JP2007257577A - Ｒａｉｄ制御装置、方法及びプログラム並びにディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＨＤＤの信頼性を向上させる等。
【解決手段】 ＲＡＩＤコントローラ１０は、スピンダウンＨＤＤ指定手段１１、スピンダウン指令手段１２及びスピンアップ指令手段１３を備えている。スピンダウンＨＤＤ指定手段１１は、スピンダウンするＨＤＤｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を指定するとともに、ＨＤＤｉに対してスピンアップ信号が出力されると次のスピンダウンするＨＤＤｉを指定する。スピンダウン指令手段１２は、スピンダウンＨＤＤ指定手段１１で指定されたＨＤＤｉに対して、スピンダウンするようにスピンダウン信号を出力する。スピンアップ指令手段１３は、スピンダウン指令手段１２からスピンダウン信号が出力されたＨＤＤｉに対して、当該スピンダウン信号が出力されてから一定時間後にスピンアップするようにスピンアップ信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置等に関する。

ディスクアレイ装置に用いられるＲＡＩＤ（Redundant Array of Inexpensive Disks）とは、複数のＨＤＤ（Hard Disk Drive）に対して、データを分割して並列にデータの読み書きを行う方式のことをいう。ＲＡＩＤでは、データの読み書きの際に、ストライピング、ミラーリングといった様々な工夫を行うことで、高速化、高信頼性、耐故障性を高めている。

特開２００５−１５７７１０号公報

一般に、ディスクアレイ装置は２４時間連続稼動状態を保持するため、ディスクアレイ装置に搭載される各ＨＤＤも２４時間連続稼動することになる。ＨＤＤの信頼性はそのＨＤＤの稼働時間に比例しており、ＨＤＤが２４時間連続稼動することによって、ＨＤＤの信頼性が低下するという課題があった。

そこで、本発明の目的は、ＨＤＤの信頼性を向上可能なＲＡＩＤ制御装置等を提供することにある。

本発明に係るＲＡＩＤ制御装置は、少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置に用いられ、スピンダウンＨＤＤ指定手段、スピンダウン指令手段及びスピンアップ指令手段を備えている。スピンダウンＨＤＤ指定手段は、スピンダウンするＨＤＤを指定するとともに、当該ＨＤＤに対してスピンアップ信号が出力されると次のスピンダウンするＨＤＤを指定する。スピンダウン指令手段は、スピンダウンＨＤＤ指定手段で指定されたＨＤＤに対して、スピンダウンするようにスピンダウン信号を出力する。スピンアップ指令手段は、スピンダウン指令手段からスピンダウン信号が出力されたＨＤＤに対して、当該スピンダウン信号が出力されてから一定時間経過後に、スピンアップするようにスピンアップ信号を出力する。

このように、複数のＨＤＤは、順次一定時間スピンダウンするので、常にスピンアップする場合に比べて稼働時間を短縮でき、これにより信頼性が向上する。各ＨＤＤがスピンダウンする累積時間は、ディスクアレイ装置の信頼性を向上させるために、できるだけ均等にすることが好ましい。

また、スピンダウン指令手段は、スピンダウンＨＤＤ指定手段で指定されたＨＤＤに未書き込みのデータがキャッシュメモリに存在すると、当該データを当該ＨＤＤに書き込ませた後、スピンダウン信号を出力してもよい。更に、スピンアップ指令手段は、スピンダウン指令手段からスピンダウン信号が出力されたＨＤＤに対して、未書き込みのデータがキャッシュメモリに一定以上蓄積されると、一定時間経過前にスピンアップ信号を出力してもよい。これらの場合は、キャッシュメモリに保存されているデータを減少させることができるので、キャッシュメモリを有効に利用でき、これにより処理速度を向上できる。

