JP2003202967A - 記憶装置の障害回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個以上の記憶媒体の障害に対して冗長性の
ある記憶装置に関して、障害時における通常の読み書き
の処理低下を最小限に抑え、障害の修復処理を時間的に
効率よく実行することにある。 【解決手段】 独立した複数個の記憶媒体を１組とし、
データをビット、バイトあるいは任意の単位に分割して
各記憶媒体に格納し、そこから並列にデータの読み書き
を行うと共に、データの読み書き時にエラーチェックを
行い、障害発生時１０にはこのエラーチェックにより障
害を起こした記憶媒体を発見し、通常の読み書きの処理
を行いながら、所定個数の記憶媒体の故障までは障害の
発生した記憶媒体内のデータを修復し、修復したデータ
を予備記憶媒体に格納するに当たって、前記障害の状態
（４０）に対応して通常の読み書き処理または障害回復
処理を優先する（５０）（６０）。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、独立した複数個の
記憶媒体を１組として並列に読み書きを行う記憶装置の
障害回復方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来技術として、記憶装置の大容量化と
データの高速転送を達成する技術として、複数の記憶媒
体を１組として、データをビット単位、バイト単位ある
いは任意の単位に分割してそれぞれを各記憶媒体に分配
して格納し、データ読み出し時には各記憶媒体から同時
に読み出す方式が知られている。そして、この方式で
は、各記憶媒体に分配されたデータからパリティチェッ
ク用のデータを生成し、これを別の記憶媒体に格納す
る。障害発生時には正常な記憶媒体のデータとパリティ
チェック用のデータを用いてデータの修復を行うことに
より、記憶装置の信頼性を向上させている。これらの技
術は、特開平１−２５０１２８号公報に一例が記載され
ている。さらに、記憶媒体に障害が発生した場合、通常
の読み出しのためにデータ修復を行うだけでなく、別に
用意された正常な記憶媒体に障害媒体の分のデータを回
復する技術が知られている。この技術は、予備媒体に修
復したデータを格納し、次回からのアクセスに対して予
備媒体からデータを読みだすことにより、記憶装置の可
用性を高めることが可能である。例えば、特開平２−１
３５５５５号公報にこの種の記憶装置の例が記載されて
いる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記公知の装置は、パ
リティデータを持つことにより一定数の記憶媒体の障害
を修復することが可能であり、予備記憶媒体を持つこと
により障害回復も行うことが出来る。しかし、障害回復
動作は、正常な記憶媒体のデータとパリティチェック用
のデータをすべて読み出し、障害データを修復し、予備
の記憶媒体に書き込む操作が必要である。このため、障
害回復の間は、各記憶媒体を占有してしまうこととな
り、上位装置から通常の読み書きの処理要求が来ても待
たされ、結果として記憶装置の性能低下になる。また、
上記公知の装置は、複数個の記憶媒体の障害に対して冗
長性があるにもかかわらず、一個の記憶媒体の障害時と
複数個の障害時の障害回復を区別なく扱っている。この
ため、障害回復に重点を置くと、１個の故障にもかかわ
らず通常の読み書きの処理が出来ないため、通常の読み
書きの処理が低下する問題があり、一方、通常の読み書
きを処理に重点を置くと、複数個の障害時には障害回復
時間が保証されず、装置全体が故障する可能性が大きく
なる問題がある。 【０００４】本発明の課題は、２個以上の記憶媒体の障
害に対して冗長性のある記憶装置に関して、障害時にお
ける通常の読み書きの処理低下を最小限に抑え、障害回
復時間を一定時間内に納め、高信頼性を確保することに
ある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、独立した複数個の記憶媒体を１組とし、データをビ
