CN1139490A - 海量数据存贮库 - Google Patents

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查勒斯.W.马丁
弗莱吉克.S.雷德
高里.L.弗巴斯
斯蒂芬.M.阿达姆斯
C·帕吉克·山农
厄里克.A.别皮奇
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Abstract

构成一海量数据存贮库的多个数据存贮模块(104)，该库具有一目录文档(78)，其中，包含保存在每个数据存贮模块(文件服务器应用)上或库中存贮模块(卷服务器应用)上的信息的目录。多个接口计算机(122)耦合到多个主计算机，用来接收数据并产生请求信号以访问海量存贮库。

Description

海量数据存贮库
本中请是美国未决专利申请No.08/045024(1993年4月12日递交)的部分继续申请，后者为美国专利申请No.07/430134的继续(1989年11月1日递交)。
本发明涉及海量存贮库(MSL)，特别涉及到具有模块化结构的海量数据存贮库。
为保存和检索大量数字数据已使得必须采用日益增加存贮容量的数据存贮设备。当然，数据可被存放在盒式磁带，软盘，盒式磁盘，硬盘，光盘，电容性盘之类上。然而，可用的存贮器量愈大，就愈难以快速存取时间和最大系统容错正确地由多输入计算机存取信息。
其它的现有技术系统采用多个数据存贮媒体，它们通过机器人臂从库中检索存放的磁盘或磁带并将它们放进记录装置中。例如，将存贮媒体由一存贮区传送到用于磁带、软盘、硬盘及其他海量存贮设备的转换机构。当该转换机构完成对某一特定存贮媒体的使用之后，此媒体即被送回到存贮区，以为其它单元的检索、传递提供空间。
某些现有技术数据存贮系统包含光存贮器，其中在不同地点和方位上设置多个盒式存贮器槽口，并采用垂直和水平两种检索系统。还有其他系统采用磁盘存贮器，并具有一磁盘传送组件，该组件作独立于磁盘承座的、与磁盘阵列平行的移动。此传送组件可在二个位置之间动作，第一位置使一磁盘在该磁盘阵列与一磁盘托架之间移动，第二位置则使一磁盘可在该磁盘托架与该磁盘承座之间移动。
为提高容错能力，现有技术采取在磁盘文件中设有多个能利用纵横制来取得可选数据通路的堆栈。这就提供了一定的容错能力，因为如果一个数据通路不成功可以采用另一个。某些现有技术系统提出的容错计算机系统包括有用于替换故障模块的自动维护装置，更有些技术还提出包含有供数个用户用的带有随机存取臂的光存贮/检索装置。
然而这些系统还是不足的，在已有装备中不管采用哪一种驱动器和存贮媒体，系统应用对海量存储器的要求总是很快就超出系统可能提供的容量。这些要求常常是系统最初规划时未曾予见到的，从而就必须扩展该系统。然而要经济地扩展这样一种系统是很困难的。而且在这种系统中也难以实现数个计算机可同时访问海量存贮库的并行操作。
本发明涉及一海量数据存贮和检索系统，包括：多个含有数据存贮单元的数据存贮模块以构成一海量信息存贮库；用于保存各数据存贮单元中所含库信息(数据)的目录的数据目录文档，或一用于保存各存贮单元的目录的媒体文档；和多个数据记录装置模块，其中每一个能由该海量存贮库中的一数据存贮模块接收一被选择的存贮单元。
多个并行操作的接口计算机被连接到多个主计算机，以接收数据和产生由数据存贮模块存取所希望信息(亦即，数据(文件)或媒体(卷))的请求信号。目录功能被包含在接口计算机和媒体文档中，用于接收请求信号，定位库中的存贮单元和产生位置输出信号(卷服务器应用程序)。或者，此目录功能利用该数据目录文档响应请求信号来确定一数据存贮单元的地址，以产生位置输出信号(文件服务器应用程序)。
一控制计算机连接到目录计算机和海量存贮库，以便由目录计算机中接收位置输出信号，并据此产生一第一信号以便将该被标识的数据存贮器单元装载进一所选择的数据记录模块中。一具有选择性结构的数据通道将产生存取请求信号的接口计算机连接到所选择的数据记录模块，以便按选择由所选择的存贮单元读取数据和向其写入数据。
此海量存贮库包括多行排列整齐的支架，每一支架在至少其两边上的平行槽中插有多个数据存贮器单元。一自动存贮单元存取器被与之相关连地设置在各排存贮器支架的各边之间，并与多个数据记录装置之一相关连以使得二排支架相对边上的存贮媒体可由一公共存取器进行检索。此存取器由相关支架的一边的一个槽中检索一个指定的存贮单元以进行读、写操作，其中相关支架用于插入相关的记录模块。此库还包含有装置使支架任一边上的存贮单元能由该存取器进行检索(亦即依靠转动各支架面对存取器，或依靠提供一种存贮器单元馈送能力)。这样，如果两排之间的存取器不能工作，则正常面向该存取器的磁带盒即可被设成能由另一运行中的存取器操作。一横向移动曳引机构与存贮器支架各排的一端连接，以供在各排之间移动数据存贮单元之用。这种转动支架、由馈送访问媒体或横向传送媒体的能力有利于将磁带盒移向空闲记录模块，由此能够均衡任务的负荷和更有效地利用记录装置资源。
此系统还包括有特殊的写后读(read-after-write)处理硬件，以便得到显著优于单独记录装置带来的系统差错，从而使得不必对磁带进行筛选。这一处理硬件进行一定数据的逐位比较。如果比较表明存在故障或者内部差错校正超过一预定的误差阀值，就将出现差错的或者可疑的数据块重新写到磁带上而无需停止或重新定位。这样，包含的错误超出可接受差错纠正能力的磁带区间即在记录数据的同时由磁带删除。
为保存库磁带上的所含数据的目录，此海量存贮库的原则是通过优先地将目录数据置于一高密度随机存取可更换的易擦除媒体(例如光盘或磁盘)上，将目录数据与存贮器库数据分开。这就使得可以不必访问实际库数据就能迅速存取目录信息。对于大型系统，此目录媒体采用“小型盒式盘带设备(iukebox)”系统来构成，以得到可扩展的联机目录数据文档。换言之，此目录信息的存贮是将数据置于磁带上特定保留的目录部分。
这样，本发明适用于采用模块化系统的海量存储库的形成，以在实现对数据作全局访问原则的同时具有通用性。本发明中这种全局访问是通过一个将各磁带服务器接口计算机与一或多个主计算机和与数据记录模块相连接的网络来实现的，以提供系统的容错能力并增加系统的可用性。在此系统的较小结构中，此网络将一磁带服务器接口计算机连接到全局访问库结构中相应的数据记录模块。
通过下面结合附图所作详细说明可对本发明作更全面的了解，所引用附图为：
图1为本发明海量存贮库的图形表示；
图2A和2B为海量存贮库的方框图；
图3为磁带服务器计算机的图形表示；
图4为磁盘服务器计算机的图形表示；
图5A为第一种结构中一单个纵横制交换节点的示意图；
图5B为第二种结构中一单个纵横制交换节点的示意图；
图6为多个串联连接的纵横制节点的示意图；
图7为采用纵横制交换的交换子系统的图形表示；
图8为连接到交换子系统用于驱动记录模块的驱动子系统的示意图；
图9为存贮模块的一个旋转结构的图形表示；
图10为存贮模块的第二旋转结构的示意图；
图11为本发明的基板的优选装配形式的图形表示；
图12表示协同有媒体存取器的存贮模块的馈送结构的示意性顶视图；
图13表示存贮模块的馈送结构的侧视图；和
图14为图1中所示海量存贮库的一较小的、较受限结构的图形表示。
在图1中所示的海量存贮器系统10中，接口计算机14、16、18和19为下列操作提供控制：与客户机用户或主计算机12进行通信；在线路32、34、36和37上由多个主计算机中的一个或数个接收数据；进行数据存贮；和维护一媒体目录或文档38。计算机19利用联机文档功能，而计算机14、16和18则提供对海量存贮库的数据存贮单元的直接存取。
两种类型的接口计算机被用来实现系统功能。第一，接口子系统(IFS)磁盘服务器19具有的功能与CRAY计算机相当，CRAY计算机具有高性能的联机文档能力。此IFS磁盘服务器19在希望时还可以访问磁带存贮器。第二，多个IFS磁带服务器14、16和18具有的功能与CONVEX计算机相当，CONVEX计算机具有直接磁带存贮能力。在系统10的一较小型结构中，一IFS磁带服务器也可用作一磁盘服务器。
