JP2002297322A - 冗長性を有するディスク記憶装置 - Google Patents

冗長性を有するディスク記憶装置

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JP2002297322A
JP2002297322A JP2001098499A JP2001098499A JP2002297322A JP 2002297322 A JP2002297322 A JP 2002297322A JP 2001098499 A JP2001098499 A JP 2001098499A JP 2001098499 A JP2001098499 A JP 2001098499A JP 2002297322 A JP2002297322 A JP 2002297322A
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Tomohiro Okumura
知弘 奥村
賢一 ▲高▼本
Kenichi Takamoto
Motohiro Mizumori
源宏 水森
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】RAID機能を有し、そのディスクドライブに
障害がおこったときに、スペアディスクドライブに復元
させるディスク記憶装置において、RAIDを構成して
いるディスクドライブの容量、スペアディスクドライブ
の容量に関わらず、データを復元できるようにして、ス
ペアディスクドライブを交換や破棄することなく有効に
使用する。 【解決手段】全ディスクドライブ資源情報テーブルとス
ペアディスクドライブ資源情報テーブルを参照して、R
AIDを構成しているディスクドライブに障害がおこっ
たときに、その障害のおこったディスクドライブの容量
よりも小さな容量の複数のスペアディスクドライブに、
分割してデータを復元する。また、RAIDの障害が複
数のディスクドライブのデータにおこったときに、一台
のスペアディスクドライブに復元する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、RAID機能を有
し、スペアディスクドライブを設けて置くことが可能な
冗長性を有するディスク記憶装置において、それらの複
数のスペアディスクをデータディスクの容量に関係なく
有効利用できる可用性の向上させるのに用いて好適な冗
長性を有するディスク記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ディスクアレイ装置など高度に信
頼性を要するディスク記憶装置では、RAID技術に加
えて、スペアディスクドライブを設ける技術が一般的に
用いられている。このようなディスク記憶装置では、R
AIDを構成しているディスクドライブの一台に障害が
おこったときには、RAIDを構成している他のディス
クドライブからデータを復旧して、RAIDの縮退状態
での動作から、RAIDを構成しているディスクドライ
ブが全て動作する通常アクセスの状態に復旧する。
【0003】しかしながら、従来のディスク記憶装置で
は、スペアディスクドライブを用意するときには、RA
IDが構成されているディスクドライブの容量と同容量
か、または、それ以上の容量が必ず必要であった。RA
IDが構成されているディスクドライブよりも、スペア
ディスクドライブの容量が小さい場合には、現在、設定
されているスペアディスクドライブに、障害も無く使用
可能なディスクドライブであっても使用することができ
ないため、それ以上の容量のディスクドライブと交換し
なければならなかった。このことは、顧客側に取って
は、使用できないディスクドライブが生じることにな
り、また、容量の大きなディスクドライブを用意しなけ
ればならないため高コストになると言う問題点があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の様にRAID機
能を有し、スペアディスクドライブを設けることのでき
るディスク記憶装置は、近年の情報化社会に伴い、要求
された高性能、高信頼性、保守性の向上に応えるもので
ある。しかしながら、これらの観点はもちろんのことで
あるが、可用性の向上も強く望まれている。
【0005】上記来の技術で述べた通り、従来は、RA
IDが構成されているディスクドライブ容量と同容量
か、または、それ以上の容量がなければスペアディスク
ドライブとして設定できない方法が採られていた。
