JPH06243042A

JPH06243042A - 記憶制御装置

Info

Publication number: JPH06243042A
Application number: JP5030117A
Authority: JP
Inventors: Misako Takahashi; 美佐子高橋; Takao Sato; 孝夫佐藤; Akira Yamamoto; 山本　　彰
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】要求に対する固定的な割り当て制限値のために
おこるキャッシュ空き待ちの多発を緩和し、入出力要求
に対する応答時間を短縮する。【構成】キャッシュ管理部３３は、キャッシュを使用
する要求のうち、一部の要求に対して割り当て可能なキ
ャッシュ量に制限値を設定して、キャッシュの割り当て
制御を行う。負荷情報管理部３４が、キャッシュの負荷
状態を監視し、負荷状態に応じたキャッシュ割り当て制
限値を求める。制限値の変更が必要となった場合、キャ
ッシュ管理部３３は制限値を変更してキャッシュ割り当
て制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記憶装置の制御装置に係
り、特に、キャッシュを内蔵する記憶制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】キャッシュの制御技術に関する公知例を
以下に示す。

【０００３】特開昭55−157053号明細書では、ディスク
キャッシュを有する制御装置におけるライトアフタ処理
技術が開示されている。この技術では、制御装置は処理
装置から受け付けたライトデータをキャッシュに書き込
んだ段階でライト要求を終了させる。処理装置から受け
付け、キャッシュ内に格納したデータをディスク装置へ
書き込む処理は、後から制御装置が行う。このライトア
フタ処理によってライト処理が高速化される。

【０００４】ライトアフタ機能付きディスクキャッシュ
の基本制御技術にかかる公知例は、特願平3−25994号明
細書に開示されている制御がある。ライトアフタ処理の
適用により起こる問題として、チャネル側／ディスク装
置側のデータ転送速度の違いによるキャッシュの満杯状
態の発生があった。

【０００５】リードデータの場合、ディスク装置にも同
じデータが存在するため、任意の時点でキャッシュのデ
ータを消去し、他のデータを格納することが可能であ
る。一方、ライトアフタ処理を行った場合、ライト要求
が終了した時点では、更新されたデータはキャッシュ上
にしか存在しない。このため、キャッシュ上のライトデ
ータは、ディスク装置に書き込まれるまで残しておかな
ければならない。また、チャネル側のデータ転送速度に
くらべ、ドライブ側のデータ転送速度が遅いこともあっ
て、ライト要求の頻度が増した場合、データの消去が不
可能なライトデータによってキャッシュが占有されてし
まう。

【０００６】この従来例によれば、記憶制御装置は、キ
ャッシュ内のライトデータの量、および記憶装置毎のキ
ャッシュへのライトデータの流入量およびライトアフタ
処理によるライトデータの流出量を検出し、流入量＞流
出量の記憶装置に対して、ライトデータに対するキャッ
シュ割り当て制限および記憶装置へのデータ書き込みを
優先して実行する。この技術により、キャッシュの満杯
状態によるシステム全体の性能低下を回避し、記憶装置
毎のキャッシュメモリの割り当ての配分を適切に行うこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、記憶装置内のデ
ータの入出力処理では、時間帯の違いあるいは、処理形
態（オンライン処理／バッチ処理）の違い、さらには、
データの種類（例えば、シーケンシャルアクセスデー
タ，ランダムアクセスデータ）により、キャッシュの負
荷（アクセス頻度，ヒット率，キャッシュ使用量）が変
わってくる。このため、ライト要求に対しては、キャッ
シュの負荷状態に応じた適正なキャッシュ割り当て制限
値を設定し、キャッシュの割り当てを行うことが必要で
ある。

【０００８】例えば、キャッシュ上のライトデータ量に
対し、従来のような固定的な制限値を設定すると、キャ
ッシュ資源の有効利用が図れない場合が起こる。キャッ
シュ上のライトペンディングデータのための割り当て量
の制限値が適正な値より小さすぎると、キャッシュ空き
待ちの発生による応答時間が遅れ、また、ライトアフタ
処理の効果が低下してしまう。反対に制限値が大きすぎ
た場合、リードヒット率の低下を招くなどの問題が生じ
る。

【０００９】上記の特願平3−25994号明細書では、キャ
ッシュ内のライトデータの量に対する制限値を中央処理
装置からの指示により設定する手段を有しているが、記
憶制御装置内における設定値変更に関する言及はなされ
ていない。しかし、複数の処理装置からのデータ入出力
要求を受け付ける記憶制御装置の場合、キャッシュ割り
当ての制限値に関しては、記憶制御装置が設定すること
が望ましい。

【００１０】本発明の目的は、キャッシュの使用用途別
にキャッシュ割当て制限値を設定し、さらに、キャッシ
ュの使用状態に応じてその制限値を変更する制御を行う
ことにより、キャッシュの資源の有効利用を図る記憶制
御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による記憶制御装置は以下の手段を用いる。

【００１２】（１）キャッシュの割り当てを必要とする
要求には、中央処理装置が発行する記憶装置内のデータ
に対するリード／ライト要求、および記憶制御装置の内
部制御のために発行される複数の要求がある。これらの
要求の種別のうち一部に対して、その要求に対して割り
当て可能なキャッシュ量に制限値を設定する。

