JPH11306644A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 故障が発生したディスク装置に対して、故障
診断を行うことができるディスクアレイ装置を提供す
る。 【解決手段】 複数の単体ディスク装置１４と、これら
単体ディスク装置とホストコンピュータとの間に接続さ
れ、複数の単体ディスク装置が単一の論理ディスク装置
として動作するように制御するマイクロプロセッサ１８
を有するディスクアレイ装置において、マイクロプロセ
ッサが複数の単体ディスク装置を監視して故障した単体
ディスク装置を検出したとき、故障した単体ディスク装
置をリード動作及びライト動作に関して論理ディスク装
置から切り離す切り離し制御回路１９と、マイクロプロ
セッサからの指示に従って、故障した単体ディスク装置
の故障診断を行う点検保守回路とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクアレイ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスクアレイ装置は、小型で安価なデ
ィスク装置を複数台並列接続して、１台の論理ディスク
装置として利用できる様にした装置である。このような
ディスクアレイ装置の制御方式として、“A Case for R
edundant Array of Inexpensive Disks (=RAID) ”（Te
chnical Report UCB/CSD 87/391, December 1987）にお
いて、ＲＡＩＤ−１〜５が提案されている。

【０００３】例えば、ＲＡＩＤ−３は、複数のディスク
全てに対して同時にアクセスすることにより、高い転送
レートを実現する方式で、スーパーコンピュータ等、一
度に大量のデータを処理する装置に適している。ところ
が、ＲＡＩＤ−３は、小容量のデータを取り扱う際に
も、全てのディスクにアクセスするため、効率が悪い。
そこで、ＲＡＩＤ−５では、パリティデータを各ディス
クに分散させて、リード／ライト処理の多重化を目指し
ている。最近、トランザクションアプリケーションをタ
ーゲットとしたＲＡＩＤ−５ディスクアレイ装置が、各
社から発表されている。

【０００４】これらのＲＡＩＤ−１〜５のディスクアレ
イ装置では、複数のディスク装置のいずれかに故障が発
生しても、残りのディスク装置を用いてデータの復元が
できるように構成されているので、故障したディスク装
置をできるだけ早く切り離し、その影響を取り除くよう
に制御される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のディスクアレイ
装置は、複数のディスク装置のいずれかに故障が発生す
ると、故障が発生したディスク装置を直ちに切り離すよ
う制御される。このため、故障の原因を検出することが
できないという問題点がある。また、故障したディスク
装置に代えて新たに接続されたディスク装置が、正常に
動作するかどうかは、実際に、交換されたディスク装置
にアクセスしなければ、分からないという問題点があ
る。

【０００６】本発明は、故障が発生したディスク装置に
対して、通常のリード／ライト動作を停止するととも
に、その故障診断を行うことができるディスクアレイ装
置を提供することを目的とする。また、故障したディス
ク装置に代えて接続されたディスク装置に対しても診断
を行うことができるディスクアレイ装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
単体ディスク装置と、該複数の単体ディスク装置とホス
トコンピュータとの間に接続され、前記複数の単体ディ
スク装置が単一の論理ディスク装置として動作するよう
にこれら複数の単体ディスク装置を制御する制御手段と
を有するディスクアレイ装置において、前記制御手段が
前記複数の単体ディスク装置を監視して故障した単体デ
ィスク装置を検出したとき、該故障した単体ディスク装
置をリード動作及びライト動作に関して前記論理ディス
ク装置から切り離す切り離し手段と、前記制御手段と前
記複数の単体ディスク装置とに接続され、前記制御手段
からの指示に従って、前記故障した単体ディスク装置の
故障診断を行う故障診断手段とを備えたことを特徴とす
るディスクアレイ装置が得られる。

