JP4857011B2 - 記憶装置の駆動方法およびこの記憶装置を備えたディスクサブシステム - Google Patents

Description

本発明は、記憶装置内に収容される記録媒体へ電力を供給する電源供給方式に関し、特に電源供給に対する信頼性を高めるため、電源を冗長化した記憶装置及びこの記憶装置を備えたディスクサブシステムに関するものである。

近年、情報化社会の発展に伴い、記憶装置としての磁気ディスク装置を含むディスクサブシステムは年々高容量化、搭載ディスク数の増加が進む一方、ディスクサブシステムを構成する装置に対しては小型化、低価格化に加え、特に電力の安定した供給、あるいはデータの確実な保護に関し、一層の高信頼化が求められている。このため、かかる装置には、例えば、以下のような構成が望まれていた。
（１）データをより確実にハードディスクに記憶させるため、ディスクサブシステムに収納されるハードディスクの搭載数を増加するとともに、同一のマザーボート及び電源に接続されるハードディスク数も増加する。
（２）電源障害発生時にもディスクサブシステムを構成する装置が正常に動作するように、装置に電力を供給する電源及び電源ケーブルを二重化または冗長構成として接続する。
（３）無停止保守を実現するために、装置稼働中に電源が障害に至った場合、その障害を検出し報告するような様々な検出報告回路を装置内部に持つ構成とする。

電源への信頼性を高めるシステムを備えた磁気ディスク装置として、従来、ハードディスク制御論理部と、ディスクユニット部から構成されるディスクサブシステムも提案されている。かかるディスクサブシステムは、電源境界（バックボード）毎に実装された２台以上の電源を用いてハードディスクに電力を供給するように構成される。実装された各々の電源は、１つの電源が故障し出力を停止しても装置の動作に影響しないよう、全てのハードディスクを駆動するのに十分な出力容量を持つ。また、各々の電源は電源設備等の電源障害時でも動作可能なように独立した２つの電源設備を接続できるよう構成されている。

さらに、各々の電源は、電源内部の故障により出力電圧が停止した場合、電源異常検出部へ電源の異常を報告する。また、ハードディスクへ供給する電源電圧は電源異常検出部によりその電圧をチェックされ、ハードディスクの動作可能電圧以下に低下した場合電源異常検出部がその異常を検出し、ハードディスク制御論理部へ電源の異常を報告する。

また、装置に実装された２台以上の電源により、電源からバックボードに個別に電力を供給するように構成され、ハードディスクは個別に電源を持ち、電源はバックボード上で２系統以上から入力され、１つの出力でハードディスクへ給電する電源給電方式を取るディスクサブシステムも提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１７３９４１号公報

しかしながら、先の従来例においては、バックボード毎に同一出力電源電圧が設定された電源を２台搭載し、冗長構成としているが、互いの出力をバックボード上でオア接続しているため、バックボードまたはハードディスク内部でショートが発生した場合、電源が２台とも障害となり、システムがダウンしてしまう。また、バックボード上に多数のハードディスクが搭載されるため、各電源には搭載されるハードディスクの全てに給電可能な十分な電力容量を持たせている。そのため、ショート障害が発生した場合には非常に大きな電流が流れる可能性があり、こうした場合にも焼損等が発生しないようにするためには、電源供給ラインの強化が必要となってしまう。これは配線および電源の小型化の弊害となる。

さらに、同一出力電源電圧に設定された電源を別々の位置に実装し、オア接続した場合、各電源から負荷となる記憶媒体への電力供給用配線の有するインピーダンスを一致させることができない。このため、記憶媒体で消費される電力を１つの電源から固定的に供給することができず、記憶媒体の動作状態の違いにより発生する電力変動で１つ若しくは複数の電源出力から電力を供給することとなり、電力を供給する電源を一義的に決定できず、ノイズの発生を防ぐことができない。

また、搭載されるハードディスクの数に対応する電力容量を有する電源でまったく同じものを２台搭載する冗長構成をとることは、例えば、電源数台に１台冗長電源を設ける場合や、１台は搭載されるハードディスクの数に対応する電力容量を有する電源でももう一台はより電力容量が少ないものを搭載する場合に比べ、電源容量の無駄が大きい。バックボード上に搭載される全てのハードディスクを１台の電源で供給するため、例えばハードディスクを１個収納する場合でも電源が一台必要になってしまい、電源容量の無駄が大きく、ハードディスク数に対して電源容量の最適化が図ることができない。

また、特許文献１に記載されたものは、ディスクサブシステム内において、ハードディスクと電源が１対１で接続され、１つのユニットとして構成されていたため、電源かハードディスクのいずれかが障害となると、両方交換する必要があり、部品に無駄が多かった。

