JP4499193B2 - 記録再生装置及び記録再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＡＶ（Ａudio Ｖideo ）サーバー用のディスクアレイ装置などに適用して好適な記録再生装置及び記録再生方法に関する。更に詳しくは複数台のハードディスクを並列運転するディスクアレイが備えられ、記録時に書き込みエラーが発生したときにはハードディスクなどをコントロールするコントローラに割当てられたタイムスロットを利用して書き込みエラーが生じたデータを再構築して書き込むことにより、記録再生動作を中断することなく、エラー修正できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有線テレビサービスの一形態であるＣＡＴＶ（cable television ）等の普及による多チャネル化に伴い、従来のＶＴＲ（Ｖideo Ｔape Ｒecorder）とは異なり、１台の映像・音声データ記録再生装置から複数の映像・音声データを同時に再生するという要求が高まりつつある。
【０００３】
この要求を満たすために、ハードディスクなどのランダムアクセスが可能な記録再生メディアを複数使用して、映像・音声データを記録再生する装置（ＡＶサーバー）が普及しつつある。
【０００４】
このような装置においては、コンピュータ用のデータ記録再生装置とは異なり、データの連続性が重要となる。つまり、一定時間内に必要とされる映像・音声データが記録・再生できなければ、映像・音声が途切れてしまい動画像・音声の記録再生装置として使用できない。したがって、万一記録中にハードディスクに異常が発生した場合でも、転送されてくるデータを連続的に受信して記録し、再生要求が発生した場合には、遅滞なく連続的にデータを再生して転送することが必要である。
【０００５】
また、故障発生時の復旧時間の短縮化はＡＶサーバー等にとって重要な性能の一つである。更に、高画質・高音質の要求に対しては、データ転送レートを高くすること、長時間のデータが記録できる大容量のハードディスクを備えることが挙げられる。
【０００６】
このため、ハードディスクを複数台並列運転して転送レートを高速化し、更に、パリティデータを記録して置くことにより、万一いずれかのハードディスクが故障した場合でも、信頼性を確保できる構成とした装置が提案されている。
【０００７】
図８はこの種のハードディスクを備えたディスクアレイ装置の構成を示す図である。図８に示すように、データバス３にはバスインタフェース１が接続され、記録・再生データが入出力される。バスインタフェース１にはディスクアレイコントローラ２が接続され、このディスクアレイコントローラ２に更にディスクアレイ化するための、この例では５台のハードディスクＨ１〜Ｈ５が接続される。
【０００８】
入力された記録データはディスクアレイコントローラ２によってハードディスクＨ１〜Ｈ４に分散して記録される。これと同時に分散して同時記録された複数のデータに対するパリティデータが専用のハードディスクＨ５に記録される構成となっている。
【０００９】
このような装置ではいずれかのハードディスクが故障した場合には残されたデータからオリジナルのデータを再演算することにより、データの再構築が可能である。これによって欠落した記録データを修復できるので、ディスクアレイ装置を上述の映像・音声データ記録再生装置に応用したときでも、その信頼性を向上できる。
【００１０】
また、複数のハードディスクＨ１〜Ｈ５を並列運転することにより、入出力データの転送レートを向上できる。したがって、ディスクアレイ構成のハードディスクＨ１〜Ｈ５を記録再生部に用いることにより、ハードディスク単体では不可能であった高速転送レートが要求されるような映像・音声データ記録再生装置が構成できるようになる。
【００１１】
図９はハードディスクＨ１上のデータ記録フォーマットを示す概念図である。図９に示すように、ディスク上には同心円状若しくは螺旋状にデータが配置されている。トラックと呼ばれる一本の同心円は周方向に向かって適当なサイズ（一般には５１２バイト）のデータ記録セクターに分割されている。この例ではトラック４がデータ記録セクターａ〜ｇと予備セクターｈとに分割される。
【００１２】
通常、いくつかのトラック４がまとめられてゾーンと呼ばれる。また、一般的なハードディスクでは複数のディスクが積み重ねられ、１つのスピンドルモータで回転させる構造が採用される。半径方向に同一の位置にある各ディスク上のトラック４がまとめられてシリンダと呼ばれる。このゾーン又はシリンダ毎に予備セクターｈが配置されて管理される。この例では１枚のディスク上の１本のトラック４に対し、予備セクターｈが１つだけ割当られている。
【００１３】
図１０は正常に記録されたトラック４の状態を示している。図１０に示すように、記録・再生時に全てのデータ記録セクターａ〜ｇに問題がなければ、データＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ７が正常に記録セクターａ〜ｇに記録される。
【００１４】
図１１は書き込みエラーが発生したときにデータを再配置したときのトラック４’の状態を示している。図１１に示すように、例えば、記録時にデータ記録セクターｃで異常が発生すると、予備セクターｈにデータが記録される。正常に記録・再生できないデータ記録セクターｃは不良セクターとなる。不良セクターはその位置を示す論理アドレスが予備セクターｈにアサインされる。以後、再生時にデータ記録セクターｃの論理アドレスが指示されると、予備セクターｈのデータが読み出される。これによって、装置全体の信頼性が向上する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のディスクアレイ装置を備えた映像・音声データ記録再生装置では、例えば、図８に示すハードディスクＨ３のデータ記録セクターｃが不良セクターであることが図１１に示すように検出されると、ＤＡＴＡ３を予備セクターｈに記録する再配置動作（修復動作）が完了するまで、ハードディスクＨ３は新たなデータを受け付けることができない。
【００１６】
したがって、高速転送レートが要求される映像・音声データ記録再生装置では、再配置動作に時間を費やしてしまい、データ記録セクターｃ以降に記録すべきＤＡＴＡ４，ＤＡＴＡ５等の記録が間に合わなくなる。その結果、データ記録セクターｄ，ｅに記録すべきデータが欠落したり、再生要求に対してデータ記録セクターｄ，ｅからの再生データが転送できなくなってしまう。
【００１７】
そのため、従来装置では装置全体を２重化構成にしてバックアップ策を講じたり、異常発生時に作業を中断して再試行したり、大量のメモリを用意して一時的にデータを待避させたりして対処する場合が多い。
【００１８】
しかし、こうした場合でも、記録再生動作を途中で停止せざるを得なくなり、映像・音声データに対する連続した記録再生動作ができなくなる。このようなデータの喪失はＣＡＴＶシステムの信頼性の低下につながるという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明では書き込み時に発生したハードディスクの書き込みエラーを、装置自体に用意したコントローラにタイムスロット内で自動補正できるようにして、映像・音声データの記録再生要求に対して連続性を失うことなく記録再生動作を継続できるようにした記録再生装置及び記録再生方法を提供する。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る記録再生装置（記録再生方法）は、予め、記録再生用のタイムスロットと、記録再生モードに対するコマンド生成のために必要な制御用タイムスロットが割当られ、タイムスロットに応じて、連続する複数のデータを順次分散して記録再生する分散記録再生用の記録媒体と、分散記録再生されたデータのパリティデータを記録再生するパリティ専用の記録媒体と、各々の記録媒体の書き込みエラーを検出する手段と、書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体に記録されるべきデータを、書き込みエラーが検出されなかった残りの分散記録再生用の記録媒体のデータとパリティ専用の記録媒体によるパリティデータに基づいてエラーデータを再構築する手段とを有すると共に、制御用のタイムスロットに基づいて各々の記録媒体を制御する制御手段とを備え、制御手段は、書き込みエラーが発生した場合、その分散記録再生用の記録媒体への記録動作を中止すると同時に、当該分散記録再生用の記録媒体に対する予備セクターのリアサイン動作を行い、かつ、制御用のタイムスロットを利用して再構築された書き込みエラーに対応したデータを、書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体の予備セクターに数タイムスロット分の時間をかけて記録すると共に、リアサイン動作によって、データ再生モードを中断したときは、残りの分散記録再生用の記録媒体より再生されたデータに基づいて、その中断した分散記録再生用の記録媒体からの出力データを再構築するようにしたものである。
