JP2012094215A

JP2012094215A - ディスク装置及びその代替処理方法

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Publication number: JP2012094215A
Application number: JP2010240960A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Numata; 道弘沼田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】読み出しエラー発生時におけるホストコントローラの処理性能の低下を回避する。
【解決手段】ディスクの読み出しエラーの発生により、代替処理実行命令がホストコントローラ２０から発行されると、ディスク装置１０は、命令により指定されたエラーセクタについてのデータがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されているか否かを確認し、当該データがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されている場合、当該データのキャッシュメモリ１１Ｃからの読み出しを実行して、読み出したデータを用いて代替セクタへの書き戻しを行う。また、ディスク装置１０は、命令により指定されたエラーセクタについてのデータがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されていない場合、エラーセクタからのデータ読み出しを実行する。そのデータ読み出しが成功した場合には、ディスク装置１０は、読み出したデータを用いて代替セクタへの書き戻しを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、上位装置から発行されるコマンドに従ってデータの読み書きを行うディスク装置及びその代替処理方法に関する。

上位装置としてのホストコントローラから発行されるリード要求に対し、ハードディスク装置（以下、適宜「ＨＤＤ」と呼ぶ）は、そのリード要求に対応するセクタからデータを読み取って、ホストコントローラに出力する。データの読み取りの際に、読み出しエラーが発生すると、ＨＤＤは、読み出しリトライ処理や代替処理を行うのが一般的となっている（例えば、特許文献１参照）。ここで、代替処理とは、ＨＤＤが、読み取りエラーが発生したセクタ（エラーセクタ）を、自身の持つ予備セクタに再割り当てする処理である。

特開２０００−２１５６２１号公報

また、ＨＤＤの中には、読み出しエラーが発生すると、ホストコントローラにエラー情報を出力するものが考えられる。この場合、ホストコントローラは、ＨＤＤに対して、代替処理の実行要求コマンドを発行する。ＨＤＤは、このコマンドを受けて、エラーセクタのセクタ番号を予備セクタに割り振り、予備セクタにバックアップデータを書き戻す。この際、ホストコントローラは、内部メモリから読み出したり、冗長構成のディスク装置から再構成する等してバックアップデータを取得し、書き込みコマンドとともにＨＤＤに送信する。ＨＤＤは、ホストコントローラから送信されたバックアップデータを、予備セクタに書き込む。

しかしながら、ホストコントローラから送信されるバックアップデータを用いてデータを復旧するタイプのシステムでは、そのバックアップデータの書き込み処理等によって、本来、ホストコントローラが実行すべき処理の実行が妨げられる。この結果、ホストコントローラの処理性能が一時的に低下し、ホストコントローラを含むシステム全体の性能が低下するおそれがある。

ホストコントローラがバックアップデータの書き込み処理等を行う必要があるシステム構成では、上記特許文献１などに開示されたようなＨＤＤが単独でリトライ処理や代替処理を行うシステムとは異なり、ホストコントローラの処理低下を回避するのは極めて困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ディスク装置の読み出しエラー発生時におけるホストコントローラの処理性能の低下を回避することができるディスク装置及びその代替処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のディスク装置は、ホストコントローラから送信されたデータを記憶する記憶部と、前記データを前記記憶部から読み出すディスクコントローラとを備え、前記ディスクコントローラは、前記ホストコントローラからの代替処理命令に応答して、前記読み出しエラーが発生した前記記憶部のエラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されているか否かを確認し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、当該データの前記キャッシュメモリからの読み出しを実行する一方、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されていない場合、前記読み出しエラーが発生したエラーデータ領域からのデータ読み出しを実行し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、又は前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功した場合、予備データ領域を当該エラー領域の代替領域として設定するとともに、読み出したデータを当該代替領域に書き込み、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した場合、予備データ領域を当該エラーデータ領域の代替領域として設定し、前記読み出したデータを前記代替領域に書き込んだ後、又は前記予備データ領域を前記エラーデータ領域の代替領域として設定した後に、前記データの読み出しの成否に関する情報が付加された命令実行完了通知を、前記ホストコントローラに送信することを特徴とする。

