JP2004171373A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メモリディスクの突発的な障害に対してもメモリされたデータの喪失を極力防止することができる。
【解決手段】ディスクアレイコントローラ３が、回復可能なエラーが連続多発する業務使用中領域４１の、例えばランク５「１」のメモリディスク６「１Ｂ」を、将来的に膨大化するデータ量に備えられた業務未使用領域４２の、例えばランク５「Ｎ＋１」のメモリディスク６「Ｎ＋１Ｂ」に代替え交換している。この交換は、ランク５単位でも、メモリディスク６単位でもよい。この結果、業務使用中メモリボリューム領域の欠損を極力回避することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メモリディスクを構成要素とするディスクアレイ又は同時にアクセスする二つのメモリディスクをグループとするランクに形成して構成要素とするディスクアレイをディスクコントローラが制御するディスクアレイ装置に関し、特に、前記メモリディスクの突発的な障害に対してもメモリされたデータの消滅を極力防止することができるディスクアレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＩＴ（インフォメーション・テクノロジー）環境の発展により、コンピュータ・システムにおける記憶装置の役割はますます大きくなってきており、記憶装置に対する高性能化、高信頼性化、大容量化などに対する要求も高まる一方である。このように大容量化が進む中で、記憶装置に用いられる大容量のメモリディスク（以後、ディスクと略称する）にひとたび障害を発生した場合、ホットスペアのディスクにデータの複写が行われるが、複写中は非冗長状態の危険な期間であり、この時間はディスクの容量と比例する。
【０００３】
従って、従来、この種の一つのディスクアレイ装置では、並列動作しているディスク装置の複数が同時に故障してもデータを喪失することなくバックアップ処理要求に対処可能とすることを目的として、ディスク装置を二台で一組のグループとするランクに形成し、このランク内で二台のディスクそれぞれを現用と予備とに割当て、データ書込みは両者に行い、データ読出しは現用から行うミラーディスク装置を用いるものがある。また、この装置は、上述した複写中は非冗長状態の危険な期間を回避するためにディスクの障害予兆を察知し、縮退に陥る以前に予防交換している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、図７にこのブロック構成の一例を示す。図示される装置では、ディスクの一組を形成するランク１３１「１」で二台のディスク１３２Ａ，１３２Ｂの一方の現用ディスク１３２Ａが所定回数のエラーを発生した際に、障害で動作停止となることを予想して、予備である他方のディスク１３２Ｂを予備から現用に切換えている。
【０００５】
この構成では、万一、現用で動作中のディスク１３２Ｂに障害を発生した場合には、その処理中のデータのコピー先がなく、データの救済ができないのみならず、一組のランクのメモリ容量が欠損する事態となる。
【０００６】
このような事態を救済するため、例えば、稼動する複数のディスクに対して一つのホットスペアを設ける周知の技術を採用することができる。
【０００７】
例えば図８に示されるように、ランク１３１を形成するディスク１３２Ａ，１３２Ｂ以外に一台のホットスペアディスク１３３を設け、ディスクコントローラ１２１がこれらを制御するディスクアレイ装置１１１がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
このような構成では、図９に示されるように、性能を低下させることなくデータのバックアップ処理が可能となることを目的として、ランク１３１を構成し同一のデータを記憶するディスク１３２Ａ，１３２Ｂが二重化構成とされる。ディスク１３２Ｂのバックアップ処理を要求された際、ディスクコントローラ１２１は、ホットスペアのディスク１３３をマスターディスクとしてディスク１３２Ａとの二重化構成に組込み、ディスク１３３はディスク１３２Ｂのデータを複写する。従って、新たな書込みはディスク１３２Ａとディスク１３３とに行われる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−１２９３３１号公報（図１、図１０）
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−２７８７０６号公報（図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のディスクアレイ装置では、特許文献１に特許文献２の技術を加えたとしても、なお、ディスクが故障した際に、ここで処理されていたデータを喪失するのみならず、このランクに対応するメモリ領域が欠損し、縮減されるという問題点がある。