本発明の記録再生装置及び記録再生方法によれば、データ記録用タイムスロットに続いてデータ再生用タイムスロットが存在するようなシーケンスとなされているときで、データ記録用タイムスロットの期間の中で不良セクターに代わる予備セクター（代替セクター）の論理アドレスをリアサインするように構成されている場合にも、制御用タイムスロットを利用してエラーの発生しなかった分散記録再生用の記録媒体（以下ハードディスクという）よりデータを再生し、これら再生データに基づいて再記録すべきデータが構築される。これとは別に再生用タイムスロット内では再生要求のあったアドレスに対する再生データ（パリティデータ）に基づいて、エラーＨＤＤ用のデータを再構築し、再構築したデータを再生データとして転送する。こうすることによって記録再生データの連続性を担保できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について説明をする。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態としての記録再生装置の構成を示す図である。本実施の形態では複数台のハードディスクを並列運転するディスクアレイを備え、記録時に発生した書き込みエラーを記憶し、この書き込みエラーに対するデータを自動修復して制御用タイムスロット内で再記録することにより、記録再生動作を継続できるようにした。
【００２６】
図１に示すように記録再生装置１０にはバスインタフェース１、ディスクアレイコントローラ１１、ハードディスクＨ１〜Ｈｐが設けられる。データバス１にはバスインタフェース１が接続され、記録データが入出力される。バスインタフェース１にはディスクアレイコントローラ１１の内部バス１６が接続され、この内部バス１６に更に複数のハードディスクＨ１〜Ｈｐが接続される。データバス３から入力された記録データは高速化を図るために、ハードディスクＨ１〜Ｈｐがアレイ化されており、ディスクアレイコントローラ１１によってハードディスクＨ１〜Ｈ３に分散してデータが記録されると共に、パリティーデータも同時に記録される。
【００２７】
本実施の形態では更にデータの連続性を失わないようにするために、ディスクアレイコントローラ１１にはエラーチェック部１２、メモリ１３、演算器１４及びレジスタなどのその他の回路１５が設けられる。ディスクアレイコントローラ１１の内部バス１６にはエラーチェック部１２が接続され、記録時に各々のハードディスクＨ１〜Ｈ３の書き込みエラーが検出される。
【００２８】
この内部バス１６にはメモリ１３が接続され、書き込みエラーが検出されたハードディスクの論理アドレスが記憶されるようになっている。更に、内部バス１６には演算器１４が接続され、書き込みエラーが検出されたハードディスクに記録されるべき記録データが修復される。データ修復は書き込みエラーが検出されなかった他のハードディスクの記録データと専用ハードディスクに記録されているパリティデータを演算することによって実行される。パリティ演算によって求められたパリティデータはハードディスクＨｐに記録される。その他の回路１５にはエラーチェック部１２、メモリ１３及び演算器１４の動作させるための機能回路が設けられている。他の回路１５にはデータ修復中に発生した再生要求を一時記憶するレジスタなどが含まれる。
【００２９】
このように、本実施の形態の記録再生装置では、書き込みエラーが検出された、例えば、ハードディスクＨ３において、そのハードディスクＨ３の論理アドレスの記録データとして、書き込みエラーが検出されなかった他のハードディスクＨ１，Ｈ２，Ｈｐの再生データを論理演算して求めたデータが制御用タイムスロットを利用してエラーの発生したハードディスクの予備セクタに記録される。
【００３０】
（実施例）
図２は実施例としての映像・音声データ記録再生装置１００の全体構成を示す図である。映像・音声データ記録再生装置１００は簡易ビデオ・オン・デマンド装置（ＮＶＯＤ）に適用した場合である。したがって、図２に示すように、データバス３に接続されたエンコーダ回路（＃１）２０の他に、複数のデコーダ回路＃１〜＃ｎを有する。さらに記録再生装置（以下データ記録再生基板ともいう）１０及びコントロール基板３１を有する。
【００３１】
エンコーダ回路２０にはビデオインタフェース２１、オーディオインタフェース２２、エンコーダ２３、バッファメモリ２４、バスインタフェース２５が設けられる。エンコーダ回路２０の設置数は機能アップが図れるから、入力ソースに応じて複数設けてもよい。
【００３２】
外部からの映像データＶＩＮを入力するビデオインタフェース２１と、音声データＡＩＮを入力するビデオインタフェース２２との出力段にはエンコーダ２３が接続され、ハードディスクＨ１〜Ｈｐに記録できるようなフォーマットに映像・音声データが圧縮・符号化される。圧縮・符号化後のデータが記録データとなる。
【００３３】
エンコーダ２３の出力段にはバッファメモリ２４が接続され、高速転送し易くするために、記録データが一時格納される。バッファメモリ２４の出力段にはバスインタフェース２５が接続され、コントロール基板３１の制御によって記録データがデータバス３に出力される。
【００３４】
データバス３にはアレイ構造のデータ記録再生基板１０が接続され、上述したように記録時に発生したハードディスクの書き込みエラーが記憶され、この書き込みエラーに対する記録データが自動修復されるようになっている。このデータ記録再生基板１０内の演算器１４については図３において詳述する。
【００３５】
データバス３には更に、第１〜第ｎデコーダ回路＃１〜＃ｎが接続される。第１デコーダ回路＃１はバスインタフェース２６Ａ、バッファメモリ２７Ａ、デコーダ２８Ａ、ビデオインタフェース２９Ａ及びオーディオインタフェース３０Ａによって構成される。
【００３６】
データバス３にはバスインタフェース２６Ａが接続され、データ記録再生基板１０から読み出された再生データが入力される。バスインタフェース２６Ａの出力段にはバッファメモリ２７Ａが接続され、再生データが一時格納される。このバッファメモリ２７Ａの出力段にはデコーダ２８Ａが接続され、ユーザのディスプレイ装置で表示できるようなフォーマットに再生データが映像データＶoutと音声データＡoutとに復号化される。
【００３７】
デコーダ２８Ａの出力段にはビデオインタフェース２９Ａとオーディオインタフェース３０Ａとが接続され、この映像データＶout１及び音声データＡout１がそれぞれ出力される。なお、第２〜第ｎデコーダ回路＃２〜＃ｎについては第１デコーダ＃１とその構成が同じであるのでその説明を省略する。
【００３８】
データバス３には更にコントロール基板３１が接続され、データ記録再生基板１０からの再生データが、第１〜第ｎデコーダ回路＃１〜＃ｎに順次若しくは同時に転送される。このデータ転送によって、映像・音声データをｎチャネル分同時に出力させることができる。
【００３９】
これにより、同一の映像・音声データ（素材）で時間をずらして放送するＮＶＯＤ（near video on demand）動作を実現したり、デコーダ回路＃１〜＃ｎ毎に異なる素材を送出して多チャネルの送出動作を行ったりすることができる。
【００４０】
コントロール基板３１はＣＰＵバス３５に接続されたバス調停部３２、メモリ３３及びＣＰＵ３４によって構成される。データバス３とＣＰＵバス３５との間にはバス調停部３２が接続され、共通のデータバス３上でデータ衝突しないようにバス使用権が管理される。
【００４１】
ＣＰＵバス３５にはメモリ３３が接続され、このバス調停に必要なタイムスロットに関するデータが格納される。タイムスロットは繰り返しシーケンスＴ１を一定の時間ｔ毎に区切ったデータである。このようにタイムスロットｔを基準に制御すれば、各デコーダ回路＃１〜＃ｎ、エンコーダ回路２０やコントロール基板３１がデータバス３をそれぞれタイムスロットｔの間だけ占有できる（図３参照）。
【００４２】
更に、バス３５にはＣＰＵ３４が接続され、データの記録再生に必要な制御コマンドＣ１〜Ｃ３等が各基板２０、＃１〜＃ｎに出力される。
【００４３】