【0006】しかし、この方法では、ディスクドライブ
よりも少ない容量のスペアディスクドライブが装置内に
あった場合には、容量条件を満たした新たなディスクド
ライブと交換するということとなると、元のスペアディ
スクドライブが使用できるにも関わらず、取り外さなけ
ればならず、スペアディスクドライブ用の容量の大きな
新たなディスクドライブを購入しなければならず、高コ
ストになると言う問題点があった。
【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、RAID機能を有し、その
ディスクドライブに障害がおこったときに、スペアディ
スクドライブに復元させるディスク記憶装置において、
装置内の複数設けるスペアディスクドライブが、障害の
おこったディスクドライブよりも容量が小さいものであ
っても、そのスペアディスクドライブにデータを復元し
たり、一台のスペアディスクドライブに対して、複数の
ディスクドライブからのデータを復元できるようにし
て、スペアディスクドライブを交換や破棄することなく
有効に使用させることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、装置内の全ディスクドライブの容量や使用状態を把
握するための全ディスクドライブ資源情報テーブルと、
装置内に設定されている全スペアディスクドライブの容
量や使用状態、回復元データディスクドライブ番号等を
把握するためのスペアディスクドライブ資源情報テーブ
ルを設ける。
【0009】そして、装置内の全ディスクドライブの情
報は、全ディスクドライブ資源情報テーブルに反映され
る。また、スペアディスクドライブ資源情報テーブルに
は、スペアディスクドライブの状態が管理される。ま
た、このスペアディスクドライブ資源情報テーブルによ
り、スペアディスクドライブを複数の領域に分けて、そ
れにデータを復元することが可能になる。
【0010】この二つの情報テーブルを参照することに
より、RAIDを構成しているディスクドライブに障害
がおこり、スペアディスクドライブにデータを復元する
ときに、スペアディスクドライブが障害がおこったディ
スクドライブよりも、容量が小さいときであっても、複
数のスペアディスクドライブにデータを復元させたり、
一台のスペアディスクドライブに対して、複数の障害が
おこったディスクドライブのデータを復元させることが
でき、RAIDを構成しているディスクドライブやスペ
アディスクドライブの容量に関わらず、ディスクドライ
ブの有効利用が図れることになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態
を、図1ないし図9を用いて説明する。
【0012】先ず、図1を用いて本発明のディスク記憶
装置が使用されるシステムとディスク記憶装置の構成に
ついて説明する。図1は、本発明のディスク記憶装置が
使用されるシステムとディスク記憶装置の構成について
説明したブロック図である。
【0013】ディスク記憶装置110は、ホストコンピ
ュータなどの上位装置100と接続されており、データ
を格納するディスクドライブ200と、上位装置100
とディスクドライブ200との間の制御部120、ディ
スク記憶装置の操作、設定をおこなう制御コンソール1
80と、制御コンソール180と接続するためのLAN
インターフェース170から構成されている。
【0014】また、制御部120には、装置全体の制御
をおこなうディスクアレイ制御部140、上位装置との
データ転送に用いられるキャッシュメモリ150、上位
装置100とのデータ転送を制御する上位側転送制御部
130、ディスク記憶装置110内のデータ転送を制御
する下位側転送制御部160から構成されている。
【0015】ここで、本実施形態を記述するにあたりデ
ィスクドライブ200の物理的な並びをアレイとして捉
え、横方向をROW(210〜213)、縦方向をPO
RT(220〜225)とし、 ROW(210〜21
3)について、それぞれにRAID5(パリティ付きス
トライピング)方式により冗長化された場合の論理ボリ
ューム構成をLU(論理ユニット)(230〜233)
として管理するものとする。なお、本実施形態では、R
AID5を前提とするが、他のRAID方式、例えば、
RAID1(ミラーリング)などでも、本発明は有効で
ある。
【0016】また、ディスクドライブ200の幾つか
は、代替として使用するためのスペアディスクドライブ
(300〜304)として設定されている。
【0017】この設定は、制御コンソール180からグ
