JP2000187617A - ディスクアレイ装置におけるキャッシュメモリ管理方法 - Google Patents

ディスクアレイ装置におけるキャッシュメモリ管理方法

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JP2000187617A JP10365287A JP36528798A JP2000187617A JP 2000187617 A JP2000187617 A JP 2000187617A JP 10365287 A JP10365287 A JP 10365287A JP 36528798 A JP36528798 A JP 36528798A JP 2000187617 A JP2000187617 A JP 2000187617A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のディレクタが同じタイミングでキャッ
シュメモリの管理領域にアクセスしようとした場合、排
他されることなく並列して処理を遂行するディスクアレ
イ装置におけるキャッシュメモリ管理方法を提供する。 【解決手段】 本発明のディスクアレイ装置におけるキ
ャッシュメモリ管理方法は、複数のパーティションに論
理的に分割されたディスクアレイ装置内臓のキャッシュ
メモリと、Ｉ／Ｏ処理を行う複数のディレクタ部と、複
数のディスクユニットを有し、すべてのディスクアレイ
装置の論理アドレスについて、論理アドレスがどのキャ
ッシュパーティションに属するかという振り分け法則を
一意に決めるキャッシュパーティション対応のキャッシ
ュ管理領域を有し、Ｉ／Ｏ処理でディレクタ部が、キャ
ッシュメモリを使用する際に、複数のパーティションの
振り分け法則に従ってキャッシュメモリをディレクタ部
に割り当てることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクアレイ装
置に関し、特にディスクアレイ装置におけるキャッシュ
メモリ管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディスクアレイ装置では、スループット
向上のためにキャッシュメモリの搭載が不可欠になって
いる。ディスクアレイ装置の全容量の中で、アクセス頻
度の高い領域というのは限られているので、その部分の
データをキャッシュメモリ上にコピーしておくことによ
りホストコンピュータへの応答を速く行うことができ
る。
【０００３】また、ＲＡＩＤ５方式のディスクアレイに
おいては、ライトペナルティと呼ばれる特有の処理によ
ってディスクアレイの性能損失を抑えることができる。
最近ではディスクアレイ装置の大容量化に伴い、スルー
プット維持のために、キャッシュメモリに関しても大容
量化している傾向にある。
【０００４】また、Ｉ／Ｏ処理を行うディレクタ部を複
数搭載するマルチディレクタにより負荷分散させる技術
がある。これにより複数のホストからのＩ／Ｏ要求をそ
れぞれのホストディレクタが並列に処理することができ
る。さらにディスクアレイ内の物理ディスクアクセス処
理を独立させ、ディスクディレクタが行うことにより、
ホスト・キャッシュ間の優先的なデータ転送処理と、キ
ャッシュ・ディスク間のバックグラウンド処理を非同期
に行うことができ、スループットの向上が得られる。
【０００５】また、図６に示すように、特開平８−１１
５２５７号公報にディスクキャッシュメモリを複数のブ
ロックに分け、各ブロックに対応する書き込み回数管理
テーブルを配置して、ブロックの使用状況を把握して、
ディスクキャッシュのブロックへのアクセスを制御する
磁気ディスク制御装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マルチディレ
クタによりＩ／Ｏ処理の並列動作が可能になったが、キ
ャッシュメモリの管理領域を同時に扱えるディレクタは
一つに限られる。各ディレクタはキャッシュメモリを使
用するために、キャッシュメモリの検索、割り当て、排
他制御、追い出しなどの処理を行うが、キャッシュメモ
リ管理領域上のこれらの操作はディレクタ間で排他的に
行われる。したがって複数のディレクタが同じタイミン
グでキャッシュメモリの管理領域にアクセスしようとし
た場合、排他されたディレクタは処理が終わるのを待つ
必要がある。このため、ディレクタの数が増えてくる
