JP2012150866A

JP2012150866A - 磁気ディスク装置及び自己診断方法

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Publication number: JP2012150866A
Application number: JP2011008812A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hirose; 勝彦廣瀬
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: JP5692577B2

Abstract

【課題】複数の磁気ヘッドを有する場合であっても精度良く全ての磁気ヘッドの故障を予測・検知することができる、磁気ディスク装置及び自己診断方法を提案する。
【解決手段】ディスク内に設けた磁気ヘッド検査用領域は、磁気ヘッドの検査用パターンをリード又はライトするためのリード又はライト領域、出荷時検査結果を格納する格納領域、及び通常使用時の検査結果が出荷時検査結果と異なる場合に通常使用時の検査結果を記録する記録領域、を含み、磁気ヘッド検査手段は、リード又はライト領域についてリード又はライト動作を実行し、実行の結果、得られた磁気ヘッドの特性値と、格納領域に格納される出荷時の磁気ヘッドの特性値と、を比較し、両者が異なる場合に、得られた磁気ヘッドの特性値を記録領域に記録する。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気ディスク装置及び自己診断方法に関する。

一般に、磁気ディスク装置に内蔵されている媒体（以下、ディスクという。）面には磁性層膜が形成され、この層に磁気ヘッドがデータに応じた磁化パターン（Ｎ極とＳ極の配列）を記録する。一方、記録されたデータを読み出すには、磁気ヘッドで磁性層膜に記録された磁化パターンから磁界を検出し、データを再生する。

このような構造を有する磁気ディスク装置は、情報量の増加に伴って大容量化が要求され、近年では、磁気ヘッドとディスク間の距離（磁気ヘッドの浮上量）をできるだけ接近させ（例えば、数十nm程度）、ディスク上にＮ極とＳ極の磁気信号を微細に記録することで大容量（高記録密度）化されている。そして、このような大容量（高記録密度）化に伴い、万一、ディスクや磁気ヘッドが故障している場合には早期に検出することが求められている。

このような問題を解決するため、近年の磁気ディスク装置では、出荷後の動作時にリードエラー発生率，電源入切回数，磁気ディスク装置の温度等の特性データを測定し、記録することで、磁気ディスク装置の状態を監視し、故障を予測してアラートを発生させる、スマート（Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology System＝S.M.A.R.T.）機能が予め搭載されている。

例えば、特許文献１では、このスマート機能の例として、ライト時の誤動作の要因となる磁気ヘッドの残留磁化のセルフテストを行うために、検査領域をディスクに設けた記憶装置が開示されている。

特開２００７−０１２１４９号公報

上述のようなスマート機能は、ディスクへのアクセスに使用した磁気ヘッドの特性データを測定し、記録する。そのため、スマート機能を搭載する磁気ディスク装置が複数の磁気ヘッドを有する場合、ディスクに対しアクセスしていない磁気ヘッドについては監視することができず、その故障を予測したり、検知することもできない。

そこで、本発明は、複数の磁気ヘッドを有する場合であっても精度良く全ての磁気ヘッドの故障を予測・検知することができる、磁気ディスク装置及び自己診断方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドと、磁気ヘッド検査用領域を有するディスクと、磁気ヘッド検査手段と、を備え、磁気ヘッド検査用領域は、磁気ヘッドの検査用パターンをリード又はライトするためのリード又はライト領域、出荷時に測定した前記磁気ヘッドの特性値を格納する格納領域、及び通常使用時の検査結果が出荷時検査結果と異なる場合に通常使用時の検査結果を記録する記録領域、を含み、磁気ヘッド検査手段は、リード又はライト領域についてリード又はライト動作を実行し、実行の結果、得られた前記磁気ヘッドの特性値と、格納領域に格納される出荷時の前記磁気ヘッドの特性値と、を比較し、両者が異なる場合に、得られた前記磁気ヘッドの特性値を記録領域に記録する。

