JPH04340619A - ディスクアレイシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明はコンピュータシステムの
ディスク装置に関し、特に障害時の運転継続処理を改良
したディスクアレイシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンピュータシステムの外部記
憶装置に障害が発生すると、ほとんどの場合は記憶デー
タの破壊をともなうので、コンピュータシステムの運用
に与える影響が大きい。そこで、従来は２台の外部記憶
装置を用いて障害を回避する運用方法がとられている。

【０００３】以下、この種の障害回避方法をとる従来の
外部記憶装置について図を参照して説明する。図２９に
示すように、通常の動作時は実行プログラム側からはセ
レクタ５を介してディスク装置６ａに対してのみアクセ
スし、入出力制御装置３を介してメインメモリ４とデー
タの受渡しをする。ディスク装置６ｂにはバックアップ
データが保存され、ディスク装置６ａに障害が発生する
と、セレクタ５はディスク装置６ａをディスク装置６ｂ
に切り替えてバックアップデータに基づいてコンピュー
タシステムの運転を継続する。障害から復旧させる場合
は、障害が発生していないディスク装置６ｂからディス
ク装置６ａにデータを転送する。

【０００４】図３０は従来の障害回避の別の例であり、
通常の動作時はメインメモリ４からのデータを入出力制
御装置３およびセレクタ５を介してディスク装置６ａお
よびディスク装置６ｂに同時に転送する。ディスク装置
６ａからメインメモリ４にデータを転送する場合は、デ
ィスク装置６ａとディスク装置６ｂから同時に同じデー
タを読み出し、データ比較器７で２つのデータを比較し
、両者のデータが一致しない場合は、障害が発生したデ
ィスク装置６ａまたは６ｂを特定してコンピュータシス
テムから切り離して運転を継続するようになっている。 障害から復旧させる場合は、障害が発生していないディ
スク装置から障害が発生したディスク装置にデータを転
送する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のディスク装置では、入出力制御装置を通して障害から
復旧する際の処理を実行する必要がある。特に、バック
アップデータを復旧する際には、通常のデータ転送に加
えてディスク装置間のデータ転送のために、入出力制御
装置にかかる負荷が増えてコンピュータシステム全体の
スループットが低下するという欠点があった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、入出力制御装置の負荷を増やすことなく障
害の復旧をすることができるディスクアレイシステムを
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、複数個のディスク装置から構
成されるディスクアレイシステムにおいて、隣接するお
のおののディスク装置の記憶内容の書き込み、読み出し
が相互に可能なアクセスポートを有しこのアクセスポー
トによってディスク装置がトーラス状に接続される。

【０００８】

【作用】本発明はこのように構成されているので、ディ
スク装置の障害の発生に備え、ディスク装置の記憶内容
をアクセスポートを介して複数のディスク装置にバック
アップし、障害から復旧したときに前記複数のディスク
装置からバックアップした記憶内容を読み出し、障害が
復旧したディスク装置に再格納することができる。また
、ディスク装置に障害が発生したときに、障害を発生し
たディスク装置を切り離し、他の複数のディスク装置に
バックアップされた記憶内容を基に運転を継続すること
ができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面によって説明する
。図１は本発明のディスク装置の実施例におけるブロッ
ク構成図である。同図において、１はマトリクス状に配
置された複数個のディスクセル１ａから構成されるディ
スクアレイであり、ディスクセル１ａはアクセスポート
１ｂを介して、それぞれ図示の左右方向、上下方向に隣
接するディスクセル１ａとトーラス状に接続されている
。本実施例では左右方向、上下方向ともに４個のディス
クセル１ａでディスクアレイ１を構成しているが、個数
に関する制限はとくに無い。２は転送するデータを選択
するデータマルチプレクサであり、左右方向のディスク
セル１ａの全てとそれぞれのアクセスポート１ｂを介し
て接続されている。３は入出力制御装置であり、バッフ
ァメモリ３ａとコントローラ３ｂとから構成されている
。メインメモリ４のデータは入出力制御装置３のバッフ
ァメモリ３ａを経由してコントローラ３ｂに指定された
１つのディスクセル１ａに転送される。入出力制御装置
３のコントローラ３ｂに指定されたディスクセル１ａの
データは入出力制御装置３のバッファメモリ３ａを経由
してメインメモリ４へ転送される。また、ディスクセル
１ａはそれ自身で隣接するディスクセル１ａとの間で相
互にデータを転送できる機能を持っていて、２台のディ
スクセル１ａ間でバックアップデータを互いに交換する
。