次に、図３を参照しながら本実施例の映像・音声データ記録再生装置１００の動作を説明する。その前提として、図３Ａのようにエンコード処理用タイムスロットｔｅに続いて、３チャネル分のデコード処理がタイムスロットｔｄ１〜ｔｄ３内で行われる記録再生シーケンスについて例示する。このシーケンスにはエンコーダ等による制御データ等を生成するための制御用タイムスロットｔｃも含まれる。まず、図３に示すようにコントロール基板３１からエンコーダ回路２０、デコーダ回路＃１〜＃ｎ、データ記録再生基板１０へそれぞれ制御用タイムスロットｔｃ内で生成された制御コマンドＣ１〜Ｃ４等が出力される。
【００４４】
この例では制御コマンドＣ１がエンコーダ回路２０へ出力されると、データバス３の使用権がコントロール基板３１からエンコーダ回路２０へ移行される。バス使用権を得たエンコーダ回路２０では、制御コマンドＣ１に基づいてデータ記録再生基板１０へ記録データＷ１が転送される。
【００４５】
このデータ転送に先立ちエンコーダ回路２０では、外部から入力した映像データＶＩＮ及び音声データＡＩＮがエンコーダ２３によって、ハードディスクＨ１〜Ｈｐに記録できるようなフォーマットに圧縮符号化される。符号化後の記録データＷ１はバッファメモリ２４に入力されて待機される。バス使用権が得られると同時に、バスインタフェース２５がデータバス３と接続され、記録データＷ１がハードディスクＨ１〜Ｈｐにそれぞれ同時分散記録される。
【００４６】
以下、説明する例は、４台のハードディスクに入力データを分散記録し、残りの１台のハードディスクに、同時に分散記録されるデータのパリティデータが記録されるものとする。
【００４７】
パリティデータの生成は、図４Ａに示すような４入力論理演算回路４１を使用することができ、それぞれのハードディスクに記録されるデータをＤ１〜Ｄ４としたとき、図４Ａに示す論理演算回路４１に同図Ｂに示すようなデータが入力したときには、同図Ｂに示すようなパリティデータＤｐが得られる。この例では説明を簡単化するために１ビットの場合についてのみ示している。
【００４８】
図の例では、データＤ１〜Ｄ４の和を反転したビットがパリティデータＤｐとして使用される。
【００４９】
ディスクアレイコントローラ１１のエラーチェック部１２では、各々のハードディスクＨ１〜Ｈ３の書き込みエラーが検出される。書き込みエラーが検出されると、そのハードディスクの論理アドレスがメモリ１３に記憶される。
【００５０】
書き込みエラーが発生したハードディスクに記録されるべき記録データＷ１は演算器１４によって生成される。
【００５１】
タイムスロットｔｄ１になると、エンコーダ回路２０からデコーダ回路＃１にバス使用権が移行される。このバス使用権を得たデコーダ回路＃１では、制御コマンドＣ２に基づいてバスインタフェース２６Ａとデータバス３とが接続され、データ記録再生基板１０から再生データＲ１が読み出される。読み出された再生データＲ１はバッファメモリ２７Ａに一時記憶される。
【００５２】
バッファメモリ２７Ａからデコーダ２８Ａに再生データＲ１が読み出され、ユーザのディスプレイ装置で表示できるようなフォーマットの映像データＶoutと音声データＡoutとに復号化される。復号化後の映像データＶout１及び音声データＡout１はビデオインタフェース２９Ａとオーディオインタフェース３０Ａとに分かれてそれぞれ出力される。
【００５３】
タイムスロットｔｄ２になると、デコーダ回路＃１からデコーダ回路＃２にバス使用権が移行される。
【００５４】
このバス使用権を得たデコーダ回路＃２では、制御コマンドＣ３に基づいてバスインタフェース２６Ｂとデータバス３とが接続され、データ記録再生基板１０から再生データＲ２が読み出される。読み出された再生データＲ２はデコーダ回路＃１と同様に処理され、他のユーザのディスプレイ装置に映像データＶout２及び音声データＡout２としてそれぞれ出力される。
【００５５】
次のタイムスロットｔｄ３になると、デコーダ回路＃２からデコーダ回路＃３にバス使用権が移行される。このバス使用権を得たデコーダ回路＃３では、制御コマンドＣ４に基づいてバスインタフェース２６Ｃとデータバス３とが接続され、データ記録再生基板１０から再生データＲ３が読み出される。読み出された再生データＲ３はデコーダ回路＃１と同様に処理され、他のユーザのディスプレイ装置に映像データＶout３及び音声データＡout３としてそれぞれ出力される。
【００５６】
このようにタイムスロットＴ１をエンコーダ回路２０、デコーダ回路＃１〜＃ｎとデータ記録再生基板１０用に割り振って置くことにより、映像・音声データの再生を連続して行いながら、新しい映像・音声（素材）データの記録や、システム内のメンテナンスなどを同時に行うことができる。
【００５７】
データエラーが発生したときに使用される演算器としては図５Ａに示すような４入力論理演算回路４２を使用することができる。この例では説明の便宜上、ハードディスクＨ３に記録するデータＤ３が４入力論理演算回路４２によって再構築される場合を示している。つまり、ハードディスクＨ１、Ｈ２、Ｈ４及びＨｐにそれぞれ記録された記録データＤ１，Ｄ２，Ｄ４及びＤｐと同じデータがタイムスロットｔｃの間にそれぞれのＨＤＤから再生され、再生されたこれらデータが４入力論理演算回路４１に入力される。そのとき同図Ｂに示すように記録データＤ３が出力されるようにする。つまりパリティーデータをエラー修復用データＤ３として用いる。このデータＤ３は図４Ｂに示す記録すべきデータＤ３と同じになる。
【００５８】
図５Ａの論理演算回路４１によって生成された再構築データは、図３Ａに示す制御用のタイムスロットＴｃ内の期間を利用して、エラーが発生したハードディスクの予備セクターに記録される。
【００５９】
図５Ａに入力するデータは、エラー発生箇所によって相違する。したがって、例えばデータＤ１がエラーになったときは、入力データはＤ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄｐであり、出力データがＤ１として利用される。
【００６０】
このように計算されたパリティデータＤｐによって、記録時に万一いずれかのハードディスクＨ１〜Ｈ３にエラーが発生して、データが正しく記録できない状態になっても、タイムスロットｔｃを利用して再書き込みできるようになる。
【００６１】
（第１の実施例）
図６は、第１の実施例としての書き込みエラー発生時の動作タイムチャートを示している。
【００６２】
エンコーダ回路２０における書き込み動作中に、ハードディスクＨＤＤ−３で書き込みエラーが発生したとき、ハードディスクＨＤＤ−３に対して書き込みエラーが発生した不良セクターを予備セクターに再配置するような動作は行わない。したがって、このハードディスクのエラー発生箇所に対する記録動作は中止するが、その他に対する記録動作は中断しない。他のハードディスクに対する記録動作も中断しない。
【００６３】
本実施例では、その代わりにコントロール基板３１に割当てられたタイムスロットｔｃを待って、そのタイムスロットｔｃ内で、ハードディスクＨ１、Ｈ２，Ｈ４、ＨｐからデータＤ１，Ｄ２，Ｄ４，Ｄｐが読み出される。読み出された、これらデータＤ１，Ｄ２，Ｄ４及びＤｐが４入力論理演算回路４１に入力されて、再生成されたデータ（記録すべきデータ）Ｄ３が出力される。このデータＤ３がハードディスクＨＤＤ−３の任意のセクター（例えば同一トラックの予備セクター）に記録される。
【００６４】
図１１の例で再度説明すると、ＤＡＴＡ３を予備セクターｈに記録するのはコントロール基板３１に割当てられたタイムスロットｔｃで行い、不良セクターｃへの記録はパスする。この不良セクターｃに続くデータ記録セクターｄにはＤＡＴＡ４が記録され、データ記録セクターｅにはＤＡＴＡ５が記録される。従来方式のように記録が間に合わなくなって、記録を中断するようなることがない。
【００６５】
上述した再構築に当たって、万一、コントロール基板３１に割当られたタイムスロット内で、データの再構築動作が終了しない場合には、次のシーケンスのタイムスロットｔｃで残りのデータの全部若しくは一部が記録される。これを何度か繰り返すことにより、記録データＷ１の冗長性が自動的に回復する。
【００６６】
このように本実施例の映像・音声データ記録再生装置１００では、ハードディスク内のリアサイン機能を使用しない。その代わり、ディスクアレイ内部で不良セクターと予備セクターとのアドレスマッピングを管理する必要がある。しかし、その反面、１回のタイムスロットで取り扱える記録データＷ１をひとかたまりにして予備セクターにまとめて記録することができる。
【００６７】
これにより、アクセス時間に対し充分なタイムスロットをとれない記録再生装置では、ハードディスクにおける情報読み取りヘッド（光ピックアップ等）のシーク回数が、１タイムスロット内で増加することがない。したがって、再生データの読み取りが極めて高速にできる。
【００６８】
（第２の実施例）
第２の実施例は、従来と同じように、エラーが発生した場合、予備セクターに対するリアサイン動作を行ったとしても、記録再生動作を中断することなく、しかも再生データを連続的に得られるようにした場合である。