また、本発明は、磁気ヘッドと、磁気ヘッド検査用領域を有するディスクと、磁気ヘッド検査手段と、を備える磁気ディスク装置の自己診断方法であって、磁気ヘッド検査用領域は、磁気ヘッドの検査用パターンをリード又はライトするためのリード又はライト領域、出荷時に測定した前記磁気ヘッドの特性値を格納する格納領域、及び通常使用時の検査結果が出荷時検査結果と異なる場合に通常使用時の検査結果を記録する記録領域、を含み、磁気ヘッド検査手段は、リード又はライト領域についてリード又はライト動作を実行するステップと、実行の結果、得られた前記磁気ヘッドの特性値と、格納領域に格納される出荷時の前記磁気ヘッドの特性値と、を比較するステップと、両者が異なる場合に、得られた前記磁気ヘッドの特性値を記録領域に記録するステップと、を実行する。

本発明によれば、複数の磁気ヘッドを有する場合であっても精度良く全ての磁気ヘッドの故障を予測・検知することができる。

本実施の形態による磁気ディスク装置１の構成を示したブロック図である。本実施の形態によるディスク２の構成を示した概略図である。検査用領域５の構成を示すブロック図である。磁気ヘッド検査手段が磁気ヘッド３の故障を検査するフローチャートである。結果記録領域５５に記録されるデータの構成の一例を示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

（１）磁気ディスク装置の構成
図１は磁気ディスク装置１の構成を示したブロック図である。磁気ディスク装置１は、ＣＰＵ（図示せず）やバスに接続されたメモリ（図示せず）等を備えるコントローラ１０、ディスク２，複数の磁気ヘッド３，各磁気ヘッド３をディスク２上で移動させるアクチュエータ（図示せず），各磁気ヘッド３をそれぞれ取り付ける複数のアーム６，及びディスク２を回転させるモータ７，等のハードウェアを備える構成である。

また、磁気ディスク装置１は、一般的な機能として、データのライト指示又はデータのリード指示手段１１，及び磁気ディスク装置１の状態をスマート情報に記録し、管理する記録管理手段１２，等を備えている他、ディスク２が有する磁気ヘッド検査用領域５１〜５５を使用して磁気ヘッド３の状態を検査し、磁気ヘッド３の特性値をスマート情報に反映する磁気ヘッド検査手段１３，及び磁気ヘッド３の特性値を反映させたスマート情報に基づいてアラートを設定するアラート手段１４，を備えている。これらの機能は、主にＣＰＵがメモリに格納されるプログラムを実行し、各ハードウェアを制御することにより実現することができる。なお、一部の機能は、専用のＬＳＩ等として実装されていてもよい。

磁気ディスク装置１の状態を管理するためのスマート情報は、メモリまたはディスク２上の特定領域に記録されている。ここでスマート情報とは、磁気ディスク装置１の状態について、磁気ディスク装置１自身が収集・管理・監視する各種の情報であり、例えば、磁気ヘッド３が出力するリード信号の電圧値，リードエラー発生率（エラーレート），データの検証結果，磁気ディスク装置１の通電総時間，ディスク２が規定の回転数に達するまでに要する時間，シークエラー率，電源入切回数，磁気ディスク装置１の温度，及び異常があるセクタ数，代替処理を行ったセクタ数，等の、直近の値，閾値，及びワースト値，が記録されている。

図２はディスク２の構成を示した概略図である。ディスク２の記録面には、データを記録するデータ領域４と,磁気ヘッド３の故障を検査する検査用領域５と，が割り当てられている。

（２）検査用領域の構成
検査用領域５は、ディスク２の同心円状に形成されているトラック単位で設けられている。図３は、検査用領域５を１トラック分に形成した場合の、検査用領域５の構成を示すブロック図である。検査用領域５は、磁気ヘッド３の検査用パターンをリード又はライトするための領域（リード用領域５１，エラー検出用パターン領域５２，及びライト用領域５３），出荷時の検査結果を格納する出荷時格納領域５４，並びに通常使用時の検査結果が出荷時検査結果と異なる場合に通常使用時の検査結果（動作時検査結果）を記録する結果記録領域５５から構成されている。

