JP4780331B2

JP4780331B2 - Disk array system

Info

Publication number: JP4780331B2
Application number: JP2007059725A
Authority: JP
Inventors: 孝飯田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008225612A

Description

本発明は、ディスクアレイシステムに係り、特に、データが復元する可能性が向上されたディスクアレイシステムの発明に関する。 The present invention relates to a disk array system, and more particularly to a disk array system invention in which the possibility of data restoration is improved.

ディスクアレイシステムでは、複数のハードディスクドライブ（以降「ＨＤＤ」と記す）が、連動した単独の記憶装置として用いられる。この時、ディスクアレイシステムを構成する全てのＨＤＤは、ディスクアレイコントローラによって制御される。 In a disk array system, a plurality of hard disk drives (hereinafter referred to as “HDD”) are used as linked independent storage devices. At this time, all HDDs constituting the disk array system are controlled by the disk array controller.

この技術は一般的にＲＡＩＤ（ＲｅｄｕｎｄａｎｔＡｒｒａｙｓｏｆＩｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅＤｉｓｋｓ）と呼ばれている。その中でも特に、ＲＡＩＤ５と呼ばれる規格では、１つのデータが複数のＨＤＤに分散されて記憶されたり、同じデータが複数のＨＤＤに冗長的に記憶されたりする。その結果、複数のＨＤＤがそれぞれ単独で使用される場合よりも、１つのＨＤＤが動作不能に陥っても残りのＨＤＤだけで全てのデータが回収可能となる信頼性の向上が得られる。具体的には、ｎ台のＨＤＤを用いるＲＡＩＤ５のディスクアレイシステムでは、１つのデータを（ｎ−１）分割し、分割されたデータをｎ台のうち（ｎ−１）台のそれぞれが記憶する。さらに、（ｎ−１）個の分割されたデータ全ての排他的論理和が計算されて最後のＨＤＤによって記憶される。このようにすることで、ｎ台のＨＤＤのうち１台が使用不能状態に陥っても、残りの（ｎ−１）台のデータを合わせることで元のデータが復元可能となる。すなわち、（ｎ−１）個の分割されたデータのうち１つが失われても、最後のＨＤＤに記憶された排他的論理和と残る（ｎ−２）個の分割されたデータ全てとの排他的論理和を計算すれば、失われた分割データが得られる。
ここで、１つの元データを構成する複数の分割データをそれぞれ記憶する、複数のＨＤＤのセクタの集合は、その元データのストライピングと呼ばれる。 This technique is generally called RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks). In particular, in a standard called RAID5, one data is distributed and stored in a plurality of HDDs, or the same data is redundantly stored in a plurality of HDDs. As a result, compared to the case where a plurality of HDDs are used alone, even if one HDD becomes inoperable, it is possible to improve the reliability that all data can be collected with only the remaining HDD. Specifically, in a RAID 5 disk array system using n HDDs, one piece of data is divided into (n-1), and (n-1) pieces of divided data are stored in each of the n pieces. . Further, an exclusive OR of all the (n−1) divided data is calculated and stored by the last HDD. By doing so, even if one of the n HDDs becomes unusable, the original data can be restored by combining the remaining (n-1) data. That is, even if one of (n-1) divided data is lost, exclusive OR stored in the last HDD and exclusion with all the remaining (n-2) divided data If the logical OR is calculated, the lost divided data can be obtained.
Here, a set of sectors of a plurality of HDDs, each storing a plurality of divided data constituting one original data, is called striping of the original data.

ＲＡＩＤでデータを冗長的に記憶することによって信頼性は向上するものの、限界がある。多くの場合、具体的には、ディスクアレイを構成する複数のＨＤＤのうち、１台が故障しただけなら全てのデータが回収可能だが、２台が同時に故障すると、一部または全てのデータが失われてしまう。したがって、１台のＨＤＤが故障した際には、すぐに正常なＨＤＤに交換されることが望ましい。この時、故障したＨＤＤに記憶されていたデータは、ディスクアレイに残るその他のＨＤＤから得られるので、交換された新しいＨＤＤにすぐにコピーされることが必要となる。この作業はディスクアレイのリビルドと呼ばれる。 Although reliability is improved by storing data redundantly by RAID, there is a limit. In many cases, specifically, all of the data can be collected if only one of the HDDs that make up the disk array fails. If two of them fail simultaneously, some or all of the data is lost. It will be broken. Therefore, when one HDD fails, it is desirable to immediately replace it with a normal HDD. At this time, since the data stored in the failed HDD is obtained from other HDDs remaining in the disk array, it is necessary to immediately copy the data to the replaced new HDD. This operation is called rebuilding the disk array.

リビルドが完了するまでは、ディスクアレイにおけるデータの冗長性が失われている。したがって、リビルド動作中において、あるデータを構成する分割データについて読み込みエラーが発生した場合、そのデータは失われてしまう。 Until the rebuild is completed, data redundancy in the disk array is lost. Therefore, during a rebuild operation, if a read error occurs for divided data that constitutes certain data, that data is lost.

上記に関連して、特許文献１には、アレイディスク装置における交代ブロックの自動割当方法に係る発明が開示されている。
特許文献１発明のアレイディスク装置における交代ブロックの自動割当方法は、アレイディスク装置のデータチェックエラー検出時において、エラーリストにエラー個所を記憶させ、処理終了後に交代ブロックを割り当てる。 In relation to the above, Patent Document 1 discloses an invention relating to a method for automatically assigning replacement blocks in an array disk device.
The automatic allocation method of replacement blocks in the array disk device of the invention of Patent Document 1 stores the error location in the error list when a data check error of the array disk device is detected, and allocates replacement blocks after the processing is completed.

