JP2019133226A - 冗長システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＳＤを記憶装置に用いる冗長システムがより安定して運用できるようにする。【解決手段】予測部１０１は、ＳＳＤ１３３の設定されている保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第１増加傾向をもとにＳＳＤ１３３の交換時期を予測し、ＳＳＤ１３４の保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第２増加傾向をもとに、ＳＳＤ１３４の交換時期を予測する。設定部１０２は、予測部１０１が予測するＳＳＤ１３３の交換時期とＳＳＤ１３４の交換時期とが異なるように切り替え時期を設定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、記憶装置にＳＳＤを用いる冗長システムに関する。

従来、プラントなどのプロセス制御に用いるプロセス制御システムにおいて、高信頼性を要求される場合には、冗長構造をもつ構成が用いられている。システムを冗長させることで、より安定した運用を行える。このような冗長システムでは、よく知られているように、第１装置と第２装置とを備え、通常では第１装置を稼動状態として動作し、第１装置に異常が発生すると待機中の第２装置を稼動状態に切り替えるようにしている。このような冗長システムにおいて、プログラムなどの情報などを記憶する記憶装置として、フラッシュメモリで構成されるソリッド・ステート・ドライブ（以下ＳＳＤと記載）が用いられるようになっている。

このＳＳＤを使用する際の問題として、フラッシュメモリの書き込み回数制限がある。具体的には、ＳＳＤごとに決められている書き込み回数を超えると、データを保持するための素子（フラッシュメモリ）が劣化し、データ保持能力が低下する。データ保持ができなくなってしまうと、システムが動作不能になり、また、ファイルのデータが化けてシステムの動作に悪影響を及ぼすなどの危険がある。

例えば、Ｓｍａｒｔコマンドによって、ＳＳＤにおける書き込み回数の情報を知ることができるが、システムから意図的にコマンドを発行しないと知ることができない。また、情報を取得した時に書き込み回数の制限を超えていたとしても、ＳＳＤに対するアクセスを止めるような機能はＳＳＤにはない。よって、何も意識せずにＳＳＤを使用していると、突然しきい値を超えて使用できなくなる危険がある。

このようなＳＳＤの問題に対し、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）システムを構成するすべてのＳＳＤの書き込み回数を管理し、各ＳＳＤの間で書き込み回数を平滑化する方法が提案されている（特許文献１参照）。この技術では、各ＳＳＤへの書き込み回数を平準化することで、システム全体の長寿命化を図っている。

特開２０１０−０５５２４７号公報

ところで、前述したような冗長システムにおいては、第１装置および第２装置の各々でＳＳＤが用いられているが、上述した従来の技術では、このような冗長システムへ対応させることについては考慮されていない。一般に、冗長システムでは、第１装置が稼動しているときは第２装置は待機中であり、特許文献１におけるＲＡＩＤシステムの制御を適用することはできない。

また、冗長システムにおいては、第１装置に用いられているＳＳＤと第２装置に用いられているＳＳＤとが同時に寿命を迎える危険性がある。このように、従来では、ＳＳＤを記憶装置に用いる冗長システムを安定して使用するとができないという問題があった。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＳＳＤを記憶装置に用いる冗長システムがより安定して運用できるようにすることを目的とする。

本発明に係る冗長システムは、第１装置が備える第１記憶装置の設定されている保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第１増加傾向をもとに第１記憶装置の交換時期を予測し、第１装置に対して冗長して備えられている第２装置が備える第２記憶装置の保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第２増加傾向をもとに第２記憶装置の交換時期を予測する予測部と、予測部が予測する第１記憶装置の交換時期と第２記憶装置の交換時期とが異なるように切り替え時期を設定するように構成された設定部と、設定部が設定した切り替え時期で、第１装置と第２装置との稼動および待機を切り替えるように構成された制御部とを備える。

