JPH07328072A - キャッシュ制御方法および情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上位処理装置と外部記憶装置との間における
データ転送性能を低下させることなく、通常のデータか
ら冗長データを生成することによるデータ保護を実現す
る。 【構成】 複数のホスト１に、キャッシュメモリ６，７
を備えた磁気ディスク制御装置３を介して、複数の磁気
ディスクドライブ２０からなる磁気ディスク装置９を接
続した情報処理装置において、キャッシュメモリ６，７
内を、ホスト１から到来するライトデータを保持するラ
イト面と、磁気ディスク装置９から読み出されたリード
データを保持するリード面とに論理的に区分けして管理
し、ホスト１からのデータ更新の際、更新対象の記憶ア
ドレスに対応した更新前のリードデータがリード面に存
在する場合も、ライト面にデータ更新のためのライトデ
ータを書き込み、更新前のリードデータをリード面に保
存し、冗長データ生成に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はキャッシュ制御技術およ
び情報処理技術に関し、特に、通常のデータおよび当該
データから生成される信頼性向上のための冗長データを
複数の外部記憶装置に分散して格納する操作を行う場合
のキャッシュ制御等に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、情報処理技術の分野では、外
部記憶装置に格納されるデータの信頼性を確保する等の
目的で、当該データからパリティデータ等の冗長データ
を生成して当該データとは別の外部記憶装置に格納する
ことが知られている。この場合、たとえば、特開昭６２
−２９３３５５号公報に開示された「データ保護機構」
等の技術では、データとパリティデータに更新番号を持
たせることにより、パリティデータが特定の外部記憶装
置に集中して格納されることを回避して、当該外部記憶
装置の故障に起因するデータ喪失の懸念を解消しようと
している。

【０００３】一方、外部記憶装置を備えた情報処理シス
テムでは、たとえば、特開平３−７５９４６号公報に開
示された「入出力制御方式」のように、上位の中央処理
装置と外部記憶装置との間のデータ転送経路に外部記憶
装置よりも高速なアクセスが可能なキャッシュメモリを
介在させ、このキャッシュメモリを介してデータの授受
を行わせることで、中央処理装置と外部記憶装置との間
における実質的なデータ転送速度の向上を達成すること
が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】キャッシュメモリ上で
データを更新する場合、後者の従来の「入出力制御方
式」によれば更新データは旧データが存在するエリアに
上書きされる。このため前者の「データ保護機構」の従
来技術と組み合わせた場合、パリティデータを作成する
時には旧データがキャッシュメモリ上に存在しないこと
になり、その都度、旧データを外部記憶装置から再度読
み込み、キャッシュメモリ上に確立させる必要があるた
め、パリティデータの生成が必要となるデータ更新時の
オーバーヘッドが大きくなるという問題を生じる。

【０００５】本発明の目的は、上位処理装置と外部記憶
装置との間におけるデータ転送性能を低下させることな
く、通常のデータから冗長データを生成することによる
データ保護を実現することが可能なキャッシュ制御技術
を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、上位処理装置と外部
記憶装置との間におけるデータ転送性能を低下させるこ
となく、通常のデータから冗長データを生成することに
よるデータ保護を実現することが可能な情報処理技術を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のキャッシュ制御
技術および情報処理技術では、キャッシュメモリを外部
記憶装置から読み出したデータが格納されるリード属性
エリアおよび上位処理装置から到来する書込みデータが
格納されるライト属性エリアに論理的に分けて管理し、
上位処理装置から到来する書込みデータに対応する旧デ
ータがリード属性エリアにある場合でも、当該書込みデ
ータをライト属性エリアに書き込むことにより、旧デー
タをリード属性エリアに保存する操作を行う。

【０００８】たとえば、外部記憶制御装置がホストから
ライト要求を受けた時、新データ、旧データ、旧パリテ
ィデータから新パリティデータ作成を行う場合、更新す
べきデータ、パリティデータがキャッシュ上に存在しな
いときは、当該旧データ、旧パリティデータを外部記憶
装置から読み込み、新データ（ライト属性エリア）、旧
データ（リード属性エリア）、旧パリティデータ（リー
ド属性エリア）の排他的論理和をとることにより新パリ
ティデータを作成し、パリティデータをライト属性エリ
アに格納した後、管理テーブル内のライト属性エリアの
データ属性をリード属性エリアに変更し、リード属性エ
リアであったデータをポイントせず自由なエリアとして
解放する。更新すべきデータ、パリティデータが、キャ
ッシュメモリ上（リード属性エリア）に存在するなら
ば、ライト属性エリアに更新データを書き込み同様の処
理を行う。ホストにデータ転送する際には、リード属性
エリア、ライト属性エリアにデータ格納管理フラグを設
け、リード属性エリア、ライト属性エリアのデータ格納
状況に応じてリード属性エリア、ライト属性エリアのデ
ータを転送する。

