KR100250961B1 - 저장 장치 신뢰도를 높이기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터 저장 장치의 신뢰도를 증가시킨다. 데이터 저장 장치는 데이터를 함유하며 축 주위로 회전 가능하게 장착된 메모리 소자 디스크, 트랜스튜서 헤드, 디스크에 대해 상대적으로 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터 및 트랜스듀서 헤드에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운팅하기 위한 카운터를 포함한다. 본 발명은 임계 검색값(Tssek)을 설정하는 단계와, 이 값을 헤드에 의해 수행되는 실제 검색(Vseek)과 비교하여 정지/시작 동작의 필요성을 결정하는 단계를 포함한다. 별법으로서, 본 발명은 임계 검색 동작 카운트(Tseek)을 지정하는 단계, 검색 동작의 횟수를 카운트하여 가장 최근의 정지/시작 동작 이후의 Mseek를 결정하는 단계, 데이터 저장 장치에 의해 완료된 검색 동작의 총 회수를 리콜(recall)하여 Nseek를 지정하는 단계, Nseek와 Mseek사이의 차이를 결정함으로써 Dseek를 지정하는 단계 및 Dseek가 Tseek이상인지를 결정하는 단계를 포함한다. Dseek가 Tseek이상인 경우, 트랜스듀서 헤드에는 정지/시작 동작이 수행된다. 다음으로 Mseek는 정지/시작 동작이 수행되기 이전에 Nseek와 동일하도록 리셋된다. Dseek가 Tseek미만인 경우, 카운트가 개시된다. 본 발명은 또한 보조 메모리를 추가적으로 가지는 장치 및 데이터 저장 장치 어레이에도 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 컴퓨터와 같은 응용물에 사용되는 직접 억세스 저장 장치(direct access storage device)에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 컴퓨터에 사용되는 직접 억세스 저장 장치의 신뢰도를 개선하기 위한 방법 장치에 관한 것이다.
직업 억세스 저장 장치 또는 디스크 드라이브는 대부분의 컴퓨팅 장치와 함께 사용된다. 디스크 드라이브는, 자기 저장 기술에 기초를 둔것이든지 또는 광학 저장 기술에 기초를 둔 것이든지 간에, 저장된 데이터에 대한 신속한 랜덤 억세스를 제공하도록 컴퓨텀 시스템에 빈번히 사용된다. 근년에 디스크 드라이브 기술은 대용량의 데이터가 작은 직경의 착탈 불가능한 디스크를 사용하는 디스크 드라이브 장치내에 저장되는 정도까지 발전되었다.
디스크 드라이브 유닛은 일반적으로 자기 매체가 제공되는 고정된 디스크를 포함한다. 이러한 자기 매체에는 폴리퍼플루오로에테르(polyperfluoroether)와 같은 액체 또는 고체 윤활제(lubricant)로 얇게 코팅한 전형적인 탄소 또는 산화 지르코늄(zirconia)인 보호성 오버코트(overcoat)가 가해진다.
데이터는 "공기 베어링(air bearing)"으로 칭하는 공기의 완충물(cushion) 상의 디스크 위로 활주하는 트랜스듀서(transducer)에 의해 매체로부터 판독되거나 매체에 기입된다. 슬라이더(slider)는 하나 또는 그 이상의 트랜스듀서를 지지하며, 디스크 상부의 피봇 지점(pivot point)로부터 매달린 암에 장착된다. 공기 베어링은 디스크의 고속 회전(3600-7200 rpm)으로 인한 공기 압력을 받는 경우 슬라이더의 공기 역학적 특성에 의해 생성된다. 그러므로, 디스크에 인가된 윤할제가 있음에도 불구하고, 트랜스듀서가 활주하는데 있어서의 주 윤활제를 공기이다. 종래 드라이브의 고속 회전 속도에서, 슬라이더가 헤드-디스크 간격을 유지하는 데 실패하는 경우, 헤드와 디스크 사이가 과도하게 접촉하거나 또는 헤드가 고장이 된다.
헤드 고장은 어떠한 일련의 사건에 의해서도 초래될 수 있다. 슬라이더는 음압(negative pressure) 공기 베어링을 사용한다. 이러한 경우, 슬라이더는 종종 진공 청소기의 역할을 한다. 디스크 상의 물질은 픽업될 수 있고 이러한 슬라이더의 음압 캐버티내에 남을 수 있다. 더욱 일반적인 양압(positive pressure) 슬라이더에 있어서, 조작들은 종종 진행 방행의 모서리부(leading-edge taper) 및 공기베어링 레일(airbearing rail)상에 축적된다. 이러한 수집 지점(colletion point)은 또한 음압 슬라이더에서도 볼 수 있다. 그러므로 디스크가 물질을 수집함에 따라, 디스크위를 활주는 슬라이더가 이러한 물질을 수집한다.
예를 들면, 슬라이더가 활주하고 있거나 또는 디스크와 제한되게 접촉하고 있는 상태에서 시스템이 시작될 수 있다. 슬라이더가 일부 조각을 픽업하는 경우, 조각은 디스크 상에서 끌리거나 또는 공기 베어링을 변경하여 슬라이더가 보다 낮게 활주하도록 한다. 슬라이더가 더욱 낮게 활주할수록 조각이 헤드와 슬라이더에 계속 수집한다. 결과적으로, 슬라이더는 디스크와 계속 접촉하게 되어 액체 또는 고체 윤활제를 소진시키고, 탄소 오버코트를 마모시켜서, 자기 매체를 손상시키게 된다. 이는 디스크 표면을 거칠게하고 손상된 트랙 상의 부분 활주를 어렵게 하여, 데이터 판독과 기입이 불가능하게 된다.
