JP2009104369A - Disk sub-system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディスクサブシステムに係り、特にディスクアレイから成るディスクサブシステムにおいてディスクドライブに故障が発生した場合のデータロストの低減に関する。 The present invention relates to a disk subsystem, and more particularly to reduction of data lost when a failure occurs in a disk drive in a disk subsystem comprising a disk array.
RAID構成によるディスクサブシステムは、パリティディスクを備えており、RAID構成下の1台のディスクドライブに故障が発生した場合には、パリティディスクを用いてデータ修復することできる。しかし、複数台のディスクドライブが故障した場合にはエラー修復が出来ないため、データロストが起きる。 A disk subsystem with a RAID configuration includes a parity disk, and when a failure occurs in one disk drive under the RAID configuration, data can be restored using the parity disk. However, if a plurality of disk drives fail, the error cannot be repaired and data loss occurs.
特許文献1(特開2005−122338公報)には、スペアディスクを持つRAID構成のディスクアレイにおいて、ディスクドライブ毎に故障発生の可能性を推測して、故障発生の可能性の高いディスクドライブからスペアディスクにデータを自動的にコピーすることで、多重ディスクの故障によるデータロストを低減する技術が開示されている。
また、レガシーシステムにおいてはシステムが使用するディスクドライブの領域に制限がある場合も珍しくなく、ディスクドライブの記憶容量の増大に応じて未使用領域も増大する傾向にある。
In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-122338), in a RAID-structured disk array having spare disks, the possibility of occurrence of a failure is estimated for each disk drive, and a spare from a disk drive having a high possibility of occurrence of failure A technique for reducing data lost due to failure of multiple disks by automatically copying data to the disk is disclosed.
In legacy systems, it is not uncommon for the area of a disk drive used by the system to be limited, and the unused area tends to increase as the storage capacity of the disk drive increases.
上記従来技術のような、スペアディスクを持つディスクサブシステムにおいて複数台のディスクドライブに故障が発生した場合でも継続的に稼動させるためには、スペアディスクが必要となるためハードウェアのコストが上がる。またスペアディスクにデータを退避する場合、通常のユーザー業務に影響を及ぼす可能性がある。 In the disk subsystem having the spare disk as in the above-described prior art, in order to continuously operate even when a plurality of disk drives fail, a spare disk is required, so that the hardware cost increases. In addition, when data is saved to a spare disk, normal user operations may be affected.
本発明の目的は、従来のRAID構成におけるスペアディスクを不要とし、RAID構成のディスクドライブに定義したスペア領域にデータをコピーすることで、ディスクドライブに故障が発生した場合に当該コピーデータを用いて元のデータを修復してデータロストを低減することにある。 An object of the present invention is to eliminate the need for a spare disk in a conventional RAID configuration, and to copy data to a spare area defined in a disk drive in a RAID configuration, so that the copy data is used when a failure occurs in the disk drive. The original data is restored to reduce data loss.
本発明によるディスクサブシステムは、RAID構成の複数のディスクドライブと、該ディスクドライブ群にデータを書き込み及び読み出すための制御を行う処理手段と、を有するディスクサブシステムにおいて、
前記複数のディスクドライブに、通常のデータを書き込み及び読み出すデータ領域と、該データ領域の代替としてデータを書き込み及び読み出すスペア領域とを規定し、
複数の該ディスクドライブの状態を管理する管理手段と、該管理手段によるディスクドライブの状態から、あるディスクドライブ(第1ディスクドライブ)の該データ領域のコピーの必要が生じた場合、該第1ディスクドライブの該データ領域のデータを、他のディスクドライブ(第2ディスクドライブ)の該スペア領域に自動的にコピーするコピー実行手段と、を有することを特徴とするディスクサブシステムとして構成される。
A disk subsystem according to the present invention is a disk subsystem having a plurality of disk drives with a RAID configuration and processing means for performing control for writing and reading data to and from the disk drive group.
