JP5125722B2 - ディスクアレイシステム、ディスク装置、筐体間ミラーリング方法およびプログラム - Google Patents

ディスクアレイシステム、ディスク装置、筐体間ミラーリング方法およびプログラム Download PDF

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本発明は、筐体間ミラー構成のディスクアレイシステムに関し、特にそのようなディスクアレイシステムでの書き込み時間の短縮およびデータの同一性の保障に関する。
ディスク装置の信頼性の向上のため、複数台のディスク装置を組み合わせたディスクアレイ装置が一般的に使用されている。その際、一般的に使われるのがRAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks、またはRedundant Arrays of Independent Disks)と呼ばれる技術である。中でも、複数台のディスク装置に同一データを書き込む(ミラーリング)RAID1、データからビット/バイト単位で生成された誤り検出符号(パリティデータ)を専用のディスク装置に書き込むRAID3、データからブロック単位で生成された誤り検出符号(パリティデータ)を専用のディスク装置に書き込むRAID4、データからパリティデータを生成してデータとともに分散して記録するRAID5、データから複数のパリティデータを生成してデータとともに分散して記録するRAID6などが知られている。
それらのようなディスクアレイ装置の書き込み時間の短縮およびデータの同一性の保障について、たとえば次のような技術文献がある。特許文献1には、ホストからの要求に反応して光パスが複数のディスクドライブに同時に書き込みデータを送信するというディスクアレイ装置が記載されている。特許文献2には、SANに格納されたデータをSANとは異なるネットワークを通してデータ転送の指示を行い、SAN経由でデータを転送するという技術が記載されている。
特許文献3には、CRCを含めたデータを分割してパリティデータを作成し、パリティチェックで矛盾がある場合にデータを再構築する方法について記載されている。特許文献4には、各ディスクに書き込むデータにCRCデータを付加して書き込むと同時に該CRCデータの一部をディスクアレイコントローラにも保存するというディスクアレイ装置について記載されている。
特許文献5には、複数の遠隔地に設置されたサーバにシステムディスクイメージを配布して迅速に起動させる方法について記載されている。特許文献6には、ストレージシステムの二重化制御方法と復帰方法で、最後の同期点以後のデータを一方から他方へ転送するという技術が記載されている。
特開2001−265539号公報 特開2003−316633号公報 特開2004−164675号公報 特開2006−268524号公報 特開2006−350781号公報 特開2007−086972号公報
そのようなディスクアレイ装置の信頼性を更に向上させるために、複数のディスクアレイ装置を並列に並べて、それらをミラーリングする構成にする場合がある。これを筐体間ミラー構成という。そのような筐体間ミラー構成のストレージシステムにおいて、問題とされるのが、ディスクへの書き込み時間、およびデータの同一性保障である。
従来の典型的な筐体間ミラー構成では、メインとなるディスクアレイ装置にまずデータを書き込み、その後で該データをサブとなるディスクアレイ装置にコピーして書き込む。そのため、データの書き込みにかかる時間が、トータルでは通常の2倍となる。そこで、複数のディスク装置に同時にデータを書き込むことは容易に考えられる。実際、特許文献1および6などで、複数のディスク装置に同時にデータを書き込む技術は開示されている。
しかしながら、両ディスクアレイ装置に同時にデータを書き込む場合には、それぞれに書き込まれたデータの同一性を保障する手段があることが望ましい。その場合には、両ディスクアレイ装置にデータの書き込みが完了した後で、両方のデータを改めて比較することになるので、このための手間および時間が必要となる。
この手間を軽減しつつ、書き込まれたデータの同一性を保障するという技術については、特許文献1〜6のいずれにも特に記載はない。ちなみに特許文献4には、同一データの「再計算されたCRC」と「書き込まれたCRC」とを比較するという記載があるが、これは複数のディスク装置に書き込まれたデータの誤り検出符号を比較するものではなく、それらのデータの同一性を保障するものでもない。
