JP2004126972A - ディスクアレイ装置、及びその電源供給方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数系統の交流入力を電源とする複数のディスクアレイ装置またはその電源供給方法について、前記複数系統の交流入力それぞれに対し、接続された複数のAC/DC電源を備えており、前記各AC/DC電源の各出力を前記系統別に集約して系統別合計出力とし、前記ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、複数の前記系統別合計出力を動作電源として入力させることとする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディスクアレイ装置、及びその電源供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ラックマウントタイプと称されるディスクアレイ装置(記憶装置)や、ディスクドライブ(以下、HDDと称する)を実装した装置を増設することにより、ディスクアレイ装置の記憶容量を増減可能とした装置が知られている。この装置のラックマウント及び各筐体に実装されたHDD筐体において、一つの基本筐体に加え、増設筐体が適宜に追加されて収容される。図14に示すように、各筐体には、複数のHDDをはじめ、HDDを制御するアレイコントローラ(以後、単にコントローラと称する)やAC/DC電源など各種の周辺回路部が実装されている。
【0003】
このAC/DC電源は、外部から取り込んだ交流電力(AC入力)を直流に変換し、筐体内のHDD全て及び周辺回路部に電力を供給する。AC/DC電源の具体的な構成としては、電源筐体内部の電源基板上にAC/DC変換回路として実装されている。
【0004】
このAC/DC電源は、二つの交流電力(AC入力1,AC入力2)毎にそれぞれ設けられ、二重化されている。各AC/DC電源の直流出力は、マザーボード上の電源線を介し、各HDDをはじめ、コントローラとのインタフェースを制御するI/F制御回路等の周辺回路に供給される。
【0005】
また、電源障害が起きた場合に備え、無停電電源装置(UPS, Uninterruptible Power Supply)としてバックアップ用のバッテリ部が装備されている。このバッテリ部は、電力を蓄積して放電可能な二次電池等で実現される。バッテリ部の直流出力は、マザーボード上の電源線でAC/DC電源それぞれの直流出力に対し、論理和でもって結合されている。電源障害が起きていない通常動作時では、AC/DC電源からの充電を受けて満充電の状態で待機し、電源障害が起きると放電して、AC/DC電源に代って電力を供給する。
【0006】
このようなディスクアレイ装置において、増加傾向にあるHDDの搭載数にスケーラビリティを持たせるべく、筐体内のHDDの搭載数を増減可能としている。これに応じて電源系統の整備も要求されてきている。
【0007】
【特許文献1】
特表平7−508112号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
電源障害が起きた場合の様々な不具合について説明する。マザーボード上で電源線がグランドにショートした場合、その電圧低下により、筐体に実装された全てのHDDとI/F制御回路が動作停止状態に陥る。つまり、筐体全体にまで障害が広がる。加えて、動作停止状態に陥ったI/F制御回路と接続された、次段の別の筐体のI/F制御回路にまで、障害が波及するに至る。そして、このように広がった障害の分だけ、その障害の回復処理にかかる時間や手間が甚大となる。
【0009】
また、マザーボードで電源障害が発生した場合、マザーボードに実装した全てのHDDに対するアクセスが不可能となる。このためRAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)方式で格納されたデータの一部が消失してしまう。そこで、マザーボードを復旧させた後、残存したデータから消失したデータを修復し、障害から回復したHDDへ書き戻す作業を行なう必要がある。この書き戻す回復作業に要する時間は、HDDの記憶容量の増大に伴って延長する結果となる。加えて、この延びる回復作業の間に、あらたに他のHDDまたはマザーボードで別の障害が発生すると、もはやデータの修復は不可能となってしまう。この事態をできるだけ防ぐため、HDDやマザーボード等の故障率を下げるべく、高信頼性の高価な部品を使用する必要がある。
【0010】
さらに、電源障害の発生箇所が、マザーボードに実装されるHDD及びコントローラや、その他の部位であっても、その影響がマザーボードに及んで電源電圧が低下する。すると、マザーボードに実装された全てのHDDが動作不能状態に陥る。
【0011】
次に、一つのマザーボードに実装されるHDDの台数が増加することによる不具合について説明する。実装されるHDDの増加に伴い、その負荷電流が増大する。この増大した負荷電流の変動による電圧ノイズも増加し、結果として安定した電圧の維持が図れなくなる。
【0012】
また、HDDに電力を供給するマザーボード上の配線パターンにおいて、HDDの増加に伴い、電源障害による電圧降下や、ノイズの増大を招く。この対策として、配線パターンの厚みや幅を十分に確保する必要がある。その結果、マザーボードの配線パターンの層数が増えてしまい、マザーボードの基板厚が大きくなって、高価格化を招く。
【0013】
HDDの活線挿抜に関する不具合について説明する。マザーボード上で通電中の電源線に対し、HDDのホットプラグインを行なうと、HDDへの突入電流が発生する。この突入電流により、電源線の電圧が不安定となる結果、動作したHDDへの電源電圧を安定に維持できなくなる。この対策として、HDDの活線挿抜時の突入電流を抑止するための回路を新たに設ける必要がある。
【0014】
次に、二重化されたAC電源における二つの交流入力の均衡について説明する。実装されるHDDの稼働状況等に応じた消費電力の変動が生じた場合、二つの交流入力を均等に分割することができずに偏りが生じてしまう。
【0015】
