JPH10172246A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数台のディスク装置を組み合わせて構成さ
れたディスクアレイ装置の処理速度を向上させる。 【解決手段】 ２台のディスク装置＃０、＃１によって
構成されたディスクアレイ装置へデータを書き込む際、
各ディスク装置の記憶領域を高速領域と低速領域とに
［２：１］の割合で分割し、記録しようとする単位量の
データは３つのブロックに等分割する。モード０では、
３等分されたデータの２ブロック分および１ブロック分
を、それぞれディスク装置＃０、＃１へ記憶する。モー
ド１では、同じく３等分されたデータの１ブロック分お
よび２ブロック分を、それぞれディスク装置＃０、＃１
へ記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のディスク
装置を組み合わせて構成されたディスクアレイ装置に係
り、特に、データの高速読み出し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】ディスク状の記録媒体にデータを記憶す
る記憶装置（以下、ディスク装置と表現する）では、デ
ィスクの回転速度が一定であるためにディスクの外側ほ
どデータ転送速度が速くなる。このため今日のディスク
装置では、大容量化、高速化を実現するためのゾーンビ
ットレコーディング（以下、ＺＢＲと略する）技術が採
用されている。ＺＢＲとは、ディスクの記録面を同心円
状の複数領域（５〜２０程度）に分割し、外側の領域ほ
ど記憶容量を多くするものである。

【０００３】ところで、ディスク全体は２５６バイト〜
１０２４バイト程度のブロック（セクタ）に分割され、
各ブロックには、一般に最外周から最内周に向かって０
番地より連続したアドレスが割当てられている。従っ
て、アドレスの大きいブロックほどデータ転送速度が遅
くなる。

【０００４】ディスクアレイ装置は複数のディスク装置
によって構成され、見かけ上、これらのディスク装置を
１台のディスク装置として扱うことを可能とすること
で、データ転送速度の高速化、大容量化、高信頼性をね
らったものであるが、格納されるデータは等分割されて
各ディスクの同一アドレスにそれぞれ格納される。従っ
て、アドレスの大きいブロックほどデータ転送速度が遅
くなるという、上記したディスク装置に固有の特性はデ
ィスクアレイ装置においても同様に存在している。な
お、ディスクアレイ装置に関しては、例えば特開平８−
６９３５９号公報および特開平８−１１５１７２号公報
に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】レーザープリンタやビ
デオオンデマンドのようなアプリケーションにおける画
像データの記憶装置としてディスクアレイ装置を使用す
る場合、データ転送速度は常に各アプリケーションにお
けるビデオレート以上である必要がある。しかしなが
ら、従来のディスクアレイ装置は、アドレスの大きいブ
ロックすなわちアクセス領域がディスクの内側へ進むほ
どデータ転送速度が遅くなるという特性を有するため、
最内周の記憶領域でもビデオレート以上の転送速度が要
求され、これが従来のディスクアレイ装置のコストアッ
プの要因となっていた。

【０００６】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、ディスク上でのアドレスに依存したデータ
転送速度の変動を抑制し、レーザープリンタやビデオオ
ンデマンドのようなアプリケーションに最適なディスク
アレイ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、複数のディスク装置によって構成
されるディスクアレイ装置において、以下のような手段
を講じた。 (1) 各ディスク装置へのデータの書き込みが、高速領域
および低速領域の双方に対して行われるようにし、かつ
高速領域には低速領域よりも多くのデータが書き込まれ
るようにした。 (2) 各ディスク装置からのデータの読み出しが、高速領
域および低速領域の双方から行われるようにし、かつ高
速領域からは低速領域からよりも多くのデータが読み出
されるようにした。 (3) ディスク装置へのデータの書き込みおよび各ディス
ク装置からのデータの読み出しが、高速領域および低速
領域の双方に対して行われるようにし、かつ高速領域で
は低速領域よりも多くのデータが書込あるいは読出され
るようにした。

