JPH09237224A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホストシステムがマルチアクセス可能である
場合と不可能である場合のいずれであっても、効率のよ
い動作を行う。 【解決手段】 キャッシュメモリ制御部２は、ホストシ
ステムからの要求がマルチアクセスである場合、各磁気
ディスク装置３、４へのアクセスの単位は、各磁気ディ
スク装置３、４への分散配置の単位である１ブロックと
し、いずれかの磁気ディスク装置３（４）へのリード要
求により、そのデータを含むデータブロック８（９）を
キャッシュメモリ１に格納する。ホストシステムからの
要求がマルチアクセスでない場合、いずれかの磁気ディ
スク装置３（４）に対するリード要求があると、このデ
ータを含むデータブロック８（９）と、これに連続する
ブロックをキャッシュメモリ１に格納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディスクアレイ
装置に関するものであり、更に詳しくは、ホストからリ
ード要求が発生した場合、リード対象アドレスの近傍ア
ドレスのデータをキャッシュメモリに格納しておくこと
により、ホストからのリード要求に対する応答の高速化
を可能にしたディスクアレイ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディスクアレイ装置とは、カリフォルニ
ア大学バークレー校において考案された「ＲＡＩＤアー
キテクチャ」を用いた、複数の磁気ディスク装置を内蔵
するファイル装置である。この「ＲＡＩＤアーキテクチ
ャ」の中でも、ＲＡＩＤレベル０、レベル４、レベル５
と呼ばれるタイプのものは、データを、ブロック単位で
内蔵する磁気ディスク装置に分散して配置しており、こ
れらを並列にアクセスすることにより、高いスループッ
トを得ることができる。更に、ＲＡＩＤレベル４、５で
は、内蔵する磁気ディスク装置の１台分の領域に冗長デ
ータを格納しているため、１台が故障しても処理を継続
することが可能であり、高い信頼性を特長としている。
以下、このＲＡＩＤレベル０、４、５を単にディスクア
レイ装置と呼ぶ。このディスクアレイ装置は、高信頼性
と共に高スループットを実現することができるとされて
いる。

【０００３】図２は、このディスクアレイ装置の代表的
な構成を示したものである。この図で、３１はディスク
アレイ装置の制御部であり、３２〜３５は内蔵する磁気
ディスク装置、３６〜３９はそれぞれ制御部３１と磁気
ディスク装置３２〜３５を接続するディスクインタフェ
ースである。そして、このディスクアレイ装置はホスト
インタフェース（ホストＩ／Ｆ）４０にてホストシステ
ムと接続されている。また、４１は、ディスクアレイ装
置に内蔵するキャッシュメモリであり、このキャッシュ
メモリを制御するプロセッサ４２で構成されている。内
蔵する磁気ディスク装置の台数は、ＲＡＩＤアーキテク
チャでは規定されていないが、以後は図２に示す４台構
成を例として説明する。

【０００４】ディスクアレイ装置は、一般的にはホスト
システムに対して、あたかも１台の磁気ディスク装置で
あるかのように振舞うが、ホストシステムからみた、こ
の装置のディスクアドレス（ホストシステムからみたデ
ータのアドレス）上で連続するデータブロック４３〜４
６は、実際にはそれぞれ個別の内蔵磁気ディスク装置上
に配置される。

【０００５】図３は、ディスクアレイ装置におけるデー
タブロックの配置例の説明図である。図中、４３〜４６
は、それぞれデータブロックであり、例えば、ホストシ
ステムからみたデータの連続したアドレスｄ0 、ｄ1 、
ｄ2 、ｄ3 は、実際には、磁気ディスク装置４３、４
４、４５、４６にそれぞれ配置されている。また、デー
タブロック４３〜４６のデータサイズは、同一であり、
内蔵磁気ディスク装置のセクタ容量の整数倍である。