上記冗長システムにおいて、予測部は、第１装置と第２装置との稼動および待機を切り替える切り替え時期をもとに、第１増加傾向および第２増加傾向を設定する。

上記冗長システムにおいて、予測部は、保守整備時期までの第１装置の稼動時間である第１稼動時間および待機時間である第１待機時間から第１増加傾向を求め、保守整備時期までの第２装置の稼動時間である第２稼動時間および待機時間である第２待機時間から第２増加傾向を求めることで、第１記憶装置の交換時期および第２記憶装置の交換時期を予測し、設定部は、第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間、第１増加傾向、第２増加傾向と、第１記憶装置、第２記憶装置の寿命となる消去回数との関係が所定の状態を満たすように第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間を決定することで、切り替え時期を設定する。

上記冗長システムにおいて、予測部は、第１記憶装置および第２記憶装置の各々の過去のデータ消去回数の増加の状態をもとに、第１増加傾向および第２増加傾向を決定すればよい。また、予測部は、第１記憶装置および第２記憶装置の各々の現状の単位時間当たりのデータ消去回数状態をもとに、第１増加傾向および第２増加傾向を決定してもよい。

上記冗長システムにおいて、第１記憶装置および第２記憶装置は、フラッシュメモリから構成されている。

以上説明したように、本発明によれば、第１記憶装置の交換時期と第２記憶装置の交換時期とが異なるように切り替え時期を設定するようにしたので、ＳＳＤを記憶装置に用いる冗長システムがより安定して運用できるという優れた効果が得られるようになる。

図１は、本発明の実施の形態における冗長システムの構成を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態における冗長システムの動作例を説明するためのフローチャートである。 図３は、本発明に係る冗長システムのハードウエア構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態おける冗長システムについて図１を参照して説明する。この冗長システムは、冗長して備えられている第１装置１３１および第２装置１３２と、第１装置１３１と第２装置１３２とを切り替える切換装置１００とを備える。第１装置１３１は、ＳＳＤ（第１記憶装置）１３３を備え、第２装置１３２は、ＳＳＤ（第２記憶装置）１３４を備えている。ＳＳＤ（第１記憶装置）１３３、ＳＳＤ（第２記憶装置）１３４は、フラッシュメモリから構成されている。第１装置１３１、第２装置１３２は、例えば、ＳＳＤ１３３、ＳＳＤ１３４に記憶されている制御情報に従って図示しない制御対象を制御する。また、第１装置１３１、第２装置１３２は、制御対象より取得される情報を、ＳＳＤ１３３、ＳＳＤ１３４に記憶する。

切換装置１００は、予測部１０１、設定部１０２、制御部１０３、記憶部１０４を備える。

予測部１０１は、ＳＳＤ１３３の設定されている保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第１増加傾向をもとにＳＳＤ１３３の交換時期を予測する。また、予測部１０１は、ＳＳＤ１３４の保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第２増加傾向をもとに、ＳＳＤ１３４の交換時期を予測する。

例えば、予測部１０１は、ＳＳＤ１３３およびＳＳＤ１３４の各々の過去のデータ消去回数の増加の状態をもとに、第１増加傾向および第２増加傾向を決定する。また、例えば、予測部は、ＳＳＤ１３３およびＳＳＤ１３４の各々の現状の単位時間当たりのデータ消去回数状態をもとに、第１増加傾向および第２増加傾向を決定する。

予測部１０１は、第１装置と第２装置との稼動および待機を切り替える切り替え時期をもとに、第１増加傾向および第２増加傾向を設定する。例えば、予測部１０１は、保守整備時期までの第１装置１３１の稼動時間である第１稼動時間および待機時間である第１待機時間から第１増加傾向を求めることで、ＳＳＤ１３３の交換時期を予測する。また、予測部１０１は、例えば、保守整備時期までの第２装置１３２の稼動時間である第２稼動時間および待機時間である第２待機時間から第２増加傾向を求めることで、ＳＳＤ１３４の交換時期を予測する。