また、本発明のディスク装置の代替処理方法は、ディスクコントローラが、ホストコントローラからの代替処理命令に応答して、前記読み出しエラーが発生した記憶部のエラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されているか否かを確認し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、当該データの前記キャッシュメモリからの読み出しを実行する一方、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されていない場合、前記読み出しエラーが発生したエラーデータ領域からのデータ読み出しを実行するステップと、前記ディスクコントローラが、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、又は前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功した場合、予備データ領域を当該エラー領域の代替領域として設定するとともに、読み出したデータを当該代替領域に書き込むステップと、前記ディスクコントローラが、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した場合、予備データ領域を当該エラーデータ領域の代替領域として設定するステップと、前記ディスクコントローラが、前記読み出したデータを前記代替領域に書き込んだ後、又は前記予備データ領域を前記エラーデータ領域の代替領域として設定した後に、前記データ読み出しの成否に関する情報が付加された命令実行完了通知を前記ホストコントローラに送信する送信ステップとを含む。

従って、エラーデータ領域からのデータ読み出しを行う際にかかる回転待ち時間やデータ転送のロスを解消することができる。また、エラーデータ領域からのデータ読み出しを何度も実行する再読み出し動作により、ホストコントローラからの応答に遅延が発生するのを有効に防止することができる。

本発明によれば、ディスク装置の読み出しエラー発生時におけるホストコントローラの処理性能の低下を回避することができる。

本発明の実施形態に係るディスク装置とホストコントローラとの構成を示すブロック図である。ディスク装置とホストコントローラとの代替処理における処理動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るディスクシステム１は、ディスク装置１０と、ホストコントローラ２０と、を備える。ディスク装置１０は、ホストコントローラ２０に接続されている。

ディスク装置１０は、ディスクコントローラ１１とディスク部１２（記憶部）を備える。ディスクコントローラ１１は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）１１Ａ、内部メモリ１１Ｂ、キャッシュメモリ１１Ｃ等を備える。ＭＰＵ１１Ａは、ディスク装置１０全体を制御し、ホストコントローラ２０から受信した各種要求を解釈して、各構成要素に指示を送信する。内部メモリ１１Ｂは、ディスク装置１０内部で使用する各種プログラムや、各種テーブル、所定のデータ等を保持する。キャッシュメモリ１１Ｃは、ホストコントローラ２０から受信したデータ及びホストコントローラ２０に送信するデータを一時的に保持する。

ディスクコントローラ１１は、ホストコントローラ２０からの命令に応答してディスク部１２に対するデータの書き込み／読み出し等の処理を行う。具体的に、ディスクコントローラ１１は、ホストコントローラ２０から書き込み命令及び書き込み対象のデータを受信すると、書き込み対象のデータをキャッシュメモリ１１Ｃに一時的に保持する。そして、ディスクコントローラ１１は、所定のタイミングで、書き込み命令に従って書き込み対象のデータをディスク部１２の対応するセクタに書き込む。また、ディスクコントローラ１１は、ホストコントローラ２０から読み出し命令を受信すると、読み出し命令に従って読み出し対象のデータをディスク部１２の対応するセクタから読み出してキャッシュメモリ１１Ｃに一時的に保持する。そして、ディスクコントローラ１１は、所定のタイミングで、読み出し対象のデータをホストコントローラ２０に送信する。

さらに、ディスクコントローラ１１は、ディスク部１２の読み出しエラー発生時にホストコントローラ２０により発行される代替処理命令を受信した場合、ディスク部１２の予備セクタを代替セクタに再割り当てする代替処理を実行する。この代替処理において、ディスクコントローラ１１は、命令により指定されたエラーセクタについてデータがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されているか否かを確認し、当該データがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されている場合、当該データのキャッシュメモリ１１Ｃからの読み出しを実行して、予備セクタをエラーセクタの代替エリアとして設定するとともに、そのデータを代替セクタに書き込む。

さらに、ディスクコントローラ１１は、当該データがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されていない場合、命令により指定されたエラーセクタについてデータの読み出しを実行し、データの読み出しが成功した場合には、予備セクタをエラーセクタの代替エリアとして設定するとともに、そのデータを代替セクタに書き込む。また、データの読み出しが失敗した場合には、ディスクコントローラ１１は、予備セクタをエラーセクタの代替エリアとして設定する。そして、ディスクコントローラ１１は、データ読み出しの成否に対応するステータス（読み出し成功の場合「正常」、読み出し失敗の場合「異常」）が付与された命令実行完了通知を、ホストコントローラ２０に送信する。