ット、バイトあるいは任意の単位に分割して各記憶媒体
に格納し、そこから並列にデータの読み書きを行うと共
に、データの読み書き時にエラーチェックを行い、障害
発生時にはこのエラーチェックにより障害を起こした記
憶媒体を発見し、通常の読み書きの処理を行いながら、
所定個数の記憶媒体の故障までは障害の発生した記憶媒
体内のデータを修復し、修復したデータを予備記憶媒体
に格納するに当たって、前記障害の状態に対応して通常
の読み書き処理または障害回復処理を優先する。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。実施形態では記憶媒体として磁気ディスクを
例にとって説明する。図１は、本発明の障害回復の処理
手順を示すフローチャートである。図２は、本発明を２
台のデータディスク故障に耐えられる記憶装置に適用し
た実施形態の構成図である。図３は、図２における障害
発生ディスクの障害回復用テーブルである。図４は、図
２の記憶装置における障害回復の処理手順を示すフロー
チャートである。図５、図６、図７、図８及び図９は、
図４の処理手順における障害回復処理選択ブロックの詳
細を示す図である。 【０００７】図１の障害回復の処理手順を示すフローチ
ャートを説明する。記憶装置に障害が発生したとする
（ステップ１０）。まず、発生した障害が回復可能なも
のであるのかを判断する（ステップ２０）。もし、修復
が不可能であれば、そこで障害回復処理を終了し、デー
タ損失となる（ステップ３０）。修理が可能ならば、記
憶装置の冗長度、障害回復の経過時間、通常の読み書き
処理の処理状態から障害回復に専念すべき状態であるか
を判定する（ステップ４０）。もし、余裕が十分あり、
障害回復の緊急度が低い場合で、読み書きなどの通常の
処理要求が上位装置から来た時は、障害回復処理を止
め、読み書きなどの通常の処理を先に処理する。障害回
復処理は残りの時間で行い、障害回復処理途中の読み書
きの処理はキャンセルまたはキューイングする（ステッ
プ５０）。逆に、余裕がなく、障害回復の緊急度が高い
場合、障害回復処理を優先させ、読み書きなどの通常の
処理はすべてキャンセルまたはキューイングする（ステ
ップ６０）。また、障害回復の緊急度と読み書き等の通
常の処理の重要度に幾つかの組合せがある中間的な場
合、各々の条件に対応した障害回復処理を前もってプロ
グラムの形で用意し、条件が変化した場合、プログラム
を入れ替えることにより適当な処理に移行できるように
する（ステップ７０）。次に、障害回復処理が終了また
は中断した場合、障害回復処理がまだ残っているか否か
調べる（ステップ８０）。障害回復がすべて終了した場
合、記憶装置は正常状態に復帰する。まだ障害回復処理
が残っている場合、始め（２０）にもどり、以上のステ
ップを障害回復が終了するまで繰り返す。 【０００８】次に、図２の本発明の実施形態の構成図に
ついて説明する。図２において、１５０は入出力−障害
回復制御回路であり、上位装置からの入出力に関する命
令を受取り、実行または上位装置に応答する。さらに記
憶媒体に障害が発生している場合には、障害回復中のデ
ィスク数、障害回復にかかっている時間、及び、障害回
復の頻度または障害回復量などから適切な障害回復方法
を選択する。１５４は障害発生記憶媒体の障害回復用テ
ーブルであり、詳細は図３で説明する。１５２は障害発
生時刻、障害回復中の経過時間及び単位時間を知るため
のタイマであり、ここで計った時間を一つの条件として
障害回復方法を決める。１５６は障害データの発見、修
復、予備記憶ディスクへの書き込みを行う障害データ修
復回復回路であり、障害ディスクを除いたすべてのディ
スクよりデータを読みだし、それを使って障害データを
修復し、上位装置にそのデータを転送したり、予備記憶
ディスクに書き出しを行う。１５８から１６８までは分
割したデータを格納するデータディスク群である。図２
ではデータディスク数として６台のディスクを示した
が、一般には任意の数である。１７０、１７２は１５８
から１６８に分割したデータに対応するＥＣＣデータを
格納するディスクである。障害発生時にはこのデータと
