JP2004252570A

JP2004252570A - ディスクアレイ装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004252570A
Application number: JP2003039980A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Fukuda; 道隆福田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】省エネ時においても最低限の消費電力とアクセスを両立させるとともに、ディスクアレイの各ディスクの信頼性を均一化する。
【解決手段】複数のＨＤＤ２１〜２４で構成されたディスクアレイ２と、このディスクアレイ２に電源を供給する電源装置３と、ディスクアレイ２にデータの書き込み、読み出しを制御するとともに、ディスクアレイ２に対する電源装置３からの電源の供給を制御するシステムコントローラ１とを備えたディスクアレイ装置において、省エネモード時におけるディスクアレイ使用情報を記録する省エネディスクアレイ管理部１２ｂを備え、ディスクアレイコントローラ１２ａは、省エネディスクアレイ管理部１２ｂからの前記情報に基づいて所定のディスクに対してスタンバイ指示、及び／または電源装置に対して所定のディスクに通電するように指示するようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のハードディスクを備えたディスクアレイ装置及びこのディスクアレイ装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から実施されている画像データをデジタル信号として扱う複写機は、概略的に示すと図５のブロック図に示すようにスキャナ１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、画像処理部１０３、画像格納部１０４、画像出力部１０５及び主制御部１０６から基本的に構成されている。このような構成では、まず、スキャナ１０１で画像データを読み取り、Ａ／Ｄ変換部１０２でデジタル信号に変換し、画像処理部１０３でガンマ変換、画質補正などの画像処理を行う。そして、一旦画像データを画像格納部１０４に書き込み、画像出力部１０５へ画像データを読み出して紙上に画素単位で印字を行い、画像を出力する。
【０００３】
画像格納部１０４は、例えば図６のブロック図に示すような構成になる。すなわち、画像格納部１０４は、画像入出力部２０１、メモリ制御部２０２、メモリ（内部記憶手段）２０３、ハードディスクＩ／Ｆ部２０４、ハードディスク装置（外部記憶手段）２０５とから構成される。このように構成された画像格納部１０４では、画像処理部１０３から各同期信号と一緒に入力画像データが画像入出力部２０１へ入力される。画像入出力部２０１では、画像データが入力されるとデータのパッキングを行い、１６ビットのデータが用意できると逐次、入出力メモリアクセス信号を発生し、メモリ制御部２０２へデータを転送する。メモリ制御部２０２ではデータが入力されると主制御部１０６からの設定に従い、アドレスを発生し、入力されたデータをメモリ２０３に書き込む。ハードディスクＩ／Ｆ部２０４では主制御部１０６からハードディスク２０５への書き込みの指示があってデータ転送の用意ができ、かつメモリ制御部２０２からメモリアクセス許可信号がアクティブの時、メモリ制御部２０２にメモリアクセス要求信号を発生する。メモリアクセス要求信号が発生されるとメモリ制御部２０２ではメモリ２０３に対してアドレスを発生し、画像データを読み出し、ハードディスクＩ／Ｆ部２０４へ画像データを出力する。ハードディスクＩ／Ｆ部２０４はハードディスク２０５からのデータアクセス許可信号が出されているのを確認し、データ転送の準備ができたらハードディスク２０５にデータアクセス要求信号を発生し、ハードディスク２０５へ画像データの蓄積を行う。
【０００４】