リード用領域５１は、磁気ヘッド３が出力するリード信号の電圧値を測定するために、単一パターンが記録されている領域である。

エラー検出用パターン領域５２は、磁気ヘッド３のリードエラー発生率を測定するために、エラー検出用パターンが記録されている領域である。

ライト用領域５３は、磁気ヘッド３から出力するデータを記録し、記録したデータを読み出すことで、ライト機能の正常な動作を検証する領域である。

出荷時格納領域５４は、出荷時に検査した磁気ヘッド３の検査結果（以下、出荷時検査結果という。）を記録する領域であり、具体的には、出荷時に検査した磁気ヘッド３のリード信号電圧値と，出荷時に検査したリードエラー発生率と，出荷時に検査したライト機能の正常な動作の検証結果を記録する領域である。

結果記録領域５５は、今回検査する磁気ヘッド３の検査結果が出荷時検査結果と一致しない場合に、磁気ヘッド３の検査結果である、磁気ヘッド３が出力したリード信号の電圧値，リードエラー発生率，ライト機能の正常な動作の検証結果，及び磁気ディスク装置１の通電総時間を記録する領域である。

（３）診断処理
このように構成された検査用領域５を使用して磁気ディスク装置１が磁気ヘッド３の故障を診断する診断処理を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。この診断処理は、複数の磁気ヘッド３に対し、順次実行していくものとする。また、磁気ディスク装置１の磁気ヘッド検査手段１３が、磁気ディスク装置１の起動時，スマート情報の更新時，及び診断コマンドの発行時のいずれかのタイミングで診断処理を実行する。

まず、磁気ヘッド検査手段１３は、磁気ヘッド３が読み書きを行う状態を検査するためにステップＳ１〜Ｓ３までを実行する。すなわち、磁気ヘッド検査手段１３は、磁気ヘッド３を検査用領域５の単一パターン領域に移動させると、この領域に記録されている単一パターンの位置を検出し、単一パターンを読み出し、磁気ヘッド３が出力するリード信号の電圧値を測定する（Ｓ１）。

次に、磁気ヘッド検査手段１３は、磁気ヘッド３をエラー検出用パターン領域５２に移動させると、エラー検出用パターン領域５２に記録されているエラー検出用パターンの位置を検出し、エラー検出用パターンを読み出し、磁気ヘッド３が読み取りに失敗したビット数に基づいてリードエラー発生率を測定する（Ｓ２）。

その後、磁気ヘッド検査手段１３は、磁気ヘッド３をライト用領域５３に移動させると、ライト用領域３の位置を検出し、磁気ヘッド３から出力するデータをライト用領域５３に記録し、記録したデータをリードして、当該データがミスなく書き込まれているか、データの検証を行う（Ｓ３）。例えば、ライトした値とリードした値とが異なる値を検証結果とすることができる。

磁気ヘッド検査手段１３は、ステップＳ１〜Ｓ３までのそれぞれの検査結果を通常使用時の検査結果（動作時検査結果）として検出すると、磁気ヘッド３を出荷時格納領域５４に移動させ、位置を検出する。磁気ヘッド検査手段１３は、出荷時格納領域５４から予め記録されている各出荷時検査結果（出荷時の磁気ヘッドの特性値）、すなわち、出荷時に検査した磁気ヘッド３のリード信号電圧値と，出荷時に検査したリードエラー発生率と，出荷時に検査したライト機能の正常な動作の検証結果と，を読み出す。その後、磁気ヘッド検査手段１３は、出荷時格納領域５４に予め記録されている各出荷時検査結果と、今回得られた磁気ヘッド３の動作時検査結果（今回得られた磁気ヘッドの特性値）とを、比較する（Ｓ４）。具体的には、磁気ヘッド検査手段１３は、今回測定したリード信号の電圧値及びその初期値，今回測定したリードエラー発生率及びその初期値，並びに、今回検査したライト機能の正常な動作の検証結果及び出荷時に検査したライト機能の正常な動作の検証結果をそれぞれ比較する。