【０００６】次に、ホストシステムから、このディスク
アレイ装置にリード要求が発生した場合について説明す
る。ホストシステムは、マルチアクセス可能な場合と、
マルチアクセス不可能な場合がある。ここで、マルチア
クセスが可能なホストシステムとは、磁気ディスク装置
に、あるアクセス要求を発行した後、その要求に対する
応答を待たずに、次の異なる要求を出すことで、同時に
複数の要求を発行でき、更に、その要求順とは無関係
に、ディスクアレイ装置側が実行できた順に応答を返す
ことが許されるものである。一方、マルチアクセス不可
能なホストシステムとは、アクセスをシーケンシャルに
行うシステムである。

【０００７】図４は、マルチアクセス可能な場合のリー
ドアクセスの説明図であり、これは、マルチアクセス可
能なホストシステムからのリード要求が、ディスクアレ
イ装置内のすべての磁気ディスク装置４３〜４６に対し
て順次発生した場合の、ディスクアレイ装置の動作を示
している。

【０００８】図中、４７〜５０はそれぞれ、磁気ディス
ク装置４３〜４６のリード時の動作に相当している。

【０００９】ホストシステムが４７〜５０のリード要求
を順次発行すると、ディスクアレイ装置は、これらのリ
ード要求を内部にキューレングし、実行可能なものか
ら、そのデータを実際に格納している内蔵磁気ディスク
装置にリード要求を発行する。この際、既に他のリード
要求を実行中であっても、リード要求の対象データを実
際に格納する磁気ディスク装置が動作中でなければ、こ
の要求は実行可能であり、同時には最高で内蔵する磁気
ディスク装置の台数分だけの要求を実行することができ
る。こうして内蔵磁気ディスクから読み出したデータ
は、ホストシステムからの要求順とは無関係な順にホス
トシステムに転送される。例えば、図示例では、ホスト
システムからのリード要求は、ｄ0 〜ｄ3 の順に行われ
るが、ホストシステムへのデータ転送は、ｄ2 、ｄ1 、
ｄ0 、ｄ3 の順に行われている。

【００１０】これにより、ホストシステムは、磁気ディ
スク装置４３〜４６の処理を待つことなく、処理を続行
することができるため、スループットが向上する。

【００１１】図５は、マルチアクセス不可能な場合のリ
ードアクセスの説明図であり、これは、ホストシステム
からのリード要求が、ディスクアレイ装置内のすべての
磁気ディスク装置に対して、順次発生した場合の、ディ
スクアレイ装置の動作を示している。図中、５１〜５４
はそれぞれ、磁気ディスク装置４３〜４６のリード動作
に相当している。

【００１２】マルチアクセス不可能なホストシステムの
場合、リード要求５１を発生し、このリード要求に対す
る応答を受け取った後、次のリード要求５２を発生す
る。同様に、リード要求５３および５４を順次発生す
る。この場合、通常、ある１個の磁気ディスク装置がリ
ード動作を行っている場合、他の３個の磁気ディスク装
置は、要求待ち状態になっており、１台の磁気ディスク
装置の性能以上の効率は発揮することができない。

【００１３】また、図２でも示したように、通常、リー
ドアクセスを高速化するため、ディスクアレイ装置には
キャッシュメモリ４１が搭載される。ホストシステムか
らのアクセス要求は、比較的シーケンシャルなアクセス
が多く、この場合、要求された領域の先の領域を予めキ
ャッシュメモリ４１に読み込んでおくプリフェッチを行
うことでアクセスに対する応答を高速化することが可能
である。

