JP2005209227A - ディスクアレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ディスクアレイ装置で、CRC付加処理部11がホストデータにCRCを付加しディスクアレイコントローラ4がそのデータを分割し、分割データからパリティを作成しディスク装置6−1〜6−nへ格納する。リード時はパリティ処理部19がリードパリティチェックを行い整合性に矛盾が有る場合、ディスクアレイコントローラ4では、データ用ディスク装置を1つずつ順番に誤ったデータが格納されているものと仮定し、前記ディスク装置を除く他のディスク装置の分割データ及びパリティよりホストデータを再構築しそのホストデータに対しCRCチェックを行い、整合性がとれれば正しいホストデータとする。
【選択図】 図1
Description
以下、図面に基づいて従来例を説明する。
図14は従来のディスクアレイ装置の説明図である。ディスクアレイ装置は内蔵した複数の磁気ディスク装置(ハードディスク装置)を並列動作させることで、データの読み出し/書き込み速度の高速化を図り、かつ冗長構成の導入によって信頼性を向上させた外部記憶装置、或いは補助記憶装置である。なお、以下の説明では、前記磁気ディスク装置(又はハードディスク装置)を単に「ディスク装置」と記す。
前記ディスクアレイ装置は、複数のディスク装置(ハードディスク装置)を使用することにより、単独のディスク装置よりも高い信頼性と性能を実現する方式である。これは、1987年に米国のカリフォルニア大学バークレイ校のデビッド.A.パターソン(David.A.Patterson) 教授らが提唱したRAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks )と呼ばれるものである。すなわち、前記RAIDは前記デビッド.A.パターソン教授らの論文に由来する呼び方である。
図15はRAIDのレベル説明図であり、(a) 図はRAID3のデータ転送(書き込み)、(b) 図はRAID5のデータ転送(書き込み)を示した図である。なお、図15において、3はホストアダプタ、4はディスクアレイコントローラ、A、B、C、D、Eはそれぞれデバイスアダプタ(DA)、6−1〜6−5はディスク装置である。
RAID1は、ディスク装置を二重化した、いわゆるミラードディスク構成である。すなわち、2つのディスク装置に同じデータが書かれる。ディスク装置のコストが2倍かかるが、最もシンプルで実績もある。性能に関しては、データの書き込み時は、2つのディスク装置への書き込み完了を待つために実行時間が少し延びるが、データの読み取り時は、2つのディスク装置のどちらかが空いていれば原理上は実行可能なので、性能向上となる。
RAID2は、入力データを分割し(ストライピング)、インターリーブをかけて複数のディスク装置に分散して格納するものである。この場合、前記分割したデータに対するエラー訂正符号を格納するディスク装置を冗長ディスク装置とし、前記冗長ディスク装置のデータをハミングコードとしたものである。
RAID3は、入力データを分割し(ストライピング)、インターリーブをかけて分割したデータを複数のディスク装置に分散して格納するものである。この場合、前記分割したデータに対するエラー訂正符号を格納するディスク装置を冗長ディスク装置とし、前記冗長ディスク装置のデータをパリティデータとしたものである。このため、RAID3ではデータ用のディスク装置の数に関わらず、前記冗長ディスク装置(パリティデータ用ディスク装置)の台数は1台で済む。
RAID4はRAID3におけるストライピングユニット(分割単位)をセクタ単位(1又は数セクタ)としたものである。すなわち、前記RAID3では、複数のディスク装置を束ねてアクセスするため、ある程度大きな単位でアクセスする時は性能上の効果が見られるが、小さなデータ量のアクセスでは、個々のディスク装置にアクセスを分散させた方が性能上有利である。このことから、RAID4では、データは各ディスク装置に独立に書くが、パリティディスク装置を持ち、各ディスク装置の対応するビットから生成されたパリティを格納する。
RAID5は、RAID4の欠点であったパリティディスク装置へのアクセス集中を解消するために、パリティデータを各ディスク装置6−1〜6−5に分散させたものである。しかし、依然としてデータの更新時には2つのディスクアレイ装置をアクセスしなければならないし、パリティデータは、原理上、旧データとの差分をとらなければ生成できないので、リード(読み出し)、データ生成、ライト(書き込み)というプロセスを取る必要がある。
