JPH07334315A - 記憶システム - Google Patents

記憶システム

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JPH07334315A
JPH07334315A JP7164750A JP16475095A JPH07334315A JP H07334315 A JPH07334315 A JP H07334315A JP 7164750 A JP7164750 A JP 7164750A JP 16475095 A JP16475095 A JP 16475095A JP H07334315 A JPH07334315 A JP H07334315A
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JP
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raid
disk array
data
storage
disk
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JP7164750A
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Michael B Jacobson
マイケル・ビー・ジャコブソン
Douglas L Voigt
ダグラス・エル・ヴォイト
Marvin D Nelson
マーヴィン・ディー・ネルソン
Theresa A Burkes
セレサ・エイ・バークス
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HP Inc
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Hewlett Packard Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高性能、高データ利用度、および低価格を達成
する記憶システムを提供する。 【構成】記憶システム１０は異なる記憶装置空間を互い
に写像するのに使用される仮想写像情報の持続的記憶装
置となるメモリマップ記憶装置２１を備える。メモリマ
ップ記憶装置２１はディスクアレイの外部にあり、記憶
写像情報を各種写像構成が異なる図の間で変化するにつ
れてコントローラーまたはＲＡＩＤにより連続的にまた
は定期的に更新することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデータ記憶装置冗長性管
理を備えたコンピュータディスクアレイのような不揮発
性記憶システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータシステムは速度、信頼性、
および処理能力を絶えず改善している。その結果、コン
ピュータは一層複雑で精巧な用途を処理することができ
る。しかし、コンピュータが向上するにつれて、大容量
記憶装置および入力/出力（I/Ｏ）装置に対する性能要
求が増大する。一般に、I/Ｏの性能はコンピュータの成
長能力と歩調を合わせることは困難であった。
【０００３】大容量記憶装置の業界は主要な二つの要請
に直面している。（１）データアクセスが用途に対する
限定要因にならないようにI/Ｏの性能を改善すること、
および（２）データを処理するコンピュータシステムの
予想寿命を超えて良く信頼性のレベルでオンラインデー
タにアクセスすること、である。ミネソタ州、LinoLake
sのRAID Advisory Board により１９９３年６月９日に
発行されたRAIDBook: ASource Book for RAID Technolo
gy を参照のこと。記憶装置はこれらの目標に費用対効
果的に良く合っていることが望ましい。
【０００４】大容量記憶装置には主要な三つの設計規
準、費用、性能、および利用度、がある。メガバイトあ
たりの費用が低く、入力／出力性能が高く、データ利用
度が高い記憶装置を作ることが最も望ましい。「利用
度」はデータの幾つかが故障または他の理由でアクセス
不能になっていても記憶装置に記憶されているデータを
回復する能力およびこのような故障の場合に動作を確実
に続行する能力である。代表的に、データ利用度はデー
タ、またはデータ間の関係を複数の記憶場所に記憶する
冗長性を使用することにより与えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】冗長データを格納する
方法は通常二つある。第１の方法、「ミラー」法によれ
ば、データは二重化され、記憶システムの二つの別々の
区域に記憶される。たとえば、同じデータをディスクア
レイの二つの別々のディスクに準備する。ミラー法には
二重記憶法のため高性能および高利用度という長所があ
る。しかし、ミラー法はデータを記憶する費用を効果的
に二倍にするので比較的高価でもある。
【０００６】第２の方法、「パリティ」法は、記憶装置
区域の一部を使用して冗長データを記憶するが、冗長記
憶装置区域の大きさは元のデータを記憶するのに使用さ
れる残りの記憶装置空間より小さい。たとえば、５個の
ディスクを備えたディスクアレイでは、５番目のディス
クを冗長データを記憶するのに専用にし、４個のディス
クをデータを記憶するのに使用することができる。パリ
ティ法にはミラー法よりコストが少なくて済む利点があ
るが、性能および利用度の特性がミラー法に比較して低
い。
【０００７】本発明は高性能、高データ利用度、および
低価格という三つの望ましい属性を達成する記憶システ
