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

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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