【０００９】

【作用】上位処理装置からのデータ書込みに際して、新
たに当該データと旧データおよび旧パリティデータを用
いてパリティデータを生成する場合でも、旧データはリ
ード属性エリアに保存されているので旧データの取得の
ために外部記憶装置にアクセスする必要がなくなり、効
率よくパリティデータを作成できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例であるキャッシ
ュ制御方法が実施される情報処理装置の構成の一例を示
す概念図であり、図２は、この情報処理装置におけるデ
ータ格納形式の一例を示す概念図、図３は、この情報処
理装置におけるパリティデータの生成方法の一例を示す
説明図、図４は、この情報処理装置における管理テーブ
ルの構成の一例を示す概念図である。

【００１２】図１に例示されるように、本実施例の情報
処理装置は、複数の中央処理装置１（以下、ホスト１と
記す）に磁気ディスク制御装置３を介して、複数の磁気
ディスクドライブ２０からなる磁気ディスク装置９を接
続したコンピュータシステムである。各々のホスト１
は、チャネル２を２つずつ持ち、空いているパスを用い
て磁気ディスク制御装置３にアクセスする。

【００１３】磁気ディスク制御装置３内には、キャッシ
ュメモリ６（Ａ）およびキャッシュメモリ７（Ｂ）と、
マイクロプロセッサ５（以下、ＭＰ１と記す）およびマ
イクロプロセッサ８（以下、ＭＰ２と記す）が設けられ
ている。

【００１４】磁気ディスク制御装置３内のＭＰ１はキャ
ッシュメモリ６およびキャッシュメモリ７とホスト１の
側との間におけるデータ転送を制御し、ＭＰ２はキャッ
シュメモリ６，７と磁気ディスク装置９間のデータ転送
を制御している。

【００１５】ＭＰ１のチャネル２の側には、マルチパス
チャネルスイッチ４（ＭＰ ＣＨＳＷ）があり、ホスト
１からの接続要求に対して、空いているＭＰ１と接続さ
せる。このように組合せに自由度を持つことにより処理
効率を上げている。キャッシュメモリ６および７は、不
揮発で、互いに同一内容を保持するように二重化されて
おり、キャッシュメモリＡ（６）に障害が発生してもデ
ータを失うことなくキャッシュメモリＢ（７）を用いて
処理を続けることが可能である。キャッシュメモリ６，
７内のデータは、最も新しくアクセスのあったデータが
容量の許す限り入っている。磁気ディスク装置９には、
ホスト１の扱うデータが入っており、データは、たとえ
ば図２に例示されるようにＲＡＩＤ５の構成になってい
る。

【００１６】図２の、ＲＡＩＤ５について説明する。磁
気ディスク装置９を構成する個々の磁気ディスクドライ
ブ２０内の領域は、ある単位で分割されており、その中
に１つ１つのデータ２２が入っている。個々の磁気ディ
スクドライブ２０内に個別に格納されたデータの横１列
を１つのパリティグループ２１とし、１つのパリティグ
ループ２１に１つのパリティデータを持つ（磁気ディス
クドライブ２０内に格納する）ことにより障害の起こっ
たデータを復元できる。例えば、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
４、Ｐ１の任意データに障害が起きても残りの４つのデ
ータが正常なら障害の起こったデータを復元することが
できる。この時、パリティデータは、１つの磁気ディス
クドライブ２０がパリティデータ専用ディスクとなるの
ではなく、全ての磁気ディスクドライブ２０にパリティ
データを配置することにより、同一の磁気ディスクドラ
イブ２０へのアクセスの集中を防ぎドライブの有効活用
を図っている。

【００１７】以下、パリティデータについて説明する。
パリティデータとは、与えられたデータに余分なデータ
をつけくわえることにより、データが失われても回復す
ることができるようにするための冗長データである。図
３で、ａ〜ｄをデータ、ｅをパリティデータをとした
時、横一列のビット“１”の数が偶数になるような値
（“０”か“１”）をパリティデータに入れる。もしデ
ータｃの情報が失われてもａ，ｂ，ｄ，ｅのビットの立
っている数を数えることによりｃのデータを回復するこ
とができる。ＲＡＩＤ５では、４つのデータに１つのパ
リティデータをつけることにより総データ量の１／５が
パリティデータとなり、データの信頼性を高めている。

