Dispositivo de matriz de discos
Descripción general
 Un dispositivo de matriz de discos que usa de manera efectiva la capacidad del disco y no reduce la eficiencia de acceso a los datos mientras mantiene una alta confiabilidad de lidiar con el estado de acceso a los datos del sistema host de manera oportuna para evitar la pérdida de datos Proporcionar ] Unidades de discos de multiplexación de datos 5 y 6 y una unidad de disco de división de datos 79. Basándose en la información detectada por la unidad de detección de frecuencia de acceso 12 en el controlador de disco 3, la unidad de control de matriz de discos 16 controla la frecuencia de escritura Bloque de datos alto a las unidades de discos de discos multiplexados de datos 5 y 6 y bloque de datos con alta frecuencia de lectura a la unidad de discos de división de datos 79 y transferencia del bloque de datos con alta frecuencia de escritura a la unidad de discos de división de datos 7 9, la sobrecarga debido al proceso de escritura puede reducirse, de modo que incluso si la situación de acceso al dispositivo de disco cambia, puede operarse sin reducir la eficiencia.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de matriz de discos utilizado como un dispositivo de almacenamiento externo de un sistema informático electrónico.
Antecedentes de la técnica
En lo sucesivo, se describirá un dispositivo de matriz de discos convencional con referencia a los dibujos. La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de configuración de un dispositivo de matriz de discos convencional. 2, el número de referencia 21 denota un sistema anfitrión, que está conectado a un controlador de conjunto de discos 23 a través de una interfaz de host 22. El controlador de conjunto de discos 23 está conectado a un dispositivo de disco 25 28 a través de una interfaz de dispositivo 24 .
El controlador de matriz de disco 23 incluye una unidad de disco de control matriz 29 que gobierna el control, significa una escritura 30 para escribir datos desde el sistema anfitrión 21 al dispositivo de disco 25 28, y unos medios de lectura 31 para leer datos desde el dispositivo de disco 25 28 . Se describirá la operación del dispositivo de matriz de discos configurado como se describió anteriormente.
Aquí, se describirán el nivel 1 de RAID (disco reflejado), el nivel 3 de RAID y el nivel 5 de RAID, que generalmente se usan. Por cierto, por la tecnología de matriz de disco y RAID (matrices redundantes de discos baratos), el nivel ordenados haber sido expedido por la escritura / modo de lectura de los datos a una pluralidad de dispositivos de disco.
En primer lugar, cuando se configura como RAID Nivel 1 (disco de espejo), el dispositivo de disco 25 y 27 de disco de datos, el dispositivo de disco 26, 28 posicionado como un disco espejo como la copia de seguridad respectiva del disco de datos (dispositivo de disco 25, 27) Conviértete La salida de datos del sistema anfitrión 21 se ingresa al controlador de matriz de discos 23, y los mismos datos se escriben en la misma dirección de bloque de datos de los dispositivos de disco 25 y 26 o los dispositivos de disco 27 ​​y 28 mediante los medios de escritura 30. La figura 3A muestra un ejemplo de almacenamiento de bloques de datos en los respectivos dispositivos de disco 25 28, y el bloque 0 y el bloque 1 indican datos en unidades de bloques lógicos. En una operación de lectura normal, los datos se leen desde el dispositivo de disco 25 o 27 como un disco de datos por los medios de lectura 31.
Luego, cuando el disco de datos (el dispositivo de disco 25 o 27) falla o se detecta un error en el momento de la lectura de datos, el procesamiento cambia al disco espejo (el lado del dispositivo de disco (26 o 28) y se leen los datos Si se establece el nivel RAID 3, los dispositivos de disco 25, 26 y 27 se colocan como discos de datos y el dispositivo de disco 28 se coloca como un disco para almacenar datos de paridad como datos redundantes.
Los datos emitidos desde el sistema anfitrión 21 se introducen en el controlador de la matriz de discos 23, divididos en unidades de bytes, y se escriben en los discos de datos (dispositivos de disco 25, 26, 27) mediante los medios de escritura 30. Los datos de paridad a través de la misma dirección de bloque en todos los discos de datos se escriben en el dispositivo de disco 28. La figura 3 (b) muestra un ejemplo de almacenamiento de bloques de datos en los respectivos dispositivos de disco 25 28, 00 h, 11 h, AAh, BBh son datos divididos en unidades de bytes, y Paridad es datos de paridad. En una operación de lectura normal, el medio de lectura 31 accede a todos los discos de datos (dispositivos de disco 25, 26, 27), lee los datos y los combina en el bloque de datos.