하드 디스크 환경의 환경적 스트레스를 완화하려고 시도를 한 장치의 예가 공지된다. 마스야마의 일본 특허 출원 02-246288호는 고정된 시간이 경과할 때마다 헤드디스크 장치의 회전을 정지시킴으로써 헤드 신뢰도를 증진시키기 위하여 자기 헤드에 축적된 미세한 먼지 입자의 제거법을 교시한다. 가와꾸보의 일본 특허 출원 JP61-170958(A)는 연속 회전 동안 먼지가 들어와서 야기되는 자기 헤드 상의 부착물을, 일정 시간에 따라 자동 정지 및 재회전 시킴으로써 제거하는 방법을 교시한다.
그레고리의 미국 특허 제 5,351,156호는 디스크가 회전하는 동안 디스크의 내경(內徑)에서 디스크의 외경(外經)까지 천천히 조작을 활주함에 의해 디스크 매체로부터 조각을 제거하기 위해 디스크 드라이브 슬라이더의 후면 모서리(back edge)를 사용하는 방법을 교시한다. 디스크가 회전 속도를 증가시키는 동안 활주 동작이 완료 되어 리프트오프 속도(liftoff velocity)가 얻어지지 않도록 한다. 슬라이더의 후면 모서리에 축적된 물질은 디스크의 외경쪽에 버리거나 정상 동작이 시작됨에 따라 슬라이더의 후면 모서리 상에 남는다.
맥네일의 미국 특허 제4,384,311호는 자기 디스크 표면 및 헤드를 크리닝하는 방법을 교시한다. 헤드가 로딩되고 디스크 표면을 활주하게 된다. 스핀들 모터 속도는 헤드가 정상 활주 높이의 거의 50% 높이에서 활주하는 경우의 속도로 감소되며, 헤드지지 구조 드라이브 모터는 헤드를 디스크 표면에 걸쳐 전후 방향으로 스위핑하도록 명령받는다. 이는 정상 활주 높이의 50% 높이 이하의 높이로 입자를 제거하려고 하는 것이다. 정상활주 높이의 25％가 되게 하는 스핀들 속도에서도 동일한 동작이 완료된다.
메넬리의 미국 특허 제3,609,721호는 자기 데이터 저장 디스크의 표면으로부터 먼지 입자를 소거 및 제거하는 방법을 교시한다. 디스크는 동작 속도로 움직이며 주행 헤드는 저장 디스크의 각각의 회전 동안 예를 들면 슬라이더 폭의 1/4 내지 1/12미만의 속도로 천천히 교차하여 스위핑된다.
고미야마의 일본 특허 출원 제03-110045호는 자기 헤드를 디스크의 크리닝 영역으로 이동시킨 이후에 디스크의 회전의 정지 및 재시작에 의해 정지불가능한 시스템을 크리닝하는 방법을 교시한다. 아사다의 일본 특허 출원 제3-31260호는 자기 디스크 장치내의 자기 헤드에 먼지가 고착되는 것을 방지하는 방법을 교시한다. 스핀들 모터 제어 회로가 드라이브의 동작 중에 모터의 시작/정지 동작을 반복한다. 이시하라의 일본 특허 출원 제4-67351호는 미세한 먼지를 제거하고 신뢰도를 개선하여 디스크 드라이브에서 정지 동작 및 시작 동작이 연속적으로 수행되는 방법을 교시한다.
나까자와의 일본 특허 출원 제62-278545호는 장치의 동작 시간을 측정하여, 선정값에 도달한 경우 접촉-시작-정지 동작을 수행하도록 장치에 명령함에 의해 헤드 고장을 방지하는 방법을 교시한다. 고노의 일본 특허 출원 제61-160878호는 판독 또는 기록 동작이 수행되지 않는 상황에서 자기 디스크를 간헐적으로 회전시킴에 의해 자기 디스크로 자기 헤드가 용해(또는 고착)되는 것을 방지하는 방법을 교시한다.
디스크 드라이브 장치에 대해 교시하는 다른 참조 문헌으로서는 팀시트의 미국 특허 제4,817,035호 및 바라이야 등의 미국 특허 제47,754,397호 등이 있다.
그러나, 이러한 간행물은 검색 동작 중의 헤드의 사용에 기초하여 헤드 및 디스크를 크리닝하기 위한 공정을 제공하지는 않는다. 동작 시간에 기초한 정지/시작 동작의 수행은 종종 조각 축적의 문제를 해결하지 못한다. 또한, 판독/기입 동작이 수행되지 않은 경웨 추가된 헤드 스윕을 발생시켜서 문제를 종종 악화시킬 수도 있다. 이런 경우, 헤드 장치는 조각이 축적되는 또다른 장소가 된다. 결과적으로, 헤드와 디스크에 접촉하는 오염 조각의 양을 줄임에 의해 디스크 드라이브의 신뢰도를 증가시킬 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 데이터 저장 장치가 제공된다. 데이터 저장 장치는 축 주위로 회전 가능하게 장착된 디스크를 포함한다. 디스크에 대해 상대적으로 트랜스듀서 헤드를 움직이기 위한 액추에이터(actuator)가 또한 포함된다. 이 카운터가 선정된 수에 도달하면 또 하나의 정지/시작 동작을 개시하기 위한 수단도 포함한다. 데이터 저장 장치는 또한 정지/시작 동작이 발생한 이래로 액츄에이터에 의해 수행된 검색 동작의 수를 카운트하기 위한 카운터를 포함한다. 데이터 저장 장치는 또한 정지/시작 동작이 수행되는 동안 데이터 저장 장치에 의해 수신된 기입 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 비휘발성 랜덤 억세스 메모리를 또한 가진다.
