JP2005166016A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対をなす関係に設定された、異なる物理ディスクの分割された記憶領域を利用して、データ管理を行うため、信頼性の向上、低コスト化、小型化を図ることができる。
【解決手段】 複数の物理ディスクと、上位装置からの指令に基づいて前記物理ディスクの記憶領域に対してデータの読み書きを行う制御部とを有している。前記各物理ディスクは、記憶領域がそれぞれ複数の領域に分割され、前記一の物理ディスクの分割された記憶領域は、前記他の物理ディスクの分割された記憶領域と対をなす関係に設定されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ディスクアレイ装置にかかり、特に物理ディスクの耐故障性能を向上させると共に、製品コストの削減及び小型化を図るディスクアレイ装置に関する。

近年、企業のみならず一般家庭にもコンピュータが導入され、ＩＴ（Information Technology）への依存度が増している。これに伴って、コンピュータシステムで取り扱う電子データの重要性はますます増大しており、当該電子データを記憶する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いる。このため、記憶装置の高性能化，大容量化はもとより、特に、高信頼性化の要求が高まる一方である。

そして、記憶容量の大容量化が進む中で、電子データの信頼性を保つためには、大記憶容量の物理ディスクの障害に備えて、前記物理ディスクに記憶された電子データを予備物理ディスク等に複写することが従来より行われている。

しかしながら、かかる方法では、前記物理ディスク（メインディスク）の障害を修復させた後に、前記予備物理ディスクに退避させた電子データを前記メインディスクに再度複写する必要がある。この複写に費やす時間は物理ディスクの記憶容量に比例するため、記憶容量の大容量化の下では、かかる時間が増大するという問題が生じる。

これに対して、データの冗長性を維持しつつ、物理ディスクに対するデータ読み書き速度の向上を図るために、現在のハードディスクの多くは複数の物理ディスクから構成され、かつ、それぞれの物理ディスクにデータを分割して記憶する、という手法（いわゆるＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks））が採られている。そして、このような多重ハードディスクにおける障害対策技術、すなわち、データの冗長性を確保するための技術が、従来より研究されている。その一例として、特許文献１，２に示すものがある。

特開平７−１２９３３１号公報 特開２０００−１４８４０９号公報

上記特許文献１に示す技術を、図５を参照して説明する。まず、特許文献１に開示されているディスクアレイ装置２００は、上位装置３００からの指令を受けて、ＲＡＩＤコントローラ２５０による制御にて、ＲＡＩＤ方式によるデータの記録が行われるものである。具体的には、図５はＲＡＩＤ５方式を示すものであり、この方式は、書込みデータを物理ディスクの台数分に分割し、かつ分割したデータに対応させてパリティデータをそれぞれ生成し、分割された書込みデータとパリティデータとを１組として、１０台の物理ディスク２１０〜２１９にそれぞれ記録する方式を採っている。但し、これら１０台の物理ディスクには、それぞれ対となる別の物理ディスク２２０〜２２９が備えられている。

すなわち、かかる例では２台が１対の物理ディスクを構成している。この1対の物理ディスクは図５において仮想線にて囲まれた２台の物理ディスクであり、例えば、符号２１０と２２０で示す物理ディスクがこれらに相当する。そして、一方の各物理ディスク２１０〜２１９のデータエリアに記録した書込みデータＤＡ１〜ＤＡ１０を、対となる他の物理ディスク２２０〜２２９にコピーする。従って、分割した書込みデータ及びパリティデータである各データＤＡ１〜ＤＡ１０と同一内容のミラーデータＤＡ１’〜ＤＡ１０’が、対となる別の物理ディスクに記録されることとなる。

しかしながら、このような方式では、物理ディスク台数の増加により、ディスク装置にかかるコストが増大するという問題が生じる。さらに物理ディスクが占有するスペースが増大し、ディスクアレイ装置自体の小型化を図ることができない、という問題が生じる。

また、上記特許文献２に開示されている技術を図６に示すが、これもＲＡＩＤ５方式を使用しており、上位装置５００からの指令によりデータを記憶する際に、ＲＡＩＤコントローラ４５０にて、図示された１０台の物理ディスクの台数分に書込みデータが分割し、それぞれの書込みデータに対応させてパリティデータを生成し、分割した書込みデータとパリティデータとを１組として１０台の物理ディスクＤＡ１，・・・ＤＡ１０（４１０）に記録する構成である。

かかるディスクアレイ装置４００は、冗長ディスクの方式を用いたものであり、図示するように、データ用ディスクドライブ４１０に対して、列方向用冗長ディスクドライブ４２０と行方向用冗長ディスクドライブ４３０とを備えている。そして、分割データとパリティデータとが格納されるデータ用ディスクドライブ４１０の行、列方向それぞれのパリティを生成して、列方向用冗長ディスクドライブ４２０と行方向用冗長ディスクドライブ４３０とに格納しておくことにより、データ用ディスクドライブ４１０のうち、複数台の物理ディスクが故障した場合に、より確実にデータの復旧を図る。

