JP2010218220A - ディスクアレイ装置、ディスクアレイ装置の起動方法およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】大容量の構成情報を常に有効に保存すると共に、装置の円滑な起動およびデータの有効な保存を可能とするディスクアレイ装置などを提供する。
【解決手段】本発明に係るディスクアレイ装置１０は、複数の物理ディスク２１〜２ｎが、物理ディスクを制御するコントローラ３０に接続されてなるディスクアレイ装置であって、複数の物理ディスクの全てに、装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報４１が書き込まれていると共に、物理ディスクに書き込まれた構成情報のアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を記憶している不揮発性記憶手段３５を備え、コントローラが、不揮発性記憶手段から読み取ったディスクアドレス情報に基づいて物理ディスクにアクセスして構成情報を読み取る装置起動制御部３２ａと、この構成情報に基づいて装置本体を起動するディスク制御部３２ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明はディスクアレイ装置に関し、特にディスクアレイ装置の構成情報の保存に関する。

近年、ＩＴ（Information Technology）への依存度が増すにつれて各種データの重要性はますます増大し、特に企業システムやウェブサイトなどでデータの大容量保存に対する需要が増大している。そこで、コンピュータシステムにおける大容量記憶装置の役割はますます大きくなり、大容量記憶装置に対しては高信頼性化、高性能化などの要求も高まる一方である。

そこで、複数台の物理ディスクを仮想的に１台の物理ディスクとして使用するＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）などの技術を使用するディスクアレイ装置が、そのような要求を満たす大容量記憶装置として使用されることが多い。また、それらのディスクアレイ装置は、冗長化された構成によって、同一の記録内容を何重にも書き込む構造になっていることが多い。さらに、記録内容の破壊に備えて、パリティコードもしくはＥＣＣ（Error Correcting Code）などの誤り訂正符号を専用のドライブ（物理ディスク）に記録するなどのような構造になっている場合も多い。これらの技術は、ＲＡＩＤ１〜６として規格化され、広く普及している。

これに関連する技術文献として、次の特許文献が開示されている。特許文献１には、構成の変更が容易であるというディスクアレイ装置について記載されている。特許文献２には、構成情報を不揮発性記憶装置に待避させて異常発生時にも復旧が容易であるというディスクアレイ装置について記載されている。特許文献３には、１つのポートに多数の論理記憶装置を対応づけることが可能であるという記憶装置システムについて記載されている。

また特許文献４には、構成情報を不揮発性メモリと磁気ディスクの両方に保持することによって信頼性を高めたというディスクアレイ装置について記載されている。特許文献５には、不揮発性メモリに保持されたアドレス情報からルーティングを行う技術について記載されている。

特開２０００−２９８５５７号公報 特開２００３−３４５５２８号公報 特開２００５−２０９１４９号公報 特開２００８−００９８１０号公報 特開平１０−０７５２４２号公報

当初は、ディスクアレイ装置の物理ディスク・ディスクエンクロージャー・電源等のリソース構成に係る構成情報は、該装置の電源が投入される時に、各々の物理ディスクを起動する前に、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）から読み込まれていた。

しかしながら、ディスクアレイ装置を構成する物理ディスク１台ごとの容量が大きくなっており、また構成の複雑化などに伴い、リソース構成の他にもＲＡＩＤ情報や各ソリューション機能情報なども構成情報として保存しなければならなくなり、その結果構成情報として保存される情報の種類および分量が急速に増大している。このため、構成情報がＥＥＰＲＯＭに格納可能な上限値である１００ＭＢを超える容量となることも多くなっている。

図４は、現在のディスクアレイ装置で一般的に行われている構成情報の保存方法について示す説明図である。ディスクアレイ装置２１０は、ｎ台の物理ディスク２２１〜２２ｎ（ｎは２以上の自然数）と、これらの物理ディスク２２１〜２２ｎを制御するマイクロコンピュータであるコントローラ２３０と、後述のＲＯＭ（Read Only Memory）２３３とＲＡＭ（Random Access Memory）２３４からなり、一般的なコンピュータ装置である管理クライアントホスト２５０に接続されていて、この管理クライアントホスト２５０からのリード／ライト命令に基づいて物理ディスク２２１〜２２ｎにデータを読み書きする。

コントローラ２３０は、物理ディスク２２１〜２２ｎを制御する主体となるＣＰＵ（Central Processing Unit）２３１からなり、ＣＰＵ２３１を初期起動するファームウェア２３２を記憶しているＲＯＭ２３３と、ＣＰＵ２３１が読み込んだファームウェア２３２およびその他の動作プログラムを読み込むＲＡＭ２３４とが接続されている。

