JPH11119919A - 記憶システムへのデータ書き込み方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の記憶ディスクを有するデータ記憶シス
テムにおいて、システムの性能を改善すると共に、シス
テムの誤り又は故障時に記録を確実に回復可能にする。 【解決手段】 ＮＶＲＡＭマップ４５はメモリマップ記
憶域の部分集合であり、ディスクマップ５０はディスク
アレイに属する。ＲＬＩ５５に記憶されたＮＶＲＡＭマ
ップ４５内のインクリメンタルな変化はディスクログ６
０あるいはディスクステージングログ６５にポストされ
る。“排出"／“強制引出し"ポスト要求の発生時にＲＬ
Ｉ５５からのトランザクションログデータのページがデ
ィスクログ６０／ディスクステージングログ６５に書き
込まれる。このポストによりＮＶＲＡＭマップ４５の変
化はディスクマップ５０が更新前にＮＶＲＡＭに損失が
生じた際にディスクアレイに確実に記憶される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にはデータ記
憶システムに関し、特にディスクアレイ記憶システムの
ためのトランザクションログ（ transaction log）管理
に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータシステムの速度、信頼性お
よび処理能力は絶えず進歩し続けている。その結果、コ
ンピュータはより複雑で高度なアプリケーションを処理
することができる。コンピュータの改良にともなって、
大量記憶および入出力（Ｉ／Ｏ）装置の性能に対する要
求も高くなる。したがって、進歩し続けるコンピュータ
システムに性能上つりあう大量記憶システムを設計する
ことが常に必要とされている。

【０００３】本発明は特にディスクアレイ型の大量記憶
装置に関する。ディスクアレイデータ記憶システムは単
一の大量記憶システムを形成するように構成され、統合
された多数の記憶ディスクドライブ装置を有する。大量
記憶システムには、コスト、性能および利用可能性とい
う３つの主要な設計評価基準がある。メガバイトあたり
のコストが低く、入出力性能が高く、データの利用可能
性が高いメモリ装置を製作することが最も望ましい。
“利用可能性"とは、記憶システムに記憶されたデータ
にアクセスする能力のことであり、またなんらかの故障
があった場合に連続動作を保証する能力のことをいう。
通常、データの利用可能性は冗長性を用いて提供され、
この場合データあるいはデータ間の関係が複数の場所に
記憶される。冗長データの記憶には、“ミラー"法およ
び“パリティ"法の２つの一般的な方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ディスクアレイデータ
記憶システムの設計にあたって発生する問題の１つは、
システムの誤りあるいは故障の場合における記憶された
データの正確なマッピング情報の保持の問題に関係する
ものである。これは前記の冗長データ記憶法のいずれか
あるいはその両方を用いるシステムについていえること
である。したがって、ディスクアレイマッピング情報の
管理において、誤りから回復する目的のためには、最近
変更されたマッピング情報がディスク上に確実に記憶さ
れるようにする必要がある場合が多い。このディスク書
き込みの必要性は、（i）時間に基づいた頻度状態の更
新、（ii）ログページ・フルが状態、あるいは（iii）
特定のホストによる要求等のいくつかの理由で発生す
る。一般的には、最近のマッピング情報の変更は、ディ
スクアレイ機能の性能対して最適化されたデータ構造内
におけるランダムな場所に蓄積され、さらに他のデータ
構造より高速にディスクに書き込む（ポストする（ pos
t ））ことができるログに順次蓄積される。この技術は
トランザクション処理技術においては周知である。しか
し、ポストの必要性が進行中の他のディスク読み出しあ
るいは書き込み動作と同時に発生してシステム内に入出
力の競合が生じるという問題が発生する場合がある。か
かる入出力競合は、特にポストが頻繁に発生する場合に
システム上の重要な性能を阻害することが多い。これは
ディスクにログを１回ポストするには複数の入出力事象
が必然的に発生するためである。たとえば、通常、ログ
ページはまず無効と表示される（すなわち、更新が必要
である）。次に、ログページはディスクにコピーされ、
その後有効と表示される。最後に、冗長システムでは、
冗長ログページがディスクにコピーされる。

【０００５】以上のことから、また増大し続ける計算速
度および管理対象となる膨大な情報量から、ディスクア
レイシステム等の性能の改善が常に必要とされている。

【０００６】したがって、本発明はディスクアレイマッ
ピング情報の管理システムの性能を向上させることを目
的とする。また、複数の利用可能な記憶ディスクから選
択された任意の最も使用頻度の低いディスクへのログ書
き込みを管理および分散してログ入出力と進行中の他の
入出力との間におけるディスクアクセスの競合を低減す
ることによって、ディスクログ書き込みのシステム性能
を改善し、さらにシステムの誤り又は故障時に記録を確
実に回復可能にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施形態における本発
明の原理によれば、ディスクドライブ等の複数の記憶媒
体を有する記憶システムにおいて、第１メモリに記憶さ
れたトランザクションログが、２つの異なるログ領域に
選択的にポストされる。詳細には、第１メモリのトラン
ザクションログのページ・フル状態が検出されると、ポ
ストは“ディスクログ"領域に対して行なわれる。ポス
ト要求がトランザクションログのページ・フル状態が検
出される前に発生すると、ポストはただちに“ステージ
ングログ"領域の最も使用頻度の低いディスクに対して
行なわれる。

【０００８】他の原理によれば、“ディスクログ"への
ポストは通常の記憶システム管理技術およびデータ冗長
性技術を用いて行なわれる。一方、“ステージングロ
グ"領域へのポストは、ステージングログのデータが記
憶媒体上で冗長な状態で保持されることのないように通
常の記憶システムデータ管理および冗長性技術を用いず
に行なわれる。冗長性はトランザクションログがステー
ジングログ領域にコピーされることに加えて第１メモリ
に残ることによって維持される。

【０００９】ステージングログ領域は複数の記憶媒体の
それぞれに確保されたスペースを含み、かかる確保され
たスペースは各記憶媒体上で論理的に分離された部分に
分割される。この構成によって、ステージングログへの
ポストを確保された部分の間で“トグルする（ toggle
）"ことができる。したがって、２つの連続するステー
ジングログポストによって、どのディスクが最も使用頻
度が低いかにかかわりなく確保された領域の同じ部分が
重ね書きされることはない。