設定部１０２は、予測部１０１が予測するＳＳＤ１３３の交換時期とＳＳＤ１３４の交換時期とが異なるように切り替え時期を設定する。設定部１０２は、例えば、上述した第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間、第１増加傾向、第２増加傾向と、ＳＳＤ１３３、ＳＳＤ１３４の寿命となる消去回数との関係が所定の状態を満たすように第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間を決定することで、切り替え時期を設定する。設定された切り替え時期は、記憶部１０４に記憶される。制御部１０３は、設定部１０２が設定した切り替え時期で、第１装置１３１と第２装置１３２との稼動および待機を切り替える。

次に、実施の形態における冗長システムの動作例について、図２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１０１で、予測部１０１が、ＳＳＤ１３３の交換時期およびＳＳＤ１３４の交換時期を予測する。

次に、ステップＳ１０２で、設定部１０２が、予測部１０１が予測するＳＳＤ１３３の交換時期とＳＳＤ１３４の交換時期とが異なるように切り替え時期を設定する。

次に、ステップＳ１０３で、制御部１０３が、設定された切り替え時期で、第１装置１３１と第２装置１３２との稼動および待機の切り替え制御を実施する。

以下、設定部１０２による切り替え時期の他の設定例について説明する。まず、ＳＳＤの消去回数Ｅと経過時間ｔとの関係が、「Ｅ＝ａ×ｔ＋ｂ・・・（１）」で表されるものとする。ａは、前述した増加傾向である。なお、ｂは定数である。

次に、ＳＳＤ１３３の消去回数をＥ１とし、ＳＳＤ１３４の消去回数をＥ２とする。なお、Ｔ０（現在）の時点で、第１装置１３１のＳＳＤ１３３の消去回数、および第２装置１３２のＳＳＤ１３４の消去回数を取得し、この時点で、ＳＳＤ１３３の方がＳＳＤ１３４よりも消去回数が多いものとする。また、ＳＳＤ１３３，ＳＳＤ１３４の寿命となる消去回数をＥ_maxとする。また、現在時刻Ｔ０に対し、次回の保守整備時期をＴ１とし、Ｔ１の次の保守整備時期をＴ２とする。

次に、式（１）のａ，ｂを、ｔ＝Ｔ２において、Ｅ＝Ｅ_maxとなる定数とする。この条件において、ｔ＝Ｔ１としたときにＥ＝Ｅ３になるものとする。

次に、稼動状態における式（１）のａをａ１とし、待機状態における式（１）のａをａ２とする。なお、ａ１＞ａ２である。

上述した各定義のもとに、「Ｅ１＋（ａ１×第１稼動時間＋ａ２×第１待機時間）＝Ｅ_max・・・（２）」、「Ｅ２＋（ａ１×第２稼動時間＋ａ２×第２待機時間）≦Ｅ３・・・（３）」を満たす第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間を求める。

求めた第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間をもとに切り替え時期を決定する。このように切り替え時期を決定することで、ＳＳＤ１３３の交換時期とＳＳＤ１３４の交換時期とが異なるものとなる。

ところで、式（２）および式（３）を満たす第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間が得られない場合、保守整備時期までの第１装置１３１において、待機状態における書き込み頻度をより低下させて消去回数の増加傾向を抑制した第１追加待機状態を設定し、追加待機状態における式（１）のａをａ３とする。なお、ａ１＞ａ２＞ａ３である。

上述した各定義のもとに、「Ｅ１＋（ａ１×第１稼動時間＋ａ２×第１待機時間＋ａ３×第１追加待機状態）＝Ｅ_max・・・（４）」、「Ｅ２＋（ａ１×第２稼動時間＋ａ２×第２待機時間）＝Ｅ３・・・（５）」を満たす第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間、第１追加待機状態を求める。求めた第１稼動時間、第１待機時間、第２稼動時間、第２待機時間、第１追加待機状態をもとに切り替え時期を決定する。