また、特許文献２には、アレイコントローラに係る発明が開示されている。
特許文献２発明のアレイコントローラは、少なくとも２台のディスクドライブから構成される冗長性を持つディスクアレイを制御する。特許文献２発明のアレイコントローラは、再構築用データリード手段と、データ復元手段と、メディアエラー設定手段とを具備する。ここで、再構築用データリード手段は、少なくとも２台のディスクドライブのうちの１台に障害が発生したためにディスクアレイを再構築する場合に、残りの少なくとも１台のディスクドライブのデータをリードする。データ復元手段は、再構築用データリード手段によりリードされたデータをもとに、障害が発生したディスクドライブに代えて用いられる新たなディスクドライブに、当該障害が発生したディスクドライブのデータを復元する。メディアエラー設定手段は、再構築用データリード手段によるデータリードでメディアエラーが発生した場合、当該メディアエラーが発生した領域に対応する新たなディスクドライブの領域の情報がリードされる際にメディアエラーを発生させる情報を設定する。 Patent Document 2 discloses an invention relating to an array controller.
The array controller of the invention in Patent Document 2 controls a disk array having redundancy composed of at least two disk drives. The array controller of the invention of Patent Document 2 includes a reconstruction data read unit, a data restoration unit, and a media error setting unit. Here, the rebuilding data read means reads the data of at least one remaining disk drive when rebuilding the disk array because a failure has occurred in at least one of the two disk drives. . The data restoration means restores the data of the failed disk drive to a new disk drive used in place of the failed disk drive based on the data read by the reconstruction data read means. . When a media error occurs in the data read by the reconstruction data read means, the media error setting means outputs a media error when information on a new disk drive area corresponding to the area where the media error has occurred is read. Set the information to be generated.

また、特許文献３には、ディスクアレイ制御システムに係る発明が開示されている。
特許文献３発明のディスクアレイ制御システムは、所定の媒体に対するリードエラーの有無と復旧失敗位置リストとをホスト装置に報告する。特許文献３発明のディスクアレイ制御システムは、リードエラー検出手段と、復旧失敗位置リスト登録手段と、報告手段とを具備する。ここで、リードエラー検出手段は、復旧元のリードエラーを検出する。復旧失敗位置リスト登録手段は、リードエラー検出手段によって検出されたリードエラーが発生した位置を示すエラー位置情報を復旧失敗位置リストとして記憶する。報告手段は、媒体の全面のデータ復旧が完了した時点でリードエラーの有無と、復旧に失敗した位置を示すエラー位置情報からなる復旧失敗位置リストと、ホスト装置からのファイル読み込み命令により指定されたセクタアドレスの範囲をセクタ範囲リストとしてホスト装置に報告する。 Patent Document 3 discloses an invention relating to a disk array control system.
The disk array control system according to the invention of Patent Document 3 reports the presence / absence of a read error for a predetermined medium and a recovery failure position list to the host device. The disk array control system according to the invention of Patent Document 3 includes a read error detection means, a recovery failure position list registration means, and a reporting means. Here, the read error detecting means detects a read source read error. The recovery failure position list registration unit stores error position information indicating a position where the read error detected by the read error detection unit is generated as a recovery failure position list. The reporting means is specified by the presence / absence of a read error when data recovery of the entire surface of the medium is completed, a recovery failure position list consisting of error position information indicating the position where recovery failed, and a file read command from the host device The sector address range is reported to the host device as a sector range list.

特開平４−２３１２０号公報JP-A-4-23120 特開２００５−１０７６７６号公報JP-A-2005-107676 特開２００５−２７５４７９号公報JP 2005-275479 A

リビルド動作中にリードエラーが発生すると、そのリードエラーが発生したＨＤＤのセクタに係るデータ全体が読み取り不可能とされてしまう。しかし実際には、リードエラーが発生したデータを完全な形で復旧することが可能な場合がある。それは、次のような場合である。
上述したように、ＲＡＩＤ５のディスクアレイシステムにおいて、１つのデータは複数の部分に分割されてそれぞれのＨＤＤに記憶される。しかし、このように複数のＨＤＤから最低でも１つのセクタが提供されても、元のデータ全体が十分に小さく、１つのＨＤＤの１つのセクタに納まる場合がある。このとき、そのセクタに対応する他のＨＤＤのセクタには、ダミーデータが記憶されることになる。また、１つでは足りなくても、ディスクアレイシステムを構成するＨＤＤの数をｎと置いたとき、（ｎ−２）以下のセクタに元のデータが収まるならば、そのデータに関してはデータの冗長性が通常よりも高くなる。すなわち、最初に故障して交換されたＨＤＤと、そのためのリビルド動作の最中にリードエラーを起こしたＨＤＤ以外のＨＤＤに、元データの分割データが全て記憶されていたなら、元データはまだ復元可能な状態で残っている。 If a read error occurs during the rebuild operation, the entire data relating to the sector of the HDD in which the read error has occurred cannot be read. However, in reality, there are cases where it is possible to completely recover data in which a read error has occurred. That is the case.
As described above, in a RAID 5 disk array system, one data is divided into a plurality of portions and stored in each HDD. However, even if at least one sector is provided from a plurality of HDDs in this way, the entire original data may be sufficiently small to fit in one sector of one HDD. At this time, dummy data is stored in a sector of another HDD corresponding to the sector. Also, even if one is not enough, if n is the number of HDDs constituting the disk array system, if the original data fits in the sector below (n-2), data redundancy will occur for that data. Sex is higher than usual. In other words, if all the divided data of the original data is stored in the HDD other than the HDD that was first failed and replaced and the HDD that caused the read error during the rebuild operation, the original data is still restored. Remains possible.

