JP2008097487A - バックアップ装置及びバックアップ方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】低コストで従来に比べ信頼性を向上できるバックアップ装置及びバックアップ方法を提供すること
【解決手段】少なくとも3つ以上のストレージを備え、前記ストレージのうち1つは他のストレージよりも寿命が長い高信頼のストレージであるバックアップ装置1であって、前記バックアップ装置1は、前記他のストレージを所定時間毎に順番に切り替えて、前記高信頼のストレージのミラーリングを行う制御部10を備える。また、制御部10は、前記他のストレージのうち、ミラーリング対象となっている方のストレージを、他方のストレージに切り替える前に、高信頼のストレージのデータを、前記ミラーリング対象となっている方のストレージおよび前記他方のストレージを用いて三重化し、前記三重化が完了してから、前記ミラーリング対象となっている方のストレージを前記ミラーリング対象から外すことで切り替える。
【選択図】図1

Description

本発明は、ストレージに記憶されたデータのバックアップに関し、特にミラーリングを行うことでストレージのデータをバックアップするバックアップ装置及びバックアップ方法に関する。
ストレージサービスを提供するための装置(内蔵HDD(Hard Disk Drive)、外付けHDD、NAS(Network Attached Storage)など)は、複数のHDDや記憶領域を利用して、RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)を構成することにより、物理的な障害によるデータ損失に備えている。
このRAIDの一例として、ミラーリングという手法がある。ミラーリングとは、コンピュータにおいて、複数のファイルやディレクトリの構造を、別のストレージに同じ構成で複製することを示す。
しかしながら、このミラーリングの手法では、ウイルス感染などによってデータを失った場合には、データを失ったまま複製されてしまう。また、誤操作によりファイルが消去された場合には復元できない。このような論理的な障害に対する備えとして、データの定期的なバックアップが必要となる。
しかしながら、データを定期的にバックアップすることは煩雑な作業である。そのため、不測の事態にも確実にデータを復旧可能とするために、簡易に確実なバックアップを行いたい、という要望は極めて大きい。
特許文献1には、複数台のディスクを順番に使用してミラーリングを行うことで、ディスクの寿命を延ばすディスク制御装置が開示されている。このディスク制御装置は、マスタディスクを固定せず、複数台のディスクのうち、任意のディスクのペアでミラーリングを行い、定期的に切り替えていくものである。
特開2005−250644号公報(請求項1)
しかしながら、特許文献1のディスク制御装置は同種類のディスクで構成されているため、一般的な低信頼のディスクを使用した場合には、ディスクの寿命が短いので、ディスク制御装置としての信頼性は低いものとなってしまう。そして、それに対応するために、ディスクの寿命が長く、信頼性の高いディスクを使用した場合には、そのようなディスクは一般的に高価なため、コストが高くなってしまうという問題点がある。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、低コストで従来技術に比べ信頼性を向上できるバックアップ装置及びバックアップ方法を提供することである。
前記の課題を解決するためになされた本発明に係るバックアップ装置は、少なくとも3つ以上のストレージを備え、前記ストレージのうち1つは他のストレージよりも寿命が長い高信頼のストレージであるバックアップ装置であって、前記他のストレージを所定時間毎に順番に切り替えて、前記高信頼のストレージのミラーリングを行う制御部を備えること、を特徴とする。
また、前記の課題を解決するためになされた本発明に係るバックアップ方法は、少なくとも3つ以上のストレージを備え、前記ストレージのうち1つは他のストレージよりも寿命が長い高信頼のストレージであるバックアップ装置におけるバックアップ方法であって、前記他のストレージを所定時間毎に順番に切り替えて、前記高信頼のストレージのミラーリングを行う手順を有すること、を特徴とする。
本発明のその他の態様については、後記する実施の形態において説明する。
