JP2015197793A - 記憶装置、データ復旧方法およびデータ復旧プログラム - Google Patents

記憶装置、データ復旧方法およびデータ復旧プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】復旧したブロック領域がアクセス不能になることおよびスペア用HDDの異常によりデータ復旧処理が実行できなくなることを防ぐことができる記憶装置を提供する。
【解決手段】データ記憶手段12と、予備のデータ記憶手段13と、データ記憶手段12および予備のデータ記憶手段13にデータを保存する制御部11とを備える記憶装置であって、制御部11は、データ記憶手段12にデータを保存した後に、データを保存した領域を示す保存領域情報を予備のデータ記憶手段13に保存し、データ記憶手段12に保存されていたデータを予備のデータ記憶手段13に復旧する際に、保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する予備のデータ記憶手段13の領域には空データを保存する。記憶装置10はデータ記憶手段12を複数備え、複数のデータ記憶手段はRAIDの方式に従って配置されることによって1つの記憶領域を構成してもよい。
【選択図】図3

Description

本発明は、記憶装置、データ復旧方法およびデータ復旧プログラムに関する。
複数の外部記憶装置(ハードディスク駆動装置(HDD:Hard Disk Drive)など)をまとめて一台の装置として管理する技術にRAID(Redundant Array of Inexpensive Disk Drive)がある。
RAIDの中でも、RAID5は、データからパリティと呼ばれる誤り訂正符号を生成し、データとともに分散して記録する方式である。RAID5では、どれか1台の記憶装置が故障しても、故障していないHDDに保存されているデータブロックおよびパリティブロックを基に、故障したHDDに保存されていたデータが復旧される。RAID3やRAID4と異なり、RAID5ではデータだけでなくパリティも分散される。よって、RAID5を適用した場合、管理者は、パリティ専用のディスクのみに負荷が集中することによる記憶装置の性能の低下を防止できる。
また、RAIDを用いることによって耐障害性を高めているディスクアレイ装置には、ホットスペアが実装されている装置が多い。ホットスペアは、電気機器の故障に備えて、予め予備の代替機器を通電状態で待機させておくこと、または待機状態にある予備の機器のことを意味する。ホットスペアを用意しておけば、ある機器が故障した時、故障した機器の代わりに予備の機器を稼働させ故障発生前の状態に修復する作業が自動的に実施される。
ホットスペアとして設定されたHDDは、通電された待機状態にある。もし、1台のHDDが故障した場合、ディスクアレイ装置を管理しているRAIDコントローラは、故障したHDDを論理的に切り離し、ホットスペア用HDDを起動する。そして、RAIDコントローラは、他のHDDに保存されているデータとパリティ情報などからホットスペア用HDDに必要なデータを書き込む。以上の操作により、RAIDコントローラは、ディスクアレイ装置を元の正常な状態に復旧させる。
ホットスペア用HDDを準備しておく利点は、上記の処理がすべて自動的に実行されることである。ホットスペア用HDDを用意していない場合、管理者は、HDDが故障した時に、データの復旧先になるHDDを手動で用意することが求められる。HDDの用意が完了するまで、管理者は、ディスクアレイ装置を耐障害性が低下した状態で運用する。しかし、ホットスペア用HDDを用意しておけば、HDDが故障してもホットスペア用HDDに故障したHDDのデータが自動的に復旧するため、管理者は、運用時においてディスクアレイ装置の耐障害性を低下させずに済む。
RAID5の方式で配置されたHDDによって構成される記憶領域であるVolume(以下、RAID5 Volumeという。)とホットスペアを備えた構成をとるディスクアレイ装置において、RAID5 Volumeを構成するHDDに障害が発生した場合、RAIDコントローラは、RAID5 Volumeを構成する故障していないHDDから故障したHDDにおけるデータブロックを復元する。そして、RAIDコントローラは、復元したデータブロックをホットスペア用HDDにコピーする。
特許文献1には、ディスクアレイのディスク領域のうちファイルシステムが使用する領域のみを対象にディスクドライブのデータ修復を行うことによって、データ修復処理に要する時間を短縮するデータ修復方法が記載されている。その結果、データ修復方法は、ディスクドライブの多重障害が生じる危険性を低減し、ディスクアレイ装置の信頼性を向上できる。
特許文献2には、障害が生じた物理ディスクの使用領域と未使用領域を管理するとともに、外部装置が物理ディスクを使用できるまでの時間を短縮するディスクアレイ装置が記載されている。
特開2002−175158号公報 特開2011−028520号公報