【００６９】
すなわち、本実施例の映像・音声データ記録再生装置では図７に示すように、ハードディスクＨＤＤ−３で書き込みエラーが発生した場合、従来方式と同様にハードディスク自体のリアサイン機能を動作（再配置動作）させる。これにより、不良セクターが予備セクターに置き換えられる。このリアサイン動作を行うと、図１１で説明したようにエンコーダ回路２０に割当てられたタイムスロットｔｄ１，ｔｄ２……をオーバーすることが考えられる。
【００７０】
そこで、次のような制御が行われる。
【００７１】
▲１▼エラーが発生したハードディスクを除く残りのハードディスクに対して、パリティデータを含めて正常の記録動作を続行する。
【００７２】
これに対し、エラーが発生したハードディスクでは、その記録動作は中止する。
【００７３】
これと同時に、予備セクターに対するリアサイン動作が行われる。
【００７４】
図７の例では、ほぼ２タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２の時間をかけてリアサイン動作が行われた場合を示す。
【００７５】
そのために、タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２ではハードディスクＨ３に対するデコード処理を実行できない。これを回避するため、タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２では、残りのハードディスクにより読み出されたデータＲ２，Ｒ３に基づいて、タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２にて再生されるべきハードディスクＨ３のデータが再構築される。そのために使用する論理演算回路及びその真理値表は図５の通りである。
【００７６】
例えば、タイムスロットｔｄ１において、正常再生された４つのデータＲ２に基づいて、読み出せなかったハードディスクＨ３からのデータが再現される。
【００７７】
再現されたデータは図７に示すように、データバス上に転送される。
【００７８】
▲２▼続く制御用のタイムスロットｔｃでは、エラーが発生した不良セクターと、同じシリンダ上に属するセクターのデータＷ１が再生され、再生されたこれら４つのデータ（データＲ１とする）が、図５Ａに示す論理演算回路４２に供給されて、データの再構築処理が行われる。
【００７９】
再構築されたデータＷ１’がハードディスクＨ３のリアサインされた予備セクターに記録される。
【００８０】
したがって、このハードディスクＨＤＤ−３がリアサイン動作している間は、そのハードディスクＨＤＤ−３の記録動作だけは行わずに、残りのハードディスクＨＤＤ−１，ＨＤＤ−２，ＨＤＤ−４，ＨＤＤｐには記録データが記録される。その後、リアサイン動作終了後のコントロール基板３１のタイムスロットでもって、ハードディスクＨＤＤ−３で欠落した記録データの再構築動作が間欠的に繰り返し行われる。
【００８１】
これにより、データ記録及び転送をそれぞれ中断することなく実行できる。しかも記録データＷ１の修復のためにハードディスクＨＤＤ−３に記録できなかった他の記録データの冗長性を自動回復することができる。
【００８２】
本実施例ではタイムスロット内に転送された記録データの一部が、従来方式のように物理的に連続しない予備セクターに記録されることになる。このため、再生時に読み取りヘッドを目標位置まで移動するシーク時間が若干要することになる。その反面、ハードディスク内部のセクター管理機能を使用するために、ディスクアレイとしてはアドレスマッピング等の管理が必要ないという特徴を有している。
【００８３】
つまり、アドレスマッピング機能を備えるとデータ処理上のディレイが生じるが、本実施例ではこれが生じないため、ハードディスクで管理すべきファイル数が増えても外部装置からのデータ転送要求に対して高速に応答できる。
【００８４】
このように本発明の各実施例の映像・音声データ記録再生装置では、図６あるいは図７のいずれの動作を選択した場合であっても、データの記録再生動作を中断させることがないので、記録再生時に映像・音声が途切れるようなおそれがない。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の記録再生装置及び記録再生方法によれば、データ記録用タイムスロットに続いてデータ再生用タイムスロットが存在するようなシーケンスとなされているときで、データ記録用タイムスロットの期間の中で不良セクターに代わる予備セクター（代替セクター）の論理アドレスをリアサインするように構成されている場合にも、制御用タイムスロットを利用してエラーの発生しなかった分散記録再生用の記録媒体よりデータを再生し、これら再生データに基づいて再記録すべきデータが構築される。これとは別に再生用タイムスロット内では再生要求のあったアドレスに対する再生データ（パリティデータ）に基づいて、エラーＨＤＤ用のデータを再構築し、再構築したデータを再生データとして転送する。こうすることによって記録再生データの連続性を担保できる。
【００８８】
このような記録再生装置及び記録再生方法はＡＶサーバー用のディスクアレイ装置に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としての記録再生装置１０の構成を示す図である。
【図２】実施例としての映像・音声データ記録再生装置１００の構成を示す図である。
【図３】映像・音声データ記録再生装置の動作タイムチャートである。
【図４】データ記録時のパリティデータの演算例である。
【図５】データ再構築時のデータＤ３の演算例である。
【図６】第１の実施例としての書き込みエラー発生時の動作タイムチャートである。
【図７】第２の実施例としての書き込みエラー発生時の動作タイムチャートである。
【図８】従来のディスクアレイ装置の構成例を示す図である。
【図９】ハードディスク上のデータ記録フォーマットの概念図である。
【図１０】正常に記録されたトラック４の状態を示す図である。
【図１１】記録データの再配置動作後のトラック４’の状態を示す図である。
【符号の説明】
１・・・バスインタフェース、２，１１・・・デスクアレイコントローラ、３・・・データバス、４・・・トラック、１０・・・記録再生装置（データ記録再生基板）、１２・・・エラーチェック部、１３，３３・・・メモリ、１４・・・演算器、１５・・・その他の回路、１６・・・内部バス、２０・・・エンコーダ回路、２１，２９Ａ〜２９Ｄ・・・ビデオインタフェース、２２，３０Ａ〜３０Ｄ・・・オーディオインタフェース、２３・・・エンコーダ、２４，２７Ａ〜２７Ｄ・・・バッファメモリ、２５，２６Ａ〜２６Ｄ・・・バスインタフェース、２８Ａ〜２８Ｄ・・・デコーダ、＃１〜＃ｎ・・・デコーダ回路、３１・・・コントロール基板、３２・・・バス調停部、３４・・・ＣＰＵ、３５・・・ＣＰＵバス、４１，４２・・・４入力論理演算回路、Ｈ１〜Ｈ５，Ｈｐ，ＨＤＤ−１〜ＨＤＤ−４，ＨＤＤ−ｐ・・・ハードディスク、ａ〜ｇ・・・データ記録セクター、ｈ・・・予備セクター
【発明の属する技術分野】
この発明はＡＶ（Ａudio Ｖideo ）サーバー用のディスクアレイ装置などに適用して好適な記録再生装置及び記録再生方法に関する。更に詳しくは複数台のハードディスクを並列運転するディスクアレイが備えられ、記録時に書き込みエラーが発生したときにはハードディスクなどをコントロールするコントローラに割当てられたタイムスロットを利用して書き込みエラーが生じたデータを再構築して書き込むことにより、記録再生動作を中断することなく、エラー修正できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有線テレビサービスの一形態であるＣＡＴＶ（cable television ）等の普及による多チャネル化に伴い、従来のＶＴＲ（Ｖideo Ｔape Ｒecorder）とは異なり、１台の映像・音声データ記録再生装置から複数の映像・音声データを同時に再生するという要求が高まりつつある。
【０００３】
この要求を満たすために、ハードディスクなどのランダムアクセスが可能な記録再生メディアを複数使用して、映像・音声データを記録再生する装置（ＡＶサーバー）が普及しつつある。
【０００４】
このような装置においては、コンピュータ用のデータ記録再生装置とは異なり、データの連続性が重要となる。つまり、一定時間内に必要とされる映像・音声データが記録・再生できなければ、映像・音声が途切れてしまい動画像・音声の記録再生装置として使用できない。したがって、万一記録中にハードディスクに異常が発生した場合でも、転送されてくるデータを連続的に受信して記録し、再生要求が発生した場合には、遅滞なく連続的にデータを再生して転送することが必要である。