【００１０】他の原理によれば、記憶媒体上のログ領域
にポストされるデータ記録にシーケンス番号およびディ
スク群番号が割り当てられる。ディスクログ領域および
ステージングログ領域からのデータの回復においては、
シーケンス番号およびディスク群番号が参照されて完全
なトランザクションログが適正に再構築される。

【００１１】本発明の他の目的、利点および機能は以下
の説明から明らかになるであろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の分散書き込み
ディスクログ法を用いたデータ記憶システム１０のブロ
ック図を示す。図示する例では、データ記憶システム１
０は階層的ディスクアレイ１１を含むディスクアレイデ
ータ記憶システムである。本発明は非階層的アレイ（図
示せず）にも適用可能である。ディスクアレイ１１はＲ
ＡＩＤ(Redundant Array of Independent Disks)記憶シ
ステムを実施するための複数の記憶ディスク１２を含
む。データ記憶システム１０はディスクアレイ１１に結
合され記憶ディスク１２との間のデータ転送を調整する
ディスクアレイコントローラ１４を含み、さらにＲＡＩ
Ｄ管理システム１６を含む。ＲＡＩＤ管理システム１６
は本発明の分散書き込みディスクログ法を実行する手段
を含む。

【００１３】本明細書においては、“ディスク"とは自
己の記憶故障を検出することのできる任意の不揮発性の
ランダムアクセス可能・書き換え可能な大量記憶装置で
ある。ディスクには、回転磁気ディスクおよび光ディス
クとソリッドステートディスクの両方あるいは（PROM、E
PROMおよびEEPROM等の）不揮発性電子記憶素子を含む。
“ディスクアレイ"という用語は、ディスクと、ディス
クを１つあるいはそれ以上のホストコンピュータに接続
するのに要するハードウエアと、物理的ディスクの動作
を制御しそれらをホスト動作環境に１つあるいはそれ以
上の仮想ディスクとして提示するのに必要な管理ソフト
ウエアの集合である。“仮想ディスク"は管理ソフトウ
エアによってディスクアレイ中に実現される抽象的存在
である。

【００１４】“ＲＡＩＤ"という用語はその物理的記憶
容量の一部が記憶容量の残りの部分に記憶されたユーザ
データに関する冗長な情報の記憶に用いられるディスク
アレイを意味する。この冗長情報によって、このアレイ
を構成するディスクの１つあるいはこのアレイへのアク
セス経路が故障した場合にユーザデータを再生すること
ができる。ＲＡＩＤシステムについては、ミネソタ州Li
no LakesのREID Advisory Boardから1993年6月9日に刊
行された“The RAID Book: A Source Book forRAID Tec
hnology"に詳細に説明されている。ＲＡＩＤシステムを
本発明との関係において例示するが、本発明は非ＲＡＩ
Ｄシステムにも適用可能であることはいうまでもない。

【００１５】ディスクアレイコントローラ１４は、smal
l computer system interface（ＳＣＳＩ）等の１つあ
るいはそれ以上のインターフェースバス１３を介してデ
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によってデ
ィスクアレイコントローラ１４に操作的に結合されてい
る。ＲＡＩＤ管理システム１６は図示するように別個の
要素として（すなわちソフトウエアあるいはファームウ
エアとして）実施することもでき、あるいはディスクア
レイコントローラ１４内あるいはホストコンピュータ内
に構成して、ディスクの記憶および信頼性レベルの制
御、さまざまな信頼性の記憶装置レベル間でのデータ転
送、および本発明の分散書き込みディスクロギングの実
施を行なうデータ管理手段を提供することもできる。ま
た、データ記憶システム１０は入出力インターフェース
バス１７を介してホストコンピュータ（図示せず）に結
合されている。

【００１６】図示するシステムでは、ディスクアレイコ
ントローラ１４はディスクアレイコントローラ“Ａ"１
４Ａおよびディスクアレイコントローラ“Ｂ"１４Ｂか
らなるデュアルコントローラとして実施される。デュア
ルコントローラ１４Ａおよび１４Ｂは一方のコントロー
ラが動作不能となったとき連続的なバックアップと冗長
性を供給することによって信頼性を向上させる。しか
し、本発明の方法は単一のコントローラあるいは他のア
ーキテクチャで実施することができる。実際に、本発明
は完全で正確なディスクログの維持がデュアルコントロ
ーラ環境におけるよりも重要である単一コントローラア
ーキテクチャにおいて特に有益である。

【００１７】階層的ディスクアレイ１１は物理的記憶ス
ペースと１つあるいはそれ以上の仮想記憶スペースを含
む異なる記憶スペースとして特徴付けることができる。
たとえば、ディスクアレイ１１内の記憶ディスク１２
は、複数のディスク２０のミラーグループ１８および複
数のディスク２４のパリティグループ２２に構成される
ものとして概念化することができる。記憶装置のかかる
諸相はマッピング技術を用いて関係付けられる。たとえ
ば、ディスクアレイの物理的記憶スペースは記憶領域を
さまざまなデータ信頼性レベルに応じて区分した仮想記
憶スペースにマップすることができる。仮想記憶スペー
ス内の領域の一部をミラーすなわちＲＡＩＤレベル１の
第１の信頼性の記憶レベルに割り当て、他の領域をパリ
ティすなわちＲＡＩＤレベル５の第２の信頼性の記憶レ
ベルに割り当てることができる。かかる領域は同じディ
スクあるいは別々のディスク上に構成することができ、
また任意の組み合わせのディスク上に構成することもで
きる。

【００１８】データ記憶システム１０はディスクアレイ
１１のマッピングに用いる仮想マッピング情報の永続的
な記憶を可能とするメモリマップ記憶域２１を含む。こ
のメモリマップ記憶域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１４に常駐する。
メモリマッピング情報は異なるビュー（ view ）の間で
さまざまなマッピング構成が変化するにつれてディスク
アレイコントローラ１４あるいはＲＡＩＤ管理システム
１６によって連続的あるいは定期的に更新することがで
きる。

