JP3078972B2 - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アレイ状に構成された
複数のディスク装置を上位装置からの命令に基づいて並
列的にアクセスするディスクアレイ装置に関し、特にデ
ィスク障害が発生してもデータの復元が瞬時にできるデ
ィスクアレイ装置に関する。近年の計算機システムにお
ける高信頼化の要求に伴い、磁気ディスク装置を用いた
入出力サブシステムでの高信頼化が要求されている。

【０００２】このような高信頼性を実現するため、複数
のディスク装置を並列的に動作させることでデータ及び
冗長情報を格納するようにしたディスクアレイ装置が実
用化されている。ディスクアレイ装置は、障害等により
１台のディスクのデータが失われた場合、代替先として
準備している予備のディスク装置に残りのディスク装置
のデータを用いて失われたデータを修復することがで
き、高い信頼性が得られる。

【０００３】しかし、同時にディスクアレイの中の複数
ディスク装置で異常が発生した場合には、もはやデータ
の修復は不可能であり、この点の改善が望まれる。

【０００４】

【従来の技術】近年、計算機システムの外部記憶装置と
して、記録の不揮発性、大容量性、データ転送の高速性
等の特長を持つ磁気ディスク装置、光ディスク装置等の
ディスク装置が広く用いられている。ディスク装置に対
する要求は、高速データ転送、信頼性重視、大容量性、
低価格である。これらの要求を満たすものとして、ディ
スクアレイ装置が注目されてきている。

【０００５】ディスクアレイ装置とは、小型ディスク装
置を数台から数十台並べ、複数のディスク装置に分散し
てデータを記録して、並列的にアクセスする装置であ
る。ディスクアレイ装置で並列的に複数のディスク装置
にデータ転送を行えば、一台のディスク装置の場合と比
べて、ディスクの台数倍の高速データ転送が可能にな
る。

【０００６】また、データに加えて、パリティデータな
どの冗長な情報を付け加えて記録しておくことで、ディ
スク装置の故障等を原因とするデータエラーの検出と訂
正が可能となり、ディスク装置の内容を二重化して記録
する方法と同程度の信頼性重視を、二重化より低価格で
実現することができる。従来、カルフォルニア大学バー
クレイ校のデビット・Ａ・パターソン（DavidA. Patter
son) らは、高速に大量のデータを多くのディスクにア
クセスし、ディスク故障時におけるデータの冗長性を実
現するディスクアレイ装置について、レベル１からレベ
ル５までに分類付けを行って評価した論文を発表してい
る（ACMSIGMOD Conferance, Chicago, Illinois, June
1-3, 1988 P109-P116)。

【０００７】このデビット・Ａ・パターソンらが提案し
たディスクアレイ装置を分類するレベル１〜５は、ＲＡ
ＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks ）１〜
５と略称される。ＲＡＩＤ１〜５を簡単に説明すると次
のようになる。ＲＡＩＤ０は、データの冗長性をもたな
いディスクアレイ装置であり、デビット・Ａ・パターソ
ンらの分類には含まれていないが、これを仮にＲＡＩＤ
０と呼ぶ。

【０００８】ＲＡＩＤ１は、２台のディスク装置を１組
として同一データを書込むミラーディスク装置であり、
ディスク装置の利用効率が低いが冗長性をもっており、
簡単な制御で実現できるため、広く普及している。ＲＡ
ＩＤ２は、データをビットやバイト単位でストライピン
グ（分割）し、それぞれのディスク装置に並列に読み書
きを行う。ストライピングしたデータは全てのディスク
装置で物理的に同じセクタに記録する。

【０００９】データ用ディスク装置の他にハミングコー
ドを記録するためのディスク装置を持ち、ハミングコー
ドから故障したディスク装置を特定して、データを復元
する。しかし、実用化されていてない。

【００１０】ＲＡＩＤ３は、データをビット又はバイト
単位にストライピングしてパリティを計算し、ディスク
装置に対しデータおよびパリティを並列的に書込む。

【００１１】ＲＡＩＤ３は、大量のデータを連続して扱
う場合には有効であるが、少量のデータをランダムにア
クセスするトランザクション処理のような場合には、デ
ータ転送の高速性が生かせず、効率が低下する。

【００１２】ＲＡＩＤ４は、１つのデータをセクタ単位
にストライピングして同じディスク装置に書込む。

【００１３】パリティは固定的に決めたディスク装置に
格納している。データ書込みは、書込み前のデータとパ
リティを読み出してから新パリティを計算して書き込む
ため、１度の書込みについて、合計４回のアクセスが必
要になる。

【００１４】また書込みの際に必ずパリティ用のディス
ク装置へのアクセスが起きるため、複数のディスク装置
の書込みを同時に実行できない。

【００１５】このようにＲＡＩＤ４の定義は行われてい
るが、メリットが少ないため現在のところ実用化の動き
は少ない。 ＲＡＩＤ５は、パリティ用のディスク装置を
固定しないことで、並列的なリード、ライトを可能にし
ている。

【００１６】即ち、セクタごとにパリティの置かれるデ
ィスク装置が異なっている。パリティディスクが重複し
なければ異なるディスク装置にセクタデータを並列的に
書込むことができる。

【００１７】このようにＲＡＩＤ５は非同期に複数のデ
ィスク装置にアクセスしてリード又はライトを実行でき
るため、少量データをランダムにアクセスするトランザ
クション処理に向いている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現在、実用
化が進められているＲＡＩＤ３およびＲＡＩＤ５の動作
形態をもつディスクアレイ装置にあっては、例えば１つ
のパリティグループを構成するランクごとに予備用のデ
ィスク装置を準備しておき、１台のディスク装置が故障
した場合には、他の正常なディスク装置のデータを読出
して故障ディスク装置のデータを予備用ディスク装置に
修復するようにしている。

【００１９】このためディスク装置の故障でデータが失
われても復元できるため、極めて高い信頼性が得られ
る。

【００２０】しかしながら、同時に複数のディスク装置
で故障が発生してデータが失われた場合には、残りの正
常なディスク装置から失われたデータを修復することは
できず、システムダウンとなってしまう問題があった。

【００２１】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、並列動作しているディスク装置の複
数が同時に故障してもデータを喪失することなく瞬時に
処理要求に対処できるディスクアレイ装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２２】また本発明の他の目的は、ディスク装置の
エラー状態を監視して障害発生の可能性が高くなった場
合には事前に障害対処状態に切替えて障害発生を未然に
防止するようにしたディスクアレイ装置を提供する。

【００２３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。 本発明は、同一データを格納する２台のディ
スク装置３６を備えたミラーディスク手段３６を並列ア
クセス可能に複数配置したディスクアレイ手段１８と、
上位装置１０からの書込データをストライピングした後
にディスクアレイ手段１８に並列書込みすると共に、デ
ィスクアレイ手段１８からの並列読出データを合成して
前記上位装置１０に転送する制御手段２０とで構成され
る。

【００２４】さらに、ディスクアレイ手段１８に設けた
複数のディスク装置の状態を管理するデバイス管理テー
ブル手段６２を設け、制御手段２０は、上位装置１０か
らのアクセス要求時にデバイス管理テーブル手段６２を
参照してディスクアレイ手段１８に対する処理を実行す
る。 具体的には、デバイス管理テーブル手段６２にミラ
ーディスク手段３６に設けたディスク装置の一方を現用
とし、他方を予備用とする情報を登録する。

【００２５】この場合、制御手段２０は、リードアクセ
ス時にデバイス管理テーブル手段６２の参照でミラーデ
ィスク手段３６の現用側のディスク装置からデータを読
出し、ライトアクセス時には現用および予備用の両方の
ディスク装置にデータを書込む。 ミラーディスク手段３
６に対する切替は、ディスクアレイ手段１８の切替制御
手段４０が行う。切替制御手段４０は、制御手段２０か
らのリード動作の指示に対しミラーディスク手段３６の
現用側のディスク装置に切換えてデータを読出し、ライ
ト動作の指示に対しては現用および予備用の両方のディ
スク装置にデータを書込むように切替える。

