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JP4097850B2 - ディスクシステム - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はディスクシステム、特にディスクアレイ装置を採用するディスクに対するアクセスの場合に好適なディスクシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ディスクシステムではキャッシュメモリを備えることが通例である。このキャッシュメモリのデータの保全のためには、キャッシュメモリを二重化することが考えられる。
【0003】
しかしながら、キャッシュメモリを二重化すると、2つのキャッシュメモリのデータを同一化する処理のためにホスト側からの要求に迅速に対応できない等、性能が劣化する問題が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
また、コントローラを二重化してディスク及び二重化されたキャッシュメモリを管理する場合には、2つのコントローラが2つのキャッシュメモリのデータを同一化する処理のために所定の手順を備える必要があり、処理が複雑化する問題が発生する。
【0005】
本発明はこのような従来のディスクシステムが有する問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、システムに性能の劣化を及ぼすことなくキャッシュメモリに書込まれたデータの信頼性を向上させることのできるディスクシステムを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るディスクシステムは、複数のディスクアレイにより構成され、データを記憶するディスク部と、ホストコンピュータの要求に基づき、前記ディスク部からデータを取り出し、または前記ディスク部へデータを書き込む第1、第2のコントローラを備えて構成されたディスクシステムであって、前記第1、第2のコントローラは共に、前記ディスク部をアクセスするディスク入出力部と、ホストコンピュータとの間でデータの送受を行うホストインタフェースと、前記複数のディスクアレイを二分割した一方の側に書き込むデータまたは該一方の側から読み出したデータを一時保持するための第1のキャッシュメモリを含む第1のキャッシュメモリ部と、前記複数のディスクアレイを二分割した他方の側に書き込むデータまたは該他方の側から読み出したデータを一時保持するための第2のキャッシュメモリを含む第2のキャッシュメモリ部と、前記ホストインタフェースを介してホストコンピュータからの指示を受けて、この指示に基づき前記ディスク入出力部を制御すると共に前記第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のキャッシュメモリ部にデータを送りまたは取り出す制御部とを具備しており、当該ディスクシステムは、前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部と前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部とを接続する第1のデータ転送パスと、前記第1のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部と前記第2のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部とを接続する第2のデータ転送パスとを具備し、前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部、前記第1のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部、前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部には、それぞれ、自コントローラにおける制御部からデータを受け取ると、自キャッシュメモリ部のキャッシュメモリにデータを書き込むと共にデータ転送パスを介して接続されている相手キャッシュメモリ部へデータを転送するデータ転送手段が、備えられていることを特徴とする。
【0007】
本発明に係るディスクシステムは、複数のディスクアレイにより構成され、データを記憶するディスク部と、ホストコンピュータの要求に基づき、前記ディスク部からデータを取り出し、或いは前記ディスク部へデータを書き込む第1、第2のコントローラを備えて構成されたディスクシステムであって、前記第1、第2のコントローラは共に、前記ディスク部をアクセスするディスク入出力部と、ホストコンピュータとの間でデータの送受を行うホストインタフェースと、前記ディスク部に書き込むデータまたは前記ディスク部から読み出したデータを一時保持するための第1のキャッシュメモリを含む第1のキャッシュメモリ部と、前記ディスク部に書き込むデータまたは前記ディスク部から読み出したデータを一時保持するための第2のキャッシュメモリを含む第2のキャッシュメモリ部と、前記ホストインタフェースを介してホストコンピュータからの指示を受けて、この指示に基づき前記ディスク入出力部を制御すると共に前記第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のキャッシュメモリ部にデータを送りまたは取り出す制御部と、前記第1のキャッシュメモリ部と前記第2のキャッシュメモリ部とを接続する内部データ転送パスとを具備しており、当該ディスクシステムは、前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部と前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部とを接続する外部データ転送パスを具備し、前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部には、それぞれ、自コントローラにおける制御部からデータを受け取ると、自キャッシュメモリ部のキャッシュメモリにデータを書き込むと共に内部データ転送パス及び外部データ転送パスを介して接続されているキャッシュメモリ部へデータを転送するデータ転送手段が、備えられていることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明に係るディスクシステムを説明する。各図において同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図1には、本発明のディスクシステムに係る第1の実施の形態が示されている。この実施の形態では、ディスク部1に複数のディスク装置から構成されるディスクアレイが採用されており、ここでは、アレイ#0〜#5が配置されている。
【0009】
ホストコンピュータの要求に応えてディスク部1をアクセスするためのコントローラ2が設けられている。コントローラ2には、ホストコンピュータとの間でデータ送受を行うホストインタフェース(HOST I/F)21、マイクロプロセッサ部(MPU)22、キャッシュメモリ部23、ディスク部1の所定ディスクと接続されるスカージ・プロトコル・コントローラ(SPC)であるディスクコントローラ24−1〜24−3が備えられている。これらのホストインタフェース21、マイクロプロセッサ部22、キャッシュメモリ部23、ディスクコントローラ24−1〜24−3は、共通のデータ転送パスであるバス(例えば、PCIバス)25に接続されている。
【0010】
上記の実施の形態について別の表現をすると、図2に示すように表すことができる。即ち、ホストインタフェース21、マイクロプロセッサ部22、キャッシュメモリ部23、ディスク入出力部24a−1〜24a−6が、共通のバス25に接続されている。ここに、図1では、スカージ・プロトコル・コントローラ(SPC)をディスクコントローラ24−1〜24−3としたが、各ディスク装置1a−1〜1a−6を個々に接続するため、ディスク入出力部24a−1〜24a−6と記載したものであり、ディスクコントローラ24−1〜24−3とディスク入出力部24a−1〜24a−6とは、ディスク装置をアクセスするという機能は同一のものである。
【0011】
マイクロプロセッサ部22の内部構成を図2に示す。マイクロプロセッサ部22は、マイクロプロセッサ11にROM12とRAM13が接続された構成を有し、マイクロプロセッサ11はROM12内のプログラムを用いてRAM13をワーキングメモリとして、ホストインタフェース21を介して受けたホストコンピュータの指示に基づき、ディスク入出力部24a−1〜24a−6を制御し、また、キャッシュメモリ部23の制御を行う。このようにマイクロプロセッサ部22は、ディスク部に対するデータアクセスを制御する制御部を構成する。
【0012】
図3にキャッシュメモリ部23の構成を示す。キャッシュメモリ部23には、キャッシュデータを保持するためのDRAM31、DRAM制御部32、データパス切換制御部33、ミラーリングコピーインタフェース34、PCIバスインタフェース35が備えられている。
【0013】
上記のDRAM制御部32は、DRAM31に対してデータを書き込み又は読み出す機能を有し、データパス切換制御部33は、マイクロプロセッサ部22の制御に基づきDRAM制御部32を制御してデータを記憶又は読み出すと共に、所要時にミラーリングコピーインタフェース34を介してデータを転送し、割込み信号をマイクロプロセッサ部22へ与えてデータ転送の終了を通知する。ミラーリングコピーインタフェース34には、他のキャッシュメモリ部が接続される。この他のキャッシュメモリ部は、キャッシュメモリ部23と同一構成である。PCIバスインタフェース35は、図1、図2のバス25を介してデータの送受を行う。
【0014】
以上のように構成されたキャッシュメモリ部23の動作を説明する。ホストコンピュータからディスク部1へデータ書き込みの指示があると、これをホストインタフェース21を介してマイクロプロセッサ部22が取り込み、ディスクコントローラ24−1〜24−3中の所定のディスクコントローラへデータを与えてディスク部1に対する書き込みを行わせる。また、このデータをキャッシュメモリ部23へ与えて保持させる。
【0015】
このとき、キャッシュメモリ部23のデータパス切換制御部33はPCIバスインタフェース35を介してデータ及び書き込み命令を受取り、DRAM制御部32を制御してデータをDRAM31へ書き込ませる(図3(マル1))。そして、データパス切換制御部33はミラーリングコピーインタフェース34を介したデータ転送の指示を格納アドレス(ライトキャッシュアドレス)と共にセットし更に、例えば、タイマをセットする。このタイマがタイムアップとなると、データパス切換制御部33は上記セットされた指示に基づき、ミラーリングコピーインタフェース34を介したデータ転送を実行し(図3(マル2))、データ転送を終了すると、割込み信号をマイクロプロセッサ部22へ与えてデータ転送の終了を通知する。
