JPH08190460A - ディスクアレイシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ディスクアレイシステムにおける障害ディスク
のデータ修復、予備ディスクへの書き込み、ディスクの
切り替えに要する時間を短くすることを目的とする。 【構成】予備ディスクにパリティが書き込まれていると
き、そのパリティを除いたデータのみ修復（ステップ４
０６）、予備ディスクへの書き込み（ステップ４０７）
を行い、全データを修復して（ステップ４０８）、予備
ディスクに切り替える（ステップ４０９）。 【効果】ディスクの切り替えに要する時間を短縮するこ
とにより、切り替え時に発生する新たなディスク障害に
よるデータの損失の可能性を低くし、ディスクアレイシ
ステムの信頼性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置における
記憶装置の制御方法に係り、特に、ディスクアレイシス
テムにおける障害ディスクを、予備ディスクに切り替え
るときに要する時間の短縮を考慮したディスクアレイシ
ステムに関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ディスクアレイシステムと
は、複数のディスクに対し、使用者からは一台のディス
クとして見えるようなシステムである。そしてパリティ
をつけ、複数のディスクのうち何台か（通常は１台）は
故障しても、上記パリティによってデータを復旧するこ
とができ、その結果、データ破損がなく、高い信頼性を
実現するものである。

【０００３】このようなディスクアレイシステムにおい
て、ディスクアレイを構成する複数台のディスク以外
に、予備のディスクを設けておき、ディスクアレイとし
て使用されているディスクに故障がおきた場合、その故
障したディスクに代わって予備ディスクにデータを復旧
し、使用するものがある。図６は、そのようなディスク
アレイシステムにおける予備ディスクの切り替え動作を
示すフローチャートである。まず、上位装置からの入出
力命令の空き時間において、ディスクアレイを構成する
各ディスクのチェックし、ディスクに異常があるか否か
を検出する（ステップ６０１）。ディスクに異常がない
場合は、処理を終了し、次の入出力命令を待つ。一方、
ディスクの障害が検出されると、ディスクアレイの予備
ディスクを使用できるか否かの確認をする（ステップ６
０２）。予備ディスクが使用できない場合、この処理を
終了するが、予備ディスクが使用可能なとき、異常ディ
スクに格納されていた破損データを、他のディスクに格
納されているデータ及びパリティによって修復し（ステ
ップ６０３）、予備ディスクに修復したデータを書き込
む（ステップ６０４）、そうして、全てのデータを修復
して終了する（ステップ６０５）。以後、その予備ディ
スクを、障害ディスクの代わりとして使用するものであ
る。

【０００４】また、現用系と待機系の２重のシステム構
成を持ち、現用系のダウン時には、待機系のシステムが
すぐさま、その代わりを行うというものがある。なお、
関連する公知技術として、特開平２−１６５３４４号公
報がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来のディスク
アレイシステムにおける予備ディスクは、ディスク故障
時にデータ復旧用ディスクとして使用されるものであ
り、通常時には全く使用されず、障害が発生してからは
じめて、パリティによる故障ディスクのデータを復元
し、予備のディスクに書き込むため、障害が発生してか
ら、予備のディスクに切り替えて使用可能になるまで、
かなりの時間を要するものであった。しかし、ディスク
アレイシステムでは、データ復旧中に、さらなるディス
ク故障によるデータ破損が起こると、データを復旧する
ことが不可能になる。そのため、データの復旧時間をで
きるだけ短くする必要がある。

【０００６】また、上記、現用系と待機系の２重のシス
テム構成を持つものは、故障時、すぐに現用系から予備
系に切り替えて使用することができるものの、同一の構
成が２つ必要なため、システムの大型化、コストの増大
が問題となるものであった。

