JP2000267936A - ディスクサブシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャッシュメモリを不揮発化する機能を持た
ないディスクサブシステムにおいて、ディスクへの書き
込み要求回数を低減すること。 【解決手段】 キャッシュメモリ２４を搭載し、ホスト
システム１０に接続されるライトスルー方式のディスク
サブシステム２０において、ホストプロセッサ１２がオ
ペレーティングシステム１１への終了報告或いは通過点
の報告を行うことを、ディスクサブシステム２０に通知
し、ディスクサブシステム２０が前記通知があった時点
で更新データを磁気ディスク装置３３に書き込む様に構
成したことにより、不揮発性メモリやバッテリバックア
ップ装置を使用せずに部分的なライトアフタ動作をい、
更に磁気ディスク装置３３のアクセス管理テーブル３２
に更新データの状態を記憶し、前記処理実行中に障害が
発生した場合、前記管理テーブル３２を参照してアクセ
ス範囲を禁止するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャッシュメモリ
を有するディスクサブシステムステムに関し、特に不揮
発性メモリや電源バックアップ装置を持たずに磁気ディ
スク装置へのデータ書き込み前に障害が発生した際にも
正常に復旧することができるディスクサブシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に複数の磁気デイスク装置に対して
データの読み出し及び書き込みを制御するディスクサブ
システムは、以前に読み込んだ或いは読み出しの頻度が
高いデータをキャッシュメモリに格納することによりデ
ータの高速読み出しを行うと共に、上位のオペレーティ
ングシステムからのデータ更新指示に対してキャッシュ
メモリへの書き込みが終了した時点で終了報告を上位に
行い、その後非同期に更新データを磁気ディスクに書き
込むことにより更新データの高速書き込みを行い、これ
によりオペレーティングシステムからの書き込み要求に
対する応答を即座に返すことができ、書き込み性能を飛
躍的に向上させている。

【０００３】前記キャッシュメモリへの書き込みが終了
した時点で上位に終了報告を行う従来手法は、ディスク
への書き込みが非同期に行われるため、オペレーティン
グシステムへの終了報告直後においてはキャッシュメモ
リ上とディスク上のデータが不一致となり、キャッシュ
メモリ上にのみ更新データが存在する。このため停電等
の障害によりキャッシュメモリのデータが消去された場
合は、上位に報告したデータと磁気デイスクに実際に記
憶したデータとが不一致になる可能性があった。従来技
術によるディスクサブシステムは、前述の不都合を防止
するために、キャッシュメモリをデータ保持に電源の供
給を必要としない不揮発性メモリを用いるか、システム
の電源を維持するための電源バックアップ装置等を必要
としていた。

【０００４】尚、前記不揮発性メモリや電源バックアッ
プ装置を持たないディスクサブシステムでは、オペレー
ティングシステムからのデータ更新指示（データ更新系
コマンド）と同期してディスクへの書き込みを行うた
め、キャッシュメモリによって読み出し性能が向上する
のみであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による不
揮発性メモリや電源バックアップ装置を持つディスクサ
ブシステムでは、信頼性は確保することができるもの
の、システムのコストアップを招くと言う不具合があっ
た。

【０００６】また従来技術による不揮発性メモリや電源
バックアップ装置を持たないディスクサブシステムで
は、停電等の障害によりキャッシュメモリのデータが消
去された場合は、上位に報告したデータと磁気デイスク
に実際に記憶したデータとが不一致になると言う不具合
があった。

【０００７】本発明の目的は、前述の従来技術の不具合
を除去することであり、不揮発性メモリや電源バックア
ップ装置を持たないディスクサブシステムにおいて、障
害によるキャッシュメモリ上の更新データ消失あるいは
不正データ転送を防止し、書き込み性能を向上させた安
価なディスクサブシステムを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、ホストシステム及び磁気ディスク装置に間
に接続され、キャッシュメモリを搭載し、前記ホストシ
ステム及び磁気ディスク装置間のデータ転送を制御する
ディスクサブシステムにおいて、該ディスクサブシステ
ムに対するホストシステムからの入出力命令を元に、ホ
ストシステムが入出力命令の終了報告或いは入出力命令
の通過点を示す通過点報告をすることを示す報告通知を
通知する手段を設け、前記報告通知があるまでの間はキ
ャッシュメモリ上でデータを更新し、前記報告通知があ
ったときにキャッシュメモリ上の更新データを磁気ディ
スク装置に書き込むことを第１の特徴とする。