【０００８】また本発明によれば、複数のディスク装置
と、該複数のディスク装置にそれぞれ接続され各ディス
ク装置に対するデータの書き込み及び読出しを行う複数
のディスク制御装置と、該複数のディスク装置に接続さ
れ論理アドレスと物理アドレスとの変換を行うとともに
書き込みデータの分解と読出しデータの統合とを行なっ
て前記複数のディスク装置を１台の論理ディスク装置と
見なすアレイデータ制御回路と、該アレイデータ制御回
路をホストコンピュータに接続するためのインタフェー
ス回路と、該インタフェース回路、前記アレイデータ制
御回路、及び前記ディスク制御回路に接続され、これら
を制御するとともに、前記ディスク制御回路を介して前
記複数のディスク装置を監視し、前記データの書き込み
及び読出しを実行させるマイクロプロセッサとを有する
ディスクアレイ装置において、前記マイクロプロセッサ
が前記複数のディスク装置に故障を検出したとき出力す
る、故障したディスク装置を切り離すための切り離し情
報を保持し、前記アレイデータ制御回路へ供給する切り
離し制御回路と、前記マイクロプロセッサからの要求に
従い、特定のディスク装置の診断を行う保守回路とを設
け、前記アレイデータ制御回路は前記切り離し制御回路
からの前記切り離し情報に基づいてリード動作及びライ
ト動作に関して故障したディスク装置を前記論理ディス
ク装置から切り離すとともに、切り離されたディスク装
置の診断を行うようにしたことを特徴とするディスクア
レイ装置が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１０】図１に本発明の一実施の形態を示す。本実
施の形態によるディスクアレイ装置は、ホストコンピュ
ータ（図示せず）に接続されるホストインタフェース１
１と、ホストインタフェース１１に接続されるアレイデ
ータ制御回路１２と、アレイデータ制御回路１２に接続
される複数のディスク制御回路１３と、ディスク制御回
路１３にそれぞれ接続される単体ディスク装置１４と、
各単体ディスク装置１４に接続される電源装置１５と、
電源装置１５を制御する電源制御回路１６と、単体ディ
スク装置１４の保守点検を行う保守点検回路１７と、ホ
ストインタフェース１１、アレイデータ制御回路１２、
ディスク制御回路１３、電源制御回路１６、及び保守点
検回路１７を制御するマイクロプロセッサ１８と、マイ
クロプロセッサ１８とアレイデータ制御回路１２との間
に接続された切り離し制御回路１９とを有している。な
お、本実施の形態では、５台の単体ディスク装置１４
（４台のデータディスク装置とパリティディスク装置）
で１台の論理ディスク装置２０を構成するＲＡＩＤ−５
ディスクアレイ装置を想定している。

【００１１】次に、このディスクアレイ装置の動作につ
いて説明する。まず、リード動作について説明する。ホ
ストコンピュータから出力されたデータリード命令は、
ホストインタフェース１１に入力される。マイクロプロ
セッサ１８は、ホストインタフェース制御線１０１を介
してホストインタフェース１１を監視しており、ホスト
インタフェース１１にデータリード命令が入力されたこ
とを検出する。そして、マイクロプロセッサ１８は、ホ
ストインタフェース１１から、読出スタート論理アドレ
ス及び読出データセクタ数を受け取る。

【００１２】マイクロプロセッサ１８は、読出スタート
論理アドレス及び読出データセクタ数を受け取ると、こ
れらに基づいて、読み出そうとするデータを記憶してい
る単体ディスク装置１４の装置番号と、読出スタート物
理アドレスとを求める。そして、求めた装置番号の単体
ディスク装置１４とアレイデータ制御回路１２との間に
リードデータパスを確立するよう、アレイデータ制御回
路制御線１０２を介してアレイデータ制御回路１２に指
示を出す。

【００１３】次に、マイクロプロセッサ１８は、先に求
めた装置番号を有する単体ディスク装置１４へのアクセ
スが可能かどうか、ディスクインタフェース制御線１０
３を介してディスク制御回路１３から送られてくるステ
ータス情報に基づいて判断する。アクセスが可能であれ
ば、マイクロプロセッサ１８は、ディスクインタフェー
ス制御線１０３を介してそのディスク制御回路１３へ、
読出スタート物理アドレス及び読出データセクタ数を与
える。