A data area for writing and reading normal data to the plurality of disk drives, and a spare area for writing and reading data as an alternative to the data area,
A managing means for managing the states of the plurality of disk drives, and when the data area of a certain disk drive (first disk drive) needs to be copied from the state of the disk drives by the managing means, the first disk Copy execution means for automatically copying the data in the data area of the drive to the spare area of another disk drive (second disk drive) is configured as a disk subsystem.
好ましい例では、前記ディスクドライブ群は、ミラー構成の正副の複数のディスクドライブから成り、かつ各ディスクドライブには前記データ領域及びスペア領域が形成され、前記管理手段は、ペア関係にあるディスクドライブの一方が不良な状態(閉塞ディスク)を示す第1のフラグと、ペア関係にあるディスクドライブにおけるデータの更新の必要性を示す第2のフラグと、を管理する管理テーブルをメモリに保持して管理し、前記コピー実行手段は、該管理テーブルを参照して、前記第1ディスクドライブの該データ領域から前記第2ディスクドライブの該スペア領域にデータコピーする。 In a preferred example, the disk drive group includes a plurality of primary and secondary disk drives in a mirror configuration, and the data area and the spare area are formed in each disk drive, and the management means includes a pair of disk drives. A management table for managing the first flag indicating one of the defective states (blocked disk) and the second flag indicating the necessity of updating data in the paired disk drive is held in the memory and managed. The copy execution means refers to the management table and copies data from the data area of the first disk drive to the spare area of the second disk drive.
また、好ましくは、前記コピー実行手段は、前記管理テーブルの前記第1のフラグの値に応じて、電源切断時に一括してデータコピーを行う第1のデータコピーモードか、又は電源切断時ではなく、前記第2のフラグに応じて、前記第1ディスクドライブの該データ領域内のデータをブロック単位に前記第2ディスクドライブの該スペア領域にコピーする第2のデータコピーモードを実施する。 Preferably, the copy execution means is in a first data copy mode in which data copy is performed in a lump when power is turned off, or not when power is turned off, according to the value of the first flag in the management table. In response to the second flag, a second data copy mode is implemented in which data in the data area of the first disk drive is copied to the spare area of the second disk drive in block units.
また、好ましくは、前記スペア領域の容量は、前記データ領域と等しいかそれよりも大きい。 Preferably, the capacity of the spare area is equal to or larger than that of the data area.
本発明によれば、従来のRAID構成におけるスペアディスクを不要とし、RAID構成のディスクドライブの記憶領域をスペア領域として利用してデータコピーしておくことができる。ディスクドライブに故障が発生した場合に、スペア領域にコピーされたデータを使用して元のデータを修復してデータロストを低減することができる。 According to the present invention, a spare disk in a conventional RAID configuration is not required, and data can be copied using a storage area of a disk drive having a RAID configuration as a spare area. When a failure occurs in the disk drive, the data lost can be reduced by restoring the original data using the data copied to the spare area.
以下、図面を参照して、好ましい一実施例について説明する。
図1は、RAID構成のディスクサブシステムの例を示す。
ディスクサブシステム1は、関係する種々のプログラムを実行して、ディスクに対するデータの読み書きに伴うデータ処理を行うCPU3と、メモリ21内に保持されるディスク制御のためのディスク制御コントロールウェア(C/Wと記す)4と、本発明に関係するスペア領域に対するデータのコピー制御を行う自動データコピープログラム5、データキャッシュ6と、不揮発メモリ22内に保持されるディスク稼動状況管理テーブル7、SCSIコントローラ9、及びSCSIバス91を介して接続されるディスクドライブ群8を有して構成される。ディスクサブシステム1はメインバス11を介してホストシステム(以下単にホストという)10に接続される。
A preferred embodiment will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a disk subsystem having a RAID configuration.
