JP2010231548A - Disk array device and backup method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複数の記憶装置を備えたディスクアレイ装置及びそのバックアップ方法に関する。 The present invention relates to a disk array device having a plurality of storage devices and a backup method thereof.
一般に、ディスクアレイ装置は、データが格納される複数の記憶装置、例えば磁気ディスク装置と、これら複数の磁気ディスク装置とコンピュータ等の上位装置間のデータの送受信を制御するコントローラとを備えている。また、ディスクアレイ装置には、ディスクアレイ装置が接続される上位装置とのデータの送受信を高速に処理するため、磁気ディスク装置よりもデータの書き込み/読み出し速度が速い揮発性メモリであるキャッシュメモリを備えている。 In general, a disk array device includes a plurality of storage devices that store data, such as magnetic disk devices, and a controller that controls transmission and reception of data between the plurality of magnetic disk devices and a host device such as a computer. In addition, the disk array device includes a cache memory, which is a volatile memory having a higher data writing / reading speed than the magnetic disk device in order to process data transmission / reception with a host device to which the disk array device is connected at high speed. I have.
コントローラは、通常動作時、キャッシュメモリを利用して上位装置と高速にデータの送受信を行うと共に、キャッシュメモリで保持しているデータを、自装置の処理タイミングで不揮発性メモリである磁気ディスク装置へ格納する。 During normal operation, the controller uses the cache memory to send and receive data to and from the host device at high speed, and the data held in the cache memory is transferred to the magnetic disk device, which is a non-volatile memory, at the processing timing of its own device. Store.
このようなディスクアレイ装置では、動作中に停電等によって意図しない電源供給停止(以下、電源断と称す)が起きると、磁気ディスク装置へ格納していない、キャッシュメモリでのみ保持しているデータが失われるおそれがある。そのため、ディスクアレイ装置には、電源断によるデータの損失に防止するための様々な手段を備えている。 In such a disk array device, if an unintended power supply stop (hereinafter referred to as power supply interruption) occurs due to a power failure or the like during operation, data stored only in the cache memory that is not stored in the magnetic disk device is stored. May be lost. Therefore, the disk array device is provided with various means for preventing data loss due to power interruption.
例えば、ディスクアレイ装置に、バッテリ及びキャッシュメモリ内のデータをバックアップするための不揮発性メモリから成るバックアップユニットを備え、電源断時、コントローラによりバッテリの電力を用いてキャッシュメモリ内のデータをバックアップユニットで保存し(以下、バックアップ動作と称す)、次にディスクアレイ装置が起動されたとき(電源断からの復旧時)、バックアップユニットで保存したデータをキャッシュメモリへ戻すことでデータの損失を抑制している。 For example, the disk array device includes a backup unit including a nonvolatile memory for backing up data in the battery and the cache memory. When the power is turned off, the data in the cache memory is transferred to the backup unit by using the battery power by the controller. Save (hereinafter referred to as backup operation), the next time the disk array device is started up (when recovering from a power failure), the data saved in the backup unit is returned to the cache memory to reduce data loss. Yes.
なお、ディスクアレイ装置に関するものではないが、コンピュータが備えるメモリに格納されたデータをバックアップするための手法が、例えば特許文献1に記載されている。 Although not related to the disk array device, for example, Patent Document 1 describes a method for backing up data stored in a memory included in a computer.
特許文献1に記載のメモリバックアップ装置では、バッテリから電力を供給することでデータを保持するSRAMに、バックアップ対象となるRAM内のデータを周期的にコピーしておき、電源断からの復旧時、SRAMにバックアップされたデータをRAMに戻すことが記載されている。 In the memory backup device described in Patent Document 1, the data in the RAM to be backed up is periodically copied to the SRAM that holds the data by supplying power from the battery. It is described that data backed up in SRAM is returned to RAM.
上述した背景技術のディスクアレイ装置では、バックアップ動作によって電力容量が低下したバッテリを、次にディスクアレイ装置に電源が投入された時点で充電する。 In the disk array device of the background art described above, the battery whose power capacity has been reduced by the backup operation is charged when the disk array device is next powered on.