Si alguno de los discos de datos (dispositivos de disco 25, 26, 27) falla o se detecta un error en el momento de la lectura de datos, los datos de paridad se leen desde el dispositivo de disco 28 y se pueden recuperar los datos. Cuando se establece como nivel RAID 5, la salida de datos del sistema host 21 se ingresa al controlador 23 de la matriz de discos, los datos se distribuyen en unidades de bloques lógicos, y la unidad de datos (dispositivo de disco 25 , 26, 27, 28). Los datos de paridad a través de la misma dirección de bloque en todos los discos de datos se escriben en el disco que almacena los datos redundantes. En este momento, el disco en el que se escriben los datos de paridad no es fijo, pero se dispersa cíclicamente y se escribe en todos los dispositivos de disco [25, 28]. La figura 3 (c) muestra un ejemplo de almacenamiento de bloques de datos en los respectivos dispositivos de disco 25 28. En la operación de lectura normal, el medio de lectura 31 accede al disco que almacena el bloque de datos necesario y lee los datos.
Cuando uno de los discos de datos falla o se detecta un error en el momento de la lectura de datos, los datos pueden leerse desde el dispositivo de disco, incluidos los datos de paridad, y los datos pueden recuperarse.
Tarea de solución
Sin embargo, el aparato de matriz de discos convencional tiene los siguientes problemas. En la configuración de nivel 1 de RAID, se puede realizar un sistema con alta confiabilidad manteniendo los datos en múltiples, pero se requiere una capacidad de disco que sea el doble de la capacidad de datos que se almacenará.
En la configuración de nivel 3 de RAID, dado que los datos se leen simultáneamente desde todos los discos de datos (dispositivos de disco 25, 26, 27) al mismo tiempo, los datos se pueden leer a una velocidad sustancialmente mayor que solo desde un solo disco. Sin embargo, en el momento de la escritura, la cantidad de datos que se acceda a la vez (bloque físico) porque aumenta a medida que multiplicado por el número de discos de datos en la capacidad del sector del disco en un mínimo, la unidad (bloque lógico del bloque de datos que se accede desde el sistema anfitrión 21 ) Es más pequeño que eso, se requiere la sobrecarga de leer el bloque físico que contiene el bloque lógico deseado una vez, incluidos los datos de paridad en el controlador 23 de la matriz de discos, y escribirlo en el dispositivo de disco.
En el ajuste del nivel de RAID 5, de forma independiente para cada dispositivo de disco 25, 26, pero es accesible en términos de bloques lógicos, como el nivel de RAID 3, los datos redundantes en los datos de escritura Los datos existentes y los datos de paridad se leen desde cada uno de los bloques de datos deseados del dispositivo de disco y los nuevos datos de paridad se calculan en el controlador de conjunto de discos 23 junto con los nuevos datos que se escribirán. Hay una sobrecarga de escritura de datos nuevos y nuevos datos de paridad para cada bloque de datos deseado.
Por lo tanto, en cada nivel de RAID, tienen ventajas y desventajas. Normalmente, el dispositivo de matriz de disco se establece en uno cualquiera de los niveles de RAID, pero funcionará, dependiendo de la aplicación para ser manejado por el sistema anfitrión 21, ya que el tamaño y leer relación / escritura de bloques de datos a ser visitada son diferentes, Dependiendo de la compatibilidad con el nivel de RAID seleccionado, no solo no se puede exhibir el efecto como un dispositivo de matriz de discos, sino que también se puede reducir la eficiencia en comparación con cuando se conecta un solo disco.
Es un objeto de la presente invención utilizar eficazmente la capacidad del disco mientras se mantiene la alta fiabilidad de afrontar el estado de acceso a los datos del sistema host de manera oportuna y evitar la pérdida de datos y sin disminuir la eficacia del acceso a los datos, Para mantener el dispositivo de matriz de disco suficientemente en uso.