【００１８】以下、キャッシュメモリ６，７について説
明する。キャッシュメモリ６，７は、磁気ディスク制御
装置３内に設けたもので、ホスト１からの要求に対し
て、目的のデータがキャッシュメモリ６，７上にあれば
磁気ディスク装置９へのアクセスを省けるため、磁気デ
ィスク装置９のデータの入出力を高速化することができ
る。キャッシュメモリ６，７上にデータがない時は、磁
気ディスク装置９からキャッシュメモリ６，７上にデー
タを読み出し、ホスト１にデータを転送する。

【００１９】上記構成のコンピュータシステムにおい
て、本実施例のキャッシュ制御方式を用いた場合の具体
的な作用の一例について説明する。本実施例では、キャ
ッシュメモリ６，７をある単位長に等分割し、当該エリ
アをポインタで管理し、図４のような２階層のデータ管
理構造としている。管理テーブル３１には、リード面ポ
インタ３１ａおよびライト面ポインタ３１ｂ等のデータ
の管理情報が入っており、このリード面ポインタ３１ａ
およびライト面ポインタ３１ｂによりリード面３３、ラ
イト面３２のデータアドレスがポイントされている。全
ての管理テーブル３１は、キャッシュディレクトリ３０
でポイントされている。また、キャッシュディレクトリ
３０、管理テーブル３１は、キャッシュメモリ６，７以
外の制御情報エリアで管理しても良い。

【００２０】以下、ホスト１からリード、ライト要求が
きたときの本実施例のキャッシュ制御方法の作用の一例
を説明する。

【００２１】図５および図６は、ホスト１からのリー
ド、ライト要求の際のＭＰ１（５）の動作の一例を示す
フローチャートである。図７は、ホスト１からのリー
ド、ライト要求の際のＭＰ２（８）の動作の一例を示す
フローチャートである。

【００２２】最初に、リード要求に対する処理について
述べる。ＭＰ１は、ホスト１からコマンドを受領し（ス
テップ４０）、リード要求と判断した後（ステップ４
１）、リード処理を行う（ステップ５０：処理１）。キ
ャッシュディレクトリ３０から管理テーブル３１をポイ
ントする（ステップ５１）。管理テーブル３１に当該デ
ータのライト面３２またはリード面３３を指すポインタ
が存在すればリードヒットとなる（ステップ５２、ステ
ップ５４）。ライト面３２、リード面３３共にデータの
存在する場合はライト面３２のデータを優先する。これ
は、ライト面３２には更新データ、リード面３３には旧
データが入っているためである。リードヒットと判定さ
れたなら、当該データをホスト１へ転送する（ステップ
５３、ステップ５５）。ライト面３２、リード面３３共
にデータが存在しなければ、リードミスとなり、ＭＰ２
にリード要求を通知する（ステップ５６）。

【００２３】ＭＰ２は、ＭＰ１からリード要求を受け
（ステップ８１）、ステップ１１０の処理４に移行し
て、まず、磁気ディスクドライブ２０に対し当該データ
のリードコマンドを発行する（ステップ１１１）。磁気
ディスクドライブ２０からデータ転送レディ報告受領
（ステップ１１２）後、ＭＰ１にデータ転送開始を通知
する（ステップ１１３）。当該データをある単位に区切
り、その単位で磁気ディスクドライブ２０からキャッシ
ュメモリ６，７にデータを転送し、転送データ量をＭＰ
１に通知する（ステップ１１４）。ＭＰ１は、ＭＰ２か
らデータ転送量報告を受領し（ステップ５７）、キャッ
シュメモリ６，７に送られてきたデータをホスト１に転
送する（ステップ５８）。この動作を当該データ量に達
するまで繰り返しデータ転送を行う（ステップ５７、ス
テップ５８、ステップ５９、ステップ６０、ステップ１
１４、ステップ１１５、ステップ１１６）。このデータ
転送方式は、ＭＰ１，ＭＰ２の処理が独立しているた
め、ホスト１、磁気ディスク装置９間のデータ転送速度
を上げる効果がある。