ここで、ディステージ中の電源障害について説明する。停電等により、ディスクアレイ装置に対する交流入力が消失した場合、バッテリ部から電力の供給を受け、コントローラのキャッシュに記憶されたデータを各HDDに書き込む動作を可能とする。しかしながら、バッテリ部からの電力の供給先は全てのHDDであって、データ格納先のHDDのみに限定することはできない。すなわち、個々のHDD毎に電力の供給を制御できないため、ディステージの動作が完了するまでの間、バッテリ部は、動作の不要なHDDを含め全てのHDDに電力を供給しなければならない。結果として、バッテリ部の容量を大きくしなくてはならず、大型化や重量化及び高価格化を招いていた。
【0016】
一方、バッテリ部からの電力が供給されるHDDを特定する工夫として、各HDDへの電力の供給経路中にFETやリレー等のスイッチング素子を挿入する対策も考えられる。すなわち、動作の不要なHDDには、スイッチング素子をオフにして電力の供給を停止する。このことで、電力の消費を最小限に抑え、バッテリ部の高容量化を防ぐことも可能である。しかしながら、障害の発生していない平常運転中、すなわち、HDDがAC電源から電力の供給を受けている通常動作時では、電力の供給経路中のFET等のスイッチング素子のオン抵抗に起因し、電圧降下やノイズの発生といった問題が発生してしまう。このため、各HDDへの電力の供給経路中にスイッチング素子を挿入する対策は採用できない。
【0017】
また、HDDの記憶容量に拘わらず、筐体内に搭載可能なHDDの最大数に対応できる十分な電力を供給可能なAC電源及びバッテリ部を実装する必要がある。このため、実際に搭載されるHDDの数が少ない場合には、電力効率が悪化するだけでなく、必要以上に大型のAC電源及びバッテリ部を搭載していることになり、ディスクアレイ装置の大型化及び高価格化を招来していた。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する主たる技術では、
複数系統の交流入力を電源とする複数のディスクアレイ装置またはその電源供給方法について、
前記複数系統の交流入力それぞれに対し、接続された複数のAC/DC電源を備えており、
前記各AC/DC電源の各出力を前記系統別に集約して系統別合計出力とし、前記ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、複数の前記系統別合計出力を動作電源として入力させることとする。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【0019】
【発明の実施の形態】
=====発明の概要=====
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも次の事項が明らかとなる。
前記各負荷には、前記系統別合計出力から所定の電源電圧を生成するための直流安定化電源がそれぞれ設けられてなることとする。
【0020】
前記直流安定化電源はDC−DCコンバータであることとする。
【0021】
前記各負荷は少なくともディスクドライブであって、前記各ディスクドライブを収納する筐体に前記直流安定化電源を内蔵してなることとする。
【0022】
前記AC/DC電源の出力電圧は、前記直流安定化電源の出力電圧より高いこととする。
【0023】
前記各系統別合計出力は、第一の系統別合計出力及び第二の系統別合計出力で構成されるとともに、
前記各直流安定化電源それぞれには、前記第一の系統別合計出力及び前記第二の系統別合計出力が入力されるべく、低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードと高いオン抵抗の逆流防止用ダイオードとが設けられて互いのカソードが接続されており、
前記第一の系統別合計出力が接続される前記低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた前記各直流安定化電源の数と、前記第二の系統別合計出力が接続される前記低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた前記各直流安定化電源の数とが同等であることとする。
【0024】
ここで、前記各直流安定化電源の数について同等とは、各直流安定化電源に供給される第一の系統別合計出力と第二の系統別合計出力とが均等な配分となる範囲内で、前記各直流安定化電源の数が同数あるいはほぼ同数であることをいう。この均等な配分について言い換えると、第一の系統別合計出力の源泉となる交流入力と、第二の系統別合計出力の源泉となる交流入力とが、均等な電力配分となると言うこともできる。
【0025】
前記直流安定化電源は、入力される制御信号に基づいて前記負荷への前記電源電圧の出力動作を実行することとする。
【0026】
外部のホスト装置から受信した書き込み命令に応じ、メモリに記憶されたデータを前記ディスクドライブに書き込む処理が実行されると、
当該書き込み処理が終了した前記ディスクドライブへ前記電源電圧を出力する前記各直流安定化電源の動作を停止させる制御信号を出力する電源制御手段を備えることとする。
【0027】
交流入力を電源とする複数のディスクアレイ装置またはその電源供給方法について、前記交流入力に対し、接続された複数のAC/DC電源を備えており、
前記各AC/DC電源の各出力を接続して合計出力とするとともに、前記合計出力を入力とするバッテリ部を有し、
前記ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、前記合計出力及びバッテリ部の出力を動作電源として入力させることとする。
【0028】
=====実施例=====
記憶容量を増減可能とするディスクアレイ装置として、HDDを実装した装置の実施例について説明する。HDDを実装した装置の一例として、例えばラックマウントタイプのディスクアレイ装置では、ラックフレームの内側左右側面の上下方向には、複数段にわたって前後方向にマウントフレームが形成され、このマウントフレームに沿って基本筐体および増設筐体が引き出し式に装着される。なお、本発明は、記憶容量を増減可能とするディスクアレイ装置として、ラックマウントタイプ以外に、HDDを実装した種々の装置にも適用可能である。