【００１４】しかし、ディスクアレイ装置の場合、ホス
トシステムからのマルチアクセスに対するスループット
の向上を目的とするため、１回のアクセスは１台の内蔵
ディスクへアクセスするのみで完結することが望まし
い。即ち、ディスクアレイ装置において、プリフェッチ
を行う場合は、各内蔵磁気ディスク装置４３〜４６への
データの分散配置の単位であるブロックの大きさまでに
抑えることが必要である。そのためには、あるリード要
求に対して、要求され領域を含むデータブロックの最後
までをプリフェッチの上限とすればよい。これにより、
シーケンシャルアクセス時の性能向上を図ることが可能
であり、かつホストシステムからのマルチアクセスに対
して効率よく動作できる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、キャッ
シュメモリ４１へのプリフェッチの単位が、ディスクア
レイ装置内の各磁気ディスク装置４３〜４６のブロック
単位である場合、マルチアクセス要求が可能であるホス
トシステムに対しては有効である。しかしながら、マル
チアクセスが不可能であるホストシステムに対しては、
ディスクアレイ装置内の磁気ディスク装置４３〜４６の
応答を順次待つ結果となるため、性能向上は望めない。
他方、キャッシュメモリ４１へのプリフェッチをディス
クアレイ装置内の他の磁気ディスク装置の領域に及んで
行った場合、マルチアクセス要求が不可能であるホスト
システムに対しては、性能向上が望める。ところが、ホ
ストシステムがマルチアクセス可能である場合、ディス
クアレイ内の１台の磁気ディスク装置に対するアクセ
ス、およびプリフェッチで完結するにもかかわらず、２
台以上の磁気ディスク装置に対して、アクセス要求が発
生してしまい、従って、マルチアクセスの本来の目的で
ある並列アクセスを行う度合が減少してしまい、スルー
プットの低下を招いてしまうという問題があった。

【００１６】このような点から、ホストシステムがマル
チアクセス可能である場合や不可能である場合のいずれ
であっても、効率よく動作させることのできるディスク
アレイ装置の実現が望まれていた。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するため次の構成を採用する。 〈請求項１の構成〉複数の磁気ディスク装置を内蔵し、
かつ、キャッシュメモリを備えたディスクアレイ装置に
おいて、ホストシステムからの要求がマルチアクセスで
ある場合、それぞれの磁気ディスク装置へのアクセス単
位を、各磁気ディスク装置へのデータの分散配置の単位
である１ブロックとし、いずれかの磁気ディスク装置に
格納されているデータに対するリード要求により、その
データを含むブロックをキャッシュメモリに格納し、ホ
ストシステムからの要求がマルチアクセスでない場合、
いずれかの磁気ディスク装置に格納されているデータに
対してリード要求があった場合は、そのデータを含むブ
ロックと、このブロックに連続するブロックをキャッシ
ュメモリに格納するキャッシュメモリ制御部を備えたこ
とを特徴とするものである。

【００１８】〈請求項１の説明〉請求項１の発明は、ホ
ストシステムからディスクアレイ装置に対して、リード
要求が発生した場合、そのリード要求が、マルチアクセ
スにより要求か、あるいはそれ以外による要求かによっ
て、アクセス方法を変えるようにしたものである。

【００１９】即ち、キャッシュメモリ制御部は、ホスト
システムからの要求がマルチアクセスである場合は、１
ブロック単位で読み出してキャッシュメモリに格納す
る。これにより、並列アクセスを行うというマルチアク
セスの利点を十分に生かすことができる。

【００２０】また、ホストシステムからのリード要求が
マルチアクセスでない場合、ホストシステムには、リー
ド要求されたデータを含む１ブロックのみ応答するが、
キャッシュメモリには、要求されたデータを含む１ブロ
ックと、このブロックにアドレスの連続するブロックを
同時に格納する。従って、次にホストシステムからアド
レスが連続する次のブロックのデータにアクセス要求が
なされた場合は、キャッシュメモリのデータで応答する
ことができる。

【００２１】このように、ホストシステムがマルチアク
セス可能な場合やマルチアクセス不可能な場合のいずれ
であっても、ディスクアレイ装置として効率のよい動作
を行うことができる。

【００２２】〈請求項２の構成〉請求項１記載のディス
クアレイ装置において、キャッシュメモリ制御部は、ホ
ストシステムからのアクセス要求中、どのアクセスかを
識別するためのタグが含まれていた場合に、マルチアク
セスであると判定することを特徴とするディスクアレイ
装置。