本発明の目的は、ディスクへの書き込み時間を短縮しつつ、少ない手間でデータの同一性を保障するディスクアレイシステム、ディスク装置、筐体間ミラーリング方法およびプログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係るディスクアレイシステムは、ホストコンピュータから受信した書き込みデータを第1のディスク装置と第2のディスク装置に同時に書き込むディスクアレイシステムであって、第1のディスク装置および第2のディスク装置に接続され、書き込みデータを複製して第1のディスク装置と第2のディスク装置に同時に送信するデータ複製手段を備えると共に、第1のディスク装置が、書き込みデータから第1のパリティデータを生成する第1の符号生成手段と、第1のパリティデータを第2のディスク装置に送信する符号送信手段とを有し、第2のディスク装置が、第1のパリティデータを受信する符号受信手段と、書き込みデータから第2のパリティデータを生成する第2の符号生成手段と、第1のパリティデータと第2のパリティデータとを比較し、第1のパリティデータと第2のパリティデータとが一致しない場合にホストコンピュータにデータ再送要求を返信する符号比較手段とを有することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るディスク装置は、ホストコンピュータから受信した書き込みデータを複製して複数のディスク装置に同時に送信するデータ複製手段と接続され、当該書き込みデータを複数のディスク装置に同時に書き込むディスクアレイシステムを構成するディスク装置であって、別のディスク装置から第1のパリティデータを受信する符号受信手段と、書き込みデータから第2のパリティデータを生成する符号生成手段と、第1のパリティデータと第2のパリティデータとを比較し、第1のパリティデータと第2のパリティデータとが一致しない場合にホストコンピュータにデータ再送要求を返信する符号比較手段とを有することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る筐体間ミラーリング方法は、ホストコンピュータから受信した書き込みデータを第1のディスク装置と第2のディスク装置に同時に書き込む筐体間ミラーリング方法であって、書き込みデータをデータ複製手段が複製して第1のディスク装置と第2のディスク装置とに同時に送信するデータ複製工程と、第1のディスク装置が書き込みデータから第1のパリティデータを生成する第1の符号生成工程と、第2のディスク装置が第1の符号生成工程と同時進行で書き込みデータから第2のパリティデータを生成する第2の符号生成工程と、第1のディスク装置が第1のパリティデータを第2のディスク装置に送信する符号送信工程と、第2のディスク装置が第1のパリティデータを受信するする符号受信工程と、第2のディスク装置が第1のパリティデータと第2の誤り検出符号とを比較する符号比較工程と、第1のパリティデータと第2のパリティデータとが一致しない場合、第2のディスク装置がホストコンピュータにデータ再送要求を返信する再送要求工程とを有することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る筐体間ミラーリングプログラムは、ホストコンピュータから受信した書き込みデータを複製して複数のディスク装置に同時に送信するデータ複製手段と接続され、当該書き込みデータを複数のディスク装置に同時に書き込むディスクアレイシステムにあって、ディスク装置を制御するコンピュータに、別のディスク装置から第1のパリティデータを受信する符号受信処理と、書き込みデータから第2のパリティデータを生成する符号生成処理と、第1のパリティデータと第2のパリティデータとを比較する符号比較処理と、第1のパリティデータと第2のパリティデータとが一致しない場合、ホストコンピュータにデータ再送要求を返信する再送要求処理とを実行させることを特徴とする。
本発明は、第1のディスク装置が誤り検出符号を第2のディスク装置に送信し、第2のディスク装置が両ディスク装置の誤り検出符号を比較するように構成したので、両ディスク装置へのデータの書き込みとデータの同一性の保障とを同時進行で行うことができる。これによって、ディスクへの書き込み時間を短縮しつつ、少ない手間でデータの同一性を保障するという、従来にない優れたディスクアレイシステム、ディスク装置、筐体間ミラーリング方法およびプログラムを提供することができる。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るディスクアレイシステム1の構成を示す概念図である。サーバ10に、ディスクアレイシステム1が接続されている。サーバ10は一般的なコンピュータ装置であり、サーバ10の拡張スロットにはFCポート12を有するFCカード11を取り付けられている。これによってサーバ10に各種FCデバイスを接続して使用することが可能となる。なお、サーバ10とFCカード11との間の接続は拡張スロットによらない接続(たとえばUSBなど)であってもよい。また、サーバ10をたとえばクライアントコンピュータなど、他のコンピュータ装置に置き換えてもよい。