【００２６】一方、ミラーディスク手段３６を構成要素
としたディスクアレイ手段１８は、コストが増加し、ま
た設置スペースも増加する。この点を解決するため、次
のような実装構造をとる。 まずディスクアレイ手段１８
は、着脱自在な少くとも２台のディスクモジュール５０
を内蔵したディスクユニット４６と、ディスクユニット
４６の収納部を複数備え、予め定めたアレイ構成に従っ
て複数台の前記ディスクユニット４６を実装した装置筐
体４４とで構成する。

【００２７】この構成により、ディスクユニット４６を
媒体サイズの異なる単一のディスクモジュールを内蔵し
た他のディスクユニットの収納を予定したディスクアレ
イ筐体に、本発明のディスクモジュールを実装してミラ
ーディスク手段３６を構成要素とするディスクアレイを
簡単に実現できる。 またアレイ構成要素のミラード化に
伴い、ディスク装置の障害を可能な限り速かに知って対
応することが信頼性を更に高めるために必要となる。

【００２８】そこで本発明にあっては、ディスクアレイ
手段１２に対するアクセスの実行に対しチェック回路手
段７４において異常が発生したか否かを判定するアクセ
ス判定手段６４と、アクセス判定手段６４で判定した異
常の回数を計数する異常回数数計数手段６６と、異常回
数計数手段６６の異常回数が所定の閾値以上となったと
きにデバイス障害を判定し、デバイス管理テーブル手段
６２に障害情報を登録する障害判定手段７２を設ける。

【００２９】更に、制御手段２０の空き状態（アイドル
状態）で、ディスクアレイ手段１８に対し擬似的なアク
セス動作、すなわちシミュレーションを実行して各ディ
スク装置の状態を検査するデバイス検査手段７０を設け
る。

【００３０】更に本発明は、アレイ要素をミラーディス
ク手段で構成すると同時に冗長情報も格納し、ミラード
化と冗長化を複合した信頼性をさらに向上する。すなわ
ち、同一データを格納する２台のディスク装置３６を備
えたミラーディスク手段３６を並列アクセス可能に複数
配置したディスクアレイ手段１８と、上位装置１０から
の書込データをストライピングしてパリティデータと共
にディスクアレイ手段３６に並列に書込み、ディスクア
レイ手段３６からの並列読出データを合成して前記上位
装置１０に転送する制御手段２０とで構成する。

【００３１】さらに本発明は、通常は単なる並列ディス
ク装置を備えたディクスアレイとして機能するが、その
中の１台に障害発生の可能性ありと予測的に判定された
場合に、予備のディスク装置とのミラード化を動的に行
い、実際のディスク故障時に予備側への切替が瞬時にで
きるようする。このため、複数のディスク装置３２を並
列アクセス可能に配置したディスクアレイ手段１８と、
ディスクアレイ手段１８の同一ランクに属する少なくと
も１台のディスク装置を予備用に割当ると共に他の複数
ディスク装置をデータ格納用に割当て、上位装置１０か
らの書込データをストライピングしデータ格納用ディス
ク装置に並列的に書込み、前記データ格納用ディスク装
置からの並列読出データを合成して上位装置１０に転送
する制御手段２０を設ける。

【００３２】更に、アクセス判定手段６４で判定したデ
ータ格納用ディスク装置の異常回数を異常回数係数手段
６６で計数し、この計数結果が通常の障害半手用いる閾
値より低い所定の閾値を越えたときに、近い将来、障害
がは発生することを予測的に判定する障害判定手段７２
を設け、障害判定手段７２で障害を予測判定した時に、
構成制御手段により予備用ディスク装置を選択してミラ
ード化する。

【００３３】すなわち異常回数が障害と判定される値に
達する前の状態でプリアラーム的に障害を予測判定し、
この段階で構成制御手段は、障害判定ディスク装置の格
納データを複写し、複写後に障害判定ディスク装置と予
備用ディスク装置でミラーディスク手段３６を構成し、
制御手段２０に両方のディスク装置への同時データの書
込といずれか一方のディスク装置からのデータ読出をセ
ットする。

【００３４】ここで、構成制御手段は、予備用ディスク
装置を現用にセットして制御手段２０によるデータ読出
しを行わせる。また障害判定手段７２は、障害判定ディ
スク装置の修理交換を促すため、障害の予測的な判定が
行われたことを外部に出力表示させる手段を備える。

【００３５】

【作用】このような本発明のディスクアレイ装置によれ
ば、ディスクアレイ装置の各構成要素を２台のディスク
装置を１組として同一データを格納するミラーディスク
構成とすることで、冗長情報を必要とすることなく、い
ずれかのディスク装置の故障によるデータ喪失に対し瞬
時に対応することができ、きわめて高い信頼性を確保す
ることができる。

【００３６】また１つのディスクユニットに２台のディ
スクモジュールを着脱自在に実装可能としたことで、通
常は１台のディスクモジュールの実装によるアレイ構成
であっても、残り１台を追加実装することで、ミラーデ
ィスク構成に簡単に変更できる。更に、３．５インチ・
ディスクモジュールを２台実装可能なディスクユニット
を、既存の５インチ・ディスクモジュールを１台備えた
ディスクユニットと同一ユニットとしておくことで、５
インチ・ディスクユニットを用いたディスクアレイを、
３．５インチ・ディスクモジュールを２台備えたディス
ユニットに交換することで、簡単にミラード化された本
発明のディスクアレイ装置を構築できる。

【００３７】一方、ミラーディスクの一方を現用、他方
を予備用に割当て、通常は、データ書込は現用と予備用
の両方に対し行い、データ読出しは現用から行っている
が、統計的に求めたシークエラー、リードエラー、ライ
トエラーなどの異常発生の計数値を監視し、現用のディ
スク装置のエラー回数が所定の閾値を越えた場合には、
故障の可能性が高いと判定し、故障が発生する以前に、
現用と予備用との割当てを切替える。

【００３８】このため実際に現用がディスク故障となっ
た場合にも、既に予備用への割当て切替えが済んでいる
ため、予備用ディスク装置の故障となり、特にリードア
クセスに対する処理を全く中断することなく、障害に対
処できる。また障害判定結果を予防保守情報として上位
装置で常に参照可能に保持しているため、上位装置側で
ディスクアレイの障害状況が出力表示でき、オペレータ
又は保守要員が迅速且つ適切に障害判定ディスク装置に
対する保守作業を行うことができる。

【００３９】またディスクアレイの状態を上位装置から
のアクセスがない空き状態を利用して制御装置側が書込
シミュレーションによる検査処理を実行し、積極的にデ
ィスク装置の状態を検査し、速かに故障の可能性のある
ディスク装置を認識して対応することができる。このよ
うなミラード化されたディスクアレイ装置の信頼性をさ
らに向上するためには、ミラード化されたデイスクアレ
イに対し冗長情報としてパリティをミラード化して格納
するＲＡＩＤ３あいはＲＡＩＤ５の動作形態を取ればよ
い。

【００４０】更に、通常は、単なる並列アクセスであ
り、障害と判定される少し前にミラーディスク構成に切
替えるダイナミックなミラード構成とする。このため同
一ランクに少なくとも予備用のディスク装置を１台割当
てておき、通常は、予備以外のディスク装置の並列アク
セスを行う。運用中にいずれかのディスク装置のエラー
回数が、予め定めた通常の障害判定より低めの閾値を越
え、近い将来、障害と判定される状況に至ったら、予備
用ディスク装置を選択し、障害判定対象となったディス
ク装置のデータを複写する。