ハードディスク２０５に蓄積された画像データを逆に読み出し、画像出力部１０５へ出力ときには、主制御部１０６から読み出しのコマンドを発行されたハードディスク２０５はデータ転送の準備ができ次第、ハードディスクＩ／Ｆ部２０４へデータアクセス許可信号を発生し、ハードディスクＩ／Ｆ部２０４はデータ転送の準備ができるとデータアクセス要求信号を発生し、ハードディスク２０５からデータの読み出しを行う。ハードディスクＩ／Ｆ部２０４ではメモリ制御部２０２へのデータ転送の準備ができ、メモリ制御部２０２からのメモリアクセス許可信号がアクティブの時、メモリアクセス要求信号を発生し、メモリ制御部２０２ではデータを入力して逐次メモリ２０３にアドレスを発生し、メモリ２０３に画像データを展開する。
【０００５】
一方、複数のハードディスク（以下、ＨＤＤと称する）を備えたディスクアレイ装置も知られている。このようなディスクアレイ装置は前記ＨＤＤ２０６として大容量のものが必要とされる場合に使用することができる。大容量のＨＤＤは、原稿の電子ソートを行う場合や、大量の原稿の画像処理を行う場合に必要とされる。
【０００６】
この種のＨＤＤにおいては、ＨＤＤに書き込むデータを固定長のストライビングデータと称する固定長のデータに分けて、複数のＨＤＤに分散して書き込むように構成されている。これによりデータの流れが特定のＨＤＤに集中せず、ディスクアレイ装置のパフォーマンスを維持している。しかしながら、常にデータの書き込みや読み出し要求に対応してパフォーマンスを維持させるためには、インターフェイスを介して接続されるホストコンピュータからのアクセスが少ない場合でも、全てのＨＤＤに電力を供給しており、書き込みや読み出しの対象となっていないＨＤＤへも電力が供給されることになり、無駄な電力を消費している。
【０００７】
このような電力消費の無駄を避けるためには、省エネ時には全てのＨＤＤをオフにすることが考えられるが、全てのＨＤＤをオフにしてしまうと、ホストコンピュータなどからアクセス要求があった場合に、リニアに応答することができず、システムとして成り立たない場合が生じてくる。
【０００８】
そこで、例えば特開２００２−２９７３２０号公報には、ディスクコントローラの負荷監視部で、データの書き込みおよび読み出し要求に基づいた負荷情報をＣＰＵに送り、ＣＰＵは負荷が閾値以下になったことを検出した場合、特定のＨＤＤのみ給電となり、残りのＨＤＤへは給電を停止して、消費電力を低減させる発明が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２９７３２０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１記載の発明においては、常に給電をするＨＤＤと給電を止めるＨＤＤが存在するため、ＨＤＤの寿命に差が出てしまう不具合がある。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、省エネ時においても最低限の消費電力とアクセスを両立させるとともに、ディスクアレイの各ディスクの信頼性を均一化することができるディスクアレイ装置及びこのディスクアレイを装置を使用した画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、複数の記憶媒体で構成されたディスクアレイと、該ディスクアレイに電源を供給する電源装置と、前記ディスクアレイへのデータの書き込み、前記ディスクアレイからのデータの読み出しを制御するとともに、前記ディスクアレイに対する前記電源装置からの電源の供給を制御する制御装置とを備えたディスクアレイ装置において、省エネモード時におけるディスクアレイ使用情報を記録する管理手段を備え、前記制御装置は、前記管理手段からの前記情報に基づいて所定のディスクに対してスタンバイ指示、及び／または電源装置に対して所定のディスクに通電するように指示することを特徴とする。
【００１３】
第２の手段は、第１の手段において、前記管理手段は、各ディスクのスリープ回数及び／または電源ＯＦＦ回数を記録し、これらの記録された情報から次回の省エネモード時にどのディスクを通電するかを判断することを特徴とする。
【００１４】
第３の手段は、第１の手段において、前記管理手段は、前回省エネ時の各ディスクの通電情報を記録し、これらの情報から次回の省エネモード時にどのディスクを対象に通電するかを判断することを特徴とする。
【００１５】
第４の手段は、第１ないし第３の手段において、前記管理手段は、外部入力がなくなってから所定時間経過した後に省エネモードに入ることを特徴とする。
【００１６】