１５８から１６８中の正常なデータを使って障害データ
を修復する。ただし、記憶装置の持つ冗長度より多くの
データディスクが故障した場合、データの修復は不可能
となり、データ損失となる。図２ではＥＣＣデータが２
個の場合、すなわち、２台のデータディスクが故障した
場合でも、障害データを修復できることを示している
が、一般には２台以上のディスク故障に耐えられるＥＣ
Ｃ生成法もあり、データ損失に到らない故障ディスクの
個数つまり冗長度はさらに多く取ることが可能である。
ＥＣＣの生成法は具体的には多重消失訂正可能なリード
ソロモン符号を用いることによって実現される。リード
ソロモン符号及びそれを利用した誤り訂正方式について
は、従来の技術（例えば、土井、伊賀共著ラジオ技術社
出版の”新版ディジタル・オーディオ”に記載されてい
る。）であるので、説明を省略する。１７４、１７６は
修復したデータを格納する予備記憶媒体であり、障害デ
ィスクの内容が格納された場合、次回からそのデータへ
のアクセスは予備記憶媒体になる。このディスク数も一
般に任意である。 【０００９】図３の障害発生ディスクの障害回復用テー
ブルを説明する。この障害回復用テーブル１５４は、予
備記憶ディスクの識別番号（１）、障害発生ディスクの
識別番号（２）、障害発生時刻（３）、障害データのア
ドレス（４）及び障害回復の有無を判定するフラグ
（５）からなる。 【００１０】次に、図４のフローチャートに基いて図２
及び図３の動作を説明する。まず、図２においてデータ
ディスク１６２に障害が発生したとする（１００）。障
害データ修復回復回路１５６が障害を発見し、入出力−
障害回復制御回路１５０に障害発生を伝える。障害デー
タ修復回復回路１５６から連絡を受けた入出力−障害回
復制御回路１５０は障害回復用テーブル１５４を見て空
きがあるかを確かめる（１０２）。次に、入出力−障害
回復制御回路１５０はこの障害が新しい障害であること
を確認する（１０４）。新しい障害であれば、入出力−
障害回復制御回路１５０は障害データ修復回復回路１５
６に対して障害回復用テーブル１５４の中の該当する欄
に初期値を書き込むことを命ずる。障害データ修復回復
回路１５６は障害回復用テーブル１５４内の予備記憶媒
体の欄に予備ディスク１７４の識別番号Ｓ１を書き込
み、障害発生記憶媒体の欄に障害を起こしたデータディ
スク１６２の識別番号＃２を書き込む。次にタイマ１５
２から読み込んだ障害発生時刻を障害発生時刻の欄に書
き込み、障害ディスク１６２のアドレスをアドレス欄に
書き込む。最後に障害データ修復回復回路１５６は各ア
ドレスの回復判定フラグを初期化する（１０６）。新し
い障害でなければ、ステップ１０６の処理は行わず、次
のステップに進む。次のステップでは、入出力−障害回
復制御回路１５０が障害の状態を判別し、それに適した
通常の読み書き処理または障害回復処理を選択し、実行
する（１０８）。このステップの詳細は図５〜図９にお
いて述べる。次に障害回復処理が終了または中断した場
合、障害回復処理がまだ残っているか否か調べる（１１
０）。障害回復がすべて終了した場合記憶装置は正常状
態に復帰する。まだ障害回復処理が残っている場合、始
めにもどり（１０２）、以上のステップを障害回復が終
了するまで繰り返す。どのような障害回復方法が採られ
ても、障害データ修復回復回路１５６は障害回復の継続
または終了の監視をしている。障害回復が終わらない間
に次の障害が発生した場合、上記と同じように障害デー
タ修復回復回路１５６が処理を開始するが（１０２）、
障害回復が終わらない障害ディスク数が装置の冗長度を
超えた場合、障害回復は不可能なので、入出力−障害回
復制御回路１５０は上位装置にデータが損失したことを
報告する（１１４）。もし、障害回復が終了した場合、
障害回復用テーブル１５４内の不要なデータを消去し、
正常状態に復帰する（１１２）。 【００１１】次に、図４のステップ１０８について図５
を用いて説明する。図５において、入出力−障害回復制
御回路１５０は、障害回復用テーブル１５４を見て障害
回復の終わっていないディスク数を数え、障害ティスク