ディスクアレイシステム1は、FCカード11と、FCスイッチ20と、筐体間ミラーリングを行っている2台のディスクアレイ装置30および40とからなる。ディスクアレイ装置30および40はパリティデータを生成して使用するRAID3、RAID4、RAID5およびRAID6のうちいずれかのRAID形態に準拠したものとすることができる。以後本実施の形態では、その中でもよく使われるRAID5もしくはRAID6に準拠したものとして説明する。FCスイッチ20は3つのFCポート21〜23を有し、またディスクアレイ装置30は2つのFCポート31〜32、ディスクアレイ装置40は2つのFCポート41〜42をそれぞれ有する。
FCスイッチ20のFCポート21とFCカード11のFCポート12がケーブル51で接続される。FCスイッチ20のFCポート22とディスクアレイ装置30のFCポート31がケーブル52で、FCスイッチ20のFCポート23とディスクアレイ装置40のFCポート41がケーブル53で、ディスクアレイ装置30のFCポート32とディスクアレイ装置40のFCポート42がケーブル54で、それぞれ接続される。
ケーブル51〜54は、ファイバチャネルの規格に準拠するものであれば、光ファイバケーブルでもメタルケーブルでもよい。また、これらの装置間の接続をファイバチャネル以外の接続に置き換えてもよい。
図2は、図1で示したFCスイッチ20の内部構成を示す概念図である。矢印A〜Dは、FCスイッチ20内部でのデータの流れを概念的に示す。FCスイッチ20は、FCポート21〜23の他にデータ複製部24を有する。データ複製部24は、FCポート21でサーバ10から受信した書き込み要求データ(矢印A)に基づき、該書き込み要求データを複製し、複製された書き込み要求データを、一つはそれぞれFCポート22を介してディスクアレイ装置30(矢印B)に送信し、これと同時にFCポート23を介してディスクアレイ装置40(矢印C)に送信する。また、データ複製部24はディスクアレイ装置30からの書き込み要求に対する返答をサーバ10に転送する(矢印D)。
図3は、図1で示したディスクアレイ装置30および40の内部構成を示す概念図である。矢印B〜Iは、ディスクアレイ装置30および40内部でのデータの流れを概念的に示す。また矢印B〜Dは、図2に示した矢印B〜Dとそれぞれ同一のデータの流れを表す。
ディスクアレイ装置30は、FCポート31〜32の他に、書き込みデータ生成部33、データI/O管理部34、複数のディスク装置35a〜…、パリティデータ比較部36、およびパリティデータ受信部37を有する。ディスクアレイ装置40は、ディスクアレイ装置30と同じくFCポート41〜42、書き込みデータ生成部43、データI/O管理部44、および複数のディスク装置45a〜…を有するが、パリティデータ比較部およびパリティデータ受信部は存在せず、そのかわりにパリティデータ送信部46を有する。
ディスクアレイ装置30で、書き込みデータ生成部33は、FCスイッチ20からFCポート31を介して受信した書き込み要求データ(矢印B)に対して、RAID5もしくはRAID6に準拠して書き込みデータおよびパリティデータを生成してデータI/O管理部34に送る(矢印E)。RAID5の場合は、書き込み要求データを典型的には4ブロックに分割した書き込みデータとし、それらの4ブロックから1個のパリティデータを生成する。RAID6の場合は、書き込み要求データを典型的には4ブロックに分割し、それらの4ブロックから2個のパリティデータを生成する。このパリティデータは、パリティデータ比較部36にも送られる(矢印F)。
データI/O管理部34は、複数のディスク装置35a〜…をRAID5もしくはRAID6に準拠したものとして構成し機能させる。RAID5の場合は典型的には5台のディスク装置35a〜eに、書き込みデータ生成部33で生成された4ブロックの書き込みデータと1個のパリティデータとをそれぞれ別のドライブに書き込む。RAID6の場合は典型的には6台のディスク装置35a〜fに、書き込みデータ生成部33で生成された4ブロックの書き込みデータと2個のパリティデータとをそれぞれ別のドライブに書き込む。