【０００５】
また、故障発生時の復旧時間の短縮化はＡＶサーバー等にとって重要な性能の一つである。更に、高画質・高音質の要求に対しては、データ転送レートを高くすること、長時間のデータが記録できる大容量のハードディスクを備えることが挙げられる。
【０００６】
このため、ハードディスクを複数台並列運転して転送レートを高速化し、更に、パリティデータを記録して置くことにより、万一いずれかのハードディスクが故障した場合でも、信頼性を確保できる構成とした装置が提案されている。
【０００７】
図８はこの種のハードディスクを備えたディスクアレイ装置の構成を示す図である。図８に示すように、データバス３にはバスインタフェース１が接続され、記録・再生データが入出力される。バスインタフェース１にはディスクアレイコントローラ２が接続され、このディスクアレイコントローラ２に更にディスクアレイ化するための、この例では５台のハードディスクＨ１〜Ｈ５が接続される。
【０００８】
入力された記録データはディスクアレイコントローラ２によってハードディスクＨ１〜Ｈ４に分散して記録される。これと同時に分散して同時記録された複数のデータに対するパリティデータが専用のハードディスクＨ５に記録される構成となっている。
【０００９】
このような装置ではいずれかのハードディスクが故障した場合には残されたデータからオリジナルのデータを再演算することにより、データの再構築が可能である。これによって欠落した記録データを修復できるので、ディスクアレイ装置を上述の映像・音声データ記録再生装置に応用したときでも、その信頼性を向上できる。
【００１０】
また、複数のハードディスクＨ１〜Ｈ５を並列運転することにより、入出力データの転送レートを向上できる。したがって、ディスクアレイ構成のハードディスクＨ１〜Ｈ５を記録再生部に用いることにより、ハードディスク単体では不可能であった高速転送レートが要求されるような映像・音声データ記録再生装置が構成できるようになる。
【００１１】
図９はハードディスクＨ１上のデータ記録フォーマットを示す概念図である。図９に示すように、ディスク上には同心円状若しくは螺旋状にデータが配置されている。トラックと呼ばれる一本の同心円は周方向に向かって適当なサイズ（一般には５１２バイト）のデータ記録セクターに分割されている。この例ではトラック４がデータ記録セクターａ〜ｇと予備セクターｈとに分割される。
【００１２】
通常、いくつかのトラック４がまとめられてゾーンと呼ばれる。また、一般的なハードディスクでは複数のディスクが積み重ねられ、１つのスピンドルモータで回転させる構造が採用される。半径方向に同一の位置にある各ディスク上のトラック４がまとめられてシリンダと呼ばれる。このゾーン又はシリンダ毎に予備セクターｈが配置されて管理される。この例では１枚のディスク上の１本のトラック４に対し、予備セクターｈが１つだけ割当られている。
【００１３】
図１０は正常に記録されたトラック４の状態を示している。図１０に示すように、記録・再生時に全てのデータ記録セクターａ〜ｇに問題がなければ、データＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ７が正常に記録セクターａ〜ｇに記録される。
【００１４】
図１１は書き込みエラーが発生したときにデータを再配置したときのトラック４’の状態を示している。図１１に示すように、例えば、記録時にデータ記録セクターｃで異常が発生すると、予備セクターｈにデータが記録される。正常に記録・再生できないデータ記録セクターｃは不良セクターとなる。不良セクターはその位置を示す論理アドレスが予備セクターｈにアサインされる。以後、再生時にデータ記録セクターｃの論理アドレスが指示されると、予備セクターｈのデータが読み出される。これによって、装置全体の信頼性が向上する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のディスクアレイ装置を備えた映像・音声データ記録再生装置では、例えば、図８に示すハードディスクＨ３のデータ記録セクターｃが不良セクターであることが図１１に示すように検出されると、ＤＡＴＡ３を予備セクターｈに記録する再配置動作（修復動作）が完了するまで、ハードディスクＨ３は新たなデータを受け付けることができない。
【００１６】
したがって、高速転送レートが要求される映像・音声データ記録再生装置では、再配置動作に時間を費やしてしまい、データ記録セクターｃ以降に記録すべきＤＡＴＡ４，ＤＡＴＡ５等の記録が間に合わなくなる。その結果、データ記録セクターｄ，ｅに記録すべきデータが欠落したり、再生要求に対してデータ記録セクターｄ，ｅからの再生データが転送できなくなってしまう。
【００１７】
そのため、従来装置では装置全体を２重化構成にしてバックアップ策を講じたり、異常発生時に作業を中断して再試行したり、大量のメモリを用意して一時的にデータを待避させたりして対処する場合が多い。
【００１８】
しかし、こうした場合でも、記録再生動作を途中で停止せざるを得なくなり、映像・音声データに対する連続した記録再生動作ができなくなる。このようなデータの喪失はＣＡＴＶシステムの信頼性の低下につながるという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明では書き込み時に発生したハードディスクの書き込みエラーを、装置自体に用意したコントローラにタイムスロット内で自動補正できるようにして、映像・音声データの記録再生要求に対して連続性を失うことなく記録再生動作を継続できるようにした記録再生装置及び記録再生方法を提供する。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る記録再生装置（記録再生方法）は、予め、記録再生用のタイムスロットと、記録再生モードに対するコマンド生成のために必要な制御用タイムスロットが割当られ、タイムスロットに応じて、連続する複数のデータを順次分散して記録再生する分散記録再生用の記録媒体と、分散記録再生されたデータのパリティデータを記録再生するパリティ専用の記録媒体と、各々の記録媒体の書き込みエラーを検出する手段と、書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体に記録されるべきデータを、書き込みエラーが検出されなかった残りの分散記録再生用の記録媒体のデータとパリティ専用の記録媒体によるパリティデータに基づいてエラーデータを再構築する手段とを有すると共に、制御用のタイムスロットに基づいて各々の記録媒体を制御する制御手段とを備え、制御手段は、書き込みエラーが発生した場合、その分散記録再生用の記録媒体への記録動作を中止すると同時に、当該分散記録再生用の記録媒体に対する予備セクターのリアサイン動作を行い、かつ、制御用のタイムスロットを利用して再構築された書き込みエラーに対応したデータを、書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体の予備セクターに数タイムスロット分の時間をかけて記録すると共に、リアサイン動作によって、データ再生モードを中断したときは、残りの分散記録再生用の記録媒体より再生されたデータに基づいて、その中断した分散記録再生用の記録媒体からの出力データを再構築するようにしたものである。
本発明の記録再生装置及び記録再生方法によれば、データ記録用タイムスロットに続いてデータ再生用タイムスロットが存在するようなシーケンスとなされているときで、データ記録用タイムスロットの期間の中で不良セクターに代わる予備セクター（代替セクター）の論理アドレスをリアサインするように構成されている場合にも、制御用タイムスロットを利用してエラーの発生しなかった分散記録再生用の記録媒体（以下ハードディスクという）よりデータを再生し、これら再生データに基づいて再記録すべきデータが構築される。これとは別に再生用タイムスロット内では再生要求のあったアドレスに対する再生データ（パリティデータ）に基づいて、エラーＨＤＤ用のデータを再構築し、再構築したデータを再生データとして転送する。こうすることによって記録再生データの連続性を担保できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について説明をする。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態としての記録再生装置の構成を示す図である。本実施の形態では複数台のハードディスクを並列運転するディスクアレイを備え、記録時に発生した書き込みエラーを記憶し、この書き込みエラーに対するデータを自動修復して制御用タイムスロット内で再記録することにより、記録再生動作を継続できるようにした。