【００１３】（２）単位時間ごとに、（１）で述べたキ
ャッシュ割り当てを必要とする要求それぞれの発行回
数，キャッシュ割り当て量，キャッシュヒット回数のう
ち少なくとも一つの情報（絶対量）を計測する。

【００１４】（３）ある時点ｔで計測した（２）に記し
た情報（絶対量）と、ｔより１単位時間前に計測した同
情報（絶対量）から単位時間内の変化量を生成する。

【００１５】（４）上記（２）で計測した絶対量と
（３）で生成した変化量をキャッシュ負荷情報として保
持する。

【００１６】（５）上記（４）により保持しているキャ
ッシュ負荷情報から（１）で設定した制限値を変更する
必要性を判定する。

【００１７】

【作用】本発明の記憶制御装置は複数の固定長ブロック
（キャッシュセグメント）に分割されたキャッシュメモ
リを有している。

【００１８】記憶装置内のデータに対するリード要求が
発行されると、記憶制御装置は要求されたデータがキャ
ッシュ上に存在するか否かを判定する。以下、存在した
場合をヒット、存在しなかった場合をミス、また、その
判定のことをヒット／ミス判定と記述する。ヒットした
場合、キャッシュ上のデータを処理装置へ転送する。ミ
スの場合、リード要求された記憶装置のデータが格納で
きる数のキャッシュセグメントを割り当て、そのキャッ
シュセグメントにデータをロードし、処理装置へ転送す
る。ライト要求が発行された場合も同様、ヒットの場合
はキャッシュセグメントに対しライトデータを書き込
む。ミスの場合、キャッシュセグメントを割り当て、記
憶装置のデータをキャッシュへロードし、ライト処理を
行う。また、キャッシュにライトデータを書き込んだ時
点でライト処理を終了させ、ライトデータの記憶装置へ
の書き込みは後で行う（ライトアフタ処理）。

【００１９】従来の技術で述べたキャッシュ満杯状態
は、ライトデータがキャッシュを占有してしまった場合
であったが、この問題は、キャッシュセグメントの割り
当てが特定の要求に対して行われてしまうことにより起
こる。本発明の記憶制御装置では、この問題を回避する
ために、まず、（１）によりキャッシュを必要とする要
求のうち、キャッシュ占有の恐れがあるものに対して
は、セグメント割り当て数に任意の制限値を設定する。

【００２０】しかし、キャッシュの使用状態によって
は、キャッシュ全体としては割り当て可能なキャッシュ
セグメントが十分存在するにもかかわらず、制限値を設
定されているため、キャシュセグメントを割り当てられ
ず、待ち状態になってしまう要求が発生する場合が起こ
りうる。キャッシュの有効利用のためには、キャッシュ
の状態に応じてこの制限値をチューニングすることが考
えられる。

【００２１】そこで、本発明の記憶制御装置はまず、
（２）によってキャッシュの使用状態を計測する。計測
する情報は、単位時間内に、各要求の発行された回数，
ヒットした回数，ミスした回数である。次に、（３）に
よってこれらの情報の変化量を生成する。これら（２）
（３）により得た情報を（４）により、保持する。これ
らの情報から各要求に対するキャッシュセグメント割り
当て制限値が適正であるか否かを（５）により判定し、
変更が必要な場合、（１）により制限値を再設定する。

【００２２】

【実施例】まず、本発明の記憶制御装置の制御構成の概
要について図１を用いて示す。本実施例の記憶制御装置
３は以下に示す構成要素からなる。なお、図１における
各構成要素のつながりは、制御線（細線）またはデータ
転送パス（太線）で示している。キャッシュメモリ３
１，３２は、不揮発化，２重化されたキャッシュメモリ
である。この二つのキャッシュメモリの内容は同一であ
るため、本実施例の説明は主にキャッシュメモリ３１を
用いて行う。

【００２３】キャッシュ管理部３３は、キャッシュの割
り当てに関する制御を行い、本発明の特徴である制限値
設定機能３０２、および負荷情報計測機能３０３を持
つ。

【００２４】負荷情報管理部３４は、キャッシュの使用
状態の監視を行い、本発明の特徴として負荷情報生成機
能３０４、および制限値決定機能３０６を持つ。

【００２５】制御メモリ３５は記憶制御装置３の制御情
報を格納するための不揮発メモリであり、負荷情報保持
機能３０４に対応するテーブルを格納している。制御メ
モリ３５に格納されるそのほかの制御情報については、
必要に応じて後述する。

【００２６】チャネル制御部３６は、処理装置１が発行
する記憶装置２のデータの入出力要求を受け付け、実行
する。チャネル制御３７は処理装置１とディスク制御装
置３とのインタフェース機能を持つ。処理装置１からの
入出力要求受け付けや、処理装置１へのデータ転送など
はこのチャネル制御３７を介して行われる。

【００２７】ドライブ制御３８は、ディスク装置２とデ
ィスク制御装置とのデータ転送の制御を行う。ドライブ
制御３９はディスク制御装置３とディスク装置２とのイ
ンタフェース機能を持つ。以上で述べたキャッシュ管理
部３３，負荷情報管理部３４，チャネル制御部３６およ
びドライブ制御部３８のそれぞれは、ディスク制御装置
３のマイクロプロセッサ内のプログラムである。

