JPH0784732A - 冗長性管理機能付メモリ・システムおよび方法 - Google Patents

冗長性管理機能付メモリ・システムおよび方法

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JPH0784732A
JPH0784732A JP6217937A JP21793794A JPH0784732A JP H0784732 A JPH0784732 A JP H0784732A JP 6217937 A JP6217937 A JP 6217937A JP 21793794 A JP21793794 A JP 21793794A JP H0784732 A JPH0784732 A JP H0784732A
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JP6217937A
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マイケル・ビー・ジャコブソン
John W Fordemwalt
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Douglas L Voigt
ダグラス・エル・ボイト
Marvin D Nelson
マーヴィッド・ディー・ネルソン
Hamid Vazire
ハミッド・ヴァザイラー
Robert Baird
ロバート・バード
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高いパフォーマンス、高いデータの利用可能性
（信頼性）および比較的低い蓄積コストの冗長性機能を
備えるメモリ・システムを提供する。 【構成】メモリ・システム１０は、ミラーおよびバリテ
ィの冗長性に従ってデータを蓄積できる複数のディスク
１２を備える。ディスク１２の全てによって提供される
利用可能な蓄積スペースの中で、該当する蓄積スペース
の一部はミラーの冗長性のために割り当てられ、別の部
分はバイティの冗長性のために割り当てられる。ＲＡＩ
Ｄ管理システム１６は、アプリケーショの特性に合わせ
て、ミラーおよびバリティの冗長的な蓄積の割合を調整
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、データ蓄積の冗長性管
理を備えたコンピュータ・ディスク・アレイのような、
欠陥を検出する能力を備えた不揮発性のメモリ・システ
ムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ・システムは、その速度、
信頼度および処理能力の見地において絶えず改善されて
いる。その結果として、コンピュータは、より複雑で精
妙なアプリケーションの処理をすることができる。しか
しながら、コンピュータが改善されるにつれて、大容量
蓄積部および入出力（Ｉ／Ｏ）装置にかかるパフォーマ
ンスの要求は増大する。一般的に、Ｉ／Ｏパフォーマン
スには、コンピュータの成長する能力に調子を合わせる
ことは困難であった。
【０００３】大容量蓄積部の産業は２個の主要な課題に
当面している。即ち、（１）データをアクセスするアプ
リケーションの制限要因にならないようにＩ／Ｏパフォ
ーマンスを改善すること、および、（２）処理に当たる
コンピュータ・システムの期待された寿命を遥かに越え
る信頼度レベルで、オンライン・データに対するアクセ
スを提供すること、という主要な課題に当面している。
ここで、The RAIDBook(RAID Advisory Board, Lino Lak
es, Minnesotaにより、１９９３年６月９日に刊行され
た A Source Book for RAID Technology)が参照され
る。蓄積装置は、費用に効果のある態様でこれらの目標
に合致することが望まれる。
【０００４】現在のディスクＩ／Ｏシステムのパフォー
マンスには制限があるが、その理由は、それに蓄積され
るデータが、探索およびディスク回転の比較的遅いプロ
セスによって配置されるためである。これに加えて、デ
ータはディスク・メディアとの間でシリアル・ビット・
ストリームで伝送され、これによっても速度が抑制され
る。従って、その製造業者は、より頻繁にアクセスされ
るデータが、Ｉ／Ｏ資源を横切って均等に分散されるよ
うな態様でディスク上のデータを再配列するシステムの
設計を試行している。
【０００５】大容量の蓄積システムに対しては、コス
ト、パフォーマンスおよび利用可能性という、３個の主
要な設計基準がある。メモリ・システムを生産するため
に最も望ましいことは、メガバイト当たりのコストが低
く、高い入出力のパフォーマンスおよび高いデータの利
用可能性を備えることである。”利用可能性(availabil
ity)”とは、データのあるものが欠陥またはその他の理
由のためにアクセス不能になったとしても、蓄積システ
ム内に蓄積されているデータを復元する能力のことであ
り、また、このような欠陥があっても連続する動作を確
実にする能力のことである。典型的には、データの利用
可能性は冗長性を通して付与されるものであり、ここ
に、データまたはデータ間の関係は複数の位置に蓄積さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】冗長性のあるデータを
蓄積することについては２個の一般的な方法がある。第
１の即ち”ミラー(mirror)”の方法によれば、データは
複写されて、蓄積システムの２個の分離した領域に蓄積
される。例えばディスク・アレイにおいては、該ディス
ク・アレイの２個の分離したディスク上に同等のデータ
が生成される。このミラーの方法は、二重蓄積技術によ
り、高いパフォーマンスおよび高いデータの利用可能性