第５の手段は、第１ないし第３の手段において、前記制御装置は、外部入力状況に基づいて通電を停止していないディスクへのデータアクセスを実施させる指示を出し、通電を停止したディスクに対して通電を再開するよう前記電源装置に指示し、さらに再開の指示をしたディスクが復帰したことを検出して、省エネ時にアクセスされたデータをディスクアレイ装置に対応したデータに変換して再格納するように制御することを特徴とする。
【００１７】
第６の手段は、複数の記憶媒体で構成されたディスクアレイと、該ディスクアレイに電源を供給する電源装置と、前記ディスクアレイへのデータの書き込み、前記ディスクアレイからのデータの読み出しを制御するとともに、前記ディスクアレイに対する前記電源装置からの電源の供給を制御する制御装置とを備えたディスクアレイ装置において、前記制御装置は、外部入力状況に基づき、通電を停止していないディスクへのデータアクセスを実施させる指示を出し、通電を停止したディスクに対して通電を再開するよう前記電源装置に指示し、さらに再開の指示をしたディスクが復帰したことを検出して、省エネ時にアクセスされたデータをディスクアレイ装置に対応したデータに変換して再格納することを特徴とする。
【００１８】
第７の手段は、第１ないし第６の手段に係るディスクアレイ装置と、入力された画像データに基づいて画像処理を行い、画像処理されたデータを前記ディスクアレイ装置側に出力する画像処理手段と、前記ディスクアレイ装置に格納されたデータに基づいて画像を出力する画像出力手段とから画像形成装置を構成したことを特徴とする。
【００１９】
前記第１ないし第５の手段では、システムに応じて任意のディスクのみ通電させ、残りのディスクへの通電を停止するようにしている。この場合、任意としたのは、複数ディスクの信頼性を均一化するためであり、これを実現するために管理手段を用意して、どのディスクを通電させたままにするか選択する。これにより省エネ時においても最低限の消費電力とアクセスを両立し、かつディスクアレイの信頼性を均一化することができる。なお、管理手段は、後述する実施の形態では、ディスクアレイコントローラ１２ａに設けられた省エネディスクアレイ管理部１２ｂに対応している。
【００２０】
第６の手段によれば、省エネ時に通電したディスクに対しアクセスされたデータをそのまま使うと、フルスペックのディスクアレイ装置に対しパフォーマンスが低下する。これを解決するために、停電されたディスクが通電してレディになったことを受けて、アクセスされたデータをディスクアレイに対応したデータに変換（ストライピング）してアクセスすることで、省エネ時にアクセスされたデータを通常時と同じようにディスクアレイデータとして取り扱い、良いパフォーマンスを得ることができる。
【００２１】
第７の手段によれば、第１ないし第６の手段に係るディスクアレイ装置の効果を奏する画像形成装置を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態に係るディスクアレイ装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係るディスクアレイ装置は、システムコントローラ１と、ディスクアレイ２と、電源装置３とから構成されている。システムコントローラ１は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１と、集積回路（ＡＳＩＣ）１２と、揮発メモリ１３と、不揮発メモリ１４とから構成されている。集積回路１２は外部インターフェースＳ１を介してホストコンピュータ（図示しない）に接続されている。ディスクアレイ２は、この実施の形態においては４台のＨＤＤ２１，２２，２３，２４で構成されている。電源装置３は、プロセッサ１１からの電源制御信号Ｓ２によって制御されながら、ディスクアレイ２に電源を供給する。
【００２４】
集積回路（ＡＳＩＣ）１２は、ディスクアレイコントローラ１２ａを含み、ディスクアレイコントローラ１２ａはプロセッサ１１や揮発メモリ１３や外部インターフェースＳ１のデータを取得し、ストライピングしてディスクアレイ２に書き込む。ディスクアレイコントローラ１２ａはまた、ディスクアレイ２からデータを取得して、プロセッサ１１や揮発メモリ１３や外部インターフェースＳ１のそれぞれのバス幅に合わせてデータ幅を変えて渡す。プロセッサ１１はデータの書き込み時にはデータを所定長のストライビングデータに分割してＨＤＤ２１〜２４への書き込みを行い、ＨＤＤ２１〜２４からのデータの読み出し時には、複数のストライビングデータから元のデータを復元する処理も行っている。
