磁带记录设备及其数据写控制方法

摘要

具有通过使同步请求不被需要而改进的写性能的磁带记录设备，磁带记录设备的写控制及其写控制方法。磁带记录设备包括：用于临时存储文件的缓冲器；在其上记录文件的磁带；用于将存储在缓冲器中的文件写在磁带上的写装置；以及用于将存储在缓冲器中的文件逐个地写在磁带上的写控制方法。当从外部主机接收命令(分隔符位置指定命令)时，指定件顺序地被写的文件的分隔符位置的命令，写控制装置记住被指定的分隔符位置。本发明也包括磁带记录系统，当顺序地接收分隔符位置指定命令时，以及当接收用于核对已经在磁带上将文件写到文件的哪个分隔符位置的命令时，写控制装置将最后写在磁带上的文件的分隔符位置的序号通知主机。

说明书

[技术领域]

[0001]

本发明涉及磁带记录设备(以下称为磁带驱动器)的写速度的提高。更具体而言，本发明涉及具有改进的写性能的磁带记录设备，及其写控制方法。

[背景技术]

[0002]

图1显示了作为磁带记录系统的结构实例的磁带存档系统(也称为“磁带备份系统”)的结构200。在与计算机(主机、服务器或PC)210相连的磁带驱动器上安装的磁带盒240(以下也称为“磁带”)上，对记录在硬盘(HDD)220上的数据进行存档。当与其他记录介质诸如HDD、CD、DVD以及DRAM相比时，磁带盒240以低成本保证了长时期内的高可靠性。

[0003]

图2显示了通用磁带驱动器100的结构图。

将通过利用图2给出通用磁带驱动器的写方法的描述。

磁带驱动器100包括缓冲器120、记录通道(recording channel)130、磁头14b、磁带介质14a、带盒14e、马达150、数据写控制装置(控制器160和磁头位置控制系统170)，以及马达驱动器185。控制器160通过界面110接收从主机105到缓冲器120写数据(或者也称为记录)的写命令，同时接收指示将缓冲器120的数据写到磁带介质14a上的同步命令。例如，当界面110的通讯标准为SCSI时，来自主机105的用于写数据或记录的写命令是WRITE命令。同时的命令为WRITE FILEMARKS0(以下缩写为″WRITE FM0″)命令，用于检查将临时存储于(准备)于缓冲器120中的文件写在磁带上。

[0004]

控制器160全面控制磁带驱动器100。根据接收自主机105的命令，控制器160在/从磁带介质14a上进行写和读数据的控制。控制器160进一步进行对磁头位置控制系统170和马达驱动器185的控制。

[0005]

磁头14b将被通过记录通道130的记录写在磁带介质14a上。磁带介质14a绕卷轴14c和14d转动，与其一起旋转的同时，在从卷轴14c到卷轴14d的方向以及从卷轴14d到卷轴14c的方向的任何一个上纵向地移动，。带盒14e是容纳磁带介质14a所环绕的卷轴14c的容器。通过使用与带盒14e相同的带盒，可以提供容纳卷轴14d的容器。马达150使卷轴14c和14d转动。

[0006]

主机105需要检查通过WRITE命令被临时存储在缓冲器120中的一组记录确实被作为文件写在磁带上。为了该检查，对磁带驱动器进行同步请求(Flush)。写自主机105的记录被临时存储在缓冲器120中，并通过WRITE FM0命令进行同步请求(Flush)，以便确实将记录从缓冲器写在磁带上。在通常的使用中，在对上述记录发出WRITE命令后，进行同步请求。

[0007]图3(3-1)显示了传统的写控制方法，该方法利用了从磁带驱动器中的缓冲器410(图2中的120)到磁带420(图2中的14a)的三个文件的同步请求。图3(3-2)显示了三个文件到磁带420的同步操作的脉冲波形图。

[0008]