という利点を備える。しかしながら、このミラーの方法
は、データ蓄積のコストが実質的に倍増されるために、
比較的高価である。
【０００７】第２の即ち”パリティ(parity)”の方法に
おいては、冗長性のあるデータを蓄積するために蓄積領
域の一部が用いられるが、冗長性のある蓄積領域の大き
さはオリジナルのデータを蓄積するために用いられる残
りの蓄積スペースよりは小さい。例えば５個のディスク
を有するディスク・アレイにおいて、データを蓄積する
ために４個のディスクを用いることが可能であり、第５
のディスクは冗長性のあるデータの蓄積に専用される。
このパリティの方法にはミラーの方法よりもコストが少
ないという利点はあるが、該ミラーの方法と比較したと
きに、パフォーマンスおよび利用可能性の特性は低い。
【０００８】本発明の目的は、高いパフォーマンス、高
いデータの利用可能性および低いコストという３個の所
望の特質を達成するメモリ・システムを提供することで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、メモリ
・システムに含まれている不揮発性の記憶装置には、
（ミラーの冗長性のような）第１の冗長性のレベルによ
ってデータを蓄積する第１のメモリ位置、および、（パ
リティの冗長性のような）第２の冗長性レベルによって
データを蓄積する第２のメモリ位置が備えられている。
該メモリ・システムに更に含まれているマネージャー手
段は、（データ・アクセスの新しさまたはデータ・アク
セスの頻度が採用される移動ポリシーのような）特定の
データに対して定義されるパフォーマンス・プロトコル
に基づいて、第１および第２のメモリ位置の間でデータ
を伝送するためのものである。
【００１０】本発明は、次のステップを備えるディスク
・アレイ上のデータを管理する方法にも関係している。
即ち、 （１）複数のディスク上に物理的な蓄積スペースを設け
るステップ； （２）多重の第１および第２の領域を備える仮想蓄積ス
ペースに物理的な蓄積スペースをマッピングするステッ
プ； （３）第１の冗長性レベルにより第１の領域にデータを
蓄積するステップ； （４）第２の冗長性レベルにより第２の領域にデータを
蓄積するステップ；および、 （５）仮想蓄積スペースの第１の領域から仮想蓄積スペ
ースの第２の領域にデータを移動するステップ；を含む
ディスク・アレイ上のデータを管理する方法にも関係し
ている。
【００１１】
【実施例】図１に示されたメモリ・システム１０は本発
明に従って構成されたものである。メモリ・システム１
０は、好適には、複数のディスク１２，該ディスクとの
間でのデータの伝送を調整するディスク・アレイ・コン
トローラ１４，および、ＲＡＩＤ管理システム１６であ
る。
【００１２】本発明の開示で示される”ディスク”と
は、自己の蓄積の欠陥を検出する能力を備える、任意の
不揮発性であり、ランダム・アクセスができ、再書き込
みすることができる大容量の蓄積装置である。それに、
回転する磁気および光学ディスクの双方であり、また、
（ＰＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ、および、ＥＥＰＲＯＭのよう
な）固体ディスクおよび不揮発性の電子的な蓄積要素を
含む。”ディスク・アレイ”という用語はディスクの集
まりに当たるものであり、（コントローラのような）ハ
ードウエアはそれらを一つまたは複数のホスト・コンピ
ュータに接続させることが要求され、また、管理用のソ
フトウエアは物理的なディスクの動作を制御するために
用いられて、それらを一つまたは複数の仮想ディスクと
してホスト・コンピュータに提供される。”仮想ディス
ク”は管理用のソフトウエアによって実現される抽象的
なエンティティである。
【００１３】”ＲＡＩＤ”（Redundant Array of Indep
endent Disks（独立型ディスクの冗長性のあるアレ
イ））なる用語は、物理的な蓄積容量の一部が、蓄積容
量の残りに蓄積されたユーザ・データに関する冗長性の
情報を蓄積するために用いられるディスク・アレイを意
味するものである。冗長性の情報は、アレイの一部のデ
ィスクの一つまたはそれに対するアクセス経路に不具合
が生じたときに、ユーザ・データの再生成を可能にする
ものである。ＲＡＩＤシステムについてのより詳細な説
明は、The RAIDBook(RAID Advisory Board, Lino Lake
s, Minnesota により、１９９３年６月９日に出版され
た A Source Book for RAID Technology)なる表題の文
書に見出される。
【００１４】ディスク・アレイ・コントローラ１４は、
小型コンピュータ・システム・インタフェース（ＳＣＳ
Ｉ）のような一つまたは複数のインタフェース・バス１
３を介してディスク１２に結合される。ＲＡＩＤ管理シ
ステム１６は、インタフェース・プロトコル１５を介し
てディスク・アレイ・コントローラ１４に結合される。
メモリ・システム１０は、Ｉ／Ｏインタフェース・バス
１７を介してホスト・コンピュータ（図示されない）に
結合される。ＲＡＩＤ管理システム１６は、分離した構
成部として具体化され、または、ディスク・アレイ・コ
ントローラ１４内もしくはホスト・コンピュータ内に構
成されることができて、ディスクの蓄積および信頼度レ
ベルを制御するための、および、種々の信頼度の蓄積レ
ベル間でのデータを伝送するためのマネージャー手段を
備える。これらの信頼度の蓄積レベルは、好適には、後
述されるようなミラーまたはパリティの冗長性のレベル
であるが、冗長性を全く持たない信頼度の蓄積レベルを
含ませることもできる。
【００１５】図１に、多重ディスク２０からなるミラー
・グループ１８に配列され、また、多重ディスク２４か