本発明に係るディスクアレイ装置は、少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成と、本発明に係るＲＡＩＤ制御装置と、を備えたことを特徴とする。本発明に係るＲＡＩＤ制御方法は、少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置に用いられるＲＡＩＤ制御方法において、スピンダウンするＨＤＤを指定し、当該ＨＤＤをスピンダウンして一定時間後に当該ＨＤＤをスピンアップし、その後に次のスピンダウンするＨＤＤを指定して前記スピンダウ及び前記スピンアップを繰り返す、というものである。これは、本発明に係るＲＡＩＤ制御装置の動作を、方法の発明として捉えたものである。本発明に係るＲＡＩＤ制御プログラムは、本発明に係るＲＡＩＤ制御装置のスピンダウンＨＤＤ指定手段、スピンダウン指令手段及びスピンアップ指令手段として、コンピュータを機能させるためのものである。

換言すると、本発明は、ＨＤＤが冗長のＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置において、構成ＨＤＤを一つずつ順にスピンダウンとすることで、ＲＡＩＤの冗長性を保ちながらもＨＤＤ稼動時間を抑止するとともに消費電力を抑えることができることを特徴とする。すなわち、本発明は、ＨＤＤの稼働時間を抑止するとともに消費電力を抑えるディスクアレイ装置に関する。また、本発明の特徴として、次の三点を挙げることができる。

（１）ＲＡＩＤ内のＨＤＤを、ＲＡＩＤの冗長性を保ちつつ一定間隔でスピンダウン及びスピンアップする点。
（２）ＨＤＤをスピンダウンすることで、ＨＤＤの信頼性を向上できる点。
（３）ＨＤＤをスピンダウンすることで、消費電力を削減できる点。

本発明によれば、一定時間ごとにＨＤＤを順番にスピンダウンして未使用状態とすることにより、例えば従来のように常にスピンアップ状態としていたときよりも、ＨＤＤの信頼性を向上でき、これにより故障率も改善できる。換言すると、第一の効果は、ＨＤＤの稼動時間を抑えることができることにある。この結果、特に２４時間稼動を想定していないようなＨＤＤを使用する場合に、ＨＤＤの信頼性を著しく向上できる。第二の効果は、ＨＤＤの稼動時間を抑えることにより、消費電力を低減できることにある。

図１は、本発明に係るＲＡＩＤ制御装置の一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態のＲＡＩＤ制御装置としてのＲＡＩＤコントローラ１０は、少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置（図２参照）に用いられ、スピンダウンＨＤＤ指定手段１１、スピンダウン指令手段１２及びスピンアップ指令手段１３を備えている。スピンダウンＨＤＤ指定手段１１は、スピンダウンするＨＤＤｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を指定するとともに、ＨＤＤｉに対してスピンアップ信号が出力されると次のスピンダウンするＨＤＤｉを指定する。スピンダウン指令手段１２は、スピンダウンＨＤＤ指定手段１１で指定されたＨＤＤｉに対して、スピンダウンするようにスピンダウン信号を出力する。スピンアップ指令手段１３は、スピンダウン指令手段１２からスピンダウン信号が出力されたＨＤＤｉに対して、当該スピンダウン信号が出力されてから一定時間後に、スピンアップするようにスピンアップ信号を出力する。

つまり、ＲＡＩＤコントローラ１０は、スピンダウンするＨＤＤｉを指定し、ＨＤＤｉをスピンダウンして一定時間後にＨＤＤｉをスピンアップし、その後に次のスピンダウンするＨＤＤｉを指定して前記スピンダウ及び前記スピンアップを繰り返す。

このように、複数のＨＤＤ（１〜Ｎ）は、順次一定時間スピンダウンするので、常にスピンアップする場合に比べて稼働時間を短縮でき、これにより信頼性が向上する。各ＨＤＤ（１〜Ｎ）がスピンダウンする累積時間は、ディスクアレイ装置の信頼性を向上させるために、できるだけ均等にすることが好ましい。

なお、Ｎは２以上の整数である。また、スピンダウンＨＤＤ指定手段１１、スピンダウン指令手段１２及びスピンアップ指令手段１３は、例えばＲＡＩＤコントローラ１０内のコンピュータにプログラムで実現することができる。

図２は、本発明に係るディスクアレイ装置の一実施形態を示すブロック図である。図３は、図３は、図２におけるＲＡＩＤ構成の一例を示すブロック図である。以下、これらの図面に基づき説明する。