The
ディスクドライブ群8は、複数のディスクドライブ100〜105を有するRAID構成を成し、各ディスクドライブはSCSIバス91を介してSCSIコントローラ9に接続される。ここで、ディスクドライブ100と103、101と104、102と105は、それぞれペアにしてミラー構成を成している。
The
各ディスクドライブ100〜105の記憶領域は、データ領域A(例えば100A)とスペア領域B(例えば100B)に分割されている。記憶容量はスペア領域≧データ領域の関係である。データ領域Aは、ホスト10の処理データを記憶し、スペア領域Bはデータ領域Aが故障によって使用できない場合、それに代わって処理データを記憶する。
The storage area of each of the
ディスク制御C/W4は、ホスト10の指示により必要に応じてディスクドライブ群8の各ディスクドライブのデータ領域又はスペア領域に記録されたデータを読み又はその領域にデータを書き込む。データキャッシュ6はディスクドライブ群8から読み出されたデータを一時記憶する。ホスト10からのデータ要求に対して、目的のデータがデータキャッシュ6に記憶されている場合にはそこから読み出されてホスト10へ送信される。
The disk control C /
図2は、ホスト10からディスクドライブ群8へ起動時の動作の概略を示す。
ステップS1はデータ書き込み処理である。この場合、ディスクドライブ100のデータ領域100Aとディスクドライブ103のデータ領域103Åの双方にデータを書き込む。ステップS2はデータ読み出し処理である。データ読み出しの場合、ディスクドライブ100のデータ領域100Aまたはディスクドライブ103のデータ領域103Aから読み出しする。
FIG. 2 shows an outline of the operation at the time of starting from the
Step S1 is a data writing process. In this case, data is written in both the
ステップS3は、ステップS1と同様に、ディスクドライブ101及びディスクドライブ104のデータ領域への書き込み処理である。ステップS4は、ステップS2と同様に、ディスクドライブ101またはディスクドライブ104のデータ領域からの読み出し処理である。
Step S3 is a writing process to the data areas of the
ステップS5はディスクドライブ100のデータ領域100Aをディスクドライブ101のスペア領域101Bにデータコピーする処理である。
ステップS6はステップS5と同様に、ディスクドライブ101のデータ領域101Aをディスクドライブ102のスペア領域102Bにデータコピーする処理である。ステップS7はステップS5と同様に、ディスクドライブ102のデータ領域102Aをディスクドライブ100のスペア領域100Bにデータコピーする処理である。
Step S5 is a process of copying the
Step S6 is a process of copying data from the
図3はディスク稼動状況管理テーブル7の例を示す。
ディスク稼動状況管理テーブル7は、ペア数1〜Nの閉塞ディスク管理フラグ300、各ペア単位のデータコピー先ディスクドライブ番号管理テーブル301、データ領域全てのLBA(Logical Block Address)に対する更新必要フラグ302を記憶して管理する。ここで、ディスクのペアは総数N個、各ディスクは総数M個のブロックを有しており、それぞれLBAにより指定されるとする。各ブロックの容量は例えば512バイトである。
FIG. 3 shows an example of the disk operation status management table 7.
The disk operation status management table 7 includes a blocked disk management flag 300 having 1 to N pairs, a data copy destination disk drive number management table 301 for each pair, and an update
閉塞ディスクとは、ペア関係にあるディスクドライブの一方が不良な場合をいう。閉塞ディスク管理フラグ300が“1”の場合は閉塞ディスクが有り、“0”の場合は閉塞ディスクが無いことを意味する。図示の例では、1ペア目とNペア目は“0”なので、閉塞ディスクは無く、両方のディスクとも良好であることを示す。一方、2ペア目と3ペア目は“1”なので、閉塞ディスクが有ることを示す。本実施例で特徴的なことは、ペア関係にあるディスクドライブに閉塞ディスクがある場合、そのペアはいずれ障害発生の可能性が高いと判断して、スペア領域にデータコピーする処理を行う。 A blocked disk refers to a case where one of the paired disk drives is defective. When the blocked disk management flag 300 is “1”, there is a blocked disk, and when it is “0”, there is no blocked disk. In the illustrated example, since the first pair and the Nth pair are “0”, there is no blocked disk, indicating that both disks are good. On the other hand, the second and third pairs are “1”, indicating that there is a blocked disk. What is characteristic in this embodiment is that when a disk drive in a pair relationship has a blocked disk, it is determined that a failure is likely to occur in the pair, and data is copied to the spare area.
