JP5141278B2 - ディスクアレイシステム，ディスクアレイ制御方法及びディスクアレイ制御用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数のディスクを備えたディスクアレイシステム，ディスクアレイ制御方法及びディスクアレイ制御用プログラムに関する。

ディスクアレイシステムでは、信頼性の向上を図るために、複数のディスクに同一データを書き込むミラーリング（２重化）が行われることがある。このミラーリング構成においては、同一内容のデータを複数のディスクに書き込み、いずれかのディスクから必要なデータの読み出しを行うといった処理を行っている。

このように、従来のディスクアレイシステムでは、こうしたディスクの冗長構成を維持し、信頼性を高めるために、同じ容量のデータの読み書きを２つのディスクに対して行う必要があり、データの読み書きのために複数あるディスクを常時動作させておかなければならず、ディスク１台の構成に比べて消費電力がおよそ２倍に増大し、ランニングコストの上昇を招いていた。

これに鑑みて、ディスクアレイシステムにおいては、低消費電力の実現が広く求められており、その関連技術が特許文献１乃至４に開示されている。

特許文献１に開示された技術は、ディスクアレイシステムの性能を低下させずに消費電力の効率化を図ることを目的とし、負荷状態に応じてディスクアレイシステムに含まれる一部のディスクの電力を停止させている。しかし、この特許文献１の技術は、ディスクアレイシステムのＲＡＩＤ構成が特定されておらず、データのストライピングを行うとした場合には各データを複数のディスクに分散して格納させるため、データの読み書きにおいて一部のディスクの電力を停止させることは実際には困難である。サーバ等ではディスク装置は頻繁にアクセスがあるため一部のディスクの電力を負荷状態に応じて停止させることは現実には難しい。

これに対して、特許文献２乃至４に開示された関連技術は、回転動作をするディスクに比べて消費電力が小さいフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを利用することでシステム全体の消費電力を削減している。

特許文献２に開示されている関連技術は、不揮発性メモリを用いた記憶装置とその制御方法である。この特許文献２に記載された記憶装置は、ホスト装置と、ホストＩ／Ｆと、ディスクコントローラと、ディスクＩ／Ｆと、ディスクと、フラッシュメモリ（不揮発性メモリ）から構成されており、ホスト装置からの書き込みデータに対してディスクコントローラがフラッシュメモリをディスクキャッシュとして使用するように構成されている。また、この特許文献１に開示された記憶装置では、ディスクコントローラ内部の状態判定部が、周囲の要件を総合的に判断し、書き込み先を決定する。例えば、装置の電源が投入された直後であり、ディスクが所定の回転数に達していない場合、あるいは停止状態にある場合にはフラッシュメモリに書き込み、フラッシュメモリへの書き込み回数、消去回数が、フラッシュメモリの寿命近くなっている場合にはディスクに書き込みを行う。

このように特許文献２に記載の記憶装置は、低消費電力、高速書き込み／読み出し、および半導体メモリであるフラッシュメモリの長寿命化を目的として、ハードディスクが回転しているときは、書き込みデータをハードディスクに送り、回転していない時にはフラッシュメモリに書き込みデータを送るように構成されている。

特許文献３に開示された関連技術は、不揮発性メモリをディスクキャッシュメモリと同様に常時使用することにより、ディスクにアクセスされていない間はそのディスクへの電力を停止させて消費電力を抑えている。

特許文献４に開示された関連技術は、不揮発性メモリとＲＡＩＤディスクのいずれかに対してデータ読み書きを行う構成により、消費電力の削減と高性能化を目的としている。これも上述した特許文献３の技術と同様に、不揮発性メモリをディスクキャッシュメモリと同様に常時使用することにより、ディスクにアクセスされていない間はそのディスクへの電力を停止させている。

特開２００２−２９７３２０号公報 特開２００７−１９３４４０号公報 特開２００５−１９０１８７号公報 特開２００２−１１５２３２号公報

しかしながら、不揮発性メモリは、ディスク装置と比べてシーク時間がない分高速にアクセス可能であり、消費電力も小さいが、単位メモリ容量あたりの価格が高いのでディスクに比べて大容量のものを確保しにくいということと、書き込み回数に制限があり寿命があるという問題を有している。