ディスクアレイ装置40の書き込みデータ生成部43、データI/O管理部44、複数のディスク装置45a〜…も、ディスクアレイ装置30における同一名称の機能部と同一の機能を有し、同一の動作を行う。ただし、矢印Bは矢印Cに、矢印Eは矢印Gにそれぞれ読み替える。また、書き込みデータ生成部43で生成されたパリティデータは、パリティデータ送信部46にも送られる(矢印H)。
なお、ディスク装置35a〜…および45a〜…は、同数かつ同容量のディスク装置を搭載したものであることが望ましく、また同一のRAID形態に準拠したものであることが望ましいが、必ずしもこれらには限定されない。
パリティデータ送信部46は、書き込みデータ生成部43が生成したパリティデータを、FCポート42を介してディスクアレイ装置30に送る(矢印I)。パリティデータ受信部37が、FCポート32を介して書き込みデータ生成部33が生成したパリティデータを受信し、パリティデータ比較部36に送る。パリティデータ比較部36は、書き込みデータ生成部33が生成したパリティデータと、パリティデータ受信部37が受信したパリティデータとを比較し、その比較結果をFCポート31を介してFCスイッチ20に送る(矢印D)。この比較結果を、データ複製部24がFCポート21を介してサーバ10に転送する。
前述のように、パリティデータ比較部36が比較するパリティデータは、RAID5もしくはRAID6に係る動作において標準的に生成されるパリティデータである。従って、ディスクアレイ装置30と40のいずれにも、本発明のために新たに誤り検出符号生成のための手段を追加する必要はない。
図4は、図1に開示したディスクアレイシステム1の動作を示すフローチャートである。図4では、装置間で送られるデータを破線で示している。まず、FCスイッチ20のデータ複製部24が、サーバ10からのデータの書き込み要求を受信し(ステップS101)、該書き込み要求データを複製してディスクアレイ装置30および40に同時に送信する(ステップS102)。
ディスクアレイ装置30の書き込みデータ生成部33は、データ複製部24から受信したデータに対して、あらかじめ定められたRAID形態(RAID5またはRAID6)に基づいて書き込みデータおよびパリティデータを生成して、データI/O管理部34に送る(ステップS103)。データI/O管理部34は、該RAID形態に基づいてステップS103の書き込みデータおよびパリティデータをディスク装置35a〜に分散させて書き込む(ステップS104)。
ステップS103〜104と同時進行で、ディスクアレイ装置40の書き込みデータ生成部43は、ステップS103と同様に書き込みデータおよびパリティデータを生成してデータI/O管理部44に送る(ステップS105)。データI/O管理部44は、ステップS105の書き込みデータおよびパリティデータをディスク装置45a〜に分散させて書き込む(ステップS106)。
ステップS104および106でデータが書き込まれているのと同時進行で、パリティデータ送信部46は、ステップS105で生成されたパリティデータをディスクアレイ装置30に送る(ステップS107)。パリティデータ比較部36は、ステップS103で生成されたディスクアレイ装置30のパリティデータと、ステップS107で受信したディスクアレイ装置40のパリティデータとを比較する(ステップS108)。
ステップS108で、両パリティデータが一致すれば、正常に書き込みが終了したものと判断し、パリティデータ比較部36は「正常終了」の旨の比較結果をサーバ10に送信して(ステップS109)終了する。両パリティデータが一致しなければ、パリティデータ比較部36は「再送要求」の旨の比較結果をサーバ10に送信し(ステップS110)、ディスクアレイ装置30および40で進行中もしくは完了したデータ書き込みの作業を取り消す(ステップS111)。「再送要求」を受けたサーバ10は該データを再送する(ステップS101に戻る)。
以上の処理でわかるように、ディスクアレイ装置40の側からはサーバ10への応答が送られることはない。また、ステップS107〜108のパリティデータの比較は、ステップS104および106でディスクアレイ装置30および40の両方で同時にデータが書き込まれているのと、さらに同時進行で行われる。このため、データの書き込みに要する時間および手間を削減することができる。
そして、パリティデータを比較することによって、ディスクアレイ装置30および40に書き込まれたデータの同一性を保障することができる。このパリティデータの比較はディスクアレイ装置30の側で行われるので、サーバ10が本実施の形態に係る処理を行う必要はない。
