JP2015187824A

JP2015187824A - ディスク制御システムおよびディスク制御方法

Info

Publication number: JP2015187824A
Application number: JP2014065447A
Authority: JP
Inventors: 秀和植原; Hidekazu Uehara
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-10-29

Abstract

【課題】ディスク故障発生時に、元の容量の２倍以上のディスクに交換し、ホットスペアディスクとミラーリングを構築することで、低コストで冗長性を向上させることができるシステムを提供する。
【解決手段】ホットスペアディスクとＲＡＩＤとを組み合わせたディスク制御システムにおいて、ディスクが故障した場合、ＲＡＩＤを制御してホットスペアディスクにデータを移行する制御部を有し、制御部は、故障したディスクが交換され、交換後のディスクの記憶容量が交換前の記憶容量の２倍以上の場合、交換後のディスクに新たなホットスペアディスクとミラーリングを構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスク制御システムおよびディスク制御方法に関し、特にホットスペアディスクを用いたディスク制御システムおよびディスク制御方法に関する。

近年、大量のデータを保存するために、複数台のハードディスク装置を備えたディスクアレイ装置が用いられている。ディスクアレイ装置では、ＲＡＩＤ（ＲｅｄｕｎｄａｎｔＡｒｒａｙｏｆＩｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅＤｉｓｋｓ）の技術を用いて、性能と耐障害性を同時に確保している。ＲＡＩＤにおいては、データ修復処理の際に、ホットスペアディスクを用いる場合がある。

ホットスペアディスクを用いたＲＡＩＤのデータ修復は、縮退させているデータディスクを除くすべてのデータディスクからデータを読み込み、縮退により消失したデータディスクのデータに該当する部分を生成し、ホットスペアディスクへデータの書き込みを行っている。

ここで、ＲＡＩＤ５構成は、ディスク１台の故障までデータを保護可能である。ディスク１台が故障すると、残ったディスクからデータの再構築を行うが、再構築による高負荷で、残ったディスクの潜在的な故障が表面化し、データ消失の危険性が高まるという課題があった。

上記に関連する技術として、特許文献１には、仕様の異なる複数のディスク装置から構成されるディスクアレイ装置において、個々のディスク装置の仕様に応じ、データストライプ数比を任意に設定することによってミラーデータを作成し、システム性能を向上させる技術が開示されている。

また、特許文献２には、少ない記憶装置で十分にデータの冗長性を実現させるため、２台の記憶装置に、それぞれ基本領域のデータとバックアップ用のデータをファイルレベルで記憶させる技術が開示されている。

また、特許文献３には、動作性能が比較的劣る記憶装置と動作性能が比較的優れる記憶装置に対して、ストライピングとミラーリングを組み合わせて、動作性能を上げ、コスト及び設置スペースを削減する技術が開示されている。

特開平０８−０６３２９８号公報特開２００８−１９２０２１号公報特開２０１３−１６７９６３号公報

しかしながら、特許文献１は、システム性能の向上は期待できるが、ディスク全体がミラー化されるわけではないので、ディスクの多重故障には対応できない、という課題があった。

また、特許文献２は、ファイルレベルのバックアップを行うが、ディスク全体のバックアップは行わない、という課題があった。

また、特許文献３は、動作性能を上げ、コスト及び設置スペースを削減するが、冗長性を向上させることはできない、という課題があった。

本発明の目的は、この点を鑑みたものであり、ディスク故障発生時に、元の容量の２倍以上のディスクに交換し、ホットスペアディスクとミラーリングを構築することで、低コストで冗長性を向上させることができるシステムを提供することにある。

本発明では、上記課題を解決するために、ホットスペアディスクとＲＡＩＤとを組み合わせたディスク制御システムにおいて、ディスクが故障した場合、ＲＡＩＤを制御してホットスペアディスクにデータを移行する制御部を有し、制御部は、故障したディスクが交換され、交換後のディスクの記憶容量が交換前の記憶容量の２倍以上の場合、交換後のディスクに新たなホットスペアディスクとミラーリングを構築することを特徴としている。