また、ハードディスクと電源が１対１で接続され、１つのユニットとして構成されていたため、電源に対して冗長電源を実装していないので、ユニット内の電源に障害があったときに、動作が不可能になるという欠点があった。また、ハードディスクと電源とは一つのユニットとして構成しており、ハードディスクの動作状態をハードディスク用電源内に実装しているＬＥＤ（発光ダイオード）の点滅のタイミング及びＬＥＤの色により示していたが、ハードディスク用ＤＣＤＣ電源が障害となった場合は状態表示用ＬＥＤの制御ができないことから、ハードディスクキャニスタの保守交換時に保守員が保守ミスを犯す可能性があった。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の記憶媒体に電力を供給するに際して、信頼性を高めることにある。

かかる課題を解決するため本発明においては、グループごとに分かれて配置された複数の記憶媒体と、前記各記憶媒体をそれぞれ駆動する記憶媒体駆動部と、前記各グループに対応して配置されて前記各グループに属する記憶媒体群にそれぞれ電力を供給する複数の電源供給部と、前記いずれかのグループに属する記憶媒体群を電力供給対象として、前記各電源供給部と並列に接続された冗長電源供給部と、前記複数の電源供給部からそれぞれ電力の供給を受けて前記各グループに属する記憶媒体群の状態を表示する複数の表示素子と、前記冗長電源供給部を電力供給源として前記冗長電源供給部に接続された冗長表示素子と、前記複数の電源供給部の異常を検出したときにアラーム信号を出力する複数の異常検出部と、前記いずれかの異常検出部からのアラーム信号に応答して、前記複数の電源供給部のうち異常の生じた電源供給部に接続された記憶媒体群と前記冗長表示素子とを接続する表示素子切替制御部とを備えたことを特徴とするものである。

この記憶装置によれば、複数の電源供給部のうちいずれかの異常時に、異常の生じた電源供給部に接続された記憶媒体群に対して、冗長電源供給部から電力を供給するようにしたため、記憶媒体への電源供給に関する信頼性を高めることができる。
さらに、本発明に係わる記憶装置によれば、冗長電源供給部の出力電圧を、各電源供給部の出力電圧よりも低く設定することで、複数の電源供給部のうちいずれかの異常時に電源供給部の電圧が低下したときに、異常の生じた電源供給部に接続された記憶媒体群に対して、冗長電源供給部から電力を供給することができる。

本発明によれば、記憶媒体への電源供給に関する信頼性を高めることができるとともに、記憶装置の小型化及び低価格化に寄与することができる。さらに、電源供給に対する信頼性をより高めた電源供給装置を備えるディスクサブシステムを提供することができる。

以下、各図を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るディスクサブシステム（ストレージシステム）が備える回路構成の詳細を示すブロック図、図２は、ディスクとＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部の回路構成の詳細を示すブロック図、図３（ａ）は、通常電源のみのスピンナップ動作を説明するための波形図、図３（ｂ）は、通常電源と冗長電源を用いたスピンナップ動作を説明するための波形図、図４は、ディスクサブシステム内でＥＣＣグループを作成した様子を示す図、図５は、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給分が制御信号を送受信可能な入出力系統として通常系／冗長系識別ビットを備える様子を示す図、図６及び図７は、各ディスクユニットに、ハードディスク状態表示用発光ダイオード（ＬＥＤ）が個別に備えられた様子を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係るディスクサブシステムは、主にハードディスク制御論理部ユニット７１及びディスクユニット部３１から構成される。ハードディスク制御論理部ユニット７１は、同一構成のハードディスク制御論理部７３、７５を備え、ディスクサブシステム全体の制御を行うようになっている。ハードディスク制御論理部７３は、複数個の電源異常監視部７７₁〜７７_nを、またハードディスク制御論理部７５は、複数個の電源異常監視部７９₁〜７９_nをそれぞれ備えて構成されている。

図１及び図２に示すように、ディスクユニット部（ディスクアレイ、或いはディスク収納部とも表記されることがある。以下同じ）３１は、交流電力を直流電力に変換し、一定電圧の電力を供給するＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５を２台以上と、例えば、同一構成の複数のディスクユニット３３₁〜３３_nとを備える。

ＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₁、３５₂は、それぞれ第１の電源８３、第２の電源８５から供給される交流電力を受けて所定電圧の直流電力に変換するための整流回路、及び平滑回路等を備える。この電源供給部は、ディスクユニット３３に複数備えられたバックボード上のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nに対し、個別に電力を供給する。

以下、各ディスクユニット３３₁〜３３_nを構成する各部と、上記ディスク制御論理部ユニット７１を構成する各部について詳細に説明する。まず、各ディスクユニット３３₁〜３３_nを構成する各部について説明する。各ディスクユニット３３₁〜３３_nは、何れも同一の回路構成を有しているので、以下では、ディスクユニット３３₁の回路構成についてのみ詳細に説明し、残りのディスクユニット３３₂〜３３_nの回路構成については必要に応じて説明することとして、重複する部分についての詳細な説明を省略する。