【0016】
他のキャッシュメモリ部は、図3のキャッシュメモリ部23と同一の構成であるから、この動作を図3と同一番号を用いて説明する。他のキャッシュメモリ部のミラーリングコピーインタフェース34は到来するデータを格納アドレスと共に受けてデータパス切換制御部33へ送出する。データパス切換制御部33は、DRAM制御部32を制御してデータをDRAM31へ書き込ませる。
【0017】
図4に、図3のデータパス切換制御部33とは異なる動作を行うデータパス切換制御部33Aを備えたキャッシュメモリ部を示す。このキャッシュメモリ部は、データパス切換制御部33Aを備えた点を除き、図3のキャッシュメモリ部と同一の構成を有している。このキャッシュメモリ部は次のように動作を行う。
【0018】
ホストコンピュータからディスク部1へデータ書き込みの指示があると、これをホストインタフェース21を介してマイクロプロセッサ部22が取り込み、ディスクコントローラ24−1〜24−3中の所定のディスクコントローラへデータを与えてディスク部1に対する書き込みを行わせる。また、このデータを図4に示すキャッシュメモリ部23へ与えて保持させる。
【0019】
このとき、キャッシュメモリ部23のデータパス切換制御部33AはPCIバスインタフェース35を介してデータ及び書き込み命令を受取り、DRAM制御部32を制御してデータをDRAM31へ書き込ませ、これと並行して、データパス切換制御部33はミラーリングコピーインタフェース34を介したデータ転送を行い(図4(マル1))、データ転送を終了すると、割込み信号をマイクロプロセッサ部22へ与えてデータ転送の終了を通知する。係る構成により、速やかにキャッシュデータの二重化を図ることができる。
【0020】
次にコントローラ2の第2の実施の形態に係るコントローラ2Aを図5に示す。この実施の形態では、2個のキャッシュメモリ部23、23Aを設け、これらがバス25に接続されていると共に、相互間が専用のデータ転送パス26により接続されている。キャッシュメモリ部23を、図3又は図4のキャッシュメモリ部として、キャッシュメモリ部23Aを図3又は図4において説明した他のキャッシュメモリ部とする。キャッシュメモリ部23Aは、キャッシュメモリ部23を補助するサブキャッシュメモリ部として機能する。
【0021】
キャッシュメモリ部23にデータを書き込んだ場合に、図3又は図4を用いて説明した如くしてキャッシュメモリ部23Aの同一アドレスにデータが書き込まれる。そして、マイクロプロセッサ部22は、通常時にキャッシュメモリ部23を用いて動作し、キャッシュメモリ部23に障害が生じた場合にはキャッシュメモリ部23Aを用いて動作する。つまり、キャッシュメモリ部23Aをバックアップ用とする。
【0022】
また、次のような他の使用方法を採用することもできる。キャッシュメモリ部23がキャッシュメモリ部23Aへデータを転送する手法としては、図4に示された手法を用いる。そして、マイクロプロセッサ部22は、キャッシュメモリ部23にデータを書き込むと共に、キャッシュメモリ部23Aをアクセスしてデータを読み出す。このように動作を行うことによって、キャッシュメモリ部23とキャッシュメモリ部23Aのデータを同一化して、データ保全を図ると共に、データの書き込みとデータの読み出しを並列的に行うことが可能となり、システムの処理能力を向上させることができる。
【0023】
図6に、本発明に係るディスクシステムの第2の実施の形態を示す。この実施の形態では、同一構成のコントローラ2−1、2−2によってディスク部1をアクセスして、ホストコンピュータの要求に応える構成となっている。そして、各コントローラ2−1、2−2のキャッシュメモリ部23−1、23−2間をデータ転送パス27により接続し、キャッシュメモリ部23−1、23−2に保持されるデータの同一化を図る。上記のキャッシュメモリ部23−1、23−2としては、図3又は図4に示した構成を採用する。
【0024】
そして、コントローラ2−1、2−2は、それぞれホストコンピュータからの要求に基づき独立して動作を行うように構成できる。従って、キャッシュメモリ部23−1、23−2との間では、相互に他方に対してデータ転送が生じデータの同一化が図られる。この形態によれば、システムの処理能力を向上させることができる。また、他の動作形態としては、コントローラ2−1を現用として、コントローラ2−2を予備用とする。コントローラ2−1に障害が発生すると、コントローラ2−2によりホストコンピュータの要求に応えるようにする。現用と予備用との切換えは、ホストコンピュータがホストインタフェース21−2を介してマイクロプロセッサ部22−2へ指示を与える。
【0025】
図7に、本発明に係るディスクシステムの第3の実施の形態を示す。この実施の形態では、図6に示した実施の形態において、コントローラ2−1にサブキャッシュメモリ部23B−1が設けられ、コントローラ2−2にサブキャッシュメモリ部23B−2が設けられている。キャッシュメモリ部23−1、23−2、サブキャッシュメモリ部23B−1、23B−2は同一構成であり、サブキャッシュメモリ部23B−1とサブキャッシュメモリ部23B−2との間をデータ転送パス27Bにより接続し、サブキャッシュメモリ部23B−1、23B−2に保持されるデータの同一化を図る。上記のサブキャッシュメモリ部23B−1、23B−2としては、図3又は図4に示した構成を採用する。
【0026】