【００１４】ディスク制御回路１３は、マイクロプロセ
ッサ１８から読出スタート物理アドレス及び読出データ
セクタ数が与えられると、マイクロプロセッサ１８に対
してビジーを示すステータス情報を出力する。このステ
ータス情報の出力は、リード動作が終了するまで続く。
また、ディスク制御回路１３は、マイクロプロセッサ１
８から与えられた読出スタート物理アドレス及び読出デ
ータセクタ数に従って、単体ディスク装置１４からデー
タを読出し、アレイデータ制御回路１２へ出力する。ア
レイデータ制御回路１２は、読み出されたデータを一旦
ディスクバッファへ格納し、さらにリードデータバッフ
ァに格納しなおして、ホストインタフェース１１を介し
てホストコンピュータへ読出したデータを出力する。デ
ィスク制御回路１３は、ホストコンピュータへのデータ
送出が終了すると、ステータス情報をアクセス可能に変
更してリード動作を終了する。なお、データの読出しが
複数の単体ディスク装置１４に対して行われる場合に
は、各ディスクバッファに格納された読出データをリー
ドデータバッファに格納し直す際に、一つのデータとし
て組み立てが行われる。こうして、ホストコンピュータ
からのデータリード命令に応答して、所望のデータが読
み出される。

【００１５】次に、このディスクアレイ装置のライト動
作について説明する。このディスクアレイ装置では、４
台の単体ディスク装置１４（データディスク装置）に記
憶されているデータからパリティデータを生成して、も
う１台の単体ディスク装置１４（パリティディスク装
置）に記憶させ、いずれかの単体ディスク装置１４に障
害が発生した場合に、その単体ディスク装置１４に記憶
されているデータを他の単体ディスク装置１４に記憶さ
れているデータから復元できるようにしている。このた
め、いずれかのデータディスク装置に対してライト動作
を行う場合には、パリティデータの変更も必要となる。

【００１６】パリティデータを変更する方法としては、
書き込もうとするデータと、ライト動作の対象となるデ
ータディスク装置以外のデータディスク装置から読出し
たデータをから新たなパリティデータを生成する方法
や、データを書き込もうとするアドレスに存在するデー
タ（旧データ）と、書き込もうとするデータ（新デー
タ）と、旧データに対応するパリティデータ（旧パリテ
ィデータ）とから、新たなパリティデータ（新パリティ
データ）を生成する方法などがある。いずれにしても、
ディスクアレイ装置へのライト動作を行う場合には、単
体ディスク装置１４からのリード動作を伴うことにな
る。以下では、旧データと新データと旧パリティデータ
とから新パリティデータを生成する方法を採用したライ
ト動作について説明する。

【００１７】まず、ホストコンピュータからのデータラ
イト命令は、ホストインタフェース１１に入力される。
マイクロプロセッサ１８は、ホストインタフェース１１
にデータライト命令が入力されたことを検出して、書込
スタート論理アドレス及び書込データセクタ数を受け取
る。そして、マイクロプロセッサ１８は、書込スタート
論理アドレス及び書込データセクタ数に基づいて、デー
タを書き込むべき単体ディスク装置１４の装置番号及び
書込スタート物理アドレスを求める。ここで求められた
物理アドレスは、旧データの読出スタート物理アドレス
として使用されるとともに、旧パリティーデータの読出
スタート物理アドレスとしても使用される。（パリティ
データを複数の単体ディスク装置に分散させたディスク
アレイ装置の場合には、データを書き込む領域に対応す
るパリティデータが記憶されている単体ディスク装置１
４の装置番号及びその領域の物理アドレスを同時に求め
なくてはならない。）この後、マイクロプロセッサ１８
は、旧データと旧パリティデータとを読み出すために、
求めた装置番号の単体ディスク装置１４とアレイデータ
制御回路１２との間、及びパリティデータを記憶する単
体ディスク装置１４とアレイデータ制御回路１２との間
にリードデータパスを確立するようアレイデータ制御回
路１２に指示を出す。

【００１８】次に、マイクロプロセッサ１８は、求めた
装置番号の単体ディスク装置１４に接続されたディスク
制御回路１３からのステータス情報に基づいて、求めた
装置番号を有する単体ディスク装置１４へのアクセスが
可能かどうか判断する。また、パリティデータを記憶す
る単体ディスク装置１４に対しても同様にしてアクセス
可能かどうか判断する。そして、これらの単体ディスク
装置１４がアクセス可能であれば、マイクロプロセッサ
１８は、書込スタート物理アドレス（読出スタート物理
アドレス）とデータセクタ数とをこれら単体ディスク装
置１４に接続されたディスクインタフェース１３に供給
する。

【００１９】書込スタート物理アドレスとデータセクタ
数とが供給されたディスク制御回路１３は、マイクロプ
ロセッサ１８へビジーを示すステータス情報を出力し、
単体ディスク装置１４からそれぞれ旧データと旧パリテ
ィデータを読み出す。読み出された旧データは、アレイ
データ制御回路１２のディスクバッファを介してリード
データバッファに格納される。また、読み出された旧パ
リティデータは、ディスクバッファを介してリードパリ
ティバッファに格納される。

【００２０】旧データ及び旧パリティデータのリード動
作が終了すると、ディスク制御回路１３からマイクロプ
ロセッサ１８へ出力されるステータス情報がアクセス可
能に変化する。このステータス情報の変化を受けてマイ
クロプロセッサ１８は、アレイデータ制御回路１２とホ
ストインタフェース１１との間にライトデータパスの確
立を指示する。そして、マイクロプロセッサ１８は、ホ
ストインタフェース１１に対してホストコンピュータか
らのライトデータ（新データ）の受け取りを指示する。
ホストインタフェース１１は、受け取った新データがア
レイデータ制御回路１２のライトデータバッファに転送
されたことを確認して、転送終了をマイクロプロセッサ
１８に通知する。

【００２１】上記の動作により、アレイデータ制御回路
１２のリードデータバッファ、ライトデータバッファ、
及びリードパリティバッファには、それぞれ旧データ、
新データ、及び旧パリティーデータが格納されたことに
なる。アレイデータ制御回路１２は、これら旧データ、
新データ、及び旧パリティーデータから新パリティデー
タを生成する。具体的には、これら旧データ、新デー
タ、及び旧パリティーデータの排他的論理和を求めれ
ば、その和が新パリティデータとなる。詳述すると、新
データと旧データとの排他的論理和は、新データと旧デ
ータとが異なる場合に“１”となり、新データと旧デー
タと同じ場合に“０”となる。

【００２２】次に、新パリティーデータを単体ディスク
装置に書き込む動作について説明する。

【００２３】まず、マイクロプロセッサ１８は、旧デー
タの読み取りにおいて使用した書き込みスタートアドレ
ス及び書き込みデータセクタ数から、新データを書き込
む単体ディスク装置番号と単体ディスク装置アドレスを
求める。そして、マイクロプロセッサ１８は、求めた単
体ディスク装置番号に基づいてディスク制御回路１３か
ら制御信号線１０３を介して送られてくるステータス情
報により、その単体ディスク装置１４がアクセス可能か
判断する。

【００２４】アクセス可能であると判断した場合、マイ
クロプロセッサ１８は、制御線１０３を介してディスク
制御回路１３に書き込み単体ディスク装置アドレスを転
送する。ディスク制御回路１３は、送られてきた書き込
み単体ディスク装置アドレスの基づいて、単体ディスク
装置１４への書き込み動作を行う。この動作中に、ディ
スク制御回路１３に対してマイクロプロセッサ１８から
命令が送られてきた場合には、その命令を受け付けられ
ないという意味のステータス情報が、制御線１０３を介
してマイクロプロセッサに送られる。

【００２５】単体ディスク装置１４が、書き込み動作を
終了すると、ディスク制御回路１３は、制御信号線１０
３を介し、マイクロプロセッサ１８へアクセス可能とい
う意味の制御情報を送り、新パリティデータを単体ディ
スク装置に書き込む動作を終了する。

【００２６】以上のようにして、単体ディスク装置への
書き込み動作が行われる。

【００２７】次に、本発明の特徴である、５台の単体デ
ィスク装置１４のうちの１台が故障した場合の単体ディ
スク装置の切り離し、及び診断方式について説明する。

【００２８】本発明のディスクアレイ装置は、５台の単
体ディスク装置１４のうちの任意の１台を他の４台の単
体ディスク装置１４から切り離して制御する場合の切り
離し情報を貯蔵すると同時に、アレイデータ制御回路１
２にその切り離し情報を提供する切り離し制御回路１９
と、Ｎ台の各単体ディスク装置１４に電源を個別に供給
する５台の電源装置１５と、マイクロプロセッサ１８の
指示に基づいて電源の投入切断を実施する電源制御回路
１６と、マイクロプロセッサ１８の指示に基づいて単体
ディスク装置の診断を実施する保守点検回路１７とを備
えており、マイクロプロセッサ１８は、単体ディスク装
置１４の制御中に異常を検出し、異常を検出した１台の
単体ディスク装置１４を切り離すべきだと判断した場合
には、現在実行中の処理が終了した時点で、切り離し制
御回路１９に対して、切り離すべき単体ディスク装置番
号をセットする。この切り離すべき単体ディスク装置番
号がセットされた後のアレイデータ制御回路１２におけ
る読み出し及び書き込み命令処理は、切り離し単体ディ
スク装置１４からのデータを無視し、残りの４台のディ
スクバッファのデータから切り離されたデータを復元し
ながら実行される。このとき同時に、切り離された単体
ディスク装置に対して、マイクロプロセッサ１８から保
守点検回路１７及び電源制御回路１６を通じて、その単
体ディスク装置１４の故障原因究明のために、電源投入
切断を含む故障診断を実行する。また、故障した単体デ
ィスク装置１４の交換後に新規単体ディスク装置１４に
対しても、同様の診断を実施するようにしてもよい。さ
らに、予防保守の一環として１台の単体ディスク装置１
４を他の４台のディスク装置から切り離して診断するこ
とも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１台の単体ディスク装置が故障した場合に、根故障した
１台の単体ディスク装置を他の単体ディスク装置から切
り離して制御すると同時に、きり話し中の故障した単体
ディスク装置に対して、保守点検回路及び電源制御回路
を用いた診断を実施し、単体ディスク装置の異常個所を
早期に発見するとともに、交換後の単体ディスク装置の
診断や、予防保守として１台の単体ディスク装置を切り
離しての診断を実施できる信頼性の高いディスクアレイ
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１ ホストインタフェース １２ アレイデータ制御回路 １３ ディスク制御回路 １４ 単体ディスク装置 １５ 電源装置 １６ 電源制御回路 １７ 保守点検回路 １８ マイクロプロセッサ １９ 切り離し制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の単体ディスク装置と、該複数の単
   体ディスク装置とホストコンピュータとの間に接続さ
   れ、前記複数の単体ディスク装置が単一の論理ディスク
   装置として動作するようにこれら複数の単体ディスク装
   置を制御する制御手段とを有するディスクアレイ装置に
   おいて、前記制御手段が前記複数の単体ディスク装置を
   監視して故障した単体ディスク装置を検出したとき、該
   故障した単体ディスク装置をリード動作及びライト動作
   に関して前記論理ディスク装置から切り離す切り離し手
   段と、前記制御手段と前記複数の単体ディスク装置とに
   接続され、前記制御手段からの指示に従って、前記故障
   した単体ディスク装置の故障診断を行う故障診断手段と
   を備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段と前記複数の単体ディスク
   装置とに接続され、前記複数の単体ディスク装置の電源
   のオン／オフを制御する電源制御手段を有することを特
   徴とする請求項１のディスクアレイ装置。
3. 【請求項３】 複数のディスク装置と、該複数のディス
   ク装置にそれぞれ接続され各ディスク装置に対するデー
   タの書き込み及び読出しを行う複数のディスク制御装置
   と、該複数のディスク装置に接続され論理アドレスと物
   理アドレスとの変換を行うとともに書き込みデータの分
   解と読出しデータの統合とを行なって前記複数のディス
   ク装置を１台の論理ディスク装置と見なすアレイデータ
   制御回路と、該アレイデータ制御回路をホストコンピュ
   ータに接続するためのインタフェース回路と、該インタ
   フェース回路、前記アレイデータ制御回路、及び前記デ
   ィスク制御回路に接続され、これらを制御するととも
   に、前記ディスク制御回路を介して前記複数のディスク
   装置を監視し、前記データの書き込み及び読出しを実行
   させるマイクロプロセッサとを有するディスクアレイ装
   置において、前記マイクロプロセッサが前記複数のディ
   スク装置に故障を検出したとき出力する、故障したディ
   スク装置を切り離すための切り離し情報を保持し、前記
   アレイデータ制御回路へ供給する切り離し制御回路と、
   前記マイクロプロセッサからの要求に従い、特定のディ
   スク装置の診断を行う保守回路とを設け、前記アレイデ
   ータ制御回路は前記切り離し制御回路からの前記切り離
   し情報に基づいてリード動作及びライト動作に関して故
   障したディスク装置を前記論理ディスク装置から切り離
   すとともに、切り離されたディスク装置の診断を行うよ
   うにしたことを特徴とするディスクアレイ装置。