【0029】
図1のブロック回路図に示すように、これら各筐体100には、ディスクアレイ装置の各種機能を提供するボードやユニットがマザーボードに装着されている。また、これら各筐体の正面上段側には、ディスクドライブ(HDD)210が装填された複数のHDD筐体200が並べてマザーボードに装着されている。また、各筐体100には、二つの交流入力それぞれに対し、n台のAC/DC電源(1−1乃至1−n)300a,AC/DC電源(2−1乃至2−n)300bが並列に接続されている。これらAC/DC電源300a,300bは、HDDや各種ボード等の各負荷に供給される電力の源泉となる。AC/DC電源300a,300bは、例えば頒布された刊行物(例えば「トランジスタ技術 SPECIAL No.28」第2版第7頁図1,CQ出版株式会社,1993年1月20日発行)に記載されているような周知の電源装置を採用する。これらAC/DC電源300a,300bからの電力供給が、停電などにより途絶えた場合、UPSとしてのバックアップ電源たるバッテリ部400が各筐体100に装備されている。このバッテリ部400は鉛蓄電池等の二次電池で構成される。このバッテリ部としては、UPSとして機能する補助的な電力供給手段であれば、二次電池に限らず、種々の代替手段の使用が可能である。
【0030】
ディスクアレイ装置全体を統括して制御するコントローラは、その制御機能を実現する電子部品が実装された基板で構成される。この実装された電子部品としては、マイクロプロセッサ、並びに、HDD210への書き込みや読み出しのデータが記憶されるキャッシュ、RAM、所定の機能を実現するプログラムを格納したROM等の周辺回路、及び各種機能を実現する専用の回路やチップである。コントローラの具体的な機能としては、例えば、HDD210の状態監視や稼働制御(例えばRAID方式による制御)、及びホストコンピュータとの間の通信インタフェース等がある。
【0031】
コントローラは、メインスイッチがオフとなったり、電源系統に障害が生じると、キャッシュメモリに残存している未書き込みのデータをHDD210に書き出すデステージの処理を実行する。
【0032】
この他、マザーボードには、他のHDD210との間の通信インタフェースを行なうI/F制御回路500A,500Bや、電源系統の制御を行なう電源制御論理部(電源制御手段)600が基板に実装された状態で装着される。この電源制御論理部600はロジック回路で構成される。
【0033】
各AC/DC電源装置300a,300bの出力については、それぞれDC電源線A,Bでもって、交流入力(系統)別に集約して系統別合計出力とする。つまり、n台のAC/DC電源装置300aの出力はDC電源線Aで集約して第一の系統別合計出力とし、n台のAC/DC電源装置300bの出力はDC電源線Bで集約して第二の系統別合計出力とする。これら二つのDC電源線A,Bから供給される第一,二の系統別合計出力(例えば、30Vまたは24Vの電源電圧)は、マザーボードを介して論理和で結合(wired−or, OR−circuit)され、ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、動作電源として並列に入力される。各負荷としては、HDD筐体200や、I/F制御回路500A,500Bを含むコントローラ等の電力消費部品である。
【0034】
各HDD筐体200には、DC電源線A,Bから供給される第一,二の系統別合計出力を入力とし、HDD210に所定の電源電圧(例えば12Vまたは5V)を供給すべく、直流安定化電源として降圧型のDC−DCコンバータ220が内蔵される。直流安定化電源としては、降圧型のDC−DCコンバータの他、よく知られたレギュレータを採用できる。例えば、頒布された刊行物(「トランジスタ技術 SPECIAL No.28」第2版第4頁図4乃至図6,CQ出版株式会社,1993年1月20日発行)に記載されているような種々の方式の電源装置を直流安定化電源として採用する。この直流安定化電源として降圧型DC−DCコンバータを用いることで、AC/DC電源の出力電圧を直流安定化電源の出力電圧より高く設定できる。なお、各I/F制御回路500A,500Bに対しても、DC電源線A,Bから供給される第一,二の系統別合計出力を入力とし、所定の電源電圧を供給すべく、直流安定化電源としてDC−DCコンバータ(図1中、”DC/DC”で示す)が内蔵される。
【0035】
各HDD筐体200内のDC−DCコンバータ220では、図1中で上段側の逆流防止用ダイオード(以降、上段側逆流用防止ダイオードと称する)と、図1中で下段側の逆流防止用ダイオード(以降、下段側逆流用防止ダイオードと称する)とが互いのカソードが接続された状態で接続されている。下段側逆流防止用ダイオードは、二つ一組の逆流防止用ダイオードを順方向で直列に接続することで構成される。これら上段側逆流用防止ダイオードのカソードと下段側逆流防止用ダイオードのカソードとが論理和で結合(wired−or, OR−circuit)され、DC−DCコンバータ220内の定電圧回路部220aに入力される。下段側逆流防止用ダイオードを構成する二つの各逆流防止用ダイオードと、一つの上段側逆流用防止ダイオードとの計三つの逆流防止用ダイオードそれぞれは同じオン抵抗を持った同一の電子部品である。したがって、上段側逆流用防止ダイオードは下段側逆流用防止ダイオードよりオン抵抗を低く設定できる。この設定を実現するにあたり、下段側逆流用防止ダイオードを上段側逆流用防止ダイオードよりオン抵抗の高い一つのダイオードで構成してもよい。
【0036】
そして、図1中、上から数えて奇数番目のHDD210について、その上段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Aが接続されて第一の系統別合計出力が供給可能とされるととももに、その下段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Bが接続されて第二の系統別合計出力が供給可能とされる。一方、図1中、上から数えて偶数番目のHDD210について、その上段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Bが接続されて第二の系統別合計出力が供給可能とされるとともに、その下段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Aが接続されて第一の系統別合計出力が供給可能とされる。