また、特許文献２および３に開示された技術は、データの冗長化について開示されていないので、例えば、ディスクキャッシュメモリとして用いている不揮発性メモリが故障しデータを読み取ることができなくなった場合、ディスクに書き込む前のデータが失われる可能性があった。

特許文献４に開示された技術は、不揮発性メモリの寿命に対しては、アクセス管理を行い、交換を行うことが考慮されており、また、ＲＡＩＤを採用することでデータの冗長性を確保し信頼性を考慮している。しかし、不揮発性メモリをディスクキャッシュメモリとして用いており、不揮発性メモリが故障しデータを読み取ることができなくなった場合に対処ができず、ディスクに書き込む前のデータが失われる可能性があった。

［目的］
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を改善し、ディスクのミラーリング構成を維持しながら、システム全体の消費電力の軽減を実現するディスクアレイシステム，ディスクアレイ制御方法およびプログラムを提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のディスクアレイシステムは、複数のディスクと、この各ディスクへのデータ書き込み又は読み出しを要求する上位サブシステムと、この上位サブシステムからのデータ書き込み要求に対して２つのディスクへ同一データの書き込みを行いディスクの２重化構成を構築するデータアクセス制御手段と、このシステム全体の消費電力を継続的に測定すると共に当該システムと同一の電力供給源に設置された他の同様のディスクアレイシステムと接続して当該他のシステム全体の消費電力を継続的に測定する消費電力監視手段と、この消費電力監視手段による測定結果に基づいて前記各ディスクへの電力の供給及び停止を制御する電力供給制御手段とを備えると共に、記憶データの書き換えが可能な不揮発性メモリをデータアクセス制御手段に併設し、電力供給制御手段は、前記消費電力監視手段による自システム全体の消費電力の測定値が予め設定された規定値を上回った場合と、前記消費電力監視手段によって測定された自システム全体の消費電力の変化と前記他のシステム全体の消費電力の変化が同位相になる場合に前記２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止する機能を備え、データアクセス制御手段は、２重化構成における片方のディスクが停止状態のときのデータ書き込み要求に対して他方のディスクと不揮発性メモリとへ同一データの書き込みを行う機能を備えたことを特徴とする。

また、本発明のディスクアレイ制御方法は、２重化構成となっている複数のディスクを備えたディスクアレイシステムの全体の消費電力を継続的に測定すると共に当該システムと同一の電力供給源に設置された他の同様のシステム全体の消費電力を測定する消費電力監視工程を設け、消費電力監視工程での自システム全体の消費電力の測定値が予め設定された規定値を上回った場合と、前記消費電力監視工程で測定された自システム全体の消費電力の変化と前記他のシステム全体の消費電力の変化が同位相になる場合に２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止するディスク駆動制限工程と、この停止させた片方のディスクへのデータ書き込みを不揮発性メモリへ書き込むように設定する書込設定切替工程と、片方のディスクが停止状態の間は他方のディスクと不揮発性メモリとに同一データの書き込みを行う同時書込工程とを設けたことを特徴とする。

さらに、本発明のディスクアレイ制御用プログラムは、複数のディスクと、この各ディスクへのデータ書き込み又は読み出しを要求する上位サブシステムとを備えたディスクアレイシステムにあって、データ書き込み要求に対して２つのディスクを１組として同一データの書き込みを行いディスクの２重化構成を構築するディスク２重化制御機能と、前記ディスクアレイシステム全体の消費電力と当該システムと同一の電力供給源に設置された他の同様のシステム全体の消費電力とを継続的に測定する消費電力監視手段による測定値のうち自システム全体の消費電力が予め設定された規定値を上回った場合と、前記自システム全体の消費電力の変化と前記他の同様のシステム全体の消費電力の変化が同位相の場合に２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止させるディスク駆動制限機能と、２重化構成における片方のディスクが停止状態の場合に他方のディスクと不揮発性メモリとに同一データの書き込みを行う同時書込制御機能とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明は以上のように構成され機能するため、これにより、ディスクアレイシステムにおいて、ミラーリング構成における片方のディスクへの電力供給を停止し、この停止状態のディスクへのデータ書き込みを不揮発性メモリへの書き込みで代替するので、システム全体の消費電力の軽減を実行しながら、ディスクのミラーリング構成を維持することができ、信頼性を保ちながらシステムへの供給電力を安定させることが可能となる。