と、キャッシュ管理領域上の競合が頻繁に起こり、マル
チディレクタの利点が十分に生かせない場合がある。
【０００７】本発明の目的は、複数のディレクタが同じ
タイミングでキャッシュメモリの管理領域にアクセスし
ようとした場合、排他されることなく並列して処理を遂
行するディスクアレイ装置におけるキャッシュメモリ管
理方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のディスクアレイ
装置におけるキャッシュメモリ管理方法は、複数のパー
ティションに論理的に分割されたディスクアレイ装置内
臓のキャッシュメモリと、 Ｉ／Ｏ処理を行う複数のデ
ィレクタ部と、複数のディスクユニットを有するディス
クアレイ装置におけるキャッシュメモリ管理方法におい
て、すべてのディスクアレイ装置の論理アドレスについ
て、論理アドレスがどのキャッシュパーティションに属
するかという振り分け法則を一意に決めるキャッシュパ
ーティション対応のキャッシュ管理領域を有し、Ｉ／Ｏ
処理においてディレクタ部がキャッシュメモリを使用す
る際に、複数のパーティションの振り分け法則に従って
キャッシュメモリをディレクタ部に割り当てることを特
徴とする。
【０００９】また、本発明のディスクアレイ装置におけ
るキャッシュメモリ管理方法は、複数のパーティション
に論理的に分割されたディスクアレイ装置内臓のキャッ
シュメモリと、ホストに接続され、Ｉ／Ｏ処理を行う複
数のディレクタ部と、複数のディスクユニットを有し、
複数のディレクタ部が同時にキャッシュメモリを使用す
る際に、ディレクタ部が操作するキャッシュ管理領域に
対応する論理アドレスが属するキャッシュパーティショ
ンが異なれば、並列にキャッシュ管理領域の操作を行う
ことを特徴とする。
【００１０】また、本発明のディスクアレイ装置におけ
るキャッシュメモリ管理方法は、複数のパーティション
に論理的に分割されたディスクアレイ装置内臓のキャッ
シュメモリと、ホストに接続され、Ｉ／Ｏ処理を行うホ
ストディレクタ部と、複数のディスクユニットに接続さ
れＩ／Ｏ処理を行うディスクディレクタ部と、複数のデ
ィスクユニットを有し、ホストディレクタ部とディスク
ディレクタ部とが同時にキャッシュメモリを使用する際
に、キャッシュ管理領域に対応する論理アドレスが属す
るキャッシュパーティションが異なれば、並列にキャッ
シュ管理領域の操作を行うことを特徴とする。
【００１１】更に、本発明のディスクアレイ装置におけ
るキャッシュメモリ管理方法は、複数のパーティション
に論理的に分割されたディスクアレイ装置内臓のキャッ
シュメモリと、複数のホストに接続され、Ｉ／Ｏ処理を
行う複数のホストディレクタ部と、複数のディスクユニ
ットに接続されＩ／Ｏ処理を行う複数のホストディレク
タ部に対応するディスクディレクタ部と、複数のディス
クユニットを有し、複数のホストディレクタ部とディス
クディレクタ部とが同時にキャッシュメモリを使用する
際に、キャッシュ管理領域に対応する論理アドレスが属
するキャッシュパーティションが異なれば、並列にキャ
ッシュ管理領域の操作を行うことを特徴とする。
【００１２】本発明によるディスクアレイ装置が持つキ
ャッシュメモリを、あらかじめ複数のパーティションに
論理的に分割しておく。また、すべての論理アドレスに
ついて、その論理アドレスがどのキャッシュパーティシ
ョンに属するかという振り分け法則を一意に決めてお
き、Ｉ／Ｏ処理においてキャッシュを使用する時には、
その振り分け法則に従ってキャッシュメモリを割り当て
るものとする。
【００１３】これにより、複数のディレクタが同時にキ
ャッシュメモリの管理領域を操作しようとした場合で
も、それぞれが扱う論理アドレスが属するキャッシュパ
ーティションが異なれば、並列に管理領域の操作を行う
ことができる。
【００１４】具体的には、図１においてキャッシュメモ
リ１１は、３つのパーティションに分割されている。そ
れぞれのパーティションはキャッシュ管理領域とキャッ
シュ領域からなる。ディレクタ１０１がキャッシュ管理
領域１１１にアクセスしている時には、他のディレクタ
からのこの管理領域へのアクセスは禁止されるが、キャ
ッシュ管理領域１１２やキャッシュ管理領域１１３への
アクセスは禁止されない。よって、ディレクタ１０２は
キャッシュ管理領域１１２へのアクセスを並列して行う
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の基本