ファームウェア２３２は、装置起動制御部２３２ａ、ディスク制御部２３２ｂ、ホストＩ／Ｏ制御部２３２ｃといった各機能部を有する。装置起動制御部２３２ａは物理ディスク２２１〜２２ｎの初期化処理を行う。ディスク制御部２３２ｂは物理ディスク２２１〜２２ｎの構成情報の作成もしくは復元を行う。ホストＩ／Ｏ制御部２３２ｃは、物理ディスク２２１〜２２ｎへの実際のデータの読み書きを行う。

物理ディスク２２１〜２２ｎのうちのｍ台（ｍは２以上の自然数、ｍ≦ｎ）である物理ディスク２２１〜２２ｍには物理ディスク２２１〜２２ｎの構成情報２４１がミラーリングで書き込まれている。ディスクアレイ装置２１０に電源が投入されると、装置起動制御部２３２ａは、自らにあらかじめプログラミングされたディスクアドレス情報を使用して物理ディスク２２１〜２２ｍにアクセスして構成情報２４１を読み込み、ディスク制御部２３２ｂがこの構成情報２４１に基づいてディスクアレイ装置２１０を起動する。

このように、構成情報が１００ＭＢを超える大容量であるので、物理ディスクの側に構成情報が書き込まれるという構成のディスクアレイ装置が最近は多くなっている。しかしながら、このようなディスクアレイ装置２１０で、構成情報を含む物理ディスク２２１〜２２ｍが全て縮退するか、もしくはインターフェイス障害などによって装置起動制御部２３２ａが物理ディスク２２１〜２２ｍの全てを認識できなくなると、装置起動制御部２３２ａは構成情報２４１を読み込むことができなくなる。その結果としてディスクアレイ装置２１０は起動できなくなり、そこに記録されていた全データは消失することとなる。

ちなみに前述の特許文献１〜５は、構成情報が大容量であるのでＥＥＰＲＯＭに格納できず、物理ディスクの側に構成情報を書き込むことを余儀なくされることによって生じる上記の問題を認識していないので、その問題を解決しうる技術は当然記載されていない。

本発明の目的は、大容量の構成情報を常に有効に保存すると共に、装置の円滑な起動およびデータの有効な保存を可能とするディスクアレイ装置、ディスクアレイ装置の起動方法およびそのプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るディスクアレイ装置は、複数の物理ディスクと、物理ディスクを制御するコントローラとを備えた装置本体を有するディスクアレイ装置であって、複数の物理ディスクの全てに、装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報が書き込まれていると共に、物理ディスクに書き込まれた構成情報のアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を記憶している不揮発性記憶手段を備え、コントローラが、不揮発性記憶手段から読み取ったディスクアドレス情報に基づいて物理ディスクにアクセスして構成情報を読み取る装置起動制御部と、この構成情報に基づいて装置本体を起動するディスク制御部を有することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るディスクアレイ装置の起動方法は、複数の物理ディスクと、当該各物理ディスクを制御するコントローラとを備えた装置本体を有するディスクアレイ装置にあって、装置本体を起動する方法であって、装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報が物理ディスクに書き込まれたアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を装置起動制御部が不揮発性記憶手段から読み出した後、ディスクアドレス情報に基づいて装置起動制御部が物理ディスクに順次アクセスして構成情報を読み取り、この読み取った構成情報に基づいてディスク制御部が装置本体を起動することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るディスクアレイ装置の起動プログラムは、複数の物理ディスクと、当該各物理ディスクを制御するコントローラとを備えた装置本体を有するディスクアレイ装置が備えているコンピュータに、装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報が物理ディスクに書き込まれたアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を不揮発性記憶手段から読み出す手順と、この読み出したディスクアドレス情報に基づいて物理ディスクに順次アクセスして構成情報を読み取る手順と、この読み取った構成情報に基づいてディスクアレイ装置を起動する手順とを実行させることを特徴とする。