본 발명의 또 하나의 특징에 따르면, 다수의 데이터 저장 장치를 제어 하기 위한 어레이 제어기(array controller)가 제공된다. 각각의 데이터 저장 장치는 축 주위를 회전하는 메모리 소자 디스크(memory element disk) 및 디스크에 대해 상대적으로 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터를 포함한다. 어레이 제어기는 또한 각각의 데이터 저장 장치내에서 정지/시작 동작이 발생한 이래 각각의 데이터 저장 장치 중의 액츄에이터에 의해 수행되는 검색 동작의 횟수를 카운트하기 위한 카운터를 또한 포함한다. 또한, 어레이 제어기 내에는 카운터의 카운트에 기초하여 각각의 데이터 저장 장치에서 또 하나의 정지/시작 동작을 개시하기 위한 수단이 포함된다. 다시, 어레이 제어기는 다른 정지/시작 동작이 데이터 저장 장치내에서 수행되는 동안 상기 각각의 데이터 저장 장치에 대해 기입 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 비휘발성 랜덤 억세스 메모리를 또한 포함한다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 데이터 저장 장치의 신뢰도를 증가시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 임계(threshold) 검색 동작 카운트(Tseek)를 지정하는 단계, 가장 최근의 정지/시작 동작 이후의 검색 동작의 횟수를 카운트하여 Vseek을 결정하는 단계, 및 Tseek와 Vseek를 비교하는 단계를 포함한다. Vseek가 Tseek이상이면, 정지/시작 동작이 수행되고 카운터는 리셋된다.
본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 데이터 저장 장치의 어레이의 신뢰도를 증가시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 임계 검색 동작 카운트(Tseek)를 정의하는 단계, 가장 최근의 정지/시작 동작 이후의 검색 동작의 횟수를 카운트하여 Vseek을 결정하는 단계, 및 Tseek와 Vseek를 비교하는 단계를 포함한다. Vseek가 Tseek이상이면, 정지/시작 동작이 수행되고 카운터는 리셋된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 데이터 저장 장치의 어레이의 신뢰도를 증가시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 임계 검색 동작 카운트(Tseek)를 지정하는 단계, 가장 최근의 정지/시작 동작 이래로 검색 동작의 횟수를 카운트하여 Mseek를 결정하는 단계, 데이터 저장 장치에 의해 완료된 검색 동작의 총 횟수를 리콜(recall)하여 Nseek를 지정하는 단계, Nseek와 Mseek사이의 차이를 결정함에 의해 Dseek를 지정하는 단계 및, Dseek가 Tseek보다 큰지를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 데이터 저장 장치의 어레이의 신뢰도를 증가시키는 방법에 제공된다. 본 발명의 방법은 어레이의 각각의 드라이브에 대한 임계 검색 동작 카운트(Tseek)를 지정하는 단계, 가장 최근의 정지/시작 동작 이래의 검색 동장의 수를 카운트하여 Mseek를 결정하는 단계, 데이터 저장 장치에 의해 완료된 검색 동작의 총 횟수를 리콜하여 Nseek를 지정하는 단계, Nseek와 Mseek사이의 차이를 결정함에 의해 Dseek를 지정하는 단계, 및 Dseek가 Tseek보다 큰지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 축 주위로 회전가능하게 장착된 디스크 및 디스크에 대해 상대적으로 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터를 가지는 데이터 저장 장치에서 실행된다. 상기 장치는 또한 일반적으로 가장 최근의 정지/시작 동작이 발생한 이래로 액츄에이터에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운트하기 위한 카운터 및 카운터의 카운트가 선정된 수에 도달할 때 또 하나의 정지/시작 동작을 개시하기 위한 수단을 가진다. 데이터 저장 장치는 또한 판독/기입 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 비휘발성 랜덤 억세스 메모리를 가질 수 있다. 판독/기입 데이터는 정지/시작 동작이 수행되는 동안 데이터 저장 장치에 의해 보조 메모리로 전송된다. 본 발명은 또한 다수의 데이터 저장 장치를 제어하는 어레이 제어기와 함께 수행될 수 있다.
또 하나의 실시예에서, 본 발명의 정지 및 재시작 동작은 발생된 검색 동작의 횟수 및 가장 최근의 정지/시작 동작 이래의 파워-온-시간(power-on-hours)에 기초를 둔다. 검색의 임계 횟수가 특정 길이 시간에 걸쳐 발생하였다면, 드라이브는 정지되고 다음으로 드라이브는 즉시 재시작한다. 시작/정지 동작의 목적은 슬라이더로부터 잉여 물질을 제거하고 이를 랜딩 영역(landing zone)으로 옮기는 것이다.
본 발명은 또한 디스크 드라이브 어레이에 적용 가능하다. 디스크 드라이브 어레이가 종종 드라이브 고장을 견딜 수 있지만, 드라이브가 교체되고 신규 드라이브 상의 데이터가 재구성되는 동안 시스템 성능을 손상은 입는다. 예를 들면, 파일 서버 응용에 있어서, 신속한 데이터 유용성(availability)이 매우 중요하다. 이러한 서버는 데이터 요구가 동기적인 경우 다수의 사용자를 위한 저장을 제공한다. 단일 가상 드라이브를 에뮬레이트(emulate)하는 제어기에 다수의 디스크 드라이브가 연결된다. 파일 서버에 있어서, 독립 디스크 드라이브는 개별 디스크 드라이브로 인식되지는 않는다. 용장 디스크 어레이에서, 하나 또는 그 이상의 동시 드라이브 고장이 발생하다라도 데이터를 상실하지 않을 수 있다.