ここで、背景技術のディスクアレイ装置では、充電が未完了の状態で再び電源断が起きたときにバッテリの電力容量不足によってバックアップ動作が中途で終わるのを防止するため、バッテリが満充電になるまで、上位装置からディスクアレイ装置へ送信されたデータをキャッシュメモリと共に磁気ディスク装置にも必ず格納することで、データの損失が発生するのを防止している。 Here, in the disk array device of the background art, the battery is fully charged in order to prevent the backup operation from ending in the middle due to insufficient power capacity of the battery when the power is cut off again in a state where the charging is not completed. Until this time, data transmitted from the host device to the disk array device is always stored in the magnetic disk device together with the cache memory, thereby preventing data loss.
そのため、背景技術のディスクアレイ装置では、バッテリの充電中に、キャッシュメモリよりもデータの書き込み/読み出し速度が遅い磁気ディスク装置に必ずアクセスすることになるため、バッテリが満充電になるまで上位装置とディスクアレイ装置間のデータの転送速度が低下してしまう問題がある。 For this reason, the disk array device of the background art always accesses a magnetic disk device whose data writing / reading speed is slower than that of the cache memory while the battery is being charged. Therefore, until the battery is fully charged, There is a problem in that the data transfer speed between the disk array devices decreases.
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、バッテリへの充電期間における上位装置とディスクアレイ装置間のデータ転送速度が低下する機会を低減できるディスクアレイ装置及びそのバックアップ方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and a disk capable of reducing the chance that the data transfer rate between the host device and the disk array device during the charging period of the battery decreases. An object of the present invention is to provide an array device and a backup method thereof.
上記目的を達成するため本発明のディスクアレイ装置は、上位装置から送信されたデータを一時的に保持する揮発性メモリであるキャッシュメモリと、
前記キャッシュメモリで保持されたデータが格納される、前記キャッシュメモリよりもデータの書き込み/読み出し速度が遅い不揮発性メモリである記憶装置と、
意図しない電源供給停止時に前記キャッシュメモリで保持されたデータをバックアップするための、不揮発性メモリから成るバックアップユニットと、
電源供給時に充電されると共に、意図しない電源供給停止時に、前記キャッシュメモリで保持しているデータを前記バックアップユニットで保存するバックアップ動作で必要な電力を供給するバッテリと、
意図しない電源供給停止時、前記バックアップ動作を実行すると共に、前記電源供給停止からの復旧時、前記バックアップ動作で必要な電力容量及び前記バッテリに残っている電力容量を計算し、前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っているか否かを判定し、前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っている場合、前記キャッシュメモリを利用して前記上位装置とデータを送受信するコントローラと、
を有する。
In order to achieve the above object, a disk array device of the present invention includes a cache memory that is a volatile memory that temporarily holds data transmitted from a host device, and
A storage device that is a non-volatile memory in which data held in the cache memory is stored and data writing / reading speed is slower than the cache memory;
A backup unit comprising a non-volatile memory for backing up data held in the cache memory when an unintended power supply is stopped;
A battery that is charged at the time of power supply and supplies power necessary for a backup operation in which the data stored in the cache memory is stored by the backup unit when an unintended power supply is stopped.