本発明に係るバックアップ装置及びバックアップ方法によると、低コストで信頼性の高いデータ保護を行うことができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」と記載)について、添付した図面を参照しつつ詳しく説明する。
なお、本実施形態では、ストレージの例として、HDD(Hard Disk Drive)を用いる。ここで、HDDは、例えば個人向けのIDE(Integrated Drive Electronics)と企業のサーバ用途向けのSCSI(Small Computer System Interface)とでは、設計時における耐久性(稼動保証時間)に格差が存在することが知られている。具体的には、IDEのHDDでは一日8時間使用で3年、SCSIのHDDでは24時間稼動で5年を目安に交換することが推奨されている。
[第一実施形態]
図1は本実施形態におけるバックアップ装置の構成を示す図である。
本実施形態のバックアップ装置1は、バックアップ用ディスクのローテーションを制御する装置であり、図1に示すように、制御部10と、複数のディスク(ストレージ)を備えた記憶部15とが電気的に接続されて構成される。このバックアップ装置1は、例えば一般的なパーソナルコンピュータ(PC)などに、USB(Universal Serial Bus)やLAN(Local Area Network)などを介して、外部接続インタフェース30で制御部10と接続される。
制御部10は、図示しないRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、CPU(Central Processing Unit)などを含むコンピュータで構成され、制御部の機能は、ROMに記憶されているプログラムをRAMなどに展開してCPUが実行することで具現される。
記憶部15には、HDDなどの磁気ディスクドライブに具現されるストレージとして、図1に示すように、ディスクマスタ、ディスク1,ディスク2,ディスク3、…、ディスクn(nは2以上)が備えられる。そして、信頼性の高い(連続稼動保証時間の長い)ディスクドライブをディスクマスタとして使用し、ディスクマスタと比べて信頼性の劣る(連続稼動保証時間の短い)安価なディスクドライブをバックアップ用のディスク1〜nとして使用する。本実施形態では、高信頼のストレージであるディスクマスタをSCSIのHDDとし、他のストレージであるディスク1などをIDEのHDDとする。
(バックアップ方法)
次に、前記したバックアップ装置1がバックアップを行う手順を説明する。図2は、本実施形態におけるバックアップ装置の処理手順を示すフローチャートであり、図3は、図2に示す各処理を模式的に説明する図である。図2に沿って、適宜図1、図3を参照しながら説明する。
本実施形態では、バックアップ装置1がディスクマスタのミラーリングを行うと同時に、所定の時刻におけるディスクマスタのバックアップを作成する。なお、前記所定の時刻であるバックアップ作成の時間を、記憶部15へのアクセスの少ない時間帯(例えば、毎日午前0時)などに基づいて、予め設定しておく。また、バックアップ装置1は、最も古い日時のバックアップデータが格納されているディスクストレージから順番に切り替えることとする。
(a)通常状態
まず、バックアップ装置1は、通常の運用状態として、ディスクマスタとディスク1に同時に同一のデータを書き込む(S1:通常状態)。
図3(a)は、通常の運用状態(通常状態)を示した図である。
バックアップ装置1の制御部10は、図3(a)に太線矢印で示されるように、ディスクマスタとディスク1に同一のデータを同時に書き込むことで、ミラーリングを行う。
なお、他のディスク2〜nには、過去の日付の午前0時におけるディスクマスタのデータがバックアップ用として格納されている。例えば、ディスク2には「2006/01/01」時点のデータが格納され、ディスク3には「2006/01/02」時点のデータが格納され、ディスクnには「2006/01/10」時点のデータが格納されている。
この通常状態においては、ディスクマスタとディスク1に対して、同時に同一のデータが書き込まれているため、万が一どちらかのディスクに障害が発生した場合でも、もう一方のディスクからデータ復旧が常時可能となっている。
(b)三重化状態
続いて、バックアップ装置1は、予め設定された設定時間(例えば、午前0時)が到来したか否かを判別する(S2)。
設定時間が到来していない場合(S2→No)、バックアップ装置1は、ステップS1の処理を続けることとなる。