また、更新必要フラグ302が“1”の場合は、該当するブロックのデータ更新が必要、“0”の場合はデータ更新が不要、を意味する。
図示の例で、1ペア目のディスクドライブ100と103の管理テーブルは、2ペア目のディスクドライブ101と104のデータ更新フラグを持ち、その2ペア目のディスクペアのブロック番号が1,2,4のブロックの更新が必要であることを示している。同様にして、2ペア目のディスク101と104に対応付けられた3ペア目のディスクドライブ102と105のデータ更新フラグは、ブロック番号が1とkのブロックが更新要である。
Further, when the update
In the illustrated example, the management table for the first pair of
図4は通常時における自動データコピープログラム5の実行処理を示す。
ホスト10が待機中か否かを判断して、待機中の時にデータの自動コピーを開始する(ステップS10)。
データの自動コピーが実行されると、ディスク稼動状況管理テーブル7の閉塞ディスク管理フラグ300を参照して、閉塞ディスクが有るか判定する(ステップS11)。判定の結果、閉塞ディスクのペアが有る場合(即ちフラグ300が“1”)、ペアディスクのいずれか一方が不良なので、いずれ障害発生の可能性が高いと判断して、スペア領域へデータコピーを行うことになるが、即、データの自動コピーを実施しない。一方、上記判定の結果、閉塞ディスクペアが無い場合(即ちフラグ300が“0”)には、自動データコピーを実施する。
FIG. 4 shows an execution process of the automatic
It is determined whether or not the
When automatic data copying is executed, it is determined whether there is a blocked disk by referring to the blocked disk management flag 300 in the disk operation status management table 7 (step S11). As a result of the determination, if there is a pair of blocked disks (that is, flag 300 is “1”), one of the pair disks is defective, so it is determined that a failure is likely to occur and data is copied to the spare area. Do it, but don't immediately copy data automatically. On the other hand, if the result of the determination is that there is no blocked disk pair (that is, the flag 300 is “0”), automatic data copying is performed.
自動データコピーは、ホスト10から対象とするディスクドライブへのアクセス要求がない場合に実施するため、閉塞ディスクペアが有るものはディスクドライブ1台の運転となっており、自動データコピーが全て終了していない状態でそのディスクドライブが故障すると、データロストが起こる。そのため、閉塞ディスクペアがあるものに対しては自動データコピーを一括で実行する。一括で行う自動データコピーは電源切断を契機に実行する(ステップS12)。
Since automatic data copying is performed when there is no access request to the target disk drive from the
ステップS11の判断の結果、閉塞ディスクペアが無い場合はディスク稼動状況管理テーブル7に記録されているペア#L(1〜N)単位のデータコピー先ディスクドライブ番号管理テーブル301を参照し、LBA#P(1〜M)の更新必要フラグ302が“1”であるか判定する(ステップS13)。更新必要フラグ302が“1”の場合は更新が必要であるため、該当するディスクドライブペア#Lの正側または副側からデータを読み出す(ステップS14)。
そして、読み出したデータを更新必要なディスクドライブペア#L(ディスク稼動状況管理テーブル7の各ペア単位のデータコピー先ディスクドライブ番号管理テーブル301で示される正側のディスクドライブ)に書き込む(ステップS15)。
If the result of determination in step S11 is that there is no blocked disk pair, refer to the data copy destination disk drive number management table 301 in pairs #L (1 to N) recorded in the disk operation status management table 7, and LBA # It is determined whether the
Then, the read data is written to the disk drive pair #L that needs to be updated (the primary disk drive indicated by the data copy destination disk drive number management table 301 for each pair in the disk operation status management table 7) (step S15). .