以下、本発明における一実施形態を、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明に関連する第１実施形態のディスクアレイシステム１０の構成を示す機能ブロック図であり、図２は、本第１実施形態におけるディスクコントローラ２の構成を示す機能ブロック図である。

図１に示すように、本第１実施形態のディスクアレイシステム１０は、データを記憶するハードディスクであるディスク５及びディスク６と、このディスク５及びディスク６へのデータ書き込み又は読み出し要求を出力する上位サブシステム１と、上位サブシステム１からの要求に応じてディスク５及びディスク６へデータの書き込み又は読み出しを行うと共にディスク５及びディスク６への電力供給を制御するディスクコントローラ２とを備え、記憶データの書き換えが可能なフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ３と、システム全体の消費電力を継続的に測定する消費電力監視手段４とをディスクコントローラ２に併設して構成されている。

上位サブシステム１は、ＣＰＵと、メモリと、IO Control Hub等を備えたコンピュータであり、ディスクコントローラ１２へディスク５及びディスク６に対するデータの書き込み又は読み出しを要求する。

消費電力監視手段４は、上位サブシステム１のＣＰＵ負荷に応じて消費される電力や、ディスクコントローラ２の消費電力，ディスク５およびディスク６に通電されている電力などのシステム全体の消費電力を、時間的に継続して測定する機能を備えており、例えば、電源に設置された電力計などを備えて一定間隔で消費電力を測定する。そして、消費電力監視手段４は、ディスクアレイシステム１０全体の消費電力が予め設定された規定値（閾値）を上回った場合に消費電力の超過をディスクコントローラ２へ通知し、システム全体の消費電力がこの規定値を下回った場合に消費電力の低下をディスクコントローラ２へ通知する機能を備えている。

図３は、消費電力監視手段４による測定結果の時間的変化の一例を示すグラフである。消費電力監視手段４は、図３のような測定結果の場合、時刻Ａに消費電力の超過をディスクコントローラ２へ通知し、時刻Ｂに消費電力の低下をディスクコントローラ２へ通知する。

図２に示すように、本第１実施形態におけるディスクコントローラ１は、２つのディスク５及びディスク６を１組にして同一データの書き込みを行いディスクの２重化（ミラーリング）構成を構築するデータアクセス制御手段２ａと、消費電力監視手段４による測定結果に基づいてディスク５及びディスク６への電力の供給及び停止を制御する電力供給制御手段２ｂとを備えている。

また、電力供給制御手段２ｂは、消費電力監視手段４による測定値が予め設定された規定値を上回った場合に２重化構成における片方のディスク５（または６）への電力供給を停止する機能を備えており、データアクセス制御手段２ａは、２重化構成における片方のディスク５（または６）が停止状態のときのデータ書き込み要求に対して他方のディスク６（または５）と不揮発性メモリ３とに同一データの書き込みを行う機能を備えている。

電力供給制御手段２ｂは、消費電力監視手段４から消費電力超過、もしくは消費電力低下の通知を受付ける機能を備え、消費電力超過の通知を受けた場合は、ミラーリング構成における片方のディスク５（または６）への電力供給を停止し、ディスク５（または６）の回転動作を停止させる。これにより、システムの消費電力が超過した場合に消費電力を削減することができる。

また、電力供給制御手段２ｂは、消費電力監視手段４から消費電力低下の通知を受けた場合に停止状態のディスク５（または６）の動作を開始させる機能と、片方のディスク５（または６）が停止状態のときにデータアクセス制御手段２ａによって他方のディスク６（または５）に故障が検出された場合このディスク６（または５）を停止させて停止状態のディスク５（または６）の動作を開始させる機能と、データアクセス制御手段２ａによって不揮発性メモリ３に記憶されている情報の容量が上限に達したことが検出された場合に停止状態のディスク５（または６）への電力供給を開始する機能とを備えている。

データアクセス制御手段２ａは、消費電力監視手段４からの消費電力超過、もしくは消費電力低下の通知を電力供給制御手段２ｂを介して受付ける機能を備え、消費電力超過の通知を受けた場合は、システムの消費電力状態情報を電力超過状態に設定し、消費電力低下の通知を受けた場合は、システムの消費電力状態情報を通常状態に設定する。ここで、このシステムの消費電力状態情報は、ディスクコントローラ２内部のステータスフラグにて保持するように構成する。

データアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１からデータ書き込み又は読み出し要求を受けると、消費電力状態情報を参照し、通常状態の場合、データ書き込み要求に対しては、ディスク５及びディスク６に同一データの書き込みを行い、データ読み出し要求に対しては、ディスク５またはディスク６のいずれか一方からデータ読み出しを行う。このようにすることで、ディスクコントローラ２は、ディスク５とディスク６とをミラーリング構成にしている。

データアクセス制御手段２ａは、消費電力状態情報の設定が電力超過状態の場合、停止状態のディスク５（または６）へのデータ書き込みを不揮発性メモリ３への書き込みに代替するように設定する。ここで、ディスク５へのデータ書き込みをそのままディスク５へ行うか不揮発性メモリ３へ行うかの設定情報はディスクコントローラ２内部のフラグにて保持するように構成する。これにより、消費電力状態情報の設定が電力超過状態の場合、データ書き込み要求に対しては、動作中の他方のディスク６（または５）と不揮発性メモリ３とに同一データの書き込みを行い、データ読み出し要求に対しては、ディスク６（または５）からデータ読み出しを行うので、消費電力を軽減しながらもミラーリング構成を維持することができる。

また、データアクセス制御手段２ａは、ディスク５（または６）の動作が開始された場合に、このディスク５（または６）が停止状態の間に代替して不揮発性メモリ３に書き込まれたデータをディスク５（または６）へ書き込む機能を備えると共に、ディスク５及びディスク６が故障しているか否かを検出する機能と、不揮発性メモリ３に記憶されている情報の容量を検出する機能とを備えている。

このように、本第１実施形態のディスクアレイシステム１０は、通常の運用時には、ミラーリング構成とされているディスク５及びディスク６が動作状態であり、データの読み書きがいつでも行える状態である。上位サブシステム１からのデータの書き込み要求を受けたディスクコントローラ２のデータアクセス制御手段２ａは、ディスク５及びディスク６の両方へ同一データの書き込みを行う。これにより、データの冗長性が保たれ、ディスク５及びディスク６のいずれか片側のハードディスクに故障等のトラブルが発生しても、他方のディスクからデータを読み出すことができるためデータ喪失のリスクが軽減されている。また、データアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１からのデータ読み出し要求に対しては、ディスク５およびディスク６のいずれか一方のハードディスクからデータの読み出しを行う。

そして、消費電力監視手段４による電力測定データより、システム全体の消費電力が予め設定された規定値を上回った場合には、ディスクコントローラ２の電力供給制御手段２ｂは、片側のハードディスク、例えば、ディスク５への電力供給を停止して、ディスク５の回転を停止させる。これにより、システムの消費電力を削減することができる。この状態で、上位サブシステム１からのデータの書き込み要求を受けたデータアクセス制御手段２ａは、停止状態のディスク５への書き込みデータを不揮発性メモリ３に保存する。また、上位サブシステム１からのデータの読み出し要求に対しては、ディスク６からデータの読み出しを行う。

この際、データアクセス制御手段２ａがディスク６の故障等を検出した場合、電力供給制御手段２ｂは、ディスク６への電力供給を停止して、ディスク５へ電力の供給を行い、ディスク５を使用できる状態にする。また、不揮発性メモリ３の容量の上限に達するか、システムの消費電力が予め設定された規定値以下になった場合、電力供給制御手段２ｂは、ディスク５への電力供給を開始する。そして、ディスク５が使用できる状態になったら、データアクセス制御手段２ａが、不揮発性メモリ３に記憶された書き込みデータをディスク５に書き込んで反映させる。

これにより、データ喪失へのリスク軽減となっているディスクのミラーリング構成を維持しながら、システムの消費電力を安定させることが可能となる。また、２つのハードディスク間でデータコピーを再度行うなどの時間をかけずに、短時間で再びディスクのミラーリング構成でのシステム運用を行うことができる。

以上のように、本第１実施形態のディスクアレイシステム１０によれば、ＣＰＵ負荷の増加等によりシステム全体の消費電力が一時的に増加した場合に、ディスクのミラーリング構成を維持したまま、消費電力を軽減させることができる。