【００２６】
図１に示すように記録再生装置１０にはバスインタフェース１、ディスクアレイコントローラ１１、ハードディスクＨ１〜Ｈｐが設けられる。データバス１にはバスインタフェース１が接続され、記録データが入出力される。バスインタフェース１にはディスクアレイコントローラ１１の内部バス１６が接続され、この内部バス１６に更に複数のハードディスクＨ１〜Ｈｐが接続される。データバス３から入力された記録データは高速化を図るために、ハードディスクＨ１〜Ｈｐがアレイ化されており、ディスクアレイコントローラ１１によってハードディスクＨ１〜Ｈ３に分散してデータが記録されると共に、パリティーデータも同時に記録される。
【００２７】
本実施の形態では更にデータの連続性を失わないようにするために、ディスクアレイコントローラ１１にはエラーチェック部１２、メモリ１３、演算器１４及びレジスタなどのその他の回路１５が設けられる。ディスクアレイコントローラ１１の内部バス１６にはエラーチェック部１２が接続され、記録時に各々のハードディスクＨ１〜Ｈ３の書き込みエラーが検出される。
【００２８】
この内部バス１６にはメモリ１３が接続され、書き込みエラーが検出されたハードディスクの論理アドレスが記憶されるようになっている。更に、内部バス１６には演算器１４が接続され、書き込みエラーが検出されたハードディスクに記録されるべき記録データが修復される。データ修復は書き込みエラーが検出されなかった他のハードディスクの記録データと専用ハードディスクに記録されているパリティデータを演算することによって実行される。パリティ演算によって求められたパリティデータはハードディスクＨｐに記録される。その他の回路１５にはエラーチェック部１２、メモリ１３及び演算器１４の動作させるための機能回路が設けられている。他の回路１５にはデータ修復中に発生した再生要求を一時記憶するレジスタなどが含まれる。
【００２９】
このように、本実施の形態の記録再生装置では、書き込みエラーが検出された、例えば、ハードディスクＨ３において、そのハードディスクＨ３の論理アドレスの記録データとして、書き込みエラーが検出されなかった他のハードディスクＨ１，Ｈ２，Ｈｐの再生データを論理演算して求めたデータが制御用タイムスロットを利用してエラーの発生したハードディスクの予備セクタに記録される。
【００３０】
（実施例）
図２は実施例としての映像・音声データ記録再生装置１００の全体構成を示す図である。映像・音声データ記録再生装置１００は簡易ビデオ・オン・デマンド装置（ＮＶＯＤ）に適用した場合である。したがって、図２に示すように、データバス３に接続されたエンコーダ回路（＃１）２０の他に、複数のデコーダ回路＃１〜＃ｎを有する。さらに記録再生装置（以下データ記録再生基板ともいう）１０及びコントロール基板３１を有する。
【００３１】
エンコーダ回路２０にはビデオインタフェース２１、オーディオインタフェース２２、エンコーダ２３、バッファメモリ２４、バスインタフェース２５が設けられる。エンコーダ回路２０の設置数は機能アップが図れるから、入力ソースに応じて複数設けてもよい。
【００３２】
外部からの映像データＶＩＮを入力するビデオインタフェース２１と、音声データＡＩＮを入力するビデオインタフェース２２との出力段にはエンコーダ２３が接続され、ハードディスクＨ１〜Ｈｐに記録できるようなフォーマットに映像・音声データが圧縮・符号化される。圧縮・符号化後のデータが記録データとなる。
【００３３】
エンコーダ２３の出力段にはバッファメモリ２４が接続され、高速転送し易くするために、記録データが一時格納される。バッファメモリ２４の出力段にはバスインタフェース２５が接続され、コントロール基板３１の制御によって記録データがデータバス３に出力される。
【００３４】
データバス３にはアレイ構造のデータ記録再生基板１０が接続され、上述したように記録時に発生したハードディスクの書き込みエラーが記憶され、この書き込みエラーに対する記録データが自動修復されるようになっている。このデータ記録再生基板１０内の演算器１４については図３において詳述する。
【００３５】
データバス３には更に、第１〜第ｎデコーダ回路＃１〜＃ｎが接続される。第１デコーダ回路＃１はバスインタフェース２６Ａ、バッファメモリ２７Ａ、デコーダ２８Ａ、ビデオインタフェース２９Ａ及びオーディオインタフェース３０Ａによって構成される。
【００３６】
データバス３にはバスインタフェース２６Ａが接続され、データ記録再生基板１０から読み出された再生データが入力される。バスインタフェース２６Ａの出力段にはバッファメモリ２７Ａが接続され、再生データが一時格納される。このバッファメモリ２７Ａの出力段にはデコーダ２８Ａが接続され、ユーザのディスプレイ装置で表示できるようなフォーマットに再生データが映像データＶoutと音声データＡoutとに復号化される。
【００３７】
デコーダ２８Ａの出力段にはビデオインタフェース２９Ａとオーディオインタフェース３０Ａとが接続され、この映像データＶout１及び音声データＡout１がそれぞれ出力される。なお、第２〜第ｎデコーダ回路＃２〜＃ｎについては第１デコーダ＃１とその構成が同じであるのでその説明を省略する。
【００３８】
データバス３には更にコントロール基板３１が接続され、データ記録再生基板１０からの再生データが、第１〜第ｎデコーダ回路＃１〜＃ｎに順次若しくは同時に転送される。このデータ転送によって、映像・音声データをｎチャネル分同時に出力させることができる。
【００３９】
これにより、同一の映像・音声データ（素材）で時間をずらして放送するＮＶＯＤ（near video on demand）動作を実現したり、デコーダ回路＃１〜＃ｎ毎に異なる素材を送出して多チャネルの送出動作を行ったりすることができる。
【００４０】
コントロール基板３１はＣＰＵバス３５に接続されたバス調停部３２、メモリ３３及びＣＰＵ３４によって構成される。データバス３とＣＰＵバス３５との間にはバス調停部３２が接続され、共通のデータバス３上でデータ衝突しないようにバス使用権が管理される。
【００４１】
ＣＰＵバス３５にはメモリ３３が接続され、このバス調停に必要なタイムスロットに関するデータが格納される。タイムスロットは繰り返しシーケンスＴ１を一定の時間ｔ毎に区切ったデータである。このようにタイムスロットｔを基準に制御すれば、各デコーダ回路＃１〜＃ｎ、エンコーダ回路２０やコントロール基板３１がデータバス３をそれぞれタイムスロットｔの間だけ占有できる（図３参照）。
【００４２】
更に、バス３５にはＣＰＵ３４が接続され、データの記録再生に必要な制御コマンドＣ１〜Ｃ３等が各基板２０、＃１〜＃ｎに出力される。
【００４３】
次に、図３を参照しながら本実施例の映像・音声データ記録再生装置１００の動作を説明する。その前提として、図３Ａのようにエンコード処理用タイムスロットｔｅに続いて、３チャネル分のデコード処理がタイムスロットｔｄ１〜ｔｄ３内で行われる記録再生シーケンスについて例示する。このシーケンスにはエンコーダ等による制御データ等を生成するための制御用タイムスロットｔｃも含まれる。まず、図３に示すようにコントロール基板３１からエンコーダ回路２０、デコーダ回路＃１〜＃ｎ、データ記録再生基板１０へそれぞれ制御用タイムスロットｔｃ内で生成された制御コマンドＣ１〜Ｃ４等が出力される。
【００４４】
この例では制御コマンドＣ１がエンコーダ回路２０へ出力されると、データバス３の使用権がコントロール基板３１からエンコーダ回路２０へ移行される。バス使用権を得たエンコーダ回路２０では、制御コマンドＣ１に基づいてデータ記録再生基板１０へ記録データＷ１が転送される。
【００４５】
このデータ転送に先立ちエンコーダ回路２０では、外部から入力した映像データＶＩＮ及び音声データＡＩＮがエンコーダ２３によって、ハードディスクＨ１〜Ｈｐに記録できるようなフォーマットに圧縮符号化される。符号化後の記録データＷ１はバッファメモリ２４に入力されて待機される。バス使用権が得られると同時に、バスインタフェース２５がデータバス３と接続され、記録データＷ１がハードディスクＨ１〜Ｈｐにそれぞれ同時分散記録される。
【００４６】
以下、説明する例は、４台のハードディスクに入力データを分散記録し、残りの１台のハードディスクに、同時に分散記録されるデータのパリティデータが記録されるものとする。
【００４７】
パリティデータの生成は、図４Ａに示すような４入力論理演算回路４１を使用することができ、それぞれのハードディスクに記録されるデータをＤ１〜Ｄ４としたとき、図４Ａに示す論理演算回路４１に同図Ｂに示すようなデータが入力したときには、同図Ｂに示すようなパリティデータＤｐが得られる。この例では説明を簡単化するために１ビットの場合についてのみ示している。