【０００９】更に本発明は、前記特徴のディスクサブシ
ステムにおいて、更新データの領域を記憶する手段とホ
ストシステムから前記報告通知をディスクサブシステム
に通知する手段を設け、ホストシステムへのデータ更新
処理終了報告後、キャッシュメモリ上のディスク未更新
データに対応する領域をアクセス禁止対象領域として磁
気ディスク装置に記憶し、ホストシステムから報告通知
によりキャッシュメモリ上の未更新データをディスクに
書き込む前に、キャッシュメモリ障害等が発生した場
合、前記磁気ディスク装置に記憶したアクセス禁止対象
領域を参照してアクセス禁止対象領域へのアクセスを抑
止することを第２の特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるディスクサブ
システムの一実施形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は、本実施形態によるディスクサブシステムを
含むコンピュータシステムのブロック構成を示す図であ
る。

【００１１】このコンピュータシステムは、上位のホス
トシステム１０と、複数の磁気デイスク装置を含むディ
スク装置群３０と、該ホストシステム１０からの指示に
よりディスク装置群３０との間でデータの書き込み及び
読み出しを制御するディスクサブシステム２０とから構
成される。

【００１２】前記ホストシステム１０は、ＯＳ及び制御
プログラム等を含むオペレーティングシステム１１と、
磁気デイスクへの書き込みその他を行うためのアプレケ
ーションプログラム及びデータを記憶するＭＳ（メイン
ストレージ）１３と、演算処理を行うホストプロセッサ
１２とから構成される。

【００１３】また、前記ディスクサブシステム２０は、
ホストシステム１０とのインタフェース制御を行うチャ
ネル制御部２１、ＣＣＷ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｍｍａ
ｎｄＷｏｒｄ：チャネルプログラムを構成するチャネル
に対するチャネルコマンド語）を解析しデータの操作を
行うＣＣＷ動作制御部２２と、ディスク装置群３０のデ
ータ読み込み／書き込みを制御するディスク制御部２３
と、揮発性のキャッシュメモリ２４から構成される。

【００１４】またディスク装置群３０は、複数の磁気デ
イスクユニット３３から構成され、該ディスクユニット
３３の内部はオペレーティングシステム１１からのデー
タを格納するユーザ領域３１とアクセス許可／禁止制御
フラグ格納するアクセステーブル３２とに分けられてい
る。

【００１５】更に前記ホストシステム１０とディスクサ
ブシステム２０とは、ホストプロセッサ１２とチャネル
制御部２１とを、動作制御信号１５と割り込み発生通知
信号１６とデータバス１７とで接続し、前記割り込み発
生通知信号１６はオペレーティングシステムへの終了報
告および通過点報告をディスクサブシステム２０に通知
するものであり、データバス１７はＭＳ１３との間でデ
ータ転送を行うもためのものである。またディスクサブ
システム２０とディスク装置群３０は、ＳＣＳＩバス３
４で接続されている。

【００１６】この様に構成されたコンピュータシステム
の通常の動作は、次に述べる手順に従って動作する。 (1)ホストシステム１０は、オペレーティングシステム
１０によりディスクへのアクセス要求を行う際、ホスト
プロセッサ１２を介してＭＳ１３上にＣＣＷ（チャネル
コマンドワード）列１４を作成し、ホストプロセッサ１
２に対してディスクアクセス開始を指示する。 (2)この指示を受けたホストプロセッサ１２は、オペレ
ーティングシステム１０からのディスクアクセス開始指
示を受領した後、動作制御信号１５を通してディスクア
クセス開始指示をディスクサブシステム２０内のチャネ
ル制御部２１に通知する。