【００４１】このようにディスク装置間でのデータ複写
は、通常の障害判定より早い段階で行われるため、ディ
スク装置の障害で複写不能となってしまう事態を極力回
避できる。このプリアラーム的な障害判定は、通常の障
害判定の閾値の半分というように、かなり早い段階で行
うことが望ましい。この予備ディスク装置へのデータ複
写は、アイドル状態で行えばよい。予備へのデータ複写
が済んだならば、障害判定ディスク装置と予備用ディス
ク装置でミラーディスクを構成し、以後、同一データの
書込みを行う。またデータの読出しは、予備用ディスク
装置を現用に割当てて行う。

【００４２】このような障害予測判定時の動的なミラー
ド化により、必要最小限のディスク装置で、実質的なミ
ラーディスク構成のディスクアレイを実現できる。

【００４３】

【実施例】図２は本発明のディスクアレイ装置が適用さ
れる計算機の入出力サブシステムのハードウェア構成を
示す。図２において、上位装置としてのホストコンピュ
ータ１０にはチャネル装置１４が設けられ、チャネル装
置１４に対しチャネルインタフェースバス１６を介して
コントローラ１２を接続している。

【００４４】チャネルインタフェースバス１６として
は、ＢＭＣインタフェース（ブロック・マルチプレクサ
・チャネルインタフェース）やＳＣＳＩを使用すること
ができる。コントローラ１２には入出力デバイスとして
ディスクアレイ１８が接続されている。

【００４５】ディスクアレイ１８は並列アクセス数を示
す横方向に並んだポートＰ０〜Ｐ３と、横方向のＰ０〜
Ｐ３の並びを縦方向に多段構成したランクＲ０〜Ｒ３の
構成をもち、ポートＰ０〜Ｐ３とランクＲ０〜Ｒ３で定
まる位置にディスクアレイの構成要素として、本発明に
あっては、ミラーディスク装置３６−１〜３６−３４を
配置している。

【００４６】ミラーディスク装置３６−１〜３６−３４
は例えばポート番号Ｐ０、ランク番号Ｒ０のミラーディ
スク装置３６−１を例にとると、２台のディスク装置３
２−１，３２−２を接続しており、それぞれをコントロ
ーラ１２側に設けたミラード制御部３０−１からのデバ
イスバスに接続している。このようなミラーディスク装
置３６−１の構成は他のミラーディスク装置３６−２〜
３６−３４についても同じである。

【００４７】ミラーディスク装置３６−１はコントロー
ラ１２により同一データの書込みを受ける。従って、デ
ィスク装置３２−１，３２−２には常に同一データが格
納されている。一方、データ読出しはいずれか一方のデ
ィスク装置３２−１，３２−２から行えばよい。本発明
にあっては、コントローラ１２において予めミラーディ
スク装置３６−１の左側のディスク装置３２−１を現用
に割り当て、右側のディスク装置３２−２を予備用に割
り当てている。

【００４８】このため、データ書込みは現用および予備
用のディスク装置３２−１，３２−２に対し行われる
が、データ読出しは現用のディスク装置３２−１のみか
ら行われることになる。コントローラ１２にはＭＰＵ２
０が設けられ、ＭＰＵ２０の内部バス３４にチャネルイ
ンタフェース制御部２２，制御記憶部２４，データバッ
ファ２６およびデバイスインタフェース制御部２８を接
続している。

【００４９】ＭＰＵ２０は後の説明で明らかにするよう
に、プログラム制御に従ってディスクアレイ１８のミラ
ーディスク装置群を対象としたホストコンピュータ１０
からの要求に基づく処理動作を実行する。尚、この実施
例において、ディスクアレイ１８側は４つのポートＰ０
〜Ｐ３についてディスク装置を実装した場合を示してお
り、ミラード制御部３０−５についてディスク装置は空
き状態となっている。

【００５０】図３は図２のコントローラ１２に設けたミ
ラード制御部３０−１の詳細をディスクアレイ側と共に
示した実施例構成図である。図３において、コントロー
ラ１２側に設けたミラード制御部３０−１には切替制御
部３８，ディスク制御部４０−１，４０−２が設けられ
ている。ディスク制御部４０−１，４０−２のそれぞれ
からはデバイスインタフェースバス４２−１，４２−２
が引き出され、この実施例にあっては２台でミラーディ
スク装置３６−１〜３６−３１を構成する磁気ディスク
装置をランクごとに２台ずつ接続している。

【００５１】切替制御部３８はＭＰＵ２０側で予め設定
したミラーディスク装置の動作モードの割当て、即ち現
用割当てと予備用割当てに従った切替処理を行う。ここ
で例えばディスク制御部４０−１側を現用、ディスク制
御部４０−２側を予備用に割り当てていたとすると、Ｍ
ＰＵ２０からのライト動作の指示に対してはライト動作
命令をディスク制御部４０−１，４０−２の両方に供給
する。

【００５２】同時に指示されたデバイスＩＤで特定され
る例えばランクＲ０のミラーディスク装置３６−１にお
けるディスク装置３２−１，３２−２に対する書込動作
を行わせる。一方、ＭＰＵ２０側から読出動作を指示さ
れた場合には現用となるディスク制御部４０−１側のみ
に切り替え、同時に、指定されたデバイスＩＤに対応す
る例えばミラーディスク装置３６−１の現用側のディス
ク装置３２−１からの読出動作を行う。

【００５３】このような図３に示すミラード制御部３０
−１の構成は図２に示した残りのミラード制御部３０−
２〜３０−５についても同様である。図４は本発明に用
いるディスクアレイの筐体構造の実施例を示した実施例
構成図である。図４において、ディスクアレイ筐体４４
は、この実施例にあっては５段２列の収納部を形成して
おり、各収納部に図示のように１０台のディスクユニッ
ト４６−１〜４６−１０を実装している。

【００５４】ディスクアレイ筐体４４に設けられた開閉
自在な扉４５には内蔵した２列５段構成のディスクユニ
ット４６−１〜４６−１０に対応して５箇所に通風口が
設けられており、通風口の内側に図示のようにフィルタ
４８−１〜４８−５を装着している。図４のディスクア
レイ筐体４４は１０台のディスクユニット４６−１〜４
６−１０を全て実装した最大構成状態を示しているが、
必要に応じた台数のディスクユニットを実装することが
できる。

【００５５】図５は図４のディスクアレイ筐体４４に実
装したディスクユニット４６−１を取り出して示す。図
５において、ディスクユニット４６−１内には、この実
施例にあっては２台の３．５インチ・ディスクモジュー
ル５０−１，５０−２が実装されている。即ち、ディス
クユニット４６−１のケース内の中央にはモジュール実
装基板５４が装着されており、ケース背後が開口してい
る。

【００５６】この背後の開口部より図示のようにモジュ
ール回路基板５２−１，５２−２のそれぞれに組み付け
られたディスクモジュール５０−１，５０−２を差し込
んでコネクタにより接続することで、動作可能状態に組
み込むことができる。またモジュール実装基板５４の右
側には電源ユニット５６と冷却ファン装置５８が組み込
まれている。

【００５７】ここでディスクユニット４６−１は３．５
インチ・ディスクモジュール５０−１，５０−２の２台
を実装しているが、このユニット形状は例えば１つ媒体
サイズが上の５インチ・ディスクモジュールを１台内蔵
したディスクユニットと同一形態および構造としてい
る。また容量的にも３．５インチ・ディスクモジュール
５０−１，５０−２のそれぞれは同じユニットサイズの
５インチ・ディスクユニットと同じ容量を有する。

【００５８】従って、３．５インチ・ディスクモジュー
ル５０−１，５０−２のいずれか一方の１台のみの実装
状態で従来の５インチ・ディスクユニットを用いたディ
スクアレイ筐体に実装すれば、そのまま３．５インチ・
ディスクユニットを用いたディスクアレイを実現でき
る。一方、図５に示すように、２台の３．５インチ・デ
ィスクモジュール５０−１，５０−２を実装した状態で
従来の５インチ・ディスクユニットに置き換えれば、従
来の５インチ・ディスクユニットを３．５インチ・ディ
スクモジュール２台を実装したディスクミラー装置に簡
単に変更することができる。