この場合、読み出し及び書き込みデータの単位はLBA単位である。読み出し及び書き込みのデータ単位をLBA単位で行うのは、ホスト10からディスクサブシステム1へアクセス要求があった場合、円滑にデータの自動コピーの処理を中断するためであり、ディスクドライブへ書き込む最小の単位をLBA単位とする。
In this case, the unit of read and write data is an LBA unit. The read and write data units are performed in LBA units in order to smoothly interrupt the automatic data copy process when there is an access request from the
次に、ディスク稼動状況管理テーブル7の更新が正常に完了したLBA#Pの更新必要フラグ302を“1”から“0”にセットする(ステップS16)。これで自動データコピー終了とする。
ステップS13での更新必要フラグ302が“0”の場合には更新の必要がないため、次のLBA#Pにカウントアップする(ステップS17)。そしてカウントアップしたLBA#Pが最終LBA#(M+1)であるか判定する(ステップS18)。最終LBA#(M+1)でない場合には自動データコピーを終了する。一方、最終LBA#(M+1)の場合にはディスク稼動状況管理テーブル7のペア#Lが最終ペア#(N+1)であるか判定する(ステップS19)。その判定の結果、最終ペア#(N+1)の場合には自動データコピーを終了し、最終ペア#(N+1)でない場合にはペア#Lをカウントアップしてから自動データコピーを終了する(ステップS20)。
Next, the update
If the
以上の処理動作を最終ペア#(N+1)と最終LBA#(M+1)まで繰り返し、最終ペア#(N+1)に達したら、再度最初のペア#Lから実行開始する。自動データコピーはホスト10からアクセス要求があった場合は再度ホスト10からアクセス要求がない場合まで中断する。
The above processing operation is repeated until the final pair # (N + 1) and the final LBA # (M + 1). When the final pair # (N + 1) is reached, the execution is started again from the first pair #L. When there is an access request from the
図5は電源切断時における自動データコピープログラム5の実行処理を示す。
この処理は、図4のステップS12における処理として実行される。この場合、自動データコピーを行い、その処理が完全に終了してからシステム電源がオフとなる。
まず、ディスク稼動状況管理テーブル7に記録されているペア#L(1〜N)LBA#P(1〜M)の更新必要フラグ302が“1”であるか判定する(ステップS21)。その結果、更新必要フラグ302が“1”の場合には更新が必要なので、該当ディスクドライブペア#Lの正側の1ブロックからデータを読み出す(ステップS22)。なお、閉塞ディスクドライブがある場合は閉塞ディスクドライブでない方のディスクドライブの1ブロックから読み出す。
FIG. 5 shows an execution process of the automatic
This process is executed as the process in step S12 of FIG. In this case, automatic data copying is performed, and the system power is turned off after the processing is completely completed.
First, it is determined whether the update
そして、その読み出したデータを更新が必要なディスクドライブペア#の正側(ディスク稼動状況管理テーブル7の各ペア単位のデータコピー先ディスクドライブ番号管理テーブル301で示す)の1ブロックに書き込む(ステップS23)。なお、閉塞ディスクドライブがある場合には閉塞ディスクドライブでない方のディスクドライブに書き込む。 Then, the read data is written to one block on the primary side of the disk drive pair # that needs to be updated (indicated by the data copy destination disk drive number management table 301 for each pair in the disk operation status management table 7) (step S23). ). If there is a blocked disk drive, it is written to the disk drive that is not a blocked disk drive.
次に、ディスク稼動状況管理テーブル7の更新が正常に完了したLBA#Pの更新必要フラグ302を“1”から“0”にセットする(ステップS24)。更新必要フラグ302が“0”の場合には更新の必要がないため、次のLBA#Pにカウントアップする(ステップS25)。
次に、カウントアップしたLBA#Pが最終LBA#(M+1)であるか判定する(ステップS26)。その結果、最終LBA#(M+1)でない場合には、最終LBA#(M+1)に達するまで繰り返す。
Next, the update
Next, it is determined whether the counted up LBA # P is the final LBA # (M + 1) (step S26). If the result is not the final LBA # (M + 1), the process is repeated until the final LBA # (M + 1) is reached.