となるキャッシュメモリとディレクタの関係を示す図、
図２は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【００１６】図１において、キャッシュメモリ１１は、
３つのパーティションに分割されている。それぞれのパ
ーティションはキャッシュ管理領域１１１〜１１３とキ
ャッシュ領域１１４〜１１６からなる。ディレクタ１０
１がキャッシュ管理領域１１１にアクセスしている時に
は、他のディレクタからのこの管理領域１１１へのアク
セスは禁止されるが、キャッシュ管理領域１１２やキャ
ッシュ管理領域１１３へのアクセスは禁止されない。し
たがって、ディレクタ１０２はキャッシュ管理領域１１
２へのアクセスを並列して行うことができる。
【００１７】次に、本発明の第１の実施例の構成を図２
に示す。ディスクアレイ２０４は、３つのホストディレ
クタ２１１、２１２、２１３を介して３台のホスト２０
１、２０２、２０３に接続されている。ディスクアレイ
２０４は、キャッシュメモリ２２と、ホストディレクタ
２１１、２１２、２１３と、物理ディスクユニット２２
５により構成されている。キャッシュメモリは、論理的
に３つのパーティション２２１、２２２、２２３に分割
されている。ぞれぞれのパーティションは管理領域２２
１１、２２２１、２２３１およびキャッシュ領域２２１
２、２２２２、２２３２からなる。
【００１８】また、図３は論理アドレスとキャッシュパ
ーティションの対応を示している。ここでは論理ディス
ク０および論理ディスク３内の論理空間をキャッシュパ
ーティション０に振り分け、また、論理ディスク１をキ
ャッシュパーティション１、論理ディスク２をキャッシ
ュパーティション２に振り分けている。
【００１９】次に、第１の実施例の動作について説明す
る。まず、ホスト２０１から論理ディスク０へのアクセ
ス要求があったものとする。ホストディレクタ２１１は
図３に従ってキャッシュパーティション０を使用するた
めに、キャッシュ管理領域２２１１を操作する。この間
キャッシュ管理領域２２１１は排他制御され、他のディ
レクタからは操作できない。それとほぼ同時にホスト２
０２から論理ディスク１へのアクセス要求があったもの
とする。するとホストディレクタ２１２はキャッシュパ
ーティション１を使用するために、キャッシュ管理領域
２２２１を操作する必要がある。このときキャッシュ管
理領域２２２１は排他制御されていないので、すぐに操
作することができる。
【００２０】次に、本発明の第２の実施例を図４に示
す。図によれば、ディスクアレイ４０４は、キャッシュ
メモリ４１と、ホスト４０１に接続されるホストディレ
クタ４１１と、物理ディスクユニット４２５と、物理デ
ィスクユニット４２５に接続されるディスクディレクタ
４２１から構成されている。キャッシュメモリ４１はキ
ャッシュパーティション４２１、４２２に分割され、そ
れぞれのキャッシュパーティション４２１、４２２は、
キャッシュ管理領域４２１１、４２２１と、キャッシュ
領域４２１２、４２２２を有している。
【００２１】ここでのディスクアレイ４０４では、ホス
ト４０１との主にやりとりを行うホストディレクタ４１
１と物理ディスクユニット４２５のアクセスを行うディ
スクディレクタ４２１が独立して処理できるようになっ
ている。
【００２２】いま、ホスト４０１が複数のライト要求を
連続して発行しているものとする。ホストディレクタ４
１１は論理アドレスによってキャッシュパーティション
４２１と４２２に振り分けてライトする。一方ディスク
ディレクタ４２１はキャッシュ上にライトされたデータ
を物理ディスクユニット４２５に書き込む処理を、ホス
トディレクタ４２１の動作と並列して行う。このとき、
両ディレクタ４１１、４２１がキャッシュ管理領域４２
１１、４２２１をほぼ同時にアクセスしようとしたとき
でも、パーティションが違えば同時に処理を行うことが
できるので、スループットの向上が得られる。
【００２３】次に、本発明の第３の実施例の構成を図５
に示す。ディスクアレイ５０４は、３つのホストディレ
クタ５１１、５１２、５１３を介して３台のホスト５０
１、５０２、５０３に接続されている。ディスクアレイ
５０４は、キャッシュメモリ５１と、ホストディレクタ
５１１、５１２、５１３と、物理ディスクユニット５２
５と、物理ディスクユニット５２５に接続されるディス