【００５９】更に、３．５インチ・ディスクモジュール
の実装数とユニット数を適宜に決めることで、入出力サ
ブシステムの性能に見合ったディスクミラー装置を構成
要素とする場合を含む適宜のディスクアレイ構成を実現
することができる。図６は本発明の処理機能を示した実
施例構成図である。図６において、コントローラ１２に
設けられたＭＰＵ２０のプログラム制御およひファーム
ウェアによって、ディスクアレイ制御部６０，デバイス
管理テーブル６２，アクセス制御部６４、異常回数計数
部６６，予防保守情報格納部６８，障害判定部７２、デ
ータ転送制御部７５およびチェック回路部７４としての
機能が実現される。

【００６０】コントローラ１２に接続したディスクアレ
イ１８としては、説明を簡単にするため、１ランク分の
ミラーディスク３６−１〜３６−４のみを示している。
まずディスクアレイ１８はデバイス管理テーブル６２に
基づいて各種の動作を行い、デバイス管理テーブル６２
は例えば図７に示す構成をもつ。図７において、デバイ
ス管理テーブル６２はミラードＩＤ，デバイスＩＤ，ラ
ンク番号およびポート番号の４つのパラメータによって
ディスク装置を特定することができる。

【００６１】ミラードＩＤは例えばランクＲ０を例にと
ると、ミラーディスク装置３６−１〜３６−４に予め割
り当てられた識別番号であり、この例では００，０１，
０２，０３で表わしている。またデバイスＩＤはディス
クアレイ１８におけるデバイス物理番号であり、例えば
ランクＲ０の８台のディスク装置を例にとると、物理デ
バイスＩＤ「００」〜「０７」で表わしている。更にラ
ンク番号はディスクアレイ１８のランク位置Ｒ０〜Ｒ３
を示すもので、例えばランク番号Ｒ０については「０
０」で示している。

【００６２】次のポート番号もディスクアレイ１８にお
けるミラーディスク単位のポート番号であり、例えばＲ
０を例にとると、ポート番号「００」〜「０３」で表わ
している。このポート番号に続いて、ディスクアレイ１
８に設けたディスク装置の状態を示す現用フラグ，予備
用フラグ，異常回数および故障フラグの各情報が登録さ
れている。

【００６３】現用フラグおよび予備用フラグは電源投入
によるシステム立上げ時に初期化され、図７のようにミ
ラードＩＤで指定されるミラーディスク装置の先のデバ
イスＩＤに現用フラグ１がセットされ、次のデバイスＩ
Ｄに予備用フラグ１がセットされている。また異常回数
は立上げ時には０にリセットされ、同様に故障フラグも
立上げ時には０にリセットされている。

【００６４】異常回数は図６に示した異常回数計数部６
６の計数結果を格納している。すなわちコントローラ１
２に設けたアクセス判定部６４は、ディスクアレイ制御
部６０でディスクアレイ部１８に対しリード動作又はラ
イト動作を実行した際のチェック回路部７４によるチェ
ックにおいてシークエラー，リードエラー，ライトエラ
ーなどエラーが発生したか否かを判定している。アクセ
ス範囲部６４でエラーが判定されると、異常回数計数部
６６の計数値が１つカウントアップされ、カウントアッ
プした値をデバイス管理テーブル６２上の異常回数とし
て更新する。

【００６５】また障害判定部７２が異常回数を異常回数
計数部６６で計数するごとに、予め定めた障害判定の閾
値と比較しており、異常回数が障害判定の閾値に達する
と、障害発生と判定し、デバイス管理テーブル６２の故
障フラグを１にセットする。図８はミラードＩＤ＝００
をもつミラーディスク装置３６−１の現用のディスク装
置３２−１の異常回数が１０回となり、閾値に達して障
害ディスクと判定することで故障フラグが１にセットさ
れた状態を示している。

【００６６】更に図６のコントローラ１２には予防保守
情報格納部６８が設けられている。この予防保守情報格
納部６８にはアクセス判定部６４でエラー判定が行われ
るごと、エラー発生デバイスを示すデバイスＩＤとエラ
ー種別が予防保守情報として格納される。予防保守情報
格納部６８に格納された予防保守情報は、障害範囲部７
２による障害判定の通知以前に、ホストコンピュータ１
０側から常に参照することができる。

【００６７】例えばホストコンピュータ１０からコント
ローラ１２に対し任意の入出力要求が行われたときのス
テータス情報の中に予防保守情報を含めて送り返すこと
で、ホストコンピュータ１０側で予防保守情報の存在を
認識し、ディスプレイやプリンタに取得した予防保守情
報を出力表示する。このため、オペレータや保守要員は
コントローラ１２側でディスク装置のエラー発生の状況
をリアルタイムで把握できる。

【００６８】更にコントローラ１２側にはデバイス検査
部７０が設けられている。デバイス検査部７０はホスト
コンピュータ１０からのアクセスのない空き状態、即ち
コントローラ１２のアイドル状態で起動し、ディスクア
レイ１８に対しダミーデータを用いた書込動作のシミュ
レーションを実行する。このため、ディスクアレイ１８
の各ディスク装置には予めデバイス検査部７０によるダ
ミーデータの書込みのシミュレーションに使用される、
通常ＣＥ領域として知られた固有の検査領域が確保され
ている。

【００６９】デバイス検査部７０によるデータ書込みの
シミュレーションについても、アクセス判定部６４がエ
ラー判定を行っており、エラーが検出されると異常回数
計数部６６の計数値を１つカウントアップする。また異
常回数計数部６６の計数値が所定の閾値に達すると障害
判定部７２が障害を判定し、ホストコンピュータ１０の
要求処理時と同様、デバイス管理テーブル６２に対する
故障フラグのセットを行う。勿論、アクセス判定部６４
でデバイス検査部７０により擬似的なアクセス動作でエ
ラーが判定されると、保守情報格納部６８に対しホスト
コンピュータ１０から参照可能な予防保守情報の格納が
その都度行われる。

【００７０】更にデータ転送制御部７２はディスク制御
部６０による制御のもとに、ホストコンピュータ１０か
らのアクセス要求に従ったディスクアレイ１８とホスト
コンピュータ１０との間のデータ転送を行う。次にディ
スクアレイ制御部６０によるミラーディスク装置を構成
要素としたディスクアレイ１８に対する処理動作を説明
する。

【００７１】図９はコントローラ１２のディスクアレイ
制御部６０で行われる書込データのストライピングと、
ディスクアレイ１８側のデータ格納状態を示している。
図９において、ホストコンピュータ１０がアクセスする
データ単位を論理ブロック（ホストブロック）７６で示
しており、例えばディスク装置の１セクタを５１２バイ
トとすると、論理ブロック７６は２セクタ即ち１，０２
４バイトのサイズをもつ。

【００７２】このようなホストコンピュータ１０からの
書込データとしての論理ブロック７４を受けると、ディ
スクアレイ１８の並列アクセス数の整数倍で割った数の
ストライプデータ７８に分割する。この例では並列デバ
イス数４の４倍となる１６分割した場合を示している。
このため、１，０２４バイトの論理ブロック７４を１６
分割すると１つのストライプデータのサイズは６４バイ
トとなる。

【００７３】即ち、論理ブロック７６を１６分割したス
トライプデータ７６をストライプデータＬ００〜Ｌ１５
で示している。論理ブロック７４のストライピングが済
むと、ストライプデータ７８を並列デバイス数単位に取
り出してミラーディスク装置３６−１〜３６−４に対し
並列的に書き込む。この並列書込みを４回繰り返すこと
で、１論理ブロック分のデータをミラーディスク装置３
６−１〜３６−４に格納することができる。