【０００８】上記した構成(1) によれば、各ディスク装
置の書込動作を高速化することなく、ディスクアレイ装
置としての書込動作の高速化が達成される。

【０００９】上記した構成(2) によれば、各ディスク装
置の読出動作を高速化することなく、ディスクアレイ装
置としての読出動作の高速化が達成される。

【００１０】上記した構成(3) によれば、各ディスク装
置の書込動作および読出動作を高速化することなく、デ
ィスクアレイ装置としての書込動作および読出動作の高
速化が達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるディ
スクアレイ装置の主要部の構成を示したブロック図であ
り、本実施形態のディスクアレイ装置には２台のディス
ク装置＃０、＃１が内蔵されている。このため、ホスト
コンピュータ１では当該ディスクアレイ装置を、各ディ
スク装置の２倍の記憶容量をもった１台のディスク装置
として扱うことができる。

【００１２】ＣＰＵ−ＣＯＲＥ１１は、ＣＰＵやメモリ
等によって構成され、本実施形態のディスクアレイ装置
全体を制御する。共通バス１８を介してＣＰＵ−ＣＯＲ
Ｅ１１と接続されたＳＣＳＩコントローラ＃０、＃１、
＃２およびデータ分割合成制御部１２は、全てＣＰＵ−
ＣＯＲＥ１１の制御下にある。

【００１３】前記共通バス１８は、アドレスバス、デー
タバスおよび制御信号ラインから構成され、ＣＰＵ−Ｃ
ＯＲＥ１１が各ＳＣＳＩコントローラ＃０、＃１、＃２
およびデータ分割合成制御部１２を制御する際の情報伝
達経路として利用される。また、ホストコンピュータ１
が当該ディスクアレイ装置に対してリード動作またはラ
イト動作を行う際は、データ分割合成制御部１２がＣＰ
Ｕ−ＣＯＲＥ１１から前記共通バス１８の制御権を獲得
し、このうちデータバスのみを使用してＳＣＳＩコント
ローラ＃０、＃２間またはＳＣＳＩコントローラ＃１、
＃２間でのデータ転送を制御する。

【００１４】各ＳＣＳＩコントローラ＃０〜＃２はＳＣ
ＳＩのプロトコル制御を実行するＬＳＩで構成され、Ｓ
ＣＳＩコントローラ＃２はＳＣＳＩターゲットとして動
作し、ＳＣＳＩコントローラ＃０、＃１はＳＣＳＩイニ
シエータとして動作する。ホストコンピュータ１が当該
ディスクアレイ装置に対してリード動作またはライト動
作を行う際は、各ＳＣＳＩコントローラ＃０〜＃２はデ
ータフェーズにおいてデータ転送要求（ＲＥＱ）信号を
送出し、外部からのデータ転送許可（ＡＣＫ）信号を検
出するとデータ転送を行う。

【００１５】ＳＣＳＩバスはＡＮＳＩで規格が決められ
ている標準的な入出力バスであり、本実施形態ではＳＣ
ＳＩ＃０、＃１、＃２の３系統をもつ。ディスク装置＃
０、＃１は、それぞれＳＣＳＩディスク装置である。各
ディスク装置＃０、＃１はブロック（１０２４バイト）
単位でのリード動作およびライト動作が可能であり、各
ブロックはアドレスで指定される。

【００１６】データ分割合成制御部１２は、ホストコン
ピュータ１が当該ディスクアレイ装置に対してリード動
作またはライト動作を行う際、各ＳＣＳＩコントローラ
＃０〜＃２から送出されるＲＥＱ信号に対してＡＣＫ信
号で応答し、データ転送をＣＰＵ−ＣＯＲＥ１１の介在
なしに高速で実行する。この際、データ転送は共通バス
１８のデータバスを使用して行われるため、データ分割
合成制御部１２はＡＣＫ信号を送出してデータ転送を許
可する前に、予めＢＲＥＱ（バスリクエスト）信号およ
びＢＧＮＴ（バスグラント）信号を利用してＣＰＵ−Ｃ
ＯＲＥ１１から共通バスの使用許可を獲得する。