上記のRAID5 Volumeとホットスペアを備えた構成をとるディスクアレイ装置において、データブロックの復元に使用されるRAID5 Volumeを構成するHDDのいずれかのHDDのブロック領域においてリードエラーが発生すると、RAIDコントローラは、データブロックの復元に失敗する。この時、RAIDコントローラは、ホットスペア用HDDに正常な復元データブロックをコピーできない。
そして、復元データブロックがコピーされるはずであったホットスペア用HDDのブロック領域は、Un−Readable Blockとして登録される。Un−Readable Blockとして登録されると、ディスクアレイ装置の上位ホスト装置が登録されたブロック領域に対してアクセスを要求した場合、上位ホスト装置に対してエラーが返される。すなわち、登録されたブロック領域は、使用不能状態になる。
データ復旧時には、RAID5 Volumeを構成する故障したHDDの、全ブロック領域が復旧される。すなわち、有効なデータブロックが存在する元の使用済領域も、有効なデータブロックが存在しない元の未使用領域も、復旧されるブロック領域の対象になる。そして、復元データブロックがホットスペア用HDDにコピーされる。
よって、有効なデータブロックが存在しない未使用領域におけるデータ復旧中に、RAID5 Volumeを構成するHDDのいずれかのHDDにおけるブロック領域においてリードエラーが発生すると、発生したブロック領域に基づいて復元されたデータブロックは無効と判断される。そして、ホットスペア用HDDにおける対応するブロック領域は、Un−Readable Blockとして登録される。
Un−Readable Blockとして登録されたブロック領域は、ブロック領域としての正常な機能を有する。また、登録されたブロック領域は、新しいデータブロックが書き込まれた後に、何の問題もなく使用されるブロック領域である。しかし、ディスクアレイ装置の上位ホスト装置が登録されたブロック領域にアクセスを要求すると、上位ホスト装置に対してエラーが返される。このように、上位ホスト装置は、Un−Readable Blockとして登録されたブロック領域を使用できない。
また、ホットスペア用HDDは、RAIDの方式で配置されたHDDによって構成される記憶領域であるVolume(以下、RAID Volumeという。)が正常な状態を保っている間アクセスされない。RAID Volumeを構成するHDDで異常が検出され、データ復旧処理が実行される時に、初めてホットスペア用HDDはアクセスされる。
すなわち、管理者は、データ復旧処理が実行されるまでに、ディスク故障、セクタ不良等のホットスペア用HDDの異常を検出できない。この場合、データ復旧処理中にホットスペア用HDDで初めて異常が検出されると、RAIDコントローラは、データ復旧処理を実行できなくなるおそれがある。
以上のように、RAID Volumeを構成するHDDが故障した時に用いられるスペア用HDDへの復元データブロックのコピー時に、復元データブロックを生成する元になる非故障HDDを用いて、故障HDDの使用されていなかったブロック領域を復旧する際、リードエラーが生じることによって、RAIDコントローラが復旧処理を正常に終了できないことがある。
また、スペア用HDDはRAID Volumeが正常に保たれている間アクセスされない。よって、RAID Volumeを構成するHDDが故障した時にスペア用HDDに復元データブロックを書き込もうとすると、HDDが故障した時まで使用されていなかったスペア用HDD自体の故障が顕在化することによって、RAIDコントローラが復旧処理を正常に終了できないことがある。
特許文献1に記載のデータ修復方法では、ディスク領域のうち使用されている領域のみを対象にしているため、使用されていない領域の処理は想定されていない。
また、特許文献2に記載のディスクアレイ装置は、未使用領域に関して、未使用領域に対応するスペアディスクのブロック領域にゼロデータを書き込む処理を行う。しかし、スペアディスクへのアクセスは、データ復旧以前に行われない。
そこで、本発明は、復旧したブロック領域がアクセス不能になることおよびスペア用HDDの異常によりデータ復旧処理が実行できなくなることを防ぐことができる記憶装置、データ復旧方法およびデータ復旧プログラムを提供することを目的とする。
本発明による記憶装置は、データ記憶手段と、予備のデータ記憶手段と、データ記憶手段および予備のデータ記憶手段にデータを保存する制御部とを備える記憶装置であって、制御部は、データ記憶手段にデータを保存した後に、データを保存した領域を示す保存領域情報を予備のデータ記憶手段に保存し、データ記憶手段に保存されていたデータを予備のデータ記憶手段に復旧する際に、保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する予備のデータ記憶手段の領域には空データを保存することを特徴とする。