When unintentional power supply is stopped, the backup operation is executed, and when recovering from the power supply stop, the power capacity necessary for the backup operation and the power capacity remaining in the battery are calculated, and the backup is performed on the battery. A controller that determines whether or not a power capacity necessary for operation remains, and if the power capacity necessary for the backup operation remains in the battery, a controller that transmits and receives data to and from the host device using the cache memory; ,
Have
一方、本発明のバックアップ方法は、上位装置から送信されたデータを一時的に保持する揮発性メモリであるキャッシュメモリと、
前記キャッシュメモリで保持されたデータが格納される、前記キャッシュメモリよりもデータの書き込み/読み出し速度が遅い不揮発性メモリである記憶装置と、
意図しない電源供給停止時に前記キャッシュメモリで保持されたデータをバックアップするための、不揮発性メモリから成るバックアップユニットと、
電源供給時に充電されると共に、意図しない電源供給停止時に、前記キャッシュメモリで保持しているデータを前記バックアップユニットで保存するバックアップ動作で必要な電力を供給するバッテリと、
を有するディスクアレイ装置における前記キャッシュメモリに格納されたデータのバックアップ方法であって、
意図しない電源供給停止時、前記キャッシュメモリで保持しているデータを前記バックアップユニットに格納するバックアップ動作を実行し、
前記電源供給停止からの復旧時、
前記バックアップ動作で必要な電力容量及び前記バッテリに残っている電力容量を計算し、
前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っているか否かを判定し、
前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っている場合、前記キャッシュメモリを利用して前記上位装置とデータを送受信する方法である。
On the other hand, the backup method of the present invention includes a cache memory that is a volatile memory that temporarily holds data transmitted from a host device, and
A storage device that is a non-volatile memory in which data held in the cache memory is stored and data writing / reading speed is slower than the cache memory;
A backup unit comprising a non-volatile memory for backing up data held in the cache memory when an unintended power supply is stopped;
A battery that is charged at the time of power supply and supplies power necessary for a backup operation in which the data stored in the cache memory is stored by the backup unit when an unintended power supply is stopped.
A method for backing up data stored in the cache memory in a disk array device comprising:
When unintentional power supply stop, execute the backup operation to store the data held in the cache memory in the backup unit,
When recovering from the power supply stop,
Calculate the power capacity required for the backup operation and the power capacity remaining in the battery,
Determine whether the battery has the power capacity necessary for the backup operation,
This is a method of transmitting and receiving data to and from the host device using the cache memory when the power capacity necessary for the backup operation remains in the battery.
本発明によれば、バッテリへの充電期間における上位装置とディスクアレイ装置間のデータ転送速度が低下する機会が低減される。 According to the present invention, the chance that the data transfer rate between the host device and the disk array device during the charging period of the battery is reduced is reduced.
次に本発明について図面を用いて説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明のディスクアレイ装置の一構成例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a disk array device according to the present invention.
図1に示すように、ディスクアレイ装置2は、上位装置1とディスクアレイ装置間のデータの送受信及びディスクアレイ装置2の動作を制御するコントローラ21と、上位装置1からディスクアレイ装置2に送信されたデータを一時的に保持する揮発性メモリであるキャッシュメモリ22と、意図しない電源断時にキャッシュメモリ22で保持されたデータをバックアップするための、不揮発性メモリから成るバックアップユニット23と、意図しない電源断時に、コントローラ21、キャッシュメモリ22及びバックアップユニット23に電力を供給するバッテリ24と、上位装置1から送信されたデータが格納される不揮発性メモリである磁気ディスク装置25とを有する構成である。 As shown in FIG. 1, the disk array device 2 is transmitted from the host device 1 to the disk array device 2 and the controller 21 that controls the transmission / reception of data between the host device 1 and the disk array device and the operation of the disk array device 2. A cache memory 22 that is a volatile memory that temporarily holds the stored data, a backup unit 23 that includes a nonvolatile memory for backing up the data held in the cache memory 22 when the power is unintentionally disconnected, and an unintended power source. The battery 24 supplies power to the controller 21, the cache memory 22 and the backup unit 23 when disconnected, and a magnetic disk device 25 which is a nonvolatile memory in which data transmitted from the host device 1 is stored.
コントローラ21は、例えば演算機能及びメモリ機能を備えたLSI(Large scale Integrated Circuit)等によって構成されてもよく、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、CPU、該CPUの処理に必要なデータが格納される記憶装置及びCPUに所定の処理を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体を備えた処理装置によって構成されていてもよい。記録媒体は、磁気ディスク、半導体メモリ、磁気テープ、CD(compact disk)−ROM、DVD(digital versatile disk)、その他の記録媒体であってもよい。処理装置は、記録媒体に記録されたプログラムを記憶装置にロードし、該プログラムにしたがってCPUによりコントローラ21としての処理を実行する。 The controller 21 may be configured by, for example, an LSI (Large Scale Integrated Circuit) having an arithmetic function and a memory function, and stores an A / D converter, a D / A converter, a CPU, and data necessary for the processing of the CPU. The processing device may include a storage device and a recording medium on which a program for causing the CPU to execute a predetermined process is recorded. The recording medium may be a magnetic disk, semiconductor memory, magnetic tape, CD (compact disk) -ROM, DVD (digital versatile disk), or other recording medium. The processing device loads the program recorded on the recording medium into the storage device, and executes processing as the controller 21 by the CPU according to the program.