【００１９】好適には、メモリマップ記憶域２１はそれ
ぞれディスクアレイコントローラ“Ａ"１４Ａおよびデ
ィスクアレイコントローラ“Ｂ"１４Ｂに設けられた２
つの不揮発性ＲＡＭ（ Non-Volatile RAM ）２１Ａおよ
び２１Ｂとして実施される。これら２つのＮＶＲＡＭ２
１Ａおよび２１Ｂはメモリマッピング情報の冗長記憶を
可能とする。仮想マッピング情報はミラー冗長性技術に
よってＮＶＲＡＭ２１ＡおよびＮＶＲＡＭ２１Ｂの両方
に複製され記憶される。これによって、ＮＶＲＡＭ２１
Ａをオリジナルのマッピング情報の記憶にのみ用い、Ｎ
ＶＲＡＭ２１Ｂを冗長マッピング情報の記憶にのみ用い
ることができる。

【００２０】図示するように、ディスクアレイ１１は複
数の記憶ディスク１２を有する。記憶ディスク１２上の
冗長性の管理はＲＡＩＤ管理システム１６によって統御
される。ユーザすなわちホストアプリケーションプログ
ラムから見た際、アプリケーションレベルの仮想ビュー
によって記憶ディスク１２上の利用可能な記憶スペース
を示す１つの大きな記憶容量を表わすことができる。Ｒ
ＡＩＤ管理システム１６はこの物理的記憶スペース上で
のＲＡＩＤ領域の構成を動的に変更することができる。
その結果、ＲＡＩＤレベル仮想ビュー内のＲＡＩＤ領域
のディスクへのマッピングおよびフロントエンド仮想ビ
ューのＲＡＩＤビューへのマッピングは一般的にはある
変化の状態ということになる。ＮＶＲＡＭ２１Ａおよび
ＮＶＲＡＭ２１Ｂ内のメモリマップ記憶域は、ＲＡＩＤ
管理システム１６によるＲＡＩＤ領域のディスクへのマ
ッピングに用いられる現在のマッピング情報および２つ
の仮想ビューの間でのマッピングに用いられる情報を保
持する。ＲＡＩＤ管理システムはＲＡＩＤレベルのマッ
ピングを動的に変更するとき、メモリマップ記憶域のマ
ッピング情報をかかる変更を反映するように更新する。

【００２１】しかし、ディスクアレイに用いられるＲＡ
ＩＤ機構すなわちデータ記憶機構にかかわりなく、メモ
リマップ記憶域２１は一般的にはシステムの使用時全体
を通じて常に変化する状態にあることは明らかである。
したがって、メモリマップログ記録がメモリに保持さ
れ、ＲＡＩＤ管理システム１６によってメモリからディ
スクに絶えずポストされ、ＮＶＲＡＭ２１の損失時にか
かる記録が確実に回復されるようにする。よって、本発
明は複数の利用可能な記憶ディスク１２から選択された
任意の最も使用頻度の低いディスクへのログ書き込みを
管理および分散してログ入出力と進行中の他の入出力と
の間におけるディスクアクセスの競合を低減することに
よってディスクログ書き込みのシステム性能を改善する
ものである。一般的には、これはログの新しい部分を保
持するために各記憶ディスク１２上に“ステージングロ
グ"領域を確保することによって行なわれる。そして、
トランザクションログメモリのページがいっぱいになる
前にポスト要求が発生した場合、ポストは最も使用頻度
の低いディスクに確保された“ステージングログ"領域
にほとんど即時に実行される。続いて、ログの回復が必
要である場合、すべての記憶ディスク１２からの断片が
まとめられて単一の完全なイメージが形成される。

【００２２】図２は、本発明の分散ログ書き込みディス
クログ法を示すブロック図である。ＮＶＲＡＭマップ４
５はデータ記憶システム１０に用いられるデータが記憶
されるディスクアレイコントローラ１４Ａ／１４Ｂ（図
１）上における不揮発性のメモリマップ記憶域２１の部
分集合を表わす。ディスクマップ５０はディスクアレイ
１１に（冗長的に）属するＮＶＲＡＭマップ４５の従来
のディスクマップイメージである。ディスクマップ５０
へのＮＶＲＡＭマップ４５の定期的記憶（ポスト）によ
って誤り訂正を行なうために、ＮＶＲＡＭマップ４５の
内容の冗長コピーをディスクに維持する手段が提供され
る。一般的には、ディスクマップ５０へのＮＶＲＡＭマ
ップ４５のポストは、通常のシステム処理および入出力
競合状態下で可能である際に（ＲＡＩＤ管理システム１
６による制御のもとに）バックグラウンド処理として実
行される。よって、ディスクマップ５０へのＮＶＲＡＭ
マップ４５データのポストは、入出力およびディスクス
ペースに関する通常のシステム競合の影響を受け、した
がってポストが実際にいつ発生するかについては不確定
要素がある。

【００２３】ＲＡＭログイメージ（ＲＬＩ）５５もまた
不揮発性メモリ２１の部分集合である。あるいはこれは
別個の（好適には不揮発性の）メモリとすることもでき
る。ＲＬＩ５５はＮＶＲＡＭマップ４５内で発生するイ
ンクリメンタルな変化を迅速に記憶／記録するのに用い
られる。一実施形態では、ＲＬＩ５５は１６（図では
Ｎ）のアドレス指定可能な６４Ｋバイトページを含む
が、他の構成も可能である。その後ＲＡＩＤ管理システ
ム１６からの要求があった際、ＲＬＩ５５に記憶された
インクリメンタルな変化はディスクログ６０あるいはデ
ィスクステージングログ６５にポストされる。