しかし、従来のディスクアレイシステムでは、冗長性が失われているリビルド動作中に、リードエラーが発生した場合は、そのセクタが属する同じストライピングに属する別のＨＤＤのセクタについても、データが復旧不可能と判断される。この判断はディスクアレイシステムを統括するディスクアレイコントローラが行う。 However, with a conventional disk array system, if a read error occurs during a rebuild operation that has lost redundancy, data cannot be recovered even for another HDD sector that belongs to the same striping to which that sector belongs. It is judged. This determination is made by a disk array controller that controls the disk array system.

本発明の目的は、リビルド動作中に一部のセクタにおいてリードエラーが発生しても、そのセクタと同じストライピングに属する他のＨＤＤのセクタについてはデータを復元可能とするディスクアレイコントローラを提供することである。 An object of the present invention is to provide a disk array controller that can restore data for sectors of other HDDs that belong to the same striping as a sector even if a read error occurs during a rebuild operation. It is.

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers used in (Best Mode for Carrying Out the Invention). These numbers are added to clarify the correspondence between the description of (Claims) and (Best Mode for Carrying Out the Invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).

本発明によるディスクアレイシステムは、それぞれ複数のセクタ（８）を具備する複数のＨＤＤ（７）と、複数のＨＤＤ（７）を管理するディスクアレイコントローラ（１）とを具備する。複数のＨＤＤ（７）の前記複数のセクタ（８）は、冗長的に分割されたデータを格納される。ディスクアレイコントローラ（１）は、不良セクタ管理テーブル（３）を具備する。不良セクタ管理テーブル（３）に登録されるデータは、ディスクアレイシステムのリビルド動作中にソースＨＤＤ（７−３）でリードエラーが発生したセクタ（８−３）の情報を含む。不良セクタ管理テーブル（３）は、ディスクアレイシステムの不良領域を、複数のＨＤＤ（７）のそれぞれにおける複数のセクタのそれぞれについて管理する。リビルド動作中において、リードエラーが発生した全てのセクタには、パリティチェックの整合性が取られたダミーデータが上書きされる。本発明によるディスクアレイシステムは、リードエラーが発生したセクタ（８−３）を含む１つのストライピングの中で、データサイズが１セクタの容量以下であるデータファイルの全てが読み込み可能なセクタに存在する場合に、そのデータファイルをセクタから読み出すことで復元する。 The disk array system according to the present invention includes a plurality of HDDs (7) each having a plurality of sectors (8), and a disk array controller (1) for managing the plurality of HDDs (7). The plurality of sectors (8) of the plurality of HDDs (7) store data divided redundantly. The disk array controller (1) includes a bad sector management table (3). The data registered in the bad sector management table (3) includes information on the sector (8-3) in which a read error has occurred in the source HDD (7-3) during the rebuild operation of the disk array system. The defective sector management table (3) manages a defective area of the disk array system for each of a plurality of sectors in each of the plurality of HDDs (7). During the rebuild operation, all sectors in which a read error has occurred are overwritten with dummy data for which parity check consistency is taken. In the disk array system according to the present invention, in one striping including the sector (8-3) in which the read error has occurred, all of the data files whose data size is less than the capacity of one sector exist in the readable sector. In this case, the data file is restored by reading it from the sector .

本発明のディスクアレイシステムにおいて、ディスクアレイコントローラ（１）は、不良セクタ管理テーブル（３）に登録されたセクタからはデータの読み込みを行なわない。 In the disk array system of the present invention, the disk array controller (1) does not read data from the sectors registered in the bad sector management table (3).

本発明のディスクアレイシステムにおいて、ディスクアレイコントローラ（１）は、ＣＰＵ部（２）と、リーダライタ部（５）と、ＥＸＯＲ部（４）とをさらに具備する。ここで、ＣＰＵ部（２）は、上位部（９）に接続されて、上位部（９）からの書き込みまたは読み込みに係る命令を受ける。リーダライタ部（５）は、ＣＰＵ部（２）の指示に従って、複数のＨＤＤ（７）に対してデータの書き込みまたは読み込みを行なう。ＥＸＯＲ部（４）は、複数のＨＤＤ（７）に対して書き込みまたは読み込みが行なわれるデータの排他的論理和を計算する。 In the disk array system of the present invention, the disk array controller (1) further includes a CPU unit (2), a reader / writer unit (5), and an EXOR unit (4). Here, the CPU unit (2) is connected to the upper unit (9) and receives an instruction related to writing or reading from the upper unit (9). The reader / writer unit (5) writes or reads data to / from the plurality of HDDs (7) in accordance with instructions from the CPU unit (2). The EXOR unit (4) calculates an exclusive OR of data to be written to or read from the plurality of HDDs (7).

本発明ののディスクアレイシステムにおけるディスクアレイコントローラ（１）。 A disk array controller (1) in the disk array system of the present invention.