【００２８】キャッシュメモリ３１は固定長ブロックに
分割されている。制限値設定機能３０２はキャッシュブ
ロックの割り当て数に制限値を設定する手段である。負
荷情報計測機能３０３は、要求毎のキャッシュ負荷情報
（要求発行回数，ヒット回数，ミス回数）を単位時間毎
に計測する機能である。負荷情報生成機能３０４では、
負荷情報計測機能３０３において計測したキャッシュ負
荷情報からその変化の状態などを求める。負荷情報計測
機能３０３と負荷情報生成機能３０４で得られたキャッ
シュ負荷情報を保持するのが負荷情報保持機能３０５で
ある。制限値決定機能３０６では、３０５に保持されて
いるキャッシュ負荷情報を用いて、キャッシュ割り当て
制限値を決定する。

【００２９】処理装置１からディスク装置２内のデータ
のリード要求が発行されたときのデータの流れの概要を
図２に示す。要求を受け付けたチャネル制御部３６は、
まず、制御メモリ３５を参照して、要求されたデータが
キャッシュ３１上に存在する（ヒット）か、存在しない
（ミス）かを判定する。これをヒット／ミス判定とい
う。このヒット／ミス判定の処理については、後述す
る。判定の結果、ヒットであった場合、キャッシュ３１
からデータを処理装置１へ転送する。ミスした場合、ま
ず、データをディスク装置２からキャッシュ３１へ転送
し、次にキャッシュ３１から処理装置１へ転送される。
処理装置２にデータが転送されてリード要求が終了す
る。

【００３０】処理装置２からディスク装置２内のデータ
に対するライト要求が発行されたときのデータの流れの
概要を図３に示す。要求を受け付けたチャネル制御部３
６は、リード要求のときと同様に、制御メモリを参照し
てヒット／ミス判定を行う。ヒットであった場合、キャ
ッシュ３１上のデータに対して更新データをライトす
る。ミスした場合、まず、データをディスク装置２から
キャッシュ３１ヘ転送してから、更新データをライトす
る。ヒット／ミスどちらの場合も、キャッシュ３１に更
新データをライトした時点でライト要求を終了する。こ
のときキャッシュ３１上にライトされただけで、ディス
ク装置２へは未反映のデータをライトペンディングデー
タと呼ぶ。キャッシュ３１上のライトペンディングデー
タは、後で、ドライブ制御部３８によりディスク装置２
へライトされる。これをライトアフタ制御という。

【００３１】次にキャッシュメモリ３１の構成と制御に
ついて説明する。キャッシュメモリ３１は図４に示すよ
うに、キャッシュスロット３１１と呼ばれるブロックに
分割されている。各キャッシュスロットの管理には、図
５に示すスロットコントロールブロック（以下、ＳＣＢ
と略す）５０を用いる。１キャッシュスロットの最大長
はディスク装置の１トラック分のデータを格納できる長
さである。ＳＣＢ５０にはキュー種別５００，前方向ポ
インタ(ＦＰ)５０１，後方向ポインタ（ＢＰ）５０２、
および、スロット管理情報５０３を含む。なお、ＳＣＢ
５０は、制御メモリ３５に格納される。次にこの制御メ
モリ３５内における複数のＳＣＢの管理に関して説明す
る。ＳＣＢ５０は、図５のように前方向ポインタ５０
１、および後方向ポインタ５０２を持っている。ＳＣＢ
５０は全て、以上の双方向ポインタ５０１と５０２によ
り、制御メモリ３５内でキュー管理される。図６に示す
ように、キューの種類は、空きＳＣＢ管理キュー３５
２，再利用可能ＳＣＢ管理キュー３５４，ライトペンデ
ィングＳＣＢ管理キュー３５６の３種類である。

【００３２】空きＳＣＢ管理キュー３５２は、ディスク
装置２内のデータに対して割り当てられていないキャッ
シュスロットを管理するＳＣＢ５０をつなぐキューであ
る。キューの先頭は空きＳＣＢポインタ５２、末尾はＮ
ｕｌｌである。該当するＳＣＢ５０は、前方向ポインタ
５０１，後方向ポインタ５０２により双方向につながれ
る。該当するＳＣＢが存在しない場合は空きＳＣＢポイ
ンタがヌル(Null)を示す。

【００３３】再利用可能ＳＣＢ管理キュー３５４は、キ
ャッシュスロット内にデータを保持しているが、必要で
あれば、新しいデータに対して割り当てるために使用す
ることが可能なキャッシュスロットを管理するＳＣＢを
つなぐキューである。再利用可能ＳＣＢキュー３５２内
の各ＳＣＢ５０に対応するキャッシュスロットにはそれ
ぞれ、将来キャッシュヒットする可能性がある。