【０００７】したがって、本発明では、ディスクアレイ
システムにおいて、予備ディスクの台数を増やすことな
く、ディスクの故障時に、システムの復旧処理に要する
時間を短縮することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、ディスクアレイを構成する複数台のディ
スク装置と、該複数台のディスク装置の第１のディスク
装置に障害が発生した場合、該第１のディスク装置に代
わってデータの読み出し及び書き込みを行う予備ディス
ク装置と、各ディスク装置を制御する制御装置からなる
ディスクアレイシステムにおいて、当該ディスクアレイ
システムにおけるデータの読み出しあるいは書き込み処
理の空き時間に、前記複数台のディスク装置に格納され
ている各データの一部を前記予備ディスク装置に書き込
む予備ディスク装置書き込み手段と、前記第１のディス
ク装置における障害を検出する障害検出手段と、該障害
検出手段により障害が検出されたとき、前記第１のディ
スク装置に格納されていたデータのうち、前記予備ディ
スク装置書き込み手段によって書き込まれたデータを除
くデータを復元し、前記第１のディスク装置の格納位置
に対応する前記予備ディスク装置の格納位置に書き込む
データ修復手段と、該データ修復修復手段によって、前
記第１のディスク装置のデータが全て、前記予備ディス
ク装置に修復されたとき、該第１のディスク装置から前
記予備ディスク装置に切り替えるディスク装置切り替え
手段によって達成される。

【０００９】

【作用】ディスクアレイシステムにおけるデータの読み
出し、あるいは書き込み処理の空き時間に、ディスクア
レイを構成する各ディスク装置のデータの一部を予備デ
ィスク装置に書き込んでおき、ディスク装置に障害が発
生したとき、すでに予備ディスクに書き込まれているデ
ータ以外のデータのみ復元し、予備ディスクに書き込
む。そして全てのデータが修復し終わると、以後、その
障害ディスクの代わって予備ディスクにデータの書き込
み、あるいはデータの読み出しを行うようディスクの切
り替えを行う。

【００１０】これによって、ディスクアレイシステムの
ディスク故障時におけるデータ復旧に要する時間を短縮
することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面に従い説明
する。

【００１２】図１は、本発明によるディスクアレイシス
テムの概略構成を示す図である。

【００１３】１１はディスクアレイ装置を、１２は上位
装置を示しており、ディスクアレイ装置１１は、ディス
クアレイを構成する複数台のディスク１０１，１０２，
１０３と、ディスク１０１，１０２，１０３に障害がお
きたとき、その代わりとなる予備ディスク１０４と、そ
れらディスクアレイを制御するＲＡＩＤ制御装置１０５
から構成される。ＲＡＩＤ制御装置１０５は、各ディス
クのＩＤやセクタ情報等を取得し、ＲＡＩＤ構成情報と
して管理しており、上位装置２からデータの入出力命令
が出されると、ＲＡＩＤ制御装置１０５は、管理してい
るＲＡＩＤ構成情報に従い、ディスク１０１，１０２，
１０３にデータを分割して格納したり、あるいは分割さ
れたデータの読み出しを行う。

【００１４】本発明におけるディスクアレイシステム
は、以上説明した通常処理のほか、その処理の空き時
間、例えばディスクアレイにおけるデータの書き込みや
データの読み出しを行っていないときを利用して、ディ
スクアレイを構成する各ディスクのデータの一部、各デ
ィスクにおけるパリティだけを、予備ディスクに書き込
む処理を行う。

【００１５】図２は、その予備ディスクの書き込み処理
を示すフローチャートである。

【００１６】まず、予備ディスクが使用可能かどうかを
チェックする（ステップ２０１）。これは、あらかじめ
用意されている予備ディスクが、既に故障したディスク
の代わりに使用されていたり、あるいは何らかの障害に
より正常に動作しない場合等があり、このチェックによ
って、予備ディスクが使用不可能ならば、予備ディスク
の書き込み処理を終了する。一方、予備ディスクが使用
可能ならば、ディスクアレイ構成ディスクからデータを
読み出し（ステップ２０２）、予備ディスクに書き込む
（ステップ２０３）。