なお、ステップS107〜108のパリティデータの比較を、ステップS104および106のデータの書き込みが完了してから行うようにしてもよい。また、パリティデータ以外にも、公知の誤り検出符号、たとえばCRC(巡回冗長検査)、巡回符号、ハミングコードなどを適宜使用することもできる。ただし、RAID3〜6に係る動作においては標準的にパリティデータが生成されるので、これを使用すれば、本発明のために新たに誤り検出符号生成のための手段を追加する必要がないので好都合である。
また、ディスクアレイ装置30および40をそれぞれコンピュータ装置(図示せず)で制御されるものとして、図4に示した各ステップに係る動作を該コンピュータ装置で動作するプログラムとして実現してもよい。
[第2の実施の形態]
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るディスクアレイシステム201の構成を示す概念図である。ディスクアレイシステム201の構成は、第1の実施の形態に係るディスクアレイシステム1からFCスイッチ20およびケーブル51を除いたものである。そのかわり、FCカード211は、複数のFCポート212および213を有し、そして第1の実施の形態におけるデータ複製部24と同等の機能を有するデータ複製部(図示せず)を備える。FCポート212は、ケーブル52を介してディスクアレイ装置30のFCポート31に接続される。FCポート213は、ケーブル53を介してディスクアレイ装置40のFCポート41に接続される。
つまり、ディスクアレイシステム201のFCカード211は、第1の実施の形態に係るディスクアレイシステム1におけるFCカード11とFCスイッチ20の機能を統合したものであるといえる。上記以外は、ディスクアレイシステム201の構成および動作は、第1の実施の形態に係るディスクアレイシステム1と同一であるので、これ以上の説明を省略する。
もちろん、サーバ10が最初からFCカード11もしくはFCカード211の機能を内蔵していてもよい。またディスクアレイ装置30および40を、各々ディスクアレイ装置ではない単体のディスク装置に置き換えてもよい。その場合は、誤り検出符号生成のための手段を追加する必要が出てくる場合がある。以上で説明した例では2つのディスクアレイ装置を使用したが、これを3つ以上のディスクアレイ装置を組み合わせた場合に拡張することも容易である。
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることは言うまでもないことである。
複数のディスクアレイ装置もしくはディスク装置を組み合わせた装置において利用できる。
本発明の第1の実施の形態に係るディスクアレイシステム1の構成を示す概念図である。 図1で示したFCスイッチの内部構成を示す概念図である。 図1で示したディスクアレイ装置の内部構成を示す概念図である。 図1に開示したディスクアレイシステム1の動作を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施の形態に係るディスクアレイシステムの構成を示す概念図である。
符号の説明
1、201 ディスクアレイシステム
10 サーバ
11、211 FCカード
12、21、22、23、31、32、41、42、212、213 FCポート
20 FCスイッチ
24 データ複製部
30、40 ディスクアレイ装置
33、43 書き込みデータ生成部
34、44 データI/O管理部
35a、45a ディスク装置
36 パリティデータ比較部
37 パリティデータ受信部
46 パリティデータ送信部
51、52、53、54 ケーブル

Claims (10)

  1. ホストコンピュータから受信した書き込みデータを第1のディスク装置と第2のディスク装置に同時に書き込むディスクアレイシステムであって、
    前記第1のディスク装置および前記第2のディスク装置に接続され、前記書き込みデータを複製して前記第1のディスク装置と前記第2のディスク装置に同時に送信するデータ複製手段を備えると共に、
    前記第1のディスク装置が、
    前記書き込みデータから第1のパリティデータを生成する第1の符号生成手段と、
    前記第1のパリティデータを前記第2のディスク装置に送信する符号送信手段とを有し、
    前記第2のディスク装置が、
    前記第1のパリティデータを受信する符号受信手段と、
    前記書き込みデータから第2のパリティデータを生成する第2の符号生成手段と、
    前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとを比較し、前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとが一致しない場合に前記ホストコンピュータにデータ再送要求を返信する符号比較手段と
    を有することを特徴とするディスクアレイシステム。