しかしながら、かかる構成であっても、上記特許文献１と同様に、物理ディスクの台数が多いため、当該物理ディスクに費やされるコストの増加という問題や、収納スペースの増大に伴い小型化を図ることができないという問題が生じる。また、物理ディスクが１台故障した場合には、当該物理ディスクに記憶させたデータに相当するデータを冗長ディスクへ一旦複写し、その後、交換した物理ディスクに冗長ディスクから複写することで再構築が完了するため、冗長ディスクを使用する方式では非冗長状態が存在する、という問題も生じる。

このため、データ復旧に費やされる時間の増加や、物理ディスク数の増加を抑制することができるディスクアレイ装置が望まれている。

本発明の目的は、大容量かつ信頼性の向上、記録速度の高速化、さらには低コスト化、小型化を図ることができるディスクアレイ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、複数の物理ディスクと、上位装置からの指令に基づいて前記物理ディスクの記憶領域に対してデータの読み書きを行う制御部とを有し、
前記各物理ディスクは、記憶領域がそれぞれ複数の領域に分割され、前記一の物理ディスクの分割された記憶領域は、前記他の物理ディスクの分割された記憶領域と対をなす関係に設定されていることを特徴とする。

なお、前記対をなす関係は、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの分割された一の記憶領域との間に設定されるとともに、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの他の記憶領域との間に設定されている。或は、前記対をなす関係は、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの分割された一の記憶領域との間に設定されている。

また前記制御部は、前記対をなす記憶領域を対応させるための対応関係データを保有し、前記対応関係データに基づいて、前記対をなす関係の記憶領域に同一データを保持する管理機能を有する。

前記各物理ディスクの記憶領域は、同一の記憶容量を有する２つの記憶領域に分割されていることが望ましいものである。

このような構成にすることにより、一の物理ディスクの分割された記憶領域のデータが、他の物理ディスクの分割された記憶領域にコピーされることとなる。また上記物理ディスクの他の分割領域内のデータは、上記２つの物理ディスクとは別の物理ディスクの分割領域（記憶領域）にコピーされることとなる。そして、さらに分割領域がある場合には、さらに別の物理ディスクの分割領域にコピーされて記録されることとなる。

従って、一台の物理ディスクが複数のデータを共有することにより、一台の物理ディスク内に記録されているデータは、分割領域毎にそれぞれ異なる物理ディスク上に形成された分割領域にコピーされて記憶されるこことなるため、物理ディスクが複数台故障したとしても、容易にデータの復旧を図ることができ、データの信頼性の向上を図ることができる。また、物理ディスクの設置台数の増加を抑制することができ、装置の低コスト化、小型化を図ることができる。特に、分割領域を総て同一容量にすることにより、総てのデータが確実にコピーされることとなり、データの信頼性が増す。

対をなす一の記憶領域は、オリジナルなデータを書き込む領域として設定されている。前記制御部は、前記記憶領域をデータ書込み領域として特定するための書込領域特定データを保有し、上位装置からの指令に応じた書込みデータを前記書込領域特定データに基いて前記記憶領域に書込む機能を有するとともに、前記対応関係データに基いて、前記記憶領域に書込まれたデータと同一のデータを、前記記憶領域と対をなす他の記憶領域にコピーする機能を有することが望ましい。

これにより、上述したようにデータの信頼性が確保されると共に、物理ディスクの不要な増加を抑制しつつ、読み出し時にはアクセス時間の短縮化を図ることができる。またデータ記録時には、対となる物理ディスクの一方に対して記録すればよく、後にコピーが行われるため、データの信頼性の向上を図りつつ、データ記憶の高速化を図ることができる。

前記制御部は、前記物理ディスクの交換を認識する交換認識機能を有するとともに、物理ディスクの交換を認識して、対をなす関係にある他の物理ディスクの記憶領域のデータを前記交換された物理ディスクの記憶領域に書込む機能を有することが望ましいものである。

これにより、物理ディスクが故障した際には、当該物理ディスクを交換することにより、交換された分割領域にデータがコピーされ、迅速且つ容易に復旧が行われ、データのさらなる信頼性化の向上を図ることができる。

以上説明したように本発明は、物理ディスクが障害により縮退した場合に、物理ディスク内のデータが他の物理ディスクにコピーされているため、冗長状態を維持した状態で物理ディスク交換が可能であり、危険な非冗長期間を伴わず、データの信頼性が増す。従って、従来技術におけるディスク装置では、大容量の物理ディスクが障害により縮退した場合、冗長ディスク（ホットスペア等）への複写が完了するまでは非冗長状態となり、この危険な時間は物理ディスクの容量に比例することとなることになるが、これに対して本発明では、非常に優れた効果を有する。

また、上述したような冗長性を有しており、かつ、信頼性の高いディスクアレイ装置であるにもかかわらず、不要な物理ディスク台数の増加を抑制し、低コスト且つ小型な装置を実現できる。従って、データ記録用として使用する物理ディスク台数の多い構成であればあるほど、多重障害に対する耐故障性能を向上させることが可能であり、かつ、低コスト化を図ることができる、という優れた効果を有する。