ディスク部１２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等、データを記憶する記憶媒体を備える。

ホストコントローラ２０は、例えば、ＭＰＵ、メモリ等（いずれも不図示）を備える。ホストコントローラ２０は、ディスク装置１０のディスクコントローラ１１に対して、ディスク部１２におけるデータの読み出し／書き込みに関する各種命令を発行することにより、ディスク装置１０を制御する。

さらに、ホストコントローラ２０は、データの読み出しエラーが発生した場合、エラーセクタについて代替セクタを割り当てるための代替処理の命令をディスクコントローラ１１に発行する。代替処理命令に対する命令実行完了通知をディスクコントローラ１１から受け取ると、ホストコントローラ２０は、これに付与されているステータスを参照する。

参照したステータスが異常ステータスである場合、ホストコントローラ２０は、ディスクの代替エリアに書き込むためのバックアップデータを所定の記憶媒体から取得し、書き込み命令とともにディスクコントローラ１１に供給する。所定の記憶媒体は、例えば、ホストコントローラ２０の内部メモリであってもよいし、冗長構成のハードディスクであってもよい。冗長構成のハードディスクであった場合、ホストコントローラ２０は、そのハードディスクに記憶されているデータを読み出して再構成する。なお、命令実行完了通知に付与されているステータスが正常ステータスである場合は、書き込み命令の発行は不要であるため、ホストコントローラ２０は、そのまま処理を終了する。

次に、本実施形態に係るディスク装置１０とホストコントローラ２０の代替処理における処理動作について図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、ディスク装置１０からデータの読み出しエラーを通知されると、ホストコントローラ２０は、代替処理の命令をディスク装置１０のディスクコントローラ１１に送信する（ステップＳ１）。この命令には、エラーセクタを指定する情報（エラーセクタのセクタ番号等）が付与されている。

ディスクコントローラ１１は、代替処理の命令を受信すると（ステップＳ２）、キャッシュメモリ１１Ｃ内のデータを確認する（ステップＳ３）。命令により指定されたエラーセクタのデータがキャッシュメモリ１１Ｃ内に保持されている場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ディスクコントローラ１１は、当該データのキャッシュメモリ１１Ｃからの読み出しを実行する（ステップＳ５）。命令により指定されたエラーセクタのデータがキャッシュメモリ１１Ｃ内に保持されていない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ディスクコントローラ１１は、命令により指定されたエラーセクタからのデータ読み出しを実行する（ステップＳ６）。

エラーセクタからのデータ読み出しが成功した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ディスクコントローラ１１は、読み出しデータを内部メモリ１１Ｂに一旦格納する（ステップＳ８）。

続いて、ディスクコントローラ１１は、予備セクタのセクタ番号をエラーセクタに対応づけて所定のテーブルに設定登録する等して、エラーセクタのセクタ番号を予備セクタに割り当てる（ステップＳ９）。続いて、ディスクコントローラ１１は、内部メモリ１１Ｂに格納したデータをその代替セクタに書き込む（ステップＳ１０）。さらに、ディスクコントローラ１１は、正常ステータスが付与された命令実行完了通知をホストコントローラ２０に送信する（ステップＳ１１）。

また、エラーセクタからのデータ読み出しが失敗した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ディスクコントローラ１１は、内部メモリに記憶しているリトライ回数（初期値”０”）に１だけ加算し、リトライ回数が所定値に達したかを判定する（ステップＳ１２）。リトライ回数が所定値に達していない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ディスクコントローラ１１は、ステップＳ３に戻り、エラーセクタからのデータ読み出しを実行する。また、リトライ回数が所定値に達した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ディスクコントローラ１１は、エラーセクタのセクタ番号を予備セクタに割り当てる（ステップＳ１３）。そして、ディスクコントローラ１１は、異常ステータスが付与された命令実行完了通知をホストコントローラ２０に送信する（ステップＳ１４）。