计算机14、16、18和19可由一个或多个主计算机12作同时并行访问。同样，IFS磁带服务器计算机14、16和18如由线路20和22、24和26及28和30所表明的那样提供多个输出。应理解的是二输出线的图示仅仅是为了说明，后面将会看到，由各计算机14、16和18可有多于二个的输出并行同时操作。
IFS磁带服务器计算机14、16和18通过线路20、22、24、26、28和30连接到交换模块42，后者在任一IFS磁带服务器计算机14、16、18与驱动单元44中的任一驱动子系统48之间提供全局连通性。另外，在系统10的一较小结构中，经由线路20、22、24、26、28和30将各IFS磁带服务器14、16和18直接(非全局地)连接到驱动单元44中的一对应驱动子系统48(见图14)。由此驱动子系统48访问的数据存贮模块，例如盒式磁带，被存放在一传送子系统56中，并如虚线50、52和54所示那样由机器人装置自动地存取和装载进恰当的驱动子系统48中，以实现全局数据访问。虽然本发明说明书中将引用盒式磁带作为存贮单元，应理解的是本发明也意图采用另外更多的存贮媒介。
控制子系统40对海量存贮库10中现有的共用资源进行分配和再分配。当接口磁带服务器计算机14、16或18，或者接口磁盘服务器计算机19接收到一读或写数据命令时，这首先由控制子系统计算机40请求资源(亦即，文件或卷)，然后计算机40将启动和定位恰当的资源并通知请求IFS资源的可用性。接着将对记录模块资源的控制传送到请求IFS。一旦操作完毕，控制IFS即通知控制计算机40并进行资源的再分配。
IFS磁带服务器14、16和18及IFS磁盘服务器19与控制计算机之间的通信是通过由多种产品化可用网络中的任一个构成的线路58实现的。控制计算机还通过线路60与交换子系统42、通过线路62与驱动子系统44、和通过线路64与存贮/传送子系统56进行通信。这些线路58、60、62和64并不一定要是独立的。
海量数据存贮和检索系统10的正常运行模式不仅对用户“隐瞒”所存贮数据的地点，而且“隐瞒”数据被存贮的媒介的类型。因而，应用程序是技术上独立的并不受存贮技术和系统实现变化的影响。此海量数据存贮和检索系统还隐匿所存数据的结构和意义，从而使用户可以用不同方式检索所存贮文件中的数据(亦即，卷，整个文件，部分文件等)。这种数据隐匿技术使得该海量数据存贮和检索系统能实际高效率地在各种应用程序和环境下运行。
图2A和2B中描述了海量存贮库10的较详细的框图。图2A和2B中用于主要部件的标号与图1中用于表示这些部件的相同，所不同之处在于图2A表明采用5个接口子系统14、16、18、19和21，而图1中所示为4个。计算机14、16、18和21为IFS磁带服务器而计算机19为一IFS磁盘服务器。此5个接口子系统仅用作示例，本发明中按照希望可利用更多或较少的子系统。
此5个接口系统的基本功能是向主计算机12发送命令和数据，以及由主计算机12接收命令和数据。如所示，每一接口子系统(IFS)通过四种已知类型外部通信网络之一连接到多个主计算机12：线路66上的HippI或高速接口；线路68上的Ethernet通道；线路70上的FDDI；和线路72上的HYPER Channel。此四个外部网络的每一个均通过一主机接口模块(HIM)74耦合到IFS子系统。
主接口模块74提供IFS计算机14、16、18、19和21与网络之间的连通性。在线路66上的HippI接口的情况中，一现有的Ultra网络74(图3和图4中所示)被用来提供为耦合到IFS磁带服务器14、16、18和21的HippI变换。除非IFS磁盘服务器19被直接连接到磁盘库，IFS磁盘服务器当其需要存贮或由盒式磁带库检索数据时均通过内部服务器网络76与任一IFS磁带服务器14、16、18和21进行通信。
各IFS单元14、16、18、19和21均具有一文件目录模件(FDM)78，它至少包括一存贮媒体用于保存包含在各数据存贮模块上的信息的文件服务器应用程序中的目录。此FDM78包含有信息指明，所请求的文件是在磁盘上还是已被归档到磁带上。如果FDM78被配置在一IFS磁带服务器14、16、18或21中，则它即包含一硬件结构，该结构包括例如一含有可擦除光盘驱动器和存贮模块的小型光盘设备(optical disk iukebox)。目录另外也可被存贮在一磁盘上或磁带媒体上的专用保留目录区。在FDM78被用于IFS磁盘服务器19的情况下，它就成为磁盘服务器19保存文件目录信息的专用单元。另外，各IFS磁带服务器14、16、18、19和21均具有一卷目录模块(VDM)78，包括一存贮媒体用于保存存贮在存贮器库中的数据存贮模块的卷服务器应用程序(卷)中的目录。
每一IFS磁带服务器单元14、16、18和21也具有一磁盘驱动器模块80，用于随同文件数据或数据卷存贮文件或卷目录信息。这样，就将某些被重复存取的文件数据或数据的卷由磁带媒体装载到磁盘驱动器模块80以避免作频繁的库访问。在IFS磁盘服务器19的情况中，所包含的磁盘驱动器80同样地含有连同文件数据或数据卷的文件或卷目录信息。磁盘驱动器80还能存贮诸如系统管理程序和诊断子程序等的系统软件，和存贮为进一步存取存放在光盘上的文件目录信息所需的数据。
当磁盘驱动器80达到一预定的填充水平，驻留软件就对数据作假脱机处理，按照一组预定的策略数据经由INTER SERVERNETWORK(内部服务器网络)76到达一IFS磁带服务器14、16、18和21。一种策略是存贮策略，按照多个指定的参数识别存贮库中归档的文件。例如，当某类文件数量超过一指定的极限时即自动地启动存贮策略。另一种策略为截断策略，也按照多个指定的参数来截断文件。再一策略是迁移策略，选择地启动该存贮和截断策略以便有效地管理所存贮的数据文件。这些策略还被用于由文档检索数据。
IFS磁盘服务器同样具有假脱机处理数据到此海量存贮库中盒式磁带的能力。IFS19中的驻留软件自动执行这种功能。IFS19仍然负责将那些数据和文件提供给用户，即使数据已经被存贮到盒式磁带上。IFS磁盘服务器19还具有将数据存入任一IFS磁带服务器14、16、18和21的能力。
交换子系统42包括四个模块：数据接口模块82(DIM)；交换模块84；交换控制模块86；和诊断/分配模块88。交换子系统42使得IFS磁带服务器14、16、18和21能与驱动器单元44中任一驱动器子系统48相连，以进行全局访问。这种联接性的取得是借助，在各IFS磁带服务器14、16、18和21的四个输出或接口90的任一个与驱动器单元44中的40个(正常)驱动器子系统48的任一个之间建立一对一的连接。数据接口模块82(DIM)提供交换子系统42两边的接口子系统的一对一的连接。交换子系统42中的DIM82包含有为交换模块84提供数据以选择地耦合到交换模块84对边的另一DIM92所需的功能。交换模块84具有模块化纵横制交换功能，这些功能提供了所有IFS DIMS82与所有驱动子系统DIM92之间的连接。
交换子系统42中的交换控制模块86通过控制局域网络(LAN)通道95(图1中的线路60)与海量存贮库(MSL)接口。在通道95上，模块86接收命令并返回子系统42状态。由控制子系统40接收到的命令启动一交换功能或由诊断/控制模块88运行的诊断测试。在任一读或写操作之前，控制子系统(CNS)40命令交换子系统42将任一IFS DIM82连接到任一驱动器子系统DIM92。所有子系统状态被导引到开关控制模块86，此模块86提供格式化控制并将状态发送到CNS40。开关模件84组合有一后面将作详细说明的纵横制交换部件，其功能是将任一IFS接口90连接到驱动器单元44中任一驱动器子系统48。