【００２４】次に、ホスト１からのライト要求の際のＭ
Ｐ１、ＭＰ２の処理について述べる。ＭＰ１は、ホスト
１からコマンドを受領し、ライト要求と判断（ステップ
４２）した後ライト処理を行う（ステップ７０：処理
２）。キャッシュディレクトリ３０から、管理テーブル
３１をポイントする（ステップ７１）。管理テーブル３
１に当該データのライト面３２を指すポインタが存在す
る時、データをライト面３２に上書きする（ステップ７
２、ステップ７４）。ライト面３２を指すポインタが存
在しないとき、キャッシュメモリ６，７上にライト面３
２のエリアを確保してデータを格納（ステップ７２、ス
テップ７３、ステップ７４）する。ライトペンディング
フラグをＯＮに設定し処理を終える（ステップ７５、ス
テップ７６）。

【００２５】ＭＰ２は、ライトペンディングフラグＯＮ
を確認し（ステップ８０）、パリティデータ作成処理を
行う（ステップ９０：処理３）。当該旧データがリード
面３３に存在しているか判断し（ステップ９１）、存在
していない場合、磁気ディスクドライブ２０に対し当該
データのリードを開始し（ステップ９２）、キャッシュ
メモリ６，７のリード面３３にデータを転送する（ステ
ップ９３）。旧パリティも同様な方法でキャッシュメモ
リ６，７のリード面３３に格納する（ステップ９４、ス
テップ９５、ステップ９６）。以上の処理を行うことに
より、当該データのリード面３３に旧データ、ライト面
３２に更新データ、当該パリティデータのリード面３３
に旧パリティデータが格納されたことになる。この３デ
ータの排他的論理和を取ることにより新パリティデータ
が作成できる（ステップ９７、ステップ９８）。最後
に、キャッシュメモリ６，７内の更新データ、新パリテ
ィデータを磁気ディスクドライブ２０に格納する（ステ
ップ９９、ステップ１００）。

【００２６】以上のように、キャッシュメモリ６，７に
リード面３３、ライト面３２を持ち、更新データ、更新
前データを管理することにより、同一データに対するラ
イト要求の場合、旧データはリード面３３に保存されて
いるので、当該旧データを磁気ディスクドライブ２０か
ら読み出す処理（ステップ９２，９３）を省略でき、デ
ータを磁気ディスク装置９から読み込むのは、旧パリテ
ィを取得するための高々１回にしかならない。

【００２７】このため、ライト要求が頻繁にきたときで
も更新データ、更新前データを同じ面で処理し、データ
更新のたびに磁気ディスク装置９からデータを読み込ま
ねばならない従来のキャッシュ制御方式に比べ、本実施
例では、パリティデータ作成時に磁気ディスクドライブ
２０からデータを読み込む回数が減るため効率の良い処
理が得られる。ホスト１のライト命令は、更新データに
対しリード要求を出し、その後ライトコマンドを発行す
るため、ホスト１からライト要求がきた際には当該更新
前データは、通常、リード面３３に存在するので、本実
施例のように旧データをリード面３３に保存する操作は
データ更新処理に特に効果的である。

【００２８】以上、本実施例で述べたようにキャッシュ
メモリ６，７内のデータをリード面３３、ライト面３２
で管理することにより、データ更新後のパリティ作成処
理の際に、磁気ディスク装置９からデータを読み込む処
理を最小限に抑え、連続的にライト要求がきても効率よ
くパリティデータを作成できる。パリティデータ作成後
は、次のライト要求に備えて、ライト面３２のデータを
リード面３３に移さなくてはならないが、本実施例の場
合にはライト面３２のデータ属性をリード面３３にコピ
ーするのではなく、管理テーブル３１に設けられたリー
ド面ポインタ、ライト面ポインタの変更によって属性を
変更するだけなので処理効率が上がる。また、ＣＫＤ
（可変長）レコードフォーマットのレコード更新で、キ
ャッシュメモリ６，７内に更新前データが存在しない
時、本実施例のキャッシュ制御方法を用いない従来のキ
ャッシュ制御では、更新前データを磁気ディスク装置９
からキャッシュメモリ６，７に転送し、当該データに対
して更新（上書き）をする為、磁気ディスク装置９から
の入力ポインタに対するホスト１からの入力ポインタの
追越制御を行わなければならないが、本制御方式を用い
ることにより、磁気ディスク制御装置３−磁気ディスク
装置９間の転送速度を意識することなくホスト１−磁気
ディスク制御装置３間の転送速度でデータを更新するこ
とができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のキャッシュ制御方法によれば、
上位処理装置と外部記憶装置との間におけるデータ転送
性能を低下させることなく、通常のデータから冗長デー
タを生成することによるデータ保護を実現することがで
きる、という効果が得られる。

【００３０】また、本発明の情報処理装置によれば、上
位処理装置と外部記憶装置との間におけるデータ転送性
能を低下させることなく、通常のデータから冗長データ
を生成することによるデータ保護を実現することができ
る、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるキャッシュ制御方法が
実施される情報処理装置の構成の一例を示す概念図であ
る。