在磁带驱动器的通常的写控制方法中，当写自主机从而临时被存储在缓冲器410中的一系列记录的数量达到某一数量时，记录被以磁带驱动器的速度写在磁带上。磁带驱动器能够进行写和读操作，因此，当存储在缓冲器410中记录的数量达到某一程度时，在磁带420上的写以独立于WRITE命令和来自主机的同步命令的方式开始。

[0009]

在图3(3-1)中，发出同步请求，以将三个文件A、B和C写到安装在磁带驱动器上的磁带420上。主机的应用程序(application)将具有意义的文件A、B和C的每一个识别为一组具有意义的记录。为了检查文件确实被写在磁带420上，主机的应用程序在(1)、(2)和(3)的分隔符位置发出了同步请求(WRITE FM0：当接收上述命令时，磁带驱动器进行Flush操作)。

[0010]

当接收文件A、B和C的每一个的同步请求时，磁带驱动器通知主机的应用程序：由同步请求指定的文件A、B和C被写在磁带上。例如，当已经完成文件A的同步时，主机的应用程序执行下一文件B的WRITE命令，文件B被临时存储在缓冲器420内。

[0011]

图3(3-2)的脉冲波形图显示backhitch在完成三个文件A、B和C到磁带420的同步操作的时刻开始。例如，在完成对文件A的同步后对文件B进行同步请求的情况下，由于backhitch在磁带驱动器中被干涉，文件B的同步操作的启动被延迟。这意味着，在对所有的文件进行同步请求的情况下，写性能整体上被降低了。

[0012]

即使在完成将文件A写到磁带420上之后，与写头相比，磁带420向前移动了。在没有停止磁带420对下一文件B进行同步请求的情况下，在通过上述的同步请求正在被写在磁带上的文件A和将被写的文件B之间的记录区内，导致长的浪费空间。为了使上述浪费的记录容量降至最低，磁带驱动器在磁带介质的纵向方向上通过backhitch操作使将被写的文件(记录)之间的间隔设置到最低。

[0013]

通过所进行的马达驱动器的操作执行backhitch。具体而言，随着磁带介质传输速度的降低，磁带介质被停止一次，然后被反向移动。在最后被写的文件的磁带介质的末端位置通过写磁头之后，随着其传输速度的降低，磁带介质被再次停止一次，然后在向前的方向上加速移动而返回到将被写的位置，从而对最后的文件的末端位置进行定位。在由IBM制造的磁带驱动器(LTO，3529，或诸如此类)中，由每个同步请求所导致磁带驱动器的backhitch操作大约花费2.5到3秒钟。与许多同步请求相关联的磁带上的写数据，已经成为降低来自主机的转换数据的写性能的原因。

[0014]

图3(3-2)显示，尽管取决于一个文件的大小，磁带上文件的写速度大约为几个10msec。一个backhitch操作将以文件被写到磁带上的写速度的近似100倍或更长的时间(大约3秒)，加到一个写操作的时间上。当完成文件A的同步时，磁带驱动器需要进行backhitch操作。因此，磁带驱动器不能接受写到磁带上，即使当下一个文件B可以被存储在缓冲器410内时。图3(3-2)显示在backhitch期间(2到3秒)，写到磁带420上基本上被延缓了，即使在文件B被准备在缓冲器410内时。

[0015]

在对图3的文件A、B和C分别发出三个同步请求的情况下，由于三倍于backhitch，写性能最大被降低大约9秒钟。假定100个文件将被写在磁带上。除了写数据初始所需要的时间外，仅对于同步操作来说，需要至少大约300秒的额外写时间。

[0016]

图4显示了共同进行文件的同步操作以尽可能多地降低同步操作所需要的时间(即，backhitch)时的写顺序(j-1)到(j-4)。上述写顺序不对文件1、2和3的每一个进行同步请求，正像传统的写顺序一样。这是一种写方法，在该方法中，在所有的文件1、2和3被写入磁带驱动器530的缓冲器中的阶段，应用程序最后仅发出一次同步请求(Flash)。

[0017]

(j-1)：所显示的是驻留在计算机210内的备份应用程序520将记录于HDD 510(图1中的220)中的三个文件1、2和3写在磁带驱动器530(图1中的230)的磁带上(图1中的240)的第一状态.。