本発明のディスクアレイ不良セクタ管理方法は、（ａ）ディスクアレイシステムにおいて複数のＨＤＤ（７）を管理するディスクアレイコントローラ（１）が、独自の不良セクタ管理テーブル（３）を具備し、リビルド動作中にリードエラーが発生した不良セクタ（８−３）を管理することによって、不良セクタ（８−３）と同じストライピングに含まれる他のセクタ（８−２）を読み込み可能にするステップと、（ｂ）ディスクアレイコントローラ（１）が、リビルド動作中にソースＨＤＤ（７−３）でリードエラーが発生した際に、リードエラーが発生したソースＨＤＤ（７−３）の番号とセクタの番号（８−３）とを、不良セクタ管理テーブル（３）に登録するステップと、（ｃ）ディスクアレイコントローラ（１）が、不良セクタ管理テーブル（３）に登録された不良セクタ（８−３）を、読み込み可能に処理するステップと、（ｄ）ディスクアレイコントローラ（１）が、リビルド動作完了後の通常動作中に上位部（９）からデータの読み出しを要求された際に、要求されたデータが格納されているセクタ（８）が不良セクタ管理テーブル（３）に登録されているかどうかで要求されたデータの読み出し可否を判断するステップとを具備する。ステップ（ａ）は、（ａ−１）不良セクタ（８−３）を含むストライピングの中で、データサイズが１セクタの容量以下であるデータファイルの全てが読み込み可能なセクタに存在する場合に、そのデータファイルをセクタから読み出すことで復元するステップを具備する。ステップ（ｂ）は、（ｂ−１）不良セクタ管理テーブル（３）が、ディスクアレイシステムの不良領域を、複数のＨＤＤ（７）のそれぞれにおける複数のセクタのそれぞれについて管理するステップを具備する。ステップ（ｃ）は、（ｃ−１）リビルド動作中において、リードエラーが発生した全てのセクタに、パリティチェックの整合性が取られたダミーデータを上書きするステップを具備する。 In the disk array bad sector management method according to the present invention, (a) a disk array controller (1) that manages a plurality of HDDs (7) in a disk array system has its own bad sector management table (3), and rebuild operation A step of making it possible to read another sector (8-2) included in the same striping as the defective sector (8-3) by managing the defective sector (8-3) in which a read error has occurred, b) When a read error occurs in the source HDD (7-3) during the rebuild operation of the disk array controller (1), the number of the source HDD (7-3) and the sector number (8 -3) in the bad sector management table (3), and (c) the disk array controller (1) A step of processing the bad sector (8-3) registered in the table (3) so as to be readable, and (d) the disk array controller (1) is in the upper part (9) during the normal operation after the rebuild operation is completed. A step of determining whether or not the requested data can be read based on whether or not the sector (8) in which the requested data is stored is registered in the bad sector management table (3). It comprises. In step (a), (a-1) in the striping including the defective sector (8-3), when all of the data files whose data size is equal to or less than the capacity of one sector exist in the readable sector, A step of restoring the data file by reading it from the sector is provided. Step (b) includes the step (b-1) where the bad sector management table (3) manages the defective area of the disk array system for each of the plurality of sectors in each of the plurality of HDDs (7). Step (c) includes a step (c-1) of overwriting dummy data with parity check consistency in all sectors in which a read error has occurred during the rebuild operation.

本発明のディスクアレイ不良セクタ管理方法において、ステップ（ｄ）は、（ｄ−１）ディスクアレイコントローラ（１）が、上位部（９）から読み込みを要求されたデータが格納されているセクタ（８）が、不良セクタ管理テーブル（３）に登録されているかどうかを確認するステップと、（ｄ−２）ディスクアレイコントローラ（１）が、上位部（９）から読み込みを要求されたデータが格納されているセクタ（８）が、不良セクタ管理テーブル（３）に登録されている場合は、たとえ実際には読み込み可能であったとしても、要求データは読み込み不可として上位部（９）に通知するステップと、（ｄ−３）ディスクアレイコントローラ（１）が、上位部（９）から読み込みを要求されたデータが格納されているセクタ（８）が、不良セクタ管理テーブル（３）に登録されていない場合は、要求されたデータを通常通りに読み込んで上位部（９）に引き渡すステップとを具備する。 In the disk array defective sector management method of the present invention, step (d) includes (d-1) a sector (8) in which the disk array controller (1) stores the data requested to be read from the upper part (9). ) is a step of checking whether registered in the defective sector management table (3), is (d-2) the disk array controller (1), data requested to be read from the upper part (9) is stored If the sector (8) is registered in the bad sector management table (3), the request data cannot be read even if it is actually readable, and the step (9) is notified. (D-3) When the disk array controller (1) stores the data requested to be read from the upper part (9), the sector (8) is defective. If not registered in Kuta management table (3) comprises the step of delivering to the upper portion (9) reads the requested data as usual.

本発明のディスクアレイコントローラは、ディスクアレイに含まれるＨＤＤの不良セクタを管理する。不良セクタのそれぞれについて、その不良セクタを持つＨＤＤ意外の全てのＨＤＤにおいて、その不良セクタに対応するセクタを正常状態にする。その結果、ディスクアレイシステムとしてパリティチェックの整合性が保たれ、データが復元可能となる。 The disk array controller of the present invention manages bad sectors of HDDs included in the disk array. For each bad sector, in all HDDs other than the HDD having the bad sector, the sector corresponding to the bad sector is set to a normal state. As a result, the parity check consistency is maintained as a disk array system, and data can be restored.

添付図面を参照して、本発明によるディスクアレイコントローラを実施するための最良の形態を以下に説明する。 The best mode for carrying out a disk array controller according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１は、本実施形態によるディスクアレイコントローラを用いるディスクアレイコントロールシステムの構成図である。
本実施形態によるディスクアレイシステムは、ディスクアレイコントローラ１と、ディスクアレイコントローラ１によって制御される複数のメンバディスク７−１〜３と、ディスクアレイコントローラ１と複数のメンバディスク７−１〜３とを接続するケーブル６とを具備する。なお、本実施形態ではメンバディスク７の数が３であるが、３以上であっても構わない。
本実施形態によるディスクアレイコントローラ１は、ＣＰＵ部２と、不良セクタ管理テーブル３と、ＥＸＯＲ部４と、リーダライタ部５とを具備する。 FIG. 1 is a configuration diagram of a disk array control system using a disk array controller according to the present embodiment.
The disk array system according to the present embodiment includes a disk array controller 1, a plurality of member disks 7-1 to 3 controlled by the disk array controller 1, and a disk array controller 1 and a plurality of member disks 7-1 to 3. And a cable 6 to be connected. In this embodiment, the number of member disks 7 is 3, but it may be 3 or more.
The disk array controller 1 according to the present embodiment includes a CPU unit 2, a defective sector management table 3, an EXOR unit 4, and a reader / writer unit 5.

