JP2007128183A - ストレージシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 ストレージシステムを提供する。
【解決手段】 ホストコンピュータに接続され、データ分散して記憶するための複数HDDと予備のHDDとから成るRAID構成のロジカルユニットを複数備えるストレージシステムであって、ロジカルユニットAの1台のHDDに障害が発生した場合、このロジカルユニットAへのデータ書込を禁止すると共にホストコンピュータからのデータを障害が発生していない他のロジカルユニットCへ書き込む代替え処理を実行し、該ロジカルユニットAの障害が発生したHDDを予備のHDDに切り替える縮退復旧処理が終了したとき、ロジカルユニットCへ書き込んだデータをロジカルユニットAへ復旧する復旧処理を実行するもの。
【選択図】 図2

Description

本発明は、複数の磁気ディスク装置(HDD)にデータを分散して記憶するRAID構成のストレージシステムに係り、特に磁気ディスク装置(HDD)に障害が発生した場合の回復処理を行った際のデータ転送及び回復処理性能の劣化を防止することができるストレージシステムに関する。
近年のコンピュータシステムの記憶手段として、データを複数の磁気ディスク装置(以下、HDDと呼ぶ)に分散して記憶するRAIDシステムが提案されており、このRAIDシステムは、複数のHDDに均等にデータを振り分け、同時並行で記録再生を行うストライピングと呼ばれるRAID−0と、複数HDDに同一データを同時に書きこむミラーリングと呼ばれるRAID−1と、ハミングコードと呼ばれる誤り訂正符号を生成し、データとともに分散して記録するRAID−2と、複数あるHDDのうち1台をパリティと呼ばれる誤り訂正符号の記録に割り当て、他のHDDにデータをビット単位で分散して記録するRAID−3と、複数あるHDDのうち1台をパリティ記録に割り当て、他のHDDにブロック単位でデータを分散して記録するRAID−4と、データからパリティを生成し、データと共に分散して記録するRAID−5の各レベルに大別される。
更にRAIDシステムは、前記レベルを組み合わせたものも提案されており、例えば前記RAID−0とRAID−3又は組み合わせたRAIDシステムも提案されている。このRAIDシステムは、図1に示す如く、ホストコンピュータ20に接続されたストレージシステム10が、前記データ分散用の複数HDDとパリティ用HDDから成るRAID−3レベルのロジカルユニット(LU)A〜Fとから構成され、例えばロジカルユニットAは、データを分散して記憶する8台のHDDa1〜a8と、パリティデータを格納する1台のHDDaPと、図示しないスペアHDDとから構成されている。
尚、前述のRAIDシステムに関する技術が記載された文献としては、下記特許文献が挙げられる。
特開2005−182658号公報 特開2002−373059号公報 特開2000−200157号公報
前述の従来技術によるストレージシステムは、例えばロジカルユニットAの1つのHDDに物理的障害が発生した場合、冗長部と前記スペアのHDDを使用してデータの書き込み及び読み出しを継続することができ、このためにホストコンピュータ20には当該障害報告が成されないのが一般的である。
このように構成されたストレージシステムは、前述の障害発生時の回復処理(スペアHDDへのデータ移行)とホストコンピュータ20からのデータ書込みが同時に行われるため、データ転送性能が低下すると共に回復処理性能も時間的に低下すると言う不具合があった。
また前記ストレージシステムは、前述のデータ書込み処理中に他のデータ分散用HDDに障害が発生した場合、使用することが不能となり、データを損失する可能性があると言う不具合もあった。
本発明の目的は、前述の従来技術による不具合を除去することであり、データ分散用HDDに物理的障害が発生した場合であっても、データ書込み性能及び回復処理性能が低下すること並びに障害後の書込みデータ損失を防止することができるストレージシステムを提供することである。
本発明は、前記目的を達成するため、ホストコンピュータに接続され、データ分散して記憶するための複数HDDと予備のHDDとから成るRAID構成のロジカルユニットを複数備えるストレージシステムであって、前記ロジカルユニットの1台のHDDに障害が発生した場合、該障害が発生したロジカルユニットへのデータ書込を禁止する書込禁止処理を実行すると共にホストコンピュータからのデータを障害が発生していない他のロジカルユニットへ書き込む代替え処理を実行し、前記障害が発生したロジカルユニットの障害が発生したHDDを予備のHDDに切り替える縮退復旧処理が終了したとき、前記他のロジカルユニットへ書き込んだデータを該縮退復旧処理が終了したロジカルユニットへ復旧する復旧処理を実行することを第1の特徴とする。