ディスクユニット３３は、それぞれのバックボート毎に、データを記憶するためのアレイ状に配列された複数のハードディスク（記憶媒体）３７₁〜３７_nと、ハードディスク３７₁〜３７_nへの給電を行う直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）変換器付電源供給部３９₁〜３９_nと、複数の電源異常検出部４２₁〜４２_n、４３₁〜４３_nを有するハードディスク駆動部４０₁〜４０_n、４１₁〜４１_nを備える。また、後述するように、複数のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に対しては、複数のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９につき１台の割合で冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒがさらに配置される。

ここで、本実施形態にかかるディスクユニットでは、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９とハードディスク３７とを、切り離して分離した上で、ハードディスク８台に対して１台のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９から給電する。すなわち、複数台のハードディスクを複数のグループに分け、各グループに属するハードディスク群を８台とし、各グループに属するハードディスク群に対して、１台のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９から給電することとしている。このようにハードディスク３７とＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９を切り離し分離すれば、ハードディスク３７とＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９のいずれかに障害が発生しても、もう一方には影響しない。このように、ハードディスク３７あるいはＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９のいずれかに障害が発生した場合にも個別に処理できる構造とした。

ディスクユニット３３₁に対しては、図１に示すように、（産業用電力として例えば２００Ｖ又は４００Ｖの交流電力を供給する）第１の電源８３及び第２の電源８５からＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₁、及び各ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_n、４９₁〜４９_nを通じて各ディスク（３７₁〜３７_n、４７₁〜４７_n）への給電が可能なように、第１の電力供給系統８１₁が配線されている。

同様に、ディスクユニット３３₁に対しては（産業用電力として例えば２００Ｖ又は４００Ｖの交流電力を供給する）第１の電源８３及び第２の電源８５から電源回路３５₂、及び各ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（３９₁〜３９_n、４９₁〜４９_n）を通じて各ディスク３７₁〜３７_n、４７₁〜４７_n）への給電が可能なように、第２の電力供給系統８１₂からも配線されている。即ち、本実施形態では、電源からの電力を各ディスク（３７₁〜３７_n、４７₁〜４７_n）側に供給するための電力供給系統が、第１の電力供給系統８１₁、及び第２の電力供給系統８１₂により二重化されている。このように電力供給系統が二重化されているのは、電源設備等の電源障害時にいずれか一方の電源設備が故障しても、他方が動作可能なようにするためである。さらに、ＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₁及びＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₂のいずれかに障害が発生しても同様となる。他方で動作可能なようにするためである。

データを記憶するために備えられた、アレイ状に配列された複数のハードディスク３７₁〜３７_nは、それぞれグループに分けて配置される。１のグループのハードディスク群に対しては、１台のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nを、それぞれのハードディスク群に対応付けてその近傍に配置する。複数のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nに対しては、一定の割合で１台の冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒがさらに配置される。

複数の通常電源供給部３９₁〜３９_nに対して１台の冗長電源供給部３９Ｒを設ける構成をとることは、搭載されるハードディスクの数に対応する電力容量を有する電源でまったく同じものを２台搭載する冗長構成をとる場合に比べ、電源容量の無駄が少ない。また、通常及び冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_n,３９Ｒの増減設は、ハードディスクの増減設時に同時に行うと、ハードディスクの構成に最適な電源コストを実現することができる。

ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nは、第１の電力供給系統８１₁を通じてＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₁から供給される直流電圧、又は第２の電力供給系統８１₂を通じてＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₂から供給される直流電圧を所定電圧に変換（降下）して、各々対応するグループ群のハードディスク３７₁〜３７_nに供給する。ハードディスク３７₁〜３７_nに対して給電する各々のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nは、１つのＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部が故障して出力を停止してもハードディスク３７₁〜３７_nの動作に影響しないよう、対応付けられたグループ群のハードディスク３７₁〜３７_n全てを駆動するのに十分な出力容量を持っている。冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒも、このＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nと同様の容量を保持している。従って、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nに障害が発生しても、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nと同様の容量を有する冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒからの給電を行うことにより、ハードディスク３７₁〜３７_nは正常動作を継続することが可能である。

通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nと冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの出力電圧は、負荷の動作電圧範囲において一定の値に固定する。このとき、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９_nの出力電圧を冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの出力電圧よりも高く設定する。例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９₄において、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁の出力電圧をＶ１、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₂の出力電圧をＶ２、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₃の出力電圧をＶ３、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₄の出力電圧をＶ４、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの出力電圧をＶｅｘｔとすると、出力電圧の関係はＶ１≒Ｖ２≒Ｖ３≒Ｖ４＞Ｖｅｘｔとなるようにする。