【００２３】〈請求項２の説明〉ホストシステムがマル
チアクセスを行う場合、アクセス手順の中で、タグの送
出が行われる。タグとは、そのアクセスの順番を指し示
すものであり、要求を発行した順番と、それに対応する
応答の順番が必ずしも一致しないマルチアクセスにおい
ては必要となるものである。キャッシュメモリ制御部
は、ホストシステムからアクセス要求を受けた場合、こ
のタグが送出されているか否かを判別し、タグが含まれ
ていた場合は、マルチアクセスであると判定する。これ
により、ホストシステムからの要求がマルチアクセスか
否かを容易に判別することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。 〈構成〉図１は本発明のディスクアレイ装置の具体例を
示す構成図である。図において、１００はディスクアレ
イ制御部を示し、キャッシュメモリ１とキャッシュメモ
リ制御部２を備えている。また、３、４はディスクアレ
イ装置に内蔵される磁気ディスク装置であり、複数台が
設けられているが、これ以外の構成は図示省略してい
る。また、５、６はそれぞれ磁気ディスク装置３、４の
ディスクインタフェース、７は、ホストシステムとのホ
ストインタフェースである。

【００２５】ここで、キャッシュメモリ制御部２は、制
御用プロセッサからなり、ホストシステムからの要求が
マルチアクセスである場合、それぞれの磁気ディスク装
置３、４へのアクセス単位を、各磁気ディスク装置３、
４へのデータ分散配置の単位である１ブロックとし、い
ずれかの磁気ディスク装置３（または４）に格納されて
いるデータに対してリード要求があった場合は、そのデ
ータを含むブロックをキャッシュメモリ１に格納し、ホ
ストシステムからの要求がマルチアクセスでない場合、
いずれかの磁気ディスク装置３（または４）に格納され
ているデータに対してリード要求があった場合は、その
データを含むブロックと、このブロックに連続するブロ
ックをキャッシュメモリ１に格納する機能を有してい
る。また、キャッシュメモリ制御部２は、ホストシステ
ムからのアクセス要求中、どのアクセスかを識別するた
めのタグが含まれていた場合に、マルチアクセスである
と判定する機能を有している。

【００２６】また、図中、８、９は、磁気ディスク装置
３、４に格納されているホストシステムによるリード要
求の対象データのブロックであり、それぞれのデータサ
イズは、各内蔵磁気ディスク装置へのデータの分散配置
の単位である１ブロックである。

【００２７】〈動作〉先ず、ホストシステムがマルチア
クセス可能な場合を説明する。ホストシステムから、デ
ィスクアレイ装置に対して、データブロック８内のデー
タのリード要求が発行された場合、ディスクアレイ装置
内のキャッシュメモリ制御部２は、データブロック８を
磁気ディスク装置３からリードし、このリード処理が終
了次第、ホストシステムに対して、要求されたデータ
（データブロック８内のデータ）により応答すると同時
に、データブロック８をキャッシュメモリ１に格納す
る。図中、キャッシュメモリ１内のデータブロック８ａ
が格納されたデータブロックを示している。また、ホス
トシステムからデータブロック９内のデータに対してリ
ード要求があった場合も同様に処理を行い、キャッシュ
メモリ１内にデータブロック９ａを格納する。

【００２８】１回のリードがブロック単位で行われ、か
つ１回のアクセスは１台の内蔵磁気ディスク装置３（ま
たは４）へのアクセスで完結するため、マルチアクセス
に対し、効率よく動作することができる。また、ホスト
システムからの要求が、シーケンシャルに発生した場
合、キャッシュメモリ１にブロック単位で格納した後
は、キャッシュメモリ１内のデータに要求が集中するの
で、ディスクアレイ装置として、効率よく動作できる。

【００２９】次に、ホストシステムがマルチアクセス不
可能な場合を説明する。このディスクアレイ装置に対し
て、マルチアクセス以外の要求によりデータブロック８
内のデータのリード要求が発行された場合、キャッシュ
メモリ制御部２は、データブロック８、９を、それぞれ
磁気ディスク装置３、４から読み出し、両方のデータブ
ロック８、９をキャッシュメモリ１に格納し、ホストシ
ステムに対しては、要求されたデータ（データブロック
８内のデータ）により応答する。この場合、磁気ディス
ク装置３、４へのアクセスは、マルチアクセスで実行す
る。

