JP2006277320A - ディスクアレイ装置、ディスクアレイ制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクアレイ中のあるディスクドライブに障害が発生した結果、当該障害が発生したドライブが新たなディスクドライブに交換された後も、当該障害が発生したドライブを物理的に切り離すことなく、ホストからアクセス可能とする。
【解決手段】アレイコントローラ２０のマイクロプロセッサ２１は、論理ユニットＬＵ＃１を構成するＨＤＤ＃０〜＃３のうちの１台、例えばＨＤＤ＃０に障害が発生した場合、このＨＤＤ＃０をスペアのＨＤＤ＃４に代替させる。マイクロプロセッサ２１はまた、ＨＤＤ＃０の領域を論理ユニットＬＵ＃１とは別の論理ユニットＬＵ＃２としてホストに認識させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のディスクドライブから構成される冗長性を持つディスクアレイと当該ディスクアレイを制御するアレイコントローラとから構成されるディスクアレイ装置に係り、特に複数のディスクドライブの１つに障害が発生した場合に、当該ディスクドライブを他のディスクドライブから独立にアクセスするのに好適なディスクアレイ装置、ディスクアレイ制御方法及びプログラムに関する。

複数のディスクドライブ、例えば複数の磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）から構成される冗長性を持つディスクアレイと当該ディスクアレイを制御するアレイコントローラとから構成されるディスクアレイ装置では、複数のＨＤＤのいずれか１台に障害が発生した場合、その障害が発生したＨＤＤ（障害発生ＨＤＤ）を別の正常なＨＤＤに交換するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。アレイコントローラは、ディスクアレイを構成しているＨＤＤのうち、障害発生ＨＤＤを除くＨＤＤのデータにより障害発生ＨＤＤのデータを復元して、交換されたＨＤＤに格納する。これにより障害発生ＨＤＤのデータが交換されたＨＤＤに復元される。するとディスクアレイ装置は、ＨＤＤの障害発生前と同様に動作を継続することができる。
特開平１１−８５４１２号公報（段落００４１，００２５）

上記したように従来技術においては、ディスクアレイを構成する複数のＨＤＤのいずれか１台に障害が発生した場合、その障害が発生したＨＤＤ（障害発生ＨＤＤ）のデータを、残りのＨＤＤのデータから復元することができる。

一方、障害発生ＨＤＤは、調査及び修理のために、ユーザの管理から離れるのが一般的である。つまり、障害発生ＨＤＤをディスクアレイ装置から物理的に切り離して、当該障害発生ＨＤＤを単体で動作可能な環境に再配置するのが一般的である。

このため、障害発生ＨＤＤを新たなＨＤＤに交換した後に、当該障害発生ＨＤＤをディスクアレイ装置に残した状態で、当該障害発生ＨＤＤに対してホストからアクセス可能とする仕組みは知られていない。

本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、ディスクアレイを構成する複数のディスクドライブのいずれか１台に障害が発生した結果、その障害が発生したディスクドライブが新たなディスクドライブに交換された後も、その障害が発生したディスクドライブを物理的に切り離すことなく、ホストからアクセス可能とするディスクアレイ装置、ディスクアレイ制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の１つの観点によれば、複数のディスクドライブから構成される冗長性を持つディスクアレイを有するディスクアレイ装置が提供される。このディスクアレイ装置は、ディスクアレイを構成する上記複数のディスクドライブのいずれか１台に障害が発生した場合に、当該障害が発生したディスクドライブに代えて用いられるスペアディスクドライブと、上記ディスクアレイを制御するアレイコントローラであって、当該ディスクアレイを１つの記憶領域を有する第１の論理ユニットとしてホストに認識させるアレイコントローラとを具備する。このアレイコントローラは、上記ディスクアレイを構成する複数のディスクドライブのいずれか１台に障害が発生した場合、当該障害が発生したディスクドライブを上記スペアディスクドライブで代替する障害ディスク代替手段と、上記障害が発生したディスクドライブを上記第１の論理ユニットとは別の第２の論理ユニットとして上記ホストに認識させる管理手段とを含む。

このような構成においては、障害が発生したためにスペアディスクドライブで代替されたディスクドライブが、第２の論理ユニットとしてホストに認識させられる。これにより、第１の論理ユニットの動作を継続させながら、障害が発生したディスクドライブを物理的にディスクアレイ装置から切り離すことなく、当該障害が発生したディスクドライブに対してホストから例えば当該ディスクドライブの障害要因の調査または修理等のためにアクセスさせることが可能となる。ディスクドライブに障害が発生しても、この障害が当該ドライブ内のディスク媒体に起因する場合などでは、アクセス可能な領域も存在する。また、ホストは障害が発生したディスクドライブへのアクセスにより、当該ドライブのデータを例えば消去することも可能となる。