このように設定することで、正常動作時は、電圧の高い通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９からのみハードディスク３７に対して電力を供給する。通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９のいずれかに障害が発生し、出力電圧が低下すると、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒのほうが電圧が高くなり、電力の供給源が冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒに切り替わる。このようにすれば、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に障害が発生したときのみ冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒが使用されることになるから、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒは通常は使用されないため、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの使用可能期間が延びる。通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９₁〜３９₄と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒが同時に障害に至る可能性を低くすることができる。

また、例えば、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒから電源供給経路６０および６１を通して記憶媒体であるハードディスク３７₁〜３７₈に電力を供給する場合、電源供給経路６０および６１の各配線経路のもつ直流抵抗とインピーダンスは異なっている。この配線経路を通して電力を供給する場合、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒが同一電圧設定で出力していると、まず直流抵抗とインピーダンスの低い配線経路（電源供給経路６０）から電力を供給するが、負荷電流が増加すると先の直流抵抗、インピーダンスで電圧降下が発生し、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９の見かけ上の電圧が冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの電圧より低くなり経路６０からは電力を供給することができず、冗長電源供給経路６１から電力を供給することになる。しかし、冗長電源供給経路６１から電力を供給しても、電源供給経路６０と同様の電圧降下が発生し、冗長電源供給経路６１から電力を供給することができなくなり、電源供給経路が電源供給経路６０へと切り替わる。

上述の電源供給経路の切替動作が繰り返し行われると、電源供給経路６０、６１各々にはリプル電流が発生し、電源供給経路６０、６１の隣接パターン（信号）にはクロストークノイズが発生し易くなる。またハードディスク３７₁〜３７₈にもリプル電圧が発生することとなる。しかし、本発明では、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源１）３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒには予め電源供給経路６０、６１で発生しうる電圧降下を考慮した電圧差を設けることが可能であるため、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源１）３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒが正常またはいずれかが異常の場合でも、電源供給経路６０、６１のうち１つの電源供給経路を使用することとなり、電源供給回路６０，６１を通常動作、障害時でも一義的に使用することとなり、各部のリプル電流を押さえられ電源供給経路６０、６１の隣接パターン（信号）にはクロストークノイズが発生するのを防止することが可能となる。

ハードディスクは、従来は例えば３２台を１グループ群としていたところ、本実施形態では８台を１グループ群とする。ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９は、ハードディスク８台に対して１台のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９で給電する方式とし、８ｎ（ｎはハードディスクの数）＋１台のハードディスクが増設されるごとに１台増設することとする。

例えば、ハードディスク３７を８ｎ（ｎはハードディスクの数）＋１台備える場合のように、最後のグループ群では１台のみしかハードディスク３７を実装しないような場合でも、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９は１台増設する。従来のようにハードディスク３２台を１グループ群とすれば、実装される１台を除く他の３１台のハードディスクに供給しうる電力容量分は余剰電力容量となる。しかし、本実施形態では１グループ群がディスク８台までとされているから、常に余剰電力容量はハードディスク７台以下に保つことが可能となり、余剰電力容量を従来に比べ大きく削減することができる。

また、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９は、先に述べた通り、１つのＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９が故障して出力を停止してもハードディスクの動作に影響しないよう、対応付けられたグループ群のハードディスク３７全てを駆動するのに十分な出力容量を持っている。ハードディスク８台に対して１台のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９で給電する方式とすることで、仮にショートが発生するなどＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に障害が発生した場合も、３２台分ではなく、８台分の電流が流れるだけに抑えることができる。また、使用できなくなるハードディスク３７も、３２台ではなく８台だけに抑えることができる。

冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒは、図２に示すように、通常のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部４台に対し、１台の割合で備えることとした。冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒは、４ｍ（ｍは通常のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９の数）＋１台が増設される毎に、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒを１台増設する。

通常４台毎に対し冗長１台の割合としたのは、ハードディスク３７の起動（スピンアップ）時に、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に加え、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒからも電力供給を行い、一括して全てのハードディスクのスピンアップを可能にするために適切な割合だからである。

通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９の電力容量は、負荷となるハードディスク8台分が読み取り及び書き込み(リード及びライト)が可能な電力容量としている。リード及びライトよりも電力を消費する起動(スピンアップ)を行う場合には、電力が不足する。すなわち、例えば、ハードディスク８台がリード/ライトするのに必要な電力を８、スピンアップするのに必要な電力を１０のようにおく。通常ＤＣ/ＤＣ変換器付電源供給部３９も、冗長DC/DC変換器付電源供給部３９Ｒとも、いずれもハードディスク８台がリード・ライトの動作に必要となる電力を供給可能に構成されているから、その電力容量はいずれも８とおく。ここで、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９のみを使用すると、その電力容量は８であるため、ハードディスク８台をスピンアップさせるのに必要な１０の電力をまかなうことができない。このため、一度にハードディスク８台をスピンアップさせることができず、数度に分けてこれを行う必要がある。