本発明は、上述したように、ディスクアレイ装置を構成する複数の物理ディスクの全てに構成情報を書き込むように構成したので、それらの物理ディスクのうち１つでも正常に起動するものがありさえすれば、構成情報を読み出して該ディスクアレイ装置を起動することが可能となる。これによって、大容量の構成情報を常に有効に保存すると共に、装置の円滑な起動およびデータの有効な保存が可能であるという、優れた特徴を持つディスクアレイ装置、ディスクアレイ装置の起動方法およびそのプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係るディスクアレイ装置の構成を示す説明図である。 図１で示したディスクアレイ装置を起動する際に、コントローラが行う処理を表すフローチャートである。 図１で示したディスクアレイ装置で、コントローラが行うディスクアドレス情報の書き換えの処理を表すフローチャートである。 現在のディスクアレイ装置で一般的に行われている構成情報の保存方法について示す説明図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の構成について添付図１に基づいて説明する。
最初に、本実施形態の基本的な内容について説明し、その後でより具体的な内容について説明する。
本実施形態に係るディスクアレイ装置１０は、複数の物理ディスク２１〜２ｎ（ｎは２以上の自然数）と、物理ディスクを制御するコントローラ３０とを有する。複数の物理ディスク２１〜２ｎの全てに、ディスクアレイ装置を起動する際に必要な情報である構成情報４１が書き込まれており、そして物理ディスクに書き込まれた構成情報のアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を記憶している不揮発性記憶手段３５を備える。そして、コントローラ３０は、不揮発性記憶手段から読み取ったディスクアドレス情報に基づいて物理ディスクにアクセスして構成情報を読み取る装置起動制御部３２ａと、この構成情報に基づいてディスクアレイ装置を起動するディスク制御部３２ｂを有する。

ここでコントローラ３０は、管理クライアントホスト５０からの管理コマンドに反応して、構成情報を物理ディスクから取得して不揮発性記憶手段に書き込むホストＩ／Ｏ制御部３２ｃをさらに有する。さらに、不揮発性記憶手段３５はＥＥＰＲＯＭである。

以上の構成を備えることにより、大容量の構成情報を常に有効に保存し、かつ装置の円滑な起動およびデータの有効な保存が可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るディスクアレイ装置１０の構成を示す説明図である。ディスクアレイ装置１０は、ｎ台の物理ディスク２１〜２ｎ（ｎは２以上の自然数）と、これらの物理ディスク２１〜２ｎを制御するマイクロコンピュータであるコントローラ３０と、このコントローラ３０に接続された後述のＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、ＥＥＰＲＯＭ３５からなる。

コントローラ３０は、一般的なコンピュータ装置であるクライアントホスト６０に接続されていて、このクライアントホスト６０からのリード／ライト命令に基づいて物理ディスク２１〜２ｎにデータの読み書きを行う。クライアントホスト６０は１台以上何台でも存在しうる。管理クライアントホスト５０は、クライアントホスト６０の中でも特にディスクアレイ装置１０に対する後述の管理コマンドを発する権限を有するクライアントである。管理クライアントホスト５０もまた、１台以上何台であってもよい。

コントローラ３０は、物理ディスク２１〜２ｎを制御する主体となるＣＰＵ３１からなる。そしてコントローラ３０には、ＣＰＵ３１を初期起動するファームウェア３２を記憶しているＲＯＭ３３と、ＣＰＵ３１が読み込んだファームウェア３２およびその他の動作プログラムを読み込むＲＡＭ３４と、不揮発性記憶部であるＥＥＰＲＯＭ３５とが接続されている。ＥＥＰＲＯＭ３５には、後述のディスクアドレス情報３５ａが記憶されている。

ファームウェア３２は、装置起動制御部３２ａ、ディスク制御部３２ｂ、ホストＩ／Ｏ制御部３２ｃといった各機能部を有する。装置起動制御部３２ａは物理ディスク２１〜２ｎの初期化処理を行う。ディスク制御部３２ｂは物理ディスク２１〜２ｎの構成（たとえば物理ディスク・ディスクエンクロージャー・電源等の各種リソース構成、ＲＡＩＤ構成、ＤＤＲ、スナップショット等の各種ソリューション状態など）の作成もしくは復元を行う。ホストＩ／Ｏ制御部３２ｃは、物理ディスク２１〜２ｎへの実際のデータの読み書きを行う。

装置起動制御部３２ａは、ディスクアレイ装置１０に電源が投入されるとＣＰＵ３１で最初に動作し、ＥＥＰＲＯＭ３５から物理ディスク２１〜２ｎのディスクアドレス情報３５ａを読み込む。そして装置起動制御部３２ａは、このディスクアドレス情報３５ａに基づいて、ディスク制御部３２ｂを介して物理ディスク２１〜２ｎにアクセスする。

ディスク制御部３２ｂは、ディスクアドレス情報３５ａと合致した物理ディスク２１〜２ｎの中から最初に認識した物理ディスクに記憶されている構成情報４１を取得する。そしてディスク制御部３２ｂは、この構成情報４１に基づいて物理ディスク２１〜２ｎの構成を作成もしくは復元し、ディスクアレイ装置１０を起動させる。