【0037】
以上のような構成の電源供給方式では、電源障害の発生していない平常運転時では、各HDD210には、オン抵抗の低い上段側逆流防止用ダイオードを通じ、定電圧回路部220aを経て、第一の系統別合計出力あるいは第二の系統別合計出力のいずれか一方が供給される。万一、電源障害が起き、オン抵抗の低い上段側逆流防止用ダイオードを通じた系統別合計出力が消失した場合、オン抵抗の高い下段側逆流防止用ダイオードを通じて系統別合計出力が定電圧回路部220aに入力される。
【0038】
また、コントローラの電源制御論理部600は、マザーボードの配線を介し、各DC−DCコンバータ220の定電圧回路部220aとI/F制御回路500A,500BのDC−DCコンバータ(DC/DC)とに接続し、制御信号を送出する。定電圧回路部220a及びDC−DCコンバータ(DC/DC)は、入力された制御信号に基づき、動作の開始や停止を行なう。例えば、外部のホスト装置から受信した書き込み命令に応じ、メモリに記憶されたデータをHDD210に書き込む処理が実行されると、電源制御論理部600は、書き込み処理が終了したHDD210へ電源電圧を出力する定電圧回路部220aの動作を停止させる制御信号を出力する。
【0039】
次に、マザーボード上でグランド等のショートが起き、電源障害が発生した場合について、図2のブロック図を参照して説明する。図2において、DC電源線Aがマザーボード上でグランドにショートして第一の系統別合計出力が消失しても、その分、DC電源線Bを介して、第二の系統別合計出力が供給される。つまり、ショートしたDC電源線Aがオン抵抗の低い上段側ダイオードに接続されていて、第一の系統別合計出力が供給されていたHDD210について、第一の系統別合計出力が消失したことにより、オン抵抗の高い下段側ダイオードに接続されたDC電源線Bを介して、第二の系統別合計出力の供給体制に自動的に切り替わる。
このため、マザーボード上でグランド等にショートが発生してもHDD210等へのアクセスは正常に行えることとなる。
【0040】
マザーボードに実装された負荷としてのHDD用IF制御回路500A,500Bは、二重化されており、系統別合計出力からDC−DCコンバータを介して動作電力を得ている。このため、一方のHDD用IF制御回路500Aに障害が発生しても、DC−DCコンバータが障害の波及を食い止める役割を担い、残りのHDD用IF制御回路500Bの正常動作には影響を与えない。したがって、ディスクアレイ装置として、マザーボードに実装されたHDD210のアクセスについて支障は生じない。
【0041】
また、図3のブロック図に示すように、あるHDD筐体200側でショート等の電源障害が発生しても、系統別に分かれた動作電源が各HDD210に並列に入力される。このため、障害が発生したHDD筐体200自体、及び、図中太線破線で囲まれた、そのエラーコレクション・グループ(ECC Group)の障害範囲内に障害が止まり、全てのディスクアレイ装置にまで障害が広がらないで済む。
【0042】
この結果、障害回復後のデータ修復時間が一つのHDD210の回復時間で済む。このため、実装された全てのHDD210についてのデータ修復時間に耐えうる高信頼性の部品を用いる必要がない。
【0043】
さらに、図14に示す従来技術では、AC/DC電源300a,300bからHDD210に至るまでの長い電源経路から電源ノイズが、n台のHDD210全てについて発生していた。この電源ノイズは、電源を共有する複数のHDDから発生する。また、この電源ノイズは、各HDDの動作状況の違い(Idle,Seek,R/W等のアクセス状態の違いによる)で発生するリプル電流と、電源経路が持つインピーダンスによる電圧降下等とにより、生じる。
【0044】
しかしながら、本実施例では、図4のブロック図に示すように、HDD210等の負荷の電源装置として、DC−DCコンバータ220をこれら負荷の電源入力端子に接続している。従って、電圧降下や電源ノイズが発生する電源経路は、個々のHDD筐体200内だけに収まり、その定電圧回路部220aとHDD210との間の僅かな電源経路だけで済む。その結果、電圧降下や電源ノイズを極めて低減できる。また、負荷変動に対し、DC−DCコンバータ220は追従することができ、この負荷変動による入力電圧の変動を最小にすることができる。
【0045】
また、AC/DC電源300a,300bの出力電圧をDC−DCコンバータ220の出力電圧より高く設定する。すると、図4に示すように、AC/DC電源300a,300bとDC−DCコンバータとの間の給電経路を流れる電流を小さくできるとともに電圧降下も小さくできる。したがって、この給電経路からのノイズを低減できると共に、給電経路に用いられる各種の部品を低消費電力タイプの小型で安価のものとすることができる。
【0046】
さらに、図5に示すように、HDD筐体200を活線挿入(ホットプラグイン)するにあたり、HDD筐体200をマザーボードに確実に実装してはじめて、電源制御論理部600から電源投入を指示する制御線がDC−DCコンバータに接続され、DC−DCコンバータ220の動作が可能となる。したがって、HDD筐体200がマザーボードに確実に実装されて電源投入を指示する信号(POWER ON信号)を受信するまで、DC−DCコンバータ220は動作しない。
【0047】
また、DC−DCコンバータ220の動作がスタートして発振を開始すると、リニアに出力電圧が立ち上がって行く。したがって、見かけ上、HDD210への突入電流が抑止された格好となり、DC−DCコンバータ220が突入電流防止機能を備えることとなる。また、DC−DCコンバータ220で制限された入力電流のみしか、AC/DC電源装置300a,300bからDC−DCコンバータ220へ流れないため、同じ系統別合計出力が供給される他の負荷にも安定した電圧を供給でき、突入電流防止専用の回路を設ける必要がない。
【0048】