【００１２】
その理由は、例えば図１０に示されるように、ランク「３」のディスクの一方がホットスペアの代替えとなっている状態で、ランク「２」の一方のディスクに対してバックアップ処理を要求された際には、残る他方のディスクのみで稼動する状態になるが、この一つの稼動ディスクに対して代替えとなるディスクが存在しないからである。
【００１３】
本発明の課題は、このような問題点を解決し、メモリディスクの突発的な障害に対してもメモリされたデータの喪失を極力防止することができるディスクアレイ装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディスクアレイ装置は、メモリ用物理ディスク単体の機能不全の予兆を察知し、将来的に準備された予備論理ディスクにデータを複写し、突発的な障害に対して予備とされたホットスペアを使用せずに予防交換が可能となるように、将来的に膨大化するデータ量のために備えた業務未使用ボリュ―ムを予防交換の複写先と定めている。
【００１５】
その具体的な、ディスクアレイ装置の一つは、メモリディスクを構成要素とするディスクアレイをディスクコントローラが制御するディスクアレイ装置において、次のようなディスクアレイ及びディスクコントローラを備えている。
【００１６】
ディスクアレイは、アレイを構成するメモリディスクを、現状で処理する予想データ量に対応する業務使用中メモリボリューム領域と将来的に膨大化するデータ量に備えた業務未使用メモリボリュ―ム領域とに区別して備えている。
【００１７】
また、ディスクコントローラは、業務使用中メモリボリューム領域で一つの異常メモリディスクを検出した際に、当該異常メモリディスクを前記業務未使用メモリボリュ―ム領域にある所定の少なくとも一つのメモリディスクを前記業務使用中メモリボリューム領域に組込み、前記異常メモリディスクを当該組込みメモリディスクで代替えする手段を有している。
【００１８】
このような構成により、業務未使用メモリボリュ―ム領域にある全てのメモリディスクを上記異常メモリディスクの代替えとして使用可能であり、複写中に他物理ディスクが突発的な機能不全障害が発生したとしても、突発的な障害に対して予備とされるホットスペアを使用することなく、その障害ディスク切換えの可能性は大である。
【００１９】
また、上記ディスクコントローラは物理ディスク単体の機能不全の予兆を検出した際に当該ディスクを異常メモリディスクとして検出することが望ましい。この機能不全の予兆は、回復可能なエラーを頻発させた場合、そのエラー内容及び数を含むエラー情報が予め設定されたしきい値を越えたことにより検出される。従って、このような予防保全が確実に実行されるので、冗長状態を維持しつつ、ホットメモリディスクを使用することなく、物理ディスクの予防交換を可能としている。
【００２０】
また、ディスクアレイが同時にアクセスする二つのメモリディスクをグループとするランクにより構成され、代替えのメモリディスクをランク単位とすることができる。
【００２１】
また、上記ディスクアレイは、通常更に、少なくとも前記業務使用中メモリボリューム領域に自領域内で故障のメモリディスクに代替えする少なくとも一つのホットスペアメモリディスクを備えている。このため、予防保守にホットスペアを使用せずに予防交換を実施することで、例え、複写中に他物理ディスクが突発的な機能不全障害が発生したとしても、ホットスペアへの切替えが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。
【００２４】
図示されたディスクアレイ装置２では、複数の業務サーバ１と接続するディスクアレイコントローラ３と、ディスクアレイコントローラ３の制御を受けるディスクアレイ４とを備える。
【００２５】
ディスクアレイ４はメモリ領域を業務使用中メモリボリューム領域（以後、業務使用中領域と略称する）４１と業務未使用メモリボリューム領域（以後、業務未使用領域）４２とに分割して有する。
【００２６】
業務使用中領域４１は二つのメモリディスク６Ａ，６Ｂを一組として構成するランク５をランク５「１」からランク５「Ｎ」までのＮ組とホットスペアのメモリディスク６「ＨＳ」の一台とを有している。上記メモリディスク６Ａ，６Ｂがランク「１」のものであるとして区別する場合、メモリディスク６「１Ａ」及びメモリディスク６「１Ｂ」と記載するものとする。
【００２７】
業務未使用領域４２はランク５「Ｎ＋１」からランク５「Ｎ＋Ｍ」のＭ組とホットスペアのメモリディスク６「ＮＨＳ」とを有している。
【００２８】
次に、図２に図１を併せ参照してディスクアレイコントローラ３１について説明する。