そしてホストＩ／Ｏ制御部３２ｃは、管理クライアントホスト５０からの管理コマンドに応じて、構成情報４１を物理ディスク２１〜２ｎの各一個一個に構成情報４１の一部データとしてミラーリングして格納する。さらにこの構成情報４１が書き込まれている物理ディスク２１〜２ｎのアドレスを取得し、ディスクアドレス情報３５ａとしてＥＥＰＲＯＭ３５に記憶させる機能も有する。このようにすれば、物理ディスク２１〜２ｎのうち１個でも読み取り可能であれば、構成情報４１を読み取って、これに基づいてディスクアレイ装置１０を起動することができる。

図２は、図１で示したディスクアレイ装置１０を起動する際に、コントローラ３０が行う処理を表すフローチャートである。ディスクアレイ装置１０に電源が投入されると、装置起動制御部３２ａがまずＣＰＵ３１で最初に動作を開始して（ステップＳ１０１）、まずＥＥＰＲＯＭ３５から物理ディスク２１〜２ｎのディスクアドレス情報３５ａを読み込む（ステップＳ１０２）。

そして装置起動制御部３２ａは、ディスク制御部３２ｂを介して、物理ディスク２１〜２ｎのディスクアドレス情報３５ａに記録されたアドレスに順次アクセスして（ステップＳ１０３）、構成情報４１の読み取りを試みる（ステップＳ１０４）。読み取りに成功すればステップＳ１０５に進み、ディスク制御部３２ｂが読み取った構成情報４１の内容によってディスクアレイ装置１０を起動して（ステップＳ１０５）処理を終了する。

ステップＳ１０４で構成情報４１の読み取りに失敗すれば、装置起動制御部３２ａは、構成情報４１の読み取りを試行していない物理ディスク２１〜２ｎがまだ残っていればその物理ディスクについてステップＳ１０４の判断を繰り返す（ステップＳ１０６〜１０７）。

ステップＳ１０６で、読み取りを試行していない物理ディスク２１〜２ｎが残っていない場合に限って、起動不可能のエラーとしてエラー処理を行って（ステップＳ１０８）処理を終了する。しかしながら、物理ディスク２１〜２ｎの中で構成情報４１の読み取りが可能なものが１つでもあれば、その構成情報４１の内容によってステップＳ１０５の起動処理が可能であるので、ディスクアレイ装置１０が起動不可能となることは希である。

図３は、図１で示したディスクアレイ装置１０で、コントローラ３０が行うディスクアドレス情報３５ａの書き換えの処理を表すフローチャートである。このディスクアドレス情報３５ａの書き換えは、管理クライアントホスト５０からの管理コマンドによって、コントローラ３０が任意のタイミングで行うことができる。

たとえば、ディスクアレイ装置１０もしくは管理クライアントホスト５０の電源を切る際にディスクアドレス情報３５ａの書き換えを行うようにしてもよいし、またタイマーによって数日ごとに行うようにしてもよいし、ディスクアレイ装置１０の構成情報４１に対して何らかの変化があった時に行うようにしてもよい。ちなみにクライアントホスト６０には、このような管理コマンドをディスクアレイ装置１０に対して発する権限はない。

管理クライアントホスト５０からの管理コマンドを受けた（ステップＳ２０１）ホストＩ／Ｏ制御部３２ｃは、物理ディスク２１〜２ｎにアクセスして構成情報４１の記録されているアドレスを取得し（ステップＳ２０２）、その内容をディスクアドレス情報３５ａとしてＥＥＰＲＯＭ３５に上書きする（ステップＳ２０３）。

これによって、管理クライアントホスト５０を操作するディスクアレイ装置１０の管理者は、構成情報４１の堅牢性を高め、ディスクアドレス情報３５ａが不適切であるためにディスクアレイ装置１０を起動できなくなってしまうという危険性を軽減することができる。

（第１の実施形態の全体的な動作）
次に、上記の実施形態の全体的な動作について説明する。本発明に係るディスクアレイ装置の起動方法は、複数の物理ディスクと、当該各物理ディスクを制御するコントローラとを備えた装置本体を有するディスクアレイ装置にあって、装置本体を起動する方法であって、装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報が物理ディスクに書き込まれたアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を装置起動制御部が不揮発性記憶手段から読み出した（図２・ステップＳ１０１〜１０２）後、ディスクアドレス情報に基づいて装置起動制御部が物理ディスクに順次アクセスして構成情報を読み取り（図２・ステップＳ１０３〜１０４）、この読み取った構成情報に基づいてディスク制御部が装置本体を起動する（図２・ステップＳ１０５）。