スピンアップ時に、通常使用されるＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に加えて冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒを用いるようにすれば、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの電源分を通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部39に上乗せしてハードディスクに供給する事ができる。例えば、通常DC/DC変換器付電源供給部３９及び冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部39Rの電力容量を８、ハードディスク８台がスピンアップするのに必要な電力を１０のようにおく。また、通常ＤＣ／DC変換器付電源供給部３９、ｎ台に対して冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒ 1台実装する構成とするとき、次式８(ｎ＋１)＝１０ｎ からｎを解くと、ｎ＝４となり、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９、４台に対して冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒを１台以上実装することとする。この構成とすることで、１台の通常DC/DC変換器付電源供給部３９では８台のハードディスクを動作可能であり、４台の通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に上述のように冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部39Rから補助的に電力を供給されるため、ハードディスク３２台(８×４台)を一度にすべてスピンアップさせることができる。

上述のように、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒは、４台のＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に対し、１台の割合で備えられる。４台の通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に対して、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒを１台加えた構成を１の電源グループとする。すなわち、ｍ台の通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９と１台の冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの構成を電源グループ５１とする。

図４に示すように、一つの電源グループ内ではＥＣＣ（Error Check and Correct Memory）グループを構成しない。例えば、３Ｄ＋１Ｐ（３データ＋１パリティ）を構成するときは、４台の電源グループの、対応付けられたハードディスク３７のグループ群を１ずつピックアップし、１のＥＣＣグループ５０を構成する。このような構成とすることで、１つの電源グループが障害に至っても、データを復旧することが可能となる。データの保護に対する信頼性が向上する。

図５に示すように、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９は、入力部と出力部のほか、さらに制御信号を送受信可能な入出力系統として通常系／冗長系識別ビット１００を備える。バックボードにおいて、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９であればこの入出力系統をオープンに、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒであればグランドに接続する。例えば、バックボード側で「グランド／オープン」を割り当てることで、電源自身に通常系か冗長系かを判別させ、出力を切り替えることができる。バックボード側での割り当てを変えるだけで、通常系と冗長系の出力の切り替えが容易に可能になる。通常系と冗長系とに同一の電源を使用することができ、部品種を削減することが可能になる。

各ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９、３９Ｒは、電力の出力部に電流逆流防止回路または電流逆流防止素子（例えば、ダイオードＤ）と電流制限回路又は電流制限素子、（例えばヒューズＦ）を備える。ヒューズＦを備えることにより、ハードディスク内部及びバックボードでショート等の障害が発生しても、各ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９、３９Ｒは保護され、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒから他のハードディスク群への電力供給を継続することができる。

また、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９内のＤＣ／ＤＣ変換器でＧＮＤショート等の障害が発生した場合でも、出力部に設けられた電流逆流防止素子により出力部でオア接続されている通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源１）３９若しくは冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒから電流をすうことは無くなり、外部（出力部）電圧は保たれる。また、入力部に設けたオアダイオード（電流逆流防止素子）の前段に配置されたヒューズ（電流制限素子）Ｆが溶断（電流を制限）するために、２つの入力部の電圧も保たれる。

また、入力部のダイオードＤにより１つの入力部のＧＮＤショート時には２つあるうち残りの入力部へ電流を流すことがなく、ショート等の障害となった入力部以外に影響することがなくなる。このため、入力部、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源１）３９およびハードディスク３７等の記憶媒体の障害および電源供給配線上のＧＮＤショート時でも他の電源、ハードディスクの動作に影響することなく、システムの継続的動作が可能となる。

図６に示すように、各ディスクユニット３３には、表示素子としてハードディスク状態表示用発光ダイオード（ＬＥＤ）１１０が個別に備えられている。このＬＥＤを点灯させたり、あるいは点灯させなかったりすることにより、ハードディスク３７の状態を目視で確認することができる。

ディスクサブシステムの電源が投入された後、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９がすべて正常動作している場合、ハードディスク状態表示用ＬＥＤ１１０の電力をＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９から供給することで、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９が正常動作をしている間は、当該ハードディスク３７の状態をＬＥＤ１１０で表示することが可能である。この場合は、冗長系ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９ＲのＬＥＤ１２０は点灯させない。

しかし、図６のように通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９の後にＬＥＤ１１０を接続している場合、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に障害が発生し、ＬＥＤ１１０の制御ができない場合には、当該ハードディスク３７の状態を表示することができなくなる。この場合、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９からのアラーム信号を基に、その情報を上位制御部へ報告し、報告を受けた制御部はＬＥＤ切替部のスイッチ１３０を切り替え、障害となった通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９のＬＥＤ制御を冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９ＲのＬＥＤ制御に切り替える。冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９ＲのＬＥＤを使用して、ハードディスク３７の動作状態を示すことができる。この構成により、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９が使用できない場合でも、ハードディスク３７の状態を目視で確認することが可能となり、ハードディスク交換の保守失敗を避けることができる。

