JP2022171202A

JP2022171202A - 記憶装置およびリビルド方法

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Publication number: JP2022171202A
Application number: JP2021077714A
Authority: JP
Inventors: 泰史小野; Yasushi Ono; 良広石川; Yoshihiro Ishikawa; 全克村田; Masakatsu Murata
Original assignee: NEWTECH CO Ltd
Current assignee: NEWTECH CO Ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-11-11
Anticipated expiration: 2041-04-30
Also published as: JP7352300B2

Abstract

【課題】書き込み機能を有する記憶装置を提供する。【解決手段】リビルド機能を実装した記憶装置であって、予め定められたデータを記憶する第１記憶領域と、第１記憶領域から再生されたデータを書き込みする第２記憶領域と、第１記憶領域および第２記憶領域の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、記憶装置のハードウェアに実装され、第２記憶領域をトリム処理した後に、第１記憶領域から再生されたデータを第２記憶領域に書き込みする記憶装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、記憶装置およびリビルド方法に関する。

特許文献１には、「制御手段がリビルド制御を実行する前に未使用領域にダミーデータを書き込ませる」ことが記載されている。
特許文献１特開２０２０－１０７２４３号公報

従来のリビルド方法は、ソフトウェアで未使用領域を判定しており、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）に依存して動作している。

本発明の第１の態様においては、リビルド機能を実装した記憶装置であって、予め定められたデータを記憶する第１記憶領域と、第１記憶領域から再生されたデータを書き込みする第２記憶領域と、第１記憶領域および第２記憶領域の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、記憶装置のハードウェアに実装され、第２記憶領域をトリム処理した後に、第１記憶領域から再生されたデータを第２記憶領域に書き込みする記憶装置を提供する。

制御部は、第２記憶領域の全体をトリム処理する実行部と、第１記憶領域から再生されたデータを第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する判定部とを有してよい。実行部は、処理単位が未使用領域である場合に、未使用領域と対応する領域にライト処理を実行せず、処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行してよい。

制御部は、第１記憶領域から再生されたデータを第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する判定部と、処理単位が未使用領域である場合に、未使用領域と対応する領域にトリム処理を実行し、処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行する実行部とを備えてよい。

判定部は、処理単位が未使用領域である場合に、次の処理単位が使用領域と判定されるまで、未使用領域であるか否かを判定する工程を繰り返してよい。実行部は、処理単位が使用領域と判定された場合に、未使用領域であると判定された処理単位に対応する領域をまとめてトリム処理し、使用領域と判定された処理単位のライト処理を実行してよい。

第１記憶領域および第２記憶領域は、不揮発性のメモリであってよい。

本発明の第２の態様においては、ハードウェアに実装された制御部を用いた記憶装置のリビルド方法であって、予め定められた第１記憶領域から再生されたデータを書き込みするための第２記憶領域をトリム処理する段階と、第２記憶領域をトリム処理した後に、第１記憶領域から再生されたデータを第２記憶領域に書き込みする段階とを備えるリビルド方法を提供する。

リビルド方法は、第２記憶領域の全体をトリム処理する段階と、第１記憶領域から再生されたデータを第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する段階と、処理単位が未使用領域である場合に、未使用領域と対応する領域にライト処理を実行せず、処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行する段階とを備えてよい。

リビルド方法は、第１記憶領域から再生されたデータを第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する段階と、処理単位が未使用領域である場合に、未使用領域と対応する領域にトリム処理を実行し、処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行する段階とを備えてよい。

リビルド方法は、処理単位が未使用領域である場合に、次の処理単位が使用領域と判定されるまで、未使用領域であるか否かを判定する工程を繰り返す段階と、処理単位が使用領域と判定された場合に、未使用領域であると判定された処理単位に対応する領域をまとめてトリム処理する段階と、使用領域と判定された処理単位のライト処理を実行する段階とを備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