  2. 前記第1および第2のディスク装置がいずれもRAID3、RAID4、RAID5およびRAID6のうちいずれかのRAID形態に準拠したディスクアレイ装置であり、
    前記第1および第2のパリティデータがいずれも前記RAID形態に準拠したパリティデータであることを特徴とする、請求項に記載のディスクアレイシステム。
  3. 前記第1および第2のディスク装置が同一のRAID形態に準拠し、かつ同数のディスク装置を備えるディスクアレイ装置であることを特徴とする、請求項に記載のディスクアレイシステム。
  4. 前記第1のディスク装置、前記第2のディスク装置、および前記データ複製手段との相互間の接続がファイバチャネルによることを特徴とする、請求項に記載のディスクアレイシステム。
  5. 前記データ複製手段が、前記ホストコンピュータからのファイバチャネルによる接続を分岐して前記第1のディスク装置および前記第2のディスク装置に接続するFCスイッチに含まれることを特徴とする、請求項に記載のディスクアレイシステム。
  6. 前記データ複製手段が、前記ホストコンピュータに内蔵もしくは接続されるFCカードに含まれることを特徴とする、請求項に記載のディスクアレイシステム。
  7. ホストコンピュータから受信した書き込みデータを複製して複数のディスク装置に同時に送信するデータ複製手段と接続され、当該書き込みデータを複数のディスク装置に同時に書き込むディスクアレイシステムを構成するディスク装置であって、
    別のディスク装置から第1のパリティデータを受信する符号受信手段と、
    前記書き込みデータから第2のパリティデータを生成する符号生成手段と、
    前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとを比較し、前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとが一致しない場合に前記ホストコンピュータにデータ再送要求を返信する符号比較手段とを有することを特徴とするディスク装置。
  8. ホストコンピュータから受信した書き込みデータを第1のディスク装置と第2のディスク装置に同時に書き込む筐体間ミラーリング方法であって、
    前記書き込みデータをデータ複製手段が複製して前記第1のディスク装置と前記第2のディスク装置とに同時に送信するデータ複製工程と、
    前記第1のディスク装置が前記書き込みデータから第1のパリティデータを生成する第1の符号生成工程と、
    前記第2のディスク装置が前記第1の符号生成工程と同時進行で前記書き込みデータから第2のパリティデータを生成する第2の符号生成工程と、
    前記第1のディスク装置が前記第1のパリティデータを前記第2のディスク装置に送信する符号送信工程と、
    前記第2のディスク装置が前記第1のパリティデータを受信するする符号受信工程と、
    前記第2のディスク装置が前記第1のパリティデータと前記第2の誤り検出符号とを比較する符号比較工程と、
    前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとが一致しない場合、前記第2のディスク装置が前記ホストコンピュータにデータ再送要求を返信する再送要求工程とを有することを特徴とする筐体間ミラーリング方法。
  9. 前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとが一致しない場合、前記第1および第2のディスク装置が前記書き込みデータの書き込みを取り消す書き込み取消工程を有することを特徴とする、請求項に記載の筐体間ミラーリング方法。
  10. ホストコンピュータから受信した書き込みデータを複製して複数のディスク装置に同時に送信するデータ複製手段と接続され、当該書き込みデータを複数のディスク装置に同時に書き込むディスクアレイシステムにあって、前記ディスク装置を制御するコンピュータに、
    別のディスク装置から第1のパリティデータを受信する符号受信処理と、
    前記書き込みデータから第2のパリティデータを生成する符号生成処理と、
    前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとを比較する符号比較処理と、
    前記第1のパリティデータと前記第2のパリティデータとが一致しない場合、前記ホストコンピュータにデータ再送要求を返信する再送要求処理とを実行させることを特徴とする筐体間ミラーリングプログラム。
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