【００１７】データ分割合成制御部１２には、データの
分割・合成比を設定するレジスタが設けられており、本
実施例では［２：１］および［１：２］の２通りの設定
が可能である。ここでは各分割・合成モードをそれぞれ
モード０，モード１と表現する。ディスク＃０およびデ
ィスク＃１のデータ処理比は、モード０では２：１、モ
ード１では１：２となる。

【００１８】次いで、本実施形態の動作について説明す
る。図２は、各ディスク装置＃０、＃１での書き込みデ
ータの分割および分配方法を模式的に示した図であり、
各ディスク装置＃０、＃１の記憶領域は、いずれも２：
１の割合で高速領域と低速領域とに区別されている。高
速領域には、アドレス“００００”番地から“７ＦＦ
Ｆ”番地までが割り当てられ、低速領域にはアドレス
“８０００”番地から“ＢＦＦＦ”番地までが割り当て
られている。

【００１９】図３は、ホストコンピュータ１側から見た
場合の、当該ディスクアレイ装置の見かけ上の記憶状態
を模式的に示した図である。各ブロックは３０７２バイ
トであり、リード動作およびライト動作はブロック単位
で行われる。

【００２０】図４は、前記データ分割合成制御部１２の
動作を示した状態遷移図であり、丸印は処理ステップを
表し、矢印は遷移を表している。矢印に併記されている
のは遷移条件であり、丸印に併記されているのは、その
ステップでの出力信号である。なお、各信号名の末尾に
付した符号“＊”は、その信号がオフであることを表し
ている。

【００２１】モード０でのスタートが指示されると、ス
テップＳ１では、ＳＣＳＩコントローラ＃２から送出さ
れるＲＥＱ−２およびＳＣＳＩコントローラ＃０から送
出されるＲＥＱ−０が共にオンになるのを待ってステッ
プＳ２へ移行する。ステップＳ２では、ＡＣＫ−０およ
びＡＣＫ−２を共にオンにし、ＳＣＳＩコントローラ＃
０、＃２間での１バイト分のデータ転送を許可する。そ
して、ＲＥＱ−０およびＲＥＱ−２がオフになるのを待
ってステップＳ３へ移行する。ステップＳ３では、ＡＣ
Ｋ−０およびＡＣＫ−２を共にオフにし、１バイト目の
データ転送が終了してＲＥＱ−２およびＲＥＱ−０がオ
ンになるのを待ってステップＳ４へ移行する。

【００２２】ステップＳ４では、ＡＣＫ−０およびＡＣ
Ｋ−２をオンにし、ＳＣＳＩコントローラ＃０、＃２間
での１バイト分のデータ転送を再度許可する。そして、
ＲＥＱ−２およびＲＥＱ−０がオフになるのを待ってス
テップＳ５へ移行する。ステップＳ５では、ＡＣＫ−０
およびＡＣＫ−２を共にオフにし、２バイト目のデータ
転送が終了してＲＥＱ−２およびＲＥＱ−１がオンにな
るのを待ってステップＳ６へ移行する。

【００２３】ステップＳ６では、ＡＣＫ−１およびＡＣ
Ｋ−２を共にオンにし、今度はＳＣＳＩコントローラ＃
１、＃２間での１バイト分のデータ転送を許可する。そ
して、ＲＥＱ−２およびＲＥＱ−１がオフになるのを待
ってステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、ＡＣ
Ｋ−１およびＡＣＫ−２をオフにしてステップＳ１へ戻
る。続くステップＳ１では、３バイト目のデータ転送が
終了してＲＥＱ−２およびＲＥＱ−０が共にオンになる
のを待ってステップＳ２へ移行する。

【００２４】以上のようにして、ＳＣＳＩコントローラ
＃０、＃２間での２バイト分のデータ転送、およびＳＣ
ＳＩコントローラ＃１、＃２間での１バイト分のデータ
転送が実行されることになる。そして、ステップＳ１〜
Ｓ７を繰り返すことにより、データの分割・合成が
［２：１］の割合で行われることになる。なお、モード
１により［１：２］の割合でのデータ分割・合成を行う
場合は、ステップＳ８〜Ｓ１４の処理が前記と同様に実
行される。