クディレクタ５２１、５２２、５２３から構成されてい
る。キャッシュメモリ５１は、論理的に３つのパーティ
ション５２１、５２２、５２３に分割されている。ぞれ
ぞれのパーティションは管理領域５２１１、５２２１、
５２３１およびキャッシュ領域５２１２、５２２２、５
２３２からなる。
【００２４】次に、第３の実施例の動作について説明す
る。まず、ホスト５０１から論理ディスク０へのアクセ
ス要求があったものとする。ホストディレクタ５１１は
図３に従ってキャッシュパーティション０を使用するた
めに、キャッシュ管理領域５２１１を操作する。この間
キャッシュ管理領域５２１１は排他制御され、他のディ
レクタからは操作できない。それとほぼ同時にホスト５
０２から論理ディスク１へのアクセス要求があったもの
とする。するとホストディレクタ５１２はキャッシュパ
ーティション１を使用するために、キャッシュ管理領域
５２２１を操作する必要がある。このときキャッシュ管
理領域５２２１は排他制御されていないので、すぐに操
作することができる。
【００２５】また、ホスト５０１が複数のライト要求を
連続して発行しているものとする。ホストディレクタ５
１１は論理アドレスによってキャッシュパーティション
５２１と５２２に振り分けてライトする。一方ディスク
ディレクタ５２１はキャッシュ上にライトされたデータ
を物理ディスクユニット５２５に書き込む処理を、ホス
トディレクタ５２１の動作と並列して行う。このとき、
両ディレクタ５１１、５２１がキャッシュ管理領域５２
１１、５２２１をほぼ同時にアクセスしようとしたとき
でも、パーティションが違えば同時に処理を行うことが
できる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、以上に見られるよう
に、複数のホストからのＩ／Ｏ要求が、キャッシュ管理
領域の操作において競合せずに並列処理を行うことがで
きるため、スループットの向上が得られる効果がある。
なぜならば、複数のキャッシュパーティションが完全に
独立しているためであり、それぞれの管理領域を操作す
るときには、そのパーティションだけを排他制御するか
らである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本となるキャッシュメモリとディレ
クタの関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図３】論理アドレスとキャッシュパーティションの対
応を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図５】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図６】従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１、２１、４１、５１ キャッシュメモリ １０１〜１０３ ディレクタ １１１〜１１３、２２１１、２２２１、２２３１ キ
ャッシュ管理領域 １１４〜１１６、２２１２、２２２２、２２３２ キ
ャッシュ領域 ２０１〜２０３、４０１、５０１、５０２、５０３
ホスト ２０４、４０４、５０４ ディスクアレイ ２１１〜２１３、４１１、５１１、５１２、５１３
ホストディレクタ ２２１〜２２３、４２１、４２２、５２１〜５２３
パーティション ２２５、４２５、５２５ 物理ディスクユニット ４２１、５２１、５２２、５２３ ディスクディレク
タ ４２１１、４２２１、５２１１、５２２１、５２３１
キャッシュ管理領域 ４２１２、４２２２、５２１２、５２２２、５２３２
キャッシュ領域

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のパーティションに論理的に分割さ
    れているキャッシュメモリと、Ｉ／Ｏ処理を行う複数の
    ディレクタ部と、複数のディスクユニットを有するディ
    スクアレイ装置におけるキャッシュメモリ管理方法にお
    いて、 すべてのディスクアレイ装置の論理アドレスについて、
    前記論理アドレスがどのキャッシュパーティションに属
    するかという振り分け法則を一意に決めるキャッシュパ
    ーティション対応のキャッシュ管理領域を有し、Ｉ／Ｏ
    処理においてディレクタ部がキャッシュメモリを使用す
    る際に、前記複数のパーティションの振り分け法則に従