さらに、管理クライアントホストからの管理コマンドに反応して（図３・ステップＳ２０１）、ホストＩ／Ｏ制御部がディスクアドレス情報を物理ディスクから取得して不揮発性記憶手段に書き込む（図３・ステップＳ２０２〜２０３）。

ここで、上記各動作ステップについては、これをコンピュータで実行可能にプログラム化し、これらを前記各ステップを直接実行する主体であるＣＰＵ３１に実行させるようにしてもよい。
この構成および動作により、本実施形態は以下のような効果を奏する。

本実施形態によれば、ディスクアレイ装置を構成する複数の物理ディスクのうち、１つでも正常に起動するものがありさえすれば、構成情報を読み出して該ディスクアレイ装置を起動することが可能となる。従って、構成情報が１００ＭＢ以上の大容量となってＥＥＰＲＯＭに格納できなくなったディスクアレイ装置であっても、該ディスクアレイ装置の起動時の信頼性を向上させることが可能である。また、この構成情報の耐冗長破壊性および格納可用性を向上させることが可能である。

これまで本発明について図面に示した特定の実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができる。

複数の物理ディスクを備えるディスクアレイ装置に適用可能である。特に、構成情報が１００ＭＢ以上の大容量である場合に好適である。

１０ ディスクアレイ装置
２１、２ｎ 物理ディスク
３０ コントローラ
３１ ＭＰＵ
３２ ファームウェア
３２ａ 装置起動制御部
３２ｂ ディスク制御部
３２ｃ ホストＩ／Ｏ制御部
３３ ＲＯＭ
３４ ＲＡＭ
３５ ＥＥＰＲＯＭ
３５ａ ディスクアドレス情報
４１ 構成情報
５０ 管理クライアントホスト
６０ クライアントホスト

Claims (6)

1. 複数の物理ディスクと、前記物理ディスクを制御するコントローラとを備えた装置本体を有するディスクアレイ装置であって、
   前記複数の物理ディスクの全てに、前記装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報が書き込まれていると共に、
   前記物理ディスクに書き込まれた構成情報のアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を記憶している不揮発性記憶手段を備え、
   前記コントローラが、前記不揮発性記憶手段から読み取った前記ディスクアドレス情報に基づいて前記物理ディスクにアクセスして前記構成情報を読み取る装置起動制御部と、この構成情報に基づいて前記装置本体を起動するディスク制御部を有することを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 前記コントローラが、管理クライアントホストからの管理コマンドに反応して、前記ディスクアドレス情報を前記物理ディスクから取得して前記不揮発性記憶手段に書き込むホストＩ／Ｏ制御部を有することを特徴とする、請求項１に記載のディスクアレイ装置。
3. 前記不揮発性記憶手段がＥＥＰＲＯＭであることを特徴とする、請求項１に記載のディスクアレイ装置。
4. 複数の物理ディスクと、当該各物理ディスクを制御するコントローラとを備えた装置本体を有するディスクアレイ装置にあって、前記装置本体を起動する方法であって、
   前記装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報が前記物理ディスクに書き込まれたアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を装置起動制御部が不揮発性記憶手段から読み出した後、
   前記ディスクアドレス情報に基づいて前記装置起動制御部が前記物理ディスクに順次アクセスして前記構成情報を読み取り、
   この読み取った前記構成情報に基づいてディスク制御部が前記装置本体を起動することを特徴とするディスクアレイ装置の起動方法。
5. 前記装置本体の起動後、管理クライアントホストからの管理コマンドに反応して、ホストＩ／Ｏ制御部が前記ディスクアドレス情報を前記不揮発性記憶手段に書き込むことを特徴とする、請求項４に記載のディスクアレイ装置の起動方法。
6. 複数の物理ディスクと、当該各物理ディスクを制御するコントローラとを備えた装置本体を有するディスクアレイ装置が備えているコンピュータに、
   前記装置本体を起動する際に必要な情報である構成情報が前記物理ディスクに書き込まれたアドレスに関する情報であるディスクアドレス情報を不揮発性記憶手段から読み出す手順と、
   この読み出した前記ディスクアドレス情報に基づいて前記物理ディスクに順次アクセスして前記構成情報を読み取る手順と、
   この読み取った前記構成情報に基づいて前記ディスクアレイ装置を起動する手順とを実行させることを特徴とするディスクアレイ装置の起動プログラム。

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