また、ディスクアレイを構成する上記複数のディスクドライブ及び上記スペアディスクドライブの各々にそれぞれ対応して設けられ、対応するディスクドライブの電源のオン／オフが可能な電源制御回路を追加すると共に、上記アレイコントローラに次の動作確認手段を持たせると良い。この動作確認手段は、障害が発生したディスクドライブに対応する電源制御回路を介して当該障害が発生したディスクドライブの電源を一旦オフし、しかる後に当該電源をオンして、当該障害が発生したディスクドライブを初期化（再起動）することで、当該障害が発生したディスクドライブの動作を確認する。

このような構成においては、障害が発生したディスクドライブの電源を、動作中の他のディスクドライブ、つまり第１の論理ユニットを構成する複数のディスクドライブから独立にオフ／オンして、当該障害が発生したディスクドライブを再起動できる。これにより、障害が発生したディスクドライブが動作可能であるかアレイコントローラ側で確認できるだけでなく、障害が発生したディスクドライブを動作させたことによって、その障害が動作中の他のディスクドライブに影響を及ぼすのを極力防止できる。

また上記アレイコントローラにおいて、ディスクアレイを構成する複数のディスクドライブ及び上記スペアディスクドライブの各々の記憶領域を、ユーザデータを記憶するのに用いられるデータ領域とシステム管理情報を記憶するのに用いられる管理領域とに分けて管理し、上記ディスクアレイを構成する上記複数のディスクドライブのデータ領域を上記第１の論理ユニットとして上記ホストに認識させると共に、障害が発生したディスクドライブのデータ領域及び管理領域の両領域を上記第２の論理ユニットとして上記ホストに認識させるようにすると良い。

このような構成においては、障害が発生したディスクドライブのデータ領域だけでなく管理領域もホストに認識させることにより、当該ディスクドライブの管理領域に対してもホストからアクセス可能となり、当該ディスクドライブの全データをホストから書き換える（例えば消去する）ことも可能となる。この書き換えを、アレイコントローラ自身が行うことも可能である。

また、上記アレイコントローラに、上記ホストを上記アレイコントローラに接続するための第１のポートと、上記ディスクアレイを構成する複数のディスクドライブ及び上記スペアディスクドライブの各々を、それぞれ独立に上記アレイコントローラに接続するための複数の第２のポートとを持たせると良い。

このような構成においては、アレイコントローラと各ディスクドライブとの間をそれぞれ独立のデータ転送路（データ転送バス）で接続することが可能となる。これにより、障害が発生したディスクドライブを動作させながら、当該ディスクドライブの障害の影響がを、動作中の他のディスクドライブに波及するのを防止できる。このアレイコントローラと各ディスクドライブとの間の独立のデータ転送路は、アレイコントローラと各ディスクドライブとをファイバチャネルスイッチで接続することによっても実現可能である。

本発明によれば、障害が発生したためにスペアディスクドライブで代替されたディスクドライブを、動作中の第１の論理ユニットとは別の第２の論理ユニットとしてホストに認識させることにより、第１の論理ユニットの動作を継続させながら、障害が発生したディスクドライブを物理的にディスクアレイ装置から切り離すことなく、当該障害が発生したディスクドライブに対してホストからアクセスさせることが可能となる。また、スペアディスクドライブで代替されたディスクドライブ（障害が発生したディスクドライブ）を物理的にディスクアレイ装置から切り離すことなく、当該障害が発生したディスクドライブに記録されたデータを消去する手段を提供することも可能となる。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るディスクアレイ装置の構成を示すブロック図である。図１のディスクアレイ装置は、複数のディスクドライブ、例えば５台のＨＤＤ（磁気ディスクドライブ）１０-0〜１０-4と、このＨＤＤ１０-0〜１０-4のうちの例えばＨＤＤ１０-0〜１０-3によって構成される論理ユニットＬＵ（ディスクアレイ）＃１を制御するアレイコントローラ（ディスクアレイコントローラ）２０と、電源制御回路３０-0〜３０-3とから構成される。図１のディスクアレイ装置は、図示せぬホスト（ホストコンピュータ）によって論理ユニットＬＵ＃１として認識される。論理ユニットＬＵ＃１がＨＤＤ１０-0〜１０-3から構成される場合、５台のＨＤＤ１０-0〜１０-4のうちの残りのＨＤＤ１０-4は、ＨＤＤ１０-0〜１０-3のいずれか１台が故障した場合に、その故障ＨＤＤに代えて用いられる。このようなＨＤＤ１０-3は、ホットスペアＨＤＤ（ＨＳＨＤＤ）と呼ばれる。電源制御回路３０-0〜３０-3は、アレイコントローラ２０の制御のもとで、ＨＤＤ１０-0〜１０-4の電源を個々に制御する。