在接下来的(j-2)到(j-4)中，在其上记录有三个文件的HDD是共用的，因而将省略其描述。

(j-2)：备份应用程序520通过WRITE命令将文件1、2和3存储在磁带驱动器530的缓冲器中。

(j-3)：备份应用程序520通过存储于缓冲器中的三个文件1、2和3的WRITE FM0对磁带驱动器进行一次到磁带驱动器的同步请求(Flash)。

(j-4)：所显示的是对将对于备份应用程序来说有意义的三个文件写在磁带上进行仅一个同步请求后的状态。

上述写方法可以将时间损失限制到仅一个backhitch，鉴于可以将写性能的减低降至最小，以上描述的写方法的性能问题被降低。

[0018]

写方法的问题是由于同时进行同步，对来自文件的同步的响应被延迟了，除了就单个文件而言最后被写到磁带驱动器的文件。此外，不能保证首个被写到磁带驱动器的文件被写在磁带上，直到在最后的文件的写后完成同步。

在将文件1、2和3的任何一个写在磁带上的过程中检测到同步操作的错误的情况下，磁带驱动器不能通知应用程序当错误发生时哪个文件的写在进行。因此，有必要对已经被指示写到哪个文件的组中的所有文件进行再写。就备份应用程序而言，因为有必要对所有的文件进行再写，不能排除降低写性能的原因，即使在使用上述写控制方法时。

[0019]

专利文献1披露了一项技术，在该技术中写自主机的数据被临时写在非挥发性存储物质上，随后立即返回命令完成，以防止来自主机的同步请求命令的响应性能(backhitch操作的时间)的延迟。该技术的目的是抑制同步写性能的降低并提高写性能。利用该技术，对来自主机的同步请求来说，响应被返回到数据，该数据具有通过新命令“DEFERRED SYNC”已经完成写到磁带的高可能性。该技术也提供了用于等待直到完成写的装置，此时实际上没有完成将数据写在磁带上，因此没有完全降低同步。此外，它不是一项廉价地使用磁带驱动器的技术，这是因为需要配有DEFERRED SYNC LOGIC和非挥发性存储器的控制器装置。

[0020]

[专利文献1]美国专利No.6839801的说明书

[发明内容]

[通过本发明将解决的问题]

[0021]

如上所述，专利文献1的写控制有助于写性能的提高，这是因为作为降低性能的原因的同步操作的实施数量被降低。然而，当没有使用文件的同步请求而在磁带驱动器内进行磁带上的写时，不可能指定已经确实地完成了在磁带上将文件写到哪个分隔符位置。

[0022]

因此，本发明的目的是提供具有通过使同步请求不被需要而提高的写速度的磁带记录设备、磁带记录设备的写控制及其写控制方法。

[0023]

具体而言，在本发明的磁带驱动器中执行了接收两个新命令(以下称为“新命令”)的功能。第一个命令是指定分隔符位置(以下称为“分隔符位置指定命令”)的命令，用于通知将被顺序地写到磁带驱动器的文件的分隔符位置。第二个命令是检查磁带写位置(以下称为“写位置检查命令”)的命令，使主机能够检查已经完成了将文件在磁带上写到哪个分隔符位置。上述两个新命令被成对地使用。

[解决问题的方法]

[0024]

在上述目的下，本发明是一种磁带记录设备，用于当从外部主机接收写文件的命令时顺序地记录文件。该设备配有用于临时存储文件的缓冲器、其上记录有文件的磁带、用于将存储于缓冲器中的文件写到磁带上的写装置以及用于对顺序地将存储于缓冲器中的文件逐个地写到磁带上进行控制的写控制装置。磁带记录设备的特点在于，当从外部主机接收命令(分隔符位置指定命令)时，写控制装置记住所指定的分隔符位置，命令指定将顺序地被写的文件的分隔符位置。