また本発明は、ホストコンピュータに接続され、データ分散して記憶するための複数HDDから成るRAID構成のロジカルユニットを複数備えるストレージシステムであって、前記ロジカルユニットを構成するHDDに障害が発生した場合、該障害が発生したロジカルユニットへのデータ書込を禁止する書込禁止処理を実行すると共にホストコンピュータからのデータをデータを障害が発生しておらず且つホストコンピュータからアクセスされていない他のロジカルユニットへ書き込む代替え処理を行うと共に、前記障害が発生したロジカルユニットに記憶したデータを更に他のロジカルユニットへ分散して複写するデータコピー処理を実行し、該データコピー処理が終了したロジカルユニットへのホストからのデータリード/ライトを許可する処理を実行することを第2の特徴とする。
更に本発明は、前記何れかの特徴のストレージシステムが予備のロジカルユニットを備え、前記ロジカルユニットを構成するHDDに障害が発生した場合、該障害が発生したロジカルユニットへのデータ書込を禁止する書込禁止処理を実行すると共にホストコンピュータからのデータをデータを障害が発生しておらず且つホストコンピュータからアクセスされていない他のロジカルユニットへ書き込む代替え処理を行うと共に、前記障害が発生したロジカルユニットに記憶したデータを予備のロジカルユニットへ複写するデータコピー処理を実行し、該データコピー処理が終了した予備のロジカルユニットへのホストからのデータリード/ライトを許可する処理を実行することを第3の特徴とする。
本発明の第1の特徴によるストレージシステムは、障害発生時に他のロジカルユニットへデータを書き込むと共に、この間にスペアHDDを用いてロジカルユニットを自動修復するため、ホストコンピュータからのデータ書込と障害回復処理とを分けて行うことができ、データ転送性能及び回復処理性能が低下することを防止することができる。また本発明の第2の特徴によるストレージシステムは、他のロジカルユニットに対して障害が発生したロジカルユニットのデータをヘッドを介して転送し、第3の特徴によるストレージシステムは、予備のロジカルユニット対して障害が発生したロジカルユニットのデータを他のヘッドを介して転送することによって、ホストコンピュータからのデータ書込と障害回復処理とを分けて行うことができ、データ転送性能及び回復処理性能が低下することを防止し、データを損失する可能性も低減することができる。
以下、本発明によるストレージシステムの一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の対象となるRAID構成のストレージシステムを示す図、図2は本発明の一実施形態によるストレージシステムの回復処理例1を示す図、図3は本実施形態によるストレージシステムの回復処理例2を示す図、図4は本実施形態によるストレージシステムの回復処理例3を示す図、図5は本実施形態によるストレージシステムの動作説明図である。
本実施形態の対象となるストレージシステムは、図1に示す如く、ホストコンピュータ20に接続され、データ分散用の複数HDDとパリティ用HDDから成るRAID−3レベルのロジカルユニット(LU)A〜Fとから構成され、例えばロジカルユニットAは、データを分散して記憶する8台のHDDa1〜a8と、パリティデータを格納する1台のHDDaPと、図示しないスペア(予備)HDDとから構成され、他のロジカルユニットB〜FもロジカルユニットA同様に構成されている。
<回復処理例1>
この様に構成されたストレージシステムは、図2上段に示す如く、ロジカルユニットAへの書込動作(符号a)中に、あるデータ分散用HDDに物理的障害(符号b)が発生した場合、該ロジカルユニットAの縮退運転(符号c)が開始されると共に該障害が発生したロジカルユニットAへの書込を禁止する処理(符号d)を実行し、更に書込を必要とする上位からのデータを障害が発生していない他のロジカルユニット、例えばロジカルユニットCへ書き込む代替え処理(符号e)を開始する。
この代替え処理を事項中に本システムは、ロジカルユニットAのスペアHDDを使用可能に組み込む処理(符号f)を行った後、図2下段に示す如く、ロジカルユニットAを障害発生HDDの代替え機としてスペアHDDとして使用するRAIDシステムとして再構築した後、ロジカルユニットAの書込禁止を解除(符号g)して復旧する様に動作する。尚、図中の「アクティブ」及び「スタンバイ」とは、ホストコンピュータ20と接続するヘッド(インタフェース)を示し、一方がアクティブ状態、他方がスタンバイ状態であることを示している。
前述の動作をフローチャートを用いて説明すると、本実施形態によるストレージシステムは、図5に示す如く、HDDの物理的障害により縮退が発生したロジカルユニットへの書込を禁止(ステップS1)した後にデータの書き込み先を他の正常なロジカルユニットへ変更する処理(ステップS2)を行い、次いでスペアHDDの存在を確認(ステップS3)し、本例の場合はスペアHDDが存在するためにスペアHDDを組み込む自動修復(ステップS4)を行い、ステップS5によって修復が完了したと判定したとき、前記修復したロジカルユニットへの書込禁止を解除し、アクセスを再開する様に動作するものである。