ＨＤＤ１０-0〜１０-4の記憶領域は、データ（ユーザデータ）を格納するためのデータ領域１０-0a（ＨＤＤ＃０ａ）〜１０-4a（ＨＤＤ＃４ａ）と、当該ＨＤＤ１０-0〜１０-4を管理するのに用いられる管理情報を格納するための管理領域１０-0b（ＨＤＤ＃０ｂ）〜１０-4b（ＨＤＤ＃４ｂ）とに分けて管理される。論理ユニットＬＵ＃１は、ＨＤＤ１０-0〜１０-3のデータ領域１０-0a（ＨＤＤ＃０ａ）〜１０-3a（ＨＤＤ＃３ａ）によって構成される。各ＨＤＤ１０-0〜１０-4のデータ領域１０-0a〜１０-4aと、各ＨＤＤ１０-0〜１０-4の管理領域１０-0b〜１０-4bとを管理するための情報は、例えば各ＨＤＤ１０-0〜１０-4の管理領域１０-0b〜１０-4bまたは後述するフラッシュＲＯＭ（ＦＲＯＭ）２２に、図２に示す形式で格納される。また、論理ユニットＬＵ＃１の構成を表す図３に示す形式の論理ユニット構成情報３１が、各ＨＤＤ１０-0〜１０-4の管理領域１０-0b〜１０-4bまたはフラッシュＲＯＭ２２に格納される。この図３に示す論理ユニット構成情報３１は、ホストから１つの記憶領域として認識可能な論理ユニットＬＵ＃１（の領域）が、ＨＤＤ１０-0〜１０-3のデータ領域１０-0a（ＨＤＤ＃０ａ）〜１０-3a（ＨＤＤ＃３ａ）から構成されることを示している。

アレイコントローラ２０は、当該コントローラ２０の主制御装置として機能するマイクロプロセッサ２１と、このマイクロプロセッサ２１により実行される制御プログラムと、各種の管理情報を格納するための、例えば書き換え可能な不揮発性メモリであるフラッシュＲＯＭ（ＦＲＯＭ）２２と、マイクロプロセッサ２１の作業領域等を提供するＲＡＭ２３と、ポート２４及び２５とを有する。アレイコントローラ２０は、ポート２４を介してホストと接続される。アレイコントローラ２０はまた、ポート２５を介してＨＤＤ１０-0〜１０-4と例えばＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）バスにより接続されている。

次に、図１のディスクアレイ装置における動作を、論理ユニットＬＵ＃１を構成しているＨＤＤ１０-0〜１０-3のいずれか１台に障害が発生した場合を例に、図４のフローチャートを参照して説明する。

今、論理ユニットＬＵ＃１を構成しているＨＤＤ１０-0（ＨＤＤ＃０）〜１０-3（ＨＤＤ＃３）のうちの１台ＨＤＤ１０-i（ＨＤＤ＃ｉ）、例えばＨＤＤ１０-0（ＨＤＤ＃０）の障害が発生したものとする。アレイコントローラ２０のマイクロプロセッサ２１は、ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）の障害を検出すると、当該ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）をＨＤＤ＃４（ＨＳＨＤＤ）で代替する（ステップＳ１）。このステップＳ１の処理は、障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）のデータを、論理ユニットＬＵ＃１を構成している残りのＨＤＤ＃１〜ＨＤＤ＃３のデータから復元してＨＤＤ＃４（ＨＳＨＤＤ）に格納することで実現される。このステップＳ１の処理により、論理ユニットＬＵ＃１は、図１に示すようなＨＤＤ＃０〜ＨＤＤ＃３から構成される状態から、図５に示すようなＨＤＤ＃１〜ＨＤＤ＃４から構成される状態に変わる。

そこでマイクロプロセッサ２１は、図３に示す論理ユニットＬＵ＃１の構成情報３１を図５の状態を反映するように更新する（ステップＳ２）。図６は、更新された論理ユニットＬＵ＃１の構成情報３１を示す。図６から明らかなように、更新された構成情報３１からは、論理ユニットＬＵ＃１がＨＤＤ＃１〜ＨＤＤ＃４のデータ領域ＨＤＤ＃１ａ〜ＨＤＤ＃４ａから構成されることが示される。