次に、本第１実施形態のディスクアレイシステム１０の動作について説明する。ここで、以下の動作説明は、本発明のディスクアレイ制御方法の実施形態となるので、ディスクアレイ制御方法の各工程を対応する動作の記述と共に示す。

図４は、システム全体の消費電力が規定値を上回った場合のディスクコントローラ２の動作を示すフローチャートである。まず、消費電力監視手段４が、ディスクアレイシステム１０全体の消費電力を継続して測定しており（消費電力監視工程）、このシステム全体の消費電力が規定値を上回った場合には、消費電力監視手段４からディスクコントローラ２へ消費電力超過の通知が送られる（図４のステップＣ１）。この通知を受けた電力供給制御手段２ｂは、ミラーリング構成となっているディスクの片側であるディスク５への電力供給を停止し、ディスク５の動作を安全に停止させる（図４のステップＣ２，ディスク駆動制限工程）。これにより、ディスクの駆動に用いる電力を削減しシステム全体の消費電力を軽減することができる。

そして、データアクセス制御手段２ａが、ディスク５へのデータ書き込みを不揮発性メモリ３へ行うように切り替え設定し（図４のステップＣ３，書込設定切替工程）、システムの消費電力状態情報を電力超過状態に設定する（図４のステップＣ４）。ここで、ディスク５へのアクセスをそのままディスク５へ行うか不揮発性メモリ３へ行うかの設定情報はディスクコントローラ２内部のフラグにて保持するように構成する。また、システムの消費電力状態情報はディスクコントローラ２内部のステータスフラグにて保持するように構成する。このようにして、ディスクコントローラ２は、システムの消費電力を一時的に軽減させている。ここで、上述した内容では、ディスク５を停止させるとしているが、ミラーリング構成となっているディスクの片側を停止させればよいので、ディスク６を停止させてもよい。

図５は、本第１実施形態におけるディスクコントローラ２のデータ書き込み時の動作を示すフローチャートである。

まず、ディスクコントローラ２のデータアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１よりデータ書き込み要求を受け付けると（図５のステップＡ１）、システム全体の消費電力が規定値を超えているか否か判定する（図５のステップＡ２）。ここで、このシステム全体の消費電力が規定値を超えているか否かの判定は、ディスクコントローラ２内にあるステータスフラグから判定するように構成する。

システム全体の消費電力が規定値を超えていない状態であると判定した場合には、上位サブシステム１から書き込み要求のあったデータを、ディスク５及びディスク６の両方に書き込む（図５のステップＡ３）。データ書き込みが終わると、上位サブシステム１へ処理結果の応答を送信する（図５のステップＡ７）。

これにより、ミラーリング構成となっているディスク５及びディスク６の両方に同じデータが書き込まれ、ディスク５及びディスク６のいずれかが故障した場合でも、正常なディスクからデータを読み出すことが可能となる。このような冗長構成により、書き込みデータの喪失のリスクを低減することができる。

一方で、システム全体の消費電力が規定値を超えている状態であると判定した場合、データアクセス制御手段２ａは、ディスク６が故障状態であるか否かの判断を行う（図５のステップＡ４）。ここで、データアクセス制御手段２ａは、ディスク６が故障状態であるか否かを判断するための構成として、ディスク６にアクセスし使用可能か否かを確認するか、あるいは、ディスクコントローラ２の内部にある故障フラグから判断するように構成するとよい。

そして、ディスク６が故障状態でないと判断した場合、データアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１からの要求に応じて同じ内容のデータを不揮発性メモリ３とディスク６の両方に書き込む（図５のステップＡ５，同時書込工程）。そして、書き込み処理が終わると、上位サブシステム１に処理結果の応答を行う（図５のステップＡ７）。この場合、書き込みデータは不揮発性メモリ３とディスク６の両方に保持されるため、不揮発性メモリ３またはディスク６が故障した場合でも、いずれかからデータを読み出すことが可能である。よって、こうした冗長構成により、データの喪失のリスクを低減することができる。

ディスク６を故障状態であると判断した場合、その判断結果に従って電力供給制御手段２ｂが、ディスク６への電力供給を停止し、ディスク６を安全に停止させる（図５のステップＡ６）。そして、電力供給制御手段２ｂはディスク５の電力供給を再開し、ディスク５を起動させる。続いて、ディスク５が停止状態の間に不揮発性メモリ３に書き込まれたデータをデータアクセス制御手段２ａがディスク５に書き込む。これにより、故障状態となっているディスク６と同じデータをディスク５に復旧させることができる。その後、データアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１より書き込み要求のあったデータをディスク５に書き込む（図５のステップＡ７）。そして、書き込み処理が終わると、データアクセス制御手段２ａは上位サブシステム１に処理結果の応答を行う（図５のステップＡ８）。

これによって、ディスク６が故障した場合でも、データの喪失がなく運用を継続することができる。その後、故障したディスク６はホットプラグ等により運用を継続した状態で交換され、交換後にデータアクセス制御手段２ａがディスク５に記憶されたデータを新規のディスク６へコピーする。これにより、再び、ディスクのミラーリング構成での運用が可能となる。

図６は、本実施形態におけるディスクコントローラ２のデータ読み出し時の動作を示すフローチャートである。

まず、データアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１よりデータ読み出し要求を受け付けると（図６のステップＢ１）、システム全体の消費電力が規定値を超えているか否かの状態を判定する（図６のステップＢ２）。ここで、システム全体の消費電力が規定値を超えているか否かはディスクコントローラ２内部のステータスフラグから判定するように構成する。

システム全体の消費電力が規定値を超えていないと判定した場合には、データアクセス制御手段２ａが、ディスク５またはディスク６のいずれか一方から、上位サブシステム１より要求のあったデータを読み出す（図６のステップＢ３）。読み出し処理が終わると、データアクセス制御手段２ａは上位サブシステム１に処理結果の応答を行う（図６のステップＢ７）。

一方、データアクセス制御手段２ａは、システム全体の消費電力が規定値を超えていると判定した場合、故障フラグの状態等からディスク６が故障状態か否かの判断を行う（図６のステップＢ４）。そして、ディスク６が故障状態でないと判断した場合には、上位サブシステム１より要求のあったデータをディスク６から読み出す（図６のステップＢ５）。読み出し処理が終わると、上位サブシステム１に処理結果の応答を行う（図６のステップＢ７）。

このように、本第１実施形態のディスクアレイシステム１０では、システム全体の消費電力が規定値を上回った場合に、ディスク５を一時的に停止させて電力の低減を行うが、この場合でも冗長構成を継続し、データの喪失のリスクを低減することができる。

さらに、ディスク６が故障状態であると判断した場合、その判断結果に応じて電力供給制御手段２ｂが、ディスク６への電力供給を停止し、ディスク６を安全に停止させる（図６のステップＢ６）。そして、ディスク５の電力供給を再開し、ディスク５を起動させる。続いて、データアクセス制御手段２ａが、ディスク５が停止状態の間に不揮発性メモリ３に書き込まれたデータをディスク５に書き込む。これにより、故障状態となっているディスク６と同じデータをディスク５に復旧させることができる。その後、データアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１より読み出し要求のあったデータをディスク５から読み出す（図６のステップＢ７）。読み出し処理が終わると、データアクセス制御手段２ａは上位サブシステム１に処理結果の応答を行う（図６のステップＢ８）。

このように、ディスク６が故障した場合でも、データの喪失がなく運用を継続することができる。その後、故障したディスク６はホットプラグ等により運用を継続した状態で交換され、交換後にデータアクセス制御手段２ａがディスク５に記憶されたデータを新規のディスク６へコピーする。このように、再び、ディスクのミラーリング構成での運用が可能となる。

図７は、システム全体の消費電力が規定値以下に戻った場合のディスクコントローラ２の動作を示すフローチャートである。

システム全体の消費電力が規定値の範囲内に戻った場合、消費電力監視手段４より電力供給制御手段２ｂへ消費電力低下の通知が送られる（図７のステップＤ１）。この通知を受けた電力供給制御手段２ｂは、ミラーリング構成となっているディスクの片側の停止状態のディスク５への供給電力を再開し、ディスク５の回転動作を再開させ、ディスク５を使用可能状態に戻す（図７のステップＤ２，駆動制限解除工程）。そして、データアクセス制御手段２ａが、不揮発性メモリ３に格納されている書き込みデータをディスク５に書き込み（ディスク復旧工程）、不揮発性メモリ３への書き込みをディスク５に切り替えて設定する（図７のステップＤ３，再設定工程）。ここで、ディスク５へのアクセスをそのままディスク５にするか不揮発性メモリ３へ行うかの設定はディスクコントローラ２の内部のフラグにて保持するように構成する。そして、ステータスフラグに保持された消費電力状態情報の電力超過状態設定を解除する（図７のステップＤ４）。