ムを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の記憶システムは
複数ディスクから成る階層的ディスクアレイ、およびデ
ィスクアレイに結合されてディスクへのおよびディスク
からのデータ転送を統括するディスクアレイコントロー
ラーを備えている。記憶システムは一つ以上の仮想記憶
装置空間を冗長性またはＲＡＩＤレベル規準に従ってデ
ィスクアレイの物理的記憶装置空間に写像する。冗長性
の一つの形式（ミラー冗長性またはＲＡＩＤレベル１の
ような）に従って記憶すべきデータを仮想記憶装置空間
の一つの区域に置き、他の形式または冗長性（パリティ
冗長性つまりＲＡＩＤレベル５のような）に従って記憶
すべきデータを仮想記憶装置空間の他の区域に置く。
【０００９】ＲＡＩＤ（Redundant Array of Independe
nt Disks（独立ディスクの冗長アレイ））管理システム
はディスクアレイコントローラーに結合して動作し、異
なるＲＡＩＤ区域として特徴付けられている仮想記憶装
置空間をディスクに写像する。ＲＡＩＤ管理システムは
データを（ＲＡＩＤレベル１またはミラー冗長性のよう
な）第１のＲＡＩＤレベルに従って第１のＲＡＩＤ区域
に記憶し、データを（ＲＡＩＤレベル５またはパリティ
冗長性のような）第２のＲＡＩＤレベルに従って第２Ｒ
ＡＩＤ区域に記憶する。ＲＡＩＤ管理システムはデータ
を規定の実行プロトコルに従ってディスクの第１および
第２のＲＡＩＤ区域の間で移行または移動させる。
【００１０】不揮発性ＲＡＭの形を成す更新可能なメモ
リマップ記憶装置がディスクアレイコントローラーにデ
ィスクアレイの外部に設けられている。メモリマップ記
憶装置はＲＡＩＤ管理システムが第１および第２のＲＡ
ＩＤ区域をディスクに写像するのに使用する仮想写像情
報の持続的記憶装置となる。ＲＡＩＤ管理システムはデ
ィスク上の第１および第２のＲＡＩＤ区域の写像を動的
に変更し、メモリマップ記憶装置内の写像情報を更新し
て変更を反映させる。
【００１１】
【実施例】
【００１２】図１は本発明に従って構成されたデータ記
憶システム１０を示す。好適には、記憶システム１０は
複数のディスク１２を有するディスクアレイ１１、ディ
スクアレイ１１に結合されてディスク１２へのおよびデ
ィスク１２からのデータ転送を統括するディスクアレイ
コントローラー１４、およびＲＡＩＤ管理システム１
６、を備えている。
【００１３】本明細書の説明では、「ディスク」はそれ
自身の記憶装置故障を検出する能力のある不揮発性の、
ランダムにアクセスし得る、書き替え可能な大容量記憶
装置である。このデイスクは回転する磁気的および光学
的ディスクおよび固体ディスクの双方を、または（ＰＲ
ＯＭ、ＥＰＲＯＭ、およびＥＥＰＲＯＭのような）不揮
発性電子記憶素子を備えている。用語「ディスクアレ
イ」はディスクの集まり、すなわち、ディスクを一つ以
上のホストコンピュータに接続するのに必要なハードウ
ェア、および物理的ディスクの動作を制御し、それらを
一つ以上の仮想ディスクとしてホスト動作環境に提示す
るのに使用される管理ソフトウェアである。「仮想ディ
スク」とは管理ソフトウェアによりディスクアレイに実
現される抽象的実態である。
【００１４】用語「ＲＡＩＤ」（Redundant Array of I
ndependenyt Disks）は物理的記憶装置容量の一部が記
憶装置容量の残りに記憶されるユーザデータについて冗
長情報を記憶するのに使用されるディスクアレイを意味
する。冗長情報はアレイの構成ディスクの一つまたはそ
れへのアクセス経路が故障した場合ユーザデータの再生
を可能とする。ＲＡＩＤシステムの更に詳細な説明はミ
ネソタ州、Lino LakesのRAID Advisory Board から１９
９３年６月９日に発行されたRAIDBook: A Source Book
for RAID Technology に見いだされる。
【００１５】ディスクアレイコントローラー１４は、小
型コンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）
のような、一つ以上のインターフェースバス１３を経由
してディスクアレイ１１に結合されている。ＲＡＩＤ管
理システム１６はインターフェースプロトコル１５を経
由してディスクアレイコントローラー１４に結合されて
動作する。データ記憶装置１０はＩ/Ｏインターフェー
スバス１７を経由してホストコンピュータにも接続され
ている。ＲＡＩＤ管理システム１６は別々の構成要素と
して実施することができ、またはディスクアレイコント
ローラー１４の中に、またはホストコンピュータの中
に、構成することができる。ＲＡＩＤ管理システム１６
はディスク記憶装置および信頼性レベルを制御し、およ
びデータを各種信頼性記憶装置レベルの間で転送する管
理手段を提供する。これら信頼性記憶装置レベルは好適
には下に説明するようにミラーまたはパリティ冗長性レ
ベルであるが、冗長性の全く無い信頼性記憶装置レベル
を備えることもできるる
【００１６】ディスクアレイコントローラー１４は好適
にはディスクアレイコントローラーＡ １４ａおよびデ
ィスクアレイコントローラーＢ １４ｂから成る二重コ
ントローラーとして実施される。二重コントローラー１
４ａおよび１４ｂは一つのコントローラーが動作不能に
なった場合に連続バックアップおよび冗長性を提供す
る。
【００１７】階層的ディスクアレイ１１をその物理的記
憶装置空間および一つ以上の仮想記憶装置空間を含む異
なる記憶装置空間として特徴付けることができる。記憶
装置のこれら各種観点は写像法を通して関係している。