诊断/分配模块88中心点，以在交换子系统42内分配控制信息。诊断/分配模块(DDM)88具有一分配部件，将来自开关控制模块86的控制信息分配到所有其他模块。DDM88还提供产生并比较测试数据的诊断功能。DDM88按照接收控制模块86的命令产生诊断数据并通过子系统发送该诊断数据。
很自然，将会理解可以无需交换子系统42直接将各IFS磁带服务器14、16和18耦合到驱动器单元44的一单个或多个对应的驱动器子系统48(见图14)来构成系统10。这一特定的系统结构将不允许由任一IFS磁带服务器14、16和18对任一驱动器子系统48如图1那样作全局访问。但是，采用所公开的驱动器单元44、存贮器体系结构56和传送装置50、52和54，保持了全局媒介访问。
现在回到图2B，驱动器单元44包括大量的驱动器子系统48，其中每一个都包括一驱动器控制器模块94(DCM)和一记录模块96(RM)。驱动器子系统48(DRS)的主要功能是将数据记录到MSL中的存贮媒体上和由后者MSL中的存贮媒体上再现被记录的数字数据。DRS48通过控制LAN95与交换子系统42(SWS)、传送子系统56(TRS)和控制子系统40相接口。DRS48与SWS42和控制LAN95的接口为电气接口而与TRS56的接口则为机械接口，其中存贮媒体由机械人功能进行检索和插入。DCM94与MSL控制LAN95相接口以便由CNS40接收命令和向其返回子系统状态。
当要进行一读或写操作时，受命的IFS14、16、18或21从CNS40请求资源。CNS40以一含有分配的驱动器子系统48的资源分配表进行应答。分配IFS14、16、18或21通过由SWS42建立的数据通道命令所分配的DRS48完成模/写操作。一旦操作结束，就由DRS48将状态返回到控制IFS14、16、18或21。
DCM94在内部与记录模块96接口。DCM94命令RM96执行各种记录功能，例如起动/停止，装入磁带，记录等。RM96在一命令完成之后将状态返回到DCM94。RM96包括一能以达到或超过240Mbps的速率接收和发送数据的高速数据记录模块。RM96与DCM94接口用于命令/状态和数据，还通过机械存取器接口到TRS56。记录模块96可以手动或一机械存取器进行装载。
磁带支承子系统98(TSS)提供自动系统级支承和媒体修复。消磁模块100给系统提供成批擦除磁带的能力。磁带修复模块102给系统提供修复损伤磁带或盒式带的能力。卷取器/清洗器模块103给系统提供自动清洗磁带媒体和重新组装媒体的能力。
磁带传送子系统56(TRS)在驱动器子系统48和存贮子系统104(STS)之间移动盒带。TRS56的基本功能是由记录模块96检索盒带，并将它们存入STS104，反之亦然。传送子系统56(TRS)除STS104外，还包含盒带存取器模块106和横向传送模块108。所有TRS56模块由CNS40通过MSL存贮器LAN110(图1中的线路64)给予命令。
盒带存取器模块106(CAM)由任一公知的机械人功能实现。此CAM由一存贮器模112抓握一盒式磁带，插入一DRS48中的一RM96，或者插入横向传送模块108(LTM)中的一个槽口中，或者插入STS104中的另一存贮模块112中。盒带存取器模块106在一通道上往返移动应用于任何数量的驱动器子系统48(虽然为作图简单考虑在图2中的驱动器单元44的8组中每一个仅表示出4个)和存贮子系统104中任意数目的存贮模块12。一通道中存贮模块的总数取决于通道的位置，如下面将会看到的。盒带存取器模块在水平到及垂直轴两方向上运动，并包含有一或多个独立的臂用于由存贮模块112检索磁带。
LTM108为TRS56提供仅需最小量用户参考就能在存贮器排之间移动磁带的能力。LTM108跨越传送子系统56的宽度，并被安置在通道的端部，如在图11中可较清楚地看到的。LTM108由端对端连接并叠成二单元高的分段传送部件组成。
存贮子系统104(STS)提供了存贮模块112用以容纳盒式磁带。所容纳的盒式带的确切数量取决于STS结构。存贮模块112最好为旋转模块(RTM)或馈送模块(FTM)。旋转模块112(见图9和10)围绕垂直轴以90°的增量转动，并由CNS40通过MSL存贮LAN110通过命令来控制。此旋转模块112为每一CAM106提供由相邻通道存取盒式磁带的能力。这种转动能力改善了系统的适用性和可靠性。这一能力对于在可用于一CAM的所有记录模块96均处于忙碌状态或者一盒式带存取器成为禁止状态时特别有用。另一方面，馈送模式(FTM)112(见图12和13)使存放在模块任一边的磁带能由两边通道加以访问。LTM108依靠在任何两通道间传送盒带来支持负荷均衡。
CNS40包含有一控制处理器114，一操纵台处理器116，一高速打印机(未示出)，和一媒体标号打印机118。控制处理器114和操纵台处理器116为Sun3系列200工作站。它们共享一磁盘组并直接提供相互间的冗余。两处理器均连接到行式打印机(未表示出)，此打印机每分钟至少能打印300行。两处理器还通过MSL控制LAN95连接到一媒体标号打印机118。此媒体标号打印机118生成机器可读和人可读的媒体标号。这种结构使CNS40能允许单个磁盘驱动器的故障而不致使性能或效率降低。在一处理器出现故障时，另一处理器可被配置以执行整个处理功能。
如前面所述，接口子系统(IFS)使得海量存贮库10具有径由各种计算机网络向和从其它计算发送和接收数据的能力。此IFS由一组松弛耦合的模块组成，具有能满足用户复杂的需求所要求的灵活性。采用可互换和可扩展的IFS部件使得可将各IFS模块配置成能支持特定性能和功能需求。各IFS均采用商品化硬、软件产品。各IFS均由一IFS计算机模块(ICM)和一文件目录模块78(FDM)或卷目录模块78(VDM)组成，并被耦合到一主接口模块74(HIM)。IFS磁盘服务器19包含一IFS计算机模块120(ICM)，后者可由一CRAY X-MP/14se超级计算机构成，以得到高性能的联机归档能力。另外的各个IFS磁带服务器单元14、16、18和21采用一ICM122，它可由一CONVEX232计算机构成，这种设置使用户可与海量存贮驱动器直接接口。IFS磁带服务器计算机122和IFS磁盘服务器计算机120完成相同的基本功能，但具有不同的性能特点。IFS磁带服务器和IFS磁盘服务器间的数据和通信长度由服务器间网络76提供。
主接口模块74(HIM)含有给系统提供与低速和高速用户系统接口通信能力的物理接口部件。这是一个本技术领域中众所周知的部件和适配器的逻辑组合，它们提供与线路68上Ethernet网络、线路72上HYPER channel网络、线路70上FDDI令牌环网络和线路66上的高速HippI通道相接口的能力。因此，HIM74即使将系统能与连接到一个或多个IEEE标准802.3局域网(LAN)的用户系统进行通信。
HYPERchannel处理器适配器给系统提供与连接到一或多个HYPERchannel网络的用户系统进行通信的能力。本系统需要有两个不同的HYPERchannel处理器适配器。A130 HYPERchannel适配器给系统提供CRAY计算机120与连接到HYPERchannel网络的用户系统通信的能力。这一适配器专门指定一对为与IFS计算机120连接的16位高速同步接口。一A400 HYPERchannel适配器与PL150处理器接口相组合提供CONVEX C232计算机122与连接到HYPERchannel网络的用户系统通信的能力。这些部件均是市场上可得到的，也是本技术领域所公知的。
光纤分布数据接口(FDDI)采用实现FDDI标准的SUPERNET芯片组。
对CRAY IFS计算机120作直接HippI通道连接。HippI通道所能支持的通过HippI数据链路的有效传输速率至少为200Mbps。
CONVEX C232计算机122通常并不提供直接与CRAYHippI通道相兼容的I/O通道。因此，采用Ultra产品来实现CONVEX C232计算机与HippI通道之间的连接。此系统能在CONVEX C232计算机122与Ultra Network Hub之间达到200Mbps。