【００７４】これをミラーディスク装置３６−１〜３６
−４の中の１台のディスク装置について見ると、６４バ
イトのデータが４つ置きに分散して２セクタ分格納され
た状態となる。このようなデータストライピングおよび
データの格納はＲＡＩＤ３の動作モードと基本的に同じ
であり、パリティデータを計算して格納していない点だ
けが相違する。

【００７５】またミラーディスク装置３６−１〜３６−
４にあっては、それぞれ現用と予備用の２台のディスク
装置で構成されており、それぞれに同じデータを格納し
ていることが明らかである。図１０は図６に示したコン
トローラ１２による本発明のディスクアレイ装置の処理
動作を示したフローチャートである。

【００７６】図１０において、まず装置の電源を投入し
てシステムを立ち上げると、ステップＳ１でデバイス管
理テーブル６２の初期化が例えば図７に示したように行
われる。続いてステップＳ２でホストコンピュータ１０
からのアクセス要求の有無をチェックしており、アクセ
ス要求のないアイドル状態ではステップＳ１５のデバイ
ス検査処理を行っている。アクセス要求があるとステッ
プＳ３で指定されたデバイスＩＤとなるミラーディスク
装置に対しセットアップ処理を行う。

【００７７】このコントローラ１２からのセットアップ
要求に対し、指定されたミラーディスク装置の各ディス
ク装置からは正常応答または異常応答を返す。ミラーデ
ィスク装置を構成する２台のディスク装置が共に正常で
あればステップＳ４でデバイスエラーなしとしてステッ
プＳ５に進み、アクセス要求がリード要求かライト要求
かを判別する。

【００７８】リード要求についてはステップＳ６に進
み、ミラーディスク装置の現用側からのリード処理を実
行する。一方、ライト要求であればステップＳ７に進
み、現用および予備用のディスク装置に同一データを書
き込むライト処理を実行する。ステップＳ８にあって
は、ステップＳ６のリード処理またはステップＳ７のラ
イト処理が正常終了したか否かチェックしており、正常
終了であればステップＳ９でリード処理またはライト処
理においてリトライで回復したシークエラー，ライトエ
ラー，リードエラーのいずれかがあるかを判定する。

【００７９】いずれのエラーもなければ再びステップＳ
２に戻って、次のホストコンピュータ１０からのアクセ
ス要求を待つ。ステップＳ９でリード処理中またはライ
ト処理中にリトライで回復したシークエラー，リードエ
ラーまたはライトエラーがあった場合にはステップＳ１
０に進み、異常回数計数部６６でエラー回数を１つカウ
ントアップする。

【００８０】続いて障害判定部６４が現在のエラー回数
を所定の閾値と比較する。閾値に達していなければステ
ップＳ１６で、このときのエラーに関する予防保守情報
を予防保守情報格納部６６にセットしてステップＳ２に
戻る。もしエラー回数が閾値に達していた場合にはステ
ップＳ１２に進んで、近い将来、ハードウェアエラーな
どの故障により動作不能となことから、デバイス障害を
判定してデバイス管理テーブル６２上に故障フラグをセ
ットする。

【００８１】例えば、図８のデバイスＩＤ番号００のデ
ィスク装置３２−１に示すように、異常回数が１０回と
なって閾値に達すると故障フラグ１のセットが行われ
る。このように故障フラグのセットが行われると、次の
ステップＳ１３でもし故障フラグのセットが現用のディ
スク装置に対し行われていた場合には、ステップＳ１の
初期化処理で割り当てた現用フラグの予備用フラグへの
代替を行う。

【００８２】例えば図７に示すように、デバイスＩＤ番
号００のディスク装置３２−１は現用フラグが１にセッ
トされて最初、現用となっていたものが、図８に示す故
障フラグ１のセットで現用フラグを０にリセットし、そ
れまで予備用として予備用フラグが割り当てられていた
デバイスＩＤ番号０１のディスク装置３２−１の予備用
フラグを０にリセットして現用フラグを１にセットす
る。

【００８３】この実施例では、故障フラグ１をセットし
たそれまでの現用ディスク装置３６−１について、現用
フラグを０にリセットすると同時に予備用フラグも０に
リセットしているが、並行してライト動作を継続したい
場合には予備用フラグを１にセットすればよい。このよ
うなデバイス管理テーブル６２における現用フラグと予
備用フラグの入替えに対し、その後の処理においてディ
スクアレイ制御装置６０は現用フラグが１にセットされ
た側を現用、予備用フラグが１にセットされた側を予備
用としてライト処理またはリード処理を実行するように
なる。

【００８４】従って、障害フラグがセットされたそれま
での現用のディスク装置はリード処理の対象から除外さ
れ、新たに現用となった予備用のディスク装置からのリ
ード処理に切り替わる。またライト処理については現用
および予備用の如何に関わらず、同時にデータ書込みが
行われる。しかし、図８に示すように予備用フラグも０
にしていた場合には、それまでの予備用で現用に切り替
わったディスク装置に対してのみデータ書込みが行われ
る。

【００８５】再び図１０を参照するに、ステップＳ１３
で現用から予備用への代替が済むと、ステップＳ１４で
ホストコンピュータ１０に障害は発生を通知し、障害と
判定されたディクス装置の修理交換をオペレータや保守
要員に促す。一方、ステップＳ３のセットアップ処理に
対し、デバイスＩＤで指定されたディスク装置がハード
ウェア故障を起こし、全く動作できずにデバイスエラー
を判定した場合には、直ちにステップＳ１２に進み、ス
テップＳ１６の予防保守情報のセットで、ハードウェア
エラーがホストコンピュータ１０側から参照できるよう
にする。この場合、もし現用のディスク装置の障害であ
れば、予備用への割当ての代替を行い、更にステップＳ
１６で予防保守情報を格納してホストコンピュータ１０
側でデバイスエラーを参照可能とする。

【００８６】またデバイスエラーの場合は、ステップＳ
１１のエラー回数の判定に基づく障害判定とは異なり、
回復不可能な故障であることから、予防保守情報にディ
スク装置の機能停止である旨の識別表示をつけ、ソフト
エラーによる予防保守情報と区別できるようにする。図
１１のフローチャートは図６のステップＳ１５に示した
コントローラ１２のデバイス検査部７０によるデバイス
検査処理を示す。

【００８７】図１１において、まずステップＳ１でコン
トローラ１２がアイドル状態か否かチェックしており、
アイドル状態にあるとステップＳ２以降の処理を行う。
ステップＳ２にあっては、所定の順番に従った指定ラン
クの現用および予備用のディスク装置に設けられた保守
用のデータ領域に対し、ダミーデータの書込みを検査シ
ミュレーションとして実行する。

【００８８】このダミーデータの書込みにおいて、シー
クエラー，ライトエラーなどのエラーが発生すると、ス
テップＳ３でエラーありを判定し、ステップＳ４で異常
回数計数部６６を使用して、それまでのエラー回数を１
つカウントアップする。続いてステップＳ５でエラー回
数を所定の閾値と比較し、閾値に達していなければ、ス
テップＳ１０で予防保守情報をセットしてステップＳ１
に戻る。エラー回数が閾値に達していればステップＳ６
で故障フラグをデバイス管理テーブル６２にセットす
る。

【００８９】続いてデバイス管理テーブル６２におい
て、現用のディスク装置については予備用のディスク装
置への代替を行うためのフラグ割当ての入替えを行う。
続いてステップＳ８でホストコンピュータ１０に対し障
害発生通知を行う。以上の処理を終了するとステップＳ
９で次のランクを指定し、再びステップＳ１のアイドル
状態のチェックに戻る。

【００９０】このような検査処理により例えばオンライ
ンシステムにあっては、処理負荷の少ない夜間などの時
間帯においても、自動的にミラーディスク装置を構成す
るディスクアレイのディスク装置に対する書込シミュレ
ーションが一定の検査周期ごとに実行され、常にディス
ク装置の状態を監視し、可能な限り早めに、故障する可
能性のあるディスク装置を予測判定することができる。