キャッシュメモリ部23−1とサブキャッシュメモリ部23B−1は、ディスク部1のエリアを分割してデータを保持する。例えば、アレイ#0〜#2のデータをキャッシュメモリ部23−1が保持し、アレイ#3、#4のデータをサブキャッシュメモリ部23B−1が保持する。同様に、アレイ#0〜#2のデータをキャッシュメモリ部23−2が保持し、アレイ#3、#4のデータをサブキャッシュメモリ部23B−2が保持する。
【0027】
この実施の形態における動作形態は、図6に示したシステムと同様に2種類のいずれかを採ることができる。即ち、第1の実施形態は、コントローラ2−1、2−2は、それぞれホストコンピュータからの要求に基づき独立して動作を行うものであり、第2の実施形態は、コントローラ2−1を現用として、コントローラ2−2を予備用とするものである。
【0028】
次に図8に、本発明に係るディスクシステムの第4の実施の形態を示す。この実施の形態では、図7に示した実施の形態において、更に、キャッシュメモリ部23−1とサブキャッシュメモリ部23B−1間を専用のデータ転送パス26−1により接続し、キャッシュメモリ部23−2とサブキャッシュメモリ部23B−2間を専用のデータ転送パス26−2により接続したものである。
【0029】
この実施の形態は、図5に示した第2の実施の形態に係るコントローラ2Aを2つ設けたものに相当する。また、キャッシュメモリ部23−1とキャッシュメモリ部23−2との間をデータ転送パス27により接続し、キャッシュメモリ部23−1、23−2に保持されるデータの同一化を図る。従って、コントローラ2A−1、2A−2では、それぞれバックアップ用のキャッシュメモリ部23B−1、23B−2を備えることになる。各コントローラ2A−1、2A−2における動作態様は、図5の実施の形態と同様である。また、コントローラ2A−1、2A−2間の動作形態は、図6の動作形態と同様である。
【0030】
更に他のキャッシュメモリ部の実施の形態を説明する。2つキャッシュメモリ部が並列使用される場合においては、保持されているデータを保全するために次のように構成することができる。即ちDRAM31に、図9に示されるようなメモリテーブルを設け、他方のキャッシュメモリ部からのデータ転送要求に対して、データパス切換制御部33(33A)が上記メモリテーブルを参照して許可不許可を与える。この図9のメモリテーブルは、DRAM31のデータエリアを複数の所定容量を持つブロックに分割して管理するためのもので、各ブロックに対応して書き込みの許可禁止の情報であるフラグ(禁止=1,許可=0)が設けられる。このフラグは、初期値が「0」であり、データの読み出しが行われたときに、例えば、一部が読み出され、更に読み出しが生じる可能性があるときにセット「1」され、読み出しの可能性がなくなったときリセット「0」される。そして、データパス切換制御部33(33A)は、図10に示されるフローチャートのプログラムにより図11に示される手順で動作する。
【0031】
まず、他方のキャッシュメモリ部からデータ転送パスを介してデータ転送要求及びキャッシュライトアドレスが到来し(図11(マル1))、これをミラーリングコピーインタフェース34を介してデータパス切換制御部33(33A)が受け取る(S1)。そこで、データパス切換制御部33(33A)は図9に示したメモリテーブルの対応フラグを参照し(図11(マル2)及びS2)、フラグが「1」か「0」かを検出する(S3)。ここで、フラグが「0」であれば、データ転送許可を返送し(図11(マル3)及びS4)、フラグが「1」であれば、データ転送不許可を返送する(図11(マル3)及びS5)。これにより、2つのキャッシュメモリ部が並列使用されており、読み出しの可能性がある場合に書き換えがなされるのを防ぐことができ、再度ディスク部をアクセスする必要がなくなりシステムの性能を向上させることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るディスクシステムによれば、二つのコントローラのキャッシュメモリ部間において、専用のデータ転送パスを介してデータ転送が行われ、ディスク部に対するアクセスに用いるデータパスがデータ一致化に用いられることがなくなるため、効率の良いシステムを実現できる。また、制御部がデータ一致化に介在することがないので、負荷分散が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るディスクシステムの第1の実施の形態を示す構成図。
【図2】 本発明に係るディスクシステムにおけるコントローラの実施の形態を示す構成図。
【図3】 本発明に係るディスクシステムにおけるキャッシュメモリ部の第1の実施の形態を示す構成図。
【図4】 本発明に係るディスクシステムにおけるキャッシュメモリ部の第2の実施の形態を示す構成図。
【図5】 本発明に係るディスクシステムにおけるコントローラの第2の実施の形態を示す構成図。
【図6】 本発明に係るディスクシステムの第2の実施の形態を示す構成図。
【図7】 本発明に係るディスクシステムの第3の実施の形態を示す構成図。
【図8】 本発明に係るディスクシステムの第4の実施の形態を示す構成図。
【図9】 本発明に係るディスクシステムにおけるキャッシュメモリ部に用いられるメモリテーブルを示す図。
【図10】 本発明に係るディスクシステムにおいて採用されるキャッシュメモリ部の動作を示す図。
【図11】 本発明に係るディスクシステムにおけるキャッシュメモリ部の第3の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