【００２５】
電源制御についてはいろいろな形態が考えられる。代表的な方法としては外部インターフェースＳ１からの入力がなくなってから、プロセッサ１１やディスクアレイコントローラ１２ａなどによって時間計測を行い、所定の時間を超えたら、ディスクアレイコントローラは任意のＨＤＤに対してスタンバイやスリープコマンドの発行を行ったり、電源装置３に対して停電させたいＨＤＤの指示を行う。これら一連の処理を電源制御と呼び、電源コントローラとも呼ぶ。従って、ディスクアレイ制御（ディスクアレイコントローラ）や電源制御（電源コントローラ）をシステムコントローラ１は含んでいることになる。
【００２６】
以下、外部インターフェースＳ１からの入力がなくなってから所定の時間が経過した後、ディスクアレイシステムが省エネモードに入る動作について説明する。
【００２７】
上述の通り時間の計測については、プロセッサ１１やディスクアレイコントローラ１２ａなどで測定すればよい。そこで、ここではディスクアレイコントローラ１２ａを含む集積回路１２で測定すると仮定する。予めプロセッサ１１からディスクアレイコントローラ１２ａに対し、所定の時間データを書き込んでおく。このように予め書き込まれた比較データとディスクアレイコントローラ１２ａ内のカウンタをつねに比較し、一致またはこれを超えるまで外部インターフェースＳ１からの入力がない場合は、省エネモードに入る。
【００２８】
省エネモードの最も効果的な方法はディスクアレイ２の電源を停電させることである。しかし、全ての電源を落としてしまっては、次にいつ来るか分からない外部入力に対してすぐさま対応できない。そこで、４つのＨＤＤ２１〜２４のうち、少なくとも１つ以上を残して電源を落とす。すなわち、停電させれば良い。ところで、どのＨＤＤを残すかという判断は、ディスクアレイコントローラ１２ａに設けられている省エネディスクアレイ管理部１２ｂで行う。判断の例としては以下の通りである。
【００２９】
第１の処理方法は、各ＨＤＤ２１〜２４の電源のオフ回数を不揮発メモリ１４に記録し、不揮発メモリ１４からそのデータを読み出して、プロセッサ１１が一番電源ＯＦＦ回数の多いＨＤＤを検査する。その結果、該当ＨＤＤは停電させず、非該当のＨＤＤに対して停電させるという判断が下せる。
【００３０】
この一連のプロセッサ１１やディスクアレイコントローラ１２ａの一部で構成される判断部を省エネディスクアレイ管理部１２ｂと称することにする。この省エネディスクアレイ管理部１２ｂの判断結果を受けて、プロセッサ１１は、電源装置３に対して停電させるＨＤＤ情報などを指示し、電源装置３は、ディスクアレイ２のそれぞれに対して給電、停電を行う。と同時に、不揮発メモリ１４に対して今回、各ＨＤＤ２１〜２４の停電した情報を書き込む。この場合、各ＨＤＤの停電回数履歴であるため、停電回数が所定回数に達した場合にプロセッサ１１が、該当ＨＤＤの停電の禁止、警告などの判断をも下すことができる。
【００３１】
より簡単な方法としては、第２の処理方法がある。これは、省エネディスクアレイ管理部１２ｂにより、前回の省エネ時に停電させなかったＨＤＤの情報を不揮発メモリ１４から読み出し、仮にそのデータがＨＤＤ２１であれば、今回停電せずに残すＨＤＤは、ＨＤＤ２２〜２４のいずれかから決め、その次の省エネ時には残された２つのＨＤＤのいずれかに決めるというように輪番制を組むことである。そして、給電した情報を不揮発メモリ１４に書き込む。
【００３２】
ここで、これら方法を図２および図３のフローチャートにより具体的に説明する。図２は省エネ動作の動作手順の一例を示すフローチャート、図３は他の省エネ動作の動作手順を示すフローチャートである。
【００３３】
図２の処理では、まず、入力無負荷状態の経過時間が予め設定された所定時間以上になったか否かをチェックし（ステップＳ１０１）、所定時間以上経過した時点で、省エネモードに入り、不揮発メモリ１４から各ＨＤＤ２１〜２４の電源ＯＦＦの回数のデータを読み出す（ステップＳ１０２）。すなわち、各ＨＤＤ２１〜２４の電源オフの回数を読み込む。そして、省エネディスクアレイ管理部１２ｂは、電源オフの回数が最小のＨＤＤを選択する（ステップＳ１０３）。次いで、選択されたＨＤＤの電源をオンに設定し、残りのＨＤＤは電源オフに設定する。そして、全てのＨＤＤの電源オンオフ情報を不揮発メモリ１４に書き込む（ステップＳ１０４）。最後に選択されたＨＤＤのみに通電を開始し、そのＨＤＤの初期設定を行う（ステップＳ１０５）。