ラフィカルなユーザインタフェースにより、おこなうこ
とができる。
【0018】次に、図2および図3を用いて本発明のデ
ィスク記憶装置が参照するデータ構造について説明す
る。図2は、全ディスクドライブ資源情報テーブル50
0の構造を示す模式図である。図3は、スペアディスク
ドライブ資源情報テーブル600の構造を示す模式図で
ある。
【0019】全ディスクドライブ資源情報テーブル50
0は、ディスクアレイ制御部140に存在し、装置内の
全ディスクドライブの使用状態や容量を管理するテーブ
ルであり、全ディスクドライブ単位管理領域510から
なる。全ディスクドライブ単位管理領域510、図2に
示すようにアレイとしてのデータ構造を持ち、装置内の
全ディスクドライブがどのような状態か、そのディスク
ドライブの容量、またスペアディスクドライブへのデー
タ回復の進行状況を示すデータ回復済み容量を管理する
ところである。
【0020】使用状態510aには、未実装、実装(デ
ータディスク使用・スペアディスク使用)、未使用の四
つの値が入り得る。未実装とは、最初から装置内に実装
されていない状態、または障害が発生しディスクドライ
ブを交換する際に装置から抜いた後の状態がこの未実装
状態に該当する。未使用とは、ディスクドライブとして
は、実装しているものの設定をしていないために、RA
IDのディスクドライブとしても、スペアディスクドラ
イブとしても使用されていない状態である。
【0021】全容量510bは、どの様な容量のディス
クドライブが実装されているかを管理する領域であり、
スペアディスクドライブへのデータ回復の際の回復情報
算出として使用する領域である。
【0022】回復済み容量510cは、このディスクド
ライブに障害がおこったときに、全容量のうちで、現在
どれだけ、スペアディスクドライブへのデータの回復を
おこなったかを示す領域であり、ディスクドライブに障
害がおこったときのスペアディスクドライブへのデータ
復元時に用いる。
【0023】次に、スペアディスクドライブ資源情報テ
ーブル600は、ディスクアレイ制御部140に存在
し、スペアディスクドライブ(300〜304)の状態
を管理するテーブルであり、図3に示されているように
スペアディスクドライブ情報[0]〜[n](610〜
670)からなる。
【0024】スペアディスクドライブ情報[0]〜
[n](610〜670)には、スペアディスクドライ
ブ(300〜304)の状態の詳細情報が格納されてい
る領域であり、使用状態611、スペア実ROW#61
2、スペア実PORT#613、スペア空容量614、
空領域情報[0]〜[n](615〜617)、使用領
域情報[0]〜[n](618〜620)からなる。
【0025】使用状態611は、そのスペアディスクド
ライブの使用状態を示し、未使用、一部使用、全使用の
3つの値を持ち、データ回復の際のスペアディスクドラ
イブ使用可否判断をおこなう領域である。
【0026】スペア実ROW#612と、スペア実PO
RT#613は、スペアディスクドライブの実装位置を
示す領域であり、その値がこのスペアディスクドライブ
のアレイ上の位置を示している。
【0027】空領域情報[0]〜[n](615〜61
7)は、そのスペアディスクドライブがデータ回復に使
用されていない領域を管理する領域であり、この領域が
使用中であるかを示す使用中フラグ621、空領域の開
始アドレス622、空領域の終了アドレス623からな
る。使用中フラグ621には、空領域のときには、0が
入るものとする。
【0028】使用領域情報[0]〜[n](618〜6
20)、そのスペアディスクドライブが、どれだけの領
域をどこのディスクドライブのデータ復元用に使用され
ているかを管理する領域であり、その使用領域が使用中
であるかを示す使用中フラグ624、使用領域の開始ア
ドレス625、使用領域の終了アドレス626、どこの
ディスクドライブのデータ復元用に用いられているを示
す、回復元ROW#627、回復元PORT#628か
らなる。
【0029】次に、図4ないし図6を用いてRAIDを
構成するディスクドライブに障害がおこったときに、ス
ペアディスクドライブにデータを回復するときの様子に
ついて説明する。図4ないし図6は、RAIDを構成す
るディスクドライブに障害がおこったときに、スペアデ
ィスクドライブにデータを回復するときの様子を示す模
式図である。
【0030】この例では、図1に示されているディスク
ドライブのアレイの内で、図4のように(ROW0 2