    ってキャッシュメモリをディレクタ部に割り当てること
    を特徴とするディスクアレイ装置におけるキャッシュメ
    モリ管理方法。
  2. 【請求項２】 複数のパーティションに論理的に分割さ
    れているキャッシュメモリと、Ｉ／Ｏ処理を行う複数の
    ディレクタ部と、複数のディスクユニットを有するディ
    スクアレイ装置におけるキャッシュメモリ管理方法にお
    いて、 すべてのディスクアレイ装置の論理アドレスについて、
    前記論理アドレスがどのキャッシュパーティションに属
    するかという振り分け法則を一意に決めるキャッシュパ
    ーティション対応のキャッシュ管理領域が、ディレクタ
    部のＩ／Ｏ処理でキャッシュメモリを使用する際に、前
    記複数のパーティションの振り分け法則に従ってキャッ
    シュメモリをディレクタ部に割り当てることを特徴とす
    るディスクアレイ装置におけるキャッシュメモリ管理方
    法。
  3. 【請求項３】 複数のパーティションに論理的に分割さ
    れているキャッシュメモリと、ホストに接続され、Ｉ／
    Ｏ処理を行う複数のディレクタ部と、複数のディスクユ
    ニットを有するディスクアレイ装置におけるキャッシュ
    メモリ管理方法において、 複数のディレクタ部が同時にキャッシュメモリを使用す
    る際に、ディレクタ部が操作するキャッシュ管理領域に
    対応する論理アドレスの属するキャッシュパーティショ
    ンが異なれば、並列に前記キャッシュ管理領域の操作を
    行うことを特徴とするディスクアレイ装置におけるキャ
    ッシュメモリ管理方法。
  4. 【請求項４】 複数のパーティションに論理的に分割さ
    れているキャッシュメモリと、ホストに接続され、Ｉ／
    Ｏ処理を行うホストディレクタ部と、複数のディスクユ
    ニットに接続されＩ／Ｏ処理を行うディスクディレクタ
    部と、複数のディスクユニットを有するディスクアレイ
    装置におけるキャッシュメモリ管理方法において、 前記ホストディレクタ部とディスクディレクタ部とが同
    時にキャッシュメモリを使用する際に、キャッシュ管理
    領域に対応する論理アドレスの属するキャッシュパーテ
    ィションが異なれば、並列に前記キャッシュ管理領域の
    操作を行うことを特徴とするディスクアレイ装置におけ
    るキャッシュメモリ管理方法。
  5. 【請求項５】 複数のパーティションに論理的に分割さ
    れているキャッシュメモリと、複数のホストに接続さ
    れ、Ｉ／Ｏ処理を行う複数のホストディレクタ部と、複
    数のディスクユニットに接続されＩ／Ｏ処理を行う前記
    複数のホストディレクタ部に対応するディスクディレク
    タ部と、複数のディスクユニットを有するディスクアレ
    イ装置におけるキャッシュメモリ管理方法において、 複数の前記ホストディレクタ部とディスクディレクタ部
    とが同時にキャッシュメモリを使用する際に、キャッシ
    ュ管理領域に対応する論理アドレスの属するキャッシュ
    パーティションが異なれば、並列に前記キャッシュ管理
    領域の操作を行うことを特徴とするディスクアレイ装置
    におけるキャッシュメモリ管理方法。
  6. 【請求項６】 前記キャッシュ管理領域に対応する論理
    アドレスの属するキャッシュパーティションが、 複数の前記ディレクタ部が同時にキャッシュメモリを使
    用する際に、同じであれば、優先順位により前記キャッ
    シュ管理領域の操作が終了するまで待ちを設けることを
    特徴とする請求項３記載のディスクアレイ装置における
    キャッシュメモリ管理方法。
  7. 【請求項７】 前記キャッシュ管理領域に対応する論理
    アドレスの属するキャッシュパーティションが、 複数の前記ホストディレクタ部とディスクディレクタ部
    とが同時にキャッシュメモリを使用する際に、同じであ
    れば、先に操作の前記キャッシュ管理領域の操作が終了
    するまで待ちを設けることを特徴とする請求項４または
    ５記載のディスクアレイ装置におけるキャッシュメモリ
    管理方法。
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