本実施形態によるストレージシステムは、障害発生時に他のロジカルユニットCへデータ等を書き込む様に制御すると共に、この間にスペアHDDを用いてロジカルユニットAを自動修復するため、ホストコンピュータ20からのデータ書込と障害回復処理とを分けて行うことができ、従ってデータ転送性能及び回復処理性能が低下することを防止することができる。また本実施形態によるストレージシステムは、前記復旧処理中に他のロジカルユニットに障害が発生した場合で有っても、障害が発生したロジカルユニットのスペアHDD及び更に他のロジカルユニットを用いて前述と同様の処理を行うことによって、データの損失を防止することができる。
<回復処理例2>
次に前記スペアHDDを持たない(残なしの場合も含む)ロジカルユニットから成り且つ予備のロジカルユニットを持たないストレージシステムの回復処理の実施形態を図3を参照して説明する。このストレージシステムは、図3上段に示す如く、ロジカルユニットAへの書込動作(符号a)中に、あるデータ分散用HDDに物理的障害(符号b)が発生した場合、該ロジカルユニットAの縮退運転(符号c)が開始されると共に該障害が発生したロジカルユニットAへの書込を禁止する処理(符号d)を実行し、書込を必要とする上位からのデータを障害が発生していない(アクセスされていないもの優先)他のロジカルユニット、例えばロジカルユニットCへ書き込む代替え処理(符号e)を開始する。
この代替え処理を実行中に本システムは、前記障害が発生したロジカルユニットAのデータを前記他方のヘッドがアクティブに変更して読み出し、これらデータ等を他のロジカルユニットD及びF(アクセスされていないもの優先)へ分散して複写するデータコピー動作(符号f)を実行する。
次いで本システムは、前記ロジカルユニットD及びFへのデータコピー動作が終了(符号g)した後、該ロジカルユニットD及びFへコピーされた元ロジカルユニットAのデータに対しホストからのデータリード/ライトを許可することによって、システムとして復旧する様に動作する。また、前記ロジカルユニットAの縮退修復が完了した場合は該ロジカルユニットAへのリード/ライト禁止を解除する(符号h)。
前述の動作をフローチャートを用いて説明すると、本実施形態によるストレージシステムは、図5に示したステップS3によるスペアHDDの不存在を確認した後、予備のロジカルユニットの不存在をステップS7により判定し、縮退中のロジカルユニットAのデータを正常な他のロジカルユニットD及びFへコピー(ステップS8)し、該コピー終了をステップS9により判定した後に、コピー先のロジカルユニットD及びFのエリアをリード/ライト可能に設定(ステップS10)し、次いで縮退が発生したロジカルユニットAへのリード/ライトを禁止してシステムを復旧し、後にロジカルユニットAの縮退修復が完了した場合は該ロジカルユニットAへのリード/ライト禁止を解除(ステップS12)する様に動作する。
本実施形態によるストレージシステムは、障害発生時に他のロジカルユニットCへデータを書き込む様に制御すると共に、この間に他のロジカルユニットD及びCに対してロジカルユニットAのデータを他のヘッドを介して転送してロジカルユニットAのデータを保証するため、ホストコンピュータ20からのデータ書込と障害回復処理とを分けて行うことができ、データ転送性能及び回復処理性能が低下することを防止することができる。また本実施形態によるストレージシステムは、前記復旧処理中に他のロジカルユニットに障害が発生した場合で有っても、更に他のロジカルユニットを用いて前述と同様の処理を行うことによって、データの損失を防止することができる。
<回復処理例3>
また本発明は、スペア(予備)のHDDをもたない(残なしの場合も含む)ロジカルユニットから成り且つ予備のロジカルユニットを持つストレージシステムにも適用することができ、この回復処理の実施形態を図4を参照して説明する。このストレージシステムは、図4上段に示す如く、ロジカルユニットAへの書込動作(符号a)中に、あるデータ分散用HDDに物理的障害(符号b)が発生した場合、該ロジカルユニットAの縮退運転(符号c)が開始されると共に該障害が発生したロジカルユニットAへの書込を禁止する処理(符号d)を実行すると共に、書込を必要とする上位からのデータを障害が発生していない(アクセスされていないもの優先)他のロジカルユニット、例えばロジカルユニットCへ書き込む代替え処理(符号e)を開始する。
この代替え処理を実行中に本システムは、前記障害が発生したロジカルユニットAのデータやパリティデータを右上ヘッドが、これらデータ等を予備のロジカルユニットF複写するデータコピー動作(符号f)を実行する。