らなるパリティ・グループ２２に配列されたディスク１
２を示す。ミラー・グループ１８で表されるディスク・
アレイの第１のメモリ位置即ちＲＡＩＤ領域には、第１
即ちミラーの冗長性レベルによるデータが蓄積される。
このミラーの冗長性レベルはＲＡＩＤレベル１としても
考えられる。ＲＡＩＤレベル１即ちディスクのミラー操
作によれば、データの全てのビットが複写され、メモリ
・システム内に蓄積されるという１対１の保護をするこ
とにより、最高のデータの信頼度が提供される。ミラー
の冗長性は、図１における３対のディスク２０によって
図式的に表わされている。オリジナル・データは第１の
セットのディスク２６に蓄積されており、これに対し
て、複写された冗長性のデータは対にされた第２のセッ
トのディスク２８に蓄積されている。
【００１６】図２にはＲＡＩＤレベル１によるデータの
蓄積部をより詳細に示している。垂直の列は個々のディ
スクを表しており、ディスク０，１，２および３が例示
されている。水平の行は”ストライプ”を表しており、
その中のデータはアレイにおけるディスクを横切って分
散されている。一つのストライプは多くのセグメントを
有し、一つのセグメントは各々のディスクに関連してい
る。この例においては、ストライプ０のセグメント０に
おけるディスク０に蓄積されたデータは、複写されて、
ストライプ０のセグメント０’におけるディスク１に蓄
積される。同様にして、ストライプ２のセグメント５に
おけるディスク２に蓄積されたデータは、ディスク３上
のストライプ２のセグメント５’にミラー操作される。
この態様において、データの各断片は複写されてディス
ク上に蓄積される。図２の冗長性のレイアウトは説明の
目的で用意されたものである。しかしながら、冗長性の
データは、図示のものと同じストライプに整頓して配置
される必要はない。例えば、ストライプ１のセグメント
２におけるディスク０に蓄積されたデータは、複写され
て、ストライプＳのセグメントＴ’におけるディスク３
に配置されることができる。
【００１７】図１において、ディスク２４のパリティ・
グループ２２は第２のメモリ位置即ちＲＡＩＤレベル５
を表しており、ＲＡＩＤレベル５のような第２の冗長性
レベルに従って蓄積される。この説明的な例示におい
て、オリジナル・データは５個のディスク３０に蓄積さ
れ、冗長性の”パリティ”データは第６のディスク３２
に蓄積される。
【００１８】図３に、パリティＲＡＩＤ領域のレイアウ
トをより詳細に示す。ＲＡＩＤ領域は、多重のディスク
および多くの等しい大きさのストライプを有する。単一
のディスク上に存在するストライプの部分はセグメント
である。この例においては、データはＲＡＩＤレベル５
に従って蓄積されており、セグメントに蓄積されている
冗長性のデータは英字Ｐによって参照される。冗長性の
Ｐセグメントには、ストライプ内の別のセグメントのパ
リティを蓄積させる。例えばストライプ０には、ディス
ク３の冗長性のＰセグメントにディスク０，１および２
のパリティを蓄積させる。各ストライプに対するパリテ
ィは排他的論理和関数によって計算されるが、これは次
の記号で表される。
【００１９】
【数１】
【００２０】始めの４個のストライプに対するパリティ
（対応するストライプを下付き添字の数字で表わす）は
次の通りである。
【００２１】
【数２】
【００２２】パリティの冗長性により、ディスクの一つ
において利用不可能になるデータの再生成が許される。
例えば、セグメント５におけるデータが利用不可能にな
るならば、その内容は、セグメント３と４，およびセグ
メントＰにおけるパリティ・データから確定される。パ
リティによる蓄積はミラーによる蓄積よりは安価である
が、その信頼度も低く、また、パフォーマンスも低い。
【００２３】図１のディスク管理は概念的な目的のため
に設けられている。実際には、メモリ・システム１０
は、ミラーおよびパリティの冗長性に従ってデータを蓄
積できる複数のディスク１２を単に備えるだけである。
ディスク１２の全てによって提供される利用可能な蓄積
スペースの中で、該当する蓄積スペースの一部はミラー
の冗長性のために割り当てられ、別の部分はパリティの
冗長性のために割り当てられる。ディスク１２は、好適
には、複数の等しい大きさの蓄積領域（図４においては
数字３５で参照される）を備えるように構成されてお
り、ここに、個別の領域は多重のセグメントを有してい
る。この特徴については、図４を参照しながらより詳細
に後述される。
【００２４】本発明のメモリ・システム１０は、ミラー
とパリティ蓄積法との間のデータの”移動”を管理する
ために特有なものである。双方の冗長性の型の管理は、
ＲＡＩＤ管理システム１６（図１）によって調整され
る。ＲＡＩＤ管理システム１６は、パリティＲＡＩＤ領
域に対するキャッシュと類似の動作をするミラーＲＡＩ
Ｄ領域によるメモリの階層性として、２個の異なる型の
ＲＡＩＤ領域を管理する。一旦データがパリティＲＡＩ
Ｄ領域からミラーＲＡＩＤ領域に移動されると、パリテ
ィＲＡＩＤ領域においてかつて占有されたスペースは、
別のデータの蓄積のために利用可能である。ＲＡＩＤ管
理システム１６は、ミラーとパリティＲＡＩＤ領域との
間のデータが、定義されたパフォーマンス・プロトコル
に従って、シフト、組織化その他の管理がなされる。ミ
ラーとパリティＲＡＩＤ領域との間でデータを動かすプ
ロセスは、”移動(migration)”として参照される。
【００２５】メモリ・システム１０には、ミラーＲＡＩ
Ｄ領域においては、最高のパフォーマンスおよび信頼度
が可能にされることから、よりクリティカルなデータが
配置される。ＲＡＩＤ管理システム１６によって実施さ
れるパフォーマンス・プロトコルには、２個の好適な移
動ポリシーの中の一つが備えられる。その第１の移動ポ
リシーによれば、最も高い頻度でアクセスされるデータ