情報処理装置２００の構成の概要を示す。実施例１に係るリビルド方法の一例を示す。実施例１に係るリビルド処理の動作フローチャートの一例を示す。実施例２に係るリビルド方法の一例を示す。実施例２に係るリビルド処理の動作フローチャートの一例を示す。実施例３に係るリビルド方法の一例を示す。実施例３に係るリビルド処理の動作フローチャートの一例を示す。比較例に係る記憶装置のリビルド方法の一例を示す。情報処理装置２００の外観の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、情報処理装置２００の構成の概要を示す。情報処理装置２００は、記憶装置１００および処理部１２０を備える。記憶装置１００は、制御部１０および記憶部２０を備える。

情報処理装置２００は、中央処理装置（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の汎用の演算装置を有する。例えば、情報処理装置２００は、パーソナルコンピュータ又はサーバーである。情報処理装置２００は、パーソナルコンピュータの場合、デスクトップパソコンであっても、ノートブックパソコンであってもよい。

処理部１２０は、情報処理装置２００が有する汎用の演算処理部である。例えば、処理部１２０は、予め定められたコマンドを記憶装置１００に入力して、データの書き込みおよび読み込み等の処理を行う。本例の処理部１２０は、記憶装置１００と共に筐体１１０内に収容されているが、筐体１１０の外部に設けられていてもよい。

記憶部２０は、予め定められた情報を記憶する。一例において、記憶部２０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）又はソリッドステートドライブ（ＳＤＤ：ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等のストレージデバイスである。記憶部２０は、不揮発性のメモリであってよい。

記憶部２０は、ＲＡＩＤ（ＲｅｄｕｎｄａｎｔＡｒｒａｙｓｏｆＩｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅＤｉｓｋｓ）化されており、複数の記憶領域がひとつのドライブのように認識されている。本例の記憶部２０は、複数の記憶領域として、第１記憶領域２１および第２記憶領域２２を有する。例えば、記憶部２０は、リビルド（再構築）処理によって、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みする。なお、記憶部２０は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の記憶領域を有してもよい。第１記憶領域２１および第２記憶領域２２は、Ｎ個の記憶領域のうちの任意の記憶領域であってよい。また、リビルド元の第１記憶領域２１が複数のドライブで構成され、リビルド先である第２記憶領域２２に書き込みされてもよい。

リビルド処理は、ドライブが故障と判断された場合などに、他のドライブから元データを生成および復元して、書き込み先のドライブに書き込む処理である。本例では、第１記憶領域２１をリビルド元として説明し、第２記憶領域２２をリビルド先として説明するが、これに限定されない。

なお、第１記憶領域２１および第２記憶領域２２は、ＲＡＩＤ１のミラーリングに用いられる記憶領域であってもよいし、ＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６等の他のＲＡＩＤレベルに用いられる記憶領域であってもよい。即ち、第１記憶領域２１から第２記憶領域２２への書き込みは、ミラーリング時のデータコピーであってもよいし、再生成したデータの書き込みであってもよい。

制御部１０は、記憶部２０における複数の記憶領域のそれぞれに接続されている。本例の制御部１０は、処理部１２０からのコマンドに応じて、記憶部２０への処理を制御する。例えば、制御部１０は、処理部１２０からリビルド処理のコマンドを受けて、第１記憶領域２１および第２記憶領域２２の動作を制御する。

制御部１０は、記憶装置１００のハードウェアに実装されている。即ち、制御部１０は、記憶装置１００のファームウェアにより実行され、上位側のＯＳに依存しない。このように、制御部１０がファームウェアによって動作可能であるので、ユーティリティまたはドライバによらず処理が実行され、ユーザーの介入も不要である。

内蔵配線３１は、制御部１０と第１記憶領域２１とを接続する。内蔵配線３１は、制御部１０と第１記憶領域２１とをＬＡＮ等のネットワークケーブルを介さずに接続する。本例の内蔵配線３１は、冗長化していないデータを制御部１０と第１記憶領域２１との間で送信する。

内蔵配線３２は、制御部１０と第２記憶領域２２とを接続する。内蔵配線３２は、制御部１０と第２記憶領域２２とをＬＡＮ等のネットワークケーブルを介さずに接続する。本例の内蔵配線３２は、冗長化していないデータを制御部１０と第２記憶領域２２との間で送信する。内部配線は、記憶部２０が有する記憶領域の個数に応じて設けられてよい。