たとえば、ディスクアレイの物理的記憶装置空間は各種
データ信頼性レベルに従って記憶装置区域を描く仮想記
憶装置空間に写像することができる。仮想記憶装置空間
内の幾つかの区域を、ミラーまたはＲＡＩＤレベル１の
ような、第１の信頼性記憶装置レベルに割り当てること
ができ、他の区域をパリティまたはＲＡＩＤレベル５の
ような、第２の信頼性記憶装置レベルに割り当てること
ができる。各種写像法およびＲＡＩＤレベルに関する仮
想空間を下に一層詳細に説明する。
【００１８】記憶システム１０は異なる記憶装置空間を
互いに写像するのに使用される仮想写像情報の持続的記
憶装置となるメモリマップ記憶装置２１を備えている。
メモリマップ記憶装置２１はディスクアレイの外部にあ
り、好適にはディスクアレイコントローラー１４の中に
設置されている。記憶写像情報を各種写像構成が異なる
図の間で変化するにつれてコントローラーまたはＲＡＩ
Ｄにより連続的にまたは定期的に更新することができ
る。
【００１９】好適には、メモリマップ記憶装置２１は、
ぞれぞれのコントローラー１４ａおよび１４ｂに設置さ
れた二つの不揮発性ＲＡＭ（ランダムアクセス記憶装
置）２１ａおよび２１ｂとして実施される。不揮発性Ｒ
ＡＭ（ＮＶＲＡＭ）の一例はバッテリバックアップ付き
ＲＡＭである。バッテリバックアップ付きＲＡＭは、記
憶システム１０への電力が失われた場合データを記憶装
置内に所定期間保持するために独立したバッテリのエネ
ルギを使用している。一つの好適な構成は自己リフレッ
シュ型バッテリバックアップ付きＤＲＡＭ（ダイナミッ
クＲＡＭ）である。
【００２０】メモリマップ記憶装置２１は所定の信頼性
レベルに従って記憶写像情報を冗長的に記憶するように
構成することもできる。好適構成では、二重ＮＶＲＡＭ
２１ａおよび２１ｂが記憶写像情報の冗長記憶を行な
う。仮想写像情報が二重化され、ミラー冗長性技法によ
りＮＶＲＡＭ２１ａおよび２１ｂの双方に記憶される。
この仕方で、ＮＶＲＡＭ２１ａを元の写像情報を記憶す
るのに専用することができ、ＮＶＲＡＭ２１ｂを冗長写
像情報を記憶するのに専用することができる。別の構成
では、ミラー式メモリマップ記憶装置をデータを二重に
して記憶するのに十分な空間を備えた一つの不揮発性Ｒ
ＡＭを使用して構成することができる。
【００２１】本発明の記憶システムは、ディスクアレイ
とは別の持続的不揮発性メモリマップ記憶装置を採用し
ているので、従来技術の装置より有利である。仮想写像
を利用する従来のシステムでは、写像情報の持続的記憶
装置は記憶装置ディスクそれ自身で維持されていた。し
かし、計画外の電力損失のような、予想しない中断を通
して写像情報の持続性を維持する手順、および装置自身
のアクセス特性は写像されたデータへのアクセスにあた
り性能損失を招く。
【００２２】本発明の記憶システム１０はこれらの欠点
を不揮発性ＲＡＭ記憶装置２１に仮想写像の持続的記憶
装置を設けることにより克服している。この独特の構成
は写像データに二つの方法でアクセスするにあたり性能
を向上させる。第１に、写像持続性を維持するのにあま
り精巧でない手順を使用することができる。第２に、Ｒ
ＡＭ装置は磁気記憶装置と比較してより高性能のアクセ
ス特性を示す。その他に、不揮発性ＲＡＭにある冗長記
憶装置を使用することにより、写像情報の信頼性は増大
してこのような情報をディスクアレイに記憶されている
ユーザデータと少なくとも同程度の信頼性を示すように
なる。
【００２３】図１に示すように、ディスクアレイ１１を
複数ディスク２０のミラーグループ１８および複数ディ
スク２４のパリティグループに配置されるように概念化
することができる。ミラーグループ１８は第１のすなわ
ちミラー冗長性レベルに従ってデータを記憶するディス
クアレイの第１の記憶場所すなわちＲＡＩＤ区域を表
す。このミラー冗長性レベルはＲＡＩＤレベル１と考え
ることもできる。ＲＡＩＤレベル１、またはディスクミ
ラー法は、データの各ビットが二重化され、記憶システ
ムの中に記憶されるという点で一対一保護を行なうこと
により最高のデータ信頼性を与える。ミラー冗長性は図
１で三対のディスク２０により図的に表してある。元の
データを第１の組のディスク２６に記憶することがで
き、一方二重化冗長データを対を成す第２の組のディス
ク２８に記憶することができる。
【００２４】図２はＲＡＩＤレベル１によるデータの記
憶を一層詳細に示している。縦列は個々のディスクを表
しており、その中のディスク０、１、２、および３を示
している。横行はデータをアレイのディスクを横断して
分布させている「ストライプ」を表している。ストライ
プは多数の区画から構成されており、一つの区画が各デ
ィスクに関連している。この例では、ストライプ０の
区画０のディスク０ に記憶されているデータは二重化
されてストライプ０の 区画０’のディスク１に記憶さ
れる。同様に、ストライプ２の区画５の ディスク２ に
記憶されているデータはディスク３の ストライプ２の
区画５′に反映される。この仕方で、データの各片は二
重化されてディスクに記憶される。図２の冗長配置は説
明の目的で行なっている。冗長データを図示のように同
じストライプにきれいに設置する必要はない。たとえ
ば、ストライプ １の区画２のディスク０に記憶されて
いるデータを二重化してストライプＳの区画Ｔ′のディ
スク３ に設置することができる。
【００２５】再び図１を参照すると、ディスク２４のパ
リティグループ２２はデータを、ＲＡＩＤレベル５のよ
うな、第２の冗長レベルに従って記憶する第２の記憶場
所すなわちＲＡＩＤ区域を表している。この説明用図面
で、元のデータは５個のディスク３０に記憶されてお