본 발명은 하나 또는 그 이상의 드라이브 고장을 견딜 수 있는 어레이 용으로 적합하다. 드라이브가 동작 불가능하게 되었을 때, 모든 사용자 데이터는 어레이내에 발견된 여유 데이터(redundancy)로 인하여 계속 유용하다. 어레이가 분포된 패러피(distributed parity)를 사용하면, 예를 들면 고장 드라이브 상의 데이터는 하나 또는 그 이상의 다른 드라이브의 패러티와 데이터를 결합함에 의해 재구성될 수 있다. 대형 어레이 시스탬에 있어서, 비휘발성 메모리가 개별 드라이브로부터 및 개별 드라이브로 데이터의 트랜스퍼를 보조하기 위해서 종종 포함된다. 비휘발성 메모리가 기입 캐쉬로 사용되는 경우, 기입될 데이터를 효율을 증대시키기 위해서 일시적으로 저장된다. 이러한 의미에서 "비휘발성"이란 용어는 메모리가 사고로 인한 의도되지 않은 전력 손실이나 또는 정지/시작 동작에 의한 의도된 전력 차단에 의한 전력 결여시에도 메모리가 고장나지 않는다는 것을 의미한다. 어레이가 갑자기 전력을 손실하는 경우, 이러한 메모리의 비휘발성은 전력 고장의 시작시에 기입된 데이터가 손실되지 않는 것을 보장한다.
제1도는 본 발명에 사용될 수 있는 데이터 저장 장치의 일례의 사시도.
제2도는 본 발명에 사용될 수 있는 디스크 드라이브 내부의 개략도.
제3도는 제1도에 설명된 것과 같은 디스크 드라이브 장치에 의해 수행되는 검색 동작의 일례의 개략도.
제4도는 본 발명의 하나의 실시예의 개략도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예의 개략도.
제6도는 보조 메모리에 의한 지원을 받는 컴퓨터 시스템의 개략도.
제7도는 본 발명의 다른 실시예의 개략도.
제8도는 어레이 시스템의 일례에 본 발명을 적용한 것을 도시한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 디스크 드라이브 12 : 디스크
14 : 스핀들 모터 장치 16 : 헤드
17 : 액츄에이터 18 : 로드 빔
19 : 마이크로프로세서 27 : 시스템 마이크로프로세서
31 : 보조 저장 장치 33 : 어레이 제어기
36 : 호스트 37 : 가상 드라이브
본 발명은 데이터 저장 장치의 신뢰도를 증가시키기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 본 발명에 의한 방법이 사용된 저장 장치는 일반적으로 데이터를 담고있으며 축 주위로 회전가능하게 장착된 메모리 소자 디스크, 및 디스크 로부터 데이터를 판독하거나 디스크에 데이터를 기입하기 위한 트랜스듀서를 포함한다. 상기 장치는 또한 디스크에 대해 상대적으로 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터 및 트랜스듀서 헤드에 의해 수행되는 검색 동작의 수를 카운트하기 위한 카운터를 또한 포함한다. 더욱 상세하게는, 제1도에 본 발명의 교시를 실현하는 예시적인 데이터 저장 장치 또는 헤드 디스크 장치의 사시도가 도시되어 있다. 헤드디스크 장치(10)은 자기 매체가 설치된 디스크(12)를 포함한다. 디스크(12)는 스핀들 모터 장치(14) 주위를 고속으로 회전한다. 자기 트랜스듀서 또는 헤드(16)는 로드 빔(load beam; 18)의 단부에서 디스크 상에 매달린다. 헤드(16) 및 로드 빔(18)은 암(20)의 기부 단부(pooximal end)에 부착된다. 암(20)의 말단부(distal end)는 음성 코일 액츄에이터 모터(24)내의 접극자(armature)를 제공한다. 액츄에이터 모터( 24)는 피봇 포인트(22) 주위의 암(20)내에 모멘트를 유도하여 헤드(16)을 디스크( 12)상의 일반적인 방사 방향(radial direction)으로 이동시킨다. 헤드디스크 장치는 프레임(26) 또는 디스크 드라이브 내부에 장착된다. 헤드(16) 외에도 스핀들 모터 장치(14), 모터(24)는 회로 기판 상에 배치된 전자 회로를 통하여 호스트 시스템에 의해 작동된다. 기판과 호스트 시스템 사이의 전기 내부 결선은 수납부 (receptacle; 28 및 30)을 통해 가능하다.
"적층 구조(stack)"에 있어서, 다수의 헤드 디스크 장치는 단일 유닛내에 적층된다. 당엄계에서 공지된 것처럼, 디스크(12) 상의 자기 매체는 실린더, 상기 실린더 내의 데이터 트랙 및 상기 데이터 트랙내의 섹터로 구성된다. 개별 실린더는 로드빔 액유에이터의 소정의 움직임에 대해서 하나 이상의 디스크의 동일 헤드 위치로 간주할 수 있다. 데이터는 방사형으로 이격된 트랙으로부터 트랜스듀서 헤드(16)에 의해 기입 및 판독된다. 디스크 상의 특정한 트랙에 대한 헤드의 위치는 종래 방식의 서보-제어 유닛(servo-control unit)에 의해 유지된다. 로드 빔(18)은 슬라이더의 공기 역학적 부상에 대해 가볍게 바이어스되어, 디스크(12)가 스핀들 모터 장치(14)에 의해 고속으로 회전할 때 헤드(16)는 디스크(12) 위의 공기 베어링 상으로 활주한다.
종래의 데이터 저장 시스템에 있어서, 디지털 데이터를 자화가능한 고체( rigid) 데이터 저장 디스크의 표면을 포함하는 일련의 나선형 트랙 또는 동심형으로 인접하게 이격된 트랙 상에 자기 변환(magnetic transition)의 형태로 저장된다. 트랙은 일반적으로 다수의 섹터로 분할되는데, 각각의 섹터는 다수의 정보 필드(information field)를 포함한다. 정보 필드 중의 하나는 일반적으로 데이터를 저장하는 것으로 지정되고, 다른 필드는 예를 들면 섹터 인식 및 동기화 정보를 포함한다. 데이터는 일반적으로 제어기의 제어하에 트랙세어 트랙으로 시프트되는 트랜스듀서에 의해 특정 트랙 및 섹터 위치로 전달되고 특정 트랙 및 섹터 위치로부터 검색된다. 트랜스듀서 장치는 일반적으로 판독 소자 및 기입 소자를 포함한다. 다른 트랜스듀서가 장치 구조는 디스크에 데이터를 기입하고 디스크로부터 데이터를 판독하는데 사용되는 하나의 트랜스듀서 소자를 포함한다.