【００２９】
ディスクアレイコントローラ３１は、ホストインタフェース３１、ホストアダプタ３２、キャッシュメモリ３３、しきい値管理部３４、ディスクアレイ駆動制御部３５、ディスクアレイ予防保守制御部３６、ディスクエラー監視部３７、及びディスクアレイインタフェース３８を有する。ホストアダプタ３２、キャッシュメモリ３３、しきい値管理部３４、ディスクアレイ駆動制御部３５、ディスクアレイ予防保守制御部３６、及びディスクエラー監視部３７は内部バスにより相互接続され、機能動作の遂行のため、信号又はメッセージの授受を行なう。
【００３０】
ホストインタフェース３１は、ホストである業務サーバ１とホストアダプタ３２とを接続して、両者間の信号授受により業務サーバ１の指示をディスクアレイコントローラ３に伝達すると共にディスクアレイコントローラ３からの情報を業務サーバ１に伝達する。キャッシュメモリ３３は、機能動作遂行のための一時メモリである。しきい値管理部３４は、メモリディスク６毎の回復可能エラー発生回数の上限を予防保守のためのしきい値メモリとして有している。
【００３１】
ディスクアレイ駆動制御部３５は、ホストアダプタ３２を介して業務サーバ１からの指示を受け、ディスクアレイインタフェース３８を介してディスクアレイ４の有するメモリディスク６に書込み又はメモリディスク６から読取るランク対応の制御を行なう。また、ディスクアレイ駆動制御部３５は、メモリディスク６それぞれの異常を検出して、ディスクエラーをディスクエラー監視部３７へ通知する一方、ディスクアレイ予防保守制御部３６からの通知に従って、メモリディスク６に対する業務使用中領域と業務未使用領域との交換制御を行なう。更に、ディスクアレイ駆動制御部３５は、メモリディスク６それぞれの機能不全障害を検出して、障害のメモリディスク６をホットスペアのメモリディスク６「ＨＳ」に代替えするなど、メモリディスク６の駆動及び制御を行なう。
【００３２】
ディスクアレイ予防保守制御部３６はディスクアレイ４の業務未使用領域４２のランク５及びこれを構成するディスク６を管理している。ディスクアレイ予防保守制御部３６は、障害による機能不全を予想される異常メモリディスク６「ＡＢ」をディスクエラー監視部３７から通知された際に、業務未使用領域４２にある所定の一つの代替えメモリディスク６「ＲＰ」を選択して、異常メモリディスク６「ＡＢ」を代替えメモリディスク６「ＲＰ」に交換する指示をディスクアレイ駆動制御部３５に行なう。
【００３３】
ディスクエラー監視部３７は、ランク５に対応するタイマを有し、ディスクアレイ駆動制御部３５から所定の時間以内に受ける各メモリディスク６の回復可能なエラー回数を計測し、しきい値管理部３４に保管されるしきい値に達した際に、該当するメモリディスク６の予防交換をディスクアレイ予防保守制御部３６へ通知する。ここではタイマをランク対応に設けて木目細かい対策を採用した。しかし、危険度は増加するがタイマの時限を延長してディスクアレイ４に対して一つのタイマのみを備えることでもよい。この構成の場合、この危険度を低減するために、しきい値も下げることが望ましい。
【００３４】
ディスクアレイインタフェース３８は、ディスクアレイ駆動制御部３５をその指示に基づくメモリディスク６と接続する。
【００３５】
上記説明では、図面に示されるブロックの機能配分に従って説明したが、機能配分は上記機能を充たす限り自由であり、上記説明が本発明を限定するものではない。
【００３６】
次に、図３に図１及び図２を併せ参照してディスクアレイコントローラ３の主要動作手順について説明する。ここでは、タイマがランク対応で設けられているものとする。
【００３７】
まず、ディスクアレイコントローラ３では、ディスクエラー監視部３７がランク対応でタイマの計測を開始（手順Ｓ１）している。一方、ディスクアレイ駆動制御部３５は、ディスクアレイ４のディスク６に対し、ランク対応で書込み・読み出ししており、その過程での回復可能なエラー発生をディスクエラー監視部３７に通知する。
【００３８】
ディスクエラー監視部３７は、回復可能エラーが発生せず（手順Ｓ２のＮＯ）にタイマの時限に到達（手順Ｓ３のＹＥＳ）した際にはタイマをリセット（手順Ｓ４）して上記手順Ｓ１のタイマ計測開始に手順を戻す繰返し動作を実行する。
【００３９】
上記手順Ｓ３が「ＮＯ」のタイマ時限に未達の状態で、上記手順Ｓ２が「ＹＥＳ」となる回復可能エラーが発生した際には、発生の都度、この通知を受けたディスクエラー監視部３７は、エラー発生のディスクに対応するカウンタをカウントアップ（手順Ｓ１１）することによりエラー回数を計測し、しきい値管理部３４にメモリされるしきい値と比較（手順Ｓ１２）する。
【００４０】