ディスクアレイ装置２０は、ホストインターフェース２１、キャッシュメモリ２２、ＲＡＩＤコントローラ１０、ＲＡＩＤ構成２３等を備えている、ディスクアレイ装置２０には、ホストコンピュータ３０及び保守端末３１が接続されている。保守端末３１は、ディスクアレイ装置２０に対する設定の変更及び表示を行う。ディスクアレイ装置２０は、ホストコンピュータ３０からのリードコマンド及びライトコマンドを受信し、ＲＡＩＤ構成２３が備えるＨＤＤ４１〜４６に対して、データのリード及びライトを実施する。

ホストインターフェース２１は、ホストコンピュータ３０からのリードコマンド、ライトコマンドなどを受信する。キャッシュメモリ２２は、ホストコンピュータ３０から受信したデータ又はホストコンピュータ３０へ送信したデータをキャッシュしておく。

また、ホストインターフェース２１は、ホストコンピュータ３０からリードコマンドを受信したとき、キャッシュメモリ２２にその要求するデータが存在すれば、そのデータをホストコンピュータ３０へ送信する。一方、キャッシュメモリ２２にそのデータが存在しなければ、ホストインターフェース２１は、ＲＡＩＤ構成２３からデータをリードするようＲＡＩＤコントローラ１０に要求し、ＲＡＩＤコントローラ１０を介して得られたデータをホストコンピュータ３０へ送信する。

更に、ホストインターフェース１２は、ホストコンピュータ３０からライトコマンドを受信したとき、キャッシュメモリ２２に対して要求データの書き込みを行い、ホストコンピュータ３０へ応答を返す。キャッシュメモリ２２に書き込みが行われると、その後、ＲＡＩＤコントローラ１０は、ＲＡＩＤ構成２３への書き込みを開始する。

ＲＡＩＤ構成２３は、ＨＤＤ４１〜４６の六つ又はそれ以上のＨＤＤから成る。ＨＤＤ４１〜４６でＲＡＩＤ６を組むことにより、２ＨＤＤ冗長のＲＡＩＤ構成２３を実現している。２ＨＤＤ冗長のＲＡＩＤ構成２３では、二つのＨＤＤへのリードが不可能な場合でも、他のＨＤＤからリードすることでデータの生成が可能となる。また、ＲＡＩＤ１、ＲＡＩＤ４又はＲＡＩＤ５を構成する場合は、ＲＡＩＤ構成２３内で一つのＨＤＤがリード不可能な場合でも、他のＨＤＤからリードすることでデータの生成が可能となる。

ＲＡＩＤコントローラ１０は、ＲＡＩＤ構成２３のＨＤＤ４１〜４６のうちＲＡＩＤの冗長性を保持できる範囲内でＨＤＤをスピンダウンし、ＨＤＤの稼働時間を抑止するとともに、消費電力の低減を実現する。ＲＡＩＤ構成２３がＲＡＩＤ１，ＲＡＩＤ４又はＲＡＩＤ５であれば、一つのＨＤＤをスピンダウン状態とする。ＲＡＩＤ構成２３がＲＡＩＤ６であれば、二つのＨＤＤを同時にスピンダウン状態とする。これにより、２４時間稼動を想定していないようなＨＤＤ４１〜４６を使ったＲＡＩＤ構成２３において、ＨＤＤ４１〜４６の稼動時間をそれ以下に抑えることができるので、ＨＤＤ４１〜４６の信頼性が向上する。また、ＨＤＤ４１〜４６を一定時間スピンダウンすることで、消費電力の低減も実現できる。

スピンダウン状態であっても、ホストコンピュータ３０からリードコマンドを受信した場合、ＲＡＩＤ構成２３内のスピンアップしているＨＤＤからデータを生成し、ホストコンピュータ３０に応答することができる。

また、ユーザが設定する一定時間が経過した際、又はホストコンピュータ３０からライト要求を受信した後にＨＤＤへのデータ書き込みを実施する際は、ＲＡＩＤ構成２３のスピンダウン状態のＨＤＤをスピンアップし、データの書き込みを実施する。