【００９１】図１２はコントローラ側における障害予測
判定あるいはデバイス故障判定に基づく予防保守情報や
障害情報の出力表示で、保守要員が障害対象となったデ
ィスク装置をディスクアレイ筐体から外して修理し、正
常なディスク装置を筐体に実装した後に行う復旧処理の
フローチャートを示す。図１２において、まずステップ
Ｓ１で正常なディスク装置の筐体への組込み完了に伴う
保守要員のホストコンピュータからのコマンドあるいは
保守パネルからのスイッチ操作による復旧指示の有無を
チェックしている。

【００９２】復旧指示を判別するとステップＳ２に進
み、コントローラ１２がアイドル状態か否かチェックす
る。アイドル状態にあるとステップＳ３に進み、復旧に
よりミラーディスク装置の一方のディスク装置として組
み込まれた復旧側ディスク装置に対し、現用のディスク
装置のデータを複写する処理を開始する。

【００９３】次のステップＳ４にあっては、予備固定モ
ードか否かチェックしている。即ち、ミラーディスク装
置における２台のディスク装置に対する現用と予備の割
当てを固定的に定めていた場合には、データの複写が完
了した時点でデバイス管理テーブル６２の現用フラグお
よび予備用フラグをシステム立上り時の初期化時と同じ
状態に初期化する。

【００９４】一方、現用と予備用を固定せずに動的とし
ていた場合には、ステップＳ５におけるデバイス管理テ
ーブル６２の初期化は行わず、現在、機能しているディ
スク装置を現用のまま維持し、復旧により組み込んだデ
ィスク装置を予備用とする。更にステップＳ６におい
て、予防保守情報のクリア、およびデバイス管理テーブ
ルの故障フラグおよび異常回数のクリアを行う。

【００９５】図１３はミラーディスク構成のディスクア
レイを使用してデータの並列アクセスと同時に冗長情報
としてパリティを同時に格納するようにしたことを特徴
とする。即ち、ディスクアレイのミラード化により信頼
性は極めて向上するが、更にミラード化に冗長情報の格
納を加えることで極めて高い信頼性を実現することがで
きる。

【００９６】図１３にあっては、データ用のミラーディ
スクの構成は図２の実施例と同じであるが、パリティ格
納用にミラード制御部３０−５よりのポートＰ４にミラ
ーディスク装置３６−５〜３６−３５を４ユニット設け
ている。図１４は図１３のパリティ格納を行うミラーデ
ィスク構成のディスクアレイにおけるＲＡＩＤ３の動作
モードにおける処理動作を示す。

【００９７】図１４のＲＡＩＤ３における論理ブロック
７６のストライピングは、図９に示したパリティを格納
しない場合と同じであるが、新たに設けたパリティ用の
ミラーディスク装置３６−５に対し並列デバイス数４単
位の４つのストライピングデータ７８、例えばストライ
ピングデータＬ００〜Ｌ０３からパリティＰ００を計算
して、ミラーディスク装置３６−５の現用および予備用
のディスク装置に同時に格納するようにしている。

【００９８】このようなパリティを格納するＲＡＩＤ３
の動作形態とした場合には、ミラーディスク装置３６−
１〜３６−５のいずれかを構成する現用と予備の２台の
ディスク装置が同時に故障してデータが失われた場合に
も、残りの正常なミラーディスク装置のデータから失わ
れたデータを復元することができる。図１５は図１３に
ついてＲＡＩＤ５の動作形態によるデータのストライピ
ングとデータの格納状態を示す。

【００９９】図１５において、まず論理ブロック７６は
ディスク装置の例えば１セクタ（５１２バイト）のサイ
ズであり、この場合には論理ブロックＬ０〜Ｌ５の６つ
が書込データとして提供された状態を示している。この
ような書込データにつき、論理デバイス数４に対応した
４つの論理ブロック例えば論理ブロックＬ０〜Ｌ３をス
トライピングし、各論理ブロックＬ０〜Ｌ３のそれぞれ
をミラーディスク３６−１〜３６−４に並列的に格納す
る。

【０１００】同時に論理ブロックＬ０〜Ｌ３からパリテ
ィＰ０を計算し、このセクタについてはミラーディスク
装置３６−５に格納する。ＲＡＩＤ５にあっては、セク
タごとにパリティの格納位置がＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４に示すように順次変化するようになる。このＲ
ＡＩＤ５のミラーディスクを構成要素としたディスクア
レイの動作形態にあっても、１つのミラーディスクを構
成する現用と予備の２台のディスク装置が同時に故障し
ても、他の正常なミラーディスク装置からデータを修復
することができる。

【０１０１】図１６は図１３に示したパリティ格納を行
うミラーディスク装置によるディスクアレイの構成につ
いて、各ミラーディスク装置の予備側のディスク装置を
取り外して通常のＲＡＩＤ構成のディスクアレイ装置と
した場合を示している。ここで本発明にあっては、図５
に示した２台の３．５インチ・ディスクモジュール５０
−１，５０−２を実装したディスクユニット４６−１の
ディスクアレイ筐体に対する組込みでミラーディスク装
置を構成要素としたディスクアレイを構成している。

【０１０２】このため、ディスクユニットに実装してい
る１台のディスクモジュールを外すことで簡単に通常の
ＲＡＩＤ構成の実装状態を実現できる。逆に図１６の通
常のＲＡＩＤ構成について、ディスクモジュールを追加
することで図２あるいは図１３に示したミラーディスク
構成のディスクアレイを簡単に実現できる。

【０１０３】図１７はミラーディスク装置を構成要素と
する本発明のディスクアレイ装置の他の実施例を示した
実施例構成図であり、この実施例にあってはコントロー
ラ１２からの独立したポートに接続しているディスク装
置を組み合わせてミラーディスク装置として動作するよ
うにしたことを特徴とする。即ち、図２の実施例にあっ
ては、コントローラ１２はデバイスインタフェース制御
部２８に対しミラード制御部３０−１〜３０−５を設
け、ミラード制御部については図３に示すように、切替
制御部３８によって切り換えることでミラーディスク装
置としての機能を実現している。

【０１０４】これに対し図１７の実施例にあっては、コ
ントローラ１２のデバイスインタフェース制御部２８に
対し個別にディスク制御部４０−１〜４０−８を設けて
独立にディスクアレイ１８のポートＰ０〜Ｐ７を構成
し、各ポートに４ランク分のディスク装置３２−１〜３
２−３８を接続している。このようなディスクアレイ１
８の独立したポートＰ０〜Ｐ７に対し、図７に示したよ
うなデバイス管理テーブル６２におけるミラードＩＤ番
号，デバイスＩＤ番号の割当てを行うことで、結果とし
てミラーディスク装置３６−１〜３６−３４をディスク
アレイ１８に割り付けることができる。

【０１０５】図１８は図１７の独立したポートをもつデ
ィスクアレイ１８のミラーディスク装置に対するデータ
ストライピングとデータ格納状態を示している。図１８
において、コントローラ１２はディスクアレイ１８がミ
ラーディスク構成か否かは特に意識しておらず、論理ブ
ロック７６からストライピングしたデータをデバイスＩ
Ｄで指定されるディスク装置に転送するに過ぎない。

【０１０６】論理ブロック７６からのデータストライピ
ングについて、この場合には論理ブロック７６を例えば
１６分割してストライピングデータＬ００〜Ｌ１５を得
る。同時に、同じデータＬ００〜Ｌ１５を生成し、図示
のようにＬ００〜Ｌ１５を２つずつ並べたダブルストラ
イプデータ８０を生成する。このダブルストライプデー
タ８０の生成に対し、ミラーディスク装置を意識せずに
並列デバイス数８台分のダブルストライプデータ例えば
Ｌ００，Ｌ００，・・・Ｌ０３，Ｌ０３を取り出して並
列的に書き込むことで、結果的にミラーディスク装置と
同じデータ格納状態を実現することができる。

【０１０７】このように、コントローラ１２側でミラー
ディスク装置固有の切替制御機構をもたなくとも、通常
のＲＡＩＤ構成のコントローラのポート数を増加させる
だけで簡単にミラーディスク装置を構成要素としたディ
スクアレイ装置が実現できる。図１９は本発明のディス
クアレイ装置の他の実施例を示したもので、ディスク装
置の障害予測判定時に動的にミラーディスク装置を構成
するようにしたことを特徴とする。

【０１０８】ディスクアレイの構成要素をミラーディス
ク装置としたディスクアレイ装置の最大の欠点は、ディ
スクアレイに使用するディスク装置が通常の２倍に増加
し、コストアップになってしまう点である。しかしなが
ら、磁気ディスク装置の小型化と低価格化に伴い、この
問題は必ずしも妨げとはなっていないが、ディスクアレ
イに使用するディスク装置の台数を少なくすることは依
然として望まれる。

【０１０９】図１９の実施例にあっては、コントローラ
１２に設けたディスク制御部４０−１〜４０−５に対応
してディスクアレイ１８にポートＰ０〜Ｐ４を設け、４
段のランク構成を例にとっている。ディスクアレイ１８
のポートＰ０〜Ｐ３はデータ格納用であり、各ランクご
とに単一のディスク装置を接続している。

【０１１０】これに対し、ポートＰ４には予備用のディ
スク装置３２−５，３２−１０，３２−１５，３２−２
０を接続している。通常はディスクアレイ１８のランク
ごとにポートＰ０〜Ｐ３を対象に並列的なデータ読み書
きを行っている。この状態でいずれかのディスク装置の
エラー回数が閾値に達して障害が判定されると、同一ラ
ンクに存在する予備用ディスク装置の使用によるミラー
ディスク装置の構成制御が実行される。ここで予備ディ
スク装置の使用によるミラーディスク装置の構成制御に
は、現用から予備へのデータ複写が必要であり、現用に
ついて通常の障害判定が行われた場合には、データ複写
ができないことから、障害判定に使用するエラー回数の
閾値を低めに設定し、早い段階で障害を予測的に判定し
てミラーディスク装置への構成制御を行う。この構成制
御を開始するための閾値としては、例えば通常のエラー
回数の障害判定に用いる閾値の半分程度の値でよい。例
えば通常、１０回で障害を判定していたならば、この場
合は５回の閾値で早めに障害を判定する。

【０１１１】このような構成制御によつて、予測的に障
害と判定されたディスク装置は予備用ディスク装置との
組合せでミラーディスク装置として、以後、動作するこ
ととなり、その後に通常の閾値による障害判定となった
場合、直ちにミラーディスク装置の一方である予備用の
ディスク装置による正常なデータアクセスに切り替える
ことが瞬時にできる。

【０１１２】図２０は図１９における予測障害判定時の
ミラーディスクへの構成制御を示したフローチャートで
ある。図６に示した障害判定部６４あるいはデバイス検
査部７０により適宜のディスク装置で障害予測判定が行
われると、図２０の処理が開始される。まずステップＳ
１で障害対象として判定されたディスク装置と同一ラン
クの予備用ディスク装置を選択し、ステップＳ２でコン
トローラ１２がアイドル状態か否かチェックする。

【０１１３】アイドル状態にあればステップＳ３で障害
判定ディスク装置のデータを、選択された予備用ディス
ク装置に複写する処理を開始する。複写中にホストコン
ピュータ１０からリード要求又はライト要求があった場
合は、複写処理を一旦中止し、リード又はライト動作を
優先的に実行する。またその後の複写処理の再開は、一
定時間を越えてアクセス要求がなかったときに再開す
る。これはディスクキャッシュにおけるキャッシュ書込
後の空き時間を使用してディスク装置への書込みを行う
ライトバック処理に類似する。

【０１１４】ステップＳ４で予備用ディスク装置に対す
るデータの複写が終了すると、ステップＳ５で障害判定
されたディスク装置とデータ複写が済んだ予備用ディス
ク装置を１つのミラーディスク装置とするデバイス管理
テーブル６２に対するセッティングが行われ、通常処理
に復旧する。従って、この動的なミラーディスク構成制
御が行われた以降については、予測障害が判定されたデ
ィスク装置と予備用ディスク装置で構成されるミラーデ
ィスク装置をディスクアレイの構成要素の１つに含んだ
処理動作が行われる。

【０１１５】このため、万が一、障害予測に続いて実際
にハードウェアエラーで故障が起きても、ミラード化さ
れた予備用ディスク装置による切替えで直ちに上位装置
からの要求に対応することができる。また、予測障害の
判定結果は予防保守情報としてホストコンピュータ１０
側で見ることができるため、予測障害の判定対象となっ
たディスク装置の修理交換を速やかに行うことができ
る。

【０１１６】この修理交換においても、予備用ディスク
装置によるミラーディスク装置の構成制御が完了してい
ると、特別なディスク装置の代替などを行うことなく予
測障害の対象となったディスク装置を取り外して修理交
換することができる。尚、図１９の実施例にあっては、
同一ランクに予備のディスク装置を１台設けた場合を例
にとっているが、予備のディスク装置を２台とすれば同
一ランクの２台のディスク装置の同時故障に対し瞬時に
要求データの対応状態に切り替えることができる。

【０１１７】このように図１９の実施例にあっては、通
常のＲＡＩＤの形態で動作するディスクアレイに設けて
いる予備ディスク装置の場合と同等なディスク台数で、
実質的にディスクアレイの構成要素をミラーディスク装
置としたと同じ極めて高い信頼性のディスクアレイ装置
を実現することができる。また上記の実施例は４ポー
ト，４ランクのミラーディスク装置を構成要素としたデ
ィスクアレイを例にとるものであったが、ポート数およ
びランク数は必要に応じて適宜に定めることができる。

【０１１８】更に本発明は実施例に示した数値による限
定は受けない。

【０１１９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ディスク構成要素をミラーディスク装置とすること
で、異なるポートの複数ディスク装置の同時故障が起き
ても瞬時に上位装置の要求に対応することができ、極め
て高い信頼性を得ることができる。

【０１２０】またディスク装置のエラー回数が閾値に達
したときに将来故障する可能性が高いものと予測して、
故障発生に対処できるようにミラーディスク装置におけ
る現用と予備の切替えを予め行っておくことで、実際に
ディスク故障となってもディスク装置の機能を失うこと
なく瞬時に上位装置の要求に対し対応することができ
る。

【０１２１】更にディスクモジュールを２つ実装可能な
ディスクユニットを用いてディスクアレイ筐体を構成す
ることでディスクアレイの実現が簡単にでき、またディ
スクアレイの増設や構成変更も簡単にできる。更にま
た、構成要素をミラーディスク装置としたことに加えて
パリティデータも併せて格納することで、ミラード化さ
れたＲＡＩＤ３あるいはＲＡＩＤ５の動作形態を実現し
て極めて高い信頼性を得ることができる。

【０１２２】更に、ミラード化されない通常のディスク
装置を用いたディスクアレイについて、ランクごとに少
なくとも１台の予備用ディスク装置を設け、特定のディ
スク装置で予測障害が判定されたときに予備用のディス
ク装置を選択してデータを複写し、複写後に障害判定対
象となったディスク装置と組み合わせて動的にミラーデ
ィスク装置を構成することで、通常のＲＡＩＤ構成にお
ける予備用ディスク装置を含めたディスク台数と同等の
台数で、実質的に全構成要素をミラーディスク装置とし
た場合と同等の信頼性を低コストで実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明のハードウェア構成を示した実施例構成
図