【００３４】これらのＳＣＢの中から、再利用するＳＣ
Ｂを選択する場合、キャッシュヒットする可能性が低い
ＳＣＢを選択する。具体的には、キューにつながれてい
るＳＣＢの中で、最も長い時間アクセスされていないＳ
ＣＢを選択する。このため、再利用可能ＳＣＢ管理キュ
ー３５２のつなぎ方としてＬＲＵ（Least RecentlyUse
d）法を用いる。再利用可能ＳＣＢ管理キュー３５４の
先頭は、ＭＲＵ（MostRecently Used)ポインタ５４であ
る。このポインタは最も最近にアクセスされたＳＣＢを
差し示している。反対にキューの末尾は、ＬＲＵポイン
タ５７である。前述のとおりこのポインタは、キューの
中で最も長い間アクセスされていないＳＣＢを差し示し
ている。このキュー内のＳＣＢがキャッシュヒットした
場合、ＳＣＢはＭＲＵ側に貼りかえる。このキューにお
いてはＳＣＢの前方向ポインタ５０１はＭＲＵ側を差し
示し、後方向ポインタ５０２はＬＲＵ側を差し示す。ラ
イトペンディングＳＣＢ管理キュー３５６は、キャッシ
ュ上のライトペンディングデータを含むスロットに対応
するＳＣＢをつなぐキューである。

【００３５】本実施例の記憶制御装置３は、前述したよ
うにライトアフタ制御を行っているため、キャッシュ上
の更新データはディスク装置２には書き込まれていな
い。このため、ライトペンディングＳＣＢ管理キュー３
５６内のＳＣＢ５０は、キャッシュスロットの更新デー
タをディスク装置２にライトするまでは、空きＳＣＢ，
または再利用可能ＳＣＢとすることが出来ない。また、
このライトペンディングＳＣＢ管理キューもＬＲＵ法で
管理され、先頭はＭＲＵポインタ５６、末尾はＬＲＵポ
インタ５７であり、ＳＣＢの前方向ポインタ５０１はＭ
ＲＵ側を、後方向ポインタ５０２はＬＲＵ側を差し示
す。

【００３６】本実施例では、ライトアフタ処理を行う
際、ライト対象のスロットは、基本的には今後ヒットす
る可能性が低いものから選択する。つまり、ライトペン
ディングＳＣＢ管理キューにおけるＬＲＵ側から選択す
る。そこで、ライトアフタ処理によりディスク装置２へ
書き込まれたスロットに対応するＳＣＢは、再利用可能
ＳＣＢ管理キュー３５４のＬＲＵ側に貼りかえる。ま
た、ライトペンディングＳＣＢ管理キュー３５６内のＳ
ＣＢがキャッシュヒットした場合、ＳＣＢをＭＲＵ側に
貼りかえる。

【００３７】図７に示すように、制御メモリ３５には、
３種類のＳＣＢ管理キュー３５２，３５４，３５６のほ
かに、キャッシュ管理テーブル３６０，キャッシュ負荷
情報テーブル３６２を用意する。この二つのテーブルの
内容はキャッシュ管理部３３および負荷情報管理部３４
により参照，更新される。テーブルの内容の詳細につい
ては後述する。その他、本実施例のディスク制御装置３
内の制御情報のやりとりはこの制御メモリ３５を介して
行われるが、本発明の特徴となる制御情報以外は図示し
ない。

【００３８】図８にキャッシュ管理テーブル３６０の内
容を示す。このテーブル３６０は、キャッシュ管理部３
３がキャッシュの負荷情報を書き込み、負荷情報管理部
３４が参照する。このテーブル３６０に書き込まれる情
報は、キャッシュ全体における空きＳＣＢ数３６０１と
利用可能ＳＣＢ数３６０２とライトペンディングSCB数
３６０３、また単位時間内の要求別発行回数(３６０５
〜３６０７)とリードヒット／ミス回数(３６０８，３６
０９)である。割り当て待ち発生フラグ３６１０は、ス
ロット割り当て制限値により、スロット空き待ち状態の
ライト要求が発生していることを表すフラグである。ま
た、負荷情報管理部３４が制限値変更を決定した場合、
本テーブル３６０の制限値変更フラグ３６１７、現在の
制限値3618、新しい制限値３６１９を用いて制限値変更
処理を行う。

【００３９】図９はキャッシュ負荷情報テーブル３６２
の内容を示す。このテーブル３６２は、負荷情報管理部
３４がキャッシュ管理テーブル３６０のデータの履歴、
これらのデータを利用して生成した情報の履歴を一定時
間（ｎ単位時間分）保持するためのテーブルである。内
容は、要求別発行回数履歴情報３６２０，要求別発行回
数変化量履歴情報３６２１，リード／ライト比履歴情報
３６２２，リード／ライト比変化量履歴情報３６２３，
キュー別ＳＣＢ数履歴情報３６２４，キュー別ＳＣＢ数
変化量履歴情報３６２５，リードヒット率履歴情報３６
２６，リードヒット率変化量履歴情報３６２７である。

【００４０】本発明の記憶制御装置の実施例の構成につ
いて述べた。次に本発明の特徴となる処理について説明
する。

【００４１】本実施例のディスク制御装置３は、処理装
置１が発行するディスク装置２のデータに対するリード
／ライト要求を受け付け、処理を行う。前述のように、
このディスク制御装置３はライトアフタ制御を行う。キ
ャッシュ上のライトペンディングデータによるキャッシ
ュ占有を防ぐため、本実施例では、ライト要求に対する
キャッシュスロット割り当てに制限を設定する。リード
ミスの場合は、空きＳＣＢまたは再利用可能ＳＣＢが存
在する場合は、キャッシュスロットの割り当てを行う。