はミラーＲＡＩＤ領域１８内に保持される。より低い頻
度でアクセスされるデータはパリティＲＡＩＤ領域２２
内に保持される。第２の移動ポリシーによれば、”アク
セスの新しさ”として知られているように、最も最近に
検索されたデータがミラーＲＡＩＤ領域１８内に保持さ
れ、これに対して、残りのデータはパリティＲＡＩＤ領
域２２内に保持される。その他のパフォーマンス・プロ
トコルも採用することができる。理想的には、このよう
なプロトコルは特定のコンピュータのアプリケーション
に基づいて定義される。
【００２６】この態様において、ＲＡＩＤ管理システム
１６は、そのアプリケーションまたはユーザの要求に従
って、メモリ・システムの蓄積資源を効果的に”調整さ
せる”。例えば、高いパフォーマンスおよび信頼度を必
要とするアプリケーションにおいては、ＲＡＩＤ管理シ
ステムは比例的に大きくなるミラーＲＡＩＤ領域を生成
および定義し、これにより、パリティＲＡＩＤ領域に比
較して、ミラーの冗長性に対するより大量の物理的な蓄
積容量を専用化する。これと反対に、コストが重要であ
り、パフォーマンスまたは信頼度にはさほどの重要性が
ないアプリケーションにおいては、ＲＡＩＤ管理システ
ムは、ミラーＲＡＩＤ領域に比較して、比例的に大きく
なるパリティＲＡＩＤ領域を設定する。従って、本発明
のメモリ・システムによれば、最大の柔軟性および適合
性が可能になる。
【００２７】図４に、マッピングされた仮想蓄積スペー
スの多重の並びとして、メモリ・システム１０の利用可
能な蓄積スペースのメモリ・マッピングを示す。図にお
ける各長方形は、物理的な蓄積スペースの展望を表す。
この図において、物理的な蓄積スペース３４は２個の仮
想蓄積図４０および５０によって参照される。物理的な
蓄積スペース３４は（図１におけるディスク１２のよう
な）４個のディスク０，１，２，および３によって表さ
れる。該ディスクに関連した４個の長方形は物理的な蓄
積スペースの図を表しており、ここに、ディスク１，
２，および３は近似的に等しい蓄積容量を有し、また、
ディスク０は僅かに小さい蓄積容量を有している。蓄積
スペース３４は領域０，１，２，等に区分される。個々
の領域は多重の領域３５を備え、好適には、ディスク・
アレイ全体を横切り、大きさ的には同じものである。
【００２８】ディスクの蓄積スペースは、物理的な蓄積
スペース３４の第１即ち中間メディアの仮想図４０にマ
ッピングされる。この第１の仮想図は概念的にはＲＡＩ
Ｄ領域のセットであり、ユーザまたはアプリケーション
・プログラムによって調べられたときには、ディスク
０，１，２，および３上の全体的な蓄積スペースを示す
一つの大きな蓄積スペースを表すことになる。従って、
ＲＡＩＤ領域における長方形の高さはディスクのそれよ
りも高いものとして示される。
【００２９】ＲＡＩＤ領域蓄積スペース４０は、ミラー
およびパリティ蓄積スペースを同定する蓄積部の図であ
る。例えば、ＲＡＩＤ領域４２はＭブロック４３のミラ
ーＲＡＩＤ領域を表しており、これに対して、ＲＡＩＤ
領域４４はＮブロック４５のパリティＲＡＩＤ領域を表
している。これらのＲＡＩＤ領域は物理的な蓄積スペー
ス３４上の対応する領域０，１，２，等に関連してい
る。ミラーおよびパリティＲＡＩＤ領域は、ディスク・
アレイの全体的な蓄積スペース３４を使用し尽くしても
よいし、または使用を尽くさなくてもよい。従って、あ
るアプリケーションの間には、特定のＲＡＩＤレベルの
領域には対応しない未使用または未指定の蓄積スペース
が存在することがあり得る。しかしながら、このような
蓄積スペースは、より詳細に後述されるようにミラーま
たはパリティＲＡＩＤ領域に変換することができる。
【００３０】ＲＡＩＤ領域において利用可能な蓄積スペ
ースは、ユーザまたはアプリケーション・プログラムに
対して提供される蓄積部の図である、第２即ちフロント
で仮想の図５０にもマッピングすることができる。ユー
ザまたはアプリケーション・プログラムによって調べら
れるときには、第２の仮想図５０も、ディスク１２上の
利用可能な蓄積スペースを示す単一の大きい蓄積容量を
表すことになる。仮想の蓄積スペース５０は、個別に
０，１，２，・・・Ｊ−１，Ｊ，Ｊ＋１，・・・等のよ
うに参照される等しい大きさの蓄積ブロック５２および
５３の線形的なセットの図を表す。仮想のブロック蓄積
スペース５０は、（矢印５４で表されるような）ＲＡＩ
Ｄ領域４０において表される図において、蓄積ブロック
に対する参照またはポインタのテーブルによって表され
る。
【００３１】ミラーおよびパリティ蓄積領域の双方が利
用可能であるように、少なくとも２個のＲＡＩＤ領域を
仮想ブロック・テーブルから参照することができる。好
適には、ＲＡＩＤ領域４０の蓄積容量は、仮想ブロック
・テーブルがある特定のＲＡＩＤ領域およびＲＡＩＤ領
域の相対的なブロック・ナンバーを参照できるように、
蓄積スペースの仮想ブロック図のそれと同じ大きさのブ
ロックに分割される。説明を続行する目的のために、第
２の仮想蓄積スペース５０の仮想ブロック５３では、物
理的な蓄積スペース３４の領域１に蓄積されているパリ
ティＲＡＩＤ領域４４内の関連のブロック４５が参照さ
れる。同様にして、仮想ブロック５２では、物理的な蓄
積スペース３４の領域０に蓄積されているミラーＲＡＩ
Ｄ領域４２内の関連のブロック４３が参照される。この
ような仮想ブロック５２は、ここでは”ミラー仮想ブロ
ック”として参照される。
【００３２】メモリ・システム１０の動作については、
図１および図４を参照しながら説明される。
【００３３】概略的にいえば、一つのＲＡＩＤ領域から
別のものにデータを移動させるために、（ミラー即ちレ
ベル１のような）第１のＲＡＩＤレベルを表す第１の仮
想ブロック５２が選択される。次に、（パリティまたは
