네트워크 접속을 허용하는 외부 정합부(400); PCI_Express BUS를 기반으로 포인트 투 포인트 연결방식을 채택하여 상기 고속메모리 저장부(200) 및 상기 외부 정합부(400) 상호간 데이터 트랜잭션 수반시 독립된 대역폭 할당으로 고속의 데이터 전송 가능케 하며, 시스템 장애시 데이터 복원을 위한 데이터 백업부(300)와의 SATA-II방식의 연결에 의한 백업 및 복원 기능을 수행하는 주 제어부(100)와, 상기 고속메모리 저장부(200)의 데이터를 백업하되, 대용량의 응용 프로그램에 대한 멀티 프로세싱 도중 발생할 수 있는 시스템 장애에 대비한 SATA-II(Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스를 통한 하드디스크(HDD) 기반의 데이터 백업부(300), 시스템 운용 상태에 대한 전반적인 정상 동작 유무를 확인하기 위한 가시 가청경보 기능을 가지는 상태 감시부(500), 본 장치에 대한 전원 공급을 수행하며 주.예비 구성으로 외부로 부터의 상전 단전시 배터리를 통한 자동 절체를 통하여 데이터 유실을 방지하는 전원 공급부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템.
  2. 외부 정합부(400)로부터 외부 컴퓨터와의 상호 연결을 위한 기능을 수행하며, 스토리지 네트워크 상에서 SAN(Storge Attached Network), NAS(Network Attached Storage), DAS(Direct Area Storge)에 대한 네트워크 접속을 허용하는 단계; PCI_Express BUS를 기반으로 포인트 투 포인트 연결방식을 채택하여 상기 고속메모리 저장부(200) 및 상기 외부 정합부(400) 상호간 데이터 트랜잭션 수반시 독립된 대역폭 할당으로 고속의 데이터를 전송하는 단계; 고속 반도체 메모리가 장착된 메모리 블록으로 구성된 고속메모리 저장부(200)에 대량의 데이터를 저장하는 단계; 시스템 장애시 데이터 복원을 위한 데이터 백업부(300)와의 SATA-II방식의 연결에 의하여 상기 고속메모리 저장부(200)의 데이터를 백업 및 복원 기능을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 메모리 기반의 스토리지 시스템 제어방법.
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