【００４２】しかし、ライトミスに対しては、空きＳＣ
Ｂまたは再利用可能ＳＣＢが存在する場合であっても、
制限値以上のスロット割り当ては行わない。スロットを
割り当てられないライト要求は、ライトペンディングＳ
ＣＢの数が制限値以下になるまで、処理を待たなければ
ならない。リード／ライト要求に対してキャッシュヒッ
トした場合は、スロットに対してリード／ライトを行
う。したがって、ライトペンディングスロット数が制限
値を超える場合、ライトミス時にはスロット割り当てを
行わないが、ライトヒットの場合はライトペンディング
スロット数が制限値を超える場合もある。ライトペンデ
ィングスロット数が制限値を超えた場合、ディスク制御
装置３は、ライトアフタ処理の頻度を上げ、デステージ
を行う。

【００４３】図１０はこのようなキャッシュ割り当て制
御を行うキャッシュ管理部３３の機能を示す。制限値初
期設定機能３３１は、ライトペンディングスロット数の
割り当て制限値に初期値を設定する。キャッシュスロッ
ト管理機能３３２は、上記の制限値に基づくキャッシュ
スロットの割り当て（ＳＣＢの管理）およびそれに伴う
キャッシュ負荷情報の計測を行い、キャッシュ管理テー
ブルに書き込む。制限値変更設定機能３３３は、初期制
限値に変更が必要となった場合の制限値再設定を行う。

【００４４】図１１にキャッシュスロット管理３３２の
処理フローを示す。キャッシュ管理部３３は、ステップ
３３２０で、スロットの要求を受け付ける。要求があっ
た場合、ステップ３３２１でヒット／ミス判定を行う。
要求されたスロットがキャッシュ上にあった場合（ヒッ
ト）、ステップ３３２３でＳＣＢのキュー貼りかえを行
う。

【００４５】要求されたスロットがキャッシュ上に存在
しなかった場合（ミス）、ステップ３３２４で、スロッ
トの割り当てが可能であるか否かを判定する。具体的に
はライト要求の場合、割り当て制限値を超えないか判定
する。割り当て可能な場合、ステップ３３２５でスロッ
トの割り当て処理を行う。スロットの割り当てができな
い場合、ライト要求を待ち状態にし、キャッシュ管理テ
ーブル３６０の割り当て待ち発生フラグ３６１０をＯＮ
にする。なお、本処理の中で、要求種別ごとの発行回
数，ヒット／ミス回数，キュー種別毎のＳＣＢ数を計測
し、キャッシュ管理テーブルに書き込む。

【００４６】図１２は制限値変更設定機能の処理概要フ
ローを示す。キャッシュ管理部３３の制限値変更設定機
能３３３は、ステップ３３３０で、キャッシュ管理テー
ブル３６０の制限値変更フラグ３６１７を参照する。こ
のフラグ３６１７がオフ（＝０）の場合、制限値の再設
定は不要なため、処理は終了する。オン（≠）の場合、
制限値の変更が必要であるので、まず、ステップ３３３
１でキャッシュ管理テーブル３６０に対するロックを取
得する。

【００４７】次に、ステップ３３３２で、キャッシュ管
理部３３のライト要求に対するスロット割り当て制限値
として、キャッシュ管理テーブル３６０内の新しい制限
値３６１９を参照して設定する。その後、ステップ３３
３３で、現在の制限値３６１８に変更後の制限値を書き
込む。ステップ３３３４で制限値変更フラグをオフに
し、ステップ３３３５でロックを解放して、この制限値
変更設定処理を終了する。この後のキャッシュ割り当て
制御は、以上の処理で再設定した制限値に基づいて行
う。

【００４８】以上の処理で参照しているキャッシュ管理
テーブル３６０に新しい制限値３６１９を書き込み、制
限値変更フラグ３６１７をオンにして制限値変更の必要
性を連絡するのは、負荷情報管理部３４である。

【００４９】図１３は負荷情報管理部３４の処理概要フ
ローを示す。ステップ３４００では、単位時間の経過を
監視する。負荷情報管理部３４では、この単位時間毎
に、キャッシュ負荷情報の収集、および監視を行い、必
要に応じてキャッシュを有効利用するための制限値を決
定する。単位時間が経過した場合、ステップ３４０２で
キャッシュの負荷情報を取得する。このキャッシュ負荷
情報とは、キャッシュ管理部３３が計測しているキャッ
シュ管理テーブル３６０内の情報と、この情報を加工し
て得られる情報であり、これらを負荷情報管理テーブル
３６２に書き込む。