【００１７】例えば、本実施例装置におけるディスクア
レイシステムは、図１に示すように、通常ディスク１０
１、１０２、１０３と、予備ディスク１０４の計４台の
ディスクから構成されており、一般にＲＡＩＤ５といわ
れる方式によってデータが格納されている。つまり、上
位装置から書き込みデータが送られると、あらかじめ定
められたデータ長に切り分けられて、各ディスクに分配
して格納されるものであり、その際、各データ列毎に、
格納されるデータの排他的論理和を求め、それをエラー
訂正符号（パリティ）としてディスクに書き込むもので
ある。なお、本実施例におけるディスクアレイはＲＡＩ
Ｄ５の構成であるため、パリティは一つのディスクに固
定されることなく、各ディスクに分配して格納される。
図３において、上位装置から書き込みデータ３０１が送
られると、あらかじめ定められたデータ長毎に切り分け
て、ディスク１０１に切り分けたデータ０を、ディスク
１０２に切り分けたデータ１を格納し、ディスク１０３
にはデータ０と、データ１の排他的論理和であるパリテ
ィ０１を格納する。次に、ディスク１にデータ２を、デ
ィスク３にデータ３を格納し、ディスク２にはそのパリ
ティ２３を格納する。以下、同様に、データ４、データ
５、パリティ４５、データ６、データ７、パリティ６７
と順次格納していく。

【００１８】一方、図２のフローチャートで説明したよ
うに本発明は、ディスクアレイ装置の空き時間を利用し
て、通常ディスクのデータ、例えば各ディスクにそれぞ
れ分散して格納されるパリティを、予備ディスクに複写
するものである。つまり、ディスク１０３のパリティ０
１、ディスク１０２のパリティ２３、ディスク１０１の
パリティ４５、ディスク１０１のパリティ６７、・・・
が読み出され、予備ディスク１０４に格納される。

【００１９】なお、本実施例のディスクアレイシステム
における、これらの処理はディスクアレイにおける空き
時間に行われると説明したが、ＲＡＩＤ制御装置では、
ディスクのアクセス状態や、ヘッドの移動、あるいは上
位装置からの入出力要求などを監視しており、これらの
情報に基づいて、ディスクアレイシステムにおける空き
時間を判断し、上述の処理を行う。

【００２０】次に、ディスクアレイの障害ディスクを、
予備ディスクに切り替える処理について説明する。

【００２１】図４は、その切り替え処理を説明する図で
ある。

【００２２】この処理は、上位装置からの入出力命令が
なく、また、図２で説明した予備ディスクの書き込み処
理を行わないときに実行されるものである。

【００２３】この処理が実行されると、ＲＡＩＤ制御装
置１０５は、ディスク１０１、１０２、１０３を調べ、
それぞれのディスクが正常に動作するか否かチェックす
る（ステップ４０１）。このときディスクに障害が検出
されたならば、予備ディスクが使用できるか否かをチェ
ックする（ステップ４０２）。予備ディスクが、既に故
障した通常ディスクの代わりとして使用されていたり、
予備ディスク自体に障害が発生し使用不可能となってい
る場合等には、上位装置、あるいは外部の出力装置等に
おいて、交替できるディスクがなく、処理の継続ができ
ない旨のメッセージを出力し、処理を終了する（ステッ
プ４０３）。

【００２４】一方、予備ディスクが使用可能ならば、デ
ータの復元及び予備ディスクへの切り替え動作を行う。
つまり、上述したように本実施例の予備ディスクには、
各ディスクに分散されているパリティが既に格納されて
いるため、壊れたディスクに格納されていたデータの
内、パリティに関しては修復する必要がない。そこで、
本発明によるディスクアレイシステムでは、壊れたディ
スクに格納されていたパリティ以外のデータを修復し、
予備ディスクに書き込む。そして、ディスクアレイから
故障したディスクを切り放し、その代わりに復旧したデ
ータを格納した予備ディスクを接続する処理を行うもの
である。