【００１０】図２はディスクセル１ａの詳細な構成を示
すブロック図である。同図において、１ｂは左右方向、
上下方向の隣接するディスクセル１ａとの間でデータ転
送を行なう４個のアクセスポートと、データマルチプレ
クサ２との間でデータ転送を行なう１個のアクセスポー
トである。１ｃは左右方向、上下方向の隣接するディス
クセル１ａとの間、およびデータマルチプレクサ２との
間のデータ転送を制御するディスクコントローラ、１ｄ
はディスク装置、１ｅは記憶媒体である。いま、４個あ
る隣接するディスクセル１ａのいずれかからアクセスポ
ート１ｂに読み出し要求があると、ディスクコントロー
ラ１ｃはディスク装置１ｄに読み出し要求を出して記憶
媒体１ｅからデータを読み出す。そこでディスクコント
ローラ１ｃは読み出し要求があったアクセスポート１ｂ
にデータを出力し、隣接するディスクセル１ａに転送す
る。また、データマルチプレクサ２からアクセスポート
１ｂに読み出し要求があると、同様に、ディスクコント
ローラ１ｃはディスク装置１ｄに読み出し要求を出して
記憶媒体１ｅからデータを読み出し、データマルチプレ
クサ２に接続するアクセスポート１ｂにデータを出力す
る。また、４個ある隣接するディスクセル１ａのいずれ
かから、またはデータマルチプレクサ２からアクセスポ
ート１ｂに書き込み要求があると、ディスクコントロー
ラ１ｃはディスク装置１ｄに書き込み要求を出して記憶
媒体１ｅにデータを書き込む。

【００１１】記憶媒体１ｅ上のデータ保存領域区分は図
３に示すように、Ｎ、Ｓ、Ｗ、Ｅ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｗｂお
よびＥｂの８領域に区分されている。このうち、Ｎ、Ｓ
、ＷおよびＥの４領域は通常のデータ記録に用い、残り
のＮｂ、Ｓｂ、ＷｂおよびＥｂの４領域は隣接するディ
スクセル１ａのバックアップデータを保存するために使
用する。

【００１２】次に図４を参照して、バックアップデータ
を格納する際の記憶媒体１ｅ上の領域使用区分を説明す
る。以下、データマルチプレクサ２とデータ転送をする
ディスクセル１ａのことをプライマリディスクセルと呼
び、個のプライマリディスクセルからバックアップデー
タを転送されるディスクセル１ａのことをセカンダリデ
ィスクセルと呼ぶ。同図の例ではディスクセル１ｆがプ
ライマリディスクセルであり、ディスクセル１ｇ、１ｈ
、１ｉおよび１ｊがセカンダリディスクセルである。 また、プライマリディスクセル１ｆからみてセカンダリ
ディスクセル１ｈの位置をＮ位置と呼び、以下同様にセ
カンダリディスクセル１ｇの位置をＳ位置、セカンダリ
ディスクセル１ｉの位置をＥ位置、セカンダリディスク
セル１ｊの位置をＷ位置と呼ぶ。ディスクセル１ａはト
ーラス状に接続されているので、任意のディスクセル１
ａをプライマリディスクセル１ｆに指定することができ
、これにともない、隣接するセカンダリディスクセル１
ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊの位置も自動的に定まる。 プライマリディスクセル１ｆのバックアップデータは以
下のように、４個のセカンダリディスクセルに自動的に
格納される。すなわち、プライマリディスクセル１ｆの
Ｓ領域のデータはＳ位置のセカンダリディスクセル１ｇ
のＮｂ領域に格納され、プライマリディスクセル１ｆの
Ｎ領域のデータはＮ位置のセカンダリディスクセル１ｈ
のＳｂ領域に格納され、プライマリディスクセル１ｆの
Ｅ領域のデータはＥ位置のセカンダリディスクセル１ｉ
のＷｂ領域に格納され、プライマリディスクセル１ｆの
Ｗ領域のデータはＷ位置のセカンダリディスクセル１ｊ
のＥｂ領域に格納される。