磁気ヘッド検査手段１３は、今回の動作時検査結果が各出荷時検査結果と一致しないと判断した場合には（Ｓ４：ＮＯ）、磁気ヘッド３を結果記録領域５５に移動させ、位置を検出し、不一致の動作時検査結果と，磁気ディスク装置１の通電総時間とを結果記録領域５５に記録する（Ｓ５）。

磁気ヘッド検査手段１３は、不一致の動作時検査結果を直近の値としてスマート情報に反映させると（Ｓ６）、診断処理を終了する。

一方、磁気ヘッド検査手段１３は、今回の動作時検査結果が各出荷時検査結果と一致すると判断した場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、今回の動作時検査結果を結果記録領域５５に記録することなく、またスマート情報に反映することなく、診断処理を終了する。

磁気ヘッド検査手段１３が診断処理を終了すると、アラート手段１４は今回の動作時検査結果とスマート情報に登録されている閾値とを比較し、今回の動作時検査結果が閾値を超えていた場合には、磁気ディスク装置１の故障や故障の予兆があると判断し、アラートをセットする。

このように磁気ヘッド検査手段１３は、各磁気ヘッド３について、磁気ディスク装置１の起動時，スマート情報の更新時，及び診断コマンドの発行時，のいずれかのタイミングで、診断処理を実行し、今回得られた磁気ヘッド３の特性値と出荷時の磁気ヘッド３の特性値とが一致しなかった場合に、今回得られた磁気ヘッド３の特性値をスマート情報に反映させているので、アクセスに使用しているか否かにかかわらず磁気ヘッド３のスマート情報に基づき故障を予測できる。また、アクセスに使用していない磁気ヘッド３が既に故障している場合には、その故障をタイムリーに検知することができる。

（４）結果記録領域での記録方法
次に、上述のように磁気ディスク装置１が各出荷時検査結果と不一致と判断した動作時検査結果をデータとして結果記録領域５５に記録する一方法を、図５を用いて説明する。

本実施形態における結果記録領域５５には、Ｎ個のデータＤ１〜Ｄｎが記録できる領域５５１〜５５ｎが確保されている。Ｎ個のデータＤ１〜Ｄｎを記録する各領域５５１〜５５ｎのうち、Ｍ個のデータＤ１〜Ｄｍを記録する各領域５５１〜５５ｍには、各出荷時検査結果と不一致と判断した動作時検査結果の初期データを記録し、Ｍ＋１個〜Ｎ個までのデータＤｍ+１〜Ｄｎを記録する各領域５５ｍ＋１〜５５ｎには、動作時検査結果の最新データを記録する。磁気ヘッド３はデータＤｍ+１〜Ｄｎを記録する各領域５５ｍ＋１〜５５ｎ上をリング状に移動するように設定してあるので、Ｎ＋１番目以降の動作時検査結果は、データＤｍ+１を記録する領域５５ｍ＋１から順に上書きされる。このように記録することで、各出荷時検査結果と不一致と判断した動作時検査結果の初期データを残しつつ、常に最新の動作時検査結果を残しておくことができる。

以上、本実施形態における説明の便宜上、図２には１枚のディスク２を示したが、磁気ディスク装置１が複数枚のディスク２を備えていてもよい。また、１枚のディスク２の両面が記録面であってもよく、この場合には磁気ヘッド３はディスク２の各記録面に対してそれぞれ設けられるものとする。

本実施形態では、検査用領域５を任意の１トラックに配置した場合について説明したが、検査用領域５を、例えばディスク２の内周，外周の計２トラックに配置してもよく、検査用領域５を設ける数が多いほど磁気ヘッド３の故障を予測する精度が向上する。また、検査用領域５を連続した２トラック又は３トラックに連続して配置し、このうち１トラックを検査用領域５として用い、他のトラックを予備領域として用いてもよい。このように予備領域を配置することで、ディスク２の傷による影響を回避することができる。