図6に示すように、上から数えて奇数番目のHDD210について、オン抵抗の低い上段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Aが接続されて第一の系統別合計出力が供給可能とされるとともに、オン抵抗の高い一組の下段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Bが接続されて第二の系統別合計出力が供給可能とされる。なおかつ、上から数えて偶数番目のHDD210について、オン抵抗の低い上段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Bが接続されて第二の系統別合計出力が供給可能とされるとともに、オン抵抗の高い一組の下段側逆流防止用ダイオードのアノードには、DC電源線Aが接続されて第一の系統別合計出力が供給可能とされる。
【0049】
すなわち、第一の系統別合計出力が接続される低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた各DC−DCコンバータ220の数と、第二の系統別合計出力が接続される低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた各DC−DCコンバータ220の数とが同等となる。ここで、各DC−DCコンバータ220の数の同等とは、筐体内の全HDD210の数が偶数であれば二系統分で割り切れて同数となり、筐体内の全HDD210の数が奇数であれば一つ違いのほぼ同数となる。したがって、電源障害の発生していない平常運転時では、各DC−DCコンバータ220に供給される第一の系統別合計出力と第二の系統別合計出力とが均等な配分となる範囲内で、各DC−DCコンバータ220の数が同数あるいはほぼ同数であることをいう。この均等な配分について言い換えると、第一の系統別合計出力の源泉となる交流入力(AC入力)と、第二の系統別合計出力の源泉となる交流入力(AC入力)とが、均等な電力配分となると言うこともできる。
【0050】
なお、各DC−DCコンバータ220に供給される第一の系統別合計出力と第二の系統別合計出力とが均等な配分となるべく、各DC電源線A,Bを上段側逆流防止用ダイオード及び下段側逆流防止用ダイオードに接続する方式については本実施例に限らず様々な設計変更が可能である。
【0051】
図7に示すように、コントローラ(図中、ディスク制御部)700は、上位I/F制御部710とメモリ720とHDDへのI/F制御部730とを備える。コントローラ700は、各HDD210へのデータの書き込み動作の状態に応じ、HDD210へのI/F制御部730を通じて、各DC−DCコンバータ220個別の動作制御に関する信号を電源制御論理部600へ送信する。電源制御論理部600は、受けた信号に基づき、各DC−DCコンバータ220の定電圧回路部220aそれぞれに対し、オンあるいはオフの制御信号を送出する。
【0052】
したがって、DC−DCコンバータ220の出力動作が個別に制御され、各HDD210個別に給電制御を行えるとともに、各HDD210個別に設けられたDC−DCコンバータ220により安定した出力電圧を供給できる。このため、HDD210などの各負荷それぞれについて、動作が不要な場合、制御信号でもって随時、DC−DCコンバータ220の出力を停止させることができる。
【0053】
したがって、補助電源としてのバッテリ部400の容量を見積もるにあたり、例えばデステージ中において、従来では、筐体内全てのHDDの動作を保証できる程度の大規模な容量を必要としていたが、本発明では、動作の不要な負荷への電源出力を個別に停止することができる。
【0054】
障害が発生した場合のデータの保証について説明すると、従来、マザーボード等における電源系統の障害時は、障害範囲が筐体内全体に波及するため、スペアディスクへのデータの退避が不可能であった。これに対し、これまで説明したように、本発明では、図8に示すように、各HDD210の電源監視部210bが電源供給の状態を監視し、コントローラ(ディスク制御部)700へ報告する。この報告に応じて、コントローラ700はデータの退避等の障害対策を実行する。したがって、DC−DCコンバータに障害が起きても、対応するHDD単体の障害で収まり、他には波及しない。したがって、スペアディスクへのデータの退避が可能となる。
【0055】
具体的な動作で説明すると、図8及び図7に示すように、HDD210の電源監視部210bが電源障害を検知すると(図8中▲1▼)、前述したように、系統別合計出力等の手段でもって動作電源が各部へ供給される(図8中▲2▼)。同時に、HDD210の電源監視部210bは、ディスク制御部700へ監視結果を報告する(図8中▲3▼)。HDD210の電源監視部210bから電源障害の報告を受けたディスク制御部700は、電源障害の発生したHDD210宛てのデータがディスク制御部700のメモリ720に書き込み済みの場合、当該データをメモリ720から読み出して正常な他のHDD210のスペアディスクへ書き込む(図8中▲5▼)。そして、ディスク制御部700は、電源障害が回復するまで正常なHDD210のスペアディスクを利用して稼働する。一方、電源障害が発生していない他の正常なHDD210は、正常稼働中である旨の報告をディスク制御部700へ報告する(図8中▲4▼)。
【0056】
次に、図9に示すように、あるHDD210に障害が発生したディスクアレイ装置(図中、ディスクサブシステム)がデータのバックアップ(リモートコピーも含む)のコピー先である場合について説明する。従来、マザーボード等における電源系統の障害時は、障害範囲が筐体内全体に波及するため、データのバックアップを受け付けることができなかった。これに対し、これまで説明したように、本発明では、あるHDD210における障害は部分的な障害であるため、ディスクアレイ装置全体としては正常状態を維持できる。このため、正常動作しているHDD210でもってデータのバックアップのコピーを行える。
【0057】