手順Ｓ１２が「ＮＯ」でエラー回数がしきい値より小さい場合、ディスクエラー監視部３７は、上記手順Ｓ３へ戻り、手順Ｓ３が「ＹＥＳ」となるタイマの時限に到達するまで、この手順を繰返してタイマ時限の間に連続して発生する回復可能エラーの発生回数を計数する。
【００４１】
手順Ｓ１２が「ＹＥＳ」でエラー回数がしきい値以上に達した場合、ディスクエラー監視部３７は、タイマをリセットし、計測を再開（手順Ｓ１３）すると共に回復可能エラーの異常発生をディスクアレイ予防保守制御部３６に通知する。
【００４２】
ディスクアレイ予防保守制御部３６は、発生するエラー回数の異常通知を受けて、業務未使用領域４２から退避先となるメモリディスク６をランク５単位で検索（手順Ｓ１４）する。
【００４３】
業務未使用領域４２に退避先となるランク５がある（手順Ｓ１５のＹＥＳ）場合、ディスクアレイ予防保守制御部３６は、退避先ランクのディスク６を業務使用中領域に組込み、エラー発生ランクのディスク６のデータを退避先ランクのディスク６に複写（手順Ｓ１６）する。複写を完了したエラー発生ランク５のディスク６は退避先ランク５のディスク６として業務未使用領域に組込み（手順Ｓ１７）され、ディスクアレイ予防保守制御部３６は、予防保守の発生を保守者に通知（手順Ｓ１８）する。
【００４４】
上記手順Ｓ１５が「ＮＯ」で業務未使用領域４２に退避先がない場合、ディスクアレイ予防保守制御部３６はこれをディスクアレイ駆動制御部３５に通知し、ディスクアレイ駆動制御部３５が現用で異常を発生した例えばランク５「１」のメモリディスク６「１Ｂ」をホットスペアのメモリディスク６「ＨＳ」に代替え（手順Ｓ２１）し、障害の発生として保守者に通知（手順Ｓ２２）する。
【００４５】
保守者は上記手順１８及び手順２２それぞれの通知に基づいて所定の処置を行なう。
【００４６】
上記手順で、タイマがディスクアレイ４に対して一つの場合には、上記手順Ｓ１３が省略される。この場合には、しきい値を低く設定するなどの処置もあり、経済化を図ることができる。
【００４７】
図４では、予防保守状態となった上記手順Ｓ１６の状態が示されている。すなわち、業務使用中領域４１のランク「３」でディスク「Ａ」に回復可能エラーが多発した際、業務未使用領域４２のランク「Ｎ＋３」が退避先に選定され、データの複写が行われている。
【００４８】
図示されるように、予防保守によるランク単位の交換が業務中領域のメモリ領域を狭くすること、このような事態が多量に発生した場合以外にはない。修理が適切に実行されるならば、実働には殆ど影響しない。
【００４９】
図５（Ａ）には、図４に示される状態で、ランク「２」のディスク「Ａ」が機能不全に陥った状態が示されている。すなわち、ランク「２」で残されるディスク「Ｂ」はホットスペアのディスク「ＨＳ」とペアを組み動作する。
【００５０】
図５（Ｂ）では、上記状態で更に、ランク「２」のディスク「Ｂ」が突発的に機能不全に陥った状態であり、データの喪失が発生するが、このような最悪の状態になる確率は、上述した従来の構成と比較して非常に少ない。
【００５１】
次に、図６を参照して、上述したとは別の実施例について説明する。
【００５２】
すなわち、上記説明では二つのディスクを一組に構成したランク単位で業務使用中領域４１と業務未使用領域との組込みを実行したが、ディスク単位で交換することもできることを図６が示している。
【００５３】
更に、ランク管理及びディスク管理は複雑化するが、ランク構成であって、かつ、ランク内の一方のディスクのみの予防交換を実行することもできる。このような場合、タイマは一つにしている。
【００５４】
また、上記説明では、予防保守のために行なうメモリディスクの交換は、回復可能なエラーの発生としたが、他の条件を加えてもよく、この場合、条件に対応して発生回数のしきい値を設定している。
【００５５】
このように、上記説明では、図示された機能ブロックおよび手順を参照しているが、機能の分離併合による配分または手順の前後入替えなどの変更は上記機能を満たす限り自由であり、上記説明が本発明を限定するものではなく、更に、ディスクアレイを制御する装置の全般に適用可能なものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、メモリディスクの突発的な障害に対してもメモリされたデータの喪失を極力防止することができ、かつ業務使用中メモリボリューム領域の欠損を極力回避できるという効果を得ることができる。
【００５７】
その理由は、ディスクアレイコントローラが、業務使用中メモリボリューム領域において回復可能なエラーが連続多発するランク又はメモリディスクを、将来的に膨大化するデータ量に備えられた業務未使用メモリボリューム領域にあるランク又はメモリディスクに代替え交換しているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における機能ブロックの実施の一形態を示す図である。