10〜ROW2 212)からなる3ROW構成で、R
OW0 210に、LU0 230が、ROW1 21
1に、LU1 231が、ROW2 212に、LU2
232が設定されている。
【0031】最初に、図4に示すようにLU0 230
のPORT1 221のディスクドライブ(72GB)
に障害が発生したとする。この場合に、LU0は、RA
ID5で稼動しているので、その内の一台が稼動しなく
なっても、パリティビットを利用して縮退状態で動作し
ているはずである。したがって、障害のおこっていない
LU1の他の四台のディスクドライブからPORT1
221のディスクドライブのデータの内36GB分を、
スペアディスクドライブ300に回復させる。このとき
には、ROW0 210 PORT1 221の回復済
み容量510cは、36Gになっている。このデータの
回復が終了後、引き続き、PORT1221のディスク
ドライブからPORT221の回復していないディスク
ドライブの36GB分のデータをスペアディスクドライ
ブ301に回復させる。このときには、ROW0 21
0 PORT1 221の回復済み容量510cは、7
2Gになる。
【0032】このような状態になれば、上位装置100
からRAIDが回復した状態、すなわち、通常アクセス
の状態としてアクセス可能になる。
【0033】このように障害がおこったディスクドライ
ブの容量よりも、スペアディスクドライブの容量が小さ
いときであっても、複数のスペアディスクドライブに分
割してデータを復元し、RAIDの復旧がおこなえるこ
とになる。
【0034】次に、図5に示すようにLU1 231の
ROW1 211、PORT4 224のディスクドラ
イブ(18GB)に障害が発生したものとする。このと
きに、LU1の他の三台のディスクドライブから、 P
ORT4 224のディスクドライブの全データを、ス
ペアディスクドライブ302の前半分の18GBに回復
させる。
【0035】次に、このような状態で、引き続き図6に
示すようにLU2 232のROW2 212、POR
T2 222のディスクドライブ(18GB)に障害が
発生したものとする。このときに、LU2の他の二台デ
ィスクドライブから、PORT2 222のディスクド
ライブの全データを、スペアディスクドライブ302の
後半分の18GBに回復させる。
【0036】このような状態になれば、LU1とLU2
の二つの論理ユニットが回復した状態になり、上位装置
100から通常アクセスの状態としてアクセス可能にな
る。
【0037】このように、一台のスペアディスクドライ
ブに対して、二台のディスクドライブのデータ復元し
て、複数の論理ユニットに対して、RAIDの復旧がお
こなえることになる。
【0038】次に、図7および図8を用いてユーザが操
作コンソール180から本発明のディスク記憶装置を操
作するときのユーザインターフェースについて説明す
る。図7は、ディスクドライブの状態を画面に表示して
いる操作コンソール180を示す模式図である。図8
は、図4のディスクドライブの復元状態を画面に表示し
ている操作コンソール180を示す模式図である。
【0039】図7に示されるように操作コンソール18
0の画面181には、ディスクドライブ200が、グラ
フィカルな状態で表示される。スペアディスクドライブ
を設定するときには、ターゲットなるディスクドライブ
をマウス183でクリックするなどして、設定できる。
また、RAIDを構成しているディスクドライブ、スペ
アディスクドライブ、未使用のディスクドライブは、色
分けして示せば分かりやすいインタフェースになる。
【0040】また、図8に示されるようにデータを復元
状態のときにも、分かりやすいユーザインタフェースを
提供することができる。
【0041】このとき、現在データの復元中であること
を、矢印がアニメーションとして点滅する、または、矢
印の長さが変化するなどの手法により示すことができ
る。
【0042】次に、図9を用いて本発明に係るディスク
記憶装置のスペアディスクドライブへのデータ回復の手
順について説明する。図9は、本発明に係るディスク記
憶装置のスペアディスクドライブへのデータ回復の手順
を示すフローチャートである。
【0043】先ず、ディスクドライブの障害が発生し、
スペアディスクドライブへのデータ回復を開始する(ス
テップ700)。最初に、ディスクアレイ制御部140
は、どのスペアディスクドライブの、どこの領域にデー
タ回復させればよいかをスペアディスクドライブ資源情
報テーブル600を検索して決定する。次に、テーブル