そして、ディスク稼動状況管理テーブル7のペア#Lが最終ペア#(N+1)であるかを判定する(ステップS27)。その結果、最終ペア#(N+1)の場合には自動データコピーを終了する。一方、最終ペア#(N+1)でない場合には最終ペア#(N+1)に達するまで自動データコピーを繰り返して終了する。
最後に自動データコピーが終了したらシステム電源切断する(ステップS29)。自動データコピーが完了したディスクドライブは閉塞したディスクドライブの代わりとなり、引き続き、RAID構成として使用可能である。
Then, it is determined whether the pair #L in the disk operation status management table 7 is the last pair # (N + 1) (step S27). As a result, in the case of the final pair # (N + 1), the automatic data copy is terminated. On the other hand, if it is not the final pair # (N + 1), the automatic data copy is repeated until the final pair # (N + 1) is reached.
Finally, when the automatic data copy is completed, the system power is turned off (step S29). The disk drive for which automatic data copying has been completed replaces the blocked disk drive, and can continue to be used as a RAID configuration.
本実施例によれば、RAID構成のディスクドライブの記録領域を、スペア領域と定義して有効に利用することができる。また、CPUがディスクドライブの未使用の場合に、データの自動コピーができるので、ユーザーの通常の業務に影響を与えることなくバックアップデータを退避することができる。 According to this embodiment, a recording area of a disk drive having a RAID configuration can be effectively used by defining it as a spare area. In addition, since the data can be automatically copied when the CPU is not using the disk drive, the backup data can be saved without affecting the normal operation of the user.
1:ディスクサブシステム 10:ホストシステム 11:メインバス
3:CPU 4:ディスク制御C/W 5:自動データコピープログラム 6:データキャッシュ 7:ディスク稼動状況管理テーブル 8:ディスクドライブ群 9:SCSIコントローラ 91:SCSIバス。
1: Disk subsystem 10: Host system 11: Main bus
3: CPU 4: Disk control C / W 5: Automatic data copy program 6: Data cache 7: Disk operation status management table 8: Disk drive group 9: SCSI controller 91: SCSI bus.
Claims (4)
前記複数のディスクドライブに、通常のデータを書き込み及び読み出すデータ領域と、該データ領域の代替としてデータを書き込み及び読み出すスペア領域とを規定し、
複数の該ディスクドライブの状態を管理する管理手段と、
該管理手段によるディスクドライブの状態から、あるディスクドライブ(第1ディスクドライブ)の該データ領域のコピーの必要が生じた場合、該第1ディスクドライブの該データ領域のデータを、他のディスクドライブ(第2ディスクドライブ)の該スペア領域に自動的にコピーするコピー実行手段と、を有することを特徴とするディスクサブシステム。 In a disk subsystem having a plurality of disk drives with a RAID configuration and processing means for performing control for writing and reading data to and from the disk drive group,
A data area for writing and reading normal data to the plurality of disk drives, and a spare area for writing and reading data as an alternative to the data area,
Management means for managing the status of the plurality of disk drives;
When it is necessary to copy the data area of a certain disk drive (first disk drive) from the state of the disk drive by the management means, data in the data area of the first disk drive is transferred to another disk drive ( Copy execution means for automatically copying to the spare area of the second disk drive).
前記管理手段は、ペア関係にあるディスクドライブの一方が不良な状態(閉塞ディスク)を示す第1のフラグと、ペア関係にあるディスクドライブにおけるデータの更新の必要性を示す第2のフラグと、を管理する管理テーブルをメモリに保持して管理し、
前記コピー実行手段は、該管理テーブルを参照して、前記第1ディスクドライブの該データ領域から前記第2ディスクドライブの該スペア領域にデータコピーすることを特徴とする請求項1のディスクサブシステム。 The disk drive group is composed of a plurality of primary and secondary disk drives in a mirror configuration, and the data area and the spare area are formed in each disk drive,
The management means includes a first flag indicating that one of the paired disk drives is defective (blocked disk), a second flag indicating the necessity of updating data in the paired disk drive, Manage the management table to manage
2. The disk subsystem according to claim 1, wherein the copy execution means copies data from the data area of the first disk drive to the spare area of the second disk drive with reference to the management table.
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