具体的な動作で説明すると、図9及び図7に示すように、HDD210の電源監視部210bが電源障害を検知すると(図9中▲1▼)、前述したように、系統別合計出力等の手段でもって動作電源が各部へ供給される(図9中▲2▼)。同時に、HDD210の電源監視部210bは、ディスク制御部700へ監視結果を報告する。ディスクアレイ装置(図中、ディスクサブシステム)1において、HDD210の電源監視部210bから電源障害の報告を受けたディスク制御部700は、データ転送の停止、及び、データの読み出しや書き込み処理の相手先をディスクアレイ装置1からディスクアレイ装置2(図中、ディスクサブシステム)へ変更する旨を上位装置に要求する(図9中▲3▼)そして、ディスクアレイ装置1のディスク制御部700は、ディスクアレイ装置2が正常稼働していることを確認する(図9中▲4▼)。この正常確認を行ったディスクアレイ装置1のディスク制御部700は、ディスクアレイ装置1における必要なデータを正常なディスクアレイ装置2へコピーさせる(図9中▲5▼)。そして、上位装置は、データの読み出しや書き込み処理の相手先を本来のディスクアレイ装置1からディスクアレイ装置2へ変更する(図9中▲6▼)。
【0058】
また、本発明をティスクアレイ装置のバーチャリゼーション化に適用した事例を図10のブロック図に示す。図10に示すように、例えば、遠隔地にあるHDD210も併せて複数のHDD210をまとめて一つのディスクとして管理運用する場合でも、これまで説明したように、本発明では、あるHDD210に障害が起きても、部分的な障害であるため、ディスクアレイ装置全体としては正常状態を維持できる。このため、部分的な障害が起きても、正常動作しているHDD210でもってデータの読み出しや書き込みといった処理を行える。
【0059】
具体的な動作で説明すると、図10及び図7に示すように、HDD210の電源監視部210bが電源障害を検知すると(図10中▲1▼)、前述したように、系統別合計出力等の手段でもって動作電源が各部へ供給される(図10中▲2▼)。同時に、HDD210の電源監視部210bは、ディスク制御部700へ監視結果を報告する(図10中▲3▼)。HDD210の電源監視部210bから電源障害の報告を受けたディスク制御部700は、電源障害の発生したHDD210宛てのデータがディスク制御部700のメモリ720に書き込み済みの場合、当該データをメモリ720から読み出して正常な他のHDD210のスペアディスクへ書き込む(図10中▲5▼)。そして、ディスク制御部700は、電源障害が回復するまで正常なHDD210を利用して稼働する。一方、電源障害が発生していない他(遠隔地のものも含む)の正常なHDD210は、正常稼働中である旨の報告をディスク制御部700へ報告する(図10中▲4▼)。
【0060】
本実施例の変形例を説明すると、電源系統として交流入力(AC入力)が二重化されているため、図11に示すように、バッテリ部400を省略しても、本発明も実施可能である。すなわち、バッテリ部400の補助電源としての機能を二重化された交流入力(AC入力)の一方で代行する。
【0061】
また、本発明の別の実施例を説明すると、図12に示すように、電源系統として交流入力(AC入力)を二重化せずに一系統化し、この系統のAC/DC電源300aの合計出力をバッテリ部400にも接続する。このバッテリ部400の出力をDC電源線Bに供給して別の合計出力とする。この図12に示す別の実施例の変形例を図13に示す。AC/DC電源300aの合計出力をバッテリ部400だけでなく電源制御論理部600にも入力させる。加えて、バッテリ部400に接続されたDC電源線B中にスイッチング素子を設ける。このスイッチング素子はパワーMOS型FET等で構成され、電源制御論理部600でもってオンオフ制御される。そして、電源制御論理部600は、合計出力の状態を監視し、バッテリ部400の出力が必要な場合のみ、スイッチング素子をオン状態にし、これが不要な場合にはスイッチング素子をオフ状態にする。
【0062】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【0063】
本発明の実施の形態にあっては次の効果を奏する。
ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、複数の系統別合計出力を動作電源とする。このため、ある系統別合計出力が障害等で消失しても、他の系統別合計出力が、動作電源としてディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに供給される。したがって、ディスクアレイ装置の動作は正常に維持される。
【0064】
また、HDD等の負荷側でショート等の電源障害が発生しても、動作電源は系統別になっているので、障害が発生した負荷のみで障害がとどまり、ディスクアレイ装置全体にまで障害が広がらないで済む。
【0065】
さらに、障害部位をHDD単体の範囲に止めることができるために、障害回復後のデータ修復時間が一つのHDDの回復時間で済む。このため、実装されたHDD全体についてのデータ修復時間に耐えうる高信頼性の部品を用いる必要がない。
【0066】
マザーボードに実装された負荷としてのHDD用IF制御回路は、二重化されており、系統別合計出力からDC−DCコンバータを介して動作電力を得ている。このため、一方のHDD用IF制御回路に障害が発生しても、DC−DCコンバータが障害の波及を食い止める役割を担い、残りのHDD用IF制御回路の正常動作には影響を与えない。したがって、ディスクアレイ装置として、マザーボードに実装されたHDDのアクセスについて支障は生じない。
【0067】
また、動作電源を供給すべき負荷として、HDDやHDD用IF制御回路等が実装された基板に対し、これら負荷の電源入力端子と接続すべくDC−DCコンバータを実装する。このため、電源入力端子とDC−DCコンバータの出力端子との線間を最小化でき、電圧降下やノイズの発生を極めて低減できる。また、負荷それぞれの負荷変動に対し、DC−DCコンバータは追従することができ、この負荷変動による入力電圧の変動を最小にすることができる。
【0068】
さらに、従来、マザーボード等における電源系統の障害時は、障害範囲が筐体内全体に波及するため、スペアディスクへのデータの退避が不可能であった。これに対し、本発明に係る実施の一形態では、DC−DCコンバータに障害が起きても、対応するHDD単体の障害で収まり、他には波及しない。したがって、スペアディスクへのデータの退避が可能となる。