【００１３】図５に示すように、データマルチプレクサ
２とマトリクス上のディスクセル１ａ間でのデータ転送
は、それぞれのディスクセルのアクセスポート１ｂを用
いて行う。

【００１４】次に、プライマリディスクセル１ｆにデー
タを書き込むときの動作について説明する。ディスクセ
ルへデータを書き込むときの各ディスクセルの関係は図
６に示すように、入出力制御装置３のバッファメモリ３
ａのデータはプライマリディスクセル１ｆに転送され。 セカンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊに
はプライマリディスクセル１ｆのバックアップデータが
保存される。図７および図８に示すように、入出力制御
装置３はメインメモリ４のメモリ空間４ａにあるメモリ
領域４ｂをバッファメモリ３ａにあるメモリ領域３ｃに
転送する。コントローラ３ｂはデータ転送を制御し、同
時にバッファメモリ３ａのどの領域に転送するかを制御
する。次に、メモリ領域３ｃからデータマルチプレクサ
２を通ししてプライマリディスクセル１ｆにデータを転
送する。プライマリディスクセル１ｆは、転送されたデ
ータを図３に示したＮ、Ｓ、Ｗ、Ｅのいずれかの領域に
格納し、バックアップデータをセカンダリディスクセル
１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊに転送する。データ転送お
よび転送データをどの領域に格納するかは、ディスクコ
ントローラ１ｃが決定する。

【００１５】次に、図９および図１０を参照してディス
クアレイ１からデータを読み出すときの動作について説
明する。プライマリディスクセル１ｆからデータを読み
出す際には、バックアップデータを保存しているセカン
ダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊからもデ
ータを読み出し、データマルチプレクサ２に入力されて
入出力制御装置３のメモリ領域３ｃに転送され、引続き
メインメモリ４のメモリ領域４ｂに転送される。このと
き、いずれのディスクセルからのデータを転送するかは
コントローラ３ｂが制御する。

【００１６】次に、図１１乃至図１４を参照してバック
アップ処理をするときの動作について説明する。バック
アップデータを格納するディスクセルの位置は、プライ
マリディスクセル１ｆに転送されたデータの格納領域に
よって異なり、図１１に示すように、プライマリディス
クセル１ｆのＮ領域に転送されたデータはセカンダリデ
ィスクセル１ｈのＳｂ領域にバックアップデータを格納
する。同様に、図１２に示すように、プライマリディス
クセル１ｆのＳ領域に転送されたデータはセカンダリデ
ィスクセル１ｇのＮｂ領域にバックアップデータを格納
し、図１３に示すように、プライマリディスクセル１ｆ
のＷ領域に転送されたデータはセカンダリディスク１ｊ
のＥｂ領域にバックアップデータを格納し、図１４に示
すように、プライマリディスクセル１ｆのＥ領域に転送
されたデータはセカンダリディスクセル１ｉのＷｂ領域
にバックアップデータを格納する。

【００１７】次に、プライマリディスクセル１ｆが障害
により使用できないときのデータ書き込み動作について
図１５を参照して説明する。入出力制御装置３はプライ
マリディスクセル１ｆが使用できないため、メインメモ
リ４のメモリ領域４ｂのデータをセカンダリディスクセ
ル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊに対してデータ転送する
ように処理を変更する。このときの転送先領域はセカン
ダリディスクセル１ｇについてはＮｂ領域、セカンダリ
ディスクセル１ｈについてはＳｂ領域、セカンダリディ
スクセル１ｉについてはＷｂ領域、セカンダリディスク
セル１ｊについてはＥｂ領域である。