【図２】本発明の一実施例であるキャッシュ制御方法が
実施される情報処理装置におけるデータ格納形式の一例
を示す概念図である。

【図３】本発明の一実施例であるキャッシュ制御方法が
実施される情報処理装置におけるパリティデータの生成
方法の一例を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施例であるキャッシュ制御方法が
実施される情報処理装置における管理テーブルの構成の
一例を示す概念図である。

【図５】本発明の一実施例であるキャッシュ制御方法お
よび情報処理装置の作用の一例を示すフローチャートで
ある。

【図６】本発明の一実施例であるキャッシュ制御方法お
よび情報処理装置の作用の一例を示すフローチャートで
ある。

【図７】本発明の一実施例であるキャッシュ制御方法お
よび情報処理装置の作用の一例を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１…中央処理装置（上位処理装置）、２…チャネル、３
…磁気ディスク制御装置（外部記憶制御装置）、４…マ
ルチパスチャネルスイッチ、５…マイクロプロセッサ
（ＭＰ１）、６，７…キャッシュメモリ、８…マイクロ
プロセッサ（ＭＰ２）、９…磁気ディスク装置（外部記
憶装置）、２０…磁気ディスクドライブ、２１…パリテ
ィグループ、２２…ドライブ内のデータ、３０…キャッ
シュディレクトリ、３１…管理テーブル、３２…ライト
面（ライト面データ）（ライト属性エリア）、３３…リ
ード面（リード面データ）（リード属性エリア）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 繁雄 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上位処理装置と外部記憶装置との間に、
   前記外部記憶装置よりも高速なアクセス動作が可能なキ
   ャッシュメモリを介在させ、前記キャッシュメモリを経
   由して前記上位処理装置と前記外部記憶装置との間にお
   けるデータの授受を行わせるキャッシュ制御方法であっ
   て、前記キャッシュメモリ内の記憶領域を、前記外部記
   憶装置内の個々の記憶アドレスに対応して、前記上位処
   理装置から到来するライトデータを保持するライト属性
   エリアと、前記外部記憶装置から読み出されたリードデ
   ータを保持するリード属性エリアとに区分けして管理
   し、前記上位処理装置からのデータ更新の際、更新対象
   の前記記憶アドレスに対応した更新前の前記リードデー
   タが前記リード属性エリアに存在する場合も、前記ライ
   ト属性エリアにデータ更新のための前記ライトデータを
   書き込み、更新前の前記リードデータを前記リード属性
   エリアに保存することを特徴とするキャッシュ制御方
   法。
2. 【請求項２】 一定の単位データ毎に１ビットの冗長ビ
   ットを付加し前記各単位データ毎に“１”のビットの数
   が奇数個または偶数個になるようなパリティデータを作
   成する場合、前記パリティデータの作成完了を契機とし
   て、前記リード属性エリアを他のデータの格納に自由に
   使用可能に解放するとともに、前記ライトデータを保持
   した前記ライト属性エリアを前記リード属性エリアに変
   更して当該ライトデータを更新前のリードデータとして
   管理することを特徴とする請求項１記載のキャッシュ制
   御方法。
3. 【請求項３】 上位処理装置と、外部記憶装置と、前記
   上位処理装置と前記外部記憶装置との間に介在し、この
   両者間における情報の授受を制御する外部記憶制御装置
   と、この外部記憶制御装置の一部に設けられ、前記外部
   記憶装置よりも高速なアクセス動作が可能なキャッシュ
   メモリとからなり、前記キャッシュメモリを経由して前
   記上位処理装置と前記外部記憶装置との間におけるデー
   タの授受を行うようにした情報処理装置であって、前記
   キャッシュメモリ内の記憶領域を、前記外部記憶装置内
   の個々の記憶アドレスに対応して、前記上位処理装置か
   ら到来するライトデータを保持するライト属性エリア
   と、前記外部記憶装置から読み出されたリードデータを
   保持するリード属性エリアとに論理的に区分けして管理
   する管理テーブルと、前記上位処理装置からのデータ更
   新の際、更新対象の前記記憶アドレスに対応した更新前
   の前記リードデータが前記リード属性エリアに存在する
   場合も、前記ライト属性エリアにデータ更新のための前
   記ライトデータを書き込み、更新前の前記リードデータ
   を前記リード属性エリアに保存する動作を行う制御論理
   とを備えたことを特徴とする情報処理装置。