【００１７】(3)この通知を受けたチャネル制御部２１
は、通知受領後データバス１７を介してＣＣＷ列１４内
の先頭ＣＣＷを取り込み、ＣＣＷ実行部２２に引き渡
す。 (4)このＣＣＷ実行部２２は、当該ＣＣＷがディスクに
対する読み出し／書き出し系コマンドかを判断する。 (5)当該ＣＣＷが読み出し系コマンドの場合、ディスク
制御部２３に対してユーザデータの読み出しを指示し、
ディスク制御部２３は、ディスク装置群３０に対して読
み出し範囲を指示し、ディスク装置群３０からの転送デ
ータをキャッシュメモリ２４に書き込む。ディスク制御
部２３はＣＣＷ実行部２２に対して読み出し完了を報告
し、チャネル制御部２２からデータバス１７を介して読
み出しデータをＭＳ１３に書き込み、当該ＣＣＷを終了
する。

【００１８】(6)当該ＣＣＷが書き込み系コマンドの場
合、チャネル制御部２１からデータバス１７を介し、Ｍ
Ｓ１３上のデータをキャッシュメモリ２４に転送する。
その後ＣＣＷ実行部２２は、ディスク制御部に対し、デ
ータ更新範囲に対応したディスク装置群３０内のアクセ
ス管理テーブル３２に「データアクセス禁止」を示す状
態の設定を指示し、状態設定応答後、チャネル制御部２
１に対して当該ＣＣＷの完了を報告する。 (7)その後、書き込み系コマンドが同一範囲に対して複
数発行された場合には、既にアクセス管理テーブル３２
の更新が完了しているため、キャッシュメモリ２４上の
データ更新のみで当該ＣＣＷの完了させる。

【００１９】(8)ＣＣＷ列１４を実行中にホストプロセ
ッサ１２が、オペレーティングシステム１１に対して割
り込み発行する際に、前記割り込み発行がディスクサブ
システムに対しても認識出来るよう割り込み発生通知信
号１６を設け、チャネル制御２１に割り込み発生を通知
する。チャネル制御部２１はさらに、上記割り込み発生
通知をＣＣＷ実行部２２に報告し、ＣＣＷ実行部２２よ
りディスク制御部２３に対して、キャッシュメモリ２４
内の更新データのディスク装置群３０への書き込みを指
示する。

【００２０】(9)ディスク装置群３０へのデータ更新完
了後、ＣＣＷ実行処理２２はディスク制御部２３に対し
て、前記更新データに対応するディスク装置群３０内の
アクセス管理テーブル３２に、「データアクセス禁止」
状態の解除を指示する。

【００２１】以上述べた動作が本コンピュータシステム
における通常の動作であり、本実施形態においては、書
き込み系コマンドの動作中に電源障害が発生した場合、
次のの処理を行うものであり、以下図３及び図４の処理
フローを参照して説明する。

【００２２】本実施形態によるディスクサブシステム２
０は、前述の工程において発行したＣＣＷがデータの更
新を行う書き込み系コマンドの場合（図３ステップ３０
１）、チャネル制御部２１からデータバス１７を介し、
ＭＳ１３上のデータをキャッシュメモリ２４へ転送し、
ＣＣＷ実行部２２によるディスク制御部に対し、以前に
データ更新系コマンドを発行済みか否かを判定し（ステ
ップ３０２）、発行済みでない場合、データ更新範囲に
対応したディスク装置群３０内のアクセス管理テーブル
３２に「データアクセス禁止」を示す状態の設定を行い
（ステップ３０３）、次いでホストシステムからの終了
報告又は通過点の報告を判定し（ステップ３０４）、こ
れら報告があった場合、前記キャッシュメモリ２４上の
更新データを磁気デイスク装置に書き込み（ステップ３
０５）、この後にアクセス管理テーブルの「データアク
セス禁止」状態を解除する（ステップ３０６）。

【００２３】特に本実施形態においては前記ステップ３
０４においてホストシステムからの終了報告又は通過点
の報告を判定し、これら報告があった場合にキャッシュ
メモリ２４上の更新データを磁気デイスク装置に書き込
む経路を設けたこと、即ち前記終了報告及び通過点の報
告をディスクサブシステム２０へ通知する経路を設け、
ディスクサブシステム２０が前記報告通知があるまで
は、キャッシュメモリ２４上でデータを更新し、報告通
知時、キャッシュメモリ上の更新データをディスクに書
き込む様に構成した。