图3中详细说明C232计算机122。它含有三个CPU124、126和128。每一计算机124、126和128均双向耦合到一具有二I/O通道132和134的纵横存贮器130。采用多处理器设计使运行软件能允许并行处理不相同的串件或者多个中断。计算机122采用64位的字，并能够附设有2GB的物理存贮器。这一存贮器被划分成一系统存贮器和一磁带缓冲存贮器。纵横存贮器130在I/O通道134上的输出通过外设接口适配器136耦合到四个高速并行接口单元138、140、142和144。这些高速并行接口单元的输出为图2中所示由IFS计算机122的输出90。它们被用于将数据传送到交换子系统42。
构成纵横存贮器130组成部分的磁带驱动器缓冲器，被用于将磁带驱动器数据传送速率与被连接到用户系统接口的传送速率加以匹配。此磁带缓冲器还使得更有效地利用驱动器。当缓冲器中积累了足够多高数据可向磁带驱动器使有效传输时，即进行向驱动器的数据传送。反之，当缓冲器由磁带驱动器积累了足够多的数据可做有效传输时，即进行向用户系统的数据传送。
纵横存贮器130中整个2GB的存贮范围可适用于各计算机124、126、128和I/O通道132及134。所有通过高速并行接口单元138、140、142和144的四个磁带驱动器能同时进行操作。各CONVEX ICM122具有最多可达五个的文件目录模块78(FDM)，它们每一个都包括一存贮媒体，它或者由一用于存放光盘连同两个光盘驱动器148的小型光盘设备组成，或者由一磁盘驱动器系统组成。FDM78提供用于文件系统目录的存贮装置。
为快速和频繁存取目录信息，目录数据最好被置于与实际数据分开的媒体上。由对FDM或VDM78的询问，用户无需将磁带装入驱动器中即可访问库的目录信息(用于文件或卷服务器应用程序)。这就使得磁带驱动器能更有效地来仅处理数据读、写操作。同样磁带从盒式磁带库中取走，而仍保持目录数据。当将磁带上的信息输出给另一方时，此可移动的媒体即作为将目录信息传送给接收方的装置，免除了必须查遍被传送的磁带媒体。
为达到对存放目录信息而提供，大存贮容量、可移动性、及快速和频繁访问的目的，采用一含有存贮器架中的可擦除光盘和可擦除光盘存贮器的小型盘设备。可将这些光盘为了归档小型盘设备中取走，而且可对其加以擦除。各小型盘设备包含有用于24个可擦抹光盘的存贮器和用于两光盘驱动器的空间。每一光盘均为双面的，可总共保存1GB数据。光盘驱动器148采用具有可擦除性的磁光方法。这些均属当前商业化产品。另外，也可采用磁盘驱动器系统，或者将目录存放在磁带媒体上的专用保留目录区中。
五个FDM或VDM78连同线路152上的FDDI用户输入、线路154上的Ethernet用户、和线路156上的MSL控制LAN一起连接到一输入/输出处理器150(IOP)。IOP 150与耦合到I/O通道132的处理器接口适配器158接口。HYPERchannel160上的用户输入通过和适配器162的耦合到接口164，此接口164的输出也与接口适配器158进行通信。线路170上的用户Hippl通道被耦合到HIM74中的Ultra电路172，后者与处理器接口174和输出耦合到I/O通道132的接口适配器176进行通信。
服务器间网络76，如图2A中所示，通过线路178连接到主接口模块74中的一Ultra网络集线器180和IOP182，后者允许CRAY计算机120与CONVEX计算机122之间的通信。此通信包括由CRAY计算机120磁盘存贮器传送的文件，以在任一连接到计算机122的磁带驱动器上对其进行归档。Ethernet LAN线路156被用于向控制子系统40(图1和图2中所示)发送请求和用于从控制子系统40接收有关请求的状态。
图4中详细表示了CRAY ICM计算机120。主机184为一CRAYX-MP/14se，它是一估算性能为每秒32×106指令(MIPS)的向量处理机。I/O子系统(IOS)由三个不同的I/O处理机(IOP)组成。第一个为主IOP(MIOP)186，第二个是磁盘IOP(DIOP)188，和第三个为一辅助IOP(XIOP)190。两个100MB(兆字节)通道192和194通过IOS缓冲器196将主机184连接到IOS。
MIOP186负责的用户HYPERchannel198、FDDI通道200、Ethernet通道202、和服务器间网络通道178提供接口。作为主接口模块74的一部分的Ultra网络集线器204通过一VME接口206耦合到MIOP186。
DIOP188负责主机184中央处理器与磁盘驱动器208和210的接口。磁盘驱动器208和210采用8个磁盘驱动器提供总共9.6GB的磁盘存贮量。驱动器208和210用于为主机184所存贮的文件提供联机能力。驱动器208和210通过控制器212和214接口到DIOP188。
X1OP190负责通过Ultra接口218将HippI接口到用户线路216，此Ultra接口218由一Ultra网络集线器和能将HippI通道伸长到最大达2Km的链路适配器组成。还有-IBM Block Mux通道220用于将一IBM磁带驱动器222附加到主机184上。IBM磁带驱动器222被设置成用于维护，并作为一种装载新的或修改的系统软件的途径。
如关于图2的先前所述，交换模块42(如果被用于系统10中的话)由一个或多个交换部件组成。图5和5B为一纵横制交换节点的示意图。此2×2纵横制交换器224为交换子系统42的中心，含有四个独立的端口226、228、230和232。交换器224使得任意两个端口被加以连接，从而提供支持两个同时的数据传送的能力。端口的独立性使得此2×2纵横制交换器224能被加以重新配置而不必中断通过其它端口的数据传送。这样，任一IFS计算机即可不仅被连接到任一驱动器子系统48，而且能由交换器224作互相连接。
初始，每一纵横制交换节点均被设置成“直通”状态，如图5A中所示。端口226连接到端口230，端口228连接到端口232。为作数据传送，这些端口连接被打开，并连接所希望端口来达到所希望的连接状态。在图5B中，端口226被连接到端口232以得到一接口计算机(IFS2)与一驱动子系统48(DRS1)间的连接性(见图6)。应指出，交换节点236无需进行配置，因为它仍处于初始化的“直通”状态，并因此提供至驱动器DRS1的连通性。这样，对于任何要发生的数据传送，仅需配置一交换节点。
控制纵横制交换配置的Non-Blocking(不闭塞)算法是基于这样的前提，即各个IFS时交换节点列内垂直端口进行排他式访问。图6中，IFS2专用垂直端口226和230，和通过“SNY”的节点254上的垂直端口，而端口232和228则可为一第二接口计算机(IFS1)用来取得到DRS1的连接性。这种使得仅能通过其自身的交换节点列的IFS垂直连接方案，防止一IFS干扰或“阻塞”来自另一IFS的数据传送。
例如，图6表明三列每列被表示为正由一接口计算机(IFS1、IFS2和IFS3)访问，各列中带有N个交换结点，并包含N行，各行具有一个至驱动子系统(DRS1至DRSN)的输出。至该第一2×2交换器224的端口226的输入可被耦合到其他端口中任一个，如端口230。该端口可被连接到一第二2×2纵横制交换器254的端口中的任一个，例如像端口238。然后I/O端口238可被连接到交换器254的其他端口的任一个，如端口250。同样，连接可以交换器254的端口250伸展到交换器SYN的端口252，和通过端口256到交换器SNZ的端口258。由交换器SNZ的端口260，信号可被耦合到一驱动系统(DRSN)。在交换器224和交换器SNZ之间可存在有任何所希望数量的交换器。
这样，可以看到，采用如图6中所示交换器之间所说明的连接，任一IFS磁带服务器计算机122(如在图6中以IFS1至IFS3所代表的)可使其任一个输出90(见图2)耦合到该2×2纵横制交换器的任一个输入/输出端口，结果被连接到任何驱动子系统单元48和驱动器单元44。就是以这种方式任一IFS计算机输出可被全局地连接到任何特定的驱动器子系统以便从或向任何磁带读取或写入数据。SWS42提供动态连结性以使进行IFS-DRS的重配置不致中断其他通道。