レベル３，４，または５のような）第２のＲＡＩＤレベ
ルを表す第２の仮想ブロック５３が位置決めされる。こ
の第２の仮想ブロックは好適には未使用のものである
が、未使用のブロックを位置決めできないときには、そ
れを生成される。これに次いで、第１の仮想ブロックか
ら第２の仮想ブロックへとデータが伝送され、該データ
が冗長性のレベルの変化をこうむるようにされる。例え
ば、ミラーの冗長性に従って一旦蓄積されたデータは、
ここではパリティの冗長性に従って蓄積されることにな
る。その最終的なステップとしては、第２の仮想蓄積ス
ペース５０が、データのシフトを反映して修正・更新さ
れる。
【００３４】継続して検討するために、本発明の好適な
方法およびシーケンスに従って、ミラーとパリティ蓄積
領域との間のデータの移動について、より詳細な説明を
する。パリティＲＡＩＤ領域４４を示す仮想ブロック５
３からミラーＲＡＩＤ領域４２を示す仮想ブロック５２
へとデータを移動させるためには、次のシーケンスが採
用される。即ち、 １． 現在パリティＲＡＩＤ領域４４に蓄積されている
仮想ブロック５３に対する要求がなされる。 ２． ＲＡＩＤ管理システムにより、ミラーＲＡＩＤ領
域４２内の未使用の仮想ブロック５２の位置決めがなさ
れる。 ３． 何も発見されなかったときには、ＲＡＩＤ管理シ
ステムにより、（後述される）ミラー仮想ブロックが生
成される。 ４．ＲＡＩＤ管理システムにより、移動されるべき仮想
ブロックに対する新規な蓄積要求が留保される。 ５．ＲＡＩＤ管理システムは、仮想ブロックに対する全
ての活性のデータ蓄積要求が完了されるまで待機する。 ６． パリティ仮想ブロック５３からのデータが一時的
なメモリ・バッファに読み込まれる。 ７． 次にデータはステップ２において選択されたミラ
ー仮想ブロック５２に書き込まれる。 ８． 仮想ブロック・テーブルは、新規な仮想ブロック
位置を参照するために修正される。 ９． 留保された蓄積要求が再開される。 というシーケンスが採用される。上述の手順によれば、
データは、パリティ仮想ブロック５３からミラー仮想ブ
ロック５２へと、第２の仮想的な展望において移動され
る。中間の仮想的な展望に関しては、データは、パリテ
ィＲＡＩＤ領域４４からミラーＲＡＩＤ領域４２へと移
動される。物理的な蓄積スペースにおいては、データは
領域１から領域０に移動される。
【００３５】ＲＡＩＤ管理システム１６によれば、移動
の目的のために僅かなＲＡＩＤ領域が保留される。該保
留された領域は、クライエントのアプリケーションの蓄
積のためには利用可能ではないけれども、ミラーとパリ
ティ蓄積領域との間を移動されるデータのためには、一
時的な蓄積位置として作用する。これらの保留されたＲ
ＡＩＤ領域は、新規なＲＡＩＤ蓄積領域の生成の間には
有用であり、または、移動プロセスの間のミラーとパリ
ティＲＡＩＤ領域との間での変換にも有用である。
【００３６】未使用のミラー仮想ブロックの位置決めが
できない（上記のステップ３）ときには、ＲＡＩＤ管理
システムは、次のような好適な技術のシーケンスに従っ
て、それを生成するための試行をする。第１に、ＲＡＩ
Ｄ管理システムは、ミラーＲＡＩＤ領域に変換できる未
使用で未指定のＲＡＩＤ領域の位置決めを試行する。第
２に、これが不成功であったときには、ＲＡＩＤ管理シ
ステムは、これに次いで、未使用のパリティ仮想ブロッ
クの位置決め、および、ミラー仮想ブロックのパリティ
への移動を試行する。これにより、ミラー仮想ブロック
は新規なデータの受け入れが自由になる。この第２のス
テップが失敗したときには、ＲＡＩＤ管理システムは、
保留されているＲＡＩＤ領域を用いて多くのミラー仮想
ブロックをパリティ移動させることにより、未使用のＲ
ＡＩＤ領域の生成を試行する。ミラー仮想ブロックはパ
リティ仮想ブロックよりも多数の物理的な蓄積スペース
を占有していることから、パリティＲＡＩＤ領域へのミ
ラー仮想ブロックの移動の結果として、保留されたＲＡ
ＩＤ領域をパリティＲＡＩＤ領域に変換することが要求
されたとしても、未使用の蓄積部の正味の増大がもたら
される。ミラー・ブロックをパリティに変換することの
結果として、最後には、ミラーＲＡＩＤ領域に変換する
ことができる追加的な未使用のＲＡＩＤ領域がもたらさ
れる。
【００３７】パリティとミラー領域との間のメモリ配置
をコンピュータ・アプリケーションに従って選択的に調
節することがＲＡＩＤ管理システムによって許容される
ので、ミラー仮想ブロックの位置決め・設定のために用
いられる生成／変換プロトコルには利点がある。アプリ
ケーションが変動するにつれて、ＲＡＩＤ管理システム
は、上記の３個の技術の一つまたは複数を採用して、種
々のアプリケーションに対する特定のパフォーマンスお
よび信頼度の要求のために理想的な量のミラー蓄積領域
を定義する。
【００３８】ＲＡＩＤ管理システムは、アイドル・タイ
ムの間に未使用のＲＡＩＤ領域を生成させることにより
ミラー仮想ブロックをもたらすためのスペース作成シー
ケンスを、蓄積要求が待機せねばならないという状況の
回避を試行する。しかしながら、ある種の状況におい
て、スペース作成シーケンスの間は蓄積要求が留保され
る。ＲＡＩＤ管理システムによれば、仮想スペースが利
用可能な物理的スペース３４と同じ大きさであるか、ま
たは、これよりも小さいというやり方で、仮想ブロック
の蓄積スペースを配置するようにされる。この態様にお
いて、該シーケンスの技術により、未使用のミラー・ブ
ロックが常にもたらされる。
【００３９】ミラー仮想ブロックをパリティＲＡＩＤ領
域に移動するためには、次のシーケンスが採用される。
即ち、 １． ＲＡＩＤ管理システムは、アクセスの新しさまた
はアクセスの頻度のような移動ポリシーに従って、ミラ
ー仮想ブロック５２を移動のために選択する。 ２． ＲＡＩＤ管理システムは、パリティＲＡＩＤ領域