【００５０】次にステップ３４０４では、負荷情報管理
テーブル３６２を参照して、ライト要求に対するキャッ
シュスロット割り当ての制限値を決定し、変更が必要か
否かを判定する。制限値の変更の必要がないと判定され
た場合、ステップ３４００に戻る。変更が必要な場合、
ステップ３４０６で変更が可能であるか判定する。不可
能な場合、ステップ３４００のもどる。変更が可能であ
る場合、ステップ3408で制限値を変更する。ステップ３
４１０で、処理を続行するかを判定し、続行する場合、
ステップ３４００に戻り、続行しない場合、処理を終了
する。

【００５１】図１４，図１５を用いて負荷制御部３４の
処理の詳細をさらに説明する。本図において点線で示し
たブロックとその番号は、図１３の概要フローのステッ
プに対応している。

【００５２】ステップ３４２０では、単位時間が経過し
たか監視する。概要フローのステップ３４００に対応し
ている。

【００５３】概要フローのステップ３４０２（負荷情報
の取得）に対応する処理として、ステップ３４２１〜３
４２４を示す。まず、ステップ３４２１では、制御メモ
リ３５内のキャッシュ管理テーブル３６０を、負荷情報
管理部３４を含んでいるマイクロプロセッサの内部メモ
リ（Data Storage 以下、ＤＳと略す)にコピーする。次
にステップ３４２２で負荷情報テーブル３６２をＤＳに
コピーする。ステップ３４２３では、ＤＳにコピーした
２つのテーブル３６０，３６２を参照して、負荷情報を
生成する。ステップ３４２４では、ＤＳ上の負荷情報管
理テーブル３６２を更新する。

【００５４】ステップ３４２３で生成する情報として
は、図１０のキャッシュ負荷情報テーブル３６２に示し
た要求別発行回数変化量３６２１，リード／ライト比３
６２２，リード／ライト比変化量３６２３，キュー別Ｓ
ＣＢ数変化量３６２５，リードヒット率３６２６，リー
ドヒット率変化量３６２７である。

【００５５】ステップ３４２４では、ステップ３４２３
で求めた情報と、要求別発行回数（３６０４から３６０
７）とキュー別ＳＣＢ数（３６２４）を負荷情報管理テ
ーブル３６２に書き込む。このテーブルには、計測（生
成）ｎ回分の負荷情報を格納するようにＦＩＦＯで制御
する。

【００５６】次に概要フローのステップ３４０４の処理
に対応するステップ（３４２５〜３４２７）について説
明する。

【００５７】ステップ３４２５では、負荷情報管理テー
ブル３６２を参照して、キャッシュ使用状態に対応し
た、ライト要求に対するスロット割り当て制限値を求め
る。このステップに関しては、後で２種類のアルゴリズ
ム（図１７，図１８）をあげ、制限値を求める方法の例
として詳述する。ステップ３４２６では、前ステップで
求めた制限値と現在の制限値（キャッシュ管理テーブル
３６０を参照）を比較し、制限値の変更が必要である
か、否かを判定する。必要なかった場合、ステップ３４
２７で、ＤＳ上の負荷情報管理テーブル３６２の更新し
た部分を制御メモリ３５の同テーブルに書き込む。ステ
ップ３４２６で変更の必要があった場合、図１５のステ
ップ３４３０へ進む。

【００５８】ステップ３４３０〜３４３２は概要フロー
の３４０６に対応する処理である。

【００５９】ステップ３４３０では、ステップ３４２６
で求めた制限値（新しい制限値）と現在の制限値を比較
する。比較の結果、新しい制限値の方が大きかった場
合、つまり、割り当て可能なスロット数を多くする場合
は、ステップ３４３３へ進む。反対に、現在の制限値の
方が大きかった場合、つまり、割当て可能なスロット数
を少なくする場合、ステップ３４３１において、新しい
制限値とライトペンディングＳＣＢ数を比較する。比較
の結果、新しい制限値の方が大きい場合、ステップ３４
３３に進む。反対に、新しい制限値の方がライトペンデ
ィングＳＣＢ数より小さかった場合、ステップ３４３２
に進む。ステップ３４３２では、ドライブ制御に対して
ライトアフタ処理頻度を上げることを制御メモリ３５を
介して連絡する。この処理により、ライトアフタ制御の
頻度を上げ、ライトペンディングスロットの量を減少さ
せてからステップ３４３３へ進む。

【００６０】ステップ３４３３と３４３４は概要フロー
のステップ３４０８に対応する処理（制限値の変更）で
ある。実際には、キャッシュ管理部３３に対して、制限
値の変更を制御メモリ３５を介して連絡する。

【００６１】まず、ステップ３４３３で、制御メモリ３
５のキャッシュ管理テーブル３６０に新しい制限値３６
１９を書き込む。次にステップ３４３４で、制限値更新
フラグ３６１７をオン(≠０)に設定する。前にも述べた
ように、このフラグ３６１７をキャッシュ管理部３３が
参照することにより、制限値が変更される。次にステッ
プ３４３５でステップ３４２７と同様の処理（負荷情報
テーブル３６２の変更分を制御メモリ３５に書き込む）
を行う。次のステップ３４３６は、概要フローの３４１
０に対応している。このステップで負荷情報管理部３４
の処理を続行するかを判定する。処理を続行する場合、
ステップ３４２０にもどり、続行しない場合は終了す
る。