【００２５】まず、壊れたディスクに格納されていた複
数のブロックデータのうちパリティか否かを判断し（ス
テップ４０４）、パリティならばそのパリティが予備デ
ィスクに書き込まれているか否かをチェックする（ステ
ップ４０５）。このとき、復元しようとするデータがパ
リティであり、しかも予備ディスクにすでに書き込まれ
ているならば、以下説明するデータの修復及び予備ディ
スクへの書き込み処理を飛ばす。一方、復元しようとす
るブロックデータがパリティでないとき、あるいは、パ
リティであるものの予備ディスクに書き込まれていない
場合などには、故障したディスク以外の、ディスクアレ
イを構成する各ディスクに格納されたあデータ及びパリ
ティによって、故障したディスクに格納されていた破損
データを修復する（ステップ４０６）。そしてそのデー
タを、予備ディスクの中の対応する格納位置に書き込む
（ステップ４０７）。

【００２６】以上説明した処理を、故障したディスクの
全てのデータ及びパリティが予備ディスクに修復される
まで、繰り返し行う（ステップ４０８）。

【００２７】そして、全てのディスクが復元されると故
障したディスクから予備ディスクへと接続を切り替え
（ステップ４０９）、以後、この故障したディスクに代
わって予備ディスクにデータの書き込み、読み出し、更
新等を行う。

【００２８】なお、ＲＡＩＤ制御装置１０５内部に各デ
ィスクの状態をチェックするためのテーブル（図示しな
い）を設けておき、ディスクの障害チェック時（ステッ
プ４０１）や、予備ディスクの有無チェック時（ステッ
プ４０２）に利用するとともに、ディスクを切り替えた
とき（ステップ４０９）には、その変更したアレイ構成
情報を書き込み、あるいは障害ディスクが交換されたと
きには、その交換したディスクが予備ディスクとして登
録されるような構成にしてもよい。

【００２９】図５は、図４の具体的な処理例を示すもの
である。

【００３０】この図は、図３のディスクアレイシステム
において、ディスク１０２に何らかの障害が起こってデ
ータの読み出し、書き込みができなくなった状態を示す
ものである。このとき、ＲＡＩＤ制御装置では、ディス
ク１０１に格納されたデータあるいはパリティと、ディ
スク１０３に格納されたデータあるいはパリティによ
り、データの復元処理を行い、予備ディスク１０４の対
応するエリアに格納する。一方、予備ディスク１０４に
は、各列毎のパリティが格納されており、ディスク１０
２に格納されていたパリティは、その復元も予備ディス
クへの書き込みも行う必要がない。そのため、ディスク
１０２のパリティが格納されていたエリアについては、
復元・書き込み処理を行わず、データが格納されていた
エリアのみ復元・書き込み処理を行うものである。な
お、本実施例におけるディスクアレイシステムでは、Ｒ
ＡＩＤ制御装置においてパリティが格納されているエリ
アを管理しており、たとえ壊れたディスクにおいても、
どのエリアにパリティが格納されていたかがわかるよう
になっている。

【００３１】図中において、ディスク１０１に格納され
ているデータ０と、ディスク１０３に格納されているパ
リティ０１によりデータ１を復元し、予備ディスクの対
応するエリアに書き込む。しかし、ディスク１０２の次
のエリアにはパリティ２３が格納されていたため、復元
・書き込み処理は行わず、ディスク１０２の次のエリア
の復元処理を行う。そして、壊れたディスク１０２に格
納されていた全てのデータが、予備ディスク１０４に復
元されるまで、上述の処理を繰り返し行う。こうして、
予備ディスク１０４に全てのデータが復元されると、Ｒ
ＡＩＤ制御装置は、ディスクアレイを構成していたディ
スク１０２を切り放し、代わりに予備ディスク１０４を
接続し、以後ディスク１０１、予備ディスク１０４、デ
ィスク１０３からなるアレイ構成で、データの入出力を
行う。