【００２４】いくつかの要因によって、ＲＡＩＤ管理シ
ステム１６にＲＬＩ５５からディスクログ６０あるいは
ディスクステージングログ６５へのデータのポスト要求
を行なう。たとえば、一実施形態では、ＲＬＩが“ペー
ジ・フル"状態になった際、ディスクログ６０への“排
出（ flush）"ポスト要求が発生する。“排出"ポスト要
求が発生すると、ＲＬＩ５５からのトランザクションロ
グデータのフル・ページがディスクログ６０に書き込ま
れる。一方、（i）時間に基づく頻度の要求が発生する
か、（ii）ある特定のホスト要求を受けた場合に、ディ
スクステージングログ６５への“強制引出し"ポスト要
求が発生する。“強制引出し"ポスト要求が発生する
と、ＲＬＩ５５から１つあるいはそれ以上のトランザク
ションログデータのフル・ブロックがディスクステージ
ングログ６５に書き込まれる。この１つあるいはそれ以
上のブロックには、前に完全に書き込まれておらず、ま
た未書き込みの１つあるいはそれ以上のトランザクショ
ンログ記録を含む（現在のページ内の）ブロックが含ま
れる。ディスクログ６０に“排出"ポストで書き込みさ
れるページおよびディスクステージングログ６５に“強
制引出し" ポストで書き込みされるブロックをここでは
ＲＬＩ５５の“未書き込み"データと称する（ただし、
“排出" ポストで書き込みされたページはそれ以前にデ
ィスクステージングログ６５に“強制引出し" ポストで
書き込みされた記録を含む場合がある）。いずれの場合
にも、（ディスクログ６０あるいはディスクステージン
グログ６５への）かかるポストによって、（ＲＬＩ５５
で捕捉された）ＮＶＲＡＭマップ４５の変化が、ディス
クマップ５０が更新されていない際にＮＶＲＡＭ２１に
損失が生じた場合においての、誤り回復目的のためにデ
ィスクアレイ１１に確実に記憶されることを保証する。

【００２５】ディスクログ６０はディスクアレイ１１
（図１）上に常駐するＲＬＩ５５の従来と同様のディス
クイメージである。好適には、ディスクログ６０はＲＬ
Ｉ５５と同様に多数のデータページを記憶することがで
きる。図示するように、ディスクログ６０にはデータ記
憶用のＮのページが示され、また従来と同様に、連続的
あるいは円形にリンクすることができる。ディスクログ
６０は（図１の）通常のデータ冗長性機構を用いてディ
スクアレイ１１上に記憶および管理される。したがっ
て、ディスクログ６０へのＲＬＩ５５における“未書き
込み"内容の“排出"ポストは通常の入出力状態で発生
し、ディスクアクセスおよびスペースのためのシステム
入出力競合の影響を受ける。ディスクログ６０は一般的
にはディスクマップ５０より頻繁に更新されるが、ディ
スクログ６０は（ＲＬＩ５５中で捕捉された）ＮＶＲＡ
Ｍマップ４５へのインクリメンタルな変化のみを保持す
るのに対して、ディスクマップ５０は（最終更新時の）
ＮＶＲＡＭマップ４５の完成イメージを保持する。

【００２６】ディスクステージングログ６５はディスク
アレイ１１（図１）のディスクの各部分を表わす確保さ
れたステージング領域７０、７５、８０、８５、９０、
９５、１００および１０５を含む。上述したように、一
実施形態では、ディスクステージングログ６５は指定さ
れた事象の発生時あるいは“ページ・フル"状態以外の
時にＲＬＩ５５の内容の記憶に用いられる。しかし、こ
のポスト基準には当業者には明らかなようにシステム設
計の変更および／またはユーザによる優先的な指示に合
わせて自由度を持たせることができる。いずれの場合に
も、（“ページ・フル"状態以外の）ＲＡＩＤ管理シス
テム１６によって要求された所定の事象が発生した場
合、ＲＬＩ５５はその“未書き込みの"内容をディスク
ステージングログ６５のディスク１〜Ｍのうち最も使用
頻度の低いディスクに“強制引出し"する。最低使用頻
度のディスクはディスクアレイ１１のディスク１〜Ｍの
入出力動作をモニターすることによって検出される。

【００２７】基本的には、最低使用頻度のディスクへＲ
ＬＩ５５を“強制引出し"することによって、時間の経
過とともにディスクアレイ全体にトランザクションログ
の分散書き込みが実行される。これは、所定の単一のデ
ィスクログ６０へのＲＬＩ５５のページ・フル“排出"
とは対照的である。パリティ冗長機構を用いる場合、デ
ィスクログ６０は実際には複数のディスクに分散させる
ことができるが基本的には“単一の"すなわち“非分散
の"ディスクログである。これは（冗長コピーを考えな
ければ）１つのディスクドライブ上で１つの基底アドレ
スのみを用いてログ全体をアドレス指定／アクセスする
ことができるためである。

【００２８】最低使用頻度のディスクが選択されるた
め、“強制引出し"ポストが（進行中の他のシステム呼
び出し／書き込み入出力動作との）入出力競合が低減さ
れた状態で発生するという利点がある。したがって、デ
ィスクマップ５０あるいはディスクログ６０のポストと
は異なり、ディスクステージングログ６５へのこの分散
書き込みは一般的にはただちに（あるいは、少なくとも
より迅速に）完了する。さらに、“強制引出し"ポスト
は一般的には転送される未書き込みブロックが最小限で
あるため“排出"ポストより高速である。

【００２９】ディスクログ６０とは異なり、ディスクス
テージングログ６５はＲＬＩ５５のインクリメンタルな
変化をディスクアレイ１１全体にわたって分散した非冗
長的な態様で保持する。これは、ディスクステージング
ログ６５に発生する書き込みがＲＡＩＤ管理システム１
６の通常の冗長性機構から除外されることから非冗長的
である。したがって、ディスクステージングログ６５へ
のポストにおいて発生する入出力ステップはディスクロ
グ６０の場合に比べて少なくとも１ステップ少ない。ト
ランザクションログはステージングログ領域にコピーさ
れることに加えて第１メモリ（ＲＬＩ５５）にも残るた
め、“強制引出し"ポスト後にも冗長性が維持される。