【００１８】次に、障害が発生しているプライマリディ
スクセル１ｆからデータを読み出すときの動作について
図１６および図１７を参照して説明する。プライマリデ
ィスクセル１ｆが使用できないため、入出力制御装置３
は隣接するセカンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉお
よび１ｊからメインメモリ４のメモリ領域４ｂにデータ
転送をするよう処理を変更する。このとき転送元領域は
セカンダリディスクセル１ｇについてはＮｂ領域、セカ
ンダリディスクセル１ｈについてはＳｂ領域、セカンダ
リディスクセル１ｉについてはＷｂ領域、セカンダリデ
ィスクセル１ｊについてはＥｂ領域である。

【００１９】次に、障害により使用できなくなっていた
プライマリディスクセル１ｆの障害が取り除かれて障害
復旧するときの動作について、図１８乃至図２５を参照
して説明する。障害発生前のプライマリディスクセル１
ｆのデータを復旧するために、セカンダリディスクセル
１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊから順次データを転送する
。ただし、以下の説明手順にかかわらずデータ転送順は
任意でよい。プライマリディスクセル１ｆのＮ領域はセ
カンダリディスクセル１ｈのＳｂ領域から復旧し（図１
８参照）、プライマリディスクセル１ｆのＳ領域はセカ
ンダリディスクセル１ｇのＮｂ領域から復旧し（図１９
参照）、プライマリディスクセル１ｆのＷ領域はセカン
ダリディスクセル１ｊのＥｂ領域から復旧し（図２０参
照）、プライマリディスクセル１ｆのＥ領域はセカンダ
リディスクセル１ｉのＷｂ領域から復旧し（図２１参照
）、プライマリディスクセル１ｆのＮｂ領域はセカンダ
リディスクセル１ｈのＳ領域から復旧し（図２２参照）
、プライマリディスクセル１ｆのＳｂ領域はセカンダリ
ディスクセル１ｇのＮ領域から復旧し（図２３参照）、
プライマリディスクセル１ｆのＷｂ領域はセカンダリデ
ィスクセル１ｊのＥ領域から復旧し（図２４参照）、プ
ライマリディスクセル１ｆのＥｂ領域はセカンダリディ
スクセル１ｉのＷ領域から復旧する（図２５参照）、こ
のように、入出力制御装置３を介さずに、ディスクセル
間でのデータ転送を実行することができるので、障害復
旧時に入出力制御装置３に対する負荷を軽滅することが
できる。図２６は上記に説明した障害復旧時の手順を示
すフローチャートであり、ステップ１２５からステップ
１３２までは、それぞれ図１８から図２５に対応してい
るので、説明を省略する。