数としきい値を比較する（ステップ１２０）。障害ディ
スク数が予め定められたしきい値より少なければ、入出
力−障害回復制御回路１５０は冗長度に余裕があると判
断し、通常の読み書きを優先し、その他の時間で障害回
復の処理を行う。障害回復処理途中のものはキャンセル
またはキューイングする（ステップ１２２）。また、障
害ディスク数がしきい値より多ければ、入出力−障害回
復制御回路１５０は冗長度に余裕がないと判断し、障害
回復処理を優先させ、読み書きなどの通常の処理はすべ
てキャンセルまたはキューイングする（ステップ１２
４）。障害回復を行う場合、１トラック等の比較的短時
間で修復と格納が終わる単位で行い、終了後は記憶装置
を通常処理のために開放する。ただし、障害回復中に通
常の読み書きの処理命令がきた場合には、直ちに障害回
復作業を中止し、通常の読み書き処理のために開放す
る。通常の読み書き処理中に障害回復の終わっていない
データを読む場合には、障害データはＥＣＣデータとそ
れを生成する際に使った正常なデータで修復し、上位装
置へ送り、同時に予備ディスクの中に修復データを格納
し、障害回復用テーブル１５４内の該当するアドレスの
回復判定フラグを障害回復済みとする。このフラグが障
害回復済みとなっていれば、次回のこのデータへのアク
セスは予備ディスクに行うことになる。データ書き込み
の場合は、ＥＣＣデータを作成後、障害ディスク内に格
納すべきデータを予備ディスクに書き込み、回復判定フ
ラグを障害回復済みとする。しきい値は、図２の例にお
いては冗長度が２台であるので必然的に１となる。しか
し、２台以上の多重消失訂正可能なリードソロモン符号
を使った場合、しきい値は冗長度以下の任意の整数を取
ることが出来る。障害回復は、入出力−障害回復制御回
路１５０が前回修復したデータのアドレスを記憶してお
り、その次のアドレスから行う。障害回復時には先に記
憶した前回修復済のデータアドレスを使い、その次のア
ドレスが障害回復用テーブル１５４でフラグが立ってな
く、障害回復が終了していない場合は、そのアドレスの
データを修復する。データの修復は、ＥＣＣデータと正
常なディスクよりＥＣＣデータを生成する際に使った正
常なデータを読み出し、障害データ修復回復回路１５６
を使って行う。修復したデータは予備のディスクに書き
込み、障害回復テーブル１５４のフラグを障害回復済み
にする。修復が終わったデータへのアクセスは予備ディ
スクに対して行うことになる。修復したデータのアドレ
スを障害データ修復回復回路１５６に記憶し、入出力−
障害回復制御回路１５０は次の障害回復処理に移る。こ
の図５の実施形態では、障害ディスク数がしきい値以下
の場合、障害回復より通常の読み書き処理を優先させる
ので、記憶装置の読み書きの性能低下を抑えることがで
きる。また、障害回復に専念する状態では、最短時間で
修復できるので、信頼性を保つことが出来る。上の実施
形態では障害ディスク数のみ注目して障害回復方法を選
んだが、障害ディスク数の他に障害回復時間の累計を条
件に含めることが出来る。 【００１２】次に、図４内のステップ１０８について図
６を用いて説明する。図６において、入出力−障害回復
制御回路１５０は障害回復用テーブル１５４を見て障害
回復の終わっていないディスク数を数え、障害ティスク
数としきい値を比較する（ステップ１３０）。それがし
きい値以下ならば、次に入出力−障害回復制御回路１５
０はタイマ１５２より現在時刻を読み、この現在時刻と
障害回復テーブル１５４内の障害発生時刻とから算出で
きる障害回復時間の累計と予め設定していた制限時間を
比較する（ステップ１３２）。そこで障害回復時間の累
計が予め設定していた制限時間より小さいとき、障害回
復に対して余裕があると見なせるので、入出力−障害回
復制御回路１５０は、障害データ修復回復回路１５６に
対して、通常の読み書きの処理を優先し、残りの時間で
障害ディスク内のデータを修復し、予備ディスクに格納
するように命令する。障害回復処理途中のものはキャン
セルまたはキューイングする(ステップ１３４）。も
し、障害回復が終了していないディスク数がしきい値よ