【００３０】一実施形態では、ディスクアレイ１１のデ
ィスク１〜Ｍはそれぞれ分散されたログの記憶のために
確保された専用のスペース量を有する。たとえば、図示
するそれぞれのディスク上には２つの６４Ｋバイトペー
ジ７０／７５、８０／８５、９０／９５および１００／
１０５が確保される。ディスクステージングログポスト
処理中の故障の場合に発生する可能性のある有効データ
の重ね書き（および損失）を防止するために、それぞれ
のディスク上に少なくとも２つのページが確保される。
すなわち、ＲＬＩ５５はディスクステージングログ６５
への書き込み（ポスト／強制引出し）を奇数および偶数
ページに交互に実行する（スワッピングすなわちトグ
ル）。たとえば、最初の書き込みでは、ＲＬＩ５５は最
低使用頻度のディスクに確保された偶数番号のページ７
０、８０、９０あるいは１００にポストを行なう。次に
発生する書き込みにおいては、ＲＬＩ５５は最低使用頻
度のディスクの奇数番号ページ７５、８５、９５あるい
は１０５にポストする。これによって、システムはデー
タの完全性の別のレベルを保証され、続いて発生するポ
ストにおいて最後にポストされたデータの重ね書きの可
能性（すなわち、同じ最低使用頻度ディスクが連続して
選択される場合の重ね書き）が防止される。

【００３１】図３から図６は、ある時間における本発明
のディスクステージングログの状態を示すブロック図で
ある。本発明の分散書き込みディスクステージング動作
の例をさらに詳細に説明するために、ＲＬＩ５５のログ
イメージページ５７の一部、およびディスクステージン
グログ６５の各ページ７０〜１０５の一部を示す。すな
わち、図３から図６にはそれぞれＲＬＩ５５からの異な
るポストに応答してディスクステージングログ６５の状
態時間における異なるスナップショットを示す。ＲＬＩ
５５のログイメージページ５７およびディスクステージ
ングログ６５の各ページ７０〜１０５は破線によって３
つの５１２バイトブロック（すなわち部分）Ｂ１、Ｂ２
およびＢ３に（論理的に）分割されているものとして示
されている。説明を簡略化するために、それぞれの６４
Ｋバイトページ中の全ブロックではなく３つのブロック
のみを示す。（ＲＬＩ５５の）ログイメージページ５７
を本説明および図では“ＬＩ"で示す。さらに、ディス
クステージングログ６５中の各ディスクをそれぞれ“Ｄ
１〜ＤＭ"で示し、各ディスク中に確保される２つのペ
ージをそれぞれ“Ｐ１"あるいは“Ｐ２"で示す。

【００３２】図３において、論理標識である事象／時刻
Ｔ１は（図１のＲＡＩＤ管理システム１６の要求によっ
て）ある特定の事象が発生してＲＬＩ５５におけるログ
イメージページ５７の未書き込みデータのディスクステ
ージングログ６５への“強制引出し"ポストが開始され
るある所定の時点を反映している。事象／時刻Ｔ１はさ
らにその所定の時点においてＲＬＩのログイメージペー
ジ５７にログデータがどれだけ“フル"かを示す位置を
同定する。ポストが要求されると、論理標識である事象
／時刻Ｔ１によって同定される（ＲＬＩ５５におけるロ
グイメージページ５７の）未書き込みデータの全ブロッ
クがポストされる。５１２バイトデータブロックは（こ
の例では任意のシステム設計条件に対する）最小ポスト
サイズであるため全てのブロックがポストされる。

【００３３】したがって、たとえば、事象／時刻Ｔ１の
発生時にＲＬＩ５５はログイメージページ５７の（事象
／時刻Ｔ１で示される位置）“未書き込みの"内容をデ
ィスクステージングログ６５の最低使用頻度のディスク
１〜Ｍにおけるページ７０〜１０５の１つに（後に詳述
する“トグル"状態で）ポスト（ post ）する。すなわ
ち、ログイメージページ５７のブロック“１"（ＬＩＢ
１）は“未書き込み"でしかも完全にフルであるためそ
の全体がポストされ、またログイメージのブロック
“２"（ＬＩＢ２）も“未書き込み"であるためこれもそ
の全体がポストされる（ただし、ログデータは事象／時
刻Ｔ１まではＬＩＢ２の一部しか満たしていない）。デ
ィスク２が最低使用頻度のディスクとして検出され、ポ
ストがディスクステージングログ６５の偶数ページ番号
から開始されるものと（便宜上）仮定すると、ログイメ
ージページ５７はそのブロック内容ＬＩＢ１およびＬＩ
Ｂ２をディスクステージングログ６５におけるディスク
Ｄ２のページＰ２に対応するブロックＢ１およびＢ２
（すなわち、Ｄ２Ｐ２Ｂ１およびＤ２Ｐ２Ｂ２）にポス
トする。したがって、ブロックＤ２Ｐ２Ｂ１は（反転ビ
デオ水平線の形態で示す）すべての有効データを含み、
ブロックＤ２Ｐ２Ｂ２は時刻Ｔ１が示す位置までの部分
的有効データを含み、ブロックＤ２Ｐ２Ｂ２の残りの部
分には（クロスハッチで示す）無効データすなわち“ド
ント・ケア（ don't care ）"データが含まれる。

【００３４】図４に示すように、第２の事象／時刻Ｔ２
はＲＡＩＤ管理システム１６がＲＬＩ５５によるそのデ
ータのポストを再度要求する時点を同定する。この例で
は、時刻Ｔ１および時刻Ｔ２の間に記憶されたログイメ
ージページ５７のデータ（すなわち、“未書き込み"デ
ータ）をディスクステージングログ６５にポストしなけ
ればならない（これは、まだページ・フル状態になって
いないためである）。（しかし、事象／時刻Ｔ２以前に
ログイメージページ５７がすべてトランザクションデー
タで満たされている場合、ＲＬＩ５５はログイメージペ
ージ５７の一部をディスクステージングログ６５にポス
トするよりむしろその全体をディスクログ６０にポスト
する。）ディスク１が最低使用頻度のディスクであり、
書き込み入出力がフルブロックサイズでのみ発生すると
仮定すると、ＬＩＢ２がすべてＤ１Ｐ１Ｂ２に書き込ま
れる。このとき、奇数ページＰ１（７５）が書き込ま
れ、前述したページ“トグル"（スワッピング）データ
保護技術が実行される。無効データ（すなわち、そのブ
ロックサイズ内にあって指定された時刻Ｔ２より後のデ
ータ）をここでもクロスハッチで示す。