なお、バッテリ24は、ディスクアレイ装置2の動作時(電源供給時)、不図示の電源装置から出力される所定の電源電圧によって充電されているものとする。また、コントローラ21は、バッテリ24の出力電圧を常に監視すると共に、バッテリ24の使用履歴を不図示のメモリ等に保存しておく。 It is assumed that the battery 24 is charged with a predetermined power supply voltage output from a power supply device (not shown) when the disk array device 2 is operating (when power is supplied). In addition, the controller 21 constantly monitors the output voltage of the battery 24 and saves the usage history of the battery 24 in a memory (not shown) or the like.
このような構成において、コントローラ21は、通常動作時、キャッシュメモリ22を用いて上位装置1と高速にデータの送受信を行うと共に、キャッシュメモリ22で保持しているデータを、自装置の処理タイミングで不揮発性メモリである磁気ディスク装置25へ格納する。 In such a configuration, the controller 21 performs high-speed data transmission / reception with the host device 1 using the cache memory 22 during normal operation, and the data held in the cache memory 22 is processed at the processing timing of the own device. The data is stored in the magnetic disk device 25 which is a nonvolatile memory.
コントローラ21は、意図しない電源断の発生を検出すると、キャッシュメモリ22内のデータが失われないように、キャッシュメモリ22で保持しているデータを全てバックアップユニット23に格納する。コントローラ21による、キャッシュメモリ22内のデータをバックアップユニット23に保存するバックアップ動作で必要な電力はバッテリ24から供給される。なお、電源断は、コントローラ21、キャッシュメモリ22、バックアップユニット23及びディスク装置25へ所要の電力を供給すると共にバッテリ24を充電するための所定の電源電圧(直流電圧)を生成する、不図示の電源装置の出力電圧を測定することで検出できる。 When the controller 21 detects the occurrence of an unintended power interruption, the controller 21 stores all the data held in the cache memory 22 in the backup unit 23 so that the data in the cache memory 22 is not lost. Electric power necessary for the backup operation in which the controller 21 stores the data in the cache memory 22 in the backup unit 23 is supplied from the battery 24. It should be noted that the power cut-off supplies a required power to the controller 21, the cache memory 22, the backup unit 23, and the disk device 25 and generates a predetermined power supply voltage (DC voltage) for charging the battery 24 (not shown). It can be detected by measuring the output voltage of the power supply.
意図しない電源断が発生した後、ディスクアレイ装置2が次に起動されると(電源断からの復旧時)、コントローラ21は、まずキャッシュメモリ22のメモリ容量の値を取得し、その値からバックアップ動作で必要な電力容量を計算する。また、コントローラ21は、バッテリ24の電圧及びその使用履歴からバッテリ24に残っている電力容量を計算する。 When the disk array device 2 is started next time after an unintentional power failure occurs (at the time of recovery from power failure), the controller 21 first obtains the value of the memory capacity of the cache memory 22 and backs up from that value. Calculate the power capacity required for operation. Further, the controller 21 calculates the power capacity remaining in the battery 24 from the voltage of the battery 24 and its usage history.