内蔵配線３１および内蔵配線３２は、筐体１１０に内蔵される。即ち、内蔵配線３１および内蔵配線３２は、筐体１１０の外部に露出していない。一例において、内蔵配線３１および内蔵配線３２は、ストレージデバイス・インターフェースとして機能する。例えば、内蔵配線３１および内蔵配線３２は、ＳＡＴＡ（即ち、ＳｅｒｉａｌＡＴＡ）、ｅ－ＳＡＴＡ（即ち、Ｅｘｔｒｅｍｅ－ＳＡＴＡ）、ＰＣＩ、ＳＡＳ（即ち、ＳｅｒｉａｌＡｔｔａｃｈｅｄＳＣＳＩ）、ＴｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔまたはＵＳＢ（即ち、ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）等の配線ケーブルである。

本例の制御部１０は、第２記憶領域２２をトリム処理した後に、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みする。トリム処理された領域は、不要なデータ領域として初期化され、未使用領域として管理テーブルに登録される。

判定部１２は、予め定められた対象領域が使用領域か未使用領域かを判定する。本例の判定部１２は、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する。例えば、判定部１２は、トリム処理が実行された領域から読み出されたデータと一致するデータを有する領域を未使用領域と判定することができる。即ち、判定部１２は、トリム処理によって、読み出したデータがゼロであることが保証されたドライブの場合、読み出したデータが全ゼロの領域を未使用領域と判定することができる。

実行部１４は、記憶部２０のリード処理またはライト処理を実行する。実行部１４は、記憶部２０のトリム処理を実行してよい。一例において、実行部１４は、第１記憶領域２１の処理単位が使用領域であると判定された場合に、第２記憶領域２２にライト処理を実行する。ライト処理を実行された領域は、リビルド先において使用済みの書き込み領域として設定される。

本例の記憶装置１００において、判定部１２による判定は、記憶装置１００のファームウェアにより実行される。即ち、記憶装置１００は、ＯＳのファイルシステムによらず、ハードウェアで未使用領域をチェックするので、所要時間の増加が少なくなる。即ち、記憶装置１００は、ＯＳとの相性（例えば、ＯＳの種類またはＯＳの新旧）によらず、安定して動作できる。

本例の記憶装置１００は、単位読み出ししながら未使用領域を判定する機能をハードウェアで実装し、未使用領域に対応する領域をトリム処理によって初期化する。記憶装置１００は、トリム処理を実行することにより、書き込み領域を削減して、性能低下および寿命の短縮を回避することができる。そして、記憶装置１００は、より効率的な記憶領域の管理を実現できる。

図２Ａは、実施例１に係るリビルド方法の一例を示す。本例では、第２記憶領域２２の全体を一括でトリム処理した後に、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みする場合について説明する。

リビルド処理では、リビルド元から読み出した単位データの全領域がゼロであった場合、リビルド先にそのデータを書き込みせず、その領域を飛ばす。これにより、第１記憶領域２１の未使用領域に対応する第２記憶領域２２の領域を初期化領域に設定することができる。一方、第１記憶領域２１の使用領域に対応する第２記憶領域２２の領域を書き込み領域に設定する。したがって、本例の記憶装置１００は、リビルド完了後、未使用領域に対応する領域を未使用の初期化領域に設定することができるので、不要な書き込み領域を削減して、性能低下を抑制できる。

図２Ｂは、実施例１に係るリビルド処理の動作フローチャートの一例を示す。本例の制御部１０は、処理部１２０からのコマンドに応じて、リビルド処理の実行を開始する。

ステップＳ１００において、リビルド先である第２記憶領域２２の全領域をトリム処理する。ステップＳ１０２において、第１記憶領域２１の対象領域の単位読み出しを実行する。ステップＳ１０４において、対象領域が未使用領域であるか否かを判定する。対象領域が未使用領域である場合、ステップＳ１０８に進む。一方、対象領域が未使用領域でない場合、単位書き込みを実行する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０８において、第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了しているか否かを判定する。第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了していなければ、対象領域を単位分進めてステップＳ１０２に戻る。これらの処理を繰り返し、第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了している場合はリビルド処理を終了する。