【００２０】次に、図２７のフローチャートを参照して
ディスクアレイ１への書き込み手順を説明する。データ
書き込み要求が発生すると、データをメインメモリ４か
ら入出力制御装置３のバッファメモリ３ａに転送し（ス
テップ１００）、入出力制御装置３はどのディスクセル
１ａをプライマリディスクセル１ｆにするかを選択する
（ステツプ１０１）。このとき、データ書き込み先のプ
ライマリディスクセル１ｆが障害を起こしているときは
、個のプライマリディスクセル１ｆをシステムから切り
離し（ステップ１０２、１１１）、障害が起きていない
ときは入出力制御装置３のバッファメモリ３ａからプラ
イマリディスクセル１ｆにデータを転送する（ステップ
１０３）。データ転送後プライマリディスクセル１ｆに
障害が発生しているときは、これをシステムから切り離
す（ステップ１０４、１１１）。次に、バックアップデ
ータを作成するが、このときバックアップデータを格納
するセカンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１
ｊのいずれかで障害が発生しているときは、障害が発生
しているディスクセルをシステムから切り離し（ステッ
プ１０５、１１０）、障害が発生していないときはプラ
イマリディスクセル１ｆからセカンダリディスクセル１
ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊの定められた領域に格納する
（ステップ１０６）。バックアップデータの作成後にセ
カンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊのい
ずれかで障害が発生した場合は、障害が発生しているデ
ィスクセルをシステムから切り離す（ステップ１０８、
１１０）。これまでの処理で、プライマリディスクセル
１ｆまたはセカンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉお
よび１ｊのいずれかで障害が発生しなかった場合は、入
出力制御装置３のバッファメモリ３ａをクリアし（ステ
ップ１０９）、書き込みが正常に終了したものとする。 入出力制御装置３からのデータ転送時にプライマリディ
スクセル１ｆに障害が発生し、障害ディスクセルをシス
テムから切り離した場合には（ステップ１１１）、セカ
ンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊにいず
れでも障害が発生していないかを判定し（ステップ１１
２）、障害が発生している場合は、障害が発生している
ディスクセルをシステムから切り離し（ステップ１１５
）、書き込み処理は異常終了になる。障害が発生してな
い場合は、入出力制御装置３のバッファメモリ３ａをク
リアし（ステップ１０９）、書き込み処理は正常終了す
る（ステップ１０９）。

【００２１】以上のように、複数のディスクセルを連係
して動作させることにより、プライマリディスクセル１
ｆのいずれか１台で障害が発生しても、障害を起こして
いるプライマリディスクセル１ｆに隣接するセカンダリ
ディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊを用いて、デ
ィスクアレイディスクアレイ１内で隣接する２台のディ
スクセル１ａが同時に障害を起こすことがないかぎりシ
ステム全体の障害となることが無いため、信頼性を高め
ることができる。

【００２２】次に、図２８のフローチャートを参照して
ディスクアレイ１からの読み出し手順を説明する。デー
タ読み出し要求が発生すると、入出力制御装置３のコン
トローラ３ａがどのディスクセル１ａをプライマリディ
スクセル１ｆとするかを選択する（ステップ１１６）。 このときデータ読み出し先のプライマリディスクセル１
ｆに障害が発生していないときはプライマリディスクセ
ル１ｆから入出力制御装置３のバッファメモリ３ａにデ
ータを転送する（ステップ１１８）。次にバッファメモ
リ３ａからメインメモリ４にデータを転送し（ステップ
１２３）、入出力制御装置３のバッファメモリ３ａをク
リアして（ステップ１２４）、データ読み出しが正常終
了する。プライマリディスクセル１ｆで障害が発生して
いるときは、（ステップ１１７）、このプライマリディ
スクセル１ｆをシステムから切り離し（ステップ１１９
）、さらにセカンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉお
よび１ｊのいずれかで障害が発生している場合は（ステ
ップ１２０）、障害が発生しているディスクセルをシス
テムから切り離し（ステップ１２２）、データ読み出し
異常終了となる。セカンダリディスクセル１ｇ、１ｈ、
１ｉおよび１ｊで障害が発生していないときは入出力制
御装置３のバッファメモリ３ａにデータを転送して（ス
テップ１２１）から、バッファメモリ３ａからメインメ
モリ４にデータを転送し（ステップ１２３）、入出力制
御装置３のバッファメモリ３ａをクリアして（ステップ
１２４）、データ読み出しが正常終了する。