このように、本実施形態では、複数の磁気ヘッドを有する場合であっても精度良く故障を予測・検知することができる。

本発明は、１枚以上のディスクを有する磁気ディスク装置に広く適用することができる。

１…磁気ディスク装置、２…磁気媒体（ディスク）、３…磁気ヘッド、４…データ領域、５…検査用領域、５１…リード用領域、５２…エラー検出用パターン領域、５３…ライト用領域、５４…出荷時記録領域、５５…結果記録領域、５５１〜５５ｎ…結果記録領域内の各領域、Ｄ１〜Ｄｎ…データ、６…アーム、７…モータ、１０…コントローラ、１１…ライトリード指示手段、１２…記録管理手段、１３…磁気ヘッド検査手段、１４…アラート手段。

Claims

磁気ヘッドと、
磁気ヘッド検査用領域を有するディスクと、
磁気ヘッド検査手段と、を備え、
前記磁気ヘッド検査用領域は、前記磁気ヘッドの検査用パターンをリード又はライトするためのリード又はライト領域と、出荷時に測定した前記磁気ヘッドの特性値を格納する格納領域と、通常使用時の検査結果が前記出荷時検査結果と異なる場合に前記通常使用時の検査結果を記録する記録領域と、を含み、
前記磁気ヘッド検査手段は、前記リード又はライト領域についてリード又はライト動作を実行し、前記実行の結果、得られた前記磁気ヘッドの特性値と、前記格納領域に格納される出荷時の前記磁気ヘッドの特性値と、を比較し、両者が異なる場合に、前記得られた磁気ヘッドの特性値を前記記録領域に記録する、
磁気ディスク装置。
前記磁気ヘッド検査手段は、当該磁気ディスク装置の起動時，スマート情報の更新時，及び前記磁気ヘッドに対する検査コマンドの発行時，のいずれかのタイミングで、前記リード又はライト領域についてのリード又はライト動作を実行し、前記比較し、両者が異なる場合に、前記得られた磁気ヘッドの特性値を前記記録領域に記録する、請求項１記載の磁気ディスク装置。
更に、スマート情報に基づくアラート手段を備え、
前記磁気ヘッド検査手段は、前記得られた磁気ヘッドの特性値を前記記録領域に記録する場合に、前記得られた磁気ヘッドの特性値の情報を前記アラート手段が利用するスマート情報に反映させる、請求項１又は２記載の磁気ディスク装置。
磁気ヘッドと、
磁気ヘッド検査用領域を有するディスクと、
磁気ヘッド検査手段と、を備える磁気ディスク装置の自己診断方法であって、
前記磁気ヘッド検査用領域は、前記磁気ヘッドの検査用パターンをリード又はライトするためのリード又はライト領域と、出荷時に測定した前記磁気ヘッドの特性値を格納する格納領域と、通常使用時の検査結果が前記出荷時検査結果と異なる場合に前記通常使用時の検査結果を記録する記録領域と、を含み、
前記磁気ヘッド検査手段は、前記リード又はライト領域についてリード又はライト動作を実行するステップと、前記実行の結果、得られた前記磁気ヘッドの特性値と、前記格納領域に格納される出荷時の前記磁気ヘッドの特性値と、を比較するステップと、両者が異なる場合に、前記得られた磁気ヘッドの特性値を前記記録領域に記録するステップと、を実行する、
自己診断方法。
前記磁気ヘッド検査手段は、当該磁気ディスク装置の起動時，スマート情報の更新時，及び前記磁気ヘッドに対する検査コマンドの発行時，のいずれかのタイミングで、前記リード又はライト領域についてのリード又はライト動作を実行し、前記比較し、両者が異なる場合に、前記得られた磁気ヘッドの特性値を前記記録領域に記録する、請求項４記載の自己診断方法。
更に、スマート情報に基づくアラート手段を備え、
前記磁気ヘッド検査手段は、前記得られた磁気ヘッドの特性値を前記記録領域に記録する場合に、前記得られた磁気ヘッドの特性値の情報を前記アラート手段が利用するスマート情報に反映させる、請求項４又は５記載の自己診断方法。