図４は、図１におけるＲＡＩＤ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図４を中心に、図１乃至図４に基づき説明する。

予め、オペレータは、ＨＤＤ４１〜４６のスピンダウン間隔を保守端末３１によって設定しておく。そして、ＲＡＩＤコントローラ１０は、ＲＡＩＤ構成２３内の二つのＨＤＤ４１，４２をスピンダウンするよう指定する（ステップ１０１）。設定した一定時間が経過したとき（ステップ１０２）、ＲＡＩＤコントローラ１０はステップ１０１で指定したＨＤＤ４１，４２をスピンダウンする（ステップ１０５）。その際、ＨＤＤ４１，４２に未書き込みのデータがキャッシュメモリ２２上に存在するならば（ステップ１０３）、そのデータをＨＤＤ４１，４２に書き込んだ後に（ステップ１０４）、ＨＤＤ４１，４２のスピンダウンを実施する（ステップ１０５）。

そして、ＨＤＤ４１，４２がスピンダウンした後、設定した一定時間が経過すると（ステップ１１０）、ＲＡＩＤコントローラ１０はＨＤＤ４１，４２をスピンアップさせて、ＲＡＩＤ構成２３に組み込む（ステップ１１１）。その後、ＲＡＩＤコントローラ１０は、ＲＡＩＤ構成２３内の次にスピンダウンさせるＨＤＤ４３，４４をスピンダウンするよう指定する（ステップ１１３）。そして、ＲＡＩＤ構成２３内のＨＤＤ４３，４４をスピンダウンする（ステップ１０３〜１０５）。

上記処理をＨＤＤ４１〜４６を変えて繰り返すことで、ＲＡＩＤ構成２３内の全てのＨＤＤ４１〜４６を定期的にスピンダウンすることができる。

ＨＤＤ４１，４２がスピンダウンした状態でホストコンピュータ３０からリードコマンドがあった場合、ＲＡＩＤコントローラ１０は他のＨＤＤ４３〜４６からリードすることでデータの生成が可能である。そのため、ＲＡＩＤコントローラ１０は、ＨＤＤ４１，４２をスピンダウンさせたままで、ホストコンピュータ３０へのリード要求に応答することができる。

ＨＤＤ４１，４２がスピンダウンした状態でホストコンピュータ３０からライトコマンドがあった場合、そのデータはキャッシュメモリ２２に保存され、コマンドは完了する。そのとき、キャッシュメモリ２２からＨＤＤ４１，４２へ書き込みが行われていないデータ量が一定値を超えた場合（ステップ１０６）、ＲＡＩＤコントローラ１０は、ＨＤＤ４１，４２への書き込みを行うために、スピンダウン中のＨＤＤ４１，４２をスピンアップさせ、ＲＡＩＤ構成２３に組み込む（ステップ１０７）。そして、ＲＡＩＤコントローラ１０は、キャッシュメモリ２２に保存されているデータのＨＤＤ４１，４２への書き込みを実施する（ステップ１０８，１０９）。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。

ＲＡＩＤ６では二つのＨＤＤがスピンダウンした状態でもＲＡＩＤの冗長性を維持できる。ＲＡＩＤ構成の１ＨＤＤが故障している場合には、冗長性確保のためＲＡＩＤ６の際には１ＨＤＤのスピンダウンとする。また、故障したＨＤＤが復旧したら、２ＨＤＤのスピンダウンを行う。

スピンダウン中に上位装置からライト命令が発行された場合、キャッシュメモリにそのライトデータをためる別の方法を示す。ＲＡＩＤ構成では、冗長性が保たれていれば、スピンアップしているＨＤＤから、スピンダウンしているＨＤＤのデータを生成することが可能となる。そこで、上位装置からライト命令が発行された場合、そのライトデータはスピンアップしているＨＤＤに書き込みを実施し、その書き込みを実施したアドレスを、書き込み未完アドレスとして記憶する。ＨＤＤのスピンダウン状態は維持する。一定時間経過し、ＨＤＤのスピンアップを実施した後、今までスピンアップしていたＨＤＤから、書き込み未完アドレスのデータを生成し、スピンダウンしていたＨＤＤに書き込みを行う。