【００３５】図５にはＲＬＩ５５に対してページ・フル
状態になる前にデータのポストが要求される第３の事象
／時刻Ｔ３を示す。この例では、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３と
の間に記憶されたログイメージページ５７のデータ
（“未書き込み"データ）をポストしなければならな
い。したがって、この例ではディスク３（Ｄ３）が最低
使用頻度のディスクであると仮定すると、ＬＩＢ２のす
べてがＤ２Ｐ２Ｂ２にポストされ、ＬＩＢ３のすべてが
Ｄ３Ｐ２Ｂ３にポストされる。この場合も、ページスワ
ッピングを行なうために、“偶数の"ページＰ２（９
０）がこのとき書き込まれる。

【００３６】図６にはＲＬＩ５５に対してページ・フル
状態になる前にデータのポストが再度要求される第４の
事象／時刻Ｔ４を示す。この例では、時刻Ｔ３と時刻Ｔ
４との間に記憶されたログイメージページ５７の“未書
き込み"データをポストしなければならない。したがっ
て、この例ではディスク１（Ｄ１）が最低使用頻度のデ
ィスクであると仮定すると、ＬＩＢ３のすべてがＤ１Ｐ
１Ｂ３に強制引出しされる。

【００３７】図３〜図６からわかるように、最低使用頻
度のディスクに対して書き込みが行なわれるだけでなく
ディスクに対する冗長書き込みが発生しないことからシ
ステムの入出力性能に対する全体的影響が低減される。
冗長性はログデータがディスク（ディスクステージング
ログ６５）上に書き込まれ、しかもＲＬＩ５５にも残る
ことによって維持される。さらに、一実施形態におい
て、ディスクステージングログ６５への“強制引出し"
はＲＬＩ５５がページ・フル状態になる前の事象につい
て発生し、ＲＬＩ５５のページ・フル状態が検出された
場合、ＲＬＩ５５からディスクログ６０（図２）への
“排出"が発生することに注意しなければならない。

【００３８】図７には、分散書き込み用のデータ記録１
１０の構成を示すブロック図である。ＲＬＩ５５（およ
びディスクログ６０およびディスクステージングログ６
５）内のデータの各５１２バイトブロック（セクタ）は
それぞれ１つあるいはそれ以上のデータ記録１１０を有
し、データ記録１１０はブロックの境界にまたがってい
る場合もある。説明の目的上、データ記録１１０は簡略
化した形態で示す。すなわち、記録に用いられる可能性
のあるすべてのフィールドをここでは図示しない。しか
し、データ記録１１０は少なくとも記録の長さを同定す
る長さ標識１１５、ディスクステージングログ６５から
データを回復するための記録の順序付けを同定するため
のシーケンス番号１２０、トランザクションログに関係
付けられたディスク群を同定するディスク群識別子１２
５、記憶される実際のログデータを保持する本体１３
０、およびデータ確認用のチェックサム１３５を含む。

【００３９】シーケンス番号１２０はトランザクション
ログに新たな記録が追加されるたびに順次インクリメン
トされる生成番号である。チェックサム１３５はデータ
記録１１０全体のチェックサムであり、トランザクショ
ンログの回復中に記録の状態を確認するために用いられ
る。ディスク群識別子１２５はＲＬＩ５５に関係付けら
れたディスク群の現在のインスタンス（ instance ）の
任意の識別子であり、トランザクションログの回復中に
“陳腐化した"（すなわち無効な）ディスクステージン
グログ６５データが使用されていないことを保証するた
めに用いられる。すなわち、回復中に、記録はそのディ
スク群識別子１２５がディスクの現在のインスタンスに
一致する場合に有効と認識され、ディスク群識別子１２
５がディスク群の現在のインスタンスに一致しない場合
無効と認識される。たとえば、他のディスク群からディ
スクドライブがスワップされた場合に陳腐化した記録あ
るいは有効な記録が発生する。この場合、各記録に関係
付けられたディスク群識別子によって、トランザクショ
ンログ回復処理はその新たなディスク関係付けられたあ
らゆる陳腐化データを認識し、その使用を避けることが
できる。つまり、記録のディスク群識別子は現在のディ
スク群インスタンスに一致しなければならない。

【００４０】図８は分散書き込みディスクログの処理フ
ローを示すブロック図であり、本発明におけるログトラ
ンザクションの管理のために（図１の）ＲＡＩＤ管理シ
ステム１６内で実施される処理の相互関係を示す。これ
らの処理は、好適にはファームウエアで実行される。ア
プリケーション１５０（たとえば図１のＲＡＩＤ管理シ
ステム１６）がＮＶＲＡＭマップ４５（図２）を操作す
る際、この操作動作を同定するデータ記録１１０がログ
管理１５５の制御に追加され、ＲＡＭログイメージ５５
（図２）に記録される。記録はいくつかの鍵となる事象
の１つが発生するまで絶えず追加される。ＲＬＩ５５中
の現在のページがフルになると、ログ管理１５５がデー
タ管理１６０に制御を渡し、データ管理１６０がディス
クドライバ１６５とインターフェースで連結してこのフ
ルページの内容をディスクアレイ１１のディスクログ６
０に冗長ポストすることによってそのフルになったペー
ジが“排出される"。ＲＬＩ５５中の現在のページがフ
ルではないがログ管理１５５がその事象をディスクアレ
イ１１のディスクステージング６５への“強制引出し"
ポストの要求として検出すると、ログ管理１５５はデー
タ管理プログラムを迂回してディスクドライバ１６５と
直接インターフェースで連結してそのデータをディスク
アレイに“強制引出し"する。“強制引出し"ポストの発
生後に冗長コピーは書き込まれない。

【００４１】ここで、すべての図面を参照して、なんら
かのメモリ故障あるいはシステム故障のためにログの回
復が必要である場合、ディスクログ６０およびディスク
ステージングログ６５に記憶されたインクリメンタルな
ログデータの回復のためにいくつかのステップが発生す
る。まず、ディスクログ６０のすべてのフルページがＲ
ＬＩ５５にコピーされてログデータができるだけ多く再
構築される。しかし、ページ５９のような非フルページ
の場合ディスクステージングログ６５にデータが残って
いる可能性があり、これもＲＬＩ５５にコピーしなけれ
ばならない。したがって、ディスク１〜Ｍ上のディスク
ステージングログ６５の全ページ７０〜１０５からのロ
グデータの断片をまとめて１つの完全なイメージにして
ＲＬＩ５５にコピーしなければならない。