そして、上記バックアップ動作で必要な電力容量とバッテリ24に残っている電力容量と比較し、バックアップ動作で必要な電力容量がバッテリ24に残っている電力容量よりも少ない場合は、バックアップユニット23に格納されたデータをキャッシュメモリ22へ戻し、バッテリ24を充電しつつキャッシュメモリ22を利用して上位装置1と高速にデータの送受信を行う。また、コントローラ21は、キャッシュメモリ22で保持しているデータを、自装置の処理タイミングで不揮発性メモリである磁気ディスク装置25へ格納する。 When the power capacity required for the backup operation is smaller than the power capacity remaining in the battery 24, the power capacity required for the backup operation is compared with the power capacity remaining in the battery 24, and stored in the backup unit 23. The returned data is returned to the cache memory 22, and data is transmitted / received to / from the host device 1 at high speed using the cache memory 22 while charging the battery 24. Further, the controller 21 stores the data held in the cache memory 22 in the magnetic disk device 25 which is a nonvolatile memory at the processing timing of the own device.
一方、バックアップ動作で必要な電力容量がバッテリ24に残っている電力容量よりも大きい場合、コントローラ21は、背景技術のディスクアレイ装置と同様に、上位装置1からディスクアレイ装置2へ送信されたデータをキャッシュメモリ22と共に磁気ディスク装置25にも必ず格納し、データの損失が発生するのを防止する。 On the other hand, when the power capacity required for the backup operation is larger than the power capacity remaining in the battery 24, the controller 21 transmits the data transmitted from the host device 1 to the disk array device 2 in the same manner as the disk array device of the background art. Are always stored in the magnetic disk device 25 together with the cache memory 22 to prevent data loss.
この背景技術と同様の動作は、電源断からの復旧と同時に開始されるバッテリ24への充電動作により、バッテリ24の電力容量が十分に大きくなるまで、例えばバッテリ24の電力容量がバックアップ動作で必要な電力容量よりも大きくなるまで、あるいはバッテリ24が満充電となるまで実行する。 The operation similar to this background art is necessary until the power capacity of the battery 24 becomes sufficiently large due to the charging operation of the battery 24 started simultaneously with the recovery from the power interruption, for example, the power capacity of the battery 24 is necessary for the backup operation. The process is executed until the power capacity becomes larger than the maximum power capacity or until the battery 24 is fully charged.
本発明のディスクアレイ装置によれば、意図しない電源断からの復旧時、バッテリ24が完全に充電されていなくとも(満充電でなくても)、バッテリ24にバックアップ動作で必要な電力容量が残っていれば、キャッシュメモリ22を利用した上位装置1とディスクアレイ装置2間の高速なデータ転送処理を実行する。 According to the disk array device of the present invention, even when the battery 24 is not fully charged (even if it is not fully charged) at the time of recovery from an unintentional power interruption, the power capacity necessary for the backup operation remains in the battery 24. If so, high-speed data transfer processing between the host device 1 and the disk array device 2 using the cache memory 22 is executed.
そのため、背景技術のディスクアレイ装置よりも、バッテリ24への充電期間における上位装置1とディスクアレイ装置2間のデータ転送速度が低下する機会が低減する。 Therefore, the chance that the data transfer rate between the host device 1 and the disk array device 2 during the charging period of the battery 24 is lower than that of the disk array device of the background art.
1 上位装置
2 ディスクアレイ装置
21 コントローラ
22 キャッシュメモリ
23 バックアップユニット
24 バッテリ
25 磁気ディスク装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Host apparatus 2 Disk array apparatus 21 Controller 22 Cache memory 23 Backup unit 24 Battery 25 Magnetic disk apparatus
Claims (6)
前記キャッシュメモリで保持されたデータが格納される、前記キャッシュメモリよりもデータの書き込み/読み出し速度が遅い不揮発性メモリである記憶装置と、
意図しない電源供給停止時に前記キャッシュメモリで保持されたデータをバックアップするための、不揮発性メモリから成るバックアップユニットと、
電源供給時に充電されると共に、意図しない電源供給停止時に、前記キャッシュメモリで保持しているデータを前記バックアップユニットで保存するバックアップ動作で必要な電力を供給するバッテリと、
意図しない電源供給停止時、前記バックアップ動作を実行すると共に、前記電源供給停止からの復旧時、前記バックアップ動作で必要な電力容量及び前記バッテリに残っている電力容量を計算し、前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っているか否かを判定し、前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っている場合、前記キャッシュメモリを利用して前記上位装置とデータを送受信するコントローラと、
を有するディスクアレイ装置。 A cache memory that is a volatile memory that temporarily holds data transmitted from the host device;
A storage device that is a non-volatile memory in which data held in the cache memory is stored and data writing / reading speed is slower than the cache memory;
A backup unit comprising a non-volatile memory for backing up data held in the cache memory when an unintended power supply is stopped;
A battery that is charged at the time of power supply and supplies power necessary for a backup operation in which the data stored in the cache memory is stored by the backup unit when an unintended power supply is stopped.