(1) :従来のディスクアレイ装置において、RAID3やRAID5のレベルでは、データのリード時にパリティデータを使用せず、パリティ用ディスク装置を除く他のディスク装置からリードしたデータからホストデータを再構築(復元)し、そのままホストへ転送していた。このようなディスクアレイ装置では、リード時のパリティチェックをしていないので、仮にリードデータにデータ化けやデータ消失等があってもこれを検出することができず、データの信頼性が低下していた。
本発明は前記の目的を達成するため、次のように構成した。
図1は本発明の原理説明図である。以下、図1に基づいて前記各構成の作用を説明する。
本発明は、前記構成により次のような効果がある。
前記ディスクアレイ装置において、リードパリティチェック時に不整合が生じるのは、RAIDを構成しているディスク装置内の1台が何らかの原因で正しいデータを返せない場合が殆どである。特に、ライトコマンドがディスク装置に送られた時に、ライトデータが実際にディスク装置の記憶媒体に書かれずにディスク装置が正常終了を返す場合がある。このような場合、ディスク装置側はリードコマンドに対して前回ライトコマンドで書き損じたデータを何も問題なく転送してくるようになってしまう。このようなデータをディスクアレイコントローラに転送し、パリティチェックを行うと整合性がとれない。
§1:実施の形態1の装置の説明・・・図2参照
図2は実施の形態1の装置構成図である。図示のように、ディスクアレイ装置は、ホスト1に接続されたディスクアレイ制御装置2と、前記ディスクアレイ制御装置2に接続された複数のディスク装置(磁気ディスク装置、或いはハードディスク装置)6−1〜6−n(n:ディスク装置の台数)によって構成されている。
実施の形態1はRAID3のレベルでの処理において特に効果のある処理である。従って、この例では、図2に示した構成のRAID3のディスクアレイ装置により処理を行う。データの書き込み時には、ホスト1から受信したホストデータにCRCを付加し、このCRC付きホストデータを複数のデータに分割し、これら分割データからパリティデータを作成する。
図3は実施の形態1の処理説明図である。以下、図3に基づいて実施の形態1の処理を説明する。
RAID3でのデータライト(書き込み)時の処理は次の通りである。この場合ディスク装置6−1〜6−mを分割データ格納用とし、ディスク装置6−nをパリティデータ格納用として、データのリード/ライト時の処理を次のようにして行う。
RAID3でのリード処理時に、パリティの整合性に矛盾がなかった場合の処理は次の通りである。先ず、ホスト1の発行したリードコマンドをホストアダプタ3が受信すると、ホストアダプタ3は、そのコマンドをディスクアレイコントローラ4へ通知する。この通知を受け取ったディスクアレイコントローラ4は、ホスト1より要求のあったアドレスで各ディスク装置6−1〜6−nに対してリードコマンドを発行する。
前記のように、ディスク装置からのデータリード時に、デバイスアダプタ5−1〜5−mのメモリ12−1〜12−mに格納されている各分割データの排他的論理和から計算したリードパリティRPと、デバイスアダプタ5−nのメモリ12−nに格納されているパリティデータPとの比較において不一致であった場合、従来の装置ではホストデータの再構築ができないため、パリティ不一致ということをホスト1へ通知するに止まっていた。
図4は実施の形態1の処理フローチャートである。以下、図4に基づいて実施の形態1の処理を説明する。なお、S1〜S13は各処理ステップを示す。
§1:実施の形態2の装置の説明・・・図5参照
図5は実施の形態2の装置構成図である。以下、図5に基づいて実施の形態2の装置の構成を説明する。図示のように、ディスクアレイ装置は、ホスト1に接続されたディスクアレイ制御装置2と、前記ディスクアレイ制御装置2に接続された複数のディスク装置6−1〜6−n(n:ディスク装置の台数)によって構成されている。
実施の形態2は、RAID3のディスクアレイ装置の例である。この例では、図5に示したRAID3のディスクアレイ装置により、次のような処理を行う。データの書き込み時には、ホスト1から受信したホストデータを複数のデータに分割し、これら分割データからパリティデータを計算する。そして前記分割データとパリティデータに対し、現在時刻の時刻データを付加する。