【0069】
HDD筐体をマザーボードに確実に実装してはじめて、電源投入を指示する制御線がDC−DCコンバータに接続され、DC−DCコンバータの動作が可能となる。したがって、HDD筐体がマザーボードに確実に実装されて電源投入を指示する信号を受信するまで、DC−DCコンバータは動作しない。
【0070】
また、DC−DCコンバータの動作がスタートして発振を開始すると、リニアに出力電圧が立ち上がって行く。したがって、見かけ上、HDDへの突入電流が抑止された格好となり、DC−DCコンバータが突入電流防止機能を備えることとなる。また、DC−DCコンバータで制限された入力電流しか、AC/DC電源装置からDC−DCコンバータへ流れないため、同じ系統別合計出力が供給される他の負荷にも安定した電圧を供給でき、突入電流防止専用の回路を設ける必要がない。
【0071】
AC/DC電源の出力電圧を直流安定化電源の出力電圧より高く設定することで、AC/DC電源装置とDC−DCコンバータとの間の給電経路を流れる電流を小さくできるとともに電圧降下も小さくできる。したがって、この給電経路からのノイズを低減できると共に、給電経路に用いられる各種の部品を低消費電力タイプの小型で安価のものとすることができる。
【0072】
各直流安定化電源の入力を2系統の第一の系統別合計出力及び第二の系統別合計出力とする。これら第一及び第二の系統別合計出力が正常であれば、低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードに接続された方の系統別合計出力が直流安定化電源の入力となる。
【0073】
そして、第一の系統別合計出力が接続される低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた各直流安定化電源の数と、第二の系統別合計出力が接続される低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた各直流安定化電源の数とがほぼ同数となるべく構成する。このことにより、各直流安定化電源すべてに供給される第一の系統別合計出力と第二の系統別合計出力とがほぼ均等な配分となる。
【0074】
このようにAC/DC電源の出力がほぼ均等になることにより、AC/DC電源の入力電流は、平常動作時において全消費電流のほぼ1/2(半分)となる。したがって、AC/DC電源から発生する高周波ノイズを低減させることができる。
【0075】
HDD等の各負荷に設けられた直流安定化電源の出力動作が個別に制御される。すなわち、各HDD個別に給電制御を行えるとともに、各HDD個別に設けられた直流安定化電源により安定した出力電圧を供給できる。このため、HDDなどの各負荷それぞれについて、動作が不要な場合、制御信号でもって随時、直流安定化電源の出力を停止させることができる。
【0076】
したがって、補助電源としてのバッテリ部の容量を見積もるにあたり、例えばデステージ中において、従来では、筐体内全てのHDDの動作を保証できる程度の大規模な容量を必要としていたが、本発明では、動作の不要な負荷への電源出力を個別に停止することができる。
【0077】
よって、従来に比し、バッテリ部の容量を低減化できるとともに、その設定の自由度が得られ、ディスクアレイ装置の小型軽量低価格化を図ることができる。
【0078】
例えば、電源障害が発生し、バッテリ部からの電力によってデステージ処理を行なった後、書き込み処理が終了したディスクドライブへ電源電圧を出力する各直流安定化電源の動作を停止させる。このことで、デステージ処理によるバッテリ部の電力消費を抑えることができる。
【0079】
【発明の効果】
ディスクアレイ装置の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る一実施例における、マザーボード上でグランド等のショートが発生した場合を示すブロック図である。
【図3】本発明に係る一実施例における、障害範囲がエラーコレクション・グループ)の範囲内に収る様子を示すブロック図である。
【図4】本発明に係る一実施例における、給電経路を流れる電流を小さくできるとともに電圧降下も小さくできる様子を示すブロック図である。
【図5】本発明に係る一実施例における、HDD筐体200を活線挿入する様子を示すブロック図である。
【図6】本発明に係る一実施例における、電力を均等に配分するための接続例を示すブロック図である。
【図7】本発明に係る一実施例における、DC−DCコンバータ220の出力動作が個別に制御する様子を示すブロック図である。
【図8】本発明に係る一実施例における、スペアディスクへのデータの退避の様子を示すブロック図である。
【図9】本発明に係る一実施例におけるディスクアレイ装置がデータのバックアップのコピー先である場合を示すブロック図である。
【図10】本発明に係る一実施例におけるティスクアレイ装置をバーチャリゼーション化に適用した事例を示すブロック図である。
【図11】本発明に係る実施の一変形例を示すブロック図である。
【図12】本発明に係る別の実施例を示すブロック図である。
【図13】本発明に係る別の実施例の他の変形例を示すブロック図である。
【図14】従来のディスクアレイ装置の電源供給の様子を示すブロック図である。
【符号の説明】
100 各筐体
200 HDD筐体
210 ディスクドライブ(HDD)
220 各DC−DCコンバータ(直流安定化電源)
300a,300b AC/DC電源
500A,500B I/F制御回路
600 電源制御論理部(電源制御手段)
700 コントローラ(ディスク制御部)
710 上位I/F制御部
720 メモリ
730 HDDへのI/F制御部
Claims (18)
- 複数系統の交流入力を電源とする複数のディスクアレイ装置であって、前記複数系統の交流入力それぞれに対し、接続された複数のAC/DC電源を備えており、