本実施形態によるディスクアレイコントローラ１において、ＣＰＵ部Ｂと、ＥＸＯＲ部４と、リーダライタ部５とは、相互に接続されている。また、ＣＰＵ部２はさらに、不良セクタ管理テーブル３に接続されている。また、ＣＰＵ部２はさらに、図示されない上位機器に接続されている。リーダライタ部５はさらに、ディスクアレイに含まれる全てのＨＤＤ７−１〜３に接続されている。 In the disk array controller 1 according to the present embodiment, the CPU part B, the EXOR part 4 and the reader / writer part 5 are connected to each other. The CPU unit 2 is further connected to a bad sector management table 3. The CPU unit 2 is further connected to a host device (not shown). The reader / writer unit 5 is further connected to all HDDs 7-1 to 3-3 included in the disk array.

まず、正常時におけるディスアレイクシステムの動作について説明する。
ディスクアレイコントローラ１は、上位部９からの命令を受け取ると、ＣＰＵ部２がその命令を解読する。解読された命令に従って、ＣＰＵ部２は、データの書き込みまたは読み込みをＲ／Ｗ部５に指示する。Ｒ／Ｗ部５は、指示に従い、接続ケーブル６を介してＨＤＤ７−１〜３に対するデータの書き込みまたはＨＤＤ７−１〜３からデータの読み込みを行なう。 First, the operation of the disarray system during normal operation will be described.
When the disk array controller 1 receives a command from the upper unit 9, the CPU unit 2 decodes the command. In accordance with the decoded instruction, the CPU unit 2 instructs the R / W unit 5 to write or read data. The R / W unit 5 writes data to the HDDs 7-1 to 3 through the connection cable 6 or reads data from the HDDs 7-1 to 3 in accordance with the instructions.

この時、上位部からの命令が書き込みであれば、元データは分割されて、分割データについてＥＸＯＲ部４が排他的論理和の計算を行なう。すなわち、１つの元データはセクタ８−１〜３のサイズ毎に分割されて、例えばセクタ８−１および８−２の２箇所に分割されて書き込みが行なわれる。同時に、ＥＸＯＲ部４が２つの分割データの排他的論理和を計算し、その結果がセクタＨ−３に記憶される。なお、元データがセクタのサイズの２倍よりも大きい場合は、ＨＤＤ７−１〜３において、セクタ８−１〜３の他に、例えばセクタ８−４〜６が用意されて、今度はセクタ８−５および６の２箇所にも分割データが格納される。そしてセクタ８−４にはセクタ５および６に格納された分割データの排他的論理和が格納される。特定のＨＤＤに排他的論理和が集中してボトルネックとなら内容に、分散されるのが一般的である。以下、簡単のために、元データがセクタ２つ分の容量に収まる場合を想定して説明を続ける。 At this time, if the instruction from the upper part is a write, the original data is divided, and the EXOR unit 4 calculates exclusive OR for the divided data. That is, one original data is divided for each size of sectors 8-1 to 3-1, for example, divided into two locations of sectors 8-1 and 8-2 and written. At the same time, the EXOR unit 4 calculates the exclusive OR of the two divided data, and the result is stored in the sector H-3. If the original data is larger than twice the size of the sector, for example, sectors 8-4 to 6 are prepared in addition to the sectors 8-1 to 3 in the HDDs 7-1 to 3, and this time the sector 8 The divided data is also stored in two locations of −5 and 6. Sector 8-4 stores an exclusive OR of the divided data stored in sectors 5 and 6. In general, exclusive ORs are concentrated on a specific HDD and distributed to the contents if it is a bottleneck. Hereinafter, for the sake of simplicity, the description will be continued assuming that the original data fits in the capacity of two sectors.

反対に、上位部からの命令が読み込みであれば、ＨＤＤ７−１〜２のセクタ８−１〜２からそれぞれ分割データが読み込まれて、元のデータに結合されてから上位部に引き渡される。
なお、本当は最初に上位部９からデータの読み込み命令を受け取った時点で、ＣＰＵ部２はそのデータを構成する分割データがそれぞれ格納されているセクタ８−１〜３が不良セクタかどうかを確認する。そのために、不良セクタ管理テーブルが参照される。ただし、ここではまだ不良セクタが無いので何にも影響しない。 On the contrary, if the instruction from the upper part is read, the divided data is read from the sectors 8-1 and 2 of the HDDs 7-1 and 2, and is combined with the original data before being delivered to the upper part.
Actually, when the data read command is first received from the higher order part 9, the CPU part 2 confirms whether or not the sectors 8-1 to 3-3 in which the divided data constituting the data are respectively stored are defective sectors. . For this purpose, the bad sector management table is referred to. However, there is no bad sector here, so nothing is affected.