またマイクロプロセッサ２１は、障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）の全領域（つまりデータ領域ＨＤＤ＃０ａ及び管理領域ＨＤＤ＃０ｂ）を論理ユニットＬＵ＃１とは別の論理ユニットＬＵ＃２としてホストに認識させる（ステップＳ３）。そのためにマイクロプロセッサ２１は、図６に示す形式の構成情報３２を論理ユニットＬＵ＃２の構成情報としてホストに通知する。これによりホストは、この論理ユニットＬＵ＃２の全領域、即ち障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）のデータ領域ＨＤＤ＃０ａ及び管理領域ＨＤＤ＃０ｂを認識して、当該ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）のデータ領域ＨＤＤ＃０ａだけでなく、当該ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）の管理領域ＨＤＤ＃０ｂも読み出し／書き込みをすることができる。つまりＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）の全領域に格納されているデータをホストから書き換える（例えば消去する）ことができる。

またマイクロプロセッサ２１は、障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）に対応する電源制御回路３０-i（３０-0）を介して当該障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）の電源を、他のＨＤＤから独立にＯＦＦする（ステップＳ３）。続いてマイクロプロセッサ２１は、電源制御回路３０-i（３０-0）を介して障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）の電源をＯＮする（ステップＳ４）。この障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）に対する電源ＯＦＦと電源ＯＮとを続けて行うことで、マイクロプロセッサ２１は障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）を再起動して初期化し、当該障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）の動作確認をポート２５を介して行う（ステップＳ６）。また、マイクロプロセッサ２１がホストに代わって、障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）のデータを消去することも可能である。

［第１の変形例］
次に、上記実施形態の第１の変形例について図面を参照して説明する。図７は本発明の実施形態の第１の変形例を示すディスクアレイ装置のブロック構成図である。図７のディスクアレイ装置の特徴は、アレイコントローラ２０が、それぞれ独立のポート２５-0〜２５-4を介して、ＨＤＤ１０-0（ＨＤＤ＃０）〜１０-4（ＨＤＤ＃４）と、例えばシリアルＡＴＡ（ＡＴアタッチメント）インタフェースまたはＩＤＥ（Integrated Device Electronics）インタフェースにより接続される点にある。このようにアレイコントローラ２０とＨＤＤ１０-0（ＨＤＤ＃０）〜１０-4（ＨＤＤ＃４）との間のデータ転送路を各ＨＤＤ毎に独立させることで、障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）を再起動して当該ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）にアクセスする場合に、他の正常なＨＤＤに及ぼす影響を小さくすることができる。

［第２の変形例］
次に、上記実施形態の第２の変形例について図面を参照して説明する。図８は本発明の実施形態の第２の変形例を示すディスクアレイ装置のブロック構成図である。図８のディスクアレイ装置の特徴は、アレイコントローラ２０のポート２５と、ＨＤＤ＃１〜ＨＤＤ＃４との間に、ファイバチャネルスイッチ（ＦＣ−ＳＷ）５０を設け、当該スイッチ５０によりポート２５と各ＨＤＤ＃１〜ＨＤＤ＃４とが、それぞれ独立に接続されるようにした点にある。図８のディスクアレイ装置においても、障害発生ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）を再起動して当該ＨＤＤ＃ｉ（＝ＨＤＤ＃０）にアクセスする場合に、他の正常なＨＤＤに及ぼす影響を小さくすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態またはその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態またはその変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態またはその変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の一実施形態に係るディスクアレイ装置の構成を示すブロック図。 図１中のＨＤＤ１０-0〜１０-4を管理するのに用いられる管理情報の一例を示す図。 図１中の論理ユニットＬＵ＃１の構成を表す論理ユニット構成情報の一例を示す図。 ＨＤＤ障害発生時のマイクロプロセッサ２１の処理手順を示すフローチャート。 変更された論理ユニットＬＵ＃１の構成例と、新たな論理ユニットＬＵ＃２の構成例とを示す図。 論理ユニットＬＵ＃１の構成が変更された場合の、更新された論理ユニット構成情報の一例と、新たな論理ユニットＬＵ＃２の構成を表す論理ユニット構成情報の一例とを示す図。 本発明の一実施形態の第１の変形例を示すディスクアレイ装置のブロック構成図。 本発明の一実施形態の第２の変形例を示すディスクアレイ装置のブロック構成図。