前記各AC/DC電源の各出力を前記系統別に集約して系統別合計出力とし、前記ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、複数の前記系統別合計出力を動作電源として入力させることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 前記各負荷には、前記系統別合計出力から所定の電源電圧を生成するための直流安定化電源がそれぞれ設けられてなることを特徴とする請求項1記載のディスクアレイ装置。
- 前記直流安定化電源はDC−DCコンバータであることを特徴とする請求項2記載のディスクアレイ装置。
- 前記各負荷は少なくともディスクドライブであって、前記各ディスクドライブを収納する筐体に前記直流安定化電源を内蔵してなることを特徴とする請求項2記載のディスクアレイ装置。
- 前記AC/DC電源の出力電圧は、前記直流安定化電源の出力電圧より高いことを特徴とする請求項2記載のディスクアレイ装置。
- 前記各系統別合計出力は、第一の系統別合計出力及び第二の系統別合計出力で構成されるとともに、
前記各直流安定化電源それぞれには、前記第一の系統別合計出力及び前記第二の系統別合計出力が入力されるべく、低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードと高いオン抵抗の逆流防止用ダイオードとが設けられて互いのカソードが接続されており、
前記第一の系統別合計出力が接続される前記低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた前記各直流安定化電源の数と、前記第二の系統別合計出力が接続される前記低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた前記各直流安定化電源の数とが同等であることを特徴とする請求項2記載のディスクアレイ装置。 - 前記直流安定化電源は、入力される制御信号に基づいて前記負荷への前記電源電圧の出力動作を実行することを特徴とする請求項2記載のディスクアレイ装置。
- 外部のホスト装置から受信した書き込み命令に応じ、メモリに記憶されたデータを前記ディスクドライブに書き込む処理が実行されると、
当該書き込み処理が終了した前記ディスクドライブへ前記電源電圧を出力する前記各直流安定化電源の動作を停止させる制御信号を出力する電源制御手段を備えることを特徴とする請求項4記載のディスクアレイ装置。 - 交流入力を電源とする複数のディスクアレイ装置であって、前記交流入力に対し、接続された複数のAC/DC電源を備えており、
前記各AC/DC電源の各出力を接続して合計出力とするとともに、前記合計出力を入力とするバッテリ部を有し、
前記ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、前記合計出力及びバッテリ部の出力を動作電源として入力させることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 複数系統の交流入力を電源とする複数のディスクアレイ装置の電源供給方法であって、
前記複数系統の交流入力それぞれに対し、接続された複数のAC/DC電源の各出力を前記系統別に集約して系統別合計出力を得るステップと、
前記ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、複数の前記系統別合計出力を動作電源として入力させるステップと、
を備えることを特徴とするディスクアレイ装置の電源供給方法。 - 前記各負荷には、前記系統別合計出力から所定の電源電圧を生成するための直流安定化電源がそれぞれ設けられてなることを特徴とする請求項10記載のディスクアレイ装置の電源供給方法。
- 前記直流安定化電源はDC−DCコンバータであることを特徴とする請求項11記載のディスクアレイ装置の電源供給方法。
- 前記各負荷は少なくともディスクドライブであって、前記各ディスクドライブを収納する筐体に前記直流安定化電源を内蔵してなることを特徴とする請求項11記載のディスクアレイ装置の電源供給方法。
- 前記AC/DC電源の出力電圧は、前記直流安定化電源の出力電圧より高いことを特徴とする請求項10記載のディスクアレイ装置の電源供給方法。
- 前記各系統別合計出力は、第一の系統別合計出力及び第二の系統別合計出力で構成されるとともに、
前記各直流安定化電源それぞれには、前記第一の系統別合計出力及び前記第二の系統別合計出力が入力されるべく、低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードと高いオン抵抗の逆流防止用ダイオードとが設けられて互いのカソードが接続されており、
前記第一の系統別合計出力が接続される前記低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた前記各直流安定化電源の数と、前記第二の系統別合計出力が接続される前記低いオン抵抗の逆流防止用ダイオードが設けられた前記各直流安定化電源の数とを同等としてなることを特徴とする請求項11記載のディスクアレイ装置の電源供給方法。 - 前記直流安定化電源が、入力される制御信号に基づいて前記負荷への前記電源電圧の出力動作を実行するステップを備えることを特徴とする請求項11記載のディスクアレイ装置の電源供給方法。
- 外部のホスト装置から受信した書き込み命令に応じ、メモリに記憶されたデータを前記ディスクドライブに書き込む処理が実行されると、当該書き込み処理が終了した前記ディスクドライブへ前記電源電圧を出力する前記各直流安定化電源の動作を停止させる制御信号を出力するステップを備えることを特徴とする請求項13記載のディスクアレイ装置の電源供給方法。
- 交流入力を電源とする複数のディスクアレイ装置の電源供給方法であって、
前記交流入力に対して接続された複数のAC/DC電源の各出力を接続して合計出力とするとともに、バッテリ部は前記合計出力を入力とし、
前記ディスクアレイ装置内の各負荷それぞれに対し、前記合計出力及びバッテリ部の出力を動作電源として入力させるステップを備えることを特徴とするディスクアレイ装置の電源供給方法。
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