Solución
Un dispositivo de matriz de discos según la presente invención es un dispositivo de matriz de discos que incluye una pluralidad de dispositivos de disco y un controlador de matriz de discos para escribir y leer datos desde el exterior al dispositivo de disco, donde la pluralidad de dispositivos de disco almacena los mismos datos Y una pluralidad de dispositivos de disco de división de datos para almacenar los datos divididos y los datos redundantes de los mismos, en los que el controlador de conjunto de discos comprende medios de escritura para escribir datos en el dispositivo de disco, un disco Un medio de detección de frecuencia de acceso para detectar y almacenar el número de solicitudes de lectura y el número de solicitudes de escritura solicitadas desde el exterior para cada bloque de datos del dispositivo de disco; Memoria que almacena y envía a medios de escritura Y la etapa, un recuento de solicitud de escritura de más bloques de datos de lectura significa detectado por la frecuencia de acceso significa que se almacena en el aparato de disco partición de datos de detección, que se mueve a la multiplexación de datos del aparato de disco a través de los medios de almacenamiento y medios de escritura, los datos de multiplexación Y un medio de control de matriz de discos para mover un bloque de datos almacenado en el dispositivo de disco y tener un gran número de solicitudes de lectura detectadas por los medios de detección de frecuencia de acceso al dispositivo de disco de segmentación de datos a través del medio de lectura, el medio de almacenamiento y el medio de escritura .
El dispositivo de matriz de discos de la presente invención usa una pluralidad de dispositivos de disco como un dispositivo de disco multiplexado por datos y un dispositivo de disco dividido por datos para detectar el número de veces de solicitudes de escritura / lectura en el acceso a datos desde el exterior. Mueve el bloque al dispositivo de disco de multiplexación de datos y mueve el bloque de datos con la gran cantidad de solicitudes de lectura al dispositivo de disco de división de datos. Es decir, los datos que tienen una gran cantidad de solicitudes de escritura no se almacenan en el dispositivo de disco de segmentación de datos, sino que se almacenan en el dispositivo de disco multiplexado de datos, de modo que es posible evitar la reducción de la eficiencia causada por el procesamiento de escritura.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS A continuación, se describirá un aparato de matriz de discos según una realización de la presente invención con referencia a los dibujos. La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un dispositivo de matriz de discos de acuerdo con una realización de la presente invención.
En la figura 1, el número de referencia 1 indica un sistema host, que está conectado a un controlador de matriz de discos 3 a través de una interfaz de host 2, y este controlador de matriz de discos 3 está conectado a cinco dispositivos de disco 5 9 a través de una interfaz de dispositivo 4 Y está conectado. Entre estos cinco, los dos dispositivos de disco 5 y 6 se usan como un dispositivo de disco multiplexado de datos similar al nivel de RAID 1 donde se escriben los mismos datos, y los tres dispositivos de disco 7, 8, 9 dividen los datos Y se utiliza como un dispositivo de disco de segmentación de datos similar al nivel 5 de RAID, donde los bloques de datos y los datos de paridad se almacenan en cada dispositivo de disco.
El controlador de matriz de discos 3 incluye medios de interfaz de host 10 para decodificar instrucciones del sistema host 1, recibir / ordenar señales de comando y señales de datos, y transmitir información de estado y señales de datos al sistema host 1, un host Un medio de detección de frecuencia de acceso 12 para detectar una solicitud de lectura / escritura al bloque de datos del dispositivo de disco 59 a partir de la información de los medios de interfaz 10 y almacenar el número de veces en el directorio interno 11, Un medio de escritura 13 para escribir datos en el dispositivo de disco 59, un medio de lectura 14 para leer datos y datos de paridad de los cinco dispositivos de disco 59, y datos para reemplazar la ubicación de almacenamiento de los datos almacenados en cada dispositivo de disco 59 , Leer por la lectura significa 14 Un medio de almacenamiento 15 para retener temporalmente los datos descubiertos, y un medio de control 13 para controlar los medios de escritura 13 y los medios de lectura 14 basados ​​en la información de los medios de detección de frecuencia de acceso 11 en respuesta a un comando del sistema host 1. Y un medio de control de conjunto de discos 16 para el almacenamiento operativo de datos en el dispositivo de disco 59 para evitar la ocurrencia de sobrecarga en el momento del procesamiento de escritura.