次に、縮退モードにおけるディスクアレイシステムの動作について説明する。
縮退モードでは、例えばＨＤＤ７−１が故障などの理由により使用不能状態になっている。そのため、データの冗長性は失われているが、しかし残りのＨＤＤ７−２〜３だけはデータの正しい読み書きが可能である。 Next, the operation of the disk array system in the degeneration mode will be described.
In the degeneration mode, for example, the HDD 7-1 is in an unusable state due to a failure or the like. Therefore, data redundancy is lost, but only the remaining HDDs 7-2 to 3 can correctly read and write data.

縮退モードにおいて、上位部からデータの書き込みを命令されると、ＣＰＵ部２はその命令を解読してＲ／Ｗ部５にその指示を出す。Ｒ／Ｗ部５は、元データを２つに分割するがＨＤＤ７−１には書き込みが出来ないので、ＨＤＤ７−２に分割データの一方を書き込み、ＨＤＤ７−３に２つの分割データの排他的論理和を書き込む。 In the degenerate mode, when an instruction to write data is given from the upper part, the CPU part 2 decodes the instruction and issues an instruction to the R / W part 5. The R / W unit 5 divides the original data into two, but cannot write to the HDD 7-1. Therefore, the R / W unit 5 writes one of the divided data to the HDD 7-2 and exclusive-logics the two divided data to the HDD 7-3. Write the sum.

縮退モードにおいて、上位部からデータの読み込みを命令されると、ＣＰＵ部２はその命令を解読してＲ／Ｗ部５にその指示を出す。Ｒ／Ｗ部５が分割データを全て読み込むことで、元データが復元されなければならないのだが、ＨＤＤ７−１からは読み込みが出来ないので、ＨＤＤ７−２および７−３に記憶された分割データのみが読み込まれて、ＥＸＯＲ部４に向けて送られる。ＥＸＯＲ部４は、ＨＤＤ７−２および７−３から読み込まれた分割データの排他的論理和を計算して、ＨＤＤ７−１に記憶されていたはずの分割データを得る。これにＨＤＤ７−２に記憶されていた分割データが結合されることで元のデータが復元され、上位部９に引き渡される。
なお、本当は最初に上位部９からデータの読み込み命令を受け取った時点で、ＣＰＵ部２はそのデータを構成する分割データがそれぞれ格納されているセクタ８−２〜３が不良セクタかどうかを確認する。そのために、不良セクタ管理テーブルが参照される。ただし、ここではまだ不良セクタが無いので何にも影響しない。 In the degenerate mode, when the upper part is instructed to read data, the CPU part 2 decodes the instruction and issues an instruction to the R / W part 5. The original data must be restored by the R / W unit 5 reading all the divided data, but cannot be read from the HDD 7-1, so only the divided data stored in the HDDs 7-2 and 7-3 are stored. Is read and sent to the EXOR unit 4. The EXOR unit 4 calculates the exclusive OR of the divided data read from the HDDs 7-2 and 7-3, and obtains the divided data that should have been stored in the HDD 7-1. By combining the divided data stored in the HDD 7-2 with this, the original data is restored and delivered to the higher-level unit 9.
Actually, when the data read command is first received from the higher order part 9, the CPU part 2 confirms whether the sectors 8-2 to 3 in which the divided data constituting the data are respectively stored are defective sectors. . For this purpose, the bad sector management table is referred to. However, there is no bad sector here, so nothing is affected.

次に、故障したＨＤＤ７−１が新しいＨＤＤに換装された後の、リビルド動作について説明する。
換装された直後のＨＤＤ７−１は空っぽの状態なので、本来記憶しているべきデータが書き込まれる。その内容は、セクタのそれぞれについて、ＨＤＤ７−２のデータとＨＤＤ７−３のデータとの排他的論理和を計算することで得られる。例えば、ＨＤＤ７−１のセクタ８−１に記憶されているべきデータは、ＨＤＤ７−２のセクタ８−２のデータと、ＨＤＤ７−３のセクタ８−３のデータとの排他的論理和に等しい。従って、それぞれのセクタについて、ＨＤＤ７−２のデータとＨＤＤ７−３のデータとがＲ／Ｗ部５によって読み込まれ、ＥＸＯＲ部４によって両データの排他的論理和が計算され、その結果が再度Ｒ／Ｗ部５によってＨＤＤ７−１に書き込まれる。この一連の動作が全てのセクタについて無事に行われると、リビルド動作が完了する。 Next, a rebuild operation after the failed HDD 7-1 is replaced with a new HDD will be described.
Since the HDD 7-1 immediately after the replacement is empty, data that should be stored is written. The contents can be obtained by calculating the exclusive OR of the data in the HDD 7-2 and the data in the HDD 7-3 for each sector. For example, the data to be stored in the sector 8-1 of the HDD 7-1 is equal to the exclusive OR of the data of the sector 8-2 of the HDD 7-2 and the data of the sector 8-3 of the HDD 7-3. Therefore, for each sector, the data in the HDD 7-2 and the data in the HDD 7-3 are read by the R / W unit 5, the exclusive OR of both data is calculated by the EXOR unit 4, and the result is again R / W. The data is written in the HDD 7-1 by the W unit 5. When this series of operations is successfully performed for all sectors, the rebuild operation is completed.

ここで、リビルド動作中にリードエラーが発生した場合を考える。例えば、ＨＤＤ７−３のセクタ８−３において、リードエラーが発生したとする。
この時、セクタ８−３に対応するＨＤＤ７−１のセクタ８−１は当然リビルドされる前なので、データが記憶されていない。セクタ８−２のデータだけではセクタ８−１に記憶されるべきデータは計算不可能なので、従来なら、セクタ８−１〜３から構成されるストライピングに記憶された元のデータは完全に失われたことになってしまう。 Here, consider a case where a read error occurs during the rebuild operation. For example, it is assumed that a read error has occurred in the sector 8-3 of the HDD 7-3.
At this time, since the sector 8-1 of the HDD 7-1 corresponding to the sector 8-3 is before rebuilding, no data is stored. Since the data to be stored in the sector 8-1 cannot be calculated only by the data of the sector 8-2, conventionally, the original data stored in the striping composed of the sectors 8-1 to 3 is completely lost. It will be.