如早先所述，交换子系统42的目的是为在接口子系统14、16、18和21(见图2)与驱动器单元44的驱动器子系统48之间提供逻辑和物理接口，和为能使一IFS对所有DRS48作全局访问。在无需对所有驱动器子系统48作全局访问的作业中，可由系统除去交换器42而将IFS磁带服务器14、16、18和21直接耦合到对应的一个或多个驱动器子系统48，与存贮器56和传输机构50、52和54相配合来提供全局媒体访问(见图14)。
SWS42由模块化部件构成以满足所有可能的海量存贮库配置。这种灵活性使得海量存贮库能以各种不同数量的驱动器进行配置。各节点的端口的独立性使被配置的驱动器能同时和独立地传送数据至/由分离的用户。SWS42使各IFS14、16、18和21能访问驱动器单元44中的任一DRS48。这种全局DRS访问能力使得海量存贮系统能在驱动器中分散用户任务负担，从而能因优先考虑较近的驱动器(相对远距离驱动器)而使得媒体传送的需要降到最小。
如图7中所说明的，SWS42由四个模块组成。数据接口模块(DIM)82提供至一IFS14、16、18或21、或者至一DRS48的接口。但为简单起见，图7将讨论认为DIM82被通过线路90连接到任一IFS而DIM92在线路278上被连接到一DRS48的情况。但还应记住，SWS42也能以相反方式实现同样的功能。因而在图7中，将认为DIM82提供到IFS的物理接口，虽然它亦可作对一DRS的接口。
交换模块84(SM)为包含有图5A、5B和6中所示2×2纵横制交换器224的交换机构。交换控制模块86(SCM)提供与连接到CNS40(见图2)的MSL控制LAN95的接口。SCM86由控制子系统40(CNS)接收命令和控制所有模块以及SWS42的部件。诊断/分配模块88(DDM)含有内置用于SWS42的测试设备并将控制分配到各SWS42部件。
如前面说过的，DIM82是提供SWS42至任何IFS的外部接口的部件，而DIM92则提供到DRS48的外部接口。DIM82和DIM92两者中的接口功能284包含为此高速接口指定的均衡的差动驱动器和接收器。DIM82和92两者中的时钟去耦(de-coupling)缓冲器单元286提供一为使输入数据与SWS主时钟信号(未作出)相同步的装置。这种去耦作用是利用存贮器缓冲器单元286完成的，其以往复式操作来支持同时的存贮器读和写。在当输入数据由输入时钟信号被写进一存贮器缓冲器中的同时，由另一存贮器缓冲器按SWS42主时钟信号读出数据。
各DIM中的缓冲器控制单元288控制该往复式存贮器结构，为作诊断回送测试时DIM82(或92)进行配置，和提供至诊断/分配模块88(DDM)的控制和状态接口。各DIM82和92中的交换接口单元290提供至交换模块84的一个公共接口。各DIM82和92基本上是IFS数据服务器高速I/O通道的扩充。
交换模块84(SM)由一或多个交换部件292组成。各交换部件292均包含一2×2纵横制交换器224，一耦合到四个独立I/O端口中每一个交换接口单元226和一交换控制单元234。交换接口单元226借助至一DIM82或92或者另一交换部件292的连接性来提供SWS42的模块性。多个交换部件292可被连接到一起以实现所需数量的外部SWS42接口。
如早先有关图5A和5B的说明，此2×2纵横制交换器224是SWS42的核心。此2×2纵横制交换器224含有四个独立I/O端口。此纵横制交换器224可将任二个端口加以连接，由此提供支持两个数据同时传送的能力。端口的独立性使得此2×2纵横制交换器224能被重新配置而不必中断通过其它端口的数据传送。交换控制单元234提供至DDM88中分配部件294的接口。控制和状态信息即经过这一接口发送。重配置命令由交换控制单元234接收并被分配到各个纵横制交换端口。按照命令，控制单元由交换部件292收集状态并发送此状态给分配部件294。交换部件292提供1280Mbps的集合I/O带宽。
DDM88含有分配单元或部件294和一诊断单元296。分配单元294为交换控制模块86(SCM)提供一命令/状态接口和分配。接收到一命令后，分配单元294将控制信息分配给合适的SWS42部件。诊断单元296包含SWS42内置测试设备。它含有一测试模式发生器298，一输出交换接口300，一输入交换接口302，和一比较单元304。测试模式发生器298根据SCM86发出的命令产生已知的诊断测试格式并通过线路306上的交换接口单元300输出。线路306通过一DIM82将诊断单元296连接到交换部件292中一交换接口功能端口226。诊断测试模式由线路308上被测试单元接收到进行验证的输入交换接口302。比较功能304验证诊断测试模式。诊断单元296给SWS42提供产生一诊断测试模式的能力，使该测试模式通过各，或所选择的，SWS42部件，并验证此测试模式的完整性。这样的对每一SWS42部件的差错检验能力使得能在最低可替换单元级别上识别故障。这使成了敏捷的故障部件诊断，而SWS42的新颖的连接性和动态交换能力使得能不必中断在线数据传送而执行诊断操作。
交换控制模块86(SCM)含有对SWS42操作控制所必须的部件。SCM86通过MSL控制LAN95由控制子系统40(CNS)接收命令和向其发送状态。SCM86中的LAN接口单元310向SWS42提供至线路95上MSC控制LAN的接口。这种部件是现存商品化产品。交换控制器312通过接口310由CNS40接收高级命令，并将这些命令变换成为SWS42部件所要求的具体动作。交换控制器312为一商业化控制器产品。控制接口单元314提供商业化交换控制器单元312与诊断分配模块88之间的接口。控制接口单元314为一含有交换控制器部件接口的商业化产品。控制接口314不包含支持所有至各个SWS42部件的命令/状态接口的的足够的I/O通道。因此，命令/状态信息由控制接口314经由一并行接口传送到DDM88中的分配单元294。分配单元294具有充分的I/O支持所有至各SWS42部件的命令/状态接口。
驱动器子系统48(DRS)的细节如图8中所示。具体说，DRS48可由一ER-90记录装置(E-Systems，Inc.，产品，Dallas，Texas)构成。DRS48含有一记录器模块96(RM)和一驱动器控制器模块94(DCM)。RM96可以是各种不同类型，但在此优选实施例中为一旋转磁头记录装置。驱动器控制器模块94(DCM)提供至交换子系统42的接口。这一接口与DCM94的内部逻辑以及一与DCM94的接口相结合使用，以提供给RM96，以使得能在RM96与接口子系统14、16、18或21(见图2)之间传送文件数据和控制信息。DCM94还提供在线路95上由CNS40至MSL控制LAN的接口，这使得能对未逻辑连接到一IFS14、16、18和21的RM96进行控制。
DCM94包括有一接口部件316，一微控制器单元318(MCC)，一缓冲器单元320和一记录装置接口322。
接口部件316为一与SWS42接口的单元。它被设计成能与高速并行接口结合使用，使得在IFS磁带服务器14、16、18或21与DCM94之间，能以达640Mbps的猝发速率传送数据。接口单元316含有提供高速并行操作以及用于DCM94其余部件的通用同步接口的接口组件324。
MIC部件318除接口单元316和RM96外对DCM94的部件提供运行控制。MIC318包括一控制器326，由一16MHz微处理器及相关控制电路实现，这些控制电路包括一中断处理器，专用的随机存贮器(RAM)和只读存贮器(ROM)，地址译码器，和总线仲裁器。
控制器单元326还设有一组命令寄存器，微处理器通过它们与接口单元316、缓冲器单元320、和记录装置接口322相接口。它还包含与LAN接口单元328的连接。