あるいは、また、図７のように、ＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５から直接ＬＥＤ１１０に駆動電力を供給する場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９に障害が発生してもその影響を受けない。この構成により、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９が使用できない場合でも、ハードディスク３７の状態を目視で確認することが可能となり、ハードディスク交換の保守失敗を避けることもできる。なお、ハードディスク３７に対しては冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒから電力の供給を受けることが可能である。

また、ディスク制御論理部ユニット７１に内蔵されたハードディスク制御論理部７３、７５からの指令を基に通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの出力電圧を制御することができる。例えば、ハードディスク３７の動作電圧マージン等を知るために、ハードディスク制御論理部７３、７５から通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒにアップ（ｕｐ）／ダウン（ｄｏｗｎ）信号を出力し、アップ時に、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの出力電圧を通常出力電圧の５％アップに、ダウン時には、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９と冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３９Ｒの出力電圧を通常出力電圧の５％ダウンに出力電圧設定変更することができる。

この場合、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９は冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒよりも出力電圧が高めに設定され、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９から負荷に電力を供給しているから、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９の出力電圧を先にダウンすると、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９は冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒよりも出力電圧が低く設定される可能性がある。この場合、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒは全てのハードディスク３７に電力を供給することになるので、許容出力電流を超えて負荷に電力を供給することになり、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒが過電流出力状態となって動作不可能となる。

これを防止するために、本実施例においては、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９よりも冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒの出力電圧を先にダウンし、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒの出力電圧が、例えば、通常電源の出力電圧よりも５％低い電圧になって安定したことを条件に、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９の出力電圧をダウンすることとする。

逆に、ダウンした出力電圧をアップする場合は、通常ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（通常電源）３９の出力電圧を通常電圧とした後またはアップした後、冗長ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（冗長電源）３９Ｒの出力電圧をアップする。この方法を採用することで、各電源が異なる電源電圧に設定され、ｍ対１の冗長構成で接続された電源の出力電圧を安全に設定変更することが可能になる。

また、ハードディスク駆動部４０₁〜４０_n、４１₁〜４１_nは、図１に示すように、複数の電源異常検出部４２₁〜４２_n、４３₁〜４３_nを備える。この電源異常検出部４２₁〜４２_nは第１の電力供給系統８１₁を通じてＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₁（及び／又は３５₃）や、第１の電源８３の異常の有無を検出して、その検出結果をハードディスク制御論理部内の電源異常監視部７７₁〜７７_n報告する。

電源異常検出部４２₁〜４２_nは、また、第２の電力供給系統８１₂を通じてＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₂（及び／又は３５₄）や、第２の電源８５の異常の有無を検出して、その検出結果をハードディスク制御論理部内の電源異常監視部７７₁〜７７_nに報告する。電源異常検出部４２₁〜４２_nは、更に、各ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（３９₁〜３９_n）の異常の有無を検出して、その検出結果をハードディスク制御論理部内の電源異常監視部７７₁〜７７_n報告する。

電源異常検出部４３₁〜４３_nも、電源異常検出部４２₁〜４２_nと同様の検出動作を行う。即ち、電源異常検出部４３₁〜４３_nは、第１の電力供給系統８１₁を通じてＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₁（及び／又は３５₃）や、第１の電源８３の異常の有無を検出して、検出結果をハードディスク制御論理部内の電源異常監視部７９₁〜７９_nに報告する。電源異常検出部４３₁〜４３_nは、また、第２の電力供給系統８１₂を通じてＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部３５₂（及び／又は３５₄）や、第２の電源８５の異常の有無を検出して、その検出結果をハードディスク制御論理部内の電源異常監視部７９₁〜７９_nに報告する。電源異常検出部４３₁〜４３_nは、更に、各ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部（３９₁〜３９_n）の異常の有無を検出して、その検出結果をハードディスク制御論理部内の電源異常監視部７９₁〜７９_nに報告する。

上記内容から明らかなように、電源異常検出部４２₁〜４２_n、４３₁〜４３_nによる異常検出、及び電源異常監視部（７７₁〜７７_n、７９₁〜７９_n）による電源監視についても二重化がされている。また、各電源の障害情報はハードディスク制御論理部７３、７５が監視し、異常が有る場合は、制御インターフェース６４を介してサービスプロセッサ６５へ異常個所を報告し、サービスプロセッサ６５を介して保守センターへ通報され、障害発生を知らせるとともに、障害部品の交換を要求する。これにより、より電源監視についての信頼性が高まる。

次に、ディスク制御論理部ユニットを構成する各部について説明する。ディスク制御論理部ユニット７１を構成するハードディスク制御論理部７３において、電源異常監視部７７₁は、ディスクユニット３３₁の電源異常検出部４２₁からの検出信号を入力して所定の演算処理を実行する。これと共に、電源異常監視部７７₁は、各ディスク（３７₁〜３７_n）に駆動指令信号／駆動停止指令信号を出力し、各ディスク（３７₁〜３７_n）の起動／停止等の動作を制御する。