【００４８】
図の例では、データＤ１〜Ｄ４の和を反転したビットがパリティデータＤｐとして使用される。
【００４９】
ディスクアレイコントローラ１１のエラーチェック部１２では、各々のハードディスクＨ１〜Ｈ３の書き込みエラーが検出される。書き込みエラーが検出されると、そのハードディスクの論理アドレスがメモリ１３に記憶される。
【００５０】
書き込みエラーが発生したハードディスクに記録されるべき記録データＷ１は演算器１４によって生成される。
【００５１】
タイムスロットｔｄ１になると、エンコーダ回路２０からデコーダ回路＃１にバス使用権が移行される。このバス使用権を得たデコーダ回路＃１では、制御コマンドＣ２に基づいてバスインタフェース２６Ａとデータバス３とが接続され、データ記録再生基板１０から再生データＲ１が読み出される。読み出された再生データＲ１はバッファメモリ２７Ａに一時記憶される。
【００５２】
バッファメモリ２７Ａからデコーダ２８Ａに再生データＲ１が読み出され、ユーザのディスプレイ装置で表示できるようなフォーマットの映像データＶoutと音声データＡoutとに復号化される。復号化後の映像データＶout１及び音声データＡout１はビデオインタフェース２９Ａとオーディオインタフェース３０Ａとに分かれてそれぞれ出力される。
【００５３】
タイムスロットｔｄ２になると、デコーダ回路＃１からデコーダ回路＃２にバス使用権が移行される。
【００５４】
このバス使用権を得たデコーダ回路＃２では、制御コマンドＣ３に基づいてバスインタフェース２６Ｂとデータバス３とが接続され、データ記録再生基板１０から再生データＲ２が読み出される。読み出された再生データＲ２はデコーダ回路＃１と同様に処理され、他のユーザのディスプレイ装置に映像データＶout２及び音声データＡout２としてそれぞれ出力される。
【００５５】
次のタイムスロットｔｄ３になると、デコーダ回路＃２からデコーダ回路＃３にバス使用権が移行される。このバス使用権を得たデコーダ回路＃３では、制御コマンドＣ４に基づいてバスインタフェース２６Ｃとデータバス３とが接続され、データ記録再生基板１０から再生データＲ３が読み出される。読み出された再生データＲ３はデコーダ回路＃１と同様に処理され、他のユーザのディスプレイ装置に映像データＶout３及び音声データＡout３としてそれぞれ出力される。
【００５６】
このようにタイムスロットＴ１をエンコーダ回路２０、デコーダ回路＃１〜＃ｎとデータ記録再生基板１０用に割り振って置くことにより、映像・音声データの再生を連続して行いながら、新しい映像・音声（素材）データの記録や、システム内のメンテナンスなどを同時に行うことができる。
【００５７】
データエラーが発生したときに使用される演算器としては図５Ａに示すような４入力論理演算回路４２を使用することができる。この例では説明の便宜上、ハードディスクＨ３に記録するデータＤ３が４入力論理演算回路４２によって再構築される場合を示している。つまり、ハードディスクＨ１、Ｈ２、Ｈ４及びＨｐにそれぞれ記録された記録データＤ１，Ｄ２，Ｄ４及びＤｐと同じデータがタイムスロットｔｃの間にそれぞれのＨＤＤから再生され、再生されたこれらデータが４入力論理演算回路４１に入力される。そのとき同図Ｂに示すように記録データＤ３が出力されるようにする。つまりパリティーデータをエラー修復用データＤ３として用いる。このデータＤ３は図４Ｂに示す記録すべきデータＤ３と同じになる。
【００５８】
図５Ａの論理演算回路４１によって生成された再構築データは、図３Ａに示す制御用のタイムスロットＴｃ内の期間を利用して、エラーが発生したハードディスクの予備セクターに記録される。
【００５９】
図５Ａに入力するデータは、エラー発生箇所によって相違する。したがって、例えばデータＤ１がエラーになったときは、入力データはＤ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄｐであり、出力データがＤ１として利用される。
【００６０】
このように計算されたパリティデータＤｐによって、記録時に万一いずれかのハードディスクＨ１〜Ｈ３にエラーが発生して、データが正しく記録できない状態になっても、タイムスロットｔｃを利用して再書き込みできるようになる。
【００６１】
（第１の実施例）
図６は、第１の実施例としての書き込みエラー発生時の動作タイムチャートを示している。
【００６２】
エンコーダ回路２０における書き込み動作中に、ハードディスクＨＤＤ−３で書き込みエラーが発生したとき、ハードディスクＨＤＤ−３に対して書き込みエラーが発生した不良セクターを予備セクターに再配置するような動作は行わない。したがって、このハードディスクのエラー発生箇所に対する記録動作は中止するが、その他に対する記録動作は中断しない。他のハードディスクに対する記録動作も中断しない。
【００６３】
本実施例では、その代わりにコントロール基板３１に割当てられたタイムスロットｔｃを待って、そのタイムスロットｔｃ内で、ハードディスクＨ１、Ｈ２，Ｈ４、ＨｐからデータＤ１，Ｄ２，Ｄ４，Ｄｐが読み出される。読み出された、これらデータＤ１，Ｄ２，Ｄ４及びＤｐが４入力論理演算回路４１に入力されて、再生成されたデータ（記録すべきデータ）Ｄ３が出力される。このデータＤ３がハードディスクＨＤＤ−３の任意のセクター（例えば同一トラックの予備セクター）に記録される。
【００６４】
図１１の例で再度説明すると、ＤＡＴＡ３を予備セクターｈに記録するのはコントロール基板３１に割当てられたタイムスロットｔｃで行い、不良セクターｃへの記録はパスする。この不良セクターｃに続くデータ記録セクターｄにはＤＡＴＡ４が記録され、データ記録セクターｅにはＤＡＴＡ５が記録される。従来方式のように記録が間に合わなくなって、記録を中断するようなることがない。
【００６５】
上述した再構築に当たって、万一、コントロール基板３１に割当られたタイムスロット内で、データの再構築動作が終了しない場合には、次のシーケンスのタイムスロットｔｃで残りのデータの全部若しくは一部が記録される。これを何度か繰り返すことにより、記録データＷ１の冗長性が自動的に回復する。
【００６６】
このように本実施例の映像・音声データ記録再生装置１００では、ハードディスク内のリアサイン機能を使用しない。その代わり、ディスクアレイ内部で不良セクターと予備セクターとのアドレスマッピングを管理する必要がある。しかし、その反面、１回のタイムスロットで取り扱える記録データＷ１をひとかたまりにして予備セクターにまとめて記録することができる。
【００６７】
これにより、アクセス時間に対し充分なタイムスロットをとれない記録再生装置では、ハードディスクにおける情報読み取りヘッド（光ピックアップ等）のシーク回数が、１タイムスロット内で増加することがない。したがって、再生データの読み取りが極めて高速にできる。
【００６８】
（第２の実施例）
第２の実施例は、従来と同じように、エラーが発生した場合、予備セクターに対するリアサイン動作を行ったとしても、記録再生動作を中断することなく、しかも再生データを連続的に得られるようにした場合である。
【００６９】
すなわち、本実施例の映像・音声データ記録再生装置では図７に示すように、ハードディスクＨＤＤ−３で書き込みエラーが発生した場合、従来方式と同様にハードディスク自体のリアサイン機能を動作（再配置動作）させる。これにより、不良セクターが予備セクターに置き換えられる。このリアサイン動作を行うと、図１１で説明したようにエンコーダ回路２０に割当てられたタイムスロットｔｄ１，ｔｄ２……をオーバーすることが考えられる。
【００７０】
そこで、次のような制御が行われる。
【００７１】
▲１▼エラーが発生したハードディスクを除く残りのハードディスクに対して、パリティデータを含めて正常の記録動作を続行する。
【００７２】
これに対し、エラーが発生したハードディスクでは、その記録動作は中止する。
【００７３】
これと同時に、予備セクターに対するリアサイン動作が行われる。
【００７４】
図７の例では、ほぼ２タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２の時間をかけてリアサイン動作が行われた場合を示す。
【００７５】
そのために、タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２ではハードディスクＨ３に対するデコード処理を実行できない。これを回避するため、タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２では、残りのハードディスクにより読み出されたデータＲ２，Ｒ３に基づいて、タイムスロットｔｄ１，ｔｄ２にて再生されるべきハードディスクＨ３のデータが再構築される。そのために使用する論理演算回路及びその真理値表は図５の通りである。