本発明によるデータ復旧方法は、データ記憶手段と、予備のデータ記憶手段とを備え、データ記憶手段および予備のデータ記憶手段にデータを保存する記憶装置において実行されるデータ復旧方法であって、記憶装置は、データ記憶手段にデータを保存した後に、データを保存した領域を示す保存領域情報を予備のデータ記憶手段に保存し、記憶装置は、データ記憶手段に保存されていたデータを予備のデータ記憶手段に復旧する際に、保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する予備のデータ記憶手段の領域には空データを保存することを特徴とする。
本発明によるデータ復旧プログラムは、データ記憶手段と、予備のデータ記憶手段とを備えるコンピュータにおいて実行されるデータ復旧プログラムであって、コンピュータに、データ記憶手段および予備のデータ記憶手段にデータを保存する保存処理、データ記憶手段にデータを保存した後に、データを保存した領域を示す保存領域情報を予備のデータ記憶手段に保存する保存領域情報保存処理、およびデータ記憶手段に保存されていたデータを予備のデータ記憶手段に復旧する際に、保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する予備のデータ記憶手段の領域には空データを保存する空データ保存処理を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、復旧したブロック領域がアクセス不能になることおよびスペア用HDDの異常によりデータ復旧処理が実行できなくなることを防ぐことができる。
ディスクアレイ装置100の構成例を示すブロック図である。 ディスクアレイ制御部101の動作を示すフローチャートである。 本発明による記憶装置の概要を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、ディスクアレイ装置100の構成例を示すブロック図である。図1に示すディスクアレイ装置100は、RAID5 Volumeとホットスペアを備えた構成をとるディスクアレイ装置である。ディスクアレイ装置100は、ディスクアレイ制御部101と、HDD102〜HDD105とを含む。
HDD102〜HDD104は、ディスクアレイ装置100において、RAID5 Volumeを構成する。なお、RAID5 Volumeを構成するHDDの数は、3台以上でもよい。また、HDD102〜HDD104が配置方式として従うRAIDのレベルは、RAID1やRAID6でもよい。
HDD105は、ディスクアレイ装置100において、ホットスペアとして使用されるHDDである。
ディスクアレイ制御部101は、HDD102〜HDD105にデータブロックやパリティブロックを保存する機能を有する。また、ディスクアレイ装置100において、ディスクアレイ制御部101は、RAID5 Volumeにデータブロックを保存する時に、RAID5 Volumeにおけるどのブロック領域にデータブロックを書き込んだかを示す有効保存ブロック領域情報106を、データブロックを保存した後にHDD105に書き込む。
なお、本実施形態におけるディスクアレイ装置100において、ディスクアレイ制御部101は、例えば、プログラムに従って処理を実行するCPU(Central Processing Unit)によって実現される。また、ディスクアレイ制御部101は、ハードウェアによって実現されてもよい。
以下、本実施形態のディスクアレイ制御部101の動作を、図2のフローチャートを参照して説明する。図2は、ディスクアレイ制御部101の動作を示すフローチャートである。
ディスクアレイ制御部101は、HDD102〜HDD104によって構成されるRAID5 Volumeに、データブロックを保存する(ステップS1)。データブロックを保存した後に、ディスクアレイ制御部101は、データブロックを書き込んだVolumeのブロック領域を示す有効保存ブロック領域情報106を、ホットスペアであるHDD105に保存する(ステップS2)。
ここで、例えばHDD104が故障したとする。ディスクアレイ制御部101は、RAID5 Volumeを構成する未故障HDDであるHDD102およびHDD103を用いて、HDD104のブロック領域をHDD105に復旧する(ステップS3)。
復旧の前に、ディスクアレイ制御部101は、HDD105に保存された有効保存ブロック領域情報106を読み出す(ステップS4)。読み出した有効保存ブロック領域情報106に基づいて、ディスクアレイ制御部101は、復旧する対象のブロック領域が、データブロックが保存されていたブロック領域か否かを判断する(ステップS5)。
データブロックが保存されているブロック領域であった場合(ステップS5のYES)、ディスクアレイ制御部101は、HDD102およびHDD103に保存されているデータブロックとパリティブロックから、対象のデータブロックを復元する(ステップS6)。そして、ディスクアレイ制御部101は、HDD105の対応するブロック領域に、復元したデータブロックを書き込む(ステップS7)。