図6は実施の形態2の処理説明図である。以下、図6に基づいて実施の形態2の処理を説明する。
RAID3でのデータライト(書き込み)時の処理は次の通りである。この場合ディスク装置6−1〜6−mを分割データの格納用(データ用ディスク装置)とし、ディスク装置6−nをパリティデータの格納用(パリティ用ディスク装置)として、データのリード/ライト時の処理を次のようにして行う。
RAID3でのリード処理時に、パリティの整合性に矛盾がなかった場合の処理は次の通りである。先ず、ホスト1の発行したリードコマンドをホストアダプタ3が受信すると、ホストアダプタ3は、そのコマンドの内容をディスクアレイコントローラ4へ通知する。この通知を受け取ったディスクアレイコントローラ4は、ホスト1より要求のあったアドレスで各ディスク装置6−1〜6−nに対してリードコマンドを発行する。
前記のように、ディスク装置からのデータリード時に、デバイスアダプタ5−1〜5−mのメモリ12−1〜12−mに格納されている各分割データの排他的論理和を計算して求めたリードパリティデータRPと、デバイスアダプタ5−nのメモリ12−nに格納されているパリティデータPとの値が不一致(RP≠P)であった場合、整合性に矛盾が有るとして次の処理を行う。
図7は実施の形態2の処理フローチャートである。以下、図7に基づいて実施の形態2の処理を説明する。なお、S21〜S32は各処理ステップを示す。
§1:実施の形態3の装置の説明・・・図8参照
図8は実施の形態3の装置構成図である。以下、図8に基づいて実施の形態3の装置を説明する。図示のように、ディスクアレイ装置は、ホスト1に接続されたディスクアレイ制御装置2と、前記ディスクアレイ制御装置2に接続された複数のディスク装置6−1〜6−n(n:ディスク装置の台数)によって構成されている。
実施の形態3は、RAID5のディスクアレイ装置の例であり、次のように処理を行う。前記RAID5のディスクアレイ装置によるデータリード処理において、大量のデータを転送する場合、前記RAID3のように、全ディスク装置へのアクセスが行われればデータのパリティチェックを行うことは可能である。
以下、図8に基づいて実施の形態3の処理を説明する。なお、以下に説明する処理は、全ディスク装置へのアクセスが行われる場合の例である。
RAID5でのデータライト(書き込み)時の処理は次の通りである。この場合、ディスク装置6−1〜6−nの全てを分割データ及びパリティデータの格納用として、データのリード/ライト時の処理を次のようにして行う。
RAID5でのリード処理時に、パリティの整合性に矛盾がなかった場合の処理は次の通りである。先ず、ホスト1の発行したリードコマンドをホストアダプタ3が受信すると、ホストアダプタ3は、そのコマンドの内容をディスクアレイコントローラ4へ通知する。この通知を受け取ったディスクアレイコントローラ4は、ホスト1より要求のあったアドレスで各ディスク装置6−1〜6−nに対してリードコマンドを発行する。
前記のように、ディスク装置からのデータリード時に、デバイスアダプタのメモリに格納されている各分割データの排他的論理和を計算して求めたリードパリティデータと、いずれか1つのデバイスアダプタのメモリに格納されているパリティデータとの値が不一致であった場合、整合性に矛盾が有るとして次の処理を行う。
図9は実施の形態3の処理フローチャートである。以下、図9に基づいて実施の形態3の処理を説明する。なお、S41〜S52は各処理ステップを示す。
§1:実施の形態4の装置の説明・・・図10参照
図10は実施の形態4の装置構成図である。以下、図10に基づいて実施の形態4の装置の構成を説明する。図示のように、ディスクアレイ装置は、ホスト1に接続されたディスクアレイ制御装置2と、前記ディスクアレイ制御装置2に接続された2つのディスク装置6−1、6−2によって構成されている(ミラードディスク構成)。
実施の形態4は、RAID1のディスクアレイ装置の例である。この例では、前記ディスクアレイ装置により次のようにして処理を行う。すなわち、前記ディスクアレイ装置により、ディスク装置6−1、6−2に格納されたミラーデータ相互の比較で結果が等しくなかった場合(データ不一致の場合)、各ディスク装置6−1、6−2に書かれている時刻を比較し、最新の時刻が書かれていた方のデータを正しいホストデータとして用いるものである。