1 ディスク部 2−2 コントローラ
21 ホストインタフェース 22 マイクロプロセッサ部
23、23−1、23−2、23B−1、23B−2 キャッシュメモリ部
31 DRAM 32 DRAM制御部
33、33A データパス切換制御部
34 ミラーリングコピーインタフェース
35 PCIバスインタフェース

Claims (2)

  1. 複数のディスクアレイにより構成され、データを記憶するディスク部と、ホストコンピュータの要求に基づき、前記ディスク部からデータを取り出し、または前記ディスク部へデータを書き込む第1、第2のコントローラを備えて構成されたディスクシステムであって、
    前記第1、第2のコントローラは共に、
    前記ディスク部をアクセスするディスク入出力部と、
    ホストコンピュータとの間でデータの送受を行うホストインタフェースと、
    前記複数のディスクアレイを二分割した一方の側に書き込むデータまたは該一方の側から読み出したデータを一時保持するための第1のキャッシュメモリを含む第1のキャッシュメモリ部と、
    前記複数のディスクアレイを二分割した他方の側に書き込むデータまたは該他方の側から読み出したデータを一時保持するための第2のキャッシュメモリを含む第2のキャッシュメモリ部と、
    前記ホストインタフェースを介してホストコンピュータからの指示を受けて、この指示に基づき前記ディスク入出力部を制御すると共に前記第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のキャッシュメモリ部にデータを送りまたは取り出す制御部と
    を具備しており、
    当該ディスクシステムは、
    前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部と前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部とを接続する第1のデータ転送パスと、
    前記第1のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部と前記第2のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部とを接続する第2のデータ転送パスと
    を具備し、
    前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部、前記第1のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部、前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のコントローラにおける第2のキャッシュメモリ部には、それぞれ、自コントローラにおける制御部からデータを受け取ると、自キャッシュメモリ部のキャッシュメモリにデータを書き込むと共にデータ転送パスを介して接続されている相手キャッシュメモリ部へデータを転送するデータ転送手段が、備えられていることを特徴とするディスクシステム。
  2. 複数のディスクアレイにより構成され、データを記憶するディスク部と、ホストコンピュータの要求に基づき、前記ディスク部からデータを取り出し、或いは前記ディスク部へデータを書き込む第1、第2のコントローラを備えて構成されたディスクシステムであって、
    前記第1、第2のコントローラは共に、
    前記ディスク部をアクセスするディスク入出力部と、
    ホストコンピュータとの間でデータの送受を行うホストインタフェースと、
    前記ディスク部に書き込むデータまたは前記ディスク部から読み出したデータを一時保持するための第1のキャッシュメモリを含む第1のキャッシュメモリ部と、
    前記ディスク部に書き込むデータまたは前記ディスク部から読み出したデータを一時保持するための第2のキャッシュメモリを含む第2のキャッシュメモリ部と、
    前記ホストインタフェースを介してホストコンピュータからの指示を受けて、この指示に基づき前記ディスク入出力部を制御すると共に前記第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のキャッシュメモリ部にデータを送りまたは取り出す制御部と、
    前記第1のキャッシュメモリ部と前記第2のキャッシュメモリ部とを接続する内部データ転送パスと
    を具備しており、
    当該ディスクシステムは、
    前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部と前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部とを接続する外部データ転送パスを具備し、
    前記第1のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部及び前記第2のコントローラにおける第1のキャッシュメモリ部には、それぞれ、自コントローラにおける制御部からデータを受け取ると、自キャッシュメモリ部のキャッシュメモリにデータを書き込むと共に内部データ転送パス及び外部データ転送パスを介して接続されているキャッシュメモリ部へデータを転送するデータ転送手段が、備えられていることを特徴とするディスクシステム。
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