本発明の実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。

図１に示すように、本発明に係るディスクアレイ装置１は、上位装置３０に接続され、当該上位装置３０からの指令に基づいてデータの読み書きを行うディスクアレイ装置であって、複数の物理ディスクにて構成されるディスクドライブ１０と、物理ディスクに対してデータの読み書きの制御を行う制御部２０（ＲＡＩＤコントローラ）とを備えている。すなわち、前記制御部２０は後述するように、対をなす記憶領域を対応させるための対応関係データを保有し、前記対応関係データに基づいて、前記対をなす関係の記憶領域に同一データを保持する管理機能を有している。

ディスクドライブ１０内には、図１においては６台の物理ディスク１１〜１６が格納されている。そして、それぞれの物理ディスク１１〜１６は、データの記憶領域が同一の記憶容量となる２つの領域に分割されてあらかじめ設定されている。ここでは、各物理ディスク１１〜１６の分割領域をブロックと呼び、一方をＡブロック、他方をＢブロックと呼ぶ。

そして、分割されたＡブロック及びＢブロックは、同一の記憶容量に設定されている。すなわち、各物理ディスク１１〜１６は、データの記憶領域が１／２の記憶容量をもつ分割領域１１Ａと１１Ｂ，１２Ａと１２Ｂ，１３Ａと１３Ｂ，１４Ａと１４Ｂ，１５Ａと１５Ｂ，１６Ａと１６Ｂに分割されている。但し、物理ディスクの数や、分割領域の数は、上述したものに限定されない。また、各物理ディスクの記憶領域を分割した記憶容量は、同一であることに限定されず、それぞれの記憶容量が異なっていてもよいものである。

さらに本発明において、一の物理ディスクの分割された記憶領域は、他の物理ディスクの分割された記憶領域と対をなす関係に設定されている。

前記対をなす関係の例を説明すると、前記対をなす関係は後述の図３（ａ）に示すように、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域（分割領域）と前記他の物理ディスクの分割された一の記憶領域（分割領域）との間に設定されるとともに、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域（分割領域）と前記他の物理ディスクの他の記憶領域（分割領域）との間に設定されている。或は前記対をなす関係は後述の図３（ｂ）に示すように、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの分割された一の記憶領域との間に設定されている。

上記例に共通する、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの分割された一の記憶領域との間に設定される対をなす関係について説明する。この場合、同一内容のデータが記憶される対をなす一方の分割領域は、一の物理ディスクのＡブロックに設定され、対をなす他方の分割領域は、前記一の物理ディスクと異なる他の物理ディスクのＢブロックに設定される。また前記別の物理ディスクのＡブロックは、上記一の物理ディスク及び別の物理ディスクとは異なるさらに別の物理ディスクのＢブロックと対をなすように予め設定されている。

さらに、図１を参照して具体的に説明する。符号１２で示す物理ディスクについて説明すると、同一内容のデータが記憶される対をなす分割領域は、一の物理ディスク１２のＡブロック１２Ａと他の物理ブロック１３のＢブロック１３Ｂとにそれぞれ設定される。したがって、物理ディスク１２のＡブロック１２Ａと物理ディスク１３のＢブロック１３Ｂとは対をなすこととなり、これらのＡブロック１２ＡとＢブロック１３Ｂとに同一内容のデータが書き込まれる。また物理ディスク１３のＡブロック１３Ａと物理ディスク１４のＢブロック１４Ｂとは、同一内容のデータが書き込まれる対をなす分割領域として設定される。同様に図２に示すように、物理ディスク１４，１５，１６，１１のＡブロック１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ，１１Ａと、物理ディスク１５，１６，１１，１２のＢブロック１５Ｂ，１６Ｂ，１１Ｂ，１２Ｂとは、同一内容のデータが書き込まれる対をなす分割領域としてそれぞれ設定される。なお、対をなすＡブロックとＢブロックとの関係を矢印Ｙ１〜Ｙ６で示している。

上述した対をなす分割領域として設定されたＡブロックとＢブロックとの対応関係を示す対となる分割領域同士の対応関係データは、制御部であるＲＡＩＤコントローラ２０内の記憶領域（不揮発メモリ等）に記憶されている。ＲＡＩＤコントローラ２０は、前記対応関係データに基いて、一の物理ディスク１１〜１６のＡブロックと他の物理ディスク１２，１３，１４，１５，１６，１１のＢブロックとに同一データを保持する管理機能を実行する。

ここで、制御部であるＲＡＩＤコントローラ２０には、ＲＡＩＤ構築の管理を行うＲＡＩＤコントロール部２１と、物理ディスクへのアクセスを管理するディスクドライバ２２と、コピーを実行するミラー制御部２３とが構築されている。そして、特に、このミラー制御部２３には、上記ＲＡＩＤコントローラ２０内に記憶されている対応関係データに基づいて、対となる物理ディスク１１〜１６の分割領域（Ａ，Ｂブロック）に対してそれぞれ同一データを書き込む機能、すなわち、ミラーリング実行機能が備えられている。

なお、ＲＡＩＤ方式のうち、特にＲＡＩＤ１及びＲＡＩＤ５の方式について説明する。ＲＡＩＤ１方式は、２台の物理ディスクに対して同一データを書込み、一方の物理ディスクの障害発生に対処してデータを保護する方式である。ＲＡＩＤ５方式は、書込みデータを複数に分割し、かつ分割した書込みデータに対応させてパリティデータをそれぞれ生成し、これらの分割した書込みデータとパリティデータとを１組として、複数の物理ディスクにそれぞれ記録する方式である。