次いで本システムは、前記ロジカルユニットFへのデータコピー動作が終了(符号g)した後、該ロジカルユニットFへのホストからのデータリード/ライトを許可することによって、システムとして復旧する様に動作する。また、前記ロジカルユニットAの縮退修復が完了した場合は該ロジカルユニットAを予備のロジカルユニットとして使用する様に動作する(符号h)。
前述の動作をフローチャートを用いて説明すると、本実施形態によるストレージシステムは、図5に示したステップS3によるスペアHDDの不存在を確認し、予備のロジカルユニットの不在をステップS7により判定し、縮退中のロジカルユニットAのデータを予備のロジカルユニットFへコピー(ステップS13)し、該コピー終了をステップS14により判定した後に、コピー先のロジカルユニットFのエリアをリード/ライト可能に設定(ステップS15)し、次いで縮退が発生したロジカルユニットAへのリード/ライトを禁止してシステムを復旧し、後にロジカルユニットAの縮退修復が完了した場合は該ロジカルユニットAへのリード/ライト禁止を解除(ステップS12)して予備のロジカルユニットとする様に動作する。
本実施形態によるストレージシステムは、障害発生時に他のロジカルユニットCへデータを書き込む様に制御すると共に、この間に予備のロジカルユニットF対してロジカルユニットAのデータを他のヘッドを介して転送してロジカルユニットAのデータを保証するため、ホストコンピュータ20からのデータ書込と障害回復処理とを分けて行うことができ、データ転送性能及び回復処理性能が低下することを防止し、データを損失する可能性も低減することができる。また本実施形態によるストレージシステムは、前記復旧処理中に他のロジカルユニットに障害が発生した場合で有っても、更に他のロジカルユニットを用いて前述と同様の処理を行うことによって、データの損失を防止することができる。
RAID構成のストレージシステムを示す図。 本発明の一実施形態によるストレージシステムの回復処理例1を示す図。 本実施形態によるストレージシステムの回復処理例2を示す図。 本実施形態によるストレージシステムの回復処理例3を示す図。 本実施形態によるストレージシステムの動作説明図。
符号の説明
10:ストレージシステム、20:ホストコンピュータ、A〜F:ロジカルユニット。

Claims (3)

  1. ホストコンピュータに接続され、データ分散して記憶するための複数HDDと予備のHDDとから成るRAID構成のロジカルユニットを複数備えるストレージシステムであって、
    前記ロジカルユニットの1台のHDDに障害が発生した場合、該障害が発生したロジカルユニットへのデータ書込を禁止する書込禁止処理を実行すると共にホストコンピュータからのデータを障害が発生していない他のロジカルユニットへ書き込む代替え処理を実行し、前記障害が発生したロジカルユニットの障害が発生したHDDを予備のHDDに切り替える縮退復旧処理が終了したとき、前記他のロジカルユニットへ書き込んだデータを該縮退復旧処理が終了したロジカルユニットへ復旧する復旧処理を実行することを特徴とするストレージシステム。
  2. ホストコンピュータに接続され、データ分散して記憶するための複数HDDから成るRAID構成のロジカルユニットを複数備えるストレージシステムであって、
    前記HDDに障害が発生した場合、該障害が発生したロジカルユニットへのデータ書込を禁止する書込禁止処理を実行すると共にホストコンピュータからのデータをデータを障害が発生しておらず且つホストコンピュータからアクセスされていない他のロジカルユニットへ書き込む代替え処理を行うと共に、前記障害が発生したロジカルユニットに記憶したデータを更に他のロジカルユニットへ分散して複写するデータコピー処理を実行し、該データコピー処理が終了したロジカルユニットへのホストからのデータリード/ライトを許可する処理を実行することを特徴とするストレージシステム。
  3. 予備のロジカルユニットを備える請求項1又は2記載のストレージシステムであって、
    前記HDDに障害が発生した場合、該障害が発生したロジカルユニットへのデータ書込を禁止する書込禁止処理を実行すると共にホストコンピュータからのデータをデータを障害が発生しておらず且つホストコンピュータからアクセスされていない他のロジカルユニットへ書き込む代替え処理を行うと共に、前記障害が発生したロジカルユニットに記憶したデータを予備のロジカルユニットへ複写するデータコピー処理を実行し、該データコピー処理が終了した予備のロジカルユニットへのホストからのデータリード/ライトを許可する処理を実行することを特徴とするストレージシステム。
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