以下、図10に基づいて実施の形態4の処理を説明する。
RAID1でのデータのリード/ライト時の処理を次のようにして行う。先ず、ホストアダプタ3は、ホスト1よりライトコマンドと共に書き込み要求のあったホストデータを受信すると、そのホストデータをメモリ10に一時格納する。次に、ホストアダプタ3は、前記ホストデータをディスクアレイコントローラ4へ転送する。
RAID1でのリード処理時に、ミラーデータ相互の比較処理で結果が等しかった場合の処理は次の通りである。先ず、ホスト1の発行したリードコマンドをホストアダプタ3が受信すると、ホストアダプタ3は、そのコマンドの内容をディスクアレイコントローラ4へ通知する。この通知を受け取ったディスクアレイコントローラ4は、ホスト1より要求のあったアドレスで各ディスク装置6−1、6−2に対してリードコマンドを発行する。
前記のように、ディスク装置からのデータのリード時に、デバイスアダプタ5−1、5−2のメモリ12−1、12−2に格納されているデータの比較で、両者が不一致であった場合、時刻データ処理部13は、各デバイスアダプタ5−1、5−2のメモリ12−1、12−2に格納されているデータの時刻を調べ、この時刻が古いものを誤ったデータとして決定する。
図11は実施の形態4の処理フローチャートである。以下、図11に基づいて実施の形態4の処理を説明する。なお、S61〜S72は各処理ステップを示す。
§1:実施の形態5の装置の説明・・・図12参照
図12は実施の形態5の装置構成図である。以下、図12に基づいて実施の形態5の装置の構成を説明する。図示のように、ディスクアレイ装置は、ホスト1に接続されたディスクアレイ制御装置2と、前記ディスクアレイ制御装置2に接続された複数のディスク装置6−1〜6−n(n:ディスク装置の台数)によって構成されている。
実施の形態5は、前記実施の形態2の処理における時刻データの代わりとして前記更新カウンタのカウンタ値を用いた例である。この例ではRAID3により次のようにして処理を行う。
RAID3でのデータライト(書き込み)時の処理は次の通りである。この場合ディスク装置6−1〜6−mを分割したデータの格納用とし、ディスク装置6−nをパリティデータの格納用として、データのリード/ライト時の処理を次のようにして行う。
RAID3でのリード処理時に、パリティの整合性に矛盾がなかった場合の処理は次の通りである。先ず、ホスト1の発行したリードコマンドをホストアダプタ3が受信すると、ホストアダプタ3は、そのコマンドの内容をディスクアレイコントローラ4へ通知する。この通知を受け取ったディスクアレイコントローラ4は、ホスト1より要求のあったアドレスで、各ディスク装置6−1〜6−nに対してリードコマンドを発行する。
前記のように、ディスク装置からのデータのリード時に、デバイスアダプタ5−1〜5−mのメモリ12−1〜12−mに格納されている各データの排他的論理和を計算して求めたリードパリティデータと、デバイスアダプタ5−nのメモリ12−nに格納されているパリティデータとの値が不一致であった場合、整合性に矛盾が有るとして次の処理を行う。
図13は実施の形態5の処理フローチャートである。以下、図13に基づいて実施の形態5の処理を説明する。なお、S81〜S92は各処理ステップを示す。
§1:実施の形態6の処理の説明・・・図12参照
実施の形態6は、実施の形態3の処理における時刻データの代わりとして前記更新カウンタのカウンタ値を用いた例である。なお、実施の形態6のディスクアレイ装置は前記実施の形態5の装置をRAID5の装置としたものなので、図12を援用して説明する。この例ではRAID5により次のようにして処理を行う。この場合、以下に説明する処理は、全ディスク装置へのアクセスが行われる場合の例である。
RAID5でのデータライト時の処理は次の通りである。この場合、ディスク装置6−1〜6−nの全てを分割データ及びパリティデータの格納用として、データのリード/ライト時の処理を次のようにして行う。
RAID5でのリード処理時に、パリティの整合性に矛盾がなかった場合の処理は次の通りである。先ず、ホスト1の発行したリードコマンドをホストアダプタ3が受信すると、ホストアダプタ3は、そのコマンドの内容をディスクアレイコントローラ4へ通知する。この通知を受け取ったディスクアレイコントローラ4は、ホスト1より要求のあったアドレスで各ディスク装置6−1〜6−nに対してリードコマンドを発行する。
前記のように、ディスク装置からのデータリード時に、デバイスアダプタのメモリに格納されている各分割データの排他的論理和を計算して求めたリードパリティデータと、いずれか1つのデバイスアダプタのメモリに格納されているパリティデータとの値が不一致であった場合、整合性に矛盾が有るとして次の処理を行う。
§1:実施の形態7の処理の説明・・・図12参照
実施の形態7は、実施の形態4の処理における時刻データの代わりとして前記更新カウンタのカウンタ値を用いた例である。なお、実施の形態7のディスクアレイ装置は前記実施の形態5の装置をRAID4の装置としたものなので、図12を援用して説明する。この例ではRAID4により次のようにして処理を行う。
RAID1でのデータのリード/ライト時の処理を次のようにして行う。先ず、ホストアダプタ3は、ホスト1よりライトコマンドと共に書き込み要求のあったホストデータを受信すると、そのホストデータをメモリ10に一時格納する。次に、ホストアダプタ3は、前記ホストデータをディスクアレイコントローラ4へ転送する。
RAID1でのリード処理時に、ミラーデータ相互の比較処理で結果が等しかった場合の処理は次の通りである。先ず、ホスト1の発行したリードコマンドをホストアダプタ3が受信すると、ホストアダプタ3は、そのコマンドの内容をディスクアレイコントローラ4へ通知する。この通知を受け取ったディスクアレイコントローラ4は、ホスト1より要求のあったアドレスで各ディスク装置6−1、6−2に対してリードコマンドを発行する。
前記のように、ディスク装置からのデータのリード時に、デバイスアダプタ5−1、5−2のメモリ12−1、12−2に格納されているデータの比較で、両者が不一致であった場合、カウンタデータ処理部21は、各デバイスアダプタ5−1、5−2のメモリ12−1、12−2に格納されているデータのカウンタ値を調べ、このカウンタ値が古いものを誤ったデータとして決定する。
以上実施の形態について説明したが、本発明は次のようにしても実施可能である。
2 ディスクアレイ制御装置
3 ホストアダプタ
4 ディスクアレイコントローラ
5−1〜5−n デバイスアダプタ
6−1〜6−n ディスク装置
10、12−1〜12−n メモリ
11 CRC付加処理部
13 時刻データ処理部
14 時計
19 パリティ処理部
20 CRCチェック部
21 カウンタデータ処理部
22 更新カウンタ
Claims (1)
- 複数の記憶装置と、前記複数の記憶装置を並列的に動作させることでデータの書き込み/読み出し制御を行うディスクアレイ制御装置を備えたディスクアレイ装置において、
前記ディスクアレイ制御装置は、
入力したホストデータに巡回冗長検査情報として第1冗長情報を付加し、この第1冗長情報付きホストデータを分割し、この分割データからチェック用の第2冗長情報を作成し、前記分割データ及び第2冗長情報を前記複数の記憶装置へ書き込む制御を行う制御手段を備えると共に、
前記複数の記憶装置から読み出した分割データからチェック用の第2冗長情報を作成し、この第2冗長情報を前記記憶装置から読み出した第2冗長情報と比較して第2冗長情報のチェックを行う第2冗長情報チェック手段と、
前記第2冗長情報チェック手段によるチェックで整合性に矛盾が有る場合、前記複数の記憶装置を1つずつ順番に誤ったデータが格納されているものと仮定し、この仮定の元で前記誤ったデータが格納されているものと仮定した記憶装置を除く他の記憶装置のデータより第1冗長情報付きホストデータを順次再構築するホストデータ再構築手段と、
前記ホストデータ再構築手段で再構築した第1冗長情報付きホストデータに対して第1冗長情報のチェックを行って整合性がとれなかった場合、前記ホストデータ再構築手段で、誤ったデータが格納されていると仮定した記憶装置を別の記憶装置と仮定し、再びこの仮定の元で再構築された第1冗長情報付きホストデータに対し第1冗長情報のチェックを行う処理を、整合性がとれるまで繰り返して行い、整合性がとれた場合、そのホストデータを正しいホストデータとする第1冗長情報チェック手段を備えていることを特徴としたディスクアレイ装置。
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