また、本発明では、ホットスペアディスクとＲＡＩＤとを組み合わせたディスク制御方法において、ディスクが故障した場合、ＲＡＩＤを制御してホットスペアディスクにデータを移行するステップを有し、故障したディスクが交換され、交換後のディスクの記憶容量が交換前の記憶容量の２倍以上の場合、交換後のディスクに新たなホットスペアディスクとミラーリングを構築するステップを有することを特徴としている。

本発明によれば、ディスク故障発生時に、元の容量の２倍以上のディスクに交換し、ホットスペアディスクとミラーリングを構築することで、低コストで冗長性を向上させることができるシステムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるディスク制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態におけるディスク制御システムの動作を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態におけるディスク制御システムの２台目の故障したディスクの交換状態を示す図である。本発明の第２の実施の形態におけるディスク制御システムのディスクの交換状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１を用いて、第１の実施の形態におけるディスク制御システムの構成を説明する。

図１は、第１の実施の形態におけるディスク制御システムの構成を示すブロック図である。ここでは、ＲＡＩＤ５とホットスペアディスクを用いた構成のディスクアレイ装置となっている。ディスク故障時に、元のディスクからディスク容量が２倍以上のディスクに交換した場合に、自動的に冗長性を向上させるディスク制御システムである。

図１（１）に、本実施形態のディスクアレイ装置１０の構成を示す。ディスクアレイ装置１０は、ディスク３台によるＲＡＩＤ５にホットスペアディスクを追加したＲＡＩＤ５の構成である。そして、各ディスクを制御する制御部１１を備えている。スロット１、２、３のディスクにはそれぞれデータＡ、Ｂ、Ｃが格納されているものとする。スロット４には、ホットスペアディスクが配置されている。この構成では、ディスク１台の故障までデータの保護が可能である。

図１、図２、図３を用いて、本実施形態の動作を説明する。図２は、第１の実施の形態におけるディスク制御システムの動作を示すフローチャートである。図３は、図１の状態からさらに故障した場合を示す図である。

図１（１）から図１（５）には、各ディスクのスロットの状態を示す。

図１（２）において、ディスク故障でデータＡが読出し不可となった場合、ＲＡＩＤ５の構成に基づいて、残ったデータＢ、Ｃからホットスペアディスク上にデータＡの再構築を行う。データＡの再構築中は冗長性が無く、もう一台ディスクが故障するとデータを消失することになる。

図１（３）の再構築完了後は、故障したディスクを交換して復旧するが、本実施形態では図１（４）に示すように、元の２倍以上の容量のディスクに交換する。

ディスクは世代交代が早く、ディスクアレイを導入してから経年変化でディスク故障が増加する数年後には、より大容量のディスクが安価に入手可能になる。世代交代の状況によっては、故障発生時に故障したディスクと同じ容量のディスクが手に入らず、やむを得ずより大容量のディスクを使用することがあった。しかし大容量ディスクに交換しても、元の容量を超える分は使用されず、余った容量が無駄になっていることがある。本実施形態では、この余った容量を有効に使う。

スロット１のディスクを交換すると、元と同じ容量のホットスペアディスクが作成され、元のＲＡＩＤ５とホットスペアの構成が復旧する。

本実施形態では、更にホットスペアディスク作成後の空き領域を論理ディスクとして確保する。スロット４に再構築したデータＡをスロット１の空き領域にコピーし、スロット１と４でミラーリングを構築する。もちろん、他のスロットのデータでミラーリングを構築しても構わない。

図１（５）の構成になった後は、データＡを含む２台のディスク故障までデータを保護することが可能となり、図１（１）に示される元の構成に比べて冗長性が向上する。

図２を用いて、ディスクアレイ装置１０の制御部１１の動作を説明する。

ディスクアレイ装置１０のディスクの１台が故障すると（Ｓ１０１）、制御部１１は、ホットスペアディスクを用いて、ＲＡＩＤ５の再構築を行う（Ｓ１０２）。再構築が完了したら、故障したディスクを元のディスク容量の２倍以上のディスクに交換する（Ｓ１０３）。ディスク交換後は、交換後のディスクをホットスペアディスクとして復旧し（Ｓ１０４）、さらに、ＲＡＩＤ５で復旧したデータＡをコピーしてミラーリングを構築する（Ｓ１０５）。