LAN接口单元328提供一外部子系统控制器(CNS40)与控制器326之间通过MSL控制线95的通信。LAN接口单元328以一LAN芯片组实现提供标准的互连。MIC单元318使DCM94能以二种方式操作，联机和脱机。
在当IFS14、16、18或21与DCM94之间通过交换子系统42进行逻辑连接时，DCM94即进入联机方式。当一特定的IFS要求应用一被DCM94连接的专用RM96以进行存贮或检索文件数据时即发生联机操作。MIC318在这一方式中经由接口单元316从一IFS接收命令并进行相应的运行控制。被接收的命令请求一操作功能，例如数据检索，数据存贮，文件搜索，等等。所提供的操作包含为各部件和RM96生成高级命令，监视全部的模块操作，和协调部件间的动作。它还包括收集个别部件和RM96状态消息和命令应答并将这些消息和应答组合成适于传送给请求该功能的IFS的格式。
当在DCM94与任意IFS计算机之间没有逻辑连接时DCM94进入脱机方式。在此脱机方式中，与图2相关地讨论的CNS40监视DCM94和RM96两者的可操作性。这使IFS计算机能最大限度地利用DCM94所连接的RM96。MIC单元318在这种方式下经过LAN接口单元328从CNS40或者IFS计算机14、16、18或21接收命令，并根据该命令进行操作控制。所接收到的命令可指定任何可操作能力的执行，除去向或从一IFS计算机传送数据，因为不存在逻辑连接。脱机命令分为二类：诊断测试或为联机操作进行准备。诊断测试命令使CNS40能监视DCM94和RM96两者的可操作性。这些命令被用于启动可用于DCM94和RM96两者可用的内置测试设备的执行。为联机操作作准备的命令使一IFS计算机能最大限度利用RM96。这些命令使能这样的动作，例如在一IFS计算机14、16、18或21与一RM96之间形成逻辑连接之前磁带的定位，以减少连接后由搜导磁带上的特定文件而失去的时间。MIC318的运行性能是由控制器单元326中设置的一16MHz微处理器取得的。在脱机方式中MIC318的运行由提供DCM94与CNS40间串行通信通路的LAN接口单元328触发启动。
缓冲器部件320平衡IFS磁带服务器14、16、18或21与RM96之间有效的猝发数据传送速率的不一致。此缓冲器部件320也对被写到磁带的数据进行验证，并包括有一多路存取缓冲器单元330，一缓冲器控制单元332，和一写后读比较单元334。
多路存取缓冲器单元330(MAB)提供一个固态存贮器用于数据在个别IFS磁带服务器与RM96之间传送时作暂时存贮。这一存贮器解除某些对磁带器的存贮器的竞争，并使得能实时地重新访问文件的部分以证实它确实已被写到磁带，并在需要时将其重新写到磁带。缓冲器控制单元332提供寻址和控制信息到MAB330，和使得MIC单元318能在诊断测试中应用访问MAB330。
写后读比较单元334(RWC)提供为证实写过程中数据在逻辑意义上是被正确地写到磁带上所需的逻辑。RWC单元334还包含一装置向缓冲器控制单元332指明文件的一部分应加以重写。
MAB单元330为一采用商品化的1兆位动态RAM的500兆位的循环存贮器。缓冲器的大小为补偿传送速率差异和予期的由数据被写到磁带直到其被返回证实之间的延时所需的存贮器量。MAB单元330提供一数据接口到接口单元316、缓冲器控制单元332、RWC单元334、和记录装置接口单元322。这些接口的组合使得能按照被执行的命令类型同时、无冲突地访问MAB330。在磁带存贮操作期间，接口单元316传送数据到MAB330，而记录装置接口部件单元322和RWC单元334同时动作由MAB330中不同位置接收数据。在由磁带检索操作期间，记录装置接口单元322传送数据到MAB330，而接口单元316同时由MAB330不同位置检索数据。
在诊断操作期间，MIC单元318通过缓冲器控制单元332传送数据到MAB330。接着，MAB330同时传送数据到记录装置接口单元322，并在滞后一地址后传送到RNC单元334以验证DCM94和/或RM96的操作。数据以与至接口单元316的接口相兼容的格式存贮进MAB330中。由MAB330接口的其他单元进行格式转换。
缓冲器控制单元332具有一状态反馈控制器和为提供对MAB330中存贮器作功能控制所需的逻辑，诸如寻址、接口仲裁、传送方向指示等。缓冲器控制单元332包含可由MLC单元318寻址的寄存器，准备作传送高级命令和状态消息之间。它还为MIC单元318提供一至MAB单元330的数据接口作诊断测试中应用，提供一与RWC单元334的接口以确定何时应将一文件的一部分重新写到磁带。缓冲器控制单元332及其与MIC单元318的对话仅在高级命令/状态传送基础上进行。缓冲器控制单元332采用众所周知的现有技术，使多个接口能同时、无冲突地访问一公共存贮器。这一技术基于每一接口支持的时间位移存贮器数据和地址信息。
缓冲器控制单元332还包含保证文件数据能以恰当排列的方式进行检索的措施。为此，缓冲器控制单元332增加一对磁带写入一数据块前的数据块的辩识标记。这是因为在此实现中包含有重写能力而必须的。当由磁带读取一文件时，将可能再现备份数据块。这在如果文件初始被写入时产生差错时就会发生，使得一或多个数据块要被加以重写。此缓冲器控制单元332利用此辩识标记来确定哪一个备份数据块在文件检索操作期间应当传送到接口单元316。这一能力保证能以先前被存贮的顺序检索无差错的文件。
RWC单元334采用比较电路来取得对数据被写到磁带的可靠的验证。这使得能在诊断测试中进行被写入磁带数据的比较，并提供一将存在故障的磁带作逻辑“切断”的措施以保证维持可接收的误码率(BER)。RWC单元334提供与MAB单元330和记录装置接口单元322两者的接口以接收予先被写到磁带的信息。RWC单元334对某一定数据进行按位的比较操作，以保证由RM96接收的数据与被传送到它以便写到磁带的数据相同。
在这一过程期间的差错检测表明RM96中的差错检测和校正(EDAC)单元的纠正能力超出了数据的写后读期间。这也意味着在该磁带段一无法接受的缺陷，并促使RWC单元334指令缓冲器控制单元332将不正确的数据重写到磁带的另一段。由这种方式作逻辑“切断”坏磁带段，磁带的不可校正BER被有效地设置而不必予先屏蔽它。这一过程连同磁带的性能，以及RM96中的差错检测和校正单元实现一种差错纠正策略，以保证存贮到和检索自磁带的数据可接受的BER。缓冲器单元320不降低有效通道传输速率地完全补偿RM96的240Mbps的固定数据传输速率与在1Mbps和RM96(240Mbps)速率间变化的有效通道传送速率之间之差。
记录装置接口单元322(RCI)补偿MAB330与RM96之间的数据格式和逻辑差异。RCI322还提供有一变换MIC单元318与RM96间传送的命令和状态响应的格式和逻辑的装置。RCI322采用一数据接口单元336和一控制接口单元338实现。
数据接口单元336(DIF)含有平衡ECL(发射极耦合逻辑)线驱动器和接收器，用于在DCM94与RM96之间传送数据。DIF336具有一对唯一的(一输入、一输出)接口至MAB单元330和RM96以使能这一传送。DIF336的设计保证RCI322部件能同时传送数据到和从RM96，以此来支持DCM94执行写后读验证。DIF336还提供DCM94与RM96间的时钟差还提供与控制接口单元338的接口用来接收方式信息。DIF336根据这种信息以两种方式之一运行，正常方式和回迭方式。在正常方式中DIF336用于在MAB单元330与RM96之间传送数据。在回送方式，这仅在诊断测试期间进入，DIF336由MAB330接收数据并将这一数据直接发送到RWC单元334以与原始数据进行比较作DIF336操作验证。
控制接口单元338(CIF)含有一组命令寄存器，MIC单元318部件通过它们与RW96通信。CIF338还包含有发送辅助数据和差错标志的ECL接口，并发送RW96命令及状态应答的接口。