一方、設定時間が到来した場合(S2→Yes)、バックアップ装置1は、三重化状態(S3)に切り替える。
図3(b)は、ディスクマスタのミラーリングを、2つのディスクに対して実行することで、データを三重化する状態(三重化状態)を示した図である。
三重化状態では、制御部10は、通常状態でミラーリング対象となっていないディスク2〜nのうち、ディスクの切替条件に基づいて、最も古い日時のデータが格納されているディスク(図3(a)ではディスク2に相当)に、ディスクマスタまたはディスク1のデータをコピー(上書き)しつつ、ミラーリング対象に加える。それによりデータを三重化する。
つまり、図3(b)に細線矢印(または破線矢印)で示されるように、ディスクマスタまたはディスク1に書き込まれているデータをディスク2にコピー(上書き)しつつ、太線矢印で示されるように、現在時点でデータに追加更新が発生した場合には、当該データについても、ディスクマスタ、ディスク1、およびディスク2に書き込む。そのため、この三重化状態において、万が一、ディスクマスタまたはディスク1のどちらかのディスクに障害が発生した場合でも、もう一方のディスクからデータ復旧が常時可能となり、データは保障されている。
(c)通常状態
三重化状態を実行していた制御部10は、ディスク2へのコピー(上書き)がディスクマスタ(またはディスク1)と同期され、3つのディスク(ディスクマスタ、ディスク1、およびディスク2)の内容が全て同じとなった時点で、正常終了したか否かを判別する(S4)。ここで、正常終了とは、データの三重化が成功した場合であり、正常終了でない場合とは、例えばディスク2に物理的な不具合が発生してデータの三重化が成功しなかった場合を示す。
正常終了した場合(S4→Yes)、制御部10は、ミラーリング対象からディスク1を外すことで、ディスクを切り替える(S5:ディスク切替)。この処理により、図3(c)の通常状態に移行する。
図3(c)の通常状態では、ディスク1がミラーリング対象から外されて「2006/01/11」時点のデータを格納するバックアップ用ディスクとなっており、太線矢印で示されるように、制御部10は、ディスクマスタとディスク2に同一のデータを同時に書き込むことで、ミラーリングを行う。ステップS5の処理の後は、バックアップ装置1は通常状態に戻ることとなり、ステップS1〜S5の処理が繰り返される。
これにより、前記した通常状態(a)と同様に、現在ミラーリングを行っている領域(ディスクマスタ、ディスク2)には現在時点のデータがあり、適宜更新されることとなる。また、他のディスク(ディスク1、ディスク3、…、ディスクn)には過去の日付のデータがバックアップ用に格納される。
一方、ステップS4の判別の結果、正常終了しなかった場合(S4→No)、制御部10は、ステップS6の処理に進み、異常状態として、バックアップ処理を終了する(エンド)。ここで、警告音、警告灯、警告メッセージなどで、バックアップ処理の異常状態をユーザに報知してもよい。
これにより、例えばディスク1〜nに不具合を検出した場合には、制御部10はバックアップを中止するので、不具合のあるディスクをそのまま使うことがない。また、この時点で、万が一ディスクマスタ、ディスク1、またはディスク2に障害が発生した場合でも、ミラーリング対象となっていた他のディスクからデータ復旧が可能となり、データは保障されている。
上記のように、バックアップ装置1は、記憶部15に備えられるディスクをミラーリングすることでデータ保護を行い、さらに、予め設定されたタイミングでディスクを順番に切り替えていくことで、バックアップ用ディスクの自動作成を行う。これにより、誤操作によりファイルが消去された場合や、ウイルス感染などによってデータを失った場合にも、過去のバックアップ用ディスクを用いてデータやファイルを復旧することが可能となる。
また、ディスクを切り替える前にデータの三重化を行うことで、ディスク切り替え時の障害にも対応できるため、データ保護の信頼性がより確実なものとなる。
本実施形態では、ディスクマスタには物理的に寿命の長い高信頼ディスクを1つだけ使用し、ディスク1〜nには、高信頼ディスクよりも物理的に寿命の短い、安価な低信頼ディスクを用いる。そして、ディスク切替条件の元でミラーリング対象となるディスクが切り替わるので、ミラーリング対象でないディスクは休止させることができる。
本来、データ保存用のディスクには、信頼性の高いディスクが望ましいが、一般的に、そのような信頼性の高いディスクは高価なものとなっている。
そのため、本実施形態によれば、高信頼(高価)なディスクドライブ1つをマスタ用(ディスクマスタ)として用い、複数の低信頼(安価)なディスクドライブをバックアップ用(ディスク1〜n)として用いることで、バックアップシステムを安価に実現でき、しかもシステム全体としての故障間隔も伸ばすことが可能となる。
なお、このマスタ用のディスク(ディスクマスタ)は、RAMディスクやフラッシュディスクなどのシリコンディスクを用いることとしてもよい。
[寿命の比較]
本実施形態に示した方法と従来の方法とについて、バックアップ装置のディスクの寿命をシミュレーションして比較した結果を以下に示す。本シミュレーションでは、全部で3台のディスクを使用する。
図4は、本シミュレーションにおけるバックアップ処理を模式的に説明する図である。
本実施形態に示した方法としては、図4(a)実施形態に示すように、ディスクマスタには物理的に寿命の長い高信頼ディスクを使用し、他の2台のディスクには高信頼ディスクよりも物理的に寿命の短い低信頼ディスク(ディスク1、ディスク2)を使用する。ここでは、ディスクマスタおよびディスク1でミラーリングを行っている状態が太線矢印で示されている。
また、従来の方法としては、図4(b)比較例に示すように、特許文献1(特開2005−250644号公報)の技術を用いて、3台のディスクすべてに低信頼ディスク(ディスク1、ディスク2、ディスク3)を使用する。ここでは、ディスク1およびディスク3でミラーリングを行っている状態が太線矢印で示されている。
なお、本シミュレーションでは、低信頼ディスクが4回目の使用で故障し、高信頼ディスクが10回目の使用で故障するものと想定する。
表1は、従来の方法を用いた場合のシミュレーション結果である。この表によれば、ディスク1、ディスク2、ディスク3それぞれの使用回数が、ローテート回数毎に示されており、さらに、ローテート回数毎のミラーリング対象のディスクが網掛けで示されている。
Figure 2008097487
表1によれば、ローテート回数(1)では、ディスク1およびディスク2でミラーリングを行う。
ローテート回数(2)では、ディスク2およびディスク3でミラーリングを行う。ローテート回数(3)では、ディスク1およびディスク3でミラーリングを行う。つまり、ミラーリング対象のディスクを順番に交換していくことで、ディスクの寿命を延ばすようにしている。
しかしながら、本シミュレーションによると、低信頼ディスクは4回目の使用で故障するので、表1に示すように、ローテート回数(5)でディスク2が故障することとなる(表1の斜線部分)。また、ディスク1およびディスク3についても、ローテート回数(6)で故障する結果となる(表1の斜線部分)。つまり、ローテート回数4回までは故障が生じない。
表2は、本実施形態の方法を用いた場合のシミュレーション結果である。この表によれば、ディスクマスタ、ディスク1、ディスク2それぞれの使用回数が、ローテート回数毎に示されており、さらに、ローテート回数毎のミラーリング対象のディスクが網掛けで示されている。
Figure 2008097487
表2によれば、ローテート回数(1)では、ディスクマスタおよびディスク1にミラーリングを行う。ローテート回数(2)では、ディスクマスタおよびディスク2にミラーリングを行う。つまり、バックアップ用となるミラーリング対象ディスク(ディスク1,ディスク2)を順番に交換していく。
低信頼ディスクは4回目の使用で故障するので、表2に示すように、ローテート回数(7)でディスク1が故障することとなる(表2の斜線部分)。また、ディスク2については、表2に示すように、ローテート回数(8)で故障する(表2の斜線部分)。つまり、本実施形態の方法によるバックアップ装置1は、ローテート回数(6)までは正常に使用可能である。
したがって、表1に示す従来の方法と比較して、従来の方法ではローテート回数4回までが正常に使用可能(5回目で障害)だったのに対し、本実施形態の方法ではローテート回数6回までが正常に使用可能(7回目で障害)となっているので、バックアップ装置の稼動可能時間は5割増しとなったことがわかる。つまり、バックアップディスクの寿命を延ばすことで、データ保護の信頼性を向上させることが可能となる。
以上説明した本実施形態によれば、通常の運用としてミラーリングを行い、ディスク切替時にはミラーリングの三重化の形態をとることで、システム全体の保護を維持しながらも、安全なディスクの切替によるバックアップの作成を可能とし、データ保護の信頼性を向上させることができる。
そして、予め設定したタイミングで定期的にバックアップ用ディスクが作成されるので、ハードディスククラッシュなどの物理的な障害対策だけでなく、誤操作やウイルス感染などの論理的な障害についても、対応可能となる。さらに、バックアップ装置1に備える高信頼ディスクを最低限の構成としたことで、低コストで実施可能である。
[第二実施形態]
図5は、本発明の第二実施形態におけるバックアップ装置の構成を示す図である。本実施形態のバックアップ装置1Aは、第一実施形態の図1と比較して、ウイルスチェック部20が追加されている点が異なる。
ウイルスチェック部20は、ミラーリング対象となっているディスクのウイルスチェックを行う。そして、検索の結果、ウイルスを検出するなど、異常があった場合には、バックアップ装置1Aの制御部10に対してバックアップ処理の中止を指示する。ウイルスチェックとは、例えばウイルス定義ファイルと一致するファイルが、ミラーリング対象のディスクに存在するか否かを検索する方法などが考えられる。
図6は、第二実施形態におけるバックアップ装置の処理手順を示すフローチャートである。図2に示す第一実施形態の処理と比較して、ステップS2とS3との間に、ステップS21,S22の処理が追加されている。
ステップS1,S2は、第一実施形態と同様の処理のため、説明を省略する。
ステップS21で、ウイルスチェック部20は、ミラーリング対象となっているディスクのウイルスチェックを行う(S21)。例えば、図3(a)に示す例では、ディスク1がその対象となる。なお、ディスク1の代わりにディスクマスタに対してウイルスチェックを行ってもよい。
ステップS21のウイルスチェックにおいて異常があった場合(S22→No)、つまり、ウイルスが検出されたり、対象のディスクに物理的な不良などが検出されたりした場合には、ステップS6の処理に進み、ウイルスチェック部20は、異常状態として、バックアップ処理を終了するよう制御部10に指示し、制御部10はバックアップ処理を中止する(エンド)。ここで、ウイルスチェック部20は、警告音、警告灯、警告メッセージなどでウイルスチェック結果の異常状態をユーザに報知してもよい。
一方、ステップS22で異常がなかった場合(S22→Yes)には、ステップS3の処理に進む。ステップS3〜S5の処理は、前記した第一実施形態と同様の処理のため、説明を省略する。
以上説明した第二実施形態におけるバックアップ装置1Aによれば、通常状態の後、そのまま三重化を実施してしまうことで、ウイルスに感染していないバックアップ用ディスクのデータが失われてしまうのを防ぐことができる。
以上、本発明を説明する実施形態の一例を説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、様々に変形して実施可能であり、特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められる。
例えば、本実施形態では、バックアップ装置1の内部に記憶部15を備える構成としたが、これに限らず、記憶部15を別の筐体等に格納し、適宜制御部10からケーブルなどを介して接続されるものとしてもよい。
また、一般的なコンピュータ(PC)内に備えられるHDDを本実施形態のディスクマスタとして用い、前記コンピュータと接続される別の筐体内に、低信頼ディスクであるディスク1,2,3、…、nを備える構成としてもよい。その場合には、前記コンピュータに本実施形態のバックアップ方法を実現するプログラムを備えることで、実現可能である。
本実施形態におけるディスクマスタとミラーリングを行っていない状態のバックアップ用ディスク(低信頼ディスク)は、バックアップデータの参照用として利用するために、リードオンリーで参照可能としてもよい。
また、物理的にディスクを交換可能としてもよい。その場合、障害ディスクだけを交換することも可能となる。
さらに、バックアップ用ディスクを別のディスクに交換し、取り外したディスクを別途保管することもできる。この場合、日常のバックアップは自動的に行い、定期的なバックアップもディスクを交換するだけ、というような運用を簡単に行うことができる。また、バックアップ用のディスクは安価なものでよく、このディスクを増やすことで、より多くの時点でのバックアップを保持することが可能となる。