本発明のディスクアレイ装置において、対となる分割領域のうちいずれか一方がデータ書込用領域に設定される。例えば、物理ディスク１２の分割領域１２Ａと物理ディスク１３の分割領域１３Ｂとが対となっている場合に、その一方の分割領域１２Ａがデータ書込用領域として設定される。

そして、かかる一対の分割領域において、分割領域１２Ａがデータ書込用領域である旨を表す書込領域特定データが、ＲＡＩＤコントローラ２０内の記憶領域に記録される。前記書込領域特定データは、例えばディスクドライバ２２内のメモリに記憶されている。なお、それぞれ対となる他の分割領域についても同様である。

そして、これに伴い、ＲＡＩＤコントローラ２０、例えば、ディスクドライバ２２は、上記書込領域特定データに基づいて、データ書込用領域に上位装置３０からの指令に応じて書き込みデータを書き込む機能を有している。そして、上述したミラーリング実行機能にて、対となる分割領域の対応関係を表した対応関係データに基づいて、当該データ書込用領域内のデータと同一のデータを当該領域と対となる分割領域に書き込まれる（コピー）。

このように、対となる一方の物理ディスクのみにデータを書込むことにより、この書込まれたデータは前記ミラーリング機能により他方の物理ディスクにコピーされるため、データの書込みは一方の物理ディスクのみに行えばよく、データの冗長性を維持しつつ、データ書込みの高速化を図ることができる。なお、このミラーリング機能の動作について、図２を参照して詳細に説明する。

図２は、図１に開示したディスクドライブを示したものである。図２における各物理ディスク１１〜１６の各ブロック１１Ａ，１１Ｂ等には、それぞれデータＤＡ１，ＤＡ２等が書込まれている。そして、例えば、物理ディスク１２は、その記憶領域が上述したように同容量のＡブロック（１２Ａ）とＢブロック（１２Ｂ）とに領域分割されており、Ａブロック（１２Ａ）は物理ディスク１３のＢブロック（１３Ｂ）と対をなしている（矢印Ｙ２参照）。

また、物理ディスク１２のＢブロック（１２Ｂ）は物理ディスク１１のＡブロック（１１Ａ）と対をなしている（矢印Ｙ１参照）。そして、ディスクドライバ２２から物理ディスク１２のＡブロック（１２Ａ）にコマンドが発行された場合、ミラー制御部２３が当該Ａブロック（１２Ａ）と対となっている物理ディスク１３のＢブロック（１３Ｂ）に対してコピーを実行する。

これにより、物理ディスク１２のＡブロック（１２Ａ）に書込まれているデータ（ＤＡ２）が、物理ディスク１３のＢブロック（１３Ｂ）にコピーされることとなる（ＤＡ２’）。

また、ミラー制御部２３は、他のブロックに対しても同様に作動する。すなわち、ディスクドライブ１０がＮ台の物理ディスクで構成されている場合、Ｎ台目の物理ディスク（図２では符号１６で示す物理ディスク）のＡブロック（１６Ａ）は、一台目の物理ディスク１１のＢブロック（１１Ｂ）と対をなしており、Ｎ台目の物理ディスク１６のＢブロック（１６Ｂ）は、Ｎ−１台目の物理ディスク１５のＡブロック（１５Ａ）と対をなしている。このようにして、各ブロック同士は対をなしている（矢印Ｙ１〜Ｙ６参照）。

そして、ディスクドライバ２２から各Ａブロック（１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ）にコマンドが発行された場合、ミラー制御部２３は、あらかじめ記憶している対応関係データに基づいて各Ａブロック（１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ）と対を成す各Ｂブロック（１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ，１１Ｂ）を認識し、各Ａブロックのデータ（ＤＡ１，ＤＡ２，ＤＡ３，ＤＡ４，ＤＡ５，ＤＡ６）を対となる各Ｂブロックにコピーするミラーリング処理を実行する。前記ミラーリング処理により、前記Ａブロックのデータに対応して、各Ｂブロックにコピーされたデータに、符号ＤＡ１’，ＤＡ２’，ＤＡ３’，ＤＡ４’，ＤＡ５’，ＤＡ６’を付して示している。

このように、本発明では、ディスクアレイ装置における、物理ディスク単体のディスク（記憶容量）容量を同容量の２ブロックに領域分割し、それぞれＡブロック、Ｂブロックとし、Ａブロックは同容量である別の物理ディスクのＢブロックと、Ｂブロックは前記別の物理ディスクとは別の物理ディスクのＡブロックと対をなし、Ａブロックにデータを書込み、Ａブロックに書込まれたデータをＢブロックにコピーする。

このため、物理ディスクに突発的な障害が生じた場合でも、物理ディスクを領域分割して自動的にデータを異なる物理ディスクに二重化していることにより、予備ディスクを用いることなく耐故障性能の向上を図ることができる。このとき、不必要な予備ディスクを用いていないため、物理ディスクの台数の増加を抑制することができ、装置の低コスト化、小型化を図ることができる。特に、分割領域を総て同一容量にすることにより、総てのデータが確実にコピーされることとなり、データの信頼性が増す。