符号の説明

１０-0〜１０-3…ＨＤＤ（磁気ディスクドライブ）、１０-4…ＨＤＤ（スペアディスクドライブ）、１０-0a〜１０-4a…データ領域、１０-0b〜１０-4b…管理領域、２０…アレイコントローラ、２１…マイクロプロセッサ、２２…ＦＲＯＭ（フラッシュＲＯＭ）、２４，２５，２５-0〜２５-4…ポート、３０-0〜３０-4…電源制御回路、３１，３２…論理ユニット構成情報、５０…ファイバチャネルスイッチ（ＦＣ−ＳＷ）、ＬＵ＃１，ＬＵ＃２…論理ユニット。

Claims (8)

1. 複数のディスクドライブから構成される冗長性を持つディスクアレイと、
   前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブのいずれか１台に障害が発生した場合に、当該障害が発生したディスクドライブに代えて用いられるスペアディスクドライブと、
   前記ディスクアレイを制御するアレイコントローラであって、当該前記ディスクアレイを１つの記憶領域を有する第１の論理ユニットとしてホストに認識させるアレイコントローラとを具備し、
   前記アレイコントローラは、前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブのいずれか１台に障害が発生した場合、当該障害が発生したディスクドライブを前記スペアディスクドライブで代替する障害ディスク代替手段と、前記障害が発生したディスクドライブを前記第１の論理ユニットとは別の第２の論理ユニットとして前記ホストに認識させる管理手段とを含む
   ことを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブ及び前記スペアディスクドライブの各々にそれぞれ対応して設けられ、対応するディスクドライブの電源のオン／オフが可能な電源制御回路を更に具備し、
   前記アレイコントローラは、前記障害が発生したディスクドライブに対応する前記電源制御回路を介して当該障害が発生したディスクドライブの電源を一旦オフし、しかる後に当該電源をオンして、当該障害が発生したディスクドライブを初期化することで、当該障害が発生したディスクドライブの動作を確認する動作確認手段を含むことを特徴とする請求項１記載のディスクアレイ装置。
3. 前記管理手段は、前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブ及び前記スペアディスクドライブの各々の記憶領域を、ユーザデータを記憶するのに用いられるデータ領域とシステム管理情報を記憶するのに用いられる管理領域とに分けて管理し、前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブの前記データ領域を前記第１の論理ユニットとして前記ホストに認識させると共に、前記障害が発生したディスクドライブの前記データ領域及び前記管理領域の両領域を前記第２の論理ユニットとして前記ホストに認識させ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。
4. 前記アレイコントローラは、
   前記ホストを前記アレイコントローラに接続するための第１のポートと、
   前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブ及び前記スペアディスクドライブの各々を、それぞれ独立に前記アレイコントローラに接続するための複数の第２のポートとを含む
   ことを特徴とする請求項１記載のディスクアレイ装置。
5. 前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブ及び前記スペアディスクドライブの各々と前記アレイコントローラとの間のそれぞれ独立のデータ転送路を提供するファイバチャネルスイッチと、
   前記ホストを前記アレイコントローラに接続するための第１のポートと、
   前記ファイバチャネルスイッチにより提供される前記独立のデータ転送路を前記アレイコントローラに接続するための第２のポートとを含む
   ことを特徴とする請求項１記載のディスクアレイ装置。
6. 前記ディスクコントローラは、前記障害が発生したディスクドライブのデータを全て消去するデータ消去手段を含むことを特徴とする請求項１記載のディスクアレイ装置。
7. 複数のディスクドライブから構成される冗長性を持つディスクアレイを制御すると共に当該ディスクアレイを１つの記憶領域を有する第１の論理ユニットとしてホストに認識させるディスクアレイ制御方法において、
   前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブのいずれか１台に障害が発生した場合、当該障害が発生したディスクドライブを前記スペアディスクドライブで代替するステップと、
   前記障害が発生したディスクドライブを前記第１の論理ユニットとは別の第２の論理ユニットとして前記ホストに認識させるステップと
   を具備することを特徴とするディスクアレイ制御方法。
8. 複数のディスクドライブから構成される冗長性を持つディスクアレイを制御すると共に当該ディスクアレイを１つの記憶領域を有する第１の論理ユニットとしてホストに認識させるアレイコントローラに実行させるためのプログラムであって、
   前記アレイコントローラに、
   前記ディスクアレイを構成する前記複数のディスクドライブのいずれか１台に障害が発生した場合、当該障害が発生したディスクドライブを前記スペアディスクドライブで代替するステップと、
   前記障害が発生したディスクドライブを前記第１の論理ユニットとは別の第２の論理ユニットとして前記ホストに認識させるステップと
   を実行させるためのプログラム。

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