线路340上的差错标志是一表明最高值以下某一水平的校正能力的信号，此校正能力低于文件检索中RW96的差错检测和校正(EDAC)。这一信号确定对原始数据写何时重写一数据块，或对随后的数据读何时磁带恶化到需要将其重写到另外的磁带。这一信号被用于监视磁带重复就用和时间上的BER恶化程度。此信号报警的等级可加以编程。此信号还监视一文件被第一次写到磁带，以保证其写入是在某一定的可校正范围内。不能通过差错校正阀值比较处理的数据块将被重写到磁带上。有可能，一文件被写到磁带在写后读过程中通过了换位比较，但在将校正数据作为输出中差错校正能力则处于其极限状态。在这类情况中，将被编程为一低的等级，其差错标志将说明已超过了某种校正能力。
辅助数据接口线242提供在合式磁带的纵向磁道上存放辅助信息的方法，以用于后面文件搜寻或检索过程中。辅助数据接口线342被作成为一对(一输入、一输出)独特的串行接口。控制接口344提供一双向串行接口，通过它可传送RW96命令和状态消息。
由DIF单元336提供的数据接口独立地并同时地至和/或从RW96传送数据，而如果希望的话可以RW96的固定速率(240Mbps)。CIF单元338向和从RW96以标准的9.6Kbps的速率传送信息和状态。辅助数据接口342在RW96与CIF单元338间以38.4Kbps的速率传送信息。
记录模块96提供旋转磁头记录装置，它是现有技术中从所周知的，被用于此海量存贮系统中作永久性存贮和此后的文件数据检索。此旋转记录装置利用四对磁头并采用螺旋扫描技术以获得高速文件存贮和检索。此记录装置采用盒式磁带作为存贮媒体。它具有达到高磁带速度以支持文件搜索的能力。RM96实施一种具有创造性的差错校正策略以保证可接受的BER。另外，它还包含一组完善的内置测试设施以保证单元的可测试性能。它还采用斜方位记录，这较之非斜方位记录大大改善跟踪差错的允限，并满足BER的要求。由于相邻磁道上的磁信号作垂直取向，在发生跟踪差错时，因再现磁头与实际读取中的磁道邻接的磁道的磁信号之间的磁耦合所带来的噪声将大为减小。采用斜方位记录是补偿因周围环境对磁带的影响引起的跟踪差错的一种有效措施。它也是保证交叉读取的有效措施，因为它补偿因不同记录装置中的机械容差产生的跟踪差错。
RM96提供一能以一固定的猝发速率240Mbps传送数据的并行接口。此接口被作成为一对(一输入、一输出)单向接口，各自均能达到240Mbps的传送速率。各接口均由电子电路实现，以得到240Mbps的独立的数据传送，支持写后读验证功能。RM96能根据所发出的单一命令以猝发传输速率传送或接收连续的数据块。
记录装置的磁带传送驱动电机能够以高达每秒300英寸(IPS)的速度向前或向后双向使磁带作往返运动来支持实现快速文件搜索的能力。此电机还提供磁带速度变化中的平滑加速度，以防止损伤磁带。自动装载功能包含自动检测磁带盒尺寸，装载磁带盒到卷带轮上，并将磁带卷绕在螺旋扫描机构上。此记录装置96一般在磁带盒由一机械存取器或操作人员手工插入记录装置接近5英寸之后三秒钟之内完成全部自动装载功能。记录装置96根据来自DCM94的命令进行相同但相反步骤的卸载功能。执行这一命令使磁带盒一部分(约三英寸)被弹射出，其足够由一机械存取器取走。如早先提出的，所描述的记录模块96是可由市场供应的。
全局盒带存取的存贮子系统104(图2B)(STS)的实现包含有最好由旋转模块(RTM)组成的存贮模块112。RTM112为作成一尺寸为40″×40″×40″的固定支架。此RTM112配置有单个的用于盒带的存贮插槽，其中唯一地存放二种尺寸盒带中之一种。RTM112的第一种结构如图9中所示。在这一结构中，RTM112具有两列346、348，在两个边的每一个上并列具有20个存贮插槽。一个边被规定作为能对一CAM106(见图2B)可正常进行盒带存取的模块面，与一个正常不能进行盒带存取的面的末端相对。各存贮插槽350搁置一单个盒带，这样，此结构总共含有80个盒带(每边可存取40个盒带)。
在图10中所示第二结构中，RTM112在其两边的各边上设置具有20个存贮插槽354的一单列352。这一结构中的各槽354可接收一单个的较大尺寸盒带，因而总共含有40个盒带(每一边可存取20个)。存贮插槽350或354被安装在RTM112内部一可旋转的基座356上。这一基座356作成可旋转的就使得在RTM112一边上可存取的盒带能在相对边上进行存取。RTM112通过一众所周知类型的接口由CNS40接收旋转命令，它由CNS40加到线路110存贮控制LAN信号(图2B)。线路110上的存贮控制LAN信号利用一Ethernet型LAN，所有的RTM112和所有传输子系统56模块(图1和2B)均被连接到此LAN，以便由CNS40接收命令并向其发送状态。
RTM112利用精密步进电机提供旋转能力。此旋转能以90°增量进行，并具有平滑方式以免带盒太大的振动。各存贮插槽350和354均以一众所周知的滞留机构来保持盒带。
另外，此存贮子系统104还包含图12和13中所示的馈送模块(FTM)112。各馈送模块112均作成与旋转模块(RTM)112相同的由多个单个的用于盒带的馈送存贮插槽构成的固定支架。这些存贮插槽为馈送式的，并被配置在模块112的相对边上，使得被存放在其两边上的盒带的能为位于模块两边的CAM106所存取。此存贮子系统还包含末端单元(EV)113，用来由存取器接收磁带传送到记录装置模块或横向传送模块。
如同由图11中可看到的，这是一推荐的本发明海量存贮库的底平面，RTM112被设计得随同其它RTM模块112附着到一轨道部件(未作出)来构成一排。此RTM112设计允许模块叠置。这就使得能作成包括四个垂直聚集的RTM112的存贮装置列的结构。或者，此存贮装置排由多个并列的馈送模块(FTM)112构成。
在RTM模块112的优选实施例中，一些媒体存贮插槽350被用于搁置记录模块96，如图9中所示。此安装措施使记录模块96提供与盒带存取器模块106的盒带接口。采用FTM112时，对记录模块存取要通过各末端单元(EV)113。
RTM112的旋转能力使系统具有内置冗余性能。使得RTM112旋转的情况是，或者盒带存取器模块106失灵，或者是记录模块96不能让一不同的合带存取器模块存取一盒带。这种冗余性是本设计的一个关键部分，并同样地由馈送模块(FTM)112的馈送存取特性来取得。
每一批量装载模块358(BLM)(见图2B)被用作为一载运欲被装载的或已由该横向传送模块108卸载的盒带的运送车。此BLK358被作成为带有安装两盒带存贮单元的构造的可滚动的框架，其中每一个均为带有单个插槽的箱式容器，以此来存放盒式磁带。在一种结构中，此盒带存贮单元以并列方式提供有两列十个存贮插槽。整个结构含有二十个盒带。此存贮单元这样来存放盒带，使他们仅能由此盒带存贮单元的一边存取。此批量装载模块358很容易由人通过砖面地或铺地毯地板及上下坡道移动。一装满盒带的存贮单元重约30磅，并易于由人们从BLM358移出插进横向传送模块108中。这就使得具有一迅速的途径以手工装载大量盒带到横向传送模块108而不降低其完全的运行状态。
传输子系统56(见图2B)被设计以保证各盒带能为各盒带存取器模块106存取，并能与每一记录模块96相结合应用。各盒带存取器模块106(CAM)具有一存取器控制电子部件，用于为单个操作装置组件提供控制功能。此控制电子部件由图2B中线路110上的控制子系统40接收操作器命令。这些命令被变换成分离的操作器动作指令，它们通过一个经调制的双工红外通信链路被发送到操作器组件。同样，此电子部件通过红外通信链路接收操作器状态，并进行为通过通信线路10传送该状态到控制子系统40所需的变换。控制电子部件357被安装在旋转模块112中。见图9和10。依靠将这一模块置于存贮装置排的长度中心，就可将操作器组件的通信范围加倍。采用控制电子模块357来提供操作器组件通信，将消除本来会因其运动而产生的物理电缆干扰的可能性。