さらには、ＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスクが交換されたことを認識する交換認識機能を有している。例えば、ディスクドライバ２２が各物理ディスク１１〜１６の稼働状況を常に監視し、障害時には縮退すると共に、取り外された後に新たな物理ディスクが装着されたことを認識する。そして、これに伴い、上記ミラー制御部２３は、対応関係データに基づいて交換された物理ディスクの分割領域に対して対となる分割領域を認識し、当該領域に記憶されているデータと同一のデータを交換された物理ディスクの分割領域に書き込む機能を有する。

これにより、物理ディスクが故障した際には、当該物理ディスクを交換することにより、交換された分割領域にデータがコピーされる（コピー）。その後、ＲＡＩＤコントローラ部２１は、データ復旧処理機能に基いて、故障した物理ディスクから他の物理ディスクにコピーしたデータと、正常な物理ディスクに書込まれたデータとから、故障した物理ディスクに代えて交換する新たな物理ディスクに書込むために必要なデータを復旧させる。

また、本ディスクアレイ装置１の上記ＲＡＩＤコントローラ２０、特に、ＲＡＩＤコントロール部２１及びディスクドライバ２２は、データ読み出し時には、物理ディスク１１〜１６から対応関係データに基づいて対となる分割領域のいずれか一方のみからデータを読み出す機能を有する。例えば、各物理ディスク１１〜１６のＡブロック（１１Ａ等）のみから、上位装置３０からの指令にて、当該ブロックに記憶されているデータＤＡ１等を読み出す。

これにより、上述したように冗長性を維持し、物理ディスクの不要な増加を抑制しつつ、読み出し時には対となる物理ディスクのうち一方のみにアクセスすればよいため、アクセス時間の短縮化を図ることができる。

以下、本発明の具体的な実施例について、図３乃至図４を参照して説明する。以上の説明ではＲＡＩＤ適用しない場合について説明したが、図３（ａ）は、本発明のディスクアレイ装置１をＲＡＩＤ１レベル相当のＲＡＩＤ装置に適用した一例を示すものである。

この図に示すディスクドライブ１００は、１０台の物理ディスク１０１〜１１０にて構成されており、各物理ディスクの記憶領域（分割領域）は、同一容量の２つの記憶領域（分割領域）に分割されている。そして、上述したように、相互に物理ディスクが異なることを前提として、各分割領域は他の分割領域と対を成している。

例えば、物理ディスク１０１のＡブロック（１０１Ａ）と物理ディスク１０２のＢブロック（１０２Ｂ）とが対となっている（図中の矢印参照）。他の分割領域も同様である。このような構成において、まず、物理ディスク１０１の分割領域１０１Ａに記憶されたデータＤＡ１が、ＲＡＩＤ１の作用により、物理ディスク１０２の分割領域１０２ＡにデータＤＡ１’として書き込まれる。同様に、物理ディスク１０１の分割領域１０１Ａと対となる物理ディスク１０２の分割領域１０２Ｂにも、上述したミラーリング機能の作用により、データＤＡ１’が書き込まれる。

さらに、上記ＲＡＩＤ１の作用により物理ディスク１０２の分割領域１０２Ａに書込まれたデータＤＡ１’も、物理ディスク１０２の分割領域１０２Ａと対となる物理ディスク１０３の分割領域１０３Ｂに、上記ミラーリング機能にて複写される（データＤＡ１”）。これにより、物理ディスクの台数の不必要な増加を抑制しつつ、物理ディスクの耐故障性能の向上を図ることができる。

次に、本発明のディスクアレイ装置をＲＡＩＤ５レベル相当のＲＡＩＤ装置に適用した場合の一例を図３（ｂ）に示して説明する。この図に示す例においては、図３（ａ）の場合と同様に、ディスクドライブ１００に１０台の物理ディスク１０１〜１１０が備えられており、それぞれの物理ディスクの記憶領域が２つの分割領域に分割されている（領域１０１Ａ，１０１Ｂ等）。

ＲＡＩＤ５では、図示しない上位装置からの指令にて書き込まれる書込み用データは、複数のデータに分割され、その分割された複数のデータに対応させて、パリティデータがそれぞれ生成される。そして、分割された複数の書込み用データと、それぞれに対応するパリティデータとを組とし、前記組をなすそれぞれのデータが各物理ディスク１０１〜１１０のＡブロックにそれぞれ記憶される。そして、これらＡブロックに書き込まれたデータ（ＤＡ１〜ＤＡ１０）は、それぞれのＡブロック（１０１Ａ〜１１０Ａ）と対となる別の物理ディスクのＢブロック（１０１Ａ〜１１０Ｂ）にコピーされることとなる（ＤＡ１’〜ＤＡ１０’）。この対応関係は、図２に示したものとほぼ同様である。

そして、ＲＡＩＤ５に適用した場合に、複数の物理ディスクが故障したときの復旧動作を、図４を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示す状態は、２台の物理ディスク１０２，１０３が故障した場合である。この場合、障害を起した２台の物理ディスク１０２，１０３を正常な２台の物理ディスク１０２，１０３に交換する。物理ディスク１０２，１０３が交換されると、ＲＡＩＤコントローラ２０は、２台の新規な物理ディスク１０２，１０３を認識する。

次にＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０１のＡブロックからデータＤＡ１を読み出し、物理ブロック１０４のＢブロックからデータＤＡ３’を読み出し、さらに残りの正常な物理ディスク１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９及び１１０のＡブロックからデータＤＡ４，ＤＡ５，ＤＡ６，ＤＡ７，ＤＡ８，ＤＡ９及びＤＡ１０をそれぞれ読み出す。

そしてＲＡＩＤコントローラ２０は、読み出した複数のデータＤＡ１，ＤＡ３’，ＤＡ４，ＤＡ５，ＤＡ６，ＤＡ７，ＤＡ８，ＤＡ９及びＤＡ１０と、パリティデータとを利用して、消失したデータＤＡ２を再構築する。このデータを再構築する方式は、ＲＡＩＤ５におけるデータ再構築に用いられる汎用のものであり、その詳細を省略する。

次にＲＡＩＤコントローラ２０は、再構築したデータＤＡ２を新規な物理ディスク１０２のＡブロックに書込む。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０２のＡブロックに書き込んだデータＤＡ２を新規な物理ディスク１０３のＢブロックに、物理ディスク１０４のＢブロックに書き込まれているデータＤＡ３’を新規な物理ブロック１０３のＡブロックにそれぞれコピーする（矢印ＹＡ２）。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０１のＡブロックに書き込んだデータＤＡ１を新規な物理ディスク１０２のＢブロックにコピーする（矢印ＹＡ１）。

以上の処理を経て、障害を起した物理ディスク１０２，１０３に記憶させておくべきデータＤＡ１’，ＤＡ２，ＤＡ３を復旧させる。

また、図４（ｂ）に示すように、３台の物理ディスク１０２，１０３，１０５が故障した場合、障害を起した３台の物理ディスク１０２，１０３，１０５を正常な３台の物理ディスク１０２，１０３，１０５に交換する。物理ディスク１０２，１０３，１０５が交換されると、ＲＡＩＤコントローラ２０は、３台の新規な物理ディスク１０２，１０３，１０５を認識する。

次にＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０１のＡブロックからデータＤＡ１を読み出し、物理ブロック１０４のＢブロックからデータＤＡ３’を読み出し、物理ブロック１０４のＡブロックからデータＤＡ４を読み出し、物理ブロック１０６のＢブロックからデータＤＡ５’を読み出す。さらに残りの正常な物理ディスク１０６，１０７，１０８，１０９及び１１０のＡブロックからデータＤＡ６，ＤＡ７，ＤＡ８，ＤＡ９及びＤＡ１０をそれぞれ読み出す。

そしてＲＡＩＤコントローラ２０は、読み出した複数のデータＤＡ１，ＤＡ３’，ＤＡ４，ＤＡ５’，ＤＡ６，ＤＡ７，ＤＡ８，ＤＡ９及びＤＡ１０と、パリティデータとを利用して、消失したデータＤＡ２を再構築する。このデータを再構築する方式は、ＲＡＩＤ５におけるデータ再構築に用いられる汎用のものであり、その詳細を省略する。

次にＲＡＩＤコントローラ２０は、再構築したデータＤＡ２を新規な物理ディスク１０２のＡブロックに書込む。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０２のＡブロックに書き込んだデータＤＡ２を新規な物理ディスク１０３のＢブロックに、物理ディスク１０４のＢブロックに書き込まれているデータＤＡ３’を新規な物理ブロック１０３のＡブロックにそれぞれコピーする（矢印ＹＢ２）。

さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０１のＡブロックに書き込んだデータＤＡ１を新規な物理ディスク１０２のＢブロックにコピーする（矢印ＹＢ１）。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０４のＡブロックに書き込んだデータＤＡ４を新規な物理ディスク１０５のＢブロックにコピーする（矢印ＹＢ３）。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０６のＢブロックに書き込んだデータＤＡ５’を新規な物理ディスク１０５のＡブロックにコピーする（矢印ＹＢ４）。

以上の処理を経て、障害を起した物理ディスク１０２，１０３，１０５に記憶させておくべきデータを復旧させる。

さらに、図４（ｃ）に示すように、４台の物理ディスク１０２，１０３，１０５，１０７が故障した場合、障害を起した４台の物理ディスク１０２，１０３，１０５，１０７を正常な４台の物理ディスク１０２，１０３，１０５，１０７に交換する。物理ディスク１０２，１０３，１０５，１０７が交換されると、ＲＡＩＤコントローラ２０は、４台の新規な物理ディスク１０２，１０３，１０５，１０７を認識する。

次にＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０１のＡブロックからデータＤＡ１を読み出し、物理ブロック１０４のＢブロックからデータＤＡ３’を読み出す。さらに、物理ブロック１０４のＡブロックからデータＤＡ４を読み出し、物理ブロック１０６のＢブロックからデータＤＡ５’を読み出し、物理ブロック１０８のＢブロックからデータＤＡ７’を読み出す。さらに残りの正常な物理ディスク１０８，１０９及び１１０のＡブロックからデータＤＡ８，ＤＡ９及びＤＡ１０をそれぞれ読み出す。