Se describirá la operación del dispositivo de matriz de discos así configurado de esta realización. En primer lugar, como ajuste inicial, los datos del sistema anfitrión 1 se envía a la unidad de escritura 13 a través de la unidad de interfaz central 10 está dividido para cada bloque de datos por una instrucción de la unidad de disco de control matriz 16, junto con los datos de paridad generados, los datos Y se distribuye y escribe en el dispositivo de disco dividido 79. Si el dispositivo de disco 79 se llena, se escribe en los dispositivos de disco de multiplexación de datos 5 y 6. Como se describió anteriormente, los mismos datos se escriben en los dispositivos de disco 5 y 6.
Cuando el sistema host 1 lee datos del estado de almacenamiento de los datos como se describió anteriormente, la unidad de interfaz de host 10 que recibe el comando de lectura del sistema host 1 transmite la información a la unidad de detección de frecuencia de acceso 12 y la unidad de control de matriz de discos 16. Los medios 16 de control de la matriz de discos leen datos desde el dispositivo de disco en el que los datos correspondientes se almacenan a través de los medios 14 de lectura y los envía al sistema 1 host a través de los medios 10 de interfaz de host. En este momento, los medios de detección de frecuencia de acceso 12 almacenan el número de bloque de datos accedido en la entrada del directorio interno 11, y aumenta el valor del contador (contador de lectura) contando el número de tiempos de acceso de lectura en uno.
A continuación, cuando el sistema host 1 escribe datos, el medio 10 de interfaz de host que recibió el comando de escritura del sistema 1 host transmite la información a los medios 11 de detección de frecuencia de acceso y al medio 16 de control de conjunto de discos. Aquí, los medios de detección de la frecuencia de acceso 12, y almacena el número de bloque de datos visitada en la entrada dentro del directorio 11, aumentando uno el valor del contador (contador de escritura) para el recuento de los tiempos de acceso de escritura.
A continuación, cada vez que se produce un acceso a un bloque de datos ya almacenado, aumenta el valor del contador de lectura o el contador de escritura de cada entrada del directorio 11 en el medio 12 de detección de frecuencia de acceso. Además, cuando se agregan nuevos datos al bloque de datos vacío y se escriben, si hay espacio en los dispositivos de disco de división de datos 7, 8, 9, se almacenan en el mismo. Sin embargo, si no hay margen, el dispositivo 16 de control del conjunto de discos extrae la información del directorio 11 del medio 12 de detección de frecuencia de acceso, lo almacena en los dispositivos 7, 8, 9 de disco de división de datos y tiene el mayor valor del contador de escritura Al seleccionar el bloque, leerlo a través de los medios de lectura 14, escribirlo en los dispositivos de disco de multiplexación de datos 5 y 6 a través de los medios de almacenamiento 15 a través de los medios de escritura 13, los datos se mueven y la división de datos libre Se escriben nuevos datos en los bloques de los dispositivos de disco 7, 8, 9 a través de los medios de escritura 13. En este momento, el medio de control 16 de la matriz de discos también actualiza la dirección física del bloque de la entrada del directorio 11 de los medios 12 de detección de la frecuencia de acceso con respecto al bloque de datos movido.
Al igual que en esta forma de realización, al no bloques de datos de alta frecuencia residentes de dispositivo de escritura de partición de datos del disco 7, 8, 9, es posible reducir la sobrecarga de procesamiento de escritura, el cambio de estado de acceso al dispositivo de disco , Es posible operar el dispositivo de matriz de discos sin reducir la eficiencia. En particular, es efectivo para un sistema informático de tipo servidor o similar que maneja varios programas de aplicación. Además, los datos almacenados en los aparatos de disco de multiplexación de datos 5 y 6 son altamente confiables.
Cuando hay un límite en el número de entradas en el directorio 11 y no se pueden grabar todos los bloques de datos, un algoritmo conocido, por ejemplo, LRU (Utilizado menos recientemente), como LRU (Utilizado menos recientemente) Se gestiona reemplazando el punto de acceso más antiguo para el bloque al que se acaba de acceder o borrando los contenidos almacenados en un momento determinado.