なお、上述したことによっても、適切な切り替え時期が決定できない場合、例えば、本誌ステムの利用者に、上述した方法（アルゴリズム）では切り替え時期が決定できない旨を通知し、設定値の変更などを促すようにしてもよい。

なお、上述した実施の形態における冗長システムを構成する切換装置は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）３０１と主記憶装置３０２と、ＳＳＤから構成された外部記憶装置３０３とネットワーク接続装置３０４となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置３０２に展開されたプログラムによりＣＰＵ３０１が動作することで、上述した各機能が実現される。ネットワーク接続装置３０４は、ネットワーク３０５に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。

以上に説明したように、本発明によれば、第１記憶装置の交換時期と第２記憶装置の交換時期とが異なるように切り替え時期を設定するので、第１装置に用いられているＳＳＤと第２装置に用いられているＳＳＤとが同時に寿命を迎えることが抑制され、ＳＳＤを記憶装置に用いる冗長システムがより安定して運用できるようになる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

１００…切換装置、１０１…予測部、１０２…設定部、１０３…制御部、１０４…記憶部、１３１…第１装置、１３２…第２装置、１３３…ＳＳＤ（第１記憶装置）、１３４…ＳＳＤ（第２記憶装置）。

Claims (6)

1. 第１装置が備える第１記憶装置の設定されている保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第１増加傾向をもとに前記第１記憶装置の交換時期を予測し、前記第１装置に対して冗長して備えられている第２装置が備える第２記憶装置の前記保守整備時期までのデータ消去回数の増加傾向である第２増加傾向をもとに前記第２記憶装置の交換時期を予測する予測部と、
   前記予測部が予測する前記第１記憶装置の交換時期と前記第２記憶装置の交換時期とが異なるように切り替え時期を設定するように構成された設定部と、
   前記設定部が設定した切り替え時期で、前記第１装置と前記第２装置との稼動および待機を切り替えるように構成された制御部と
   を備えることを特徴とする冗長システム。
2. 請求項１記載の冗長システムにおいて、
   前記予測部は、前記第１装置と前記第２装置との稼動および待機を切り替える切り替え時期をもとに、前記第１増加傾向および前記第２増加傾向を設定することを特徴とする冗長システム。
3. 請求項２記載の冗長システムにおいて、
   前記予測部は、前記保守整備時期までの前記第１装置の稼動時間である第１稼動時間および待機時間である第１待機時間から前記第１増加傾向を求め、前記保守整備時期までの前記第２装置の稼動時間である第２稼動時間および待機時間である第２待機時間から前記第２増加傾向を求めることで、前記第１記憶装置の交換時期および前記第２記憶装置の交換時期を予測し、
   前記設定部は、前記第１稼動時間、前記第１待機時間、前記第２稼動時間、前記第２待機時間、前記第１増加傾向、前記第２増加傾向と、前記第１記憶装置、前記第２記憶装置の寿命となる消去回数との関係が所定の状態を満たすように前記第１稼動時間、前記第１待機時間、前記第２稼動時間、前記第２待機時間を決定することで、前記切り替え時期を設定する
   を備えることを特徴とする冗長システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の冗長システムにおいて、
   前記予測部は、前記第１記憶装置および前記第２記憶装置の各々の過去のデータ消去回数の増加の状態をもとに、前記第１増加傾向および前記第２増加傾向を決定する
   ことを特徴とする冗長システム。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の冗長システムにおいて、
   前記予測部は、前記第１記憶装置および前記第２記憶装置の各々の現状の単位時間当たりのデータ消去回数状態をもとに、前記第１増加傾向および前記第２増加傾向を決定する
   ことを特徴とする冗長システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の冗長システムにおいて、
   前記第１記憶装置および前記第２記憶装置は、フラッシュメモリから構成されていることを特徴とする冗長システム。

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