そしてＲＡＩＤコントローラ２０は、読み出した複数のデータＤＡ１，ＤＡ３’，ＤＡ４，ＤＡ５’，ＤＡ６，ＤＡ７’，ＤＡ８，ＤＡ９及びＤＡ１０と、パリティデータとを利用して、消失したデータＤＡ２を再構築する。このデータを再構築する方式は、ＲＡＩＤ５におけるデータ再構築に用いられる汎用のものであり、その詳細を省略する。

次にＲＡＩＤコントローラ２０は、再構築したデータＤＡ２を新規な物理ディスク１０２のＡブロックに書込む。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０２のＡブロックに書き込んだデータＤＡ２を新規な物理ディスク１０３のＢブロックに、物理ディスク１０４のＢブロックに書き込まれているデータＤＡ３’を新規な物理ブロック１０３のＡブロックにそれぞれコピーする（矢印ＹＣ２）。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０１のＡブロックに書き込んだデータＤＡ１を新規な物理ディスク１０２のＢブロックにコピーする（矢印ＹＣ１）。

さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０４のＡブロック（分割領域）に書き込んだデータＤＡ４を新規な物理ディスク１０５のＢブロック（分割領域）にコピーする（矢印ＹＣ３）。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０６のＢブロックに書き込んだデータＤＡ５’を新規な物理ディスク１０５のＡブロックにコピーする（矢印ＹＣ４）。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０６のＡブロックに書き込んだデータＤＡ６を新規な物理ディスク１０７のＢブロックにコピーする（矢印ＹＣ５）。さらにＲＡＩＤコントローラ２０は、物理ディスク１０８のＢブロックに書き込んだデータＤＡ７’を新規な物理ディスク１０７のＡブロックにコピーする（矢印ＹＣ６）。

以上の処理を経て、障害を起した物理ディスク１０２，１０３，１０５，１０７に記憶させておくべきデータを復旧させる。

このように、本発明に係るディスクアレイ装置１は、多くのディスクが故障した場合であっても、データ冗長率が高く、かつ、ディスク台数の増加を抑制し、小型化、低コスト化を図ることができる。例えば、上述した特許文献１に記載したミラー／ＲＡＩＤ組合せ方式の従来例におけるディスクアレイ装置と本発明におけるディスクアレイ装置と比較する。本発明における物理ディスク１台当たりの物理ディスクの記憶容量をＸとし、仮に、特許文献１の物理ディスクの１台当たりの記憶容量を１／２とする。この条件の下において、本発明における記憶全容量は、物理ディスクが１０台の場合に１０Ｘ、従来技術における記憶全容量も、物理ディスクがｌ０組２０台で１０Ｘとなり同じとなる。

ここで、１台当たりの物理ディスクのコストは、例えば、（記億容量Ｘのもの：記憶容量ｌ／２・Ｘのもの）＝（７：４）であるとすると、全体のディスクコストは７０：８０となり、本発明の方がコストは小さい。本発明は、データ書込みの記憶容量が同一であるにも関わらず、物理ディスクにかかるコストを抑えることが可能である。従って、台数の構成が大きくなればなるほどディスクコストの差は開くだけでなく、本発明は．複数の物理ディスクのために必要とする占有スペースを減らすことができるため、コストをさらに抑えることが可能である。

また、上述した特許文献２に記載した冗長ディスク方式の従来例におけるディスクアレイ装置と本発明におけるディスクアレイ装置とを比較する。本発明における１台当たりの物理ディスクの記憶容量をＸとし、仮に、特許文献２の物理ディスクの１台当たりの記憶容量を１／２とする。この条件の下において本発明における記憶全容量は、物理ディスクが１０台の場合に１０Ｘとなる。従来技術における記憶全容量は、物理ディスクが１７台の場合にデータ用と冗長用との合計で８．５Ｘと小さくなる。

ここで、１台当たりの物理ディスクのコストは、例えば、（記憶容量Ｘのもの：記憶容量１／２・Ｘのもの）＝（７：４）であるとすると、全体のディスクコストは７０：６８となり、ほぼ変わらない。これは、記憶容量が小さい物理ディスクであっても、物理ディスクへのデータの書込み・読出しをするためのディスク装置の基本的な構成のコストは、記憶容量が大きい物理ディスクの場合と同じようにかかるため、結果として、上述したように全体の物理ディスクコストの割合が近似するためである。

従って、台数の構成が大きくなればなるほど従来技術の冗長ディスク方式の冗長ディスク台数は多くなるため、費やされるコストは逆転し、本発明によるものの方が低くなる。

また本発明は物理ディスク台数が少ないため、物理ディスクを収納するスペースが冗長ディスク台数分少なくなり、物理ディスクを搭載する筐体も少なくて済む。このため、コストを押さえることが可能である。さらには、物理ディスクが１台故障した場合、本発明はコピー完了にて再構築が完了するが、冗長ディスクを使用した場合、冗長ディスクへの複写、そして冗長ディスクから交換した物理ディスクへの複写処理により再構築が完了するため、冗長ディスクを使用する方式では非冗長状態が存在しうる。これに対し、本発明では、非冗長期間を伴わないため、データの信頼性の向上を図ることができる。