り多いとき、または、現在時刻と障害発生時刻の差が予
め設定していた制限時間より大きいとき、障害回復に余
裕がないと見なせるので、障害回復制御回路１５０は、
上位装置からの通常の読み書きはキャンセルまたはキュ
ーイングし、障害データ修復回復回路１５６に対して、
障害回復を優先して行うように命令する（ステップ１３
６）。この図６の実施形態では、障害回復にかかる時間
が制限時間を超過する場合、障害回復処理に専念するの
で、修復時間を一定時間内に納めることができ、信頼性
を向上させることができる。 【００１３】次に、図４のステップ１０８について図７
を用いて説明する。図７において、入出力−障害回復制
御装置１５０は、タイマ１５２から現在時刻を取得し、
その時刻が通常の読み書きの処理が多い時間帯か否か判
定する（ステップ１４０）。もし、その時間帯でなけれ
ば、入出力−障害回復制御回路１５０は上位装置からの
通常の読み書きはキャンセルまたはキューイングし、障
害データ修復回復回路１５６に対して障害回復を優先し
て行うように命令する。また、その時間帯であってもス
テップ１４２の障害ディスク数がしきい値を超える場
合、同様に障害回復処理を優先する（ステップ１４
６）。通常の読み書きの処理が多くかつ障害ディスク数
がしきい値以下の場合のみ、通常の読み書きを優先し、
障害回復は残りの時間で行う（ステップ１４４）。この
図７の実施形態では、記憶装置の使われ方が時間帯によ
って異なっていることが前もって分かっている場合に、
通常の読み書きの処理が少ない時間帯に障害回復を当て
ることができるので、通常の読み書きの処理が障害回復
処理を妨げることなく、障害回復をスム−ズに実行でき
る。以上の図５〜図７の実施形態では、障害回復を優先
するかもしくは通常の読み書きを優先するかの２通りの
障害回復処理であったが、状況に応じてこれを増やすこ
とは差し支えない。 【００１４】次に、図４のステップ１０８について図８
を用いて説明する。図８において、ステップ１５０の障
害ディスク数がしきい値を超える場合は、障害回復を優
先し、通常の読み書きは止める（ステップ１５８）。障
害ディスク数がしきい値以下でかつステップ１５２の通
常の読み書きの処理が多い時間帯でない場合、読み出し
のみ処理して、その他の時間は障害回復を優先して行う
（ステップ１５６）。障害ディスク数がしきい値以下で
かつ通常の読み書きの処理が多い時間帯の場合、通常の
読み書きの処理を優先し、その他の時間で障害回復を行
う（ステップ１５４）。この図８の実施形態では、障害
ディスク数はしきい値以下であるが、通常の読み書きの
処理が少ない時間帯、特に読み出しのみの時間帯の場
合、読み出しの処理を例外的に許すことにより、障害回
復処理を妨げずかつ記憶装置の性能低下を抑えることが
可能になる。 【００１５】次に、図４内のステップ１０８について図
９を用いて説明する。図９において、ステップ１６０の
障害ディスク数がしきい値を超える場合、または、障害
ディスク数がしきい値以下でかつステップ１６２の障害
回復時間の累計が制限時間を超過する場合は障害回復を
優先し、通常の読み書きを止める（ステップ１７２）。
入出力−障害回復制御回路１５０は、障害ディスク数が
しきい値以下でかつ障害回復時間の累計が制限時間より
小さいとき、タイマ１５２から単位時間を読み、その時
間内の通常の読み書きの処理頻度と予め設定したしきい
値を比較する（ステップ１６４）。通常の読み書きの処
理頻度がしきい値より大きい場合、制限時間内であり、
障害回復に対して余裕があると見なせるので、通常の読
み書きの処理を優先し、その他の時間で障害回復を行う
（ステップ１６６）。一方、通常の読み書きの処理頻度
がしきい値より小さいときであって、その頻度が限りな
くしきい値に近い場合あるいは遠い場合等、その頻度に
は大小の差があるので、通常の読み書きの処理頻度の大
小にあわせて動的に単位時間内の障害回復処理の頻度ま
たは障害回復量の比率を設定する（ステップ１６８）。
この設定した障害回復処理の頻度または障害回復量の比
率に応じて障害回復処理を実行する（ステップ１７