데이터 저장 디스크에 데이터를 기입하는 것은 일반적으로 디스크 표면의 특정 위치를 자화하는 자속의 자기선을 생성하도록 트랜스듀서 장치의 기입 소자에 전류를 통과시키는 것을 포함한다. 특정 디스크 위치로부터 데이터를 판독하는 것은 일반적으로 디스크의 자화된 위치로부어 방사되는 자계 또는 자속선을 감지하는 트랜스듀서 장치의 판독 소자에 의해 수행된다. 판독 소자가 회전 디스크 표면 위로 통과하는 경우, 판독 소자와 디스크 표면 상의 자화된 위치 사이의 상호 작용으로 판독 소자내에 전기적 신호가 생성된다. 전기적 신호는 자기 필드의 변화에 대응된다.
대부분의 드라이브에서, 검색 동작은 동작의 초기에 발생한다. 일반적으로, 드라이브는, 컴퓨터를 켜면서 구동된다. 이때, 드라이브는 준비되고, 시동 동작을 완료한다. 다음으로 드라이브는 드라이브가 인퍼페이스되는 판독/기입 동작을 위해 컴퓨터 시스템에 의해 억세스된다.
이러한 동작들의 각각에는 헤드에 의해 수행되는 다수의 "검색" 동작이 있다. 검색은 디스크에 대해 방사형으로 움직이는 헤드의 움직임이다. 일반적으로, 헤드는 윤활제의 고갈을 방지하기 위한 일상적인 휴지시(routine idle) 또는 판독 및 기입시에 방사형으로 주기적으로 이동한다.
제2도에서 인지할 수 있는 것처럼, 하드 드라이브는 다수의 상이한 구성 요소로 구성된다. 내부에 하드 디스크 메모리 소자(12)가 있는 디스크 인클로져(disk enclosure; 25)가 있다. 메모리 소자(12)는 일반적으로 스핀들 모터 장치(14) 주위를 회전한다. 차례로, 헤드(16)은 액츄에이터(17)에 의해 제어된다. 마이크로프로세서(19)는 디스크 드라이브 헤드(16)을 회전하게 하는 액츄에이터(17)에 지시를 내리는 제2 제어기(23)외에도 스핀들 모터 장치(14)를 제어하는 제1 제어기(21)에 신호를 주는 디스크 인클로져 환경을 제어한다. 일반적으로, 본 발명의 방법은 본 발명과 관련된 수개의 상이한 환경하에서 구형될 수 있다.
카운팅 프로그램은 소정의 시간 주기 동안 헤드에 의해 수행되는 검색 동작의 횟수를 카운트하기 위한 마이크로프로세서(19) 내에 발견된다. 마이크로프로세서(19)는 헤드의 움직임을 제어하고, 차례로 예를 들면 컴퓨터 시스템 주 기판 상의 컴퓨터 시스템 마이크로프로세서(27)에 의해 제어된다.
제2도에서 본 발명의 방법의 개략도가 일반적으로 도시된다. 일반적으로, 드라이브 장치, 드라이브 장치의 스택, 또는 드라이브 장치 어레이는, 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 시스템 마이크로프로레서(27), 디스크 드라이브 마이크로프로세서( 19), 디스크(12) 또는 디스크 드라이브(10)의 다른 메모리 소자 중의 하나 이상에서의 동작 메모리에서 발견되는 다양한 제어 방법(procedure)에 의해 지원된다. 카운팅 프로그램을 포함하는 동작 메모리는 시스템 내의 이러한 소자 중의 임의의 소자 내로 프로그래밍 된다. 이러한 제어 공정은 드라이브가 동작을 준비하고 다양한 응용의 사용을 개시하는 것을 지원하는데 사용된다. 직접 억세스 저장 장치를 포함하는 컴퓨터 시스템은 일반적으로 이러한 동작 메모리의 부분으로서 개별 검색 동작을 카운트하는 프로그래밍을 포함한다.
종래의 검색 동작이 제3도에 도시된다. 각각의 검색 동작은 새로운 디스크 영역 상으로 헤드(16)를 이동시킨다. T1에서, 헤드는 디스크(12)에 대하여 이동을 시작한다. 디스크(12)가 연속적으로 회전하므로, 헤드(16)의 움직임은 본질적으로 방사형이지만 디스크(12)에 대해서 나선형 패턴이다. 검색 동작이 진행되는 동안, 헤드(16)는 방사형으로 바깥쪽인 지점(T2)로 이동한다. 그러므로 각각의 검색으로, 헤드(16)상에 더 많은 물질이 축적된다. 이러한 축적이 수 주 동안 계속되고 드라이브가 정지되어 수 분 동안 시작되지 않는다면, 드라이브는 시작되지 않을 수도 있다. 높아진 온도에서 상황은 더욱 악화될 수 있다. 슬라이더 상에 축적된 물질은 디스크와 접착 상태를 형성하고, 이 접촉 상태는 드라이브 모터가 제공할 수 있는 힘의 수배의 힘을 생성한다.
제2도에서 기록 헤드(16)과 디스크(12) 사이의 간격과 신호 강도 사이의 관계는 일반적으로 지수형이다. 기록 헤드(16)과 디스크(12) 사이의 간격을 증가시키면, 신호 강도를 감소시킬 수 있다. 디스크에 이전에 기록된 데이터의 판독이 불가능해질 정도로 결과적으로, 디스크에 대한 헤드의 불필요한 수직 움직임은 시스템 고장의 원인이 될 수 있다.