由图11的12将会注意到，各盒带存取器模块106在两排存贮模块112之间平行运动。这样，面向内对着盒带存取器模块106的模块112的面或边可为盒带存取器模块106所存取。这样被置于模块112的排360与362之间的CAM106可访问那些向内面对排360与362之间的空间的模块中的任一个。不过，假定在排360与362之间的CAM106发生故障。在这种情况下，排362中的旋转模块(RTM)112可转动180°以使得排362与364间的CAM106为它们服务。同样，可将排360中的旋转模块112旋转180°以使排360与366中的CAM106能为它们服务。另一方面，利用馈送模块(FTM)112，CAM106可以访问以服务于面向着CAM的边和背离CAM的边。这样，就将自然冗余引入系统。
在图11中还可看到，横向传输模块108被附着在模块112的端部，这样就使得任一给定排中任一模块112中的任意盒带能由CAM106移出并传送到一横向传输单元108。横向传输单元108将该盒带由一横向传输单元移到另一个直到它到达旋转模块112的所希望排，在此相关的CAM106将其由此横向传输单元108取出并将其置于模块112中的恰当的位置。
这样，在此公开了一个新颖的海量存贮库系统，它具有三个主要功能子系统，包括一文件服务器子系统，一控制功能子系统，和一媒体处理子系统。文件服务器子系统包含第一磁盘服务器接口计算机，它提供高性能联机归档能力。多个第二磁带服务器接口计算机将系统用户通过一采用互相耦合的纵横制的交换模块耦合到系统中任何存贮单元。
媒体处理子系统提高对存贮单元的全局访问，并包含有存贮单元模块，后者使得存取器模块能存取存放在存贮模块两边上的存贮单元，从而将内置冗余提供到系统。此外，横向传输模块使得存贮单元能由旋转模块的一排被传送到另一排。
控制子系统在监视系统的动作、进行系统诊断、和以硬拷贝或软拷贝格式提供系统信息外，还对所有资源进行分配和再分配。
虽然本发明的描述是涉及的一优选实施例，但并不是意图将本发明的范畴局限于所述的特定形式，而是相反，应包括所有那些可被包含在所列权利要求中所定义的本发明的基本精神和范畴之内的替换、变型和等同物。

Claims (23)

1.一海量数据存贮和检索系统，其特征是包括：
多个构成一海量存贮库的信息存贮装置；
多个数据记录器模块，用于由和向信息存贮装置读取信息和写入信息，每一所述数据记录器模块被配置成用于接受信息存贮装置的装载；
接口装置，双向耦合到数据记录器模块，用于由和向被装载进数据记录器模块的信息存贮装置同时读和写信息；和
一控制计算机，用于向海量存贮库产生一第一命令信号输出，以把信息存贮装置装载进一数据记录器模块，所述控制计算机还用于产生一第二命令信号，以将接口装置耦合到装载有该信息存贮装置的记录器模块。
2.权利要求1中所述系统，其特征是还包含一库目录，它包括用于存贮存放在多个信息存贮装置中的信息的数据目录的装置。
3.权利要求2中所述系统，其特征是其中该库目录还包含用于应答一请求而产生一用于标识一信息存贮装置和按该请求所标识的信息存贮装置上的一个位置的定位输出信号的装置；该控制计算机还包含响应该定位输出信号而产生该第一命令信号的装置。
4.权利要求1中所述系统，其特征是还包含一库目录，它包括用于存贮被存放在此海量存贮库中的信息存贮装置的数据目录的装置。
5.权利要求4中所述系统，其特征是其中此库目录还包含用于响应一请求而产生一用于标识响应该请求的信息存贮装置的定位输出信号的装置；该控制计算机包含响应该定位输出信号产生该第一命令信号的装置。
6.权利要求1中所述系统，其特征是还包含有缓冲器装置，用于同时存放被发送到数据记录器模块以便写到信息存贮装置的信息和在从由信息存贮装置读数据时由数据记录器模块接收的信息。
7.权利要求6中所述系统，其特征是其中该缓冲器装置包含写后读比较装置，用于将所存贮的读出信息与所存贮的写入信息相比较以验证记录操作的正确性。
8.权利要求1中所述系统，其特征是所述海量存贮库包括：
多个存贮模块，各自在其至少一边上带有多个开口用于保持信息存贮装置；和
一与存贮模块相关连的存取器，用于由该存贮模块中一开口检索一个信息存贮装置以便装载进一数据记录器模块中。
9.权利要求8中所述系统，其特征是所述数据存贮模块包含多个边而且还包含有使所述存取器能访问各边以便检索被保持的信息存贮装置的装置。
10.权利要求9中所述系统，其特征是其中的使得存取器能访问各边的装置包括用于定位各存贮模块的装置使得所述存取器能访问该存贮模块的每一边。
11.权利要求9中所述系统，其特征是其中使得所述存取器能访问各边的装置包括由存取器对存放在存贮模块的任一边上的信息存贮装置作馈送访问的装置。
12.权利要求1中所述系统，其特征是还包含连接到接口装置的用于对由海量存贮库所频繁请求的信息加以归档的装置。
13.权利要求12中所述的系统，其特征是还包含有：
用于监视存贮在按照某些参数归档的装置中的信息的装置；知
用于响应这些参数操纵被归档信息的装置。
14.权利要求13中所述系统，其特征是其中操纵装置包括在当这些参数变化离开所标识的极限时将被归档的信息发送给海量存储库的指定的信息存贮装置的装置。
15.权利要求13中所述系统，其特征是其中操纵装置包括在当这些参数变离一所标识的极限时截断存放在归档装置中的信息的装置。
16.一海量数据存贮系统，其特征是包括：
一存贮模块，具有用于在其多个边上保持多个记录媒体的装置；
至少一个记录器模块，具有向和由一被插入的记录媒体写和读数据的装置；
一记录媒体存取器模块，用于由存贮模块的一边检索一被保持的记录媒体和用于将记录媒体插入记录器模块；和
用于对保持在存贮模块的任一边上的记录媒体进行存取以便插入到记录器模块的装置。
17.权利要求16中所述系统，其特征是其中进行存取的装置包括使存取器模块能对存贮模块的任一边上保持的记录媒体作馈送存取的装置。
18.权利要求16中所述系统，其特征是其中进行存取的装置包括定位各存贮模块以使得存取器模块能对在存贮模块的任一边上所保持的记录媒体进行存取的装置。
19.一海量数据存贮库系统，其特征是包括：
多个存贮装置，被集中在一库中并可由其中加以检索，各存贮装置具有多个存贮在地址单元的数据文件；
文件目录装置，用于存贮文件目录信息和用于响应一请求产生一标识符合该请求的存贮装置和数据文件的定位信号；
响应该定位信号用于由库中检索被标识的存贮装置的装置；和
一数据记录器包括用于接收被检索到的存贮装置的装置，所述数据记录器还包含有响应该定位信号将检索到的存贮装置排队到符合请求的数据文件的地址单元的装置，数据记录器装置由和向该相响应数据文件进行读和写。
20.一海量数据存贮库系统，其特征是包括：
多个存贮装置，被集中在一库中并可由其中进行检索；
目录装置，用于存放目录信息和用于响应一请求产生标识符合请求的存贮装置的定位信号；
响应该定位信号由库中检索被标识的存贮装置的装置；和
一数据记录器包含用于接收被检索到的存贮装置的装置，此数据记录器还包含有由和向所接收的存贮装置读取数据和写入数据的装置。
21.权利要求20中所述海量数据存贮库系统，其特征是还包括：
多个数据记录器，用于由或向被接收的存贮装置读取数据和写入数据；和
其中的检索装置由库中检索被标识的存贮装置以便传送到多个数据记录器中的任一个。
22.权利要求20中所述海量数据存贮库系统，其特征是还包括：
多个数据记录器，用于由和向一被接收的存贮装置读数据和写数据；和
将多个主计算机中的一个连接到多个数据记录器中任一个的装置，使得该主计算机能由和向被接收到与该主计算机相连的数据记录器中的存贮装置读数据和写数据。
23.权利要求22中所述海量数据存贮库系统，其特征是该库包括多个各自保持有多个存贮装置的数据存贮模块，和在存贮模块与多个数据记录器中任一个之间传送存贮装置的装置。
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