此外，本发明的设备的特点在于在顺序地接收分隔符位置指定命令时，以及当接收用于检查已经在磁带上将文件写到哪个分隔符位置的命令(写位置检查命令)时，写控制装置将有关是否已经在磁带上将文件写到分隔符位置的信息通知外部主机。

[0025]

在上述目的下，本发明提供了与主机相连的磁带记录设备。该磁带记录设备是一种磁带记录系统，用于接收由主机发出的用于写文件的命令和用于文件分隔符位置的分隔符位置指定命令。

此外，本发明的特征在于当顺序地接收位置指定命令时，写控制装置记住将接收命令的顺序表示为所指定分隔符位置的序号。

此外，本发明的系统的特征在于当顺序地接收位置指定命令时，以及当接收用于核对在磁带上已经将文件写到哪个分隔符位置的命令(写位置检查命令)时，写控制装置将有关是否已经在磁带上将文件写到分隔符位置的信息通知外部主机。

此外，本发明的系统的特征在于，响应写位置检查命令，写控制装置将序号通知外部主机，该序号把最后写在磁带上的分隔符位置表示为有关是否已经在磁带将文件写到指定的分隔符位置的信息。

此外，本发明的系统的特征在于，响应写位置检查命令，写控制装置将在磁带上最后写到由最后的命令所指定的最后的分隔符位置的最后的序号上的分隔符位置的序号的相对值，作为有关是否已将在磁带上将文件写到指定的分隔符位置的信息通知外部主机。

此外，本发明的系统的特征在于，假设位置指定命令的数量为M(自然数)以及最后写在磁带上的分隔符位置的序号为N(自然数，其中N＜M)，写控制装置具有表示最后所指定的分隔符位置的序号M，并将作为相对位置的N-M通知外部主机。

[0026]

在上述目的下，本发明是磁带记录设备的写控制装置，用于在接收写文件的命令时顺序地记录文件。该写控制装置用于当接收用于指定将被写的文件的分隔符位置的命令(分隔符位置指定命令)时，记住所指定的分隔符位置。

此外，本发明的控制装置的特征在于，当顺序地接收位置指定命令时，以及当从主机接收用于核对已经在磁带上将文件写到哪个分隔符位置的命令(写位置检查命令)时，记住有关是否已经在磁带上将文件写到分隔符位置的信息。

[0027]

在上述目的下，本发明是使用于磁带记录设备的写控制方法，用于当从外部主机接收写文件命令时顺序地记录文件。写控制方法包括将文件临时存储在缓冲器中的步骤、将文件记录在磁带上、将存储于缓冲器中的文件通过写装置写到磁带上、将存储于缓冲器中的文件顺序地写到磁带上，以及当从外部主机接收命令(分隔符位置指定命令)时，记住所指定的分隔符位置，命令指定将顺序地被写的文件的分隔符位置。

此外，本发明的控制方法进一步包括从外部主机接收用于核对已将在磁带上将文件写到哪个分隔符位置的命令(写分隔符位置检查命令)时，将有关是否已经在磁带上将文件写到哪个分隔符位置的信息通知外部主机的步骤。

[本发明的效果]

[0028]

根据本发明，磁带驱动器接收由主机发出的新命令，并把已经在磁带上将文件写到文件的哪个分隔符位置通知主机，使得可以使同步请求不被需要。因此，有可能提高文件的写性能。

[附图说明]

[图1]图1显示了作为磁带驱动器的结构的实例的数据存档系统200的结构。

[图2]图2时通用磁带驱动器的结构图。

[图3]图3显示了从缓冲器410写到磁带驱动器的磁带420的传统写方法。

[图4]图4显示了共同进行文件的同步操作以降低同步操作所需要的时间的写顺序(j-1)到(j-4)。

[图5]图5显示了本发明的实施例。

[附图标记]

100磁带驱动器

105主机

110界面

120缓冲器

130记录通道

14a磁带介质、14b磁头、14c、14d卷轴14e

带盒

150马达

160控制器，写和读控制

170磁头位置控制系统

185马达驱动器

200磁带存档系统

210计算机

220硬盘

[具体实施方式]