When the power supply is not intended to be stopped, the backup operation is executed, and at the time of recovery from the power supply stop, the power capacity necessary for the backup operation and the power capacity remaining in the battery are calculated, and the backup is stored in the battery. A controller that determines whether or not a power capacity necessary for operation remains, and if the power capacity necessary for the backup operation remains in the battery, a controller that transmits and receives data to and from the host device using the cache memory; ,
A disk array device.
前記電源供給停止からの復旧時、前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っていない場合、前記バッテリの電力容量が前記バックアップ動作で必要な電力容量よりも大きくなるまで、前記上位装置から送信されたデータを前記キャッシュメモリと共に前記記憶装置にも格納する請求項1記載のディスクアレイ装置。 The controller is
When the power capacity necessary for the backup operation does not remain in the battery at the time of recovery from the power supply stop, until the power capacity of the battery becomes larger than the power capacity necessary for the backup operation, The disk array device according to claim 1, wherein the transmitted data is stored in the storage device together with the cache memory.
前記電源供給停止からの復旧時、前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っていない場合、前記バッテリが満充電になるまで、前記上位装置から送信されたデータを前記キャッシュメモリと共に前記記憶装置にも格納する請求項1記載のディスクアレイ装置。 The controller is
When the power supply necessary for the backup operation does not remain in the battery at the time of recovery from the power supply stop, the data transmitted from the host device is stored together with the cache memory until the battery is fully charged. 2. The disk array device according to claim 1, which is also stored in the device.
前記キャッシュメモリで保持されたデータが格納される、前記キャッシュメモリよりもデータの書き込み/読み出し速度が遅い不揮発性メモリである記憶装置と、
意図しない電源供給停止時に前記キャッシュメモリで保持されたデータをバックアップするための、不揮発性メモリから成るバックアップユニットと、
電源供給時に充電されると共に、意図しない電源供給停止時に、前記キャッシュメモリで保持しているデータを前記バックアップユニットで保存するバックアップ動作で必要な電力を供給するバッテリと、
を有するディスクアレイ装置における前記キャッシュメモリに格納されたデータのバックアップ方法であって、
意図しない電源供給停止時、前記キャッシュメモリで保持しているデータを前記バックアップユニットに格納するバックアップ動作を実行し、
前記電源供給停止からの復旧時、
前記バックアップ動作で必要な電力容量及び前記バッテリに残っている電力容量を計算し、
前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っているか否かを判定し、
前記バッテリに前記バックアップ動作で必要な電力容量が残っている場合、前記キャッシュメモリを利用して前記上位装置とデータを送受信するバックアップ方法。 A cache memory that is a volatile memory that temporarily holds data transmitted from the host device;
A storage device that is a non-volatile memory in which data held in the cache memory is stored and data writing / reading speed is slower than the cache memory;
A backup unit comprising a non-volatile memory for backing up data held in the cache memory when an unintended power supply is stopped;
A battery that is charged at the time of power supply and supplies power necessary for a backup operation in which data stored in the cache memory is stored by the backup unit when an unintended power supply is stopped;
A method for backing up data stored in the cache memory in a disk array device comprising:
When unintentional power supply stop, execute the backup operation to store the data held in the cache memory in the backup unit,
When recovering from the power supply stop,
Calculate the power capacity required for the backup operation and the power capacity remaining in the battery,
Determine whether the battery has the power capacity necessary for the backup operation,
A backup method for transmitting and receiving data to and from the host device using the cache memory when the power capacity necessary for the backup operation remains in the battery.
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