본 발명의 방법은 검색 동작의 횟수를 카운트하여 이를 임계치 카운트와 비교 하도록 수행된 검색 동작을 리콜하도록 컴퓨터 시스템을 프로그램밍함에 의해 개시된다. 다시, 프로그램밍은 시스템의 동작 메모리를 포함하는 임의의 시스템 소자 내에서 완료될 수 있다. 특히, 제4도에서 동작 메모리는 디스크의 표면을 가로질러 드라이브 헤드에 의해 완료된 검색 카운트하고 리콜하도록 프로그래밍된다(단계 40).
가변 검색 카운트(Vseek)는 초기에 0으로 설정되고, 검색 동작은 시스템의 시행으로부터 카운트되나, 일단 정지/시작 동작이 수행되면, 가변 검색 카운트(Vseek)는 0으로 리셋되며 검색 동작은 가장 최근의 정지/시작 동작으로부터 카운트된다. 동작 메모리는 또한 드라이브가 임계값(Tseek)이 되는 검색 카운트를 리콜한다(단계 42). 이러한 파라메터(Tseek)는 정지/시작 동작의 필요성을 판단하는데 사용되는데, 이는 이 값이 실제 하드 드라이브의 사용, 즉 하드 디스크 소자(12)를 가로지른 헤드(16)의 움직임의 진정한 표식(indication)을 제공하기 때문이다. Tseek는 컴퓨터 시스템의 크기 및 사용 레벨(usage level)을 반영하는 임의의 값으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 단일 드라이브 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 드라이브 어레이를 가지는 컴퓨터 시스템과는 상이한 레벨의 사용도를 가질 수 있다. 또한, 개인용 컴퓨터 시스템은 공공 기관에서 사용되는 시스템과 비교할 때 상이한 레벨의 사용도를 가질 수 있다. 이러한 가변 검색 카운트(Vseek)는 임계 검색 카운트(Tseek)와 비교되는데(단계44), 이때,
Vseek≥ Tseek(1)
이면, 정지/시작 동작이 개시되다(단계 48). 다음으로 Vseek는 0으로 리셋되어 일단 정지/시작 동작이 완료되는 경우, 검색 카운트가 재개되도록 할 수 있다(단계 46).
본 발명을 수행하는 다른 수단으로는 시스템의 초기 활동시로부터 시스템에 의해 수행된 검색의 수를 카운트하는 카운터를 사용하는 것이다. 다시 말하면, 완료된 검색 동작의 횟수가 임계 레벨(Tseek)와 일치하거나 초과하는 경우, 정지/시작 동작이 수행되며, 카운팅 동작은 리셋된다.
상세히 하자면, 제5도의 흐름도에 도시된 것처럼, 동작 메모리는 정지/시작 동작이 수행되기 이전에 수행되어야 하는 검색 회수의 임계값(Tseek)을 리콜하도록 프로그래밍될 수 있다. 컴퓨터 시스탬의 동작 메모리는 다음으로 Tseek로 간주되는 검색 동작 파라미터가 일치되는지 여부를 결정하도록 Nseek를 카운트하고 리콜하도록 프로그래밍된다(단계 50). 이러한 동작은 컴퓨터 시스템이 시작 동작 이후로 완료한 총검색 횟수(Nseek)를 결정함에 의해 개시된다.
컴퓨터 시스템의 동작 메모리에 의해 지정되는 다음 파라미터는 가장 최근의 정지/시작 동작의 완료 이래로 수행된 검색의 수(Mseek)이다(단계 52). 정지/시작 동작은 예를 들어 컴퓨터 시스템의 최초 사용할 때, 컴퓨터 시스템이 완전 동작 능력이 될 때 발생하는 루틴 고장 수리 동작(routine trouble-shooting operation)시, 또는 루틴 사용이 종료될 때의 컴퓨터 시스템의 전력 강하시에 발생한다.
Nseek및 Mseek가 지정된다면, 동작 메모리는 정지/시작 동작이 수행되어야 하는지 여부를 결정하도록 이들 2개의 파라미터를 비교한다(단계 54).
일단 비교되면,
이면, 프로그램은 검색의 카운트 및 리콜을 계속한다(단계 55).
그러나, 비교했을 때, 만일
이면, 동작 메모리는 파라미터(Mseek)를 리셋하여(단계 56),
이 되도록 하며, 정지/시작 동작을 개시한다(단계 58).
제6도를 참조하면, 특정 응용에 있어서, 보조 메모리(또는 저장 장치)(31)가 컴퓨터 시스템에서 사용 가능할 수도 있다.
보조 메모리(31)는 종종 재무, 통신 또는 정부 기구 내의 행정 또는 서비스 업무와 같이 사용량이 큰 환경에서 컴퓨터 시스템 마이크로프로세서(27) 동작을 유지하는데 사용된다.
보조 저장 장치 또는 메모리는 컴퓨터 시스템과는 별개의 소자 또는 컴퓨터 시스템 자체 내에 포함된 소자일 수 있다. 보조 저장 장치는 추가 디스크 드라이브, 추가 랜덤 억세스 메모리 또는 플래시 메모리-전기적으로 소거가능하고 프로그램가능한 읽기 전용 메모리-와 같은 비휘발성 또는 고장에 견디는 저장 장치를 포함할 수 있다.
제7도에 있어서, 보조 메모리 저장 장치를 포함하는 컴퓨터와 함께 사용하기 위한 본 발명의 시스템이 도시된다. 보조 저장 장치가 있는 경우, 시스템은 제5도에서 설명된 동일한 단계를 통해 진행한다. 그러나, 컴퓨터 시스템의 동작 메모리는 상술한 식 3에 의해 설정된 조건이 충족되는 경우 목적 데이터를 보조 저장 장치로 전송한다. 다음으로 정지/시작 동작이 완료된다. 하드 드라이브 소자가 다시 파워 업된 이후에, 데이터는 다시 하드 디스크 소자로 전송된다.