【００３２】これにより、上述の通常ディスク３台に予
備ディスク１台、ＲＡＩＤレベル５のディスクアレイシ
ステムでは、従来ディスク切り替えに要した時間の約１
／３程度の時間で行うことができる。同様に、通常ディ
スクＮ台、予備ディスク１台の構成においては、約１／
Ｎ程度の時間でディスクアレイシステムの復旧処理を行
うことができる。

【００３３】なお、以上説明した本実施例における各種
処理は、ＲＡＩＤ制御装置にて制御されるとしたが、こ
れ以外の別の制御装置、例えばディスクアレイシステム
のデータの書き込み、読み出しを制御する入出力制御部
と、ＲＡＩＤの構成を管理するＲＡＩＤ構成制御部と、
本発明に重要なディスクの交代処理を行う復旧処理制御
部とに分けるような構成であってもよい。

【００３４】また、本発明が適用されるディスクアレイ
システムのディスクとは、通常使用されるハードディス
クに限らず、光磁気ディスクやその他様々な記憶装置か
ら構成されるアレイ記憶装置においても有効である。さ
らに上述の実施例では、ＲＡＩＤ５の構成において説明
するものであったが、パリティ以外のエラー訂正符号を
利用するものであっても良いし、また、予備ディスクに
あらかじめ書き込むのはパリティ以外のデータであって
も良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、データの復元、及び予
備ディスクへの切り替えに要する時間を短縮し、ディス
クアレイの復旧時間を短縮することができる。また、復
旧時間の短縮により、その復旧中におこる新たなディス
ク障害によって、データの復元が不可能になる可能性を
少なくすることができ、ディスクアレイシステムの信頼
性を向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用されるディスクアレイ
システムを示すブロック図

【図２】本発明の一実施例による予備ディスク書き込み
処理動作を示すフローチャート

【図３】本発明の一実施例における図２の処理動作によ
る具体例を示す図

【図４】本発明の一実施例によるディスクの切り替え処
理動作を示すフローチャート

【図５】本発明の一実施例における図４の処理動作によ
る具体例を示す図

【図６】従来のディスクアレイシステムにおけるディス
クの切り替え動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１１ ディスクアレイシステム １２
上位装置 １０１〜１０３ ディスク １０４
予備ディスク １０５ ＲＡＩＤ制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクアレイを構成する複数台のディス
   ク装置と、該複数台のディスク装置の第１のディスク装
   置に障害が発生した場合、該第１のディスク装置に代わ
   ってデータの読み出し及び書き込みを行う予備ディスク
   装置と、各ディスク装置を制御する制御装置からなるデ
   ィスクアレイシステムにおいて、 当該ディスクアレイシステムにおけるデータの読み出し
   あるいは書き込み処理の空き時間に、前記複数台のディ
   スク装置に格納されている各データの一部を前記予備デ
   ィスク装置に書き込む予備ディスク装置書き込み手段
   と、 前記第１のディスク装置における障害を検出する障害検
   出手段と、 該障害検出手段により障害が検出されたとき、前記第１
   のディスク装置に格納されていたデータのうち、前記予
   備ディスク装置書き込み手段によって書き込まれたデー
   タを除くデータを復元し、前記第１のディスク装置の格
   納位置に対応する前記予備ディスク装置の格納位置に書
   き込むデータ修復手段と、 該データ修復手段によって、前記第１のディスク装置の
   データが全て、前記予備ディスク装置に修復されたと
   き、該第１のディスク装置から前記予備ディスク装置に
   切り替えるディスク装置切り替え手段と、を有すること
   を特徴とするディスクアレイシステム。
2. 【請求項２】前記ディスクアレイシステムは、前記複数
   台のディスク装置にパリティを分散して格納するディス
   クアレイシステムであって、 前記予備ディスク装置書き込み手段は、前記パリティを
   前記予備ディスク装置に書き込むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のディスクアレイシステム。