以上のように、本発明では、一台の物理ディスクが複数のデータを共有することにより、一台の物理ディスク内に記録されているデータは、分割領域毎にそれぞれ異なる物理ディスク上に形成された分割領域にコピーされて記憶されるため、物理ディスクが複数台故障したとしても、容易にデータの復旧を図ることができ、データの冗長性を維持することができる。また、物理ディスクの台数の増加を抑制することができ、装置の低コスト化、小型化を図ることができる。特に、分割領域を総て同一容量にすることにより、総てのデータが確実にコピーされることとなり、データの信頼性が増す。

なお、上述した実施形態では、ＲＡＩＤ１とＲＡＩＤ５とに適用した場合について説明したが、これ以外にもＲＡＩＤ０，２，３，４の方式がある。

ＲＡＩＤ０方式は、データをブロック単位に分割し、複数の物理ディスクに渡って分散してデータを記録する（ストライピング）方式である。ＲＡＩＤ２方式は、データの誤りを検出・訂正するために、主記憶装置などで使用されるＥＣＣ（ＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＣｏｄｅ：「ハミングコード」、「エラー訂正コード」とも呼ばれる）を使用し、データはビットまたはバイト単位に分割し、データ専用の複数の物理ディスクに記憶する方式である。ＲＡＩＤ３方式は、データをブロック単位，ビットまたはバイト単位に分割し、データ専用の複数の物理ディスクへ同時に書き込み、パリティは分割されたデータから生成され、パリティ専用の物理ディスクに書き込まれ、常に全ての物理ディスクに並行してアクセスし、データを一括して転送する方式である。ＲＡＩＤ４方式は、ＲＡＩＤ０のストライピングに、パリティ専用の物理ディスクを追加してデータを再生成する機能を持たせたものであり、データはブロック単位に分割し、データ用物理ディスクヘ記録され、パリティは１台のパリティ専用の物理ディスクに記録される方式である。これらのＲＡＩＤ方式にも本発明を同様に適用することができる。

本発明は、上述したように、記憶するデータの高信頼性化を図る記憶装置として、コンピュータなどの上位装置に接続して利用することができ、産業上利用可能である。

本発明であるディスクアレイ装置の構成を示す概略図である。 図１に開示した物理ディスクへのデータの記憶状態を示す概念図である。 実施例における物理ディスクへのデータの記憶状態を示す概念図である。図３（ａ）はＲＡＩＤ１の場合であり、図３（ｂ）は、ＲＡＩＤ５の場合を示す。 実施例における物理ディスクへのデータの記憶状態を示す概念図であり、図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ物理ディスクが数台故障したときの状態を示す。 従来例におけるディスクアレイ装置の構成を示す概略図である。 従来例におけるディスクアレイ装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ ディスクアレイ装置
１０ ディスクドライブ
１１〜１６ 物理ディスク
２０ ＲＡＩＤコントローラ（制御部）
２１ ＲＡＩＤコントロール部
２２ ディスクドライバ
２３ ミラー制御部
１１Ａ〜１６Ａ、１１Ｂ〜１６Ｂ 分割領域

Claims (10)

1. 複数の物理ディスクと、
   上位装置からの指令に基づいて前記物理ディスクの記憶領域に対してデータの読み書きを行う制御部とを有し、
   前記各物理ディスクは、記憶領域がそれぞれ複数の領域に分割され、
   前記一の物理ディスクの分割された記憶領域は、前記他の物理ディスクの分割された記憶領域と対をなす関係に設定されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 前記対をなす関係は、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの分割された一の記憶領域との間に設定されるとともに、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの他の記憶領域との間に設定されてい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。
3. 前記対をなす関係は、前記一の物理ディスクの分割された一の記憶領域と前記他の物理ディスクの分割された一の記憶領域との間に設定されてい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。
4. 前記制御部は、前記対をなす記憶領域を対応させるための対応関係データを保有し、前記対応関係データに基づいて、前記対をなす関係の記憶領域に同一データを保持する管理機能を有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。
5. 前記対をなす関係の複数の記憶領域は、同一の記憶容量を有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。
6. 前記各物理ディスクの記憶領域は、２つの記憶領域に分割されてい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。
7. 前記分割された２つの記憶領域は、同一の記憶容量を有することを特徴とする請求項６に記載のディスクアレイ装置。
8. 対をなす一の記憶領域は、データを書き込む領域として設定され、
   前記制御部は、前記記憶領域をデータ書込み領域として特定するための書込領域特定データを保有し、上位装置からの指令に応じた書込みデータを前記書込領域特定データに基いて前記記憶領域に書込む機能を有するとともに、前記対応関係データに基いて、前記記憶領域に書込まれたデータと同一のデータを、前記記憶領域と対をなす他の記憶領域にコピーする機能を有することを特徴とする請求項４に記載のディスクアレイ装置。
9. 前記制御部は、前記対応関係データに基いて前記対をなす記憶領域のいずれか一方から書込みデータを読み出す機能を有することを特徴とする請求項４に記載のディスクアレイ装置。
10. 前記制御部は、前記物理ディスクの交換を認識する交換認識機能を有するとともに、物理ディスクの交換を認識して、対をなす関係にある他の物理ディスクの記憶領域のデータを前記交換された物理ディスクの記憶領域にコピーする機能を有することを特徴とする請求項４に記載のディスクアレイ装置。

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