り、冗長「パリティ」データは第６のディスク３２に記
憶されている。
【００２６】図３はパリティＲＡＩＤ区域配置を更に詳
細に図示している。パリティＲＡＩＤ区域は複数のディ
スクおよび図２のミラーＲＡＩＤ区域を参照して上に説
明した配置と同様の多数の等しい大きさのストライプを
備えている。単一ディスクに乗っているストライプの部
分は区画である。この例では、データはＲＡＩＤレベル
５に従って記憶されており、区画に記憶されている冗長
データは文字Ｐで参照されている。冗長のＰ区画はスト
ライプの他の区画のパリティを記憶する。たとえば、ス
トライプ０ で、ディスク３ の冗長のＰ区画はディスク
０、１、および２のパリティを記憶する。各ストライプ
に対するパリティは排他的ＯＲ機能、これを記号「」で
表す。最初の四つのストライプ（下添字は対応するスト
ライプを表す数字である）に対するパリティは次のとお
りである。
【００２７】
【数１】
【００２８】パリティ冗長性によりディスクの一つで利
用できなくなったデータを再生することができる。たと
えば、区画５ にあるデータが利用できなくなれば、そ
の内容を区画３および ４、および区画Ｐにあるパリテ
ィデータから確定することができる。パリティ記憶装置
はミラー記憶装置より廉価であるが、確実性も低く、性
能も低い。
【００２９】図１のディスク構成は概念的目的で示して
ある。実際は、ディスクアレイ11は簡単に、ミラー冗長
性およびパリティ冗長性に従ってデータを記憶すること
ができる複数のディスク１２を備えている。すべてのデ
ィスク１２により提供される利用可能な記憶装置空間の
間で、その記憶装置空間の一部はミラー冗長性に割り当
てられ、他の部分はパリティ冗長性に割り当てられるこ
とになる。好適には、ディスク12は各領域が複数の区画
を備えている複数の等しい大きさの記憶装置領域（図４
で数字３５として参照されている）を備えるように構成
される。この特徴を図４を参照して下に更に詳細に説明
する。
【００３０】本発明の新規な記憶システム１０はミラー
およびパリティ記憶装置機構の間のデータの「マイグレ
ーション」を管理する。両形式の冗長性の管理はＲＡＩ
Ｄ管理システム１６（図１）により統括される。ＲＡＩ
Ｄ管理システム１６はディスクアレイ内の二つの異なる
形式のＲＡＩＤ区域を、ミラーＲＡＩＤ区域がパリティ
ＲＡＩＤ区域に対するキャッシュと同様に動作する状態
で記憶装置階層として管理する。データがパリティＲＡ
ＩＤ区域からミラーＲＡＩＤ区域に移動すると、データ
がパリティＲＡＩＤ域で占有していた空間が他のデータ
の記憶に利用できるようになる。ＲＡＩＤ管理システム
１６はミラーＲＡＩＤ区域とパリティＲＡＩＤ区域との
間でデータを規定の性能プロトコルに従って移行させ、
組織化し、および他の場合管理する。データをミラーＲ
ＡＩＤ区域とパリティＲＡＩＤ区域との間で移動させる
プロセスを「マイグレーション」という。
【００３１】記憶システム１０は、最高の性能および信
頼性を得るために、ミラーＲＡＩＤ区域に更に多くの重
要なデータを設置する。ＲＡＩＤ管理システム１６によ
り実装される実行プロトコルは二つの好適マイグレーシ
ョン戦略の一方を備えている。第１のマイグレーション
戦略によれば、階層ディスクアレイの最も頻繁にアクセ
スされるデータはミラーＲＡＩＤ区域１８に保持されて
いる。あまり頻繁にアクセスされないデータはパリティ
ＲＡＩＤ区域２２に保持されている。「アクセス最新
性」といわれる第２のマイグレーション戦略によれば、
最も最近検索されたデータがミラーＲＡＩＤ区域１８に
保持されるが、残りのデータはパリティＲＡＩＤ区域２
２に保持される。他の性能プロトコルを採用することが
できる。理想的には、このようなプロトコルを特定のコ
ンピュータ用途およびユーザのニーズに基づいて定義す
る。
【００３２】この仕方で、ＲＡＩＤ管理システム１６は
用途またはユーザの要求事項に従って記憶システムの記
憶装置資源を有効に「調整させる」。たとえば、高性能
および高信頼性を必要とする用途では、ＲＡＩＤ管理シ
ステムは比例して大きいミラーＲＡＩＤ区域を作り出し
て定義し、それによりパリティＲＡＩＤ区域に比較して
大量の物理的記憶装置容量をミラー冗長性に専用させる
ことができる。逆に、費用が割り増しで且つ性能または
信頼性があまり重要でない用途では、ＲＡＩＤ管理シス
テムはミラーＲＡＩＤ区域に比較して比例して大きいパ
リティＲＡＩＤ区域を確立することができる。したがっ
て、本発明の記憶システムは最大の柔軟性および順応性
を与える。
【００３３】図４は記憶システム１０の利用可能な記憶
装置空間の記憶写像を写像された仮想記憶装置空間の複
数の列として示す。図の縦に細長い各長方形は物理的記
憶装置空間の図を表している。この図で、物理的記憶装
置空間３４は二つの仮想記憶装置４０および５０により
表わされている。物理的記憶装置空間３４は数字 ０、
１、２、および３により参照される４個のディスク（図
１のディスク１２のような）により表されている。ディ
スクに関連する４個の長方形は、ディスク１、２、およ
び３がほぼ等しい記憶装置容量を備え、ディスク０ が
わずかに少ない記憶装置容量を備えている物理的記憶装
置空間の図を表している。記憶装置空間３４は区域
０、１、２、などに区画されている。個々の区域は複数
の領域３５を備えており、それらは好適にはディスクア
レイ全体を横断して大きさが等しい。
【００３４】ディスクの記憶装置空間は物理的記憶装置
空間３４の第１のまたは中間仮想図４０に写像すること
ができる。この第１の仮想図は概念的には一組のＲＡＩ
Ｄ区域であって、これはユーザプログラムまたはアプリ
