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発明の名称 ディスクアレイ装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−345521(P2003−345521A)
公開日 平成15年12月5日(2003.12.5)
出願番号 特願2002−155242(P2002−155242)
出願日 平成14年5月29日(2002.5.29)
代理人 【識別番号】100109313
【弁理士】
【氏名又は名称】机 昌彦 (外2名)
【テーマコード(参考)】
5B005
5B018
5B065
【Fターム(参考)】
5B005 JJ01 MM12 NN02 WW02 WW15 
5B018 GA04 HA04 HA35 MA14 PA01 QA15
5B065 BA01 CA12 CA30 CC08 CE12 CE15 CH01 CH05 EA12
発明者 田中 英次
要約 課題
ライトバックにおけるダーティデータ消失に対して、ディスクアレイコントローラのキャッシュメモリと、磁気ディスク装置のキャッシュメモリと、を同期化することにより、信頼性を確保して、高性能かつ低価格のディスクアレイ装置を提供する。

解決手段
ホストマシン1から複数の磁気ディスク装置3に対する書き込みデータを一時記憶する第1のキャッシュメモリ23をディスクアレイコントローラ3に設け、第2のキャッシュメモリ32を複数の磁気ディスク装置3それぞれに設けて、第1のキャッシュメモリ23及び第2のキャッシュメモリ32の書き込みデータをSCSIコマンドで同期させる。
特許請求の範囲
【請求項1】 ホストマシンから複数の磁気ディスク装置に対する書き込みデータを一時記憶するキャッシュメモリをディスクアレイコントローラに有するディスクアレイ装置において、第1のキャッシュメモリをディスクアレイコントローラに設け、第2のキャッシュメモリを複数の磁気ディスク装置にそれぞれ設けて、前記ディスクアレイコントローラは、前記第2のキャッシュメモリに対するライトコマンドと、前記磁気ディスク装置の記憶媒体に対するシンクロコマンドと、を発行し、前記第1のキャッシュメモリと前記第2のキャッシュメモリと前記磁気ディスク記憶媒体とに書き込むデータを相互にバックアップさせることを特徴とするディスクアレイ装置。
【請求項2】 前記ディスクアレイコントローラは、前記ホストマシンを接続するホストインタフェースと、ディスクアレイコントローラ自身を制御するマイクロプロセッサと、複数の磁気ディスク装置をそれぞれに接続する複数のディスクインタフェースと、前記磁気ディスク装置に対する前記ホストマシンからの書き込みデータを一時記憶する第1のキャッシュメモリと、前記ホストインタフェース,マイクロプロッセサ,第1のキャッシュ及び複数のディスクインタフェースを接続するSCSIバスと、を備えることを特徴とする請求項1記載のディスクアレイ装置。
【請求項3】 前記ディスクアレイコントローラは、停電時に自身の電源供給を確保するバックアップバッテリを備えることを特徴とする請求項2記載のディスクアレイ装置。
【請求項4】 前記磁気ディスク装置は、磁気ディスク記憶媒体と、第2のキャッシュメモリと、を備えることを特徴とする請求項1記載のディスクアレイ装置。
【請求項5】 前記磁気ディスク装置は、複数の磁気ディスク装置によるディスクアレイを構成することを特徴とする請求項1記載のディスクアレイ装置。
【請求項6】 前記シンクロコマンドは、前記ディスクアレイコントローラが発行する第2のキャッシュメモリのデータを前記磁気ディスク記憶媒体に書き込ませるコマンドであることを特徴とする請求項1記載のディスクアレイ装置。
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し、特に、キャッシュメモリを有するディスクアレイコントローラに障害が生じたとき、キャッシュメモリに記憶されたデータを磁気ディスク装置に設けるキャッシュメモリでバックアップするディスクアレイ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ライトバック方式では、ディスクアレイコントローラにキャッシュメモリを備えることに起因するダーティデータ消失の問題がある。このダーティデータ消失を防止して信頼性を高めるために、キャッシュメモリのダーティデータを二重に持たせるため、磁気ディスクアレイコントローラを複数台にすることや、データの二重化のためのインタフェースを設けること、が行われている。
【0003】特開平9−319655号公報によれば、ディスクアレイコントローラにキャッシュメモリを2つ設けて、ダーティデータの消失を防止する発明を説明している。同じデータを2つのキャッシュに記憶させることはキャッシュの利用を非効率にする。そこで、ダーティデータとクリーンデータと複合データとを組み合わせて記憶し、相互に復元可能にしてキャッシュメモリの利用を高めている。しかし、信頼性の観点では、ディスクアレイコントローラ自体が障害を起こすと、2つのキャッシュメモリから読み出し不能になる問題がある。