４４における未使用の仮想ブロック５２の位置決めをす
る。 ３． このようなブロックを発見できないときには、上
述された生成技術に従って、保留されているＲＡＩＤ領
域がパリティＲＡＩＤ領域に変換される。 ４． 移動されるべき仮想ブロックに対する新規の蓄積
要求が留保される。 ５． ＲＡＩＤ管理システムは、仮想ブロックに対する
全ての活性の蓄積要求が完了するまで待機する。 ６． ミラー仮想ブロック５２からのデータが一時的な
メモリ・バッファに読み取られる。 ７． 選択されたパリティ仮想ブロック５３に対してデ
ータが書き込まれる。 ８． 新規の仮想ブロック位置を参照するために仮想ブ
ロック・テーブルが修正される。 ９． データの要求が再開される。 というシーケンスが採用される。上記の２個のシーケン
スは、本発明のメモリ・システムがどのように動作でき
るかについての例を与えるためのものである。その他の
種々の手順および代替的なことは可能なものであり、当
業者によっても認められるものである。
【００４０】本発明のメモリ・システムは、高いパフォ
ーマンスおよび高い利用可能性（即ち、信頼度）をもた
らし、これと同時に比較的低い蓄積コストを提供するた
めに有利である。このことは、ミラー蓄積部およびパリ
ティ蓄積部に関連した利点を引き出すことによって達成
される。
【００４１】本発明の説明は、構成的なおよび方法的な
特徴について、多少は特定の言語でなされている。しか
しながら、ここで理解されるべきことは、本発明は、こ
こに開示された手段に含まれているものが、本発明に効
果を生じさせる好適な形式のものであることから、図示
され、説明されている特別な特徴には限定されないこと
である。従って、本発明は、均等物の原理に従って適切
に解釈されるように、特許請求の範囲の欄の記載事項の
適切な範囲において、いかなる形式または修正でも主張
され得るものである。
【００４２】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）． 自己の蓄積上の欠陥を検出するための手段を
備えた不揮発性の記憶装置；前記記憶装置上の第１のメ
モリ位置であって、第１の冗長性レベルによるデータを
蓄積する前記第１のメモリ位置；前記記憶装置上の第２
のメモリ位置であって、第２の冗長性レベルによるデー
タを蓄積する前記第２のメモリ位置；およびある特定の
データに対して定義されたパフォーマンス・プロトコル
に基づいて前記第１および前記第２のメモリ位置の間で
データを伝送するためのマネージャー手段；を有するこ
とを特徴とするメモリ・システム。 （２）． 前記第１の冗長性レベルはミラー冗長性であ
り、前記第２の冗長性レベルはパリティ冗長性である、
（１）に記載のメモリ・システム。 （３）． 前記マネージャー手段のパフォーマンス・プ
ロトコルはアクセスの新しさおよびアクセスの頻度から
なるグループから選択された移動ポリシーである、
（１）に記載のメモリ・システム。 （４）． 複数のディスク；前記ディスクの間でデータ
伝送の調整をするためのディスク・アレイ・コントロー
ラ；および前記ディスク上に第１および第２のＲＡＩＤ
領域をマッピングするための、前記ディスク・アレイ・
コントローラに動作的に結合されたＲＡＩＤ管理システ
ムであって、第１のＲＡＩＤレベルによって第１のＲＡ
ＩＤ領域にデータを蓄積し、第２のＲＡＩＤレベルによ
って第２のＲＡＩＤ領域にデータを蓄積しており、ま
た、定義されたパフォーマンス・プロトコルによりディ
スク上の第１および第２のＲＡＩＤ領域の間でデータを
シフトする前記ＲＡＩＤ管理システム；を有することを
特徴とするディスク・アレイ。 （５）． 複数のディスク上に物理的な蓄積スペースを
設けるステップ；多重の第１および第２の領域を備える
仮想蓄積スペースに物理的な蓄積スペースをマッピング
するステップ；第１の冗長性レベルにより前記第１の領
域にデータを蓄積するステップ；第２の冗長性レベルに
より前記第２の領域にデータを蓄積するステップ；仮想
蓄積スペースの第１の領域から前記仮想蓄積スペースの
第２の領域にデータを移動させるステップ；の諸ステッ
プを有することを特徴とする、ディスク・アレイ上でデ
ータを管理するための方法。 （６）． 前記第１の冗長性レベルはミラー冗長性であ
り、前記第２の冗長性レベルはパリティ冗長性である、
（５）に記載のディスク・アレイ上でデータを管理する
ための方法。 （７）． 複数のディスクのディスク・アレイ上に物理
的な蓄積スペースを設けるステップ；第１および第２の
領域を備える第１の仮想蓄積スペースに物理的な蓄積ス
ペースをマッピングするステップであって、前記第１の
領域は第１のＲＡＩＤレベルによるデータを保持し、前
記第２の領域は第２のＲＡＩＤレベルによるデータを保
持しているステップ；多重のブロックを有する第２の仮
想蓄積スペースに第１の仮想蓄積スペースをマッピング
するステップであって、前記ブロックは第１および第２
のＲＡＩＤレベルの領域を表しているステップ；第１の
ＲＡＩＤレベルの領域を表す第１のブロックを選択する
ステップ；第２のＲＡＩＤレベルの領域を表す第２のブ
ロックを位置させるステップ；選択されたデータが第１
のＲＡＩＤレベルの領域から第２のＲＡＩＤレベルの領
域への蓄積パフォーマンスおよび信頼度における変化を
経験するように、前記第２のブロックに前記第１のブロ
ックからの選択されたデータを伝送するステップ；およ
び新規な蓄積領域への伝送を反映して前記第２の仮想蓄
積スペースを修正するステップ；の諸ステップを有する
ことを特徴とする、ディスク・アレイ上でデータを管理
するための方法。 （８）． 複数のディスクのディスク・アレイ上に物理
的な蓄積スペースを設けるステップ；第１および第２の
領域を有する第１の仮想蓄積スペースに物理的な蓄積ス