【００３０】データブロック８、９は、ホストシステム
からみた場合、アドレスが連続する領域であり、ホスト
システムからのアクセス要求がシーケンシャルに行われ
た場合、データブロック８に引き続き、アドレスが連続
する次のブロックに対してアクセス要求が発生する場合
が多い。よって、ホストシステムからの要求がマルチア
クセスでない場合も、ホストシステムに対して効率よく
応答できることが期待できる。

【００３１】次に、キャッシュメモリ制御部２が、ホス
トシステムからのアクセス要求がマルチアクセスである
か否かを判定する動作を説明する。

【００３２】ホストシステムとディスクアレイ装置と
が、例えばＳＣＳＩインタフェースで接続される構成に
おいて、ホストシステムがマルチアクセスを行う場合、
アクセス手順の中で、タグの送出が行われる。タグと
は、そのアクセスの順番を指し示すためのものであり、
要求を発行した順番とそれに対応する応答の順番が必ず
しも一致しないマルチアクセスにおいては、必要となる
ものである。ディスクアレイ装置は、ホストシステムか
らアクセス要求を受けた場合、このタグが送出されてい
るか否かを判別する。これにより、ホストシステムから
の要求がマルチアクセスか否かを判別することができ
る。

【００３３】〈効果〉以上のように、上記具体例では、
ホストシステムからの要求がマルチアクセスである場
合、１ブロック単位のデータを、そのデータを格納する
１個の磁気ディスク装置３（または４）から読み出し、
キャッシュメモリ１に格納しておくことにより、それに
続くホストシステムからのリード要求に対して高速に応
答することが期待できる。また、ホストシステムからの
要求がマルチアクセスではない場合、ディスクアレイ装
置の内部で、連続するデータブロックを複数の磁気ディ
スク装置３、４からマルチアクセスで読み出し、キャッ
シュメモリ１に格納しておくことにより、ホストシステ
ムに対して高速に応答することが期待できる。これによ
り、ホストシステムに対するアクセスタイムを従来より
短縮することができるという効果がある。

【００３４】また、ホストシステムからのアクセス要求
がマルチアクセスであるか否かを、送出されるタグの有
無を判別することで判定するようにしたので、ホストシ
ステムからの要求がマルチアクセスか否かを容易に判別
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスクアレイ装置の具体例を示す構
成図である。

【図２】ディスクアレイ装置の代表的な構成を示す図で
ある。

【図３】ディスクアレイ装置におけるデータブロックの
配置例の説明図である。

【図４】マルチアクセス可能な場合のリードアクセスの
説明図である。

【図５】マルチアクセス不可能な場合のリードアクセス
の説明図である。

【符号の説明】

１ キャッシュメモリ ２ キャッシュメモリ制御部 ３、４ 磁気ディスク装置 ８、８ａ、９、９ａ データブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁気ディスク装置を内蔵し、か
   つ、キャッシュメモリを備えたディスクアレイ装置にお
   いて、 ホストシステムからの要求がマルチアクセスである場
   合、前記それぞれの磁気ディスク装置へのアクセス単位
   を、各磁気ディスク装置へのデータの分散配置の単位で
   ある１ブロックとし、いずれかの磁気ディスク装置に格
   納されているデータに対するリード要求により、当該デ
   ータを含むブロックを前記キャッシュメモリに格納し、
   前記ホストシステムからの要求がマルチアクセスでない
   場合、いずれかの磁気ディスク装置に格納されているデ
   ータに対してリード要求があった場合は、当該データを
   含むブロックと、このブロックに連続するブロックを前
   記キャッシュメモリに格納するキャッシュメモリ制御部
   を備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のディスクアレイ装置にお
   いて、 キャッシュメモリ制御部は、ホストシステムからのアク
   セス要求中、どのアクセスかを識別するためのタグが含
   まれていた場合に、マルチアクセスであると判定するこ
   とを特徴とするディスクアレイ装置。