En esta realización, el nivel 5 de RAID se adopta como el sistema de disco de división de datos, pero se puede usar el nivel 3 de RAID. En esta realización, el movimiento desde los dispositivos de disco de división de datos 7, 8, 9 a los dispositivos de disco multiplexados de datos 5, 6 se realiza solo cuando se agregan datos nuevos, pero al dispositivo de disco , Se hace referencia a los datos en la alta frecuencia de escritura en los dispositivos de disco de multiplexación de datos 5 y 6 y al bloque de datos con alta frecuencia de lectura en los dispositivos de disco de multiplexación de datos 5 y 6. Si el medio 16 de control de la matriz de discos se hace funcionar para mover los datos de modo que se almacenen en los dispositivos 7, 8, 9 de discos de segmentación de datos, se puede mejorar aún más la eficacia.
Efecto de la invención
La presente invención como se describió anteriormente, utilizando una pluralidad de dispositivos de disco como aparato de disco de multiplexación de datos y un aparato de disco de partición de datos, el acceso a los datos desde el exterior, detecta a / recuento de solicitud de lectura y escritura, más datos de la cuenta de petición de escritura Mueve el bloque al dispositivo de disco de multiplexación de datos y mueve el bloque de datos con la gran cantidad de solicitudes de lectura al dispositivo de disco de división de datos. De esta manera, dado que el lugar de almacenamiento del bloque de datos con alta frecuencia de escritura y el bloque de datos con alta frecuencia de lectura se ajustan automáticamente, la sobrecarga debido al procesamiento de escritura puede reducirse, la situación de acceso al dispositivo de disco fluctúa También tiene el efecto de que el dispositivo de matriz de discos puede operarse sin reducir la eficiencia. En particular, es efectivo para un sistema informático de tipo servidor o similar que maneja varios programas de aplicación. A propósito, los datos almacenados en el dispositivo de disco multiplexado de datos son altamente confiables.
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un dispositivo de matriz de discos de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un dispositivo de matriz de discos convencional.
La figura 3 es un diagrama que muestra un ejemplo de almacenamiento de bloques de datos en un dispositivo de disco en el ejemplo convencional.
1 sistema host
2 Interfaz de host
3 Controlador de array de discos
4 Interfaz del dispositivo
Unidad de disco de multiplexación de datos 5, 6
Unidad de disco dividida de datos 7, 8, 9
10 Interfaz de host significa
11 directorio
12 Medios de detección de frecuencia de acceso
13 Escritura significa
14 medios de lectura
15 Medios de almacenamiento
16 medios de control de la matriz de discos
Reclamo
Lo que se reivindica es: 1. Un dispositivo de matriz de discos que comprende una pluralidad de dispositivos de disco y un controlador de matriz de discos para escribir y leer datos desde el exterior al dispositivo de disco, donde la pluralidad de dispositivos de disco almacena los mismos datos una pluralidad de dispositivos de disco de multiplexación de datos, y una pluralidad de dispositivos de disco de partición de datos que almacena los datos divididos y los datos redundantes, dicho controlador de matriz de disco, y medios de escritura para escribir datos en el dispositivo de disco, el disco Un medio de detección de frecuencia de acceso para detectar y almacenar el número de solicitudes de lectura y el número de solicitudes de escritura solicitadas externamente a cada bloque de datos del dispositivo de disco, y medios de lectura de datos para leer datos leídos por dichos medios de lectura Y lo envía a los medios de escritura Y un bloque de datos almacenado en la unidad de disco de segmentación de datos y que tiene una gran cantidad de solicitudes de escritura detectadas por la unidad de detección de frecuencia de acceso se transmite a la unidad de discos multiplexada a través de la unidad de lectura, la unidad de almacenamiento y la unidad de escritura Un bloque de datos almacenado en el dispositivo de disco de multiplexación de datos y que tiene un gran número de solicitudes de lectura detectadas por los medios de detección de frecuencia de acceso se transmite al dispositivo de disco de división de datos a través del medio de lectura, el medio de almacenamiento y el medio de escritura Y un medio de control de conjunto de discos para mover dichos medios de control de conjunto de discos.
Dibujo :
Application number :1996-161123
Inventors :松下電器産業株式会社
Original Assignee :八尾徹