しかし、セクタ８−２に記憶された分割データは無事である。そして、この無傷の分割データが、元データの全体である場合が多々ある。それは、元データ全体のサイズがセクタのサイズ以下であり、さらに、その元データ全体を含む分割データがＨＤＤ７−１ではなくＨＤＤ７−２に記憶された場合である。この場合、セクタ８−１の内容は最初から単なるダミーデータであるので、原理的には元データ全体が完全に復元可能である。また、セクタ８−２に格納された分割データが元データの一部だけだとしても、場合によっては何かの役に立つ可能性は十分にある。いずれにしても、セクタ８−２のデータだけでも復元できることに超したことは無い。 However, the divided data stored in the sector 8-2 is safe. In many cases, the intact divided data is the entire original data. This is a case where the size of the entire original data is equal to or smaller than the size of the sector, and further, the divided data including the entire original data is stored not in the HDD 7-1 but in the HDD 7-2. In this case, since the contents of the sector 8-1 are merely dummy data from the beginning, the entire original data can be completely restored in principle. Even if the divided data stored in the sector 8-2 is only a part of the original data, there is a possibility that something is useful in some cases. In any case, it has never been possible to restore only the data in sector 8-2.

本発明のディスクアレイコントローラは、セクタが属するストライピングが破壊されていても、セクタ単位で無事なデータは復元可能である。その仕組みを以下に説明する。 The disk array controller of the present invention can safely restore data in units of sectors even if the striping to which the sectors belong is destroyed. The mechanism will be described below.

リビルド動作中にリードエラーが発生すると、そのリードエラーが発生したＨＤＤの番号とセクタの番号が、ディスクアレイコントローラに内蔵された不良セクタ管理テーブルに登録される。この例では、ＨＤＤ７−３のセクタ８−３が不良セクタ管理テーブルに登録される。物理的に失われたデータは復元不可能なので、ＨＤＤ７−１のセクタ８−１と、ＨＤＤ７−３のセクタ８−３とには、ダミーデータが上書きされる。この時のダミーデータは、１つのストライピングを構成するＨＤＤ７−１のセクタ８−１と、ＨＤＤ７−２のセクタ８−２と、ＨＤＤ７−３のセクタ８−３とが、ディスクアレイシステムとしてパリティチェックの整合性が取られるように選択される。具体的には、セクタ８−１とセクタ８−２のデータの排他的論理和が結果的にセクタ８−３のデータと一致するならば、どのようなダミーデータが用いられても構わない。リビルド動作中に他にもリードエラーが発生したら、同様の処理が繰り返される。 If a read error occurs during the rebuild operation, the HDD number and sector number in which the read error occurred are registered in the bad sector management table built in the disk array controller. In this example, the sector 8-3 of the HDD 7-3 is registered in the bad sector management table. Since physically lost data cannot be restored, the dummy data is overwritten on the sector 8-1 of the HDD 7-1 and the sector 8-3 of the HDD 7-3. The dummy data at this time is a parity check of the sector 8-1 of the HDD 7-1, the sector 8-2 of the HDD 7-2, and the sector 8-3 of the HDD 7-3 constituting one striping as a disk array system. Are selected to be consistent. Specifically, any dummy data may be used as long as the exclusive OR of the data of sector 8-1 and sector 8-2 eventually matches the data of sector 8-3. If another read error occurs during the rebuild operation, the same processing is repeated.

次に、リビルド動作が完了した後の、ディスクアレイシステムの通常動作について説明する。
上位部９が、ディスクアレイコントローラに対して、データの書き込みを命令する。この場合は、上記の説明と同じく、ＣＰＵ部２が上位部９からの命令を解読して、リーダライタ部５にデータの書き込みを指示し、データは分割されて、ＥＸＯＲ部４によって排他的論理和が計算されて、１つのストライピングを構成する複数のセクタに分散されて格納されるだけである。
上位部９が、ディスクアレイコントローラに対して、データの読み込みを命令する。ディスクアレイコントローラのＣＰＵ部２は、上位部からの命令を解読する。ここで、ＣＰＵ部２はまず不良セクタ管理テーブルを参照する。読み込みが要求されたデータが、不良セクタ管理テーブルに登録されていた場合は、リビルド動作中にデータが破壊されていることが分かっているので、ＣＰＵ部２はリーダライタ部５に読み込みを指示することなく、要求されたデータは読み込み不可であると上位部９に通知する。ここで、実際にはダミーデータによってディスクアレイシステムとしてパリティチェックの整合性は取れており、読み込みだけなら可能であることに注意されたい。しかしデータの内容に意味は無いため、読み込みは不可との返答がＣＰＵ部２から上位部９に向けてなされる。
上位部から読み出しを要求されたデータが格納されているセクタが、不良セクタ管理テーブルに含まれていなければ、上記の説明と同様に通常通り分割データが読み出されて元のデータが復元されて上位部９に送られる。ここで、セクタ８−２のデータも問題無く読み込まれることに注意されたい。同じストライピングを構成するセクタ８−１と８−３とはダミーデータを格納しているが、セクタ８−２は最初から正しいデータを格納しているので、読み込む意味があるのである。さらに、リビルド動作完了後に、不幸にもセクタ８−２にリードエラーが発生しても、セクタ８−１とセクタ８−３に格納されたデータの排他的論理和を計算すればセクタ８−２に格納されていたデータが復元可能であることにも注目されたい。 Next, the normal operation of the disk array system after the rebuild operation is completed will be described.
The upper unit 9 instructs the disk array controller to write data. In this case, as described above, the CPU unit 2 decodes the instruction from the upper unit 9 and instructs the reader / writer unit 5 to write data. The data is divided and the EXOR unit 4 performs exclusive logic. The sum is calculated and distributed and stored in a plurality of sectors constituting one striping.
The upper unit 9 instructs the disk array controller to read data. The CPU part 2 of the disk array controller decodes the instruction from the upper part. Here, the CPU unit 2 first refers to the bad sector management table. If the data requested to be read is registered in the bad sector management table, it is known that the data has been destroyed during the rebuild operation, so the CPU 2 instructs the reader / writer 5 to read. Without any notice, the upper part 9 is notified that the requested data cannot be read. Here, it should be noted that the parity check is actually consistent as a disk array system by dummy data, and can only be read. However, since the contents of the data are meaningless, a response that reading is impossible is sent from the CPU unit 2 to the upper unit 9.
If the sector storing the data requested to be read from the upper part is not included in the bad sector management table, the divided data is read out as usual and the original data is restored as in the above description. It is sent to the upper part 9. Note that the data in sector 8-2 is also read without any problem. The sectors 8-1 and 8-3 constituting the same striping store dummy data. However, since the sector 8-2 stores correct data from the beginning, it is meaningful to read. Furthermore, even if a read error occurs unfortunately in the sector 8-2 after the rebuild operation is completed, if the exclusive OR of the data stored in the sectors 8-1 and 8-3 is calculated, the sector 8-2 Note also that the data stored in can be restored.