【００２３】以上のように、複数のディスクセルを連係
して動作させることにより、プライマリディスクセル１
ｆのいずれか１台で障害が発生しても、障害を起こして
いるプライマリディスクセル１ｆに隣接するセカンダリ
ディスクセル１ｇ、１ｈ、１ｉおよび１ｊを用いて、デ
ィスクアレディスクアレイ１からのデータ読み出しを正
常に行うことができる。また、ディスクアレイ１内で隣
接する２台のディスクセル１ａが同時に障害を起こすこ
とがないかぎりシステム全体の障害となることが無いた
め、信頼性を高めることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は複数のデ
ィスクセルを連係して動作させることにより、障害時に
おいてもデータ読み出し書き込みを正常に行うことがで
きるのでシステムの信頼性で行うことができるので、入
出力制御装置および上位装置の負荷を上げずに障害復旧
をすることができるので、システム全体のスループット
を高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるブロック構成図、

【
図２】ディスクセルのブロック構成図、

【図３】ディス
ク装置媒体のデータ格納領域区分を示す説明図、

【図４】ディスク装置媒体のデータ格納領域区分を示す
説明図、

【図５】ディスクセルとデータマルチプレクサの関係を
示すブロック図、

【図６】データ書き込み処理動作を示す説明図、

【図７
】データ書き込み処理動作を示す説明図、

【図８】デー
タ書き込み処理動作を示す説明図、

【図９】データ読み
出し処理動作を示す説明図、

【図１０】データ読み出し
処理動作を示す説明図、

【図１１】データバックアップ
処理動作を示す説明図、

【図１２】データバックアップ
処理動作を示す説明図、

【図１３】データバックアップ
処理動作を示す説明図、

【図１４】データバックアップ
処理動作を示す説明図、

【図１５】障害発生時の書き込
み処理動作を示す説明図、

【図１６】障害発生時の読み出し処理動作を示す説明図
、

【図１７】障害発生時の読み出し処理動作を示す説明図
、

【図１８】障害復旧時の処理動作を示す説明図、

【図１
９】障害復旧時の処理動作を示す説明図、

【図２０】障
害復旧時の処理動作を示す説明図、

【図２１】障害復旧
時の処理動作を示す説明図、

【図２２】障害復旧時の処
理動作を示す説明図、

【図２３】障害復旧時の処理動作
を示す説明図、

【図２４】障害復旧時の処理動作を示す
説明図、

【図２５】障害復旧時の処理動作を示す説明図
、

【図２６】障害復旧時の手順を示すフローチャート、

【図２７】データ書き込み時の手順を示すフローチャー
ト、

【図２８】データ読み出し時の手順を示すフローチャー
ト、

【図２９】従来のディスク装置のブロック構成図、

【図
３０】従来のディスク装置のブロック構成図。

【符号の説明】

１　　　　ディスクアレイ、 １ａ　　　　ディスクセル、 １ｂ　　　　アクセスポート、 １ｃ　　　　ディスクコントローラ １ｄ　　　　ディスク装置、 １ｅ　　　　記憶媒体、 ２　　　　データマルチプレクサ、 ３　　　　入出力制御装置、 ３ａ　　　　バッファメモリ、 ３ｂ　　　　コントローラ、 ４　　　　メインメモリ、 ５　　　　セレクタ、 ６　　　　ディスク装置、 ７　　　　データ比較器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数個のディスク装置から構成される
   ディスクアレイシステムにおいて、隣接するおのおのの
   ディスク装置の記憶内容の書き込み、読み出しが相互に
   可能なアクセスポートを有し、このアクセスポートによ
   ってディスク装置がトーラス状に接続されることを特徴
   とするディスクアレイシステム。
2. 【請求項２】　　ディスク装置の障害の発生に備え、デ
   ィスク装置の記憶内容を前記アクセスポートを介して複
   数のディスク装置にバックアップし、障害から復旧した
   ときに前記複数のディスク装置からバックアップした記
   憶内容を読み出し、障害が復旧したディスク装置に再格
   納するディスクコントローラを有する請求項１記載のデ
   ィスクアレイシステム。
3. 【請求項３】　　ディスク装置に障害が発生したときに
   、障害を発生したディスク装置を切り離し、他の複数の
   ディスク装置にバックアップされた記憶内容を基に運転
   を継続するディスクコントローラを有する請求項１記載
   のディスクアレイシステム。