【図２】図１における部分詳細の実施の一形態を示す図である。
【図３】図１における予防保守動作手順の実施の一形態を示すフローチャートである。
【図４】本発明におけるランク単位交換の実施の一形態を説明する図である。
【図５】図４においてランクの一方のディスクが突発的に機能不全に陥った状態から、更に、残る他方のディスクが機能不全に陥った状態に移行する場面の実施の一形態を説明する図である。
【図６】図１から図５までと異なる、本発明における実施の一形態をディスク単位の交換で説明する図である。
【図７】従来の機能ブロックの一例を示す図である。
【図８】図７とは別の、従来の機能ブロックの一例を示す図である。
【図９】図８においてランクのメモリディスクがバックアップ処理を要求する状態からホットスペアのメモリディスクをマスターとして交替する従来の一例を示す図である。
【図１０】図７に図８の技術を加味して得られるディスクアレイのランクに対応してホットスペアのメモリディスクを利用し、更に突発的な障害が発生した際の従来の一例を説明する図である。
【符号の説明】
２ ディスクアレイ装置
３ ディスクアレイコントローラ
４ ディスクアレイ
５ ランク
６ メモリディスク
３４ しきい値管理部
３５ ディスクアレイ駆動制御部
３６ ディスクアレイ予防保守制御部
３７ ディスクエラー監視部
４１ 業務使用中領域（業務使用中メモリボリューム領域）
４２ 業務未使用領域（業務未使用メモリボリューム領域）

Claims (7)

1. メモリディスクを構成要素とするディスクアレイをディスクコントローラが制御するディスクアレイ装置において、
   前記ディスクアレイは、アレイを構成するメモリディスクを、現状で処理する予想データ量に対応する業務使用中メモリボリューム領域と将来的に膨大化するデータ量に備えた業務未使用メモリボリュ―ム領域とに区別して備え、
   前記ディスクコントローラは、業務使用中メモリボリューム領域で一つの異常メモリディスクを検出した際に、当該異常メモリディスクを前記業務未使用メモリボリュ―ム領域にある所定の少なくとも一つのメモリディスクを前記業務使用中メモリボリューム領域に組込み、前記異常メモリディスクを当該組込みメモリディスクで代替えする手段を有する
   ことを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 請求項１において、前記ディスクコントローラは、物理ディスク単体の機能不全の予兆を検出した際に当該ディスクを異常メモリディスクとして検出することを特徴とするディスクアレイ装置。
3. 請求項２において、前記ディスクコントローラは、機能不全の予兆を、回復可能なエラーを頻発させた場合、そのエラー内容及び数を含むエラー情報が予め設定されたしきい値を越えたことにより検出することを特徴とするディスクアレイ装置。
4. 請求項１において、前記ディスクアレイが同時にアクセスする二つのメモリディスクをグループとするランクにより構成され、代替えのメモリディスクは前記ランク単位であることを特徴とするディスクアレイ装置。
5. 請求項１において、前記ディスクアレイは、更に、少なくとも前記業務使用中メモリボリューム領域に自領域内で故障のメモリディスクに代替えする少なくとも一つのホットスペアメモリディスクを備えることを特徴とするディスクアレイ装置。
6. 請求項５において、前記ディスクコントローラは、異常メモリディスク検出の際、前記業務未使用メモリボリュ―ム領域で退避先メモリディスクが選択不能の場合、前記ホットスペアメモリディスクを代替え先として選択することを特徴とするディスクアレイ装置。
7. 同時にアクセスする二つのメモリディスクをグループとするランクに形成して構成要素とするディスクアレイをディスクコントローラが制御するディスクアレイ装置において、
   前記ディスクアレイは、アレイを構成するランクを、現状で処理する予想データ量に対応する業務使用中メモリボリューム領域と将来的に膨大化するデータ量に備えた業務未使用メモリボリュ―ム領域とに区別して備え、
   前記ディスクコントローラは、業務使用中メモリボリューム領域内における一つの物理ディスク単体で機能不全の予兆を、異常メモリディスクとして検出した際に、当該異常メモリディスクを前記業務未使用メモリボリュ―ム領域にある所定の少なくとも一つのメモリディスク及びランクのうちの一方を前記業務使用中メモリボリューム領域に組込み、前記異常メモリディスク及びこれを含むランクのうちの一方を当該組込みメモリディスクで代替えする手段を有する
   ことを特徴とするディスクアレイ装置。

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