データブロックが保存されていないブロック領域であった場合(ステップS5のNO)、ブロック領域の復旧中にHDD102、HDD103のいずれかのHDDにおいて、復旧するブロック領域に対応するブロック領域でリードエラーが発生する(ステップS8)。リードエラーが発生した場合、ディスクアレイ制御部101は、HDD105の対応するブロック領域に空のデータを書き込む(ステップS9)。
空のデータは、例えば、全て0を示すバイトデータで埋められたデータである。なお、空のデータは、他のデータでもよい。
このように、対象のデータブロックを正常に復元できなかった時、ディスクアレイ制御部101は、HDD105に空のデータを書き込むことによって、ブロック領域の復旧処理を正常に終了させる。
ステップS7、またはステップS9の処理の後、ディスクアレイ制御部101は、HDD104の全てのブロック領域がHDD105に復旧済みであるか否かを確認する(ステップS10)。まだ復旧していないブロック領域が存在する場合(ステップS10のNO)、ディスクアレイ制御部101は、ステップS3以降の処理を繰り返す。全てのブロック領域が復旧済みである場合(ステップS10のYES)、ディスクアレイ制御部101は、処理を終了する。
上記のように、ディスクアレイ制御部101は、RAID Volumeにおけるどのブロック領域に有効なデータブロックが保存されているかを管理するための有効保存ブロック領域情報106を、ホットスペアであるHDD105に保存する。RAID Volumeを構成するHDD102〜HDD104のいずれかのHDDが故障した際、ディスクアレイ制御部101は、HDD105へのデータ復旧時に保存しておいた有効保存ブロック領域情報106を使用する。使用することによって、ディスクアレイ制御部101は、RAID Volumeにおいて有効でないブロック領域に対応する、復元データブロックの元になるデータブロックを保存するHDDにおけるリードエラーにより、データ復旧処理を実行できなくなることを防ぐ。
また、ディスクアレイ制御部101は、有効保存ブロック領域情報106をホットスペアであるHDD105に保存する。RAID Volumeが正常な状態にある時でもHDD105に対してアクセスすることによって、ディスクアレイ制御部101は、HDD105の異常をRAID Volumeが正常な状態にある時に検出できる。その結果、ディスクアレイ制御部101は、データ復旧処理の実行中に初めて検出したスペア用HDDの異常により、データ復旧処理を実行できなくなることを未然に防ぐことができる。
本実施形態におけるRAID5 Volumeおよびホットスペアを備える構成をとるディスクアレイ装置は、無用のアクセス不能ブロックによりディスクアレイ全体が使用できない状態になることを防止できる。その理由は、ディスクアレイ制御部が、RAID5 Volumeにデータブロックを保存する時に、RAID5 Volumeのどのブロック領域にデータブロックを書き込んだかを示す有効保存ブロック領域情報をホットスペア用HDDに書き込む。その結果、RAID5 Volumeを構成するHDDで故障が発生した時、未故障HDDを用いて故障HDDのブロック領域をホットスペア用HDDに復旧する際に、ディスクアレイ制御部は、先にホットスペア用HDDに保存しておいた有効保存ブロック領域情報から、復旧するブロック領域がRAID5 Volumeにおいてデータブロックが保存されていたブロック領域か否かというブロック領域の有効性を判断できる。そして、データブロックが保存されていないブロック領域であった場合、ディスクアレイ制御部は、データ復旧中にRAID5 Volumeを構成する未故障HDDのいずれかのHDDにおいてリードエラーが発生し対象のデータブロックを正常に復元できなかった時、復旧するブロック領域に対応するホットスペアのブロック領域に空のデータを書き込むことによって、ブロック領域の復旧処理を正常に終了させるためである。
また、本実施形態におけるディスクアレイ装置は、データ復旧処理中に初めて検出したホットスペア用HDDの異常によりデータ復旧処理を実行できなくなることを未然に防ぐことができる。その理由は、RAID5 Volumeの正常状態時にもホットスペア用HDDにアクセスすることによって、データ復旧処理時に初めてホットスペア用HDDにアクセスすることがないようにし、ホットスペア用HDDの異常をRAID Volumeが正常に保たれている間に検出するためである。
次に、本発明の概要を説明する。図3は、本発明による記憶装置の概要を示すブロック図である。本発明による記憶装置10は、データ記憶手段12(例えば、HDD102〜HDD104)と、予備のデータ記憶手段13(例えば、HDD105)と、データ記憶手段12および予備のデータ記憶手段13にデータを保存する制御部11(例えば、ディスクアレイ制御部101)とを備える記憶装置であって、制御部11は、データ記憶手段12にデータを保存した後に、データを保存した領域を示す保存領域情報(例えば、有効保存ブロック領域情報106)を予備のデータ記憶手段13に保存し、データ記憶手段12に保存されていたデータを予備のデータ記憶手段13に復旧する際に、保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する予備のデータ記憶手段13の領域には空データを保存する。