【００２４】従って従来のディスクサブシステムが、前
記磁気デイスク装置に更新データを書き込む前に電源障
害が発生した場合、キャッシュメモリ２４内にはディス
ク装置群３０に反映されていない更新データが存在する
ため更新データは消失し、ディスク装置群３０内のアク
セス管理テーブル３２には「データアクセス禁止」を示
す状態が設定されたままシステムダウンしていたのに対
し、本実施形態によるディスクサブシステムは、図４に
示す如く動作して障害の復旧を行う。

【００２５】即ち本実施形態によるディスクサブシステ
ム２０は、電源障害が発生した場合（ステップ４０
１）、ディスクサブシステム２０の再立ち上げを行い
（ステップ４０２）、磁気ディスク装置３３内のアクセ
ス管理テーブル３２を参照し、該アクセス管理テーブル
３２内のチェックを行う（ステップ４０４）。このアク
セス管理テーブル３２は、前記図３におけるステップ３
０５において既にディスク上に書き込んでいるため、電
源障害乃至回復を通じてデータは保持され、電源障害発
生時にデータが消失した領域のアクセス管理テーブル３
２には、「データアクセス禁止」を示す状態が設定され
たままとなっている。

【００２６】このため本システムは、再立ち上げ後、オ
ペレーテイングシステム１１がステップ４０３によりア
クセス管理テーブル３２を参照し、該管理テーブル３２
に記憶した「データアクセス禁止」状態の領域を判定
し、禁止状態となっている範囲に対してアクセスを行お
うとした場合（ステップ４０５）、ＣＣＷ実行処理２２
がオペレーテイングシステム１１に対して、前記範囲に
対してのアクセス禁止を示す報告を行うことにより、デ
ータが消失したアクセス管理テーブル３２が「データア
クセス禁止」状態となっている範囲に対応するユーザ領
域の旧データ（更新前のデータ）をオペレーテイングシ
ステム１１に転送してしまうことを防止することができ
る。またアクセスが禁止されていない領域に対してアク
セスを行おうとした場合（ステップ４０４）は、ＣＣＷ
実行処理２２がオペレーテイングシステム１１に対して
通常のアクセスの許可を行う。

【００２７】この様に本実施形態によれば不揮発性メモ
リや電源バックアップ装置を持たないディスクサブシス
テムにおいて、ホストプロセッサがオペレーティングシ
ステムへの終了報告或いは通過点の報告を行うことを、
ディスクサブシステムに通知し、ディスクサブシステム
が前記通知があった時点で更新データをディスクに書き
込む様に構成したことにより、複数のデータ更新要求を
まとめてディスク装置に書き込み要求を発行し、ディス
クアクセスによるオーバヘッドを削減し、性能向上を図
ることができる。

【００２８】また、ホストシステムへの終了報告或いは
通過点の報告を行うことを、ディスクサブシステムに通
知が合った時点でデータ更新範囲をアクセス禁止領域と
し、電源障害等により更新データが消失した場合に、更
新対象となった範囲に対してのアクセスを禁止すること
により、データが消失したアクセス管理テーブルが「デ
ータアクセス禁止」状態となっている範囲に対応するユ
ーザ領域の旧データ（更新前のデータ）をオペレーテイ
ングシステム１１に転送してしまうことを防止すること
ができる。

【００２９】尚、本発明によるディスクサブシステムは
以下に述べる実施形態としても表すことができる。 ＜実施形態１＞ ホストシステムに接続されるキャッ
シュメモリ搭載のディスクサブシステムで、キャッシュ
メモリを不揮発化する機能を持たないディスクサブシス
テムにおいて、ディスクサブシステムに対するホストシ
ステムからの入出力命令で、ホストシステムが入出力命
令の終了報告、或いは入出力命令の通過点を示す通過点
報告をすることを示す報告通知をディスクサブシステム
に通知する手段を有し、報告通知があるまでは、キャッ
シュメモリ上でデータを更新し、報告通知時、キャッシ
ュメモリ上の更新データをディスクに書き込むことを特
徴とするディスクサブシステム。

【００３０】＜実施形態２＞ 前記実施形態１記載のデ
ィスクサブシステムにおいて、更新データの領域を記憶
する手段とホストシステムから報告通知をディスクサブ
システムに通知する手段を有し、ホストシステムへのデ
ータ更新処理終了報告後、キャッシュメモリ上のディス
ク未更新データに対応する領域をアクセス禁止対象領域
として保持し、ホストシステムから報告通知によりキャ
ッシュメモリ上の未更新データをディスクに書き込む前
に、キャッシュメモリ障害等が発生した場合、更新デー
タの領域を記憶する手段によりアクセス禁止対象領域へ
のアクセスを抑止するディスクサブシステム。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、デ
ィスクサブシステムに対するホストシステムからの入出
力命令を元に、ホストシステムが入出力命令の終了報告
或いは入出力命令の通過点を示す通過点報告をすること
を示す報告通知を通知する手段を設け、前記報告通知が
あるまでの間はキャッシュメモリ上でデータを更新し、
前記報告通知があったときにキャッシュメモリ上の更新
データを磁気ディスク装置に書き込む様に構成したこと
により、不揮発性メモリやバッテリ装置等に障害バック
アップ装置を持たずにディスクへの書き込み性能の向上
を図ることができる。 また、障害によりオペレーティ
ングシステムからの更新データが消失した場合に、更新
要求範囲をアクセス禁止状態として正常な復旧を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるディスクサブシステ
ムとホストシステムとディスク装置群を含むコンピュー
タシステムのブロック構成を示す図。

【図２】本実施形態によるディスク装置内のアクセス管
理情報の構成を示す図。

【図３】本実施形態によるアクセス管理情報設定の遷移
を示す図。

【図４】本実施形態によるアクセス禁止状態管理の遷移
を示す図。

【符号の説明】

１０：ホストシステム、１１：オペレーティングシステ
ム、１２：ホストプロセッサ、１３：ＭＳ（メインスト
レージ）、１４：ＣＣＷ（チャネルコマンドワード）
列、１５：動作制御信号、１６：割り込み発生通知信
号、１７：データバス、２０：ディスクサブシステム、
２１：チャネル制御部、２２：ＣＣＷ（チャネルコマン
ドワード）実行部、２３：ディスク制御部、２４：キャ
ッシュメモリ、３０：ディスク装置、３１：ユーザ領
域、３２：アクセス管理テーブル、３３：ディスクユニ
ット、３４：ＳＣＳＩバス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 20/10 Ｇ１１Ｂ 20/10 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホストシステム及び磁気ディスク装置に
   間に接続され、キャッシュメモリを搭載し、前記ホスト
   システム及び磁気ディスク装置間のデータ転送を制御す
   るディスクサブシステムにおいて、該ディスクサブシス
   テムに対するホストシステムからの入出力命令を元に、
   ホストシステムが入出力命令の終了報告或いは入出力命
   令の通過点を示す通過点報告をすることを示す報告通知
   を通知する手段を設け、前記報告通知があるまでの間は
   キャッシュメモリ上でデータを更新し、前記報告通知が
   あったときにキャッシュメモリ上の更新データを磁気デ
   ィスク装置に書き込むことを特徴とするディスクサブシ
   ステム。
2. 【請求項２】 更新データの領域を記憶する手段とホス
   トシステムから前記報告通知をディスクサブシステムに
   通知する手段を設け、ホストシステムへのデータ更新処
   理終了報告後、キャッシュメモリ上のディスク未更新デ
   ータに対応する領域をアクセス禁止対象領域として磁気
   ディスク装置に記憶し、ホストシステムから報告通知に
   よりキャッシュメモリ上の未更新データをディスクに書
   き込む前に、キャッシュメモリ障害等が発生した場合、
   前記磁気ディスク装置に記憶したアクセス禁止対象領域
   を参照してアクセス禁止対象領域へのアクセスを抑止す
   ることを特徴とする請求項１記載のディスクサブシステ
   ム。