一方、ホストコントローラ２０は、ディスクコントローラ１１からの命令実行完了通知を受信すると（ステップＳ１５）、その通知に付与されたステータスが正常ステータスか否かを判別する（ステップＳ１６）。通知に付与されたステータスが正常ステータスである場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ホストコントローラ２０は、そのまま処理を終了する。また、通知に付与されたステータスが異常ステータスである場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、ホストコントローラ２０は、バックアップデータを読み出し又は生成して取得する（ステップＳ１７）。そして、ホストコントローラ２０は、取得したバックアップデータを、書き込み命令とともにディスクコントローラ１１に送信する（ステップＳ１８）。この命令には、書き込み先セクタを指定する情報（セクタ番号等）が付与されている。

ディスクコントローラ１１は、ホストコントローラ２０からの書き込み命令を受信すると（ステップＳ１９）、バックアップデータを、指定されたセクタに書き込む（ステップＳ２０）。そして、データの書き込みが完了すると、命令実行完了通知を送信する（ステップＳ２１）。

ホストコントローラ２０は、命令実行完了通知を受信すると（ステップＳ２２）、処理を終了する。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、ディスクの読み出しエラーの発生により、代替処理実行命令がホストコントローラ２０から発行されると、ディスク装置１０は、命令により指定されたエラーセクタについてのデータがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されているか否かを確認し、当該データがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されている場合、当該データのキャッシュメモリ１１Ｃからの読み出しを実行して、読み出したデータを用いて代替セクタへの書き戻しを行う。

これにより、ディスク装置１０は、ディスク部１２が媒体上のデータ読み出しを行う際にかかる回転待ち時間やデータ転送のロスを解消することができ、かくして、システム全体の処理速度の低下を回避することができる。また、ディスク装置１０は、エラーセクタからのデータ読み出しを何度も実行する再読み出し動作により、ホストコントローラ２０からの応答に遅延が発生するのを有効に防止することができる。

また、ディスク装置１０は、命令により指定されたエラーセクタについてのデータがキャッシュメモリ１１Ｃに保持されていない場合、エラーセクタからのデータ読み出しを実行する。そのデータ読み出しが成功した場合には、ディスク装置１０は、読み出したデータを用いて代替セクタへの書き戻しを行う。ホストコントローラ２０は、命令実行完了通知に付与されたステータスを参照して、異常ステータスの場合にのみ、バックアップデータを書き込み命令とともにディスク装置１０に供給すればよい。

さらに、ディスク装置１０は、バックアップデータの取得に要する時間や書き込み命令発行によるコマンドオーバヘッドの増加による、ホストコントローラ２０の一時的な処理性能の低下を、回避することができる。さらに、ディスク装置１０にしてみれば、エラーセクタからのデータ読み出しが成功すれば、外部から入力されたバックアップデータを用いてデータ復旧を行う必要がなくなるので、データ復旧までの時間を短縮することができる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限られず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、図２のフローチャートのステップＳ４において、データの読み出しが失敗した場合に、リトライ回数を判定せずにそのままエラーセクタのセクタ番号を予備セクタに割り当てる処理（ステップＳ１０）に移行してもよい。

ディスクコントローラ１１及びホストコントローラ２０によって実行されるプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto Optical disc）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布され、インストールされるようになっていてもよい。また、インターネット等を介して、プログラムをダウンロードし、インストールされるようになっていてもよい。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）ホストコントローラから送信されたデータを記憶する記憶部と、前記データを前記記憶部から読み出すディスクコントローラとを備え、前記ディスクコントローラは、前記ホストコントローラからの代替処理命令に応答して、前記読み出しエラーが発生した前記記憶部のエラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されているか否かを確認し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、当該データの前記キャッシュメモリからの読み出しを実行する一方、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されていない場合、前記読み出しエラーが発生したエラーデータ領域からのデータ読み出しを実行し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、又は前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功した場合、予備データ領域を当該エラー領域の代替領域として設定するとともに、読み出したデータを当該代替領域に書き込み、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した場合、予備データ領域を当該エラーデータ領域の代替領域として設定し、前記読み出したデータを前記代替領域に書き込んだ後、又は前記予備データ領域を前記エラーデータ領域の代替領域として設定した後に、前記データの読み出しの成否に関する情報が付加された命令実行完了通知を、前記ホストコントローラに送信することを特徴とするディスク装置である。