本実施形態によれば、キャッシュメモリを用いないため、ライトデータが頻繁に発行される用途でもライトデータをキャッシュメモリにためることなく処理でき、キャッシュメモリの未書き込みデータの閾値オーバーによってＨＤＤをスピンアップして未書き込みデータを書き込む手段の代わりとなる。

本発明に係るＲＡＩＤ制御装置の一実施形態を示すブロック図である。 本発明に係るディスクアレイ装置の一実施形態を示すブロック図である。 図２におけるＲＡＩＤ構成の一例を示すブロック図である。 図１におけるＲＡＩＤ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ＲＡＩＤコントローラ（ＲＡＩＤ制御装置）
１１ スピンダウンＨＤＤ指定手段
１２ スピンダウン指令手段
１３ スピンアップ指令手段
２０ ディスクアレイ装置
２１ ホストインターフェース
２２ キャッシュメモリ
２３ ＲＡＩＤ構成
３０ ホストコンピュータ
３１ 保守端末

Claims (6)

1. 少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置に用いられるＲＡＩＤ制御装置において、
   スピンダウンするＨＤＤを指定するとともに当該ＨＤＤに対してスピンアップ信号が出力されると次のスピンダウンするＨＤＤを指定するスピンダウンＨＤＤ指定手段と、
   このスピンダウンＨＤＤ指定手段で指定されたＨＤＤに対して、スピンダウンするようにスピンダウン信号を出力するスピンダウン指令手段と、
   このスピンダウン指令手段からスピンダウン信号が出力されたＨＤＤに対して、当該スピンダウン信号が出力されてから一定時間経過後に、スピンアップするようにスピンアップ信号を出力するスピンアップ指令手段と、
   を備えたことを特徴とするＲＡＩＤ制御装置。
2. 前記スピンダウン指令手段は、前記スピンダウンＨＤＤ指定手段で指定されたＨＤＤに未書き込みのデータがキャッシュメモリに存在すると、当該データを当該ＨＤＤに書き込ませた後、前記スピンダウン信号を出力する機能を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＡＩＤ制御装置。
3. 前記スピンアップ指令手段は、前記スピンダウン指令手段からスピンダウン信号が出力されたＨＤＤに対して、未書き込みのデータがキャッシュメモリに一定以上蓄積されると、前記一定時間経過前に前記スピンアップ信号を出力する機能を有する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のＲＡＩＤ制御装置。
   
4. 少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成と、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＲＡＩＤ制御装置と、
   を備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。
   
5. 少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置に用いられるＲＡＩＤ制御方法において、
   スピンダウンするＨＤＤを指定し、当該ＨＤＤをスピンダウンして一定時間後に当該ＨＤＤをスピンアップし、その後に次のスピンダウンするＨＤＤを指定して前記スピンダウ及び前記スピンアップを繰り返す、
   ことを特徴とするＲＡＩＤ制御方法。
   
6. 少なくとも一つのＨＤＤをスピンダウンさせても冗長性を保つＲＡＩＤ構成を有するディスクアレイ装置に用いられるＲＡＩＤ制御プログラムにおいて、
   スピンダウンするＨＤＤを指定するとともに当該ＨＤＤに対してスピンアップ信号が出力されると次のスピンダウンするＨＤＤを指定するスピンダウンＨＤＤ指定手段、
   このスピンダウンＨＤＤ指定手段で指定されたＨＤＤに対して、スピンダウンするようにスピンダウン信号を出力するスピンダウン指令手段、及び、
   このスピンダウン指令手段からスピンダウン信号が出力されたＨＤＤに対して、当該スピンダウン信号が出力されてから一定時間後にスピンアップするようにスピンアップ信号を出力するスピンアップ指令手段、
   としてコンピュータを機能させることを特徴とするＲＡＩＤ制御プログラム。

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