そのような構成により、記憶装置は、HDD障害によりホットスペアにブロック領域を復旧した後、記憶装置の上位ホスト装置からのアクセス要求に対して何の問題もなくアクセス可能(読み出しおよび書き込みが可能)なブロック領域がアクセス不能と判断されてしまうことを抑制できる。また、記憶装置は、RAID Volumeが正常に保たれている状態の時にも、ホットスペア用HDDにアクセスすることによって、データ復旧時に初めて検出したホットスペア用HDDの異常により、データ復旧処理を実行できなくなることを抑制できる。
また、記憶装置10はデータ記憶手段12を複数備え、複数のデータ記憶手段はRAIDの方式に従って配置されることによって1つの記憶領域を構成してもよい。
そのような構成により、記憶装置は、データを分散して記録することによって、高速化や耐障害性の向上を図ることができる。
また、複数のデータ記憶手段はRAID5の方式に従って配置されてもよい。
そのような構成により、記憶装置は、HDDがどれか1台故障しても、データブロックおよびパリティブロックを基にデータブロックを復元できる。
また、予備のデータ記憶手段13はホットスペアでもよい。
そのような構成により、記憶装置は、あるHDDが故障した時でもホットスペア用HDDを稼働させることによって、データの保存状態を故障発生前の状態に自動的に修復できる。
本発明は、RAID1、RAID5またはRAID6の機能を有するディスクアレイ装置や、コンピュータ装置の内蔵HDDに好適に適用される。
10 記憶装置
11 制御部
12 データ記憶手段
13 予備のデータ記憶手段
100 ディスクアレイ装置
101 ディスクアレイ制御部
102〜105 HDD
106 有効保存ブロック領域情報

Claims (6)

  1. データ記憶手段と、予備のデータ記憶手段と、前記データ記憶手段および前記予備のデータ記憶手段にデータを保存する制御部とを備える記憶装置であって、
    前記制御部は、
    前記データ記憶手段にデータを保存した後に、前記データを保存した領域を示す保存領域情報を前記予備のデータ記憶手段に保存し、前記データ記憶手段に保存されていたデータを前記予備のデータ記憶手段に復旧する際に、前記保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する前記予備のデータ記憶手段の領域には空データを保存する
    ことを特徴とする記憶装置。
  2. データ記憶手段を複数備え、
    複数のデータ記憶手段はRAIDの方式に従って配置されることによって1つの記憶領域を構成する
    請求項1記載の記憶装置。
  3. 複数のデータ記憶手段はRAID5の方式に従って配置される
    請求項2記載の記憶装置。
  4. 予備のデータ記憶手段はホットスペアである
    請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の記憶装置。
  5. データ記憶手段と、予備のデータ記憶手段とを備え、前記データ記憶手段および前記予備のデータ記憶手段にデータを保存する記憶装置において実行されるデータ復旧方法であって、
    前記記憶装置は、前記データ記憶手段にデータを保存した後に、前記データを保存した領域を示す保存領域情報を前記予備のデータ記憶手段に保存し、
    前記記憶装置は、前記データ記憶手段に保存されていたデータを前記予備のデータ記憶手段に復旧する際に、前記保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する前記予備のデータ記憶手段の領域には空データを保存する
    ことを特徴とするデータ復旧方法。
  6. データ記憶手段と、予備のデータ記憶手段とを備えるコンピュータにおいて実行されるデータ復旧プログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記データ記憶手段および前記予備のデータ記憶手段にデータを保存する保存処理、
    前記データ記憶手段にデータを保存した後に、前記データを保存した領域を示す保存領域情報を前記予備のデータ記憶手段に保存する保存領域情報保存処理、および
    前記データ記憶手段に保存されていたデータを前記予備のデータ記憶手段に復旧する際に、前記保存領域情報に基づいて、データが保存されていない領域に対応する前記予備のデータ記憶手段の領域には空データを保存する空データ保存処理
    を実行させるためのデータ復旧プログラム。
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