【００７６】
例えば、タイムスロットｔｄ１において、正常再生された４つのデータＲ２に基づいて、読み出せなかったハードディスクＨ３からのデータが再現される。
【００７７】
再現されたデータは図７に示すように、データバス上に転送される。
【００７８】
▲２▼続く制御用のタイムスロットｔｃでは、エラーが発生した不良セクターと、同じシリンダ上に属するセクターのデータＷ１が再生され、再生されたこれら４つのデータ（データＲ１とする）が、図５Ａに示す論理演算回路４２に供給されて、データの再構築処理が行われる。
【００７９】
再構築されたデータＷ１’がハードディスクＨ３のリアサインされた予備セクターに記録される。
【００８０】
したがって、このハードディスクＨＤＤ−３がリアサイン動作している間は、そのハードディスクＨＤＤ−３の記録動作だけは行わずに、残りのハードディスクＨＤＤ−１，ＨＤＤ−２，ＨＤＤ−４，ＨＤＤｐには記録データが記録される。その後、リアサイン動作終了後のコントロール基板３１のタイムスロットでもって、ハードディスクＨＤＤ−３で欠落した記録データの再構築動作が間欠的に繰り返し行われる。
【００８１】
これにより、データ記録及び転送をそれぞれ中断することなく実行できる。しかも記録データＷ１の修復のためにハードディスクＨＤＤ−３に記録できなかった他の記録データの冗長性を自動回復することができる。
【００８２】
本実施例ではタイムスロット内に転送された記録データの一部が、従来方式のように物理的に連続しない予備セクターに記録されることになる。このため、再生時に読み取りヘッドを目標位置まで移動するシーク時間が若干要することになる。その反面、ハードディスク内部のセクター管理機能を使用するために、ディスクアレイとしてはアドレスマッピング等の管理が必要ないという特徴を有している。
【００８３】
つまり、アドレスマッピング機能を備えるとデータ処理上のディレイが生じるが、本実施例ではこれが生じないため、ハードディスクで管理すべきファイル数が増えても外部装置からのデータ転送要求に対して高速に応答できる。
【００８４】
このように本発明の各実施例の映像・音声データ記録再生装置では、図６あるいは図７のいずれの動作を選択した場合であっても、データの記録再生動作を中断させることがないので、記録再生時に映像・音声が途切れるようなおそれがない。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の記録再生装置及び記録再生方法によれば、データ記録用タイムスロットに続いてデータ再生用タイムスロットが存在するようなシーケンスとなされているときで、データ記録用タイムスロットの期間の中で不良セクターに代わる予備セクター（代替セクター）の論理アドレスをリアサインするように構成されている場合にも、制御用タイムスロットを利用してエラーの発生しなかった分散記録再生用の記録媒体よりデータを再生し、これら再生データに基づいて再記録すべきデータが構築される。これとは別に再生用タイムスロット内では再生要求のあったアドレスに対する再生データ（パリティデータ）に基づいて、エラーＨＤＤ用のデータを再構築し、再構築したデータを再生データとして転送する。こうすることによって記録再生データの連続性を担保できる。
【００８８】
このような記録再生装置及び記録再生方法はＡＶサーバー用のディスクアレイ装置に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としての記録再生装置１０の構成を示す図である。
【図２】実施例としての映像・音声データ記録再生装置１００の構成を示す図である。
【図３】映像・音声データ記録再生装置の動作タイムチャートである。
【図４】データ記録時のパリティデータの演算例である。
【図５】データ再構築時のデータＤ３の演算例である。
【図６】第１の実施例としての書き込みエラー発生時の動作タイムチャートである。
【図７】第２の実施例としての書き込みエラー発生時の動作タイムチャートである。
【図８】従来のディスクアレイ装置の構成例を示す図である。
【図９】ハードディスク上のデータ記録フォーマットの概念図である。
【図１０】正常に記録されたトラック４の状態を示す図である。
【図１１】記録データの再配置動作後のトラック４’の状態を示す図である。
【符号の説明】
１・・・バスインタフェース、２，１１・・・デスクアレイコントローラ、３・・・データバス、４・・・トラック、１０・・・記録再生装置（データ記録再生基板）、１２・・・エラーチェック部、１３，３３・・・メモリ、１４・・・演算器、１５・・・その他の回路、１６・・・内部バス、２０・・・エンコーダ回路、２１，２９Ａ〜２９Ｄ・・・ビデオインタフェース、２２，３０Ａ〜３０Ｄ・・・オーディオインタフェース、２３・・・エンコーダ、２４，２７Ａ〜２７Ｄ・・・バッファメモリ、２５，２６Ａ〜２６Ｄ・・・バスインタフェース、２８Ａ〜２８Ｄ・・・デコーダ、＃１〜＃ｎ・・・デコーダ回路、３１・・・コントロール基板、３２・・・バス調停部、３４・・・ＣＰＵ、３５・・・ＣＰＵバス、４１，４２・・・４入力論理演算回路、Ｈ１〜Ｈ５，Ｈｐ，ＨＤＤ−１〜ＨＤＤ−４，ＨＤＤ−ｐ・・・ハードディスク、ａ〜ｇ・・・データ記録セクター、ｈ・・・予備セクター
Claims (2)
- 予め、記録再生用のタイムスロットと、記録再生モードに対するコマンド生成のために必要な制御用タイムスロットが割当られ、前記タイムスロットに応じて、連続する複数のデータを順次分散して記録再生する分散記録再生用の記録媒体と、
前記分散記録再生されたデータのパリティデータを記録再生するパリティ専用の記録媒体と、
前記各々の記録媒体の書き込みエラーを検出する手段と、
前記書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体に記録されるべきデータを、前記書き込みエラーが検出されなかった残りの前記分散記録再生用の記録媒体のデータと前記パリティ専用の記録媒体によるパリティデータに基づいてエラーデータを再構築する手段とを有すると共に、
前記制御用のタイムスロットに基づいて前記各々の記録媒体を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
書き込みエラーが発生した場合、その分散記録再生用の記録媒体への記録動作を中止すると同時に、当該分散記録再生用の記録媒体に対する予備セクターのリアサイン動作を行い、かつ、
前記制御用のタイムスロットを利用して再構築された書き込みエラーに対応したデータを、前記書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体の予備セクターに数タイムスロット分の時間をかけて記録すると共に、
前記リアサイン動作によって、データ再生モードを中断したときは、残りの分散記録再生用の記録媒体より再生されたデータに基づいて、その中断した分散記録再生用の記録媒体からの出力データを再構築するようにしたことを特徴とする記録再生装置。 - 予め、記録再生用のタイムスロットと、記録再生モードに対するコマンド生成のために必要な制御用タイムスロットが割当られ、前記タイムスロットに応じて、連続する複数のデータを分散記録再生用の記録媒体で順次分散して記録再生し、前記分散記録再生されたデータのパリティデータをパリティ専用の記録媒体で記録再生する方法において、
前記各々の分散記録再生用の記録媒体の書き込みエラーを検出し、
前記書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体に記録されるべきデータを、前記書き込みエラーが検出されなかった残りの前記分散記録再生用の記録媒体のデータと前記パリティ専用の記録媒体によるパリティデータに基づいてエラーデータを再構築すると共に、前記制御用のタイムスロットに基づいて前記分散記録再生用の記録媒体を制御し、
書き込みエラーが発生した場合には、その分散記録再生用の記録媒体への記録動作を中止すると同時に、その分散記録再生用の記録媒体に対する予備セクターのリアサイン動作を行い、かつ、
前記制御用のタイムスロットを利用して再構築された書き込みエラーに対応したデータを、前記書き込みエラーが検出された分散記録再生用の記録媒体の予備セクターに記録するようにすると共に、
前記リアサイン動作によって、データ再生モードが中断したときには、残りの分散記録再生用の記録媒体より再生されたデータに基づいて、その中断した分散記録再生用の記録媒体からの出力データを再構築するようにしたことを特徴とする記録再生方法。
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