ペースをマッピングするステップであって、前記第１の
領域は第１のＲＡＩＤレベルによるデータを保持し、前
記第２の領域は第２のＲＡＩＤレベルによるデータを保
持している前記のステップ；多重のブロックを有する第
２の仮想蓄積スペースに第１の仮想蓄積スペースをマッ
ピングするステップであって、前記ブロックは第１およ
び第２のＲＡＩＤレベルの領域を表している前記のステ
ップ；第１のＲＡＩＤレベルの領域を表す第１のブロッ
クを選択するステップ；次の技術の少なくとも一つによ
り、第２のＲＡＩＤレベルの領域を表す第２のブロック
を生成させるステップ： （ａ）未使用かつ未指定のＲＡＩＤ領域を第２のＲＡＩ
Ｄレベルの領域を表す第２のブロックに変換するステッ
プ； （ｂ）第１のＲＡＩＤレベルの領域を表す未使用のブロ
ックを位置させ、第２のＲＡＩＤレベルの領域を表す使
用されたブロックからのデータを未使用のブロックに移
動させて、前記使用されたブロックを第２のブロックと
して利用可能にするステップ；および （ｃ）第１のＲＡＩＤ領域を表す少なくとも一つのブロ
ックを第２のＲＡＩＤ領域を表す別のブロックに移動さ
せることにより未使用かつ未指定のＲＡＩＤ領域を設定
し、前記未使用かつ未指定のＲＡＩＤ領域がステップ
（ａ）により第２のブロックに変換されるステップ；選
択されたデータが第１のＲＡＩＤレベルの領域から第２
のＲＡＩＤレベルの領域への蓄積パフォーマンスおよび
信頼度における変化をこうむるように、前記第２のブロ
ックに前記第１のブロックからの選択されたデータを伝
送するステップ；および新規な蓄積領域への伝送を反映
して前記第２の仮想蓄積スペースを修正するステップ；
の諸ステップを有することを特徴とする、ディスク・ア
レイ上でデータを管理するための方法。 （９）． 第１の冗長性レベルはＲＡＩＤレベル１であ
り、第１の冗長性レベルはＲＡＩＤレベル５である；こ
とを特徴とする、（８）に記載のディスク・アレイ上で
データを管理するための方法。 （１０）． 第２のブロックを生成させるための試行に
おいて、位置付けステップ（ｂ）および設定ステップ
（ｃ）が行われるのに先だち、変換ステップ（ａ）が第
１に行われる；ことを特徴とする、（８）に記載のディ
スク・アレイ上でデータを管理するための方法。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いると、高い
パフォーマンス、高いデータの利用可能性（信頼性）お
よび比較的低い蓄積コストのメモリ・システムを提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるメモリ・システムの図解的なブロ
ック図である。
【図２】ＲＡＩＤレベル１のデータ蓄積部を示す図解的
な例示図である。
【図３】ＲＡＩＤレベル５のデータ蓄積部を示す図解的
な例示図である。
【図４】本発明のメモリ・マッピング配列の図解的な例
示図である。
【符号の説明】
１０：メモリ・システム １２：ディスク １３：インタフェース・バス １４：ディスク・アレイ・コントローラ １５：インタフェース・プロトコル １６：ＲＡＩＤ管理システム １７：Ｉ／Ｏインタフェース・バス １８：ミラー・グループ ２０，２４：多重ディスク ２２：パリティ・グループ ２６：第１のセットのディスク ２８：第２のセットのディスク ３０：オリジナル・データの蓄積されたディスク ３２：パリティ・データの蓄積されたディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダグラス・エル・ボイト アメリカ合衆国アイダホ州ボイジー、エヌ 24ス 3030 (72)発明者 マーヴィッド・ディー・ネルソン アメリカ合衆国アイダホ州ボイジー、ダブ リュー・サンフラワー 9055 (72)発明者 ハミッド・ヴァザイラー アメリカ合衆国カリフォルニア州パロ・ア ルト、ケニース・ドライブ 3477 (72)発明者 ロバート・バード アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ノ ゼ、ピラー・コート 5849

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自己の蓄積上の欠陥を検出するための手段
    を備えた不揮発性の記憶装置；前記記憶装置上の第１の
    メモリ位置であって、第１の冗長性レベルによるデータ
    を蓄積する前記第１のメモリ位置；前記記憶装置上の第
    ２のメモリ位置であって、第２の冗長性レベルによるデ
    ータを蓄積する前記第２のメモリ位置；およびある特定
    のデータに対して定義されたパフォーマンス・プロトコ
    ルに基づいて前記第１および前記第２のメモリ位置の間
    でデータを伝送するためのマネージャー手段；を有する
    ことを特徴とするメモリ・システム。
  2. 【請求項２】前記第１の冗長性レベルはミラー冗長性で
    あり、前記第２の冗長性レベルはパリティ冗長性であ
    る、請求項１に記載のメモリ・システム。
  3. 【請求項３】前記マネージャー手段のパフォーマンス・
    プロトコルはアクセスの新しさおよびアクセスの頻度か
    らなるグループから選択された移動ポリシーである、請
    求項１に記載のメモリ・システム。
  4. 【請求項４】複数のディスク；前記ディスクの間でデー
    タ伝送の調整をするためのディスク・アレイ・コントロ
    ーラ；および前記ディスク上に第１および第２のＲＡＩ
    Ｄ領域をマッピングするための、前記ディスク・アレイ
    ・コントローラに動作的に結合されたＲＡＩＤ管理シス
    テムであって、第１のＲＡＩＤレベルによって第１のＲ
    ＡＩＤ領域にデータを蓄積し、第２のＲＡＩＤレベルに