【００２５】このような構成において、ホストコンピュ
ータ１が当該ディスクアレイ装置に対して予定量（本実
施形態では、３０７２バイト）のライト動作を行う場
合、このデータはディスク装置＃０、＃１に［２：１］
または［１：２］の割合で分割されて記憶されるが、そ
の割合は、ホストコンピュータ１によって指定される記
憶アドレスに基づいてデータ分割合成制御部１２が決定
する。すなわち、指定アドレスが“００００”〜“３Ｆ
ＦＦ”（図３参照）の範囲であれば［２：１］の分割比
であり、指定アドレスが“４０００”〜“７ＦＦＦ”の
範囲であれば［１：２］の分割比である。ここでは、ホ
ストコンピュータ１による指定指定アドレスが“０００
０”で分割比が［２：１］の場合について説明する。

【００２６】この場合、ディスク＃０には前記予定量
（３０７２バイト）の３分の２である２０４８バイトが
書き込まれ、ディスク＃１には予定量の３分の１である
１０２４バイトが書き込まれることになる。データ転送
が可能になると、ＳＣＳＩコントローラ＃０〜＃２はＲ
ＥＱ信号をデータ分割合成制御部１２に送出してその旨
を通知する。データ分割合成制御部１２は、ＡＣＫ信号
に応答してデータ転送を実行する。

【００２７】ここで、データ分割合成制御部１２におい
て最初に前記ステップＳ２、３が実行されると、図２、
３に示したように、最初の１バイト分のデータはディス
ク＃０の“００００”番地に書き込まれ、次いでステッ
プＳ４、５が実行されると、次の１バイト分のデータも
同じくディスク＃０の“００００”番地に書き込まれ、
次いでステップＳ６、７が実行されると、次の１バイト
分のデータは、今度はディスク＃１の“８０００”番地
に書き込まれ、再びステップＳ１へ戻る。

【００２８】以下同様に、ステップＳ２、３およびＳ
４、５では、ディスク＃０の“００００”番地に順次書
き込まれ、“００００”番地が一杯になると、同じくデ
ィスク＃０の“０００１”番地に順次書き込まれ、ステ
ップＳ６、７ではディスク＃１の“８０００”番地に順
次書き込まれる。

【００２９】このように、各ディスク＃０、＃１へのデ
ータの書き込みは［２：１］の割合で１バイトづつ実行
され、１ブロック分（１０２４×３＝３０７２バイト）
のデータ書き込みが終了し、次に前記ステップＳ２、３
およびＳ４、５が実行されると、図２、３に示したよう
に、最初の２バイト分のデータはディスク＃０の“００
０２”番地（“０００２”番地が一杯になると、“００
０３”番地）に書き込まれ、次いでステップＳ６、７が
実行されると、次の１バイト分のデータは、今度はディ
スク＃１の“８００１”番地に書き込まれ、再びステッ
プＳ１へ戻る。

【００３０】その後、ディスク＃０に関して“７ＦＦ
Ｆ”番地までの書き込みが終了し、これと同時にディス
ク＃１に関しても“ＢＦＦＦ”番地までの書き込みが終
了すると、今度はホストコンピュータ１によってアドレ
ス“４０００”（図３参照）が指定されてモード１へ移
行する。

【００３１】モード１では、データ分割合成制御部１２
においてステップＳ２、３が実行されると、最初の１バ
イト分のデータはディスク＃０の“８０００”番地に書
き込まれ、次いでステップＳ４、５が実行されると、次
の１バイト分のデータは、今度はディスク＃１の“００
００”番地に書き込まれ、次いでステップＳ６、７が実
行されると、次の１バイト分のデータも、同じくディス
ク＃１の“００００”番地に書き込まれることになる。
なお、ホストコンピュータ１が当該ディスクアレイ装置
に対しリード動作を行う場合も、データの転送方向が異
なるだけで同様の動作が実行される。