本例の記憶装置１００は、リビルド開始時に一括してトリム処理を実行して、リビルド先である第２記憶領域２２を初期化するので、無駄なテーブルを作成する必要がなく、より効率的にトリム処理を実行できる。そして、未使用領域に対応する領域を初期化領域として設定できるので、簡易な方法で書き込み領域を削減できる。

図３Ａは、実施例２に係るリビルド方法の一例を示す。本例では、処理単位ごとにトリム処理を実行して、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みする場合について説明する。

本例のリビルド処理では、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定して、処理単位が未使用領域である場合に、未使用領域と対応する領域にトリム処理を実行する。一方、処理単位が未使用領域でない場合に、ライト処理を実行する。

図３Ｂは、実施例２に係るリビルド処理の動作フローチャートの一例を示す。

ステップＳ２００において、第１記憶領域２１の対象領域の単位読み出しを実行する。ステップＳ２０２において、対象領域が未使用領域であるか否かを判定する。対象領域が未使用領域である場合、対象領域をトリム処理する（ステップＳ２０４）。一方、対象領域が未使用領域でない場合、単位書き込みを実行する（ステップＳ２０６）。

ステップＳ２０８において、第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了しているか否かを判定する。第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了していなければ、対象領域を単位分進めてステップＳ２００に戻る。これらの処理を繰り返し、第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了している場合はリビルド処理を終了する。

本例の記憶装置１００においても、未使用領域と対応する領域に対してトリム処理を実行して初期化することができるので、書き込み領域を削減して性能低下を抑制することができる。このように、トリム処理を実行するタイミングは、単位読み出しする前であっても、単位読み出しした後であってもよい。

図４Ａは、実施例３に係るリビルド方法の一例を示す。本例では、未使用領域のトリム処理をまとめて実行することにより、トリムコマンドの発行回数を低減させ、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みする場合について説明する。

本例のリビルド処理では、第１記憶領域２１から再生されたデータを第２記憶領域２２に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定して、処理単位が未使用領域である場合に、次の処理単位が使用領域と判定されるまで、未使用領域であるか否かを判定する工程を繰り返す。一方、処理単位が使用領域と判定された場合に、未使用領域であると判定された処理単位に対応する領域をまとめてトリム処理する。そして、実行部１４は、使用領域と判定された処理単位にライト処理を実行する。

図４Ｂは、実施例３に係るリビルド処理の動作フローチャートの一例を示す。

ステップＳ３００において、第１記憶領域２１の対象領域の単位読み出しを実行する。ステップＳ３０２において、対象領域が未使用領域であるか否かを判定する。対象領域が未使用領域である場合、対象領域をトリム対象領域として管理テーブルに登録して、対象領域を単位分進めてステップＳ３１２に進む。一方、対象領域が未使用領域でない場合、登録されたトリム対象領域があるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。登録されたトリム対象領域がない場合は、ステップＳ３１０で単位書き込みを実行する。一方、登録されたトリム対象領域がある場合、登録されたトリム対象領域にトリム処理を実行する（ステップＳ３０６）。その後、ステップＳ３０８で登録を削除して、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１２において、第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了しているか否かを判定する。第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了していなければ、対象領域を単位分進めてステップＳ３００に戻る。第１記憶領域２１の全領域の単位読み出しが終了していれば、ステップＳ３１４に進む。

ステップＳ３１４において、残った登録済み対象領域があるか否かを判定する。登録済み対象領域が残っている場合、当該対象領域をトリム処理する（ステップＳ３１６）。登録済み対象領域が残っていない場合、リビルド処理を終了する。

本例の記憶装置１００は、トリム処理をまとめて実行することにより、トリム処理の実行回数を削減することができる。そのため、本例の記憶装置１００は、より効率的なトリム処理を実現できる。

図５は、比較例に係る記憶装置のリビルド方法の一例を示す。比較例の記憶装置は、データの書き込みがなされていない状態であっても、データがフルの場合であっても、リビルド先であるドライブの全領域を書き込み領域に設定する。このように、リビルド完了後にはＳＳＤの全領域が使用済みとなってしまい、ライト性能等のＳＳＤの性能が低下する場合がある。