【００３４】
図３の処理では、前記ステップＳ１０１と同様に、入力無負荷状態の経過時間が予め設定された所定時間以上経過しているか否かをチェックし（ステップＳ２０１）、所定時間経過した時点で省エネモードに入り、不揮発メモリ１４から前回通電したＨＤＤの情報を読み出す（ステップＳ２０２）。そして、ディスクアレイコントローラ１２ａは前回通電したＨＤＤを除いた残りのＨＤＤから今回通電するＨＤＤを選択し（ステップＳ２０３）し、今回の通電情報を不揮発メモリ１４に書き込み（ステップＳ２０４）、該当するＨＤＤのみに通電を開始し、そのＨＤＤの初期設定を行う（ステップＳ２０５）。通電するＨＤＤの順序は、例えば、ＨＤＤ２１が前回通電されたとすると、次はＨＤＤ２２を通電し、その次はＨＤＤ２３を通電するというように輪番制を予め設定しておけばよい。
【００３５】
省エネ動作に入る手順については以上の通りである。省エネモードからの復帰するときの動作手順の一例を図４のフローチャートに示す。
【００３６】
復帰のトリガに関してはいろいろあるが、ここでは外部インターフェースＳ１を例に説明する。例えばネットワークのマジックパケット（省エネから復帰を指示するパケット）や、ユーザ操作部の押下などにより復帰のトリガが入力されたか否かをチェックする（ステップＳ３０１）。いずれにしてもこれらの要因によってディスクアレイコントローラ１２ａは、省エネモードからの復帰を判断して、プロセッサ１１に対して割り込み信号（ＷＡＫＥ信号）を発生させる。これを受けてプロセッサ１１がスリープから復帰し、電源装置３に対して全てのＨＤＤ２１〜２４に対して給電するように指示する。そして電源装置３はこの通りに給電し、初期設定を行う（ステップＳ３０３）。
【００３７】
一方、ディスクアレイコントローラ１２ａでは、不揮発メモリ１４から停電、給電情報を読み込んで、省エネ時に給電していたハードディスクを知り、外部インターフェースＳ１から流れてくるデータを該当ハードディスクに対して書き込む。給電が再開されたハードディスクがレディ状態になるまでディスクアレイコントローラ１２ａまたはプロセッサ１１はディスクアレイ２に対してアクセスを行い、その監視を行う。そして、全てレディになった時点で、省エネ時に給電していたハードディスク内にひとまず書かれたデータを読み込んで揮発メモリ１３に展開するか、集積回路１２で展開し（ステップＳ３０４）、これを集積回路１２でストライピングし（ステップＳ３０５）、その後、ディスクアレイ２にデータを書き込む（ステップＳ３０６）。
【００３８】
省エネモードからの復帰については以上のとおりである。この復帰動作と前記図２あるいは図３に示した動作手順を組み合わせることにより、より良いディスクアレイ装置を構築することが可能となる。
【００３９】
なお、上記ディスクアレイ装置は、上述のように従来から実施されている図５及び図６に示したような画像データをデジタル信号として扱ういわゆるデジタル複写機あるいはデジタル画像形成装置に内蔵される大容量記憶装置（ＨＤＤ）として使用することが可能であり、このような画像形成装置に適用した場合に、省エネ効果と記憶装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００４０】
また、このような大容量記憶装置を使用すると、大量の画像処理や電子ソートが行えるので、これらの処理における省エネとの信頼性を両立させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、省エネ動作時においては、必要最小限の電力、すなわち最小限のハードディスクを待機させていつでも応答できるようにするだけでなく、各ハードディスクの停電回数を均すことができるため、ハードディスクの信頼性（寿命等）を高めることができる。
【００４２】