図１（５）で冗長性が向上した後、更にスロット２のディスクが故障し、本発明を適用した場合の実施形態を図３に示す。

図３（１）において、データＢを記憶していたスロット２のディスクが故障したとする。図３（２）のように、スロット３のデータＣとスロット４のデータＡからＲＡＩＤ５の再構築を行う。その結果、スロット１のホットスペアディスクの部分にデータＢが再構築される。

スロット２の故障ディスクを元のディスクの２倍以上の容量のディスクに交換した後は、図３（３）の構成となる。スロット１のデータＢを再構築した部分から、スロット２へミラーが形成され、スロット２は、ホットスペアディスクとデータＢが格納される。

これ以後は、任意の２台のディスク故障までデータを保護することが可能となり、図１（５）に比べて更に冗長性が向上する。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態として、図１（５）で冗長性が向上した後、ミラー化したスロット４のディスクが故障した場合の実施形態を図４に示す。

図４（１）において、スロット４のディスクが故障しても、スロット１にミラーリングされたデータＡが残っている為、ホットスペアディスクへのデータ再構築は行わない。

図４（２）では、故障ディスクを２倍の容量のディスクに交換した場合、ホットスペアディスクはスロット１に未使用のまま残っている為、ホットスペアディスクの作成も行わない。

図４（３）は、スロット１からスロット４へデータＡのコピーのみ行ってミラーリングを構築し、元と同等の構成に復旧させた状態を示す。

ここで、図４（２）において、スロット１のミラーデータをスロット４にコピーして復旧する代わりに、スロット２、３のＲＡＩＤ５のデータから再構築して復旧しても良い。

また、図４（３）において、スロット４の空き領域にスロット２、３のいずれかのデータを選択してミラーリングを構築し、更に冗長性を向上させても良い。さらに、図４（３）において、スロット４の空き領域にホットスペアディスクを作成し、スロット１と同等の構成をスロット４に構築しても良い。

以上、説明してきたように、本発明の第１、第２の実施形態によれば、ディスク故障発生時に、元の容量の２倍以上のディスクに交換し、ホットスペアディスクとミラーリングを構築することで、低コストで冗長性を向上させることができるシステムを提供することができる。

本発明では、ディスク故障発生時に大容量ディスクが安価に入手可能となっていた場合に、元の容量の２倍以上のディスクに交換し、余った領域に一部のディスクのミラーリングを構築することで、低コストで冗長性を向上させることができる。

尚、本願発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更、変形して実施することが出来る。

本発明は、ＲＡＩＤ及びホットスペアディスクを用いて、ディスク制御を行うディスクアレイ装置に利用可能である。

１０ディスクアレイ装置
１１制御部

Claims

ホットスペアディスクとＲＡＩＤとを組み合わせたディスク制御システムにおいて、
ディスクが故障した場合、ＲＡＩＤを制御して前記ホットスペアディスクにデータを移行する制御部を有し、
前記制御部は、前記故障したディスクが交換され、交換後のディスクの記憶容量が交換前の記憶容量の２倍以上の場合、前記交換後のディスクに新たなホットスペアディスクとミラーリングを構築することを特徴とするディスク制御システム。
前記制御部は、ＲＡＩＤ５とホットスペアディスクの制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のディスク制御システム。
前記記憶容量が２倍以上の交換後のディスクは、交換前と少なくとも同じ記憶容量のホットスペアディスクが構成され、残りの記憶容量には、ミラーリングによるデータが記憶されていることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク制御システム。
前記記憶容量が２倍以上の交換後のディスクは、ミラーリングによる２個のディスク分のデータが記憶されていることを特徴とする請求項１から３のうち１に記載のディスク制御システム。
ホットスペアディスクとＲＡＩＤとを組み合わせたディスク制御方法において、
ディスクが故障した場合、ＲＡＩＤを制御して前記ホットスペアディスクにデータを移行するステップを有し、
前記故障したディスクが交換され、交換後のディスクの記憶容量が交換前の記憶容量の２倍以上の場合、前記交換後のディスクに新たなホットスペアディスクとミラーリングを構築するステップを有することを特徴とするディスク制御方法。