図１は、本発明によるディスクアレイコントローラを用いるディスクアレイコントロールシステムの構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a disk array control system using a disk array controller according to the present invention.

Explanation of symbols

１ディスクアレイコントローラ
２ＣＰＵ部
３不良セクタ管理テーブル
４ＥＸＯＲ（排他的論理和計算）部
５Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）部
６接続ケーブル
７−１〜ｎハードディスクドライブ
８−１〜ｎあるデータを記憶するストライピングを構成するセクタ
９上位部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Disk array controller 2 CPU part 3 Bad sector management table 4 EXOR (exclusive OR calculation) part 5 R / W (reader / writer) part 6 Connection cable 7-1 to n Hard disk drive 8-1 to n Sector 9 that constitutes striping to store

Claims

A plurality of HDDs (hard disk drives) each having a plurality of sectors;
A disk array system comprising a disk array controller for managing the plurality of HDDs,
The plurality of sectors of the plurality of HDDs store redundantly divided data;
The disk array controller
A bad sector management table,
Data registered in the bad sector management table is:
Including information of a sector in which a read error has occurred in the source HDD during the rebuild operation of the disk array system;
The bad sector management table manages a bad area of the disk array system for each of the plurality of sectors in each of the plurality of HDDs,
During the rebuild operation, all sectors where the read error has occurred are overwritten with dummy data with parity check consistency,
In a single striping including sector of the read error occurs, if all data size of the data file is less than the capacity of one sector is present in the readable sectors, to read out the data file from the sector a disk array system to be restored in.

The disk array system according to claim 1 ,
The disk array system, wherein the disk array controller does not read data from a sector registered in the bad sector management table.

The disk array system according to claim 1 or 2 ,
The disk array controller
A CPU unit connected to the upper part and receiving a command related to writing or reading from the upper part;
A reader / writer unit for writing or reading data to or from the plurality of HDDs in accordance with instructions from the CPU unit;
The disk array system further comprising: an EXOR unit that calculates an exclusive OR of data written to or read from the plurality of HDDs.

The disk array controller in the disk array system in any one of Claims 1-3 .

(A) A disk array controller that manages a plurality of HDDs in a disk array system has its own bad sector management table, and manages bad sectors in which a read error has occurred during a rebuild operation. Making other sectors included in striping readable;
(B) The disk array controller, when a read error occurs in the source HDD during the rebuild operation, registers the number of the source HDD and the sector number in which the read error has occurred in the bad sector management table. When,
(C) the disk array controller processing the bad sectors registered in the bad sector management table in a readable manner;
(D) When the disk array controller is requested to read data from the upper part during normal operation after completion of the rebuild operation, the sector in which the requested data is stored is registered in the bad sector management table. Determining whether or not the requested data can be read based on whether or not
The step (a)
(A-1) in the striping including the defective sector, if all the data size of the data file is less than the capacity of one sector is present in the readable sectors, to read out the data file from the sector in comprising the step of restoring,
The step (b)
(B-1) The defective sector management table manages a defective area of the disk array system for each of a plurality of sectors in each of the plurality of HDDs.
Comprising
The step (c)
(C-1) Overwriting dummy data with parity check consistency on all sectors in which the read error has occurred during the rebuild operation
A disk array defective sector management method comprising :

In the disk array bad sector management method according to claim 5 ,
The step (d)
(D-1) the disk array controller confirming whether or not the sector storing the data requested to be read from the higher-order unit is registered in the bad sector management table;
(D-2) When the sector in which the disk array controller stores the data requested to be read from the upper part is registered in the bad sector management table, even if the sector is actually readable. If not, the step of notifying the request data that the request data is unreadable,
(D-3) If the sector in which the disk array controller stores the data requested to be read from the upper part is not registered in the bad sector management table, the requested data is transferred as usual. A disk array defective sector management method comprising the steps of: