JPH04370823A - ディスクアレイ装置の動作モード設定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、従来一論理デバイス｛
ホスト中央処理装置（ＣＰＵ）　からのアクセス等の処
理を行う最小単位＝ＬＤ｝として使用されてきた、例え
ば、磁気ディスク装置を複数台組み合わせ、それを一論
理デバイスとみなし、各々のデバイスから同時，並行的
にデータ転送（リード／ライト）を行うことで一論理デ
バイス当たりの容量，　及び、データ転送レートを向上
させるディスクアレイサブシステム　（ディスクアレイ
装置）　に関する。

【０００２】近年、スーパーコンピュータを始めとする
ホストコンビュータの著しい性能向上に伴い、ホストコ
ンピュータに接続される周辺装置、特に、磁気ディスク
装置の性能向上が要求されている。

【０００３】ディスクアレイ装置は、装置の容量，デー
タ転送速度等を、従来の磁気ディスク装置に比べて数倍
の性能向上を達成しているものである。又、信頼性の面
でもディスクアレイ装置の構成デバイス中に、パリティ
ディスクを用意している事で任意の１台迄の磁気ディス
クが、データ転送中に、一時的なエラーが発生しても、
訂正可能なエラーであれば、データ転送を中断すること
なく処理が進められる。

【０００４】このように、容量，データ転送速度に関し
ての飛躍的性能向上を実現したディスクアレイ装置であ
るが、従来の磁気ディスク装置に比べて性能差のギャッ
プが大きすぎ、逆に、ディスクアレイ装置自体の使用方
法を限定してしまう場合がある。

【０００５】即ち、フォートラン等に代表される言語に
よる高速，大容量の科学計算専用マシンとしてのみ使用
されることがままある。そこで、このディスクアレイ装
置の高性能を維持したまま、従来の磁気ディスク装置と
同程度の機能をも有するならばディスクアレイ装置のカ
バーする性能レンジが広がり上記問題点も解決できるこ
とになる。

【０００６】当該サブシステム内の各磁気ディスク装置
単体を、一論理デバイスとして（従来と同一の定義）使
用する分割モード，各磁気ディスク装置を組み合わせ一
論理デバイスにみせる一括アレイモード，上記２つのモ
ードが混在して存在する混在モードとしての使用を可能
とすることができれば、サブシステムとしての使用効率
を向上させることができる。

【０００７】以後の記述でＬＤとは論理デバイスのこと
を指し　（Ｌｏｇｉｃａｌ　Ｄｅｖｉｃｅ），ＰＤとは
ＬＤを構成する各磁気ディスク（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｄ
ｅｖｉｃｅ）のことを指す。

【０００８】

【従来の技術】図５は、従来のディスクアレイ装置を説
明する図である。従来の、或いは、現在迄のディスクア
レイ装置は、本図に示したように、磁気ディスク（ＰＤ
）　１，　該磁気ディスク（ＰＤ）　１のデータ転送を
制御するデータ転送制御部（ＤＣ）　２とから構成され
る複数の磁気ディスク装置を組み合わせて、一台の論理
デバイス（ＬＤ　＃１）　を構成し、元々の磁気ディス
ク装置自体の性能より数段高い性能を得ることを目的と
している。

【０００９】即ち、性能が低い磁気ディスク装置からな
るディスクアレイ装置は、性能が中かそれ以上であり，
元々性能の高い磁気ディスク装置によるディスクアレイ
装置ならば、より高性能なスーパー・コンピュータレベ
ルの性能を発揮すことになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】即ち、同じ磁気ディス
ク装置でも、ディスクアレイ装置として使用されるとユ
ーザ層が上位に移行することになる。上記スーパー・コ
ンピュータレベルのディスクアレイ装置に関して考える
と、一般的なユーザ環境としては、上記スーパー・コン
ピュータのみで運用するところは考えにくい。

【００１１】例えば、勤退，事務等の作業でスーパー・
コンピュータとしての性能を要求するということはなく
中程度のもので充分だからである。このようなユーザで
は、科学計算としての大容量／高速転送速度という高性
能での使用から、勤退，事務という中程度の性能までの
処理を行う環境ではディスクアレイ装置も広範囲な性能
レンジを持つことが望ましいが、現在これを実現するも
のはない。

【００１２】本発明は上記従来の欠点に鑑み、上記で述
べた様に、より高性能となるように構成されたディスク
アレイ装置であるが、その発揮する性能の融通のなさを
改善し、容量，転送速度共に性能レンジを拡大すること
により、コンピユータシステムのサブシステムとしての
使用効率を向上させことができるディスクアレイ装置を
構築する構成制御方式を提供することを目的とするもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。上記の問題点は、下記の如くに構成したディ
スクアレイ装置のモード変更方式によって解決される。

【００１４】複数のディスク装置　１，２で構成される
ディスクアレイ装置　９において、各ディスク装置　１
，２を単位として、同時にアクセスするディスク装置の
数を設定するデバイスグループレジスタ　３０　と、中
央処理装置（ＣＰＵ）　８　からのデータを、上記デバ
イスグループレジスタ　３０　に設定された内容が指示
するディスク装置１，２のグループを単位に分配制御す
るマルチプレクサ　４２　とを設けて、中央処理装置（
ＣＰＵ）　８　から発行される入出力命令が指定するデ
バイスアドレス（ＬＤ＃ｉ）　と、上記デバイスグルー
プレジスタ　３０　との内容に基づいて、上記マルチプ
レクサ　４２　を制御し、複数のディスク装置全体を１
台の装置とするアレイモード■と、各ディスク装置　１
，２を独立させて動作させる分割モード■と、上記２つ
のモードを混在させる混在モード■とに分けて、該ディ
スクアレイ装置　９を選択的に任意の動作モードで使用
するように構成する。

【００１５】

【作用】図１は本発明の原理構成図である。本図におい
て、９　はディスクアレイ装置（ＡＤＵ）　であり、複
数の磁気ディスク（ＰＤ）　１で構成される。２　は、
該ディスクアレイ装置（ＡＤＵ）　９　を構成している
各磁気ディスク（ＰＤ）　１からのデータ転送の制御を
主に行うデータ転送制御装置群であり（以後ＤＣと略記
する。）、各磁気ディスク（＝ＰＤ）１　の数だけ存在
する。３　は対上位インタフェース制御部（以後ＰＣと
略記する。）であり、４　はデータ転送制御回路（以後
ＡＣと略記する。）である。

【００１６】該ＰＣ　３，　及び、ＡＣ　４は、各ＰＤ
　１から各ＤＣ　２に転送されたデータを、マルチプレ
クサ　４２　でコンバインし、上位制御装置（以後ＤＩ
Ｒと略記する。）　７を経由して、ホストの中央処理装
置（ＣＰＵ）（以下、ホストＣＰＵという）　８　にデ
ータを転送（リード時），あるいは、ホストＣＰＵ　８
からＤＩＲ　７を経由してきたデータを、各ＤＣ　２に
ディストリビュートする（ライト時）等のトータルなデ
ータ転送制御，　及び、ＤＩＲ　７との間での制御コマ
ンドのやりとりを行う制御部（＝ＰＣ），及びそのハー
ドウェアである制御回路である。

【００１７】本図１は、当該サブシステムがアレイモー
ド■時のものであり、存在する全てのＰＤ　１が組み合
わされて、一論理デバイス（ＬＤ　＃１）を構成してい
る。又、５　はサブシステムの、本発明の構成制御情報
を保持するシェアド・ストレジ・メモリ（以後ＳＳと略
記する。）であり、６　はモードの設定を人手で与える
ためのディップ・スィッチである。サブシステムの構成
モード　（動作モード）　の設定，変更を行うには、以
下に示す２通りの方法がある。

【００１８】ａ．ホスト・コマンドによる設定指示：ホ
ストＣＰＵ　８が発行するコマンドにより構成の変更が
指示される。該ホストコマンドからの指示により、設定
情報は、ＤＩＲ　７からＰＣ　３に伝達され、更に、構
成情報記憶用メモリであるＳＳ　５に転送される。

【００１９】上記ＰＣ　３は、当該サブシステム全体の
パワー・オンからの立ち上げ時に、ＳＳ　５をチェック
し、デバイスの構成制御情報を知り、デバイスの構成が
変化していたならば、新規の構成に従い、デバイスのイ
ニシャライズ等必要処理を実行する。

【００２０】即ち、構成の変更が有効となるのは次回の
立ち上げ時からである。 ｂ．ディップ・スィッチによる設定指示：ＰＣ　３の制
御部に具備するディップ・スィッチ　６により、構成の
変更が指示される。コマンドと異なるのは設定情報の取
り込みがディップ・スィッチによることだけである。こ
の場合も変更が有効となるのは次回の立ち上げ時からで
ある。

【００２１】上記構成制御情報は、ＳＳ　５から読み出
された上記ＰＤ　１の数に対応した、例えば、各桁が１
６進数で表現される複数桁が、ＰＣ　３内に設けられて
いるデバイスグループレジスタ　３０　に設定される。

【００２２】該デバイスグループレジスタ　３０　に設
定されている各桁の情報が同じ値、例えば、“１”のも
のを、同一のグループと認識して、上記ホストＣＰＵ　
８からのデータは、ＡＣ　４，ＤＣ　２との間で構成さ
れていまマルチプレクサ　４２　により、該同一のグル
ープに属するＤＣ２　（ＰＤ　１）　に分配する。

【００２３】具体的には、該デバイスグループレジスタ
　３０　に、“１１１１１１１１”が設定されていると
、全てのＰＤ　１を一台のディスク装置とするアレイモ
ード■と認識され、ホストＣＰＵ　８からのデータ　（
例えば、８バイト）は、１バイト宛、各ＤＣ　２中の、
図示されていないバッファに一時格納されたのち、該８
バイトデータの全ての分配が完了した時点で、複数のＰ
Ｄ　１の同じ物理アドレスに同時に書き込まれる。（ラ
イト時）同様にして、該デバイスグループレジスタ　３
０　に、“１２３４５６７８”が設定されていると、各
ＰＤ　１を独立させ、複数台の磁気ディスク装置として
動作させる分割モード■と認識され、ホストＣＰＵ　８
からのデータ　（例えば、ｎバイト）は、一時には、該
ホストＣＰＵ　８が発行した入出力命令が指示するデバ
イスアドレス（ＬＤ　＃ｉ）　に対応する一つのＰＤ（
ＬＤ　＃ｉ）　１　にのみ転送するように機能する。但
し、該ホストＣＰＵ　８の発行する入出力命令が指示す
るデバイスアドレス（ＬＤ　＃１，２，　〜）　は、例
えば、実装されている若番位置からの各ＰＤ（ＬＤ　＃
１，２，　〜）１　に対応させる。

【００２４】同様にして、該デバイスグループレジスタ
　３０　に、“１１１１１２３４”が設定されていると
、最初の５台のＰＤ　１は、同一のグループとして、一
つの論理デバイス（ＬＤ　＃１）　として動作し、残り
の３台のＰＤ　１は、それぞれ、独立した磁気ディスク
装置（ＬＤ　＃２，＃３，＃４）　として動作する、所
謂、混在モード■と認識され、ホストＣＰＵ　８の発行
する入出力命令が指示するデバイスアドレス（ＬＤ　＃
１）　で、上記最初の５台のＰＤ　１が一つのディスク
アレイ装置機能し、該入出力命令が指示するデバイスア
ドレス（ＬＤ　＃２，３，４）　で、それぞれ、残りの
各磁気ディスク装置をアクセスするように作用する。

【００２５】本発明によれば、ディスクアレイ装置　９
に対して、３種類の動作モード■〜■を設定することに
より、論理デバイス（ＬＤ）当たりの容量、転送速度に
幅を持たせことができ、ユーザの使用環境に応じて、該
磁気ディスク装置を効率よく使用することができる効果
がある。

【００２６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面によって詳述する
。前述の図１は、本発明の原理構成図であり、図２，図
３は本発明の一実施例を示した図であり、図２は分割モ
ードの例を示し、図３は混在モードの例を示し、図４は
マルチプレクサの構成例（アレイモード／分割モード）
を示した図である。

【００２７】本発明においては、複数のディスク装置　
１，２で構成されるディスクアレイ装置９において、各
ディスク装置　１，２を単位として、同時にアクセスす
るディスク装置の数を設定するデバイスグループレジス
タ　３０　と、ホストＣＰＵ　８からのデータを、上記
デバイスグループレジスタ　３０　に設定されたディス
ク装置　１，２のグループの単位に分配制御するマルチ
プレクサ　４２　とを設けて、ホストＣＰＵ　８から発
行される入出力命令が指定するデバイスアドレス　（Ｌ
Ｄ　＃ｉ）と、上記デバイスグループレジスタ　３０　
との内容に基づいて、上記マルチプレクサ　４２　を制
御し、複数のディスク装置　１，２全体を１台の装置と
するアレイモード■と、各ディスク装置　１，２を独立
させて動作させる分割モード■と、上記２つのモードを
混在させる混在モード■とに分けて、該ディスクアレイ
装置　９を、選択的に動作させる手段が、本発明を実施
するのに必要な手段である。尚、全図を通して同じ符号
は同じ対象物を示している。

【００２８】以下、図１を参照しながら、図２，図３，
　図４によって、本発明のディスクアレイ装置の動作モ
ード設定方式を説明する。 （アレイ・モード）図１はアレイモードの構成であり、
ホストＣＰＵ　８からのアクセスはＬＤ＃１に対しての
み行われる。この構成において当該ディスクアレイサブ
システム（ＡＤＵ）　９　は１ＬＤ当たりの容量，転送
速度等性能において最大となる。即ち、一般的にｍ台の
ＰＤ　１から１ＬＤが構成されていると容量，及び転送
速度は元々のＰＤ１の性能のｍ倍迄拡張できる。 （分割モード）図２は各ＰＤ　１が各ＬＤ　＃１，＃２
，　〜，＃ｍ　となり、ホストＣＰＵ　８からのアクセ
スは各ＬＤ毎に別々である。

【００２９】即ち、ホストＣＰＵ　８からのコマンド実
行指示は、各ＬＤ（＃１〜＃ｍ）のアドレスを指定して
ｍ台のＬＤに対して可能である。但し各ＬＤに対しては
同時にデータ転送を実行することは不可能である。この
とき当該ディスクアレイ装置は性能においては元々のＰ
Ｄと同性能となり従来の磁気ディスク装置と同様の処理
が可能である。

【００３０】（混在モード）図３は一例として３台のＰ
Ｄ　１が１ＬＤ（ＬＤ　＃１）　となり、残りのＰＤ　
１が、それぞれ、独立のＬＤ（ＬＤ　＃ｎ）　となって
いる場合の構成例である。

【００３１】ホストＣＰＵ　８からのアクセスは、上記
分割モードと同様に、各ＬＤ毎に別デバイスとして処理
される。このモードでは性能は、上記アレイ・モード■
と分割モード■の中間となる。

【００３２】１ＬＤを何台のＰＤ　１で構成するかは、
ユーザ環境により任意に設定できる。即ち、高性能を要
求される場合は、１つの　ＬＤ　として構成するＰＤ数
を増やせば良く、逆に、それほど高性能を必要としない
ときは、１つの　ＬＤ　当たりのＰＤ数を減らして分割
モードに近づければよい。いづれにしても何台のＰＤ　
１が１ＬＤを構成するかによりサブシステム　９全体の
性能が決まる。

【００３３】又、上記各モードの内いづれを選択するか
はユーザ環境に応じて異なる。次に、図１，２に示した
アレイモード■と分割モード■のときの、ＡＣ　４，Ｄ
Ｃ　２，　ＰＣ　３との間で構成されるマルチプレクサ
　４２（図１参照）　の構成例について、図４で説明す
る。

【００３４】先ず、分割モード■での動作について説明
する。該分割モード■の指定は、特定の命令によって指
示してもよいし、上記ＳＳ　５に設定されている構成制
御情報が、全て異なることを検出する回路　（図示せず
）　を設けて、自動的に検出するようにしてもよい。

【００３５】このようにして、分割モード■が指定され
、ＳＳ　５から構成制御情報が読み出され、ＰＣ　３内
に設けられているデバイスグループレジスタ　３０　に
、例えば、１６進数で設定されると、各桁に設けられて
いるデコーダ（ＤＥＣ）　３０１　でデコードされ、マ
ルチプレクサ　４２　の対応するＤＣ　２へのゲート　
２０１，　〜を付勢することで、分割モードでのマルチ
プレクサ　４２　におけるＤＣ　２の選択制御が行われ
る。

【００３６】このとき、ＤＩＲ　７からのデバイス番号
（ＬＤ　＃ｉ）　が、ＰＣ　３に設けられているデバイ
ス番号レジスタ　３１　に設定され、デコーダ　３１０
でデコードされることで、該デバイス番号（ＬＤ　＃１
，＃２，〜）　に対応するデバイス番号線が付勢され、
該デバイス番号（ＬＤ　＃１，＃２，〜）　に対応した
ＤＣ　２に対応するゲート　２０１，　〜を付勢する。

【００３７】従って、分割モード■で動作するとき、ホ
ストＣＰＵ　８が発行する入出力命令が指定するデバイ
ス番号（ＬＤ　＃１，＃２，〜）に対応したＤＣ　２に
対して、マルチプレクサ　３２　のゲート　２０１，　
〜が開き、該ゲート　２０１，　〜を介してデータが、
対応するＤＣ　２に転送される。

【００３８】次に、アレイモード■の場合のマルチプレ
クサ　４２　の選択動作を説明する。上記デバイスグル
ープレジスタ　３０　に設定された、構成制御情報の各
桁が同じであることを、例えば、論理積ゲート　３０２
で検出することにより、当該動作モードがアレイモード
であることが認識できる。勿論、前述のように、ホスト
ＣＰＵ８から発行される特定の命令によって指示しても
よい。

【００３９】デバイス番号レジスタ　３１　に設定され
たデバイス番号　ＬＤ　＃ｉは、デコーダ　３１１によ
りデコードされると、いずれのデバイス番号　ＬＤ　＃
ｉの場合でも、全てのＤＣ２に対応するゲート　２０１
，２０２，　〜が付勢される。

【００４０】上記デバイスグループレジスタ　３０　に
設定された、構成制御情報の各桁が同じであることを検
出した信号を、例えば、シフトレジスタ　３０４を介し
て、各論理和回路　３０３に入力することにより、ＤＩ
Ｒ　７からの、例えば、８バイトデータの１バイトを選
択して、データバス　４１　に出力されたものを、順番
に、ゲート　２０１→ゲート　２０２→ゲート　２０３
→〜の如くにシフトして、対応するＤＣ　２に転送する
ことができる。

【００４１】混在モード■については、構成制御情報に
よって、ＤＣ　２を分割するパターンが種々存在するこ
とになるので、あらゆる混在条件について、マルチプレ
クサ　４２　を制御する論理回路を構成することは、若
干困難を伴うが、例えば、特定のＤＣ　２のみをアレイ
モード■として使用し、残りのＤＣ　２を分割モード■
として使用するように特定することにより、上記の回路
構成を用いることで、マルチプレクサ　４２　を制御で
きることは明らかである。

【００４２】このように、本発明は、複数のディスク装
置　１，２で構成されるディスクアレイ装置　９におい
て、各ディスク装置　１，２を単位として、同時にアク
セスするディスク装置の数を設定するデバイスグループ
レジスタ　３０　と、ホストＣＰＵ　８からのデータを
、上記デバイスグループレジスタ　３０　に設定された
内容が指示するディスク装置　１，２のグループを単位
に分配制御するマルチプレクサ　４２　とを設けて、ホ
ストＣＰＵ　８から発行される入出力命令が指定するデ
バイスアドレス　（ＬＤ＃ｉ）と、上記デバイスグルー
プレジスタ　３０　との内容に基づいて、上記マルチプ
レクサ　４２　を制御し、複数のディスク装置　１，２
全体を１台の装置とするアレイモード■と、各ディスク
装置　１，２を独立させて動作させる分割モード■と、
上記２つのモードを混在させる混在モード■とに分けて
、該ディスクアレイ装置　９を選択的にを動作させるよ
うにしたところに特徴がある。

【００４３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
ディスクアレイ装置の動作モード設定方式は、複数のデ
ィスク装置で構成されるディスクアレイ装置において、
各ディスク装置を単位として、同時にアクセスするディ
スク装置の数を設定するデバイスグループレジスタと、
中央処理装置　（ホストＣＰＵ）　からのデータを、上
記デバイスグループレジスタに設定された内容が指示す
るディスク装置のグループを単位に分配制御するマルチ
プレクサとを設けて、中央処理装置　（ホストＣＰＵ）
から発行される入出力命令が指定するデバイスアドレス
（ＬＤ　＃ｉ）　と、上記デバイスグループレジスタと
の内容に基づいて、上記マルチプレクサを制御し、複数
のディスク装置全体を１台の装置とするアレイモード■
と、各ディスク装置を独立させて動作させる分割モード
■と、上記２つのモードを混在させる混在モード■に分
けて、該ディスクアレイ装置を選択的に使用するように
したものであるので、論理デバイス（ＬＤ）当たりの容
量，　転送速度に幅を持たせることができ、ユーザはデ
ィスクアレイ装置に対して、柔軟なデバイス構成を設定
して、ユーザの使用環境に応じて、ディスクアレイ装置
を使用することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図

【図２】本発明の一実施例を示した図（その１）

【図３
】本発明の一実施例を示した図（その２）

【図４】マル
チプレクサの構成例（アレイモード／分割モード）を示
した図

【図５】従来のディスクアレイ装置を説明する図

【符号の説明】

１　　　　　磁気ディスク（ＰＤ）　　　　　　　　　
　　　２　　　　　データ転送制御装置（ＤＣ） ３　　　　　対上位インタフェース制御部（ＰＣ）３０
　　　　デバイスグループレジスタ　　　　３０１　　
　デコーダ（ＤＥＣ） ３０２　　　論理積回路 ３１　　　　デバイス番号レジスタ　　　　　　　　３
１０，３１１　　　　デコーダ（ＤＥＣ） ４　　　　　データ転送制御回路（ＡＣ）　　　　　　
５　　　　　シェアド・ストレジ・メモリ（ＳＳ） ６　　　　　ディップ・スイッチ　　　　　　　　　　
７　　　　　上位制御装置（ＤＩＲ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のディスク装置（１，２）　で構成さ
   れるディスクアレイ装置（９）　において、各ディスク
   装置（１，２）　を単位として、同時にアクセスするデ
   ィスク装置の数を設定するデバイスグループレジスタ（
   ３０）と、中央処理装置（ＣＰＵ）（８）からのデータ
   を、上記デバイスグループレジスタ（３０）に設定され
   た内容が指示するディスク装置（１，２）　のグループ
   を単位に分配制御するマルチプレクサ（４２）とを設け
   て、中央処理装置（ＣＰＵ）（８）から発行される入出
   力命令が指定するデバイスアドレス（ＬＤ＃ｉ）　と、
   上記デバイスグループレジスタ（３０）との内容に基づ
   いて、上記マルチプレクサ（４２）を制御し、複数のデ
   ィスク装置（１，２）　全体を１台の装置とするアレイ
   モード　（■）　と、各ディスク装置（１，２）　を独
   立させて動作させる分割モード（■）　と、上記２つの
   モードを混在させる混在モード　（■）　とに分けて、
   該ディスクアレイ装置（９）　を選択的に任意の動作モ
   ードで使用することを特徴とするディスクアレイ装置の
   動作モード設定方式。