【００６２】次に、ステップ３４２５の処理（キャッシ
ュ使用状態に対応した、ライト要求に対するスロット割
り当て制限値を求める処理）の例を示す。図１６に前提
としてライト要求に対するスロット割り当て制限値の変
動範囲を示す。図１６において、Ａ，ＭＡＸ，ＭＩＮは
それぞれ、キャッシュ全体のスロット数を１００％とし
たときのライト要求に対して割り当て可能なスロット数
の制限値であり、単位は％である。本発明のディスク制
御装置では、この制限値を変動させる範囲は、ＭＩＮと
ＭＡＸの間とする。Ａは図１１に示したキャッシュ管理
部３３の制限値初期設定処理３３１によって設定される
初期値である。ＭＩＮは、制限値の最小値である。ＭＡ
Ｘは制限値の最大値である。キャッシュの使用状態がど
のような場合でも、キャッシュのＭＩＮ％のスロットは
ライト要求に対して割当て可能であり、反対に、ＭＡＸ
％以上のスロットがライト要求に対して割り当てられる
ことはない。また、図１６のα，βはそれぞれ、Ａを基
準としたＭＡＸ方向（増加方向）、ＭＩＮ方向（減少方
向）の変更分である。

【００６３】図１７を用いてまず第１の例を説明する。
この例における制限値の設定では、リード／ライト比を
監視して、ライト要求と比べたリード要求の比率が減少
方向であって、スロット割り当て待ち状態のライト要求
がある場合は、ライト要求に対して割り当て可能なスロ
ット数の制限値を増加させる。ただし、同時にリードヒ
ット率の監視も行い、リードヒット率が減少方向にある
場合は、ライト要求に対するスロット割り当て制限値の
引き上げにより、リードヒット率がさらに低くなる恐れ
があるため、制限値の引き上げは見あわせ、ライトアフ
タ処理の頻度を上げる。

【００６４】図１７は以上の処理のフローである。ステ
ップ３４５０では、割り当て待ち発生フラグ３６１０を
参照して、スロットの割り当てを待っているライト要求
が存在しているかを判定する。フラグがオフの場合は、
待ち状態は発生していない。この場合、制限値を引き上
げても効果がないため、本処理を終了する。オンの場
合、スロット割り当て待ちが発生しているため、制限値
の引き上げを行いたいため、ステップ３４５１へ進む。
このステップでは、ライト要求に対するリード要求の比
率の増減の状態を判定する。具体的には、本テーブル３
６２に格納しているｎ回計測した情報のうち、最近のｘ
（ｎ≧ｘ）回のリード／ライト比変化量を参照して、単
調減少の場合は減少とみなし、ステップ３４５２へすす
む。リード比率が減少しているとみなされない場合は、
制限値の変更は行わない。この場合、ステップ３４５４
でライトアフタ処理の頻度を上げる処理を行う。

【００６５】次にステップ３４５２では、リードヒット
率履歴情報３６２６および同変化量履歴情報３６２７を
参照し、リードヒット率が低い、または減少方向にある
状態であるかを判定する。具体的には、リードヒット率
履歴情報３６２６の内、最新のリードヒット率が、あら
かじめ制御のために定めておいた基準値よりも低い場合
は、リードヒット率が低い状態と判定し、制限値の変更
は行わない。リードヒット率が基準値よりも高い場合で
あっても、変化量履歴情報３６２７を参照してリードヒ
ット率が減少していると判定された場合は、制限値の変
更は行わないため、ステップ３４５３へ進み、ライトア
フタ処理の頻度を上げる処理を行う。なお、このステッ
プ３４５３の処理は図１５のステップ３４３２と同様に
行う。

【００６６】リードヒット率が基準値以上でかつ、減少
している状態でもないとき、次のステップ３４５５へす
すむ。このステップでは現在の制限値とＭＡＸを比較す
る。次ステップ以降で制限値の引き上げを行うが、現在
の制限値がＭＡＸである場合、それ以上の引き上げは行
わないのでステップ３４５３へ進む。現在の制限値がＭ
ＡＸより小である場合は次のステップ３４５６へ進む。
ステップ３４５５では現在の制限値とＡを比較する。現
在の制限値がＡ以上のとき、ステップ３４５７で新制限
値として（現在の制限値＋α）を設定する。現在の制限
値がＡより小さい場合、ステップ３４５８で、新制限値
として（現在の制限値＋β）を設定して本処理を終了す
る。この後、図１４のステップ３４２６へ進む。

【００６７】図１８を用いて第２の例を説明する。この
例における制限値の設定方法では、シーケンシャルライ
ト要求の有無を監視する。シーケンシャルライト要求が
実行された場合、ライトペンディングスロット数が増加
するが、これらのスロットはその後参照される（キャッ
シュヒットする）可能性が低い。キャッシュ制御におい
ては、キャッシュ上にはヒットする可能性の高いスロッ
トを残すことが重要である。このため、シーケンシャル
ライトのスロットはキャッシュ上に長く残さず、ディス
ク装置へ書き込む方がよい。そこで、この例では、シー
ケンシャルライト要求を検知したら、ライト要求に対す
るスロット割り当て制限値を引下げ、それにより、ディ
スク装置へのライトデータの書き込みを促す制御を行
う。