【0004】更に、特開2001−43027号公報によれば、アレイコントローラに有するメモリモジュールに対して、キャッシュデータのミラー化をアレイコントローラ外の保護回路で行う発明を説明している。つまり、アレイコントローラのキャッシュメモリと、それの外に付加したライトキャッシュ保護回路と、でキャッシュデータをミラー化している。ハードディスクに障害が発生したとき、ライトキャッシュ保護回路のデータを用いて、ハードディスクのデータを復旧させる。したがって、このミラー化の目的は、アレイコントローラのメモリモジュールに対する2重化の効果よりも、復旧処理による性能低下を回避するもので、外付けのライトキャッシュ保護回路によるハードウェアを増大させる問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ディスクアレイ装置では高性能化を図るためコントローラにキャッシュメモリを有し、このキャッシュメモリにはライトデータが一時的に蓄積される。通常、ホストマシンからライトコマンドを受ける場合、このキャッシュメモリにライトデータを受信した段階で、ホストマシンに対して、終了報告を行い、磁気ディスク装置に対するデータの書き込みが後で行われる。
【0006】このように磁気ディスク記憶媒体とキャッシュメモリのデータを同一にする書き込みが完了していないライトデータをダーティデータと呼ぶ。また、キャッシュメモリと磁気ディスク記憶媒体のデータを同一化するための書き込みを同期化といい、SCSIバスにおけるシンクロコマンドを用いて、実行する。
【0007】このような仕組みは、磁気ディスク装置の記憶媒体の回転待ち、磁気ヘッドのシーク待ちによる時間のオーバーヘッドをライトコマンド処理中に隠蔽することで、見かけ上の性能が向上することを目的にしている。しかし、ダーティデータを持った状態でコントローラに障害が発生した場合、磁気ディスク記憶媒体のデータと同期化されないまま、ダーティデータが消失してしまうことになる。そのため、従来のディスクアレイ装置ではデータ消失を防ぐため、コントローラを複数台にして、キャッシュメモリのダーティデータを二重に持つことによりデータ消失を回避する仕組みを取り入れている。
【0008】以上の例のように、信頼性を高めるためにキャッシュメモリのダーティデータを二重に持つために、ディスクアレイコントローラを複数台にし、データの二重化のためのインタフェースを設ける、ことが必要となり大幅なコスト増が避けられない。
【0009】この発明の目的は、磁気ディスク装置のキャッシュメモリを使用し、ディスクアレイコントローラのキャッシュメモリと、磁気ディスク装置のキャッシュメモリと、を同期化することにより、2重化による信頼性を高めて、高性能かつ低価格のディスクアレイ装置を提供して、上記の問題点を解決する。
【0010】
【課題を解決するための手段】そのため、この発明の、ホストマシンから複数の磁気ディスク装置に対する書き込みデータを一時記憶するキャッシュメモリをディスクアレイコントローラに有するディスクアレイ装置において、第1のキャッシュメモリをディスクアレイコントローラに設け、第2のキャッシュメモリを複数の磁気ディスク装置にそれぞれ設けて、前記ディスクアレイコントローラは、前記第2のキャッシュメモリに対するライトコマンドと、前記磁気ディスク装置の記憶媒体に対するシンクロコマンドと、を発行し、前記第1のキャッシュメモリと前記第2のキャッシュメモリと前記磁気ディスク記憶媒体とに書き込むデータを相互にバックアップさせることを特徴とするディスクアレイ装置。
【0011】更に、前記ディスクアレイコントローラは、前記ホストマシンを接続するホストインタフェースと、ディスクアレイコントローラ自身を制御するマイクロプロセッサと、複数の磁気ディスク装置をそれぞれに接続する複数のディスクインタフェースと、前記磁気ディスク装置に対する前記ホストマシンからの書き込みデータを一時記憶する第1のキャッシュメモリと、前記ホストインタフェース,マイクロプロッセサ,第1のキャッシュ及び複数のディスクインタフェースを接続するSCSIバスと、を備えることを特徴とする。
【0012】更に、前記ディスクアレイコントローラは、停電時に自身の電源供給を確保するバックアップバッテリを備えることを特徴とする。
【0013】更に、前記磁気ディスク装置は、磁気ディスク記憶媒体と、第2のキャッシュメモリと、を備えることを特徴とする。
【0014】更に、前記磁気ディスク装置は、複数の磁気ディスク装置によるディスクアレイを構成することを特徴とする。
【0015】更に、前記シンクロコマンドは、前記ディスクアレイコントローラが発行する第2のキャッシュメモリのデータを前記磁気ディスク記憶媒体に書き込ませるコマンドであることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1を参照すると、この実施例は、ホストマシン1と、プログラム制御により動作するディスクアレイコントローラ2と、ディスクアレイを構成してデータ記憶する複数の磁気ディスク装置3と、電源ユニット4と、バックアップバッテリ5と、を含む。
【0017】ディスクアレイコントローラ2は、ホストマシン1に対する接続のホストインタフェース21と、磁気ディスク装置3に対する接続のディスクインタフェース24と、データを一時的に保持するキャッシュメモリ23と、ディスクアレイコントローラ2を制御するマイクロプロセッサ22と、各部を接続するSCSIバス25と、を有している。