【００３２】図５、６は、前記図４に関して説明した処
理が実行される際の共通バス上での各信号波形のタイミ
ングチャートであり、図５は各ＳＣＳＩコントローラが
データ分割合成制御部１２に対して送信側として機能す
る場合、図６は受信側として機能する場合を示してお
り、ＣＬＫ信号はすべてに共通である。

【００３３】送信側として機能する際のＳＣＳＩコント
ローラは、図５に示したように、時刻ｔ1 においてクロ
ック信号に同期してＲＥＱ信号およびデータを送出す
る。その後、ＡＣＫ信号が検出されると、次のクロック
タイミング（時刻ｔ1 ）において、当該データが相手側
に取り込まれたと判断する。

【００３４】一方、受信側として機能する際の各ＳＣＳ
Ｉコントローラは、図６に示したように、時刻ｔ1 にお
いてＲＥＱ信号をオンにし、時刻ｔ2 においてＡＣＫ信
号およびデータが送出されると、次のクロックタイミン
グ（時刻ｔ3 ）において当該データを取り込んでＲＥＱ
信号をオフにする。

【００３５】上記したように、本実施形態のディスクア
レイ装置では、２台のディスク装置の高速領域と低速領
域とが互いに補い合うようにアクセスされるため、従来
のように、低速領域のみがアクセスされることによる転
送速度の低下が解消される。したがって、各ディスク装
置の転送速度を向上させることなく、ディスクアレイ装
置としての転送速度を向上させることが可能となる。

【００３６】図７は、本発明の第２実施形態を説明する
ための図であり、３台のディスク装置＃０、＃１、＃２
によって構成されたディスクアレイ装置へデータを書き
込む際の分割および分配方法を模式的に示している。

【００３７】本実施形態では、各ディスク装置の記憶領
域を高速領域と低速領域とに等分割すると共に、更に低
速領域を等分割し、それぞれ第１低速領域および第２低
速領域とする。また、記録しようとする単位量のデータ
は４つのブロックに等分割する。

【００３８】このような構成において、本実施形態では
３つのモードを備え、モード０では、４等分されたデー
タの２ブロック分をディスク装置＃０の高速領域へ、１
ブロック分をディスク装置＃１の第１低速領域へ、１ブ
ロック分をディスク装置＃２の第１低速領域へ、それぞ
れ書き込む。

【００３９】モード１では、４等分されたデータの２ブ
ロック分をディスク装置＃１の高速領域へ、１ブロック
分をディスク装置＃０の第１低速領域へ、１ブロック分
をディスク装置＃２の第２低速領域へ、それぞれ書き込
む。モード２では、４等分されたデータの２ブロック分
をディスク装置＃２の高速領域へ、１ブロック分をディ
スク装置＃０の第２低速領域へ、１ブロック分をディス
ク装置＃１の第１低速領域へ、それぞれ書き込む。

【００４０】本実施形態でも、ディスク装置へのアクセ
スは常に高速領域および低速領域の双方に対して行わ
れ、かつ高速領域には低速領域よりも多くのデータが書
き込まれるので、各ディスク装置の動作速度を高速化す
ることなく、ディスクアレイ装置としての高速化が達成
される。

【００４１】図８は、本発明の第３実施形態を説明する
ための図であり、４台のディスク装置＃０、＃１、＃
２、＃３によって構成されたディスクアレイ装置へデー
タを書き込む際の分割および分配方法を模式的に示して
いる。

【００４２】本実施形態では、各ディスク装置の記憶領
域を高速領域と低速領域とに［２：１］の割合で分割
し、記録しようとする単位量のデータは６つのブロック
に等分割する。

【００４３】このような構成において、本実施形態では
前記第１実施形態と同様に２つのモードを備え、モード
０では、６等分されたデータの２ブロック分、１ブロッ
ク分、２ブロック分および１ブロック分を、それぞれ各
ディスク装置＃０〜＃３へ記憶する。モード１では、同
じく６等分されたデータの１ブロック分、２ブロック
分、１ブロック分および２ブロック分を、それぞれ各デ
ィスク装置＃０〜＃３へ記憶する。本実施形態でも、前
記と同様の効果が達成される。