ケーションプログラムから見ると、ディスク ０、１、
２、および３の記憶装置空間全体を示す一つの大きい記
憶装置空間を表している。したがって、ＲＡＩＤ区域に
ある長方形の高さはディスクのものより高く示してあ
る。
【００３５】ＲＡＩＤ区域記憶装置空間４０はミラーお
よびパリティ記憶装置空間を識別する記憶装置の図であ
る。たとえば、ＲＡＩＤ区域４２はＭブロック４３のミ
ラーＲＡＩＤ区域を表すが、ＲＡＩＤ区域４４はＮブロ
ック４５のパリティＲＡＩＤ区域を表す。これらＲＡＩ
Ｄ区域は物理的記憶装置空間３４の対応する区域 ０、
１、２、などに関連している。ミラーおよびパリティＲ
ＡＩＤ区域はディスクアレイの記憶装置空間３４の全体
を消費しても消費しなくてもよい。したがって、一定の
用途中、特定のＲＡＩＤレベル区域に対応しない未使用
で未指名の記憶装置空間が存在することがある。しか
し、このような記憶装置空間は下に更に詳細に説明する
ようにミラーＲＡＩＤ区域またはパリティＲＡＩＤ区域
に変換することができる。
【００３６】ＲＡＩＤ区域内の利用可能な記憶装置空間
は、ユーザプログラムまたはアプリケーションプログラ
ムに提示される記憶装置の図である第２のまたはフロン
トエンド仮想図５０に写像することもできる。ユーザプ
ログラムまたはアプリケーションプログラムから見る
と、第２の仮想図５０もディスク１２の利用可能な記憶
装置空間を表す一つの大きい記憶装置容量を表してい
る。仮想記憶装置空間５０は、個別に ０、１、
２、．．．Ｊ−１、Ｊ、Ｊ＋１、．．．、などとして参
照される同じ大きさの記憶装置ブロック５２および５３
の線形セットの図を呈する。仮想ブロック記憶装置空間
５０はＲＡＩＤ区域４０（矢印５４で表されている）に
より提示されている図の記憶装置ブロックを指す参照表
またはポインタにより表される。仮想ブロック表から参
照することができる少なくとも二つのＲＡＩＤ区域があ
るので、ミラーおよびパリティの双方の記憶装置空間を
利用することができる。好適には、ＲＡＩＤ区域４０の
記憶装置容量は記憶装置空間の仮想ブロック図のものの
ように同じ大きさのブロックに分割されている。
【００３７】ＲＡＩＤ管理システム１６はＲＡＩＤ区域
の構成を動的に変えることができる。ＲＡＩＤ区域は特
定の時期でのデータの信頼性の必要に応じて拡大し、ま
たは縮小することができる。その結果、第１の仮想図４
０のＲＡＩＤ区域のディスクへの写像およびフロントエ
ンド仮想図５０のＲＡＩＤ図４０への写像は一般に変化
の状態にある。メモリマップ記憶装置２１はＲＡＩＤ区
域をディスクに写像するＲＡＩＤ管理システム１６によ
り使用される現行の写像情報の他に、二つの仮想図の間
の写像に利用される情報をも保持している。ＲＡＩＤ管
理システムがＲＡＩＤレベル写像を動的に変えるにつれ
て、ＲＡＩＤ管理システムはメモリマップ記憶装置２１
にある写像情報をも更新して変更を反映させる。
【００３８】メモリマップ記憶装置２１を具現している
ＮＶＲＡＭ ２１ａおよび２１ｂの大きさは物理的記憶
装置空間３４および二つの仮想記憶装置空間４０および
５０を統括するすべての写像情報を保持するのに十分で
なれればならない。本発明の一局面によれば、ディスク
アレイの記憶容量（ＤＡcap）とメモリマップ記憶装置
の記憶容量（ＭＭＳcap）との間には一つの関係が存在
する。その関係は次のとおりである。 ＭＭＳcap（キロバイト）＝Ｃ×ＤＡcap（ギガバイト） ここでＣは約７０から９０までの範囲の常数である。最
も好適には、常数Ｃの値は８０である。
【００３９】記憶システム１０の動作を次に図１および
図４を参照して説明する。
【００４０】説明を継続する目的で、第２の仮想記憶装
置空間５０の仮想ブロック５３は物理的記憶装置空間３
４の区域１に格納されているパリティＲＡＩＤ区域４４
にある関連ブロック４５を参照する。このような仮想ブ
ロック５３を「パリティ仮想ブロック」という。同様
に、仮想ブロック５２は物理的記憶装置空間３４の区域
０に格納されているミラーＲＡＩＤ区域４２にある関連
ブロック４３を参照する。このような仮想ブロック５２
をここでは「ミラー仮想ブロック」という。
【００４１】一般に、データを一つのＲＡＩＤ区域から
他へ移動させるのに、第１のＲＡＩＤレベル（ミラーま
たはレベル１のような）を表す第１の仮想ブロック５２
を選択する。次に、第２のＲＡＩＤレベル（パリティま
たはレベル ３、４、または５ のような）を表す第２の
仮想ブロック５３の位置を突き止める。この第２の仮想
ブロックは好適に未使用であるが、未使用のブロックの
位置を突き止めることができなければ、一つを作り出
す。データを次に第１の仮想ブロックから第２の仮想ブ
ロックに移動し、これによりデータに冗長性レベルの変
更を受けさせる。たとえば、ミラー冗長性に従って一旦
記憶されていたデータを今度はパリティ冗長性に従って
記憶する。最終ステップとして、第２の仮想記憶装置空
間５０を修正し、更新してデータの移動を反映させる。
この処理中に発生する写像変更はメモリマップ記憶装置
21で更新される。
【００４２】継続する説明はデータを本発明の好適方法
およびシーケンスに従ってミラー記憶装置区域とパリテ
ィ記憶装置区域との間でマイグレート（移動）させるこ
との更に詳細な説明である。データをパリティＲＡＩＤ
区域４４を表す仮想ブロック５３からミラーＲＡＩＤ区
域４２を表す仮想ブロック５２に移動させるには、次ぎ
のシーケンスを採用する。 １． パリティＲＡＩＤ区域４４に現在記憶されている
仮想ブロック５３を要求する。 ２． ＲＡＩＤ管理システムがミラーＲＡＩＤ区域４２