図６は、情報処理装置２００の外観の一例を示す。本例の情報処理装置２００は、筐体１１０の前面に第１記憶領域２１および第２記憶領域２２を配置している。なお、第１記憶領域２１および第２記憶領域２２は、ユーザーによって物理的に入れ替えられてもよい。第１記憶領域２１および第２記憶領域２２は、制御部１０との配線を差し替えるだけで容易に入れ替えできる。

また、記憶装置１００は、単位読み出ししながら未使用領域を判定する機能をハードウェアで実装することにより、ＯＳによらずに簡易に動作することができる。このように、本例の記憶装置１００は、ユーザーの利便性が高い。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・制御部、１２・・・判定部、１４・・・実行部、２０・・・記憶部、２１・・・第１記憶領域、２２・・・第２記憶領域、３１・・・内蔵配線、３２・・・内蔵配線、１００・・・記憶装置、１１０・・・筐体、１２０・・・処理部、２００・・・情報処理装置

Claims

リビルド機能を実装した記憶装置であって、
予め定められたデータを記憶する第１記憶領域と、
前記第１記憶領域から再生されたデータを書き込みする第２記憶領域と、
前記第１記憶領域および前記第２記憶領域の動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記記憶装置のハードウェアに実装され、前記第２記憶領域をトリム処理した後に、前記第１記憶領域から再生された前記データを前記第２記憶領域に書き込みする
記憶装置。
前記制御部は、
前記第２記憶領域の全体をトリム処理する実行部と、
前記第１記憶領域から再生されたデータを前記第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する判定部と
を有し、
前記実行部は、
前記処理単位が未使用領域である場合に、前記未使用領域と対応する領域にライト処理を実行せず、前記処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行する
請求項１に記載の記憶装置。
前記制御部は、
前記第１記憶領域から再生されたデータを前記第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する判定部と、
前記処理単位が未使用領域である場合に、前記未使用領域と対応する領域にトリム処理を実行し、前記処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行する実行部と
を備える請求項１に記載の記憶装置。
前記判定部は、前記処理単位が未使用領域である場合に、次の処理単位が使用領域と判定されるまで、未使用領域であるか否かを判定する工程を繰り返し、
前記実行部は、
処理単位が使用領域と判定された場合に、前記未使用領域であると判定された処理単位に対応する領域をまとめてトリム処理し、
前記使用領域と判定された処理単位のライト処理を実行する
請求項３に記載の記憶装置。
前記第１記憶領域および前記第２記憶領域は、不揮発性のメモリである
請求項１から４のいずれか一項に記載の記憶装置。
ハードウェアに実装された制御部を用いた記憶装置のリビルド方法であって、
予め定められた第１記憶領域から再生されたデータを書き込みするための第２記憶領域をトリム処理する段階と、
前記第２記憶領域をトリム処理した後に、前記第１記憶領域から再生された前記データを前記第２記憶領域に書き込みする段階と
を備えるリビルド方法。
前記第２記憶領域の全体をトリム処理する段階と、
前記第１記憶領域から再生されたデータを前記第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する段階と、
前記処理単位が未使用領域である場合に、前記未使用領域と対応する領域にライト処理を実行せず、前記処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行する段階と
を備える請求項６に記載のリビルド方法。
前記第１記憶領域から再生されたデータを前記第２記憶領域に書き込みするための予め定められた処理単位が未使用領域であるか否かを判定する段階と、
前記処理単位が未使用領域である場合に、前記未使用領域と対応する領域にトリム処理を実行し、前記処理単位が使用領域である場合に、ライト処理を実行する段階と
を備える請求項６に記載のリビルド方法。
前記処理単位が未使用領域である場合に、次の処理単位が使用領域と判定されるまで、未使用領域であるか否かを判定する工程を繰り返す段階と、
処理単位が使用領域と判定された場合に、前記未使用領域であると判定された処理単位に対応する領域をまとめてトリム処理する段階と、
前記使用領域と判定された処理単位のライト処理を実行する段階と
を備える請求項８に記載のリビルド方法。