【００６８】まず、ステップ３４６０で負荷情報テーブ
ル３６２の要求別発行回数履歴情報３６２０より、シー
ケンシャルライト要求の有無を判定する。無しの場合、
本処理を終了する。要求が発行されていた場合、現在の
制限値とＭＩＮを比較する。現在の制限値がＭＩＮであ
った場合、これ以上の制限値引下げは行わないため、処
理を終了する。次に、ステップ３４６４で、現在の制限
値とＡを比較する。現在の制限値がＡ以下のとき、ステ
ップ３４６６で新制限値として（現在の制限値−β）を
設定する。現在の制限値がＡより大きい場合、ステップ
３４６８で、新制限値として（現在の制限値−α）を設
定して本処理を終了する。この後、図１４のステップ３
４２６へ進む。

【００６９】以上、制限値変更判定の例を二つ示した。
さらに上記の二つの方法を組み合わせて、制限値の設定
制御を行うこともできる。

【００７０】本発明の実施例のように、キャッシュを使
用する要求別にキャッシュ割り当て制限値を設定し、さ
らにキャッシュの使用状態に応じてその制限値を変更す
る制御を行うことによりキャッシュの資源の有効利用を
図るディスク制御装置を提供することが出来る。

【００７１】

【発明の効果】本発明の記憶制御装置は、キャッシュ使
用要求の一部にキャッシュ割り当て制限値を設定するこ
とにより、特定の要求によるキャッシュの占有を防ぎ、
さらにキャッシュの負荷状態の監視を行って、負荷状態
に応じて制限値を変更する制御を行うことにより、キャ
ッシュメモリの資源の有効利用を図ることができる。

【００７２】本発明の実施例では、ディスク装置内のデ
ータに対するリード／ライト要求のうち、ライト要求に
対してキャッシュスロットの割り当てに制限値を設定す
る。負荷情報管理部はリード／ライト比およびリードヒ
ット率を監視し、ライトに対するリードの比率が低下
し、リードヒット率が減少傾向にない場合はライト要求
に対する割り当て制限値の引き上げを行う。また、シー
ケンシャルライトによるライトペンディングスロット
は、キャッシュ上に残しておいてもキャッシュヒットす
る可能性が低い。そこで、シーケンシャルライト要求が
発行されたことを検知した場合、キャッシュスロット割
り当て制限値を引下げ、ディスク装置へのデステージ頻
度を上げる。このように、キャッシュの負荷状態に応じ
た制限値の設定を行うことにより、キャッシュを有効に
利用することができる。これにより、キャッシュ空き待
ちの発生件数が減少し、応答時間の短縮を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の制御ブロック図。

【図２】本発明の実施例でのリードデータのながれを示
すブロック図。

【図３】本発明の実施例でのライトデータのながれを示
すブロック図。

【図４】キャッシュの説明図。

【図５】スロットコントロールブロックの説明図。

【図６】スロットコントロールブロックの管理について
の説明図。

【図７】制御メモリの内部の概要を示すブロック図。

【図８】キャッシュ管理テーブルを示す説明図。

【図９】キャッシュ負荷情報テーブルを示す説明図。

【図１０】キャッシュ管理部の機能ブロック図。

【図１１】キャッシュスロット管理のフローチャート。

【図１２】制限値変更処理のフローチャート。

【図１３】負荷情報管理部の処理概要フローチャート。

【図１４】負荷情報管理部の処理フローチャート。

【図１５】負荷情報管理部の処理フローチャート。

【図１６】ライト要求に対するスロット割り当て制限値
の変動範囲を示す説明図。

【図１７】制限値変更判定の例（１）を示すフローチャ
ート。

【図１８】制限値変更判定の例（２）を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

３…ディスク制御装置、３１…キャッシュメモリ、３３
…キャッシュ管理部、３４…負荷情報管理部、３５…制
御メモリ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記憶装置と処理装置に接続され、複数のブ
ロックからなるキャッシュメモリを有する記憶制御装置
において、単位時間毎に、前記処理装置が前記記憶制御
装置に発行する前記記憶装置のデータの入出力要求の、
発行回数、または要求されたデータを含むブロックがキ
ャッシュ上に存在していなかった回数、または要求され
たデータを含むブロックがキャッシュ上にすでに存在し
ていた回数の少なくとも一つのデータを計測する手段
と、前記データから、前記単位時間毎の前記データの変
化または比率をあらわすデータを生成する手段と、前記
データと前記変化または比率をあらわすデータとをキャ
ッシュの負荷情報として保持する手段と、前記負荷情報
の一部または全部を用いて、前記入出力要求の一部に対
する前記ブロックの割り当て数の制限値を求める手段
と、前記制限値を設定する手段とを含むことを特徴とす
る記憶制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記要求が、記憶装置
内のデータのリード要求またはライト要求であって、前
記要求の一部が、前記ライト要求である記憶制御装置。
【請求項３】請求項２において、キャッシュ内のライト
データに割り当てられたブロック数を計測する手段と、
前記ブロック数と制限値を比較する手段とキャッシュ内
のライトデータを記憶装置へ書き出す処理の頻度を上げ
て実行する手段とを含む記憶制御装置。