０）。この図９の実施形態では、通常の読み書きの処理
頻度の大小にあわせて障害回復処理の頻度または障害回
復量の比率を設定するので、障害回復処理が時間的に効
率よく実行されることになる。 【００１６】これら上述の実施形態では、記憶媒体とし
て磁気ディスクを例に挙げたが、この他に光ディスク、
フロッピー（登録商標）ディスク、半導体メモリを記憶
媒体として用いることが可能である。また、障害回復方
法を選択する条件として、上述の実施形態に替えて、上
位装置のジョブ内容、記憶装置内のファイルの重要度な
どを条件としてもよい。これらの条件と障害回復方法の
組合せにより柔軟な障害回復処理を行うことができる。 【００１７】 【発明の効果】本発明によれば、障害を起こした記憶媒
体の個数が記憶装置の冗長度に比べて小さい場合、障害
回復より通常の読み書きの処理を優先するので、記憶装
置の負荷が重くならず、通常の読み書きの処理における
応答性能の低下を極力抑えることができる。また、冗長
度に余裕がなくなってきた場合、自動的に通常の読み書
きの処理を止めて障害回復の処理を優先するので、記憶
装置の信頼性は低下しない。さらに、各障害発生記憶媒
体の障害回復処理時間に関する累計によって障害回復処
理方法を替えるので、さらに高信頼性の記憶装置を実現
することができる。また、通常の読み書きの処理頻度の
大小にあわせて障害回復処理の頻度または障害回復量の
比率を設定するので、障害回復処理を時間的に効率よく
実行することができる。このように、本発明は、障害回
復に関わる諸条件に対応して各々適切な障害回復方法を
選択できるので、最適な障害回復処理の実行が可能であ
る、という顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の処理手順を示すフローチャートであ
る。 【図２】本発明の記憶装置の構成図である。 【図３】本発明の障害発生ディスクの障害回復用テーブ
ルの構成図である。 【図４】図２の処理手順を示すフローチャートである。 【図５】図４における障害回復処理選択ブロックのフロ
ーチャートを示す。 【図６】図４における障害回復処理選択ブロックの他の
フローチャートを示す。 【図７】図４における障害回復処理選択ブロックの他の
フローチャートを示す。 【図８】図４における障害回復処理選択ブロックの他の
フローチャートを示す。 【図９】図４における障害回復処理選択ブロックの他の
フローチャートを示す。 【符号の説明】 １５０…入出力−障害回復制御回路、１５４…障害回復
用テーブル、１５２…タイマ、１５６…障害データ修復
回復回路、１５８…データディスク＃０、１６０…デー
タディスク＃１、１６２…データディスク＃２、１６４
…データディスク＃３、１６６…データディスク＃４、
１６８…データディスク＃５、１７０…ＥＣＣデータデ
ィスクＥ１、１７２…ＥＣＣデータディスクＥ２、１７
４…予備ディスクＳ１、１７６…予備ディスクＳ２

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 仁 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5B065 BA01 CA12 CA30 CC08 EA03 EA13 EA24

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 独立した複数個の記憶媒体を１組とし、
   データをビット、バイトあるいは任意の単位に分割して
   各記憶媒体に格納し、そこから並列にデータの読み書き
   を行うと共に、データの読み書き時にエラーチェックを
   行い、障害発生時にはこのエラーチェックにより障害を
   起こした記憶媒体を発見し、通常の読み書きの処理を行
   いながら、所定個数の記憶媒体の故障までは障害の発生
   した記憶媒体内のデータを修復し、修復したデータを予
   備記憶媒体に格納するに当たって、前記障害の状態に対
   応して通常の読み書き処理または障害回復処理を優先す
   ることを特徴とする記憶装置の障害回復方法。