【００４４】なお、上記した各実施形態では、２ないし
４台のディスク装置によって構成されたディスクアレイ
装置を例にして本発明を説明したが、本発明はこれのみ
に限定されず、５台以上のディスク装置によって構成さ
れたディスクアレイ装置にも同様に適用することができ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、複数台のディスク装置
へのアクセスは常に高速領域および低速領域の双方に対
して行われるので、以下のような効果が達成される。 (1) 請求項１の発明によれば、ディスク上の高速領域に
は低速領域よりも多くのデータが書き込まれるので、各
ディスク装置の書込動作速度を高速化することなく、デ
ィスクアレイ装置としての書込動作速度の高速化が達成
される。 (2) 請求項２の発明によれば、ディスク上の高速領域か
らは低速領域からよりも多量のデータが読み出されるの
で、各ディスク装置の読出動作速度を高速化することな
く、ディスクアレイ装置としての読出動作速度の高速化
が達成される。 (3) 請求項３の発明によれば、データ記録時はディスク
上の高速領域には低速領域よりも多くのデータが書き込
まれ、データ読出時は高速領域からは低速領域からより
も多くのデータが読み出されるので、各ディスク装置の
動作速度を高速化することなく、ディスクアレイ装置と
しての動作速度の高速化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態であるディスクアレイ装
置の主要部の構成を示したブロック図である。

【図２】 各ディスク装置への書き込みデータの分割お
よび分配方法を模式的に示した図である。

【図３】 ホストコンピュータ側から見たディスクアレ
イ装置の見かけ上の記憶状態を模式的に示した図であ
る。

【図４】 データ分割合成制御部の動作を示した状態遷
移図である。

【図５】 共通バス上での各信号波形のタイミングチャ
ートである。

【図６】 共通バス上での各信号波形のタイミングチャ
ートである。

【図７】 本発明の第２実施形態を説明するための図で
ある。

【図８】 本発明の第３実施形態を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１…ホストコンピュータ，１１…ＣＰＵ−ＣＯＲＥ，１
２…データ分割合成制御部，１８…共通バス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスク状記録媒体上のアクセス位置に
   応じて処理速度が変化する複数台のディスク装置と、 書込用のデータを分割して各ディスク装置へ分配するデ
   ータ分割手段と、 分割された各データを、少なくとも１台のディスク装置
   のディスク状記録媒体上での記憶位置が他のディスク装
   置のディスク状記録媒体上での記憶位置と異なるよう
   に、各ディスク装置のディスク状記録媒体上にそれぞれ
   書き込む書込手段とを具備し、 前記データ分割手段は、各ディスク装置からのデータ読
   み出し時間が略一致する量のデータが各ディスク装置へ
   分配されるように、各ディスク装置ごとのデータ分割比
   を、各ディスク状記録媒体上での記憶位置に応じて決定
   することを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 【請求項２】 ディスク状記録媒体上のアクセス位置に
   応じて処理時間が変化する複数台のディスク装置と、 少なくとも１台のディスク装置のディスク状記録媒体上
   での読出位置が他のディスク装置のディスク状記録媒体
   上での読出位置と異なるように、各ディスク装置のディ
   スク状記録媒体からデータを読み出す読出手段と、 読み出されたデータを合成して出力するデータ合成手段
   とを具備し、 前記読出手段は、各ディスク装置からのデータ読出量
   を、そのディスク状記録媒体上での読出位置に応じて決
   定することを特徴とするディスクアレイ装置。
3. 【請求項３】 少なくとも１台のディスク装置のディス
   ク状記録媒体上での読出位置が他のディスク装置のディ
   スク状記録媒体上での読出位置と異なるように、各ディ
   スク装置のディスク状記録媒体からデータを読み出す読
   出手段と、 読み出されたデータを合成して出力するデータ合成手段
   とを更に具備し、 前記読出手段は、各ディスク装置からのデータ読出量
   を、そのディスク状記録媒体上での読出位置に応じて決
   定することを特徴とする請求項１に記載のディスクアレ
   イ装置。