【図３】図２のミラード制御部の実施例構成図

【図４】本発明のディスクアレイ筐体の実施例構成図

【図５】図４の筐体に実装するディスクユニットを取出
して示した説明図

【図６】本発明の動作機能を示した説明図

【図７】本発明で用いるデバイス管理テーブルの説明図

【図８】ディスク障害を予測判定した場合のデバイス管
理テーブルの説明図

【図９】本発明におけるストライピングデータ格納状態
の説明図

【図１０】本発明の処理動作を示したフローチャート

【図１１】本発明のデバイス検査処理を示したフローチ
ャート

【図１２】本発明の復旧処理を示したフローチャート

【図１３】ミラーディスク構成でパリティを格納する本
発明の実施例構成図

【図１４】図１３におけるＲＡＩＤ３の動作形態の説明
図

【図１５】図１３におけるＲＡＩＤ５の動作形態の説明
図

【図１６】ミラード化しないディスクアレイ装置の構成
変更を示した実施例構成図

【図１７】ポート構成によりミラード化した本発明の実
施例構成図

【図１８】図１７におけるデータストライピングの説明
図

【図１９】動的なミラーディスクを構成制御する本発明
の他の実施例構成図

【図２０】図１９の動的なミラーディスク構成制御を示
したフローチャート

【符号の説明】

１０：ホストコンピュータ（上位装置） １２：コントローラ（制御手段） １４：チャネル装置 １６：チャネルインタフェースバス １８：ディスクアレイ ２０：ＭＰＵ ２２：チャネルインタフェース制御部 ２４：制御記憶部 ２６：データバッファ ２８：デバイスインタフェース制御 ３０−１〜３０−５：ミラード制御部 ３２−１〜３２−３８：ディスク装置 ３４：内部バス ３６−１〜３６−３４：ミラーディスク装置 ３８：切替制御部 ４０−１〜４０−５：ディスク制御部 ４２−１，４２−２：デバイスバス ４４：ディスクアレイ筐体 ４６−１，４６−１０：ディスクユニット ４８−１〜４８−５：フィルタ ５０−１，５０−２：３．５インチ・ディスクモジュー
ル ５２−１，５２−２：モジュール回路基板 ５４：モジュール実装基板 ５６：電源ユニット ５８：冷却ファン装置 ６０：ディスクアレイ制御部 ６２：デバイス管理テーブル ６４：アクセス判定部 ６６：異常回数計数部 ６８：予防保守情報格納部 ７０：デバイス検査部 ７２：障害判定部 ７４：チェック回路部 ７５：データ転送制御部 ７６：論理ブロック（ホストブロック） ７８：ストライプデータ ８０：ダブルストライプデータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−236714（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−27914（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−49413（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−134728（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−40581（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−84338（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−84732（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341917（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/06 G11B 19/02 501

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一データを格納する２台のディスク装置
   （３６）を備えたミラーディスク手段（３６）を並列ア
   クセス可能に複数配置したディスクアレイ手段（１８）
   と、上位装置（１０）からの書込データをストライピン
   グした後に前記ディスクアレイ手段（３６）に並列書込
   みすると共に、前記ディスクアレイ手段（３６）からの
   並列読出データを合成して前記上位装置（１０）に転送
   する制御手段（２０）と、前記ディスクアレイ手段（１８）に設けた複数のディス
   ク装置の状態を管理するデバイス管理テーブル手段（６
   ２）を設け、 前記制御手段（２０）は、上位装置（１０）からのアク
   セス要求時に前記デバイス管理テーブル手段（６２）を
   参照して前記ディスクアレイ手段（１８）に対する処理
   を実行する ことを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のディスクアレイ装置に於い
   て、 前記デバイス管理テーブル手段（６２）に、前記ミラー
   ディスク手段（３６）を設けたディスク装置の一方を現
   用とし、他方を予備用とする情報を登録し、 前記制御手段（２０）は、リードアクセス時に前記デバ
   イス管理テーブル手段（６２）の参照で前記ミラーディ
   スク手段（３６）の現用側のディスク装置からデータを
   読出し、ライトアクセス時には現用および予備用の両方
   のディスク装置にデータを書込むことを特徴とするディ
   スクアレイ装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のディスクアレイ装置に於い
   て、前記ディスクアレイ手段（１８）は、 着脱自在な少くとも２台のディスクモジュール（５０）
   を内蔵したディスクユニット（４６）と、 前記ディスクユニット（４６）の収納部を複数備え、予
   め定めたアレイ構成に従って複数台の前記ディスクユニ
   ット（４６）を実装した装置筐体（４４）と、で構成さ
   れたことを特徴とするディスクアレイ装置。
4. 【請求項４】請求項３記載のディスクアレイ装置に於い
   て、 前記ディスクユニット（４６）を、媒体サイズの異なる
   単一のディスクモジュールを内蔵した他のディスクユニ
   ットの収納を予定したディスクアレイ筐体に実装してミ
   ラーディスク手段（３６）を構成要素とするディスクア
   レイ構成を実現したことを特徴とするディスクアレイ装
   置。
5. 【請求項５】請求項１記載のディスクアレイ装置に於い
   て、更に、 前記ディスクアレイ手段（１２）に対するアクセスの実
   行に対しチェック回路手段（７４）において異常が発生
   したか否かを判定するアクセス判定手段（６４）と、 前記アクセス判定手段（６４）で判定した異常の回数を
   計数する異常回数計数手段（６６）と、 前記異常回数計数手段（６６）の異常回数が所定の閾値
   以上となったときにデバイス障害を判定し、前記デバイ
   ス管理テーブル手段（６２）に障害情報を登録する障害
   判定手段（７２）と、 を設けたことを特徴とするディスクアレイ装置。
6. 【請求項６】請求項１記載のディスクアレイ装置に於い
   て、更に、 前記制御手段（２０）の空き状態で、前記ディスクアレ
   イ手段（１８）に対し擬似的なアクセス動作を実行して
   各ディスク装置の状態を検査するデバイス検査手段（７
   ０）を設けたことを特徴とするディスクアレイ装置。
7. 【請求項７】同一データを格納する２台のディスク装置
   （３６）を備えたミラーディスク手段（３６）を並列ア
   クセス可能に複数配置したディスクアレイ手段（１８）
   と、 上位装置（１０）からの書込データをストライピングし
   てパリティデータと共に前記ディスクアレイ手段（３
   ６）に並列に書込み、前記ディスクアレイ手段（３６）
   からの並列読出データを合成して前記上位装置（１０）
   に転送する制御手段（２０）と、 を備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。
8. 【請求項８】複数のディスク装置（３２）を並列アクセ
   ス可能に配置したディスクアレイ手段（１８）と、 前記ディスクアレイ手段（１８）の同一ランクに属する
   少なくとも１台のディスク装置を予備用に割当てると共
   に他の複数ディスク装置をデータ格納用に割当て、上位
   装置（１０）からの書込データをストライピングし前記
   データ格納用ディスク装置に並列的に書込み、前記デー
   タ格納用ディスク装置からの並列読出データを合成して
   前記上位装置（１０）に転送する制御手段（２０）と、 前記ディスクアレイ手段（１２）に対するアクセスの実
   行に対しチェック回路手段（７４）において異常が発生
   したか否かを判定するアクセス判定手段（６４）と、 前記アクセス判定手段（６４）で判定した異常の回数を
   計数する異常回数計数手段（６６）と、 前記異常回数計数手段（６６）の異常回数が、通常の障
   害判定に用いる閾値より小さい所定の閾値以上となった
   とき、近い将来、障害発生の可能性があることを予測的
   に判定する障害判定手段（７２）と、 前記障害判定手段（７２）の障害の予測判定時に前記予
   備用ディスク装置を選択して障害ディスク装置の格納デ
   ータを複写し、該複写後に障害ディスク装置と前記予備
   用ディスク装置でミラーディスク手段（３６）を構成
   し、前記制御手段（２０）に両方のディスク装置への同
   時データの書込みといずれか一方のディスク装置からの
   データ読出しをセットする構成制御手段と、 を備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。