    よって第２のＲＡＩＤ領域にデータを蓄積しており、ま
    た、定義されたパフォーマンス・プロトコルによりディ
    スク上の第１および第２のＲＡＩＤ領域の間でデータを
    シフトする前記ＲＡＩＤ管理システム；を有することを
    特徴とするディスク・アレイ。
  5. 【請求項５】複数のディスク上に物理的な蓄積スペース
    を設けるステップ；多重の第１および第２の領域を備え
    る仮想蓄積スペースに物理的な蓄積スペースをマッピン
    グするステップ；第１の冗長性レベルにより前記第１の
    領域にデータを蓄積するステップ；第２の冗長性レベル
    により前記第２の領域にデータを蓄積するステップ；仮
    想蓄積スペースの第１の領域から前記仮想蓄積スペース
    の第２の領域にデータを移動させるステップ；の諸ステ
    ップを有することを特徴とする、ディスク・アレイ上で
    データを管理するための方法。
  6. 【請求項６】前記第１の冗長性レベルはミラー冗長性で
    あり、前記第２の冗長性レベルはパリティ冗長性であ
    る、請求項５に記載のディスク・アレイ上でデータを管
    理するための方法。
  7. 【請求項７】複数のディスクのディスク・アレイ上に物
    理的な蓄積スペースを設けるステップ；第１および第２
    の領域を備える第１の仮想蓄積スペースに物理的な蓄積
    スペースをマッピングするステップであって、前記第１
    の領域は第１のＲＡＩＤレベルによるデータを保持し、
    前記第２の領域は第２のＲＡＩＤレベルによるデータを
    保持しているステップ；多重のブロックを有する第２の
    仮想蓄積スペースに第１の仮想蓄積スペースをマッピン
    グするステップであって、前記ブロックは第１および第
    ２のＲＡＩＤレベルの領域を表しているステップ；第１
    のＲＡＩＤレベルの領域を表す第１のブロックを選択す
    るステップ；第２のＲＡＩＤレベルの領域を表す第２の
    ブロックを位置させるステップ；選択されたデータが第
    １のＲＡＩＤレベルの領域から第２のＲＡＩＤレベルの
    領域への蓄積パフォーマンスおよび信頼度における変化
    を経験するように、前記第２のブロックに前記第１のブ
    ロックからの選択されたデータを伝送するステップ；お
    よび新規な蓄積領域への伝送を反映して前記第２の仮想
    蓄積スペースを修正するステップ；の諸ステップを有す
    ることを特徴とする、ディスク・アレイ上でデータを管
    理するための方法。
  8. 【請求項８】複数のディスクのディスク・アレイ上に物
    理的な蓄積スペースを設けるステップ；第１および第２
    の領域を有する第１の仮想蓄積スペースに物理的な蓄積
    スペースをマッピングするステップであって、前記第１
    の領域は第１のＲＡＩＤレベルによるデータを保持し、
    前記第２の領域は第２のＲＡＩＤレベルによるデータを
    保持している前記のステップ；多重のブロックを有する
    第２の仮想蓄積スペースに第１の仮想蓄積スペースをマ
    ッピングするステップであって、前記ブロックは第１お
    よび第２のＲＡＩＤレベルの領域を表している前記のス
    テップ；第１のＲＡＩＤレベルの領域を表す第１のブロ
    ックを選択するステップ；次の技術の少なくとも一つに
    より、第２のＲＡＩＤレベルの領域を表す第２のブロッ
    クを生成させるステップ： （ａ）未使用かつ未指定のＲＡＩＤ領域を第２のＲＡＩ
    Ｄレベルの領域を表す第２のブロックに変換するステッ
    プ； （ｂ）第１のＲＡＩＤレベルの領域を表す未使用のブロ
    ックを位置させ、第２のＲＡＩＤレベルの領域を表す使
    用されたブロックからのデータを未使用のブロックに移
    動させて、前記使用されたブロックを第２のブロックと
    して利用可能にするステップ；および （ｃ）第１のＲＡＩＤ領域を表す少なくとも一つのブロ
    ックを第２のＲＡＩＤ領域を表す別のブロックに移動さ
    せることにより未使用かつ未指定のＲＡＩＤ領域を設定
    し、前記未使用かつ未指定のＲＡＩＤ領域がステップ
    （ａ）により第２のブロックに変換されるステップ；選
    択されたデータが第１のＲＡＩＤレベルの領域から第２
    のＲＡＩＤレベルの領域への蓄積パフォーマンスおよび
    信頼度における変化をこうむるように、前記第２のブロ
    ックに前記第１のブロックからの選択されたデータを伝
    送するステップ；および新規な蓄積領域への伝送を反映
    して前記第２の仮想蓄積スペースを修正するステップ；
    の諸ステップを有することを特徴とする、ディスク・ア
    レイ上でデータを管理するための方法。
  9. 【請求項９】第１の冗長性レベルはＲＡＩＤレベル１で
    あり、第１の冗長性レベルはＲＡＩＤレベル５である；
    ことを特徴とする、請求項８に記載のディスク・アレイ
    上でデータを管理するための方法。
  10. 【請求項１０】第２のブロックを生成させるための試行
    において、位置付けステップ（ｂ）および設定ステップ
    （ｃ）が行われるのに先だち、変換ステップ（ａ）が第
    １に行われる；ことを特徴とする、請求項８に記載のデ
    ィスク・アレイ上でデータを管理するための方法。
JP6217937A 1993-08-19 1994-08-19 冗長性管理機能付メモリ・システムおよび方法 Pending JPH0784732A (ja)

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