특히, 컴퓨터 시스템의 동작 메모리는 시스템 동작의 개시 이래로 수행된 검색 동작의 수인 Nseek를 카운트 및 리콜하도록 프로그래밍된다(단계 70)[제7도 참조]. 시스템은 또한 가장 최근의 정지/시작 동작 이래로 수행된 검색 동작의 수인 Mseek를 카운트 및 리콜하도록 프로그래밍된다(단계 72). 제5도에서 설명된 동작에 있어서와 마찬가지로, Nseek및 Mseek가 비교되고(단계 73), 식 2의 조건이 충족되는 경우, 검색 카운팅이 계속된다(단계 78). 식 3의 조건이 충족되는 경우, Mseek는 Nseek로 리셋된다(단계 74). 그 후, 데이터는 어레이 제어기에 의해 가상드라이브로부터 보조저장 장치로 전송된다(단계 75)다음으로 정지/시작 동작이 디시크 드라이브 내에서 개시된다(단계 76). 정지/시작 동작이 완료된 이후에, 데이터는 보조 저장 장치로부터 디스크 드라이브로 역전송된다(단계 77). 다음으로, 검색 동작 카운트가 재개된다(단계 79).
본 발명은 또한 제8도에서 보는 바와 같이 병렬로 사용되는 다중 디스크 드라이브의 어레이의 동작에 유용하다. 어레이 시스템은 오퍼레이터(operator)에게 빠른 응답, 더 많은 데이터 저장 공간, 디스크 드라이브 고장에 대한 더 큰 내성을 제공한다. 디스크 드라이브의 용장(redundant) 어레이와 같은 어레이 구조 또한 본 발명에서 유용한 시스템이다. 디스크 드라이브 어레이는 단일 드라이브 장치보다 더욱 고장에 대한 내성을 가진다. 그러나, 드라이브가 교체되는 동안 어레이 시스템은 성능면에서 손상을 입을 수 있다. 본 발명의 방법은 디스크 드라이브 어레이 내의 신뢰도를 증가시키는데 사용할 수 있다.
예시적인 어레이 시스템이 제8도에 도시된다. 2개의 디스크 드라이브(10 및 10')가 어레이 제어기(33)을 통해 호스트로 연결된다. 호스트(36)는 개별 드라이브 (10 및 10')의 동작을 보는 것이 아니고, 진행중인 판독/기입 동작으로 제어하는 가상 드라이브(virtual drive; 37)를 본다.
동작에 있어서, 각각의 새로운 검색 동작은 10 및 10'에 대하여 슬라이더를 신규한 디스크 영역 상으로 이동시킨다. 그러므로, 각각의 새로운 검색 동작에 있어서, 더 많은 물질이 각각의 슬라이더 상에 축적될 수 있다. 연장된 시간 주기 동안의 축적은 하나 또는 그 이상의 드라이브의 헤드 고장의 원인이 될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 각각의 정지/시작 동작은 파워-온-시간( power-on-hour) 또는 검색에 대한 임계 한계치의 초기값을 모니터링함에 의해 수행된다. 제8도에서 알 수 있는 것처럼, 어레이 제어기는 정지/시작 동작을 개시하도록 검색 및 파워-온-시간 모두를 리콜하도록 구성할 수 있다.
일반적으로, 데이터 전송은 호스트로부터 어레이 제어기(33)을 통해 드라이브(10 및 10')로 진행된다. 스위치(34 및 35)는 각각의 드라이브(10 및 10')에 어레이 제어기(33)을 연결시킨다. 일반적으로, 드라이브(10 및 10')상의 데이터는 용장적이어서, 어느 한쪽의 드라이브의 고장에는 내성이 있다.
제8도에 도시된 것처럼, 어레이 제어기(33)는 어느 한 드라이브(10 또는 10')에 대한 누적된 검색 동작의 횟수가 정지/시작 동작이 지시된 것을 가리키는지를 결정하기 위한 동작 메모리를 포함한다. 제8도에 도시된 것처럼, 가상 드라이브 (37)는 어레이 제어기(33)를 통해 보조 저장 장치(31)로 데이터를 전송한다.
보조 저장 장치(31)는 이 드라이브가 정지되고 즉시 재시작되는 동안 드라이브(10)를 교체한다. 일단 드라이브(10)가 재시작되는 경우, 드라이브(10)에 기입 예정된 데이터는 보조 저장 장치(31)로부터 드라이브(10)으로 전송될 수있다.
보조 저장 장치는 정지/시작 동작이 완료된 이후에 어레이 시스템의 복귀를 가속한다. 이러한 어레이 시스템의 또다른 실시예는 또한 본 발명의 방법의 사용을 도와준다. 예들 들면, 보조 저장 장치는 또한 추가 용장 하드 드라이브, 임의의 수의 하드 드라이브 또는 본 발명의 방법에 사용되는 메모리 소자일 수 있다.
상술한 명세서에서, 예시 및 데이터는 본 발명의 제조 및 사용을 완전하게 설명한다. 본 발명의 많은 실시예가 본 발명의 기술 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도 가능하므로, 본 발명은 아래의 첨부된 청구 범위에 속한다.
Claims (17)
- 데이터 저장 장치에 있어서, 축 주위로 회전 가능하게 장착된 메모리 소자 디스크(memory element disk)와, 트랜스듀서(transducer) 헤드를 상기 디스크에 대해 상대적으로 이동시키기 위한 액츄에이터(actuator)와, 정지/시작 동작이 발생된 이래로 상기 액츄에이터에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운트하기 위한 카운터(counter)와, 상기 카운터의 카운트가 선정된 수에 도달하면, 또 하나의 상기 정지/시작 동작을 개시하기 위한 수단을 포함하는 데이터 저장 장치.