[0029]

以下将参照附图描述实施本发明的最好的模式(以下称为实施例)。然而，下列实施例不是要限定本发明的请求保护的范围。

在下列描述中，“文件分隔符位置”和“文件的分隔符位置”指由主机的应用程序指定的文件的分隔符位置。应当注意的是上述“位置”不是指存储于磁带驱动器上的缓冲器中的文件的缓冲器的地址。每个文件指的是写自主机的记录被应用程序(主机)定界。磁带驱动器简单地执行记录的顺序写，并且磁带驱动器不能通过识别每个文件进行写。

[0030]

主机的应用程序管理一组具有对于应用程序来说是有意义的记录。应用程序意图通过写记录在磁带上进行文件的写，但磁带驱动器不能识别文件。因此，在本发明中，来自应用程序的新命令将文件的分隔符位置通知磁带驱动器。

新命令包括两个原函数(例如，“第一个新命令”和“第二个新命令”)。

1.第一个新命令通过应用程序在文件(一组记录)的分隔符位置(“文件分隔符位置”)在写记录时刻被顺序地发出，以便使磁带驱动器知道文件分隔符位置。磁带驱动器使得应用程序记住接收第一个新命令的顺序的数量作为文件分隔符位置的每一个。

2.应用程序发出第二个新命令，以知道已经在磁带上将文件写到由第一新命令指定的文件的哪个分隔符位置。在分隔符被第一新命令记住的情况下，磁带驱动器将已经完全被写在磁带上的最后的文件的分隔符位置(磁带写分隔符位置)的信息返回应用程序(主机)。通过顺序写方法在磁带上进行磁带驱动器的写操作。通过具有上述顺序的特征，即使在分隔符位置被第一新命令提前指定时，以及即使磁带写分隔符位置在分隔符位置的每一个中存在时，仅仅需要磁带驱动器仅将最后的磁带写分隔符位置通知主机。

[0031]

例如，假定一种情况，当文件的分隔符位置被第一新命令指定用于磁带驱动器时，文件已经在磁带上被写到分隔符位置，该位置在从已经被缓冲器接收的“文件分隔符位置”计数之前，已经被记住N次。换言之，文件仍旧没有在磁带上被写到分隔符位置，该位置在从已经被缓冲器接收的“文件分隔符位置”计数之前，已经被记住N-1次。在这种情况下，已经接收来自主机的第二新命令的磁带驱动器将从“已经由缓冲器接收的文件分隔符位置”相对位置N作为“已经写在磁带上的文件分隔符位置”返回给主机。如果最后的文件已经被写在磁带上，“已经写在磁带上的文件分隔符位置”和“已经由缓冲器接收的文件分隔符位置”是相同的。在这种情况下，磁带驱动器将“已经写在磁带上的文件分隔符位置”作为从响应第二新命令的“已经由缓冲器接收的文件分隔符位置”的相对位置0返回给主机。

[0032]

此外，当检测到因磁带的介质缺陷导致的永久错误或诸如此类时，磁带驱动器响应新命令返回CHECH CONDITION状态。磁带驱动器接收指定文件分隔符位置的第一个新命令，写来自主机的记录并让磁带驱动器知道文件的分隔符位置。当从主机接收第二个新命令时，磁带驱动器返回“文件分隔符位置已经被写”表示已经确实在每次指定的分隔符位置完成了在磁带上的写。因此，可以理解在已经被写在磁带上的“文件分隔符位置”N之后，主机的应用程序需要从文件的分隔符位置进行再写，其中已经确实通过发出第二个新命令将文件写在磁带上。

[0033]