【0018】磁気ディスク装置3は、実際にデータを記憶する磁気ディスク記憶媒体31と、データを一時的に保持するキャッシュメモリ32と、を有している。
【0019】電源ユニット4は、ディスクアレイコントローラ2と、磁気ディスク装置3とに対して電源を供給し、バックアップバッテリ5は、停電時にディスクアレイコントローラ2に電源供給する。
【0020】次に、この発明の実施の形態の機能作用について図1を参照して説明すると、ディスクアレイコントローラ2は、磁気ディスク装置3のキャッシュメモリ32を有効に動作するように設定しておき、ホストマシン1からのライトコマンドによって、転送されてきたライトデータを自身のキャッシュメモリ23に書き込む。その後、ディスクアレイコントローラ2は、磁気ディスク装置3のキャッシュメモリ32に対して、ライトコマンドを発行し、ライトデータを送信して書き込む。ディスクアレイコントローラ2は、該書き込みの正常終了でもって、ホストマシン1に対して終了報告する。
【0021】キャッシュメモリ23のライトデータを削除する場合、ディスクアレイコントローラ2は、磁気ディスク装置3に対してシンクロコマンドを発行し、キャッシュメモリ32のライトデータを磁気ディスク記憶媒体31に書き込み、その正常終了報告を受けて、キャッシュメモリ23のライトデータの削除する。したがって、キャッシュメモリ23の中に、ある領域のダーティデータが存在する場合は、磁気ディスク装置3のキャッシュメモリ32若しくは、磁気ディスク記憶媒体31の中に必ず同じデータが確保されることになる。
【0022】この実施例の動作を図2及び図3参照して説明する。ホストマシン1からホストインタフェース4がライトコマンドを受け取ると(図3のステップ61)、マイクロプロセッサ22は、キャッシュメモリ23内にライトキャッシュを確保し(ステップ62)、その領域にホストマシン1からデータを転送する(ステップ63)。データ転送終了後にそのデータをディスクインタフェース24を通して磁気ディスク装置3に対してライトコマンドを発行し(ステップ64)、キャッシュメモリ32若しくは磁気ディスク記憶媒体31にデータ書き込みをする(ステップ65)。データがキャッシュメモリ23とキャッシュメモリ32若しくは磁気ディスク記憶媒体31に二重化された段階で磁気ディスク装置3から正常終了報告を受け(ステップ66のY)、ホストマシン1に対して転送終了の報告を行う(ステップ67)。
【0023】該書き込みが正常終了しないとき(ステップ66のN)、磁気ディスク装置3は、ディスクアレイコントローラ2に対して異常終了を発行し、デイスクアレイコントローラ2は、キャッシュメモリ23のデータを破棄し(ステップ68)、ホストマシン1に異常終了を報告してリトライを要求する(ステップ69)。
【0024】ディスクアレイコントローラ2のキャッシュメモリ23のデータを掃き出す動作を示す図3を参照すると、ディスクアレイコントローラ2は、磁気ディスク装置3にライトデータを既に送信してあるため、シンクロコマンドを磁気ディスク装置3に対して発行する(ステップ71)。磁気ディスク装置3は、掃き出しデータが未だキャッシュメモリ32に残っているとき、磁気ディスク記憶媒体31にデータを書き込んでダーティデータを削除する。既にデータが書き込み済みであったなら、キャッシュメモリ32にダーティデータは残っていないことになる。ディスクアレイコントローラ2は、磁気ディスク装置3からシンクロコマンドの正常終了報告を受けた段階で(ステップ72)、キャッシュメモリ23のダーティデータを削除し、掃き出し完了とする(ステップ73)。
【0025】以上の説明において、データ復旧の場合について説明すると、運用中にディスクアレイコントローラ2が故障したとしても、ホストマシン1から受信したデータは、磁気ディスク装置3のキャッシュ32に残っているため、データの復旧が可能である。
【0026】更に、磁気ディスク装置3が故障した場合や、デファードエラーとなった場合には、ディスクアレイコントローラ2のキャッシュメモリ23に残っているダーティデータにより、データの復旧が可能である。
【0027】更に、停電発生時には、AC/DCコンバータの電源ユニット4からの電源供給が絶たれる場合、磁気ディスク装置3のキャッシュメモリ32のデータは消失するが、バックアップバッテリ5の放電を開始することにより、ディスクアレイコントローラ2のキャッシュメモリ23のデータはバックアップされているため、そのデータをもとに電源回復時にデータの復旧を行うことが可能である。
【0028】
【発明の効果】この発明の効果は、ライトバック方式でキャッシュメモリによる性能向上を求めるときに、ディスクアレイコントローラに残るダーティデータの消失を防止する簡易で低価格な装置を実現したことである。その理由は、ディスクアレイコントローラやそれのキャッシュメモリを2重に設けることなく、磁気ディスク装置にキャッシュを設けて、ライト性能を維持しつつ、ディスクアレイコントローラを1台でダーティデータの消失を防止できるからである。




 

 


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