ディスク制御論理部ユニット７１を構成するディスク制御論理部７５において、電源異常監視部７９₁も、電源異常監視部７７₁におけると同様に、ディスクユニット３３₁の電源異常検出部４３₁からの検出信号を入力して所定の演算処理を実行する。これと共に、電源異常監視部７９₁は、各ディスク（３７₁〜３７_n）に駆動指令信号／駆動停止指令信号を出力し、各ディスク（３７₁〜３７_n）の起動／停止等の動作を制御する。なお、ディスク制御論理・電源異常監視部７７₂〜７７_nの構成、及びディスク制御論理・電源異常監視部７９₂〜７９_nの構成についても、上記と同様であるので、これらについての詳細な説明は省略する。

電源異常監視部７７₁、電源異常監視部７７2、電源異常監視部７７_n、電源異常監視部７９₁、電源異常監視部７９₂、及び電源異常監視部７９_nは、おのおの図示しない上位制御論理部との間で通信を行って相互に必要とするデータの授受を行う。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。

本発明に従うストレージシステムが適用されるデータ処理システムの一実施形態の物理的な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るストレージシステムが備える回路構成の詳細を示すブロック図である。 （ａ）通常電源のみのスピンナップ動作を説明するための波形図、（ｂ）は、通常電源と冗長電源を用いたスピンナップ動作を説明するための波形図である。 ディスクサブシステム内でＥＣＣグループを作成した様子を示す図である。 ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給分が制御信号を送受信可能な入出力系統として通常系／冗長系識別ビットを備える様子を示す図である。 各ディスクユニットに、ハードディスク状態表示用発光ダイオード（ＬＥＤ）が個別に備えられた様子を示す図である。 各ディスクユニットに、ハードディスク状態表示用発光ダイオード（ＬＥＤ）が個別に備えられた様子を示す図である。

符号の説明

３１ ディスクユニット部
３３₁〜３３_n ディスクユニット
３５₁、３５₂ ＡＣ／ＤＣ変換器付電源供給部
３７₁〜３７_n、４７₁〜４７_n （ハード）ディスク
３９₁〜３９_n、４９₁〜４９_n ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部
４０₁〜４０_n、４１₁〜４１_n ハードディスク駆動部
４２₁〜４２_n、４３₁〜４３_n 電源異常検出部
５０ ＥＣＣグループ
５１ 電源グループ
６０ 電源供給経路
６１ 電源供給経路
６４ 制御インターフェース
６５ サービスプロセッサ
７１ ディスク制御論理部ユニット
７３、７５ ハードディスク制御論理部
７７₁〜７７_n、７９₁〜７９_n 電源異常監視部
８３ 第１の電源
８５ 第２の電源
８１₁ 第１の電力供給系統
８１₂ 第２の電力供給系統
１００ 通常系／冗長系識別ビット
１１０ ハードディスク状態表示用発光ダイオード（ＬＥＤ）
１２０ 冗長系ＤＣ／ＤＣ変換器付電源供給部のＬＥＤ
１３０ ＬＥＤ切替部のスイッチ

Claims (11)