图5显示了根据本发明的磁带驱动器中的数据写控制方法的一个实施例。图5显示了通过来自主机的应用程序的WRITE命令写的记录(以点划线区分)被存储在缓冲器440中，然后被写在磁带420上的状态。本发明的写控制发出新命令，而不是图3的同步请求命令WRITE FM0，在具有对于应用程序来说是有意义的文件A、B和C的分隔符位置(1)、(2)和(3)的时刻。磁带驱动器记住根据驱动器接收新命令的顺序(序号：1、2和3)存储于缓冲器410中的文件A、B和C的分隔符位置(1)、(2)和(3)，以对分隔符进行管理。通过将指定“磁带写分隔符位置”(1、2和3)的顺序通知主机，磁带驱动器将是否文件A、B和C已经在磁带上被写到指定的分隔符位置(1)、(2)和(3)通知主机。可以通过使用驱动器可以获得的缓冲器410的管理数字(例如，地址、块和片段)，记住分隔符位置(1)、(2)和(3)。然而，磁带驱动器使用顺序的写方法。因此，应用程序足可以获得写文件A、B和C的顺序，并且应用程序不需要详细的值，诸如缓冲器的地址。然而，在磁带驱动器中，除接收新命令的顺序外，或者与顺序一起，可以通过使用缓冲器的位置进行文件位置的管理和记忆(例如，缓冲器的地址号、缓冲器的片段号，或缓冲器的块号)。

[0034]

在本发明的写控制中，不通过由主机的应用程序发出的同步请求进行从缓冲器410写到磁带420。在驱动器可以以其自身的定时在磁带上进行写的意义上，进行“非同步”写。本发明的写控制依赖于在磁带驱动器的磁带上的正常的顺序写的驱动器定时，以便尽可能多地避免写性能的降低。磁带驱动器以其自身的写速度开始顺序地写存储在缓冲器410内的文件(记录)。应用程序从每个WRITE命令独立地发出新命令。磁带驱动器保存有关是否分隔符位置由新命令指定的文件A、B和C被写在磁带上，以及是否信息被通知给应用程序的信息。

[0035]图5显示了接收用于在时刻(1)、(2)和(3)在磁带驱动器内指定文件A、B和C的分隔符，以核对已经爱磁带上将文件写到哪个分隔符位置的命令(磁带写位置检查命令)。在假设由应用程序在时刻(3)发出的新命令时指定文件C的磁带写检查命令的情况下，当文件C在该时刻没有被写在磁带420上时，那么通知上述状态。在在文件A已经被写但文件B和C没有被写的情况下，可以响应新命令，从文件C返回作为文件A的相对位置的-2。该相对位置-2被通知给应用程序，因此发现已经完成在磁带上写到指定的文件A、B和C的最后文件C的位置的相对位置-2处的文件A。

[0036]在本实施例中，新命令兼具第一个新命令(分隔符位置指定命令)和第二个新命令(写位置控制命令)的功能。新命令将将顺序地被写的文件的分隔符位置通知磁带驱动器(第一新命令的功能)，同时，将此前由另一个新命令指定的文件已经在磁带上被写到哪个分隔符位置(第二新命令的功能)的信息通知主机。如上所述，通过不同命令执行两个功能是可能的。第一新命令指定文件分隔符位置也被包括进本发明的范畴内，以及第二新命令使接收已经在磁带上将文件写到文件的哪个被指定的分隔符位置的通知成为可能。

[0037]以上根据本发明实施例已经披露了在顺序记录设备中写到磁带上的写控制方法。

根据本发明，当从主机接收新命令时，磁带驱动器可以通过通知是否已经将指定的文件写在磁带上，发出写文件所不需要的同步请求(backhitch操作)，以便可以获得写性能的提高。

此外，根据本发明，由于已经被写在磁带上的文件的分隔符位置可以由写错误的新命令检查，从没有被写的文件再写是可能的。结果，可以提高写错误处理的性能。

此外，根据本发明，可以通过新命令检查每个文件的写，在每次不伴随backhitch操作。因此，应用程序可以进行文件的文件处理已经被写在磁带上而不等候检查磁带上后续文件的写。因此，可以提高作为整体的磁带驱动器的写性能，包括主机。

[0038]对于本领域中俄技术人员来说，是显而易见的，可以对上述实施例进行各种修改和改进，进行修改和改进的实施例也被包括在本发明的技术范畴内。