第一実施形態のバックアップ装置の構成を示す図である。 第一実施形態のバックアップ装置の処理手順を示すフローチャートである。 第一実施形態のバックアップ装置の各処理を模式的に説明する図である。 シミュレーションにおけるバックアップ処理を模式的に説明する図であり、(a)は本実施形態のバックアップ装置によるものであり、(b)は比較例である。 第二実施形態のバックアップ装置の構成を示す図である。 第二実施形態のバックアップ装置の処理手順を示すフローチャートである。
符号の説明
1(1A) バックアップ装置
10 制御部
15 記憶部
20 ウイルスチェック部
30 外部接続インタフェース

Claims (6)

  1. 少なくとも3つ以上のストレージを備え、前記ストレージのうち1つは他のストレージよりも寿命が長い高信頼のストレージであるバックアップ装置であって、
    前記他のストレージを所定時間毎に順番に切り替えて、前記高信頼のストレージのミラーリングを行う制御部を備えること、
    を特徴とするバックアップ装置。
  2. 前記他のストレージは、第一のストレージと第二のストレージとを含み、
    前記制御部は、前記他のストレージを所定時間毎に順番に切り替える前に、
    前記第一のストレージをミラーリング対象としているときに、前記高信頼のストレージまたは前記第一のストレージの内容を前記第二のストレージにコピーしつつ、当該第一のストレージに加え、当該第二のストレージも前記ミラーリング対象としてミラーリングを行い、
    前記第二のストレージをミラーリング対象としているときに、前記高信頼のストレージまたは前記第二のストレージの内容を前記第一のストレージにコピーしつつ、当該第二のストレージに加え、当該第一のストレージも前記ミラーリング対象としてミラーリングを行い、
    前記第一のストレージ、前記第二のストレージ、および前記高信頼のストレージの内容が同期されたら、当初ミラーリング対象となっていた方の第一または第二のストレージをミラーリング対象から外すことで、前記ミラーリング対象から外されたストレージをバックアップ用とすること、
    を特徴とする請求項1に記載のバックアップ装置。
  3. 前記制御部が、
    前記他のストレージを順番に切り替える前に、ミラーリングが行われている前記他のストレージまたは前記高信頼のストレージのウイルスチェックを行い、ウイルスまたは異常が検出された場合には、ミラーリングを中止するよう前記制御部に指示するウイルスチェック部を備えること、
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載のバックアップ装置。
  4. 少なくとも3つ以上のストレージを備え、前記ストレージのうち1つは他のストレージよりも寿命が長い高信頼のストレージであるバックアップ装置におけるバックアップ方法であって、
    前記他のストレージを所定時間毎に順番に切り替えて、前記高信頼のストレージのミラーリングを行う手順を有すること、
    を特徴とするバックアップ方法。
  5. 前記他のストレージは、第一のストレージと第二のストレージとを含み、
    前記ミラーリングを行う手順は、前記他のストレージを所定時間毎に順番に切り替える前に、
    前記第一のストレージをミラーリング対象としているときに、前記高信頼のストレージまたは前記第一のストレージの内容を前記第二のストレージにコピーしつつ、当該第一のストレージに加え、当該第二のストレージも前記ミラーリング対象としてミラーリングを行う手順と、
    前記第二のストレージをミラーリング対象としているときに、前記高信頼のストレージまたは前記第二のストレージの内容を前記第一のストレージにコピーしつつ、当該第二のストレージに加え、当該第一のストレージも前記ミラーリング対象としてミラーリングを行う手順と、
    前記第一のストレージ、前記第二のストレージ、および前記高信頼のストレージの内容が同期されたら、当初ミラーリング対象となっていた方の第一または第二のストレージをミラーリング対象から外すことで、前記ミラーリング対象から外されたストレージをバックアップ用とする手順とを含むこと、
    を特徴とする請求項4に記載のバックアップ方法。
  6. 前記バックアップ装置は、
    前記順番に切り替える前に、ミラーリングが行われている前記他のストレージまたは前記高信頼のストレージのウイルスチェックを行い、ウイルスまたは異常が検出された場合には、ミラーリングを中止する手順を含むこと、
    を特徴とする請求項4または請求項5に記載のバックアップ方法。
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