にある未使用仮想ブロック５２の位置を突き止める。 ３． 見つからなければ、ＲＡＩＤ管理システムがミラ
ー仮想ブロックを作り出す。 ４． ＲＡＩＤ管理システムが移動すべき仮想ブロック
への新しい記憶装置要求を一時中止する。 ５． ＲＡＩＤ管理システムが仮想ブロックへのすべて
の活動データ記憶装置要求が完了するまで待つ。 ６． パリティ仮想ブロック５３からのデータを一時的
記憶バッファーに読み込む。 ７． 次にデータをステップ２で選定したミラー仮想ブ
ロック５２に書き込む。 ８． 仮想ブロック表を修正し、新しい仮想ブロックの
位置を参照する。 ９． 一時中止された記憶装置要求を再開する。 上の手順によれば、データは第２の仮想図でパリティ仮
想ブロック５３からミラー仮想ブロックまで移動してい
る。中間仮想図に関して、データはパリティＲＡＩＤ域
４４からミラーＲＡＩＤ区域４２まで移動している。物
理的記憶装置空間では、データは区域１から区域 ０ま
で移動している。
【００４３】ＲＡＩＤ管理システム１６は移動の目的で
僅かなＲＡＩＤ区域と同等な空間を保存する。保存され
ている空間は依頼人の用途には利用できず、ミラー記憶
装置区域とパリティ記憶装置区域との間でデータを移動
させるための一時的記憶装置位置として役立つ。保存さ
れている空間は新しいＲＡＩＤ記憶装置区域の創成また
はマイグレーションプロセス中のミラーＲＡＩＤ区域と
パリティＲＡＩＤ区域との間の変換の間に有用である。
空間をディスク上で隣接させることができ、または各種
の異なるディスクにわたり非隣接の態様で分布させるこ
とができる。
【００４４】未使用ミラー仮想ブロックの位置を突き止
めることができなければ（上のステップ３）、ＲＡＩＤ
管理システムは以下の好適シーケンスの方法に従って一
つを作り出そうとする。第１に、ＲＡＩＤ管理システム
はミラーＲＡＩＤ区域に変換することができる未使用で
指名されていないＲＡＩＤ区域の位置を突き止めようと
する。第２に、これが不具合であることがわかれば、Ｒ
ＡＩＤ管理システムは次に未使用パリティ仮想ブロック
の位置を突き止め、ミラー仮想ブロックをパリティに移
動させようとする。これはミラー仮想ブロックに自由に
新しいデータを受けさせる。この第２のステップが失敗
すれば、ＲＡＩＤ管理システムは次に多数のミラー仮想
ブロックを保存されているＲＡＩＤ区域を使用してパリ
ティに移動させることにより未使用ＲＡＩＤ区域を作り
出そうとする。ミラー仮想ブロックはパリティ仮想ブロ
ックより多い物理的記憶装置空間を占有しているので、
ミラー仮想ブロックのパリティＲＡＩＤ区域への移動
は、保存されているＲＡＩＤ区域のパリティＲＡＩＤ区
域への変換が必要であっても、未使用記憶装置の正味の
増大を生ずる。ミラーブロックのパリティへの移動は結
局ミラーＲＡＩＤ区域に変換することができる別の未使
用ＲＡＩＤ区域を生ずる。
【００４５】ミラー仮想ブロックの位置を突き止めて確
立する作成／変換プロトコルは、ＲＡＩＤ管理システム
にコンピュータアプリケーションによりパリティとミラ
ーとの間のメモリ割り当てを選択的に調節させるので有
利である。アプリケーションが変わると、ＲＡＩＤ管理
システムは上の三つの方法の一つ以上を採用して各種ア
プリケーションの特定の性能および信頼性の用件に対す
るミラー記憶装置区域の理想的量を規定する。
【００４６】ＲＡＩＤ管理システムは記憶装置要求が空
間作製シーケンスを待つ状況を回避してアイドル期間中
未使用ＲＡＩＤ区域を作り出すことによりミラー仮想ブ
ロックを得ようとする。しかし、ある状況では、記憶装
置要求を空間作成シーケンス中一時中止することがあ
る。ＲＡＩＤ管理システムは仮想ブロック記憶装置空間
を仮想空間が利用可能な物理的空間３４と同じかそれよ
り小さいように構成する。この方法で、技法のシーケン
スは常に未使用ミラーブロックを得る。
【００４７】ミラー仮想ブロックをパリティＲＡＩＤ区
域に移動するには、次のシーケンスを採用する。 １． ＲＡＩＤ管理システムがアクセス最新性またはア
クセス頻度のようなマイグレーション方針に従って移動
するミラー仮想ブロック５２を選択する。 ２． ＲＡＩＤ管理システムがパリティＲＡＩＤ区域４
４にある未使用仮想ブロック５２の位置を突き止める。 ３． このようなブロックを見付けることができなけれ
ば、保存されているＲＡＩＤ区域を上述の創成技法に従
ってパリティＲＡＩＤ区域に変換する。 ４． 移動させるべき仮想ブロックへの新しい記憶装置
要求を一時中止する。 ５． ＲＡＩＤ管理システムが仮想ブロックへのすべて
の活動記憶装置要求が完了するまで待つ。 ６． データをミラー仮想ブロック５２から一時的記憶
バッファに読み込む。 ７． データを選択されたパリティ仮想ブロック５３に
書き込む。 ８． 仮想ブロック表を修正して新しい仮想ブロック位
置を参照する。 ９． データ要求を再開する。 上の二つのシーケンスは本発明の記憶システムを動作さ
せることができる仕方の例を与えるために示してある。
他の各種手順および代案が可能であることが当業者は理
解するであろう。
【００４８】本発明の記憶システムは高性能および高デ
ータ利用度（すなわち、信頼性）を与えるが、比較的低
い記憶装置費用を示すので有利である。これはミラー記
憶装置およびパリティ記憶装置に関連する利益を引き出
すことにより達成される。記憶システムは更に記憶装置
ディスクアレイの外部に設置された不揮発性ＲＡＭの各
種仮想記憶装置空間の間の写像情報を管理することによ
り写像データにアクセスする際の性能を改善する。
【００４９】本発明は、ここに図示し且つ説明した特定
の特徴に限定されるものではない。本発明は、それ故、
同等事項の原理に従って適切に解釈される付記した特許