（付記２）前記ディスクコントローラは、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功するか、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しの失敗回数が所定回数に達するまで、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しを繰り返すことを特徴とする付記１に記載のディスク装置である。

（付記３）前記ディスクコントローラは、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した後に、前記ホストコントローラから送信されたバックアップデータを、前記予備データ領域に書き込むことを特徴とする付記１又は２に記載のディスク装置である。

（付記４）ディスクコントローラが、ホストコントローラからの代替処理命令に応答して、前記読み出しエラーが発生した記憶部のエラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されているか否かを確認し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、当該データの前記キャッシュメモリからの読み出しを実行する一方、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されていない場合、前記読み出しエラーが発生したエラーデータ領域からのデータ読み出しを実行するステップと、前記ディスクコントローラが、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、又は前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功した場合、予備データ領域を当該エラー領域の代替領域として設定するとともに、読み出したデータを当該代替領域に書き込むステップと、前記ディスクコントローラが、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した場合、予備データ領域を当該エラーデータ領域の代替領域として設定するステップと、前記ディスクコントローラが、前記読み出したデータを前記代替領域に書き込んだ後、又は前記予備データ領域を前記エラーデータ領域の代替領域として設定した後に、前記データ読み出しの成否に関する情報が付加された命令実行完了通知を前記ホストコントローラに送信する送信ステップとを含むディスク装置の代替処理方法である。

１……ディスクシステム、１０……ディスク装置、１１……ディスクコントローラ、１１Ａ……ＭＰＵ、１１Ｂ……内部メモリ、１１Ｃ……キャッシュメモリ、１２……ディスク部、２０……ホストコントローラ

Claims

ホストコントローラから送信されたデータを記憶する記憶部と、
前記データを前記記憶部から読み出すディスクコントローラと
を備え、
前記ディスクコントローラは、
前記ホストコントローラからの代替処理命令に応答して、前記読み出しエラーが発生した前記記憶部のエラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されているか否かを確認し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、当該データの前記キャッシュメモリからの読み出しを実行する一方、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されていない場合、前記読み出しエラーが発生したエラーデータ領域からのデータ読み出しを実行し、
前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、又は前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功した場合、予備データ領域を当該エラー領域の代替領域として設定するとともに、読み出したデータを当該代替領域に書き込み、
前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した場合、予備データ領域を当該エラーデータ領域の代替領域として設定し、
前記読み出したデータを前記代替領域に書き込んだ後、又は前記予備データ領域を前記エラーデータ領域の代替領域として設定した後に、前記データの読み出しの成否に関する情報が付加された命令実行完了通知を、前記ホストコントローラに送信する
ことを特徴とするディスク装置。
前記ディスクコントローラは、
前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功するか、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しの失敗回数が所定回数に達するまで、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しを繰り返す
ことを特徴とする請求項１に記載のディスク装置。
前記ディスクコントローラは、
前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した後に、前記ホストコントローラから送信されたバックアップデータを、前記予備データ領域に書き込む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のディスク装置。
ディスク装置の代替処理方法であって、
ディスクコントローラが、ホストコントローラからの代替処理命令に応答して、前記読み出しエラーが発生した記憶部のエラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されているか否かを確認し、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、当該データの前記キャッシュメモリからの読み出しを実行する一方、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されていない場合、前記読み出しエラーが発生したエラーデータ領域からのデータ読み出しを実行するステップと、
前記ディスクコントローラが、前記エラーデータ領域のデータがキャッシュメモリに保持されている場合、又は前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが成功した場合、予備データ領域を当該エラー領域の代替領域として設定するとともに、読み出したデータを当該代替領域に書き込むステップと、
前記ディスクコントローラが、前記エラーデータ領域からのデータ読み出しが失敗した場合、予備データ領域を当該エラーデータ領域の代替領域として設定するステップと、
前記ディスクコントローラが、前記読み出したデータを前記代替領域に書き込んだ後、又は前記予備データ領域を前記エラーデータ領域の代替領域として設定した後に、前記データ読み出しの成否に関する情報が付加された命令実行完了通知を前記ホストコントローラに送信する送信ステップと、
を含むディスク装置の代替処理方法。