内の使用状態611、スペア空容量614、空領域情報
[0]〜[n](615〜617)の使用中フラグ62
1、開始アドレス622、終了アドレス623、使用領
域情報[0]〜[n](618〜620)の使用中フラ
グ624、開始アドレス625、終了アドレス626、
仮想ROW#627、仮想PORT#628の情報を更
新する(ステップ710)。そして、スペアディスクド
ライブ資源情報テーブル600に設定された情報を元に
データ回復を開始する(ステップ720)。
【0044】次に、使用領域(618〜620のいずれ
か)内のデータ回復が完了したかを開始アドレス625
と終了アドレス626から判断する(ステップ73
0)。
【0045】ステップ730の判断で、いまだ使用領域
(618〜620)分のデータ回復が終了していない場
合は、引き続きデータ回復を継続する(ステップ74
0)。
【0046】使用領域(618〜620のいずれか)分
のデータの回復が終了していた場合には、全ディスクド
ライブ資源情報テーブル500の全ディスクドライブ単
位管理領域510にある回復済み容量を更新する(ステ
ップ750)。
【0047】次に、データ回復対象となっているデータ
ディスクドライブの全容量分のデータ回復が終了したか
どうかを、全ディスクドライブ資源情報テーブル500
の全ディスクドライブ単位管理領域510にある容量5
10bとステップ750で更新した回復済み容量510
cとを比較して判断する(ステップ760)。
【0048】ステップ760の判断で、いまだ全データ
回復が完了していなければ、次の使用領域(618〜6
20のいずれか)のデータ回復を開始する。このよう
に、ステップ730からステップ770までを繰り返す
ことによって、障害のおこったディスクドライブのデー
タの回復が完了する。
【0049】
【発明の効果】本発明によればRAID機能を有し、そ
のディスクドライブに障害がおこったときに、スペアデ
ィスクドライブに復元させるディスク記憶装置におい
て、装置内の複数設けるスペアディスクドライブが、障
害のおこったディスクドライブよりも容量が小さいもの
であっても、そのスペアディスクドライブにデータを復
元したり、一台のスペアディスクドライブに対して、複
数のディスクドライブからのデータを復元できるように
して、スペアディスクドライブを交換や破棄することな
く有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディスク記憶装置が使用されるシステ
ムとディスク記憶装置の構成について説明したブロック
図である。
【図2】全ディスクドライブ資源情報テーブル500の
構造を示す模式図である。
【図3】スペアディスクドライブ資源情報テーブル60
0の構造を示す模式図である。
【図4】RAIDを構成するディスクドライブに障害が
おこったときに、スペアディスクドライブにデータを回
復するときの様子を示す模式図である(その一)。
【図5】RAIDを構成するディスクドライブに障害が
おこったときに、スペアディスクドライブにデータを回
復するときの様子を示す模式図である(その二)。
【図6】RAIDを構成するディスクドライブに障害が
おこったときに、スペアディスクドライブにデータを回
復するときの様子を示す模式図である(その三)。
【図7】ディスクドライブの状態を画面に表示している
操作コンソール180を示す模式図である。
【図8】図4のディスクドライブの復元状態を画面に表
示している操作コンソール180を示す模式図である。
【図9】本発明に係るディスク記憶装置のスペアディス
クドライブへのデータ回復の手順を示すフローチャート
である。
【符号の説明】
100…上位装置、110…記憶装置、120…制御
部、130…上位側転送制御部、140…ディスクアレ
イ制御部、150…キャッシュメモリ、160…下位側
転送制御部、170…LANインタフェース、180…
制御コンソール、181…画面、182…キーボード、
183…マウス、200…ディスクドライブ、210…
ROW0、211…ROW1、212…ROW2、21
3…ROWn、220…PORT0、221…PORT
1、222…PORT2、223…PORT3、214
…PORT4、215…PORTn、230…LU0、
231…LU1、232…LU3、233…LUn、3
00…スペアディスクドライブ0、301…スペアディ
スクドライブ1、302…スペアディスクドライブ2、 303…スペアディスクドライブ3、304…スぺアデ
ィスクドライブ4、500…全ディスクドライブ資源情
報テーブル、510…全ディスクドライブ単位管理領域、
600…スペアディスクドライブ資源情報テーブル、6
10…スペアディスクドライブ情報[0]、611…使
用状態、612…スペア実ROW#、613…スペア実P
ORT#、614…スペア空容量、615…空領域情報
[0]、616…空領域情報[1]、617…空領域情報
[n]、618…使用領域情報[0]、619…使用領域
情報[1]、620…使用領域情報[n]、621…使用
中フラグ、622…空開始アドレス、623…空終了アド
レス、625…使用開始アドレス、626…使用終了アド
レス、627…回復元仮想ROW#、628…仮想PO
RT#、630…スペアディスクドライブ情報[1]、
640…スペアディスクドライブ情報[2]、650…
スペアディスクドライブ情報[3]、660…スペアデ
ィスクドライブ情報[4]。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼本 賢一 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 水森 源宏 神奈川横浜市中区尾上町6丁目81番地 日 立ソフトウェアエンジニアリング株式会社 内 Fターム(参考) 5B065 BA01 CA12 CC08 EA02 EA18 EA24 5D044 BC01 CC04 DE62 GK11 GK19

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホストコンピュータと接続し、そのホス
    トコンピュータの指示に基づいてディスクドライブの制
    御とデータアクセスと、各ディスクドライブをRAID
    (Redundant Array of Inexpensive Disks)として構築
    し制御する機能とを有し、スペアディスクドライブにデ
    ータを復元して動作させる冗長性を有するディスク記憶
    装置において、 前記ホストコンピュータから各ディスクドライブにアク
    セスし、制御するための複数のポートとを有し、 RAIDを構成しているディスクドライブに障害がおこ
    ったときに、 その障害のおこったディスクドライブの容量よりも小さ
    な容量の複数のスペアディスクドライブに、分割してデ
    ータを復元させることが可能なことを特徴とする冗長性
    を有するディスク記憶装置。
  2. 【請求項2】 ホストコンピュータと接続し、ホストコ
    ンピュータの指示に基づいてディスクドライブの制御と
    データアクセスと、各ディスクドライブをRAID(Re
    dundant Array of Inexpensive Disks)として構築し制
    御する機能とを有し、スペアディスクドライブにデータ
    を復元して動作させる冗長性を有するディスク記憶装置
    において、 前記ホストコンピュータから各ディスクドライブにアク
    セスし、制御するための複数のポートとを有し、 RAIDを構成しているディスクドライブの複数に障害
    がおこったときに、 それら複数のディスクドライブのデータを、一台のスペ
    アディスクドライブに復元することが可能なことを特徴
    とする冗長性を有するディスク記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記スペアディスクドライブの記憶領域
    を複数に分割して管理していることを特徴とする請求項
    2記載の冗長性を有するディスク記憶装置。
  4. 【請求項4】 データを復元後に、それらの複数のスペ
    アディスクドライブを、一台のスペアディスクドライブ
    として、前記ホストコンピュータから通常アクセスする
    ことが可能なことを特徴とする請求項1記載の冗長性を
    有するディスク記憶装置。
  5. 【請求項5】 データを復元後に、そのデータを復元し
    た一台のスペアディスクドライブを、複数のスペアディ
    スクドライブとして、前記ホストコンピュータから通常
    アクセスすることが可能なことを特徴とする請求項2お
    よび請求項3記載のいずれかの冗長性を有するディスク
    記憶装置。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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