【００４２】ディスクステージングログ６５からのこの
回復に備えて、ＲＬＩ５５を走査してディスクログ６０
に書き込まれた最後の（最も新しい）記録を示すシーケ
ンス番号１２０を有する記録を発見する。この走査にあ
たってはログの循環性とシーケンス番号のラッピングの
両方を考慮しなければならない。ディスクステージング
ログ６５内に最後に書き込まれたものに続く次のシーケ
ンス番号（記録）がある場合これを発見しなければなら
ない。したがって、ディスクステージングログ６５を次
に走査して（ＲＬＩ５５に次に回復すべき記録を示す）
次のシーケンス番号を有する記録を発見する。ディスク
ステージングログ６５内で次の記録（シーケンス番号）
が発見されると、そのディスク群識別子１２５をチェッ
クして、その記録がディスク群の現在のインスタンスに
属するものであることを確認する。さらに、その記録の
チェックサム１３５を評価してその記録の完全性を判定
する。完全である場合、その記録がＲＬＩ５５にコピー
され、トランザクションログ回復処理が続行される。図
６に示す例では、ブロックＤ２Ｐ２Ｂ１の最初の記録は
この第１ステップの回復基準を満足する。

【００４３】続いて、ディスクステージングログ６５を
再度走査して、次の連続シーケンス番号を有する次の記
録を探す。前に発見された記録の長さ標識１１５から、
次の記録が前に発見された記録の長さ標識１１５によっ
て記述されるオフセットで始まることがわかる。したが
って、そのオフセットで始まり、適当な連続シーケンス
番号１２０を有し、適当なディスク群識別子１２５を有
し、チェックサム１３５による有効性分析を満足する次
の記録が発見されるまですべてのディスクステージング
ログ６５が探索される。図６の例では、ブロックＤ２Ｐ
２Ｂ１内の第２の記録（視覚的には識別不能）がこの回
復基準を満足する。かかる記録が発見されると、その記
録がＲＬＩ５５にコピーされる。

【００４４】一般的には、（i）（次の連続シーケンス
番号によって同定される）次の連続する記録を発見し、
（ii）そのディスク群識別子を検証し、（iii）そのチ
ェックサムを検証するこの処理全体が、かかる回復基準
のそれぞれを満足するすべての記録が発見されるまでデ
ィスクステージングログ６５全体に対して継続的に反復
される。さらに例を挙げれば、たとえば図６において、
Ｄ２Ｐ２Ｂ１およびＤ２Ｐ２Ｂ２（反転ビデオ水平線で
示される）中に同定される有効な記録のそれぞれがまず
その順序でＲＬＩ５５に回復される。すると、Ｄ１Ｐ１
Ｂ２あるいはＤ３Ｐ２Ｂ２内で発見されるいかなる有効
な記録も次の回復ステップを満足する。たとえば、次の
有効な記録がまずＤ３Ｐ２Ｂ２の前にＤ１Ｐ１Ｂ２内で
発見された場合、Ｄ１Ｐ１Ｂ２内のすべての有効な記録
がＲＬＩ５５に（順次一度に１つずつ）コピーされ、Ｄ
１Ｐ１Ｂ２内で発見されなかった残りの有効記録は続い
てＤ３Ｐ２Ｂ２内で発見され、Ｄ３Ｐ２Ｂ３の有効記録
に続く。一方、次の有効な記録が（Ｄ１Ｐ１Ｂ２ではな
く）Ｄ３Ｐ２Ｂ２内で発見された場合、これらの有効記
録はすべてＲＬＩ５５にコピーされ、次にＤ３Ｐ２Ｂ３
の有効記録がＲＬＩ５５にコピーされる。その後にのみ
Ｄ１Ｐ１Ｂ３内で発見された最終有効記録が処理され、
ＲＬＩ５５にコピーされる。この最終記録はディスクス
テージングログ６５内の他のいかなる記録にも次の連続
シーケンス番号が発見されない際に、ディスクステージ
ングログ６５から回復されることは明らかである。

【００４５】図示する例では、ディスクログ６０および
ディスクステージングログ６５からＲＬＩ５５へのログ
回復がこれで完了する。したがって、図８に示すよう
に、ログ管理１５５が（現在はＲＬＩ５５にある）回復
された記録をアプリケーション１５０（図１のＲＡＩＤ
管理システム１６）の制御に返して、ログ回復が完了
し、アプリケーション１５０がＮＶＲＡＭマップ４５を
トランザクションログ回復処理を開始させたシステム誤
り／故障の前の状態に戻すためにＲＬＩ５５に示される
ログ変更の実行に着手可能であることを示す。

【００４６】ディスクアレイ内の複数のディスクに対す
る分散書き込み動作を用いてディスクログ書き込み性能
を向上させる方法および装置の実施形態を上に説明し
た。当業者には当該技術分野のさまざまなソフトウエ
ア、ファームウエアおよび／またはハードウエアのうち
任意のものを用いて容易に実施されることは明らかであ
ろう。さらに、本発明をその具体的実施形態の参照によ
り説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することな
く他の代替実施形態および実施方法あるいは変更形態の
使用が可能であることは明らかであろう。

【００４７】以下に本発明の実施の形態を要約する。

【００４８】１． 複数の記憶媒体（１２）を有する記
憶システム（１０）への書き込み方法であって、（ａ）
前記記憶システム（１０）への書き込み要求を示す基準
の検出と、（ｂ）前記複数の記憶媒体（１２）から最低
使用頻度の記憶媒体の選択と、（ｃ）前記選択された最
低使用頻度の媒体へのデータの書き込みとを含むことを
特徴とする記憶システムへのデータ書き込み方法。

【００４９】２． 前記複数の記憶媒体（１２）はラン
ダムアクセス記憶媒体である上記１に記載の記憶システ
ムへのデータ書き込み方法。

【００５０】３． 前記最低使用頻度の記憶媒体は入出
力動作に基づいて選択される上記１または２に記載の記
憶システムへのデータ書き込み方法。

【００５１】４． 前記検出される基準は前記記憶媒体
（１２）へのトランザクションログ（５５）の強制引出
しポスト要求を含む上記１、２または３に記載の記憶シ
ステムへのデータ書き込み方法。