請求の範囲の正しい範囲に入るその形態または修正のい
ずれに関しても権利を主張される。
【００５０】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明を各実施態様毎に列挙する。 （１）． 複数のディスクを有するディスクアレイ、前
記ディスクアレイに結合してディスクへのおよびディス
クからのデータ転送を統括するディスクアレイコントロ
ーラー、前記ディスクアレイコントローラーに結合して
動作し、第１および第２のＲＡＩＤ区域をディスクに写
像するシステムであって、前記システムはデータを第１
のＲＡＩＤレベルに従って第１のＲＡＩＤ区域に記憶
し、データを第２のＲＡＩＤレベルに従って第２のＲＡ
ＩＤ区域に記憶し、データを定められた実行プロトコル
に従って前記ディスクの第１および第２のＲＡＩＤ区域
間で移行させる、ＲＡＩＤ管理システム、および前記デ
ィスクアレイの外部にあり、前記ＲＡＩＤ管理システム
に結合して動作し、前記第１および第２のＲＡＩＤ区域
をディスクアレイの内部にあるディスクに写像するのに
前記ＲＡＩＤ管理システムが使用する写像情報を記憶す
るメモリマップ記憶装置、を有するデータ記憶システ
ム。 （２）． 前記メモリマップ記憶装置は前記ディスクア
レイコントローラーの中に設置されている（１）に記載
のデータ記憶システム。 （３）． 前記メモリマップ記憶装置は写像情報を選択
された信頼性レベルに従って冗長的に記憶する（１）に
記載のデータ記憶システム。 （４）． 前記ディスクアレイは前記メモリマップ記憶
装置（ＭＭＳcap）の記憶容量より大きい記憶容量（Ｄ
Ａcap）を次の関係に従って備えている（１）に記載の
データ記憶システム。 ＭＭＳcap（キロバイト）＝Ｃ×ＤＡcap（メガバイト） ここでＣは約７０から９０までの範囲にある常数であ
る。 （５）． 前記第１のＲＡＩＤレベルはＲＡＩＤレベル
１であり、前記第２のＲＡＩＤレベルはＲＡＩＤレベル
５である（１）に記載のデータ記憶システム。 （６）． 前記ＲＡＩＤ管理システムの実行プロトコル
はアクセス最新性およびアクセス頻度から成るグループ
から選定された移動方針である（１）に記載のデータ記
憶システム。 （７）． 複数のディスクを有するディスクアレイ、前
記ディスクアレイに結合してディスクへのおよびディス
クからのデータ転送を統括するディスクアレイコントロ
ーラー、前記ディスクアレイコントローラーに結合して
動作し、第１および第２のＲＡＩＤ区域をディスクに写
像するシステムであって、前記システムはデータを第１
のＲＡＩＤレベルに従って第１のＲＡＩＤ区域に記憶
し、データを第２のＲＡＩＤレベルに従って第２のＲＡ
ＩＤ区域に記憶し、データを定められたの実行プロトコ
ルに従ってディスクの第１および第２のＲＡＩＤ区域間
で移行させる、ＲＡＩＤ管理システム、前記ディスクア
レイコントローラーに設置されている不揮発性ＲＡＭの
形を成し、前記ディスクアレイの外部に設置されてお
り、前記第１および第２のＲＡＩＤ区域をディスクに写
像するのに前記ＲＡＩＤ管理システムが使用する写像情
報を保持する更新可能なメモリマップ記憶装置、を有
し、前記ＲＡＩＤ管理システムは前記ディスクの第１お
よび第２のＲＡＩＤ区域を動的に変更し、メモリマップ
記憶装置の写像情報を更新して変更を反映させる、デー
タ記憶システム。 （８）． 前記ディスクアレイは前記メモリマップ記憶
装置（ＭＭＳcap）の記憶容量より大きい記憶容量（Ｄ
Ａcap）を次の関係に従って備えている（１１）に記載
のデータ記憶システム。 ＭＭＳcap（キロバイト）＝Ｃ×ＤＡcap（メガバイト） ここでＣは約７０から９０までの範囲にある常数であ
る。 （９）． 複数のディスクを有するディスクアレイ、前
記ディスクアレイに結合してディスクへのおよびディス
クからのデータ転送を統括するコントローラーであっ
て、前記ディスクアレイは第１の記憶装置空間を選択さ
れた写像情報に従って第２の記憶装置空間に写像するこ
とができる異なる記憶装置空間として特徴付けることが
できるものであるディスクアレイコントローラー、およ
び前記ディスクアレイの外部にあって第１の記憶装置空
間を第２の記憶装置空間に写像するのに使用される写像
情報を記憶するメモリマップ記憶装置、を有するデータ
記憶システム。 （１０）． メモリマップ記憶装置はディスクアレイコ
ントローラーに設置されている（９）に記載のデータ記
憶システム。
【００５１】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いると、高性
能、高データ利用度、低価格な記憶システムを提供す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による記憶システムの概略ブロック図で
ある。
【図２】ＲＡＩＤレベル１のデータ記憶装置を示す概略
図である。
【図３】ＲＡＩＤレベル５のデータ記憶装置を示す概略
図である。
【図４】本発明の記憶装置写像構成の概略図である。
【符号の説明】
１０ 記憶システム １１ ディスクアレイ １２ ディスク １３ インターフェースバス １４ ディスクアレイコントローラー １４ａ ディスクアレイコントローラー Ａ １４ｂ ディスクアレイコントローラー Ｂ １５ インターフェースプロトコル １６ ＲＡＩＤ管理システム １８ ミラーグループ ２０ ディスク ２１ メモリマップ記憶装置 ２２ パリティグループ ２４ ディスク ２６ 第１の組のディスク ２８ 第２の組のディスク ３０ ５個のディスク ３２ 第６のディスク
フロントページの続き (72)発明者 マーヴィン・ディー・ネルソン アメリカ合衆国アイダホ州ボイジー、サン フラワー・レイン 9055 (72)発明者 セレサ・エイ・バークス アメリカ合衆国アイダホ州メリディアン、 サン・ラモン・ドライブ 3100

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のディスクを有するディスクアレイ、 前記ディスクアレイに結合してディスクへのおよびディ
    スクからのデータ転送を統括するディスクアレイコント
    ローラー、 前記ディスクアレイコントローラーに結合して動作し、
    第１および第２のＲＡＩＤ区域をディスクに写像するシ
    ステムであって、前記システムはデータを第１のＲＡＩ
    Ｄレベルに従って第１のＲＡＩＤ区域に記憶し、データ
    を第２のＲＡＩＤレベルに従って第２のＲＡＩＤ区域に
    記憶し、データを定められた実行プロトコルに従って前
    記ディスクの第１および第２のＲＡＩＤ区域間で移行さ
    せる、ＲＡＩＤ管理システム、および前記ディスクアレ
    イの外部にあり、前記ＲＡＩＤ管理システムに結合して
    動作し、前記第１および第２のＲＡＩＤ区域をディスク
    アレイの内部にあるディスクに写像するのに前記ＲＡＩ
    Ｄ管理システムが使用する写像情報を記憶するメモリマ
    ップ記憶装置、を有するデータ記憶システム。
  2. 【請求項２】前記メモリマップ記憶装置は前記ディスク
    アレイコントローラーの中に設置されている請求項１に
    記載のデータ記憶システム。
  3. 【請求項３】前記メモリマップ記憶装置は写像情報を選
    択された信頼性レベルに従って冗長的に記憶する請求項
    １に記載のデータ記憶システム。
  4. 【請求項４】前記ディスクアレイは前記メモリマップ記
    憶装置（ＭＭＳcap）の記憶容量より大きい記憶容量
    （ＤＡcap）を次の関係に従って備えている請求項１に
    記載のデータ記憶システム。 ＭＭＳcap（キロバイト）＝Ｃ×ＤＡcap（メガバイト） ここでＣは約７０から９０までの範囲にある常数であ
    る。
  5. 【請求項５】前記第１のＲＡＩＤレベルはＲＡＩＤレベ
    ル１であり、前記第２のＲＡＩＤレベルはＲＡＩＤレベ
    ル５である請求項１に記載のデータ記憶システム。
  6. 【請求項６】前記ＲＡＩＤ管理システムの実行プロトコ
    ルはアクセス最新性およびアクセス頻度から成るグルー
    プから選定された移動方針である請求項１に記載のデー
    タ記憶システム。
  7. 【請求項７】複数のディスクを有するディスクアレイ、 前記ディスクアレイに結合してディスクへのおよびディ
    スクからのデータ転送を統括するディスクアレイコント
    ローラー、 前記ディスクアレイコントローラーに結合して動作し、
    第１および第２のＲＡＩＤ区域をディスクに写像するシ
    ステムであって、前記システムはデータを第１のＲＡＩ
    Ｄレベルに従って第１のＲＡＩＤ区域に記憶し、データ
    を第２のＲＡＩＤレベルに従って第２のＲＡＩＤ区域に
    記憶し、データを定められたの実行プロトコルに従って
    ディスクの第１および第２のＲＡＩＤ区域間で移行させ
    る、ＲＡＩＤ管理システム、 前記ディスクアレイコントローラーに設置されている不
    揮発性ＲＡＭの形を成し、前記ディスクアレイの外部に
    設置されており、前記第１および第２のＲＡＩＤ区域を
    ディスクに写像するのに前記ＲＡＩＤ管理システムが使
    用する写像情報を保持する更新可能なメモリマップ記憶
    装置、を有し、 前記ＲＡＩＤ管理システムは前記ディスクの第１および
    第２のＲＡＩＤ区域を動的に変更し、メモリマップ記憶
    装置の写像情報を更新して変更を反映させる、データ記
    憶システム。
  8. 【請求項８】前記ディスクアレイは前記メモリマップ記
    憶装置（ＭＭＳcap）の記憶容量より大きい記憶容量
    （ＤＡcap）を次の関係に従って備えている請求項１１
    に記載のデータ記憶システム。 ＭＭＳcap（キロバイト）＝Ｃ×ＤＡcap（メガバイト） ここでＣは約７０から９０までの範囲にある常数であ
    る。
  9. 【請求項９】 複数のディスクを有するディスクアレ
    イ、 前記ディスクアレイに結合してディスクへのおよびディ
    スクからのデータ転送を統括するコントローラーであっ
    て、前記ディスクアレイは第１の記憶装置空間を選択さ
    れた写像情報に従って第２の記憶装置空間に写像するこ
    とができる異なる記憶装置空間として特徴付けることが
    できるものであるディスクアレイコントローラー、およ
    び前記ディスクアレイの外部にあって第１の記憶装置空
    間を第２の記憶装置空間に写像するのに使用される写像
    情報を記憶するメモリマップ記憶装置、を有するデータ
    記憶システム。
  10. 【請求項１０】 メモリマップ記憶装置はディスクアレ
    イコントローラーに設置されている請求項９に記載のデ
    ータ記憶システム。
JP7164750A 1994-06-07 1995-06-07 記憶システム Pending JPH07334315A (ja)

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US253,442 1994-06-07
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