また、省エネ復帰時においては省エネ時に入力されたデータをバッファしたハードディスクからこれを読み出して、ストライピングし、ディスクアレイに書き戻すので、バッファしたデータを通常時と同じように高速アクセスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における概略構成を示すブロック図である。
【図２】省エネ動作の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】省エネ動作の他の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】省エネモードからの復帰動作の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】従来から実施されているデジタル複写機の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５における画像格納部の詳細を示すブロック図である。
【符号の説明】
１システムコントローラ
２ディスクアレイ
３電源装置
１１プロセッサ（ＣＰＵ）
１２集積回路
１２ａディスクアレイコントローラ
１２ｂ省エネディスクアレイ管理部
１３揮発メモリ
１４不揮発メモリ
２１〜２４ＨＤＤ

Claims

複数の記憶媒体で構成されたディスクアレイと、該ディスクアレイに電源を供給する電源装置と、前記ディスクアレイへのデータの書き込み、前記ディスクアレイからのデータの読み出しを制御するとともに、前記ディスクアレイに対する前記電源装置からの電源の供給を制御する制御装置とを備えたディスクアレイ装置において、
省エネモード時におけるディスクアレイ使用情報を記録する管理手段を備え、
前記制御装置は、前記管理手段からの前記情報に基づいて所定のディスクに対してスタンバイ指示、及び／または電源装置に対して所定のディスクに通電するように指示することを特徴とするディスクアレイ装置。
前記管理手段は、各ディスクのスリープ回数及び／または電源ＯＦＦ回数を記録し、これらの記録された情報から次回の省エネモード時にどのディスクを通電するかを判断す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。
前記管理手段は、前回省エネ時の各ディスクの通電情報を記録し、これらの情報から次回の省エネモード時にどのディスクを対象に通電するかを判断することを特徴とする請求項１に記載のディスクアレイ装置。
前記管理手段は、外部入力がなくなってから所定時間経過した後に省エネモードに入ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のディスアレイ装置。
前記制御装置は、外部入力状況に基づいて通電を停止していないディスクへのデータアクセスを実施させる指示を出し、通電を停止したディスクに対して通電を再開するよう前記電源装置に指示し、さらに再開の指示をしたディスクが復帰したことを検出して、省エネ時にアクセスされたデータをディスクアレイ装置に対応したデータに変換して再格納するように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のディスクアレイ装置。
複数の記憶媒体で構成されたディスクアレイと、該ディスクアレイに電源を供給する電源装置と、前記ディスクアレイへのデータの書き込み、前記ディスクアレイからのデータの読み出しを制御するとともに、前記ディスクアレイに対する前記電源装置からの電源の供給を制御する制御装置とを備えたディスクアレイ装置において、
前記制御装置は、外部入力状況に基づき、通電を停止していないディスクへのデータアクセスを実施させる指示を出し、通電を停止したディスクに対して通電を再開するよう前記電源装置に指示し、さらに再開の指示をしたディスクが復帰したことを検出して、省エネ時にアクセスされたデータをディスクアレイ装置に対応したデータに変換して再格納することを特徴とするディスクアレイ装置。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のディスクアレイ装置と、
入力された画像データに基づいて画像処理を行い、画像処理されたデータを前記ディスクアレイ装置側に出力する画像処理手段と、
前記ディスクアレイ装置に格納されたデータに基づいて画像を出力する画像出力手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。