【００５２】５． 前記強制引出しポスト要求は前記ト
ランザクションログ（５５）の指定された部分（５７）
がデータで満たされていることが検出される前に発生す
る上記４記載の記憶システムへのデータ書き込み方法。

【００５３】６． 前記データは前記選択された最低使
用頻度の記憶媒体に非冗長に書き込まれる請求項１に記
載の記憶システムへのデータ書き込み方法。

【００５４】７． 前記データは前記書き込まれるデー
タの順序を示す標識（１２０）を含む上記１に記載の記
憶システムへのデータ書き込み方法。

【００５５】８． 前記記憶媒体（１２）はそれぞれ前
記最低使用頻度の記憶媒体が選択された際の書き込みの
ためにのみ使用されるよう確保された領域（６５）を含
む上記１記載の記憶システムへのデータ書き込み方法。

【００５６】９． 前記確保された領域は少なくとも２
つのサブ領域（７０、７５、８０、８５、９５、１０
０、１０５）を含み、最低使用頻度の記憶媒体を選択す
る第１の事象の発生時に前記サブ領域の１つに対して書
き込みが行なわれ、最低使用頻度記憶媒体を選択する次
の事象の発生時に他方のサブ領域への書き込みが行なわ
れ、それによって同じ最低使用頻度記憶媒体が二度連続
して選択される場合にも次の連続する書き込みにおいて
直前に書き込まれたサブ領域に対して重ね書きが生じな
いことを特徴とする上記８記載の記憶システムへのデー
タ書き込み方法。

【００５７】１０． 記憶システム（１０）であって、
（ａ）データ記録（１１０）を保持する第１メモリ（５
５）と、（ｂ）前記第１メモリに接続された複数の記憶
媒体（１２）と、（ｃ）前記第１メモリ（５５）の状態
を検出する手段（１６）と、（ｄ）前記第１メモリにお
ける第１の検出された状態に応答して第１の記憶管理基
準にしたがって前記記憶システム（１０）に前記データ
記録を書き込む手段（１６）と、（ｅ）前記第１メモリ
における第２の検出された状態に応答して第２の記憶管
理基準にしたがって前記記憶システム（１０）に前記デ
ータ記録を書き込む手段（１６）を含み、前記第２の記
憶管理基準は前記複数の記憶媒体における最低使用頻度
の記憶媒体への書き込みを含む記憶システム。

【００５８】１１． 前記第１メモリ（５５）における
前記第１の検出された状態は、前記第１メモリの一部が
前記データ記録で満たされていることを示す状態を含む
上記１０記載の記憶システム。

【００５９】１２． 前記第１の記憶管理基準は前記複
数の記憶媒体（１２）上の前記データ記録の冗長性の維
持を含む上記１０記載の記憶システム。

【００６０】１３． 前記第１メモリにおける前記第２
の検出された状態は、前記第１メモリにおいて所定の部
分が前記データ記録で満たされる前に前記第１メモリ
（５５）内の前記データ記録を前記複数の記憶媒体（１
２）に強制引出し的に書き込む要求を示す状態を含む上
記１０記載の記憶システム。

【００６１】１４． 前記第２の記憶管理基準は前記複
数の記憶媒体（１２）上において前記データ記録の冗長
性を維持しないことを含む上記１０記載の記憶システ
ム。

【００６２】１５． 前記最低使用頻度の記憶媒体は前
記データ記録の書き込みのために確保された少なくとも
２つのサブ領域（７０、７５、８０、８５、９０、９
５、１００、１０５）を含む上記１０記載の記憶システ
ム。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、複数の利用可能な記憶
ディスクから選択された任意の最も使用頻度の低いディ
スクへのログ書き込みを管理および分散してログ入出力
と進行中の他の入出力との間におけるディスクアクセス
の競合を低減することによって、ディスクログ書き込み
のシステム性能を改善でき、且つ、システムの誤り又は
故障時に記録を確実に回復することができる。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分散書き込みディスクログ法を用いた
データ記憶システムのブロック図である。

【図２】本発明の分散ログ書き込みディスクログ法を示
すブロック図である。

【図３】ある時間における本発明のディスクステージン
グログの状態を示すブロック図である。

【図４】図３の状態以後の、他の時間における本発明の
ディスクステージングログの状態を示すブロック図であ
る。

【図５】図４の状態以後の、他の時間における本発明の
ディスクステージングログの状態を示すブロック図であ
る。

【図６】図５の状態以後の、他の時間における本発明の
ディスクステージングログの状態を示すブロック図であ
る。

【図７】分散書き込み用のデータ記録の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】分散書き込みディスクログの処理フローを示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１，２，３，Ｍ ディスク １０ データ記憶システム １１ ディスクアレイ １２ 記憶ディスク １４ ディスクアレイコントローラ １４Ａ ディスクアレイコントローラＡ １４Ｂ ディスクアレイコントローラＢ １６ ＲＡＩＤ管理システム １８ ミラーグループ ２１ メモリマップ記憶域 ２１Ａ，２１Ｂ ＮＶＲＡＭ ２２ パリティグループ ４５ ＮＶＲＡＭマップ ５０ ディスクマップ ５５ ＲＡＭログイメージ（ＲＬＩ） ６０ ディスクログ ６５ ディスクステージングログ １１０ データ記録 １１５ 長さ標識 １２０ シーケンス番号 １２５ ディスク群識別子 １３０ 本体 １３５ チェックサム １５０ アプリケーション １５５ ログ管理 １６０ データ管理 １６５ ディスクドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キルク・エー・ハンソン アメリカ合衆国 アイダホ，イーグル，ウ エスト・ニューフィールド・ディーアール 1129

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の記憶媒体（１２）を有する記憶シ
   ステム（１０）への書き込み方法であって、 （ａ）前記記憶システム（１０）への書き込み要求を示
   す基準の検出と、 （ｂ）前記複数の記憶媒体（１２）から最低使用頻度の
   記憶媒体の選択と、 （ｃ）前記選択された最低使用頻度の媒体へのデータの
   書き込みとを含むことを特徴とする記憶システムへのデ
   ータ書き込み方法。