1. グループごとに分かれて配置された複数の記憶媒体と、
   前記各記憶媒体をそれぞれ駆動する記憶媒体駆動部と、
   前記各グループに対応して配置されて前記各グループに属する記憶媒体群にそれぞれ電力を供給する複数の電源供給部と、
   前記いずれかのグループに属する記憶媒体群を電力供給対象として、前記各電源供給部と並列に接続された冗長電源供給部と、
   前記複数の電源供給部からそれぞれ電力の供給を受けて前記各グループに属する記憶媒体群の状態を表示する複数の表示素子と、
   前記冗長電源供給部を電力供給源として前記冗長電源供給部に接続された冗長表示素子と、
   前記複数の電源供給部の異常を検出したときにアラーム信号を出力する複数の異常検出部と、
   前記いずれかの異常検出部からのアラーム信号に応答して、前記複数の電源供給部のうち異常の生じた電源供給部に接続された記憶媒体群と前記冗長表示素子とを接続する表示素子切替制御部とを備えてなる記憶装置。
2. 前記冗長電源供給部の出力電圧は、
   前記各電源供給部の出力電圧よりも低く設定されてなる請求項１記載の記憶装置。
3. 前記複数の電源供給部に対応して配置された前記各グループに属する記憶媒体群の状態を表示する複数の表示素子を備え、前記複数の表示素子は、前記複数の電源供給部とは異なる電源から電力の供給を受けてなる請求項２記載の記憶装置。
4. 前記各電源供給部と前記各グループに属する記憶媒体群とを結ぶ回路中にそれぞれ電流制限素子が挿入され、前記冗長電源供給部と前記各電源供給部とを結ぶ回路中に電流制限素子が挿入されてなる請求項１記載の記憶装置。
5. 前記複数の電源供給部と前記冗長電源供給部は、前記各グループに属する記憶媒体群に常時電力を供給する通常系電源として機能することを識別するための識別ビットまたは前記いずれかのグループに属する記憶媒体群に異常時に電力を供給する冗長系として機能することを識別するための識別ビットを備えてなる請求項１記載の記憶装置。
6. グループごとに分かれて配置された複数の記憶媒体と、前記各記憶媒体をそれぞれ駆動する記憶媒体駆動部と、前記各グループに対応して配置されて前記各グループに属する記憶媒体群にそれぞれ電力を供給する複数の電源供給部と、前記いずれかのグループに属する記憶媒体群を電力供給対象として、前記各電源供給部と並列に接続された冗長電源供給部とを備えた記憶制御装置を駆動するに際して、前記各記憶媒体の起動時に、前記各グループに属する記憶媒体群に対して、前記複数の電源供給部と前記冗長電源供給部から電力を供給する記憶装置の駆動方法。
7. 前記複数の電源供給部と前記冗長電源供給部は、前記各グループに属する記憶媒体群に対して、一回のスピンアップに要する電力を供給する請求項６記載の記憶装置の駆動方法。
8. 前記複数の電源供給部と前記冗長電源供給部のうち同一記憶媒体群を電力供給対象とする２個以上の電源供給部から前記同一記憶媒体群に電力を供給する場合、前記２個以上の電源部に対して、前記同一記憶媒体群と前記２個以上の電源供給部とを結ぶ配線経路による電圧降下を補正するための電圧差を設定することを特徴とする請求項６又は７のうちいずれか１項記載の記憶装置の駆動方法。
9. 前記複数の電源供給部と前記冗長電源供給部から同一記憶媒体群に電力を供給するとともに、前記各電源供給部と前記冗長電源供給部の出力電圧を変更する場合、常に通常電源供給部の出力電圧を高く保つことを特徴とする請求項６又は７のうちいずれか１項記載の記憶装置の駆動方法。
10. グループごとに分かれて配置された複数の記憶媒体と、
    前記各記憶媒体をそれぞれ駆動する記憶媒体駆動部と、
    前記各グループに対応して配置されて前記各グループに属する記憶媒体群にそれぞれ電力を供給する複数の電源供給部と、
    前記いずれかのグループに属する記憶媒体群を電力供給対象として、前記各電源供給部と並列に接続された冗長電源供給部と、
    上位ホスト装置からのデータ入出力要求に応答して前記各記憶媒体に対するデータ入出力処理を行うコントロールユニット部と
    を備え、
    前記冗長電源供給部は、
    前記複数の電源供給部のうちいずれかの異常時に、前記異常の生じた電源供給部に接続された記憶媒体群に対して電力を供給し、
    前記複数の電源供給部は、
    前記各グループの記憶媒体群と前記複数の電源供給部とを結ぶ電源供給経路または前記複数の電源供給部のいずれかの障害時に前記電源供給経路を遮断する電流制限素子を備え、
    前記冗長電源供給部は、
    前記各グループの記憶媒体群と前記冗長電源供給部とを結ぶ冗長電源供給経路または前記冗長電源供給部のいずれかの障害時に前記冗長電源供給経路を遮断する電流制限素子を備え、
    障害時でも動作を停止することなく稼動状態を保持してなるディスクサブシステム。
11. グループごとに分かれて配置された複数の記憶媒体と、
    前記各記憶媒体をそれぞれ駆動する記憶媒体駆動部と、
    前記各グループに対応して配置されて前記各グループに属する記憶媒体群にそれぞれ電力を供給する複数の電源供給部と、
    前記いずれかのグループに属する記憶媒体群を電力供給対象として、前記各電源供給部と並列に接続された冗長電源供給部と、
    上位ホスト装置からのデータ入出力要求に応答して前記各記憶媒体に対するデータ入出力処理を行うコントロールユニット部と
    を備え、
    前記冗長電源供給部の出力電圧は、
    前記各電源供給部の出力電圧よりも低く設定され、
    前記複数の電源供給部は、
    前記各グループの記憶媒体群と前記複数の電源供給部とを結ぶ電源供給経路または前記複数の電源供給部のいずれかの障害時に前記電源供給経路を遮断する電流制限素子を備え、
    前記冗長電源供給部は、
    前記各グループの記憶媒体群と前記冗長電源供給部とを結ぶ冗長電源供給経路または前記冗長電源供給部のいずれかの障害時に前記冗長電源供給経路を遮断する電流制限素子を備え、障害時でも動作を停止することなく稼動状態を保持してなるディスクサブシステム。
    

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