- 데이터 저장 장치에 있어서, 축, 주위로 회전 가능하게 장착된 메모리 소자 디스크(memory element disk)와, 트랜스듀서(transducer) 헤드를 상기 디스크에 대해 상대적으로 이동시키기 위한 액츄에이터(actuator)와, 정지/시작 동작이 발생된 이래로 상기 액츄에이터에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운트하기 위한 카운터(counter)와, 상기 카운터의 카운트를 기초로 하여 또 하나의 상기 정지/시작 동작을 개시하기 위한 수단과, 상기 또 하나의 정지/시작 동작이 수행되는 동안 상기 데이터 저장 장치에 대한 기입 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 비휘발성 랜덤 억세스 메모리를 포함하는 데이터 저장 장치.
- 다수의 데이터 저장 장치를 제어하기 위한 어레이 제어기에 있어서, 상기 저장 장치 각각은 축 주위로 회전 가능하게 장착된 메모리 소자 디스크와, 상기 디스크에 대해 상대적으로 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터를 포함하고, 상기 어레이 제어기는, 정지/시작 동작이 상기 각각의 데이터 저장 장치에서 발생된 이래로 상기 각각의 데이터 저장 장치의 액츄에이터에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운팅하기 위한 카운터와, 상기 카운터의 카운터를 기초로 하여 상기 각각의 데이터 저장 장치에서 또 하나의 상기 정지/시작 동작을 개시하기 위한 수단을 포함하는 어레이 제어기.
- 다수의 데이터 저장 장치를 제어하기 위한 어레이 제어기에 있어서, 상기 데이터 저장 장치 각각은 축 주위에 회전 가능하게 장착된 메모리 소자 디스크와, 상기 디스크에 대해 상대적으로 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터를 포함하며, 상기 어레이 제어기는,정지/시작 동작이 각각의 데이터 저장 장치에서 발생된 이래로 상기 각각의 데이터 저장 장치의 액츄에이터에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운팅하기 위한 카운터와, 상기 카운터의 카운트를 기초로 하여 상기 각각의 데이터 저장 장치에서 또 하나의 상기 정지/시작 동작을 개시하기 위한 수단과, 상기 다른 정지/시작 동작이 상기 각각의 데이터 저장 장치에서 수행되는 동안 상기 각각의 데이터 저장 장치에 대한 기입 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 비휘발성(non-volatile) 랜덤 억세스 메모리를 포함하는 어레이 제어기.
- 데이터를 포함하고 축 주위로 회전 가능하게 장착된 메모리 소자 디스크와, 트랜스듀서 헤드와, 상기 디스크에 대해 상대적으로 상기 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 트랜스듀서 헤드에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운트하기 위한 카운터를 포함하는 데이터 저장 장치의 신뢰도를 증가시키기 위한 방법에 있어서, (a) 임계(threshold) 검색 동작 카운트(Tseek)를 지정하는 단계와, (b) 가장 최근의 정지/시작 동작 이후의 검색 동작의 횟수를 카운팅하여 Vseek를 결정하는 단계와, (c) Vseek가 Tseek이상인지를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
- 제5항에 있어서, Vseek는 Tseek이상이면, 상기 트랜스듀서 헤드에는 정지/시작 동작이 수행되는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 장치는 보조 메모리를 더 포함하는 방법.
- 제7항에 있어서, Vseek는 Tseek이상이고, 상기 데이터 저장 장치에 대한 데이터는 상기 보조 메모리로 전송되며, 상기 트랜스듀서 헤드에는 정지/시작 동작이 수행되는 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 정지/시작 동작이 완료된 이후에, 상기 데이터는 상기 데이터 저장 장치로 전송되는 방법.
- 제6항에 있어서, Vseek는 상기 정지/시작 동작이 수행되기 이전에 0으로 리셋되는 방법.
- 데이터를 포함하고 축 주위를 회전 가능하게 장착된 메모리 소자 디스크와, 트랜스듀서 헤드와, 상기 디스크에 대해 상대적으로 상기 트랜스듀서 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터와 상기 트랜스듀서 헤드에 의해 수행된 검색 동작의 횟수를 카운팅하기 위한 카운터를 포함하는 데이터 저장 장치의 신뢰도를 증가시키는 방법에 있어서, (a) 임계 검색 동작 카운트(Tseek)를 지정하는 단계와, (b) 가장 최근의 정지/시작 동작 이후의 검색 동작의 횟수를 카운팅하여 Mseek를 결정하는 단계와, (c) 상기 데이터 저장 장치에 의해 완료된 검색 동작의 총 횟수를 리콜하여 Nseek를 지정하는 단계와, (d) Nseek와 Mseek사이의 차이를 결정함에 의해 Dseek를 지정하는 단계와, (e) Dseek가 Tseek보다 큰지를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
- 제11항에 있어서, Dseek는 Tseek이상이며, 상기 트랜스듀서 헤드에는 정지/시작 동작이 수행되는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 정지/시작 동작이 수행되는 경우, Mseek는 Nseek와 동일하도록 리셋되는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 장치는 보조 메모리를 더 포함하는 방법.
- 제14항에 있어서, Dseek는 Tseek이상이고, 상기 데이터 저장 장치에 대한 데이터는 상기 보조 메모리로 전송되며, 상기 트랜스듀서 헤드에는 정지/시작 동작이 수행되는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 정지/시작 동작이 완료된 이후에, 상기 데이터는 상기 데이터 저장 장치로 전송되는 방법.
- 제13항에 있어서, Mseek는 상기 정지/시작 동작이 수행되기 이전에 Nseek와 동일하도록 리셋되는 방법.
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