図８は、不揮発性メモリ３の使用容量が規定値を超えた、あるいは書き込み回数、消去回数が規定回数を超えたことを検出した際のディスクコントローラ２の動作を示すフローチャートである。

ディスクコントローラ２におけるデータアクセス制御手段２ａは、上位サブシステム１の読み書きの要求に応じて、不揮発性メモリ３を使用する際に、不揮発性メモリ３の記憶容量および書き込み回数、消去回数を検出し常に監視を行っている。これにより、不揮発性メモリ３の使用容量が規定値を超えた、あるいは書き込み回数、消去回数が規定回数を超えたことを検出すると（図８のステップＥ１）、その検出結果を受けた電力供給制御手段２ｂが、ミラーリング構成となっているディスクの片側であるディスク５への供給電力を再開する。これにより、ディスク５の回転が再開すると、データアクセス制御手段２ａが、不揮発性メモリ３に格納されている書き込みデータをディスク５に書き込む。

そして、ディスク５を使用可能状態に戻し（図８のステップＥ２）、データアクセス制御手段２ａは不揮発性メモリ３への書き込みをディスク５に行うように切り替え設定する（図８のステップＥ３）。ここで、ディスク５へのアクセスをそのままディスク５に行うか不揮発性メモリ３へ行うかの設定情報は、ディスクコントローラ２内部に保持するフラグにて保持するように構成する。

また、データアクセス制御手段２ａは、不揮発性メモリ３の書き込み回数、消去回数が規定回数を超えている場合には、不揮発性メモリ３を使用不可状態にして、保守交換を行わせるようにする（図８のステップＥ４）。そして、ィスクコントローラ２内部のステータスフラグに保持された消費電力状態情報の電力超過状態設定を解除する。これらにより、このディスクコントローラ２は通常の動作状態となる（図８のステップＥ５）。

不揮発性メモリ３が使用不可の状態の場合には、不揮発性メモリ３の保守交換が行われるまで、データアクセス制御手段２ａは消費電力監視手段４より消費電力超過の通知があってもテータスフラグを電力超過状態にしないように設定する。

このように、本第１実施形態のディスクアレイシステム１０は、複数のディスク５および６と、このディスク５および６へのデータ書き込み又は読み出しを要求する上位サブシステム１と、この上位サブシステム１からのデータ書き込み要求に対して２つのディスクへ同一データの書き込みを行いディスクの２重化構成を構築するデータアクセス制御手段２ａと、ディスク５および６への電力の供給及び停止を制御する電力供給制御手段２ｂとを備えると共に、記憶データの書き換えが可能な不揮発性メモリ３をデータアクセス制御手段２ａに併設し、電力供給制御手段２ｂは、２重化構成における片方のディスク５（または６）への電力供給を停止する機能を備え、データアクセス制御手段２ａは、２重化構成における片方のディスク５（または６）が停止状態のときのデータ書き込み要求に対して他方のディスク６（または５）と不揮発性メモリ３とへ同一データの書き込みを行う機能を備えている。

これにより、システム全体の消費電力の軽減を図りながら、ディスクのミラーリング構成を維持することができる。

また、ディスクコントローラ２が、消費電力監視手段４の測定データに基づき、ＣＰＵ負荷の増加等により消費電力が規定値を超えて増加した場合には、ミラーリング構成における片側のディスク５（または６）の回転動作を停止させ、ディスク５（または６）への書き込みを不揮発性メモリ３への書き込みで代替するので、システム全体の一時的な消費電力の増加に対して、ディスクのミラーリング構成を維持したまま、消費電力の軽減を行うことが可能となる。

また、システム全体の消費電力が一時的に増加した場合にのみ、不揮発性メモリ３へデータを書き込むので、不揮発性メモリをキャッシュとして常時使用する従来の関連技術に比べて、不揮発性メモリ３の寿命が長くなる。

システムの消費電力を一時的に軽減することにより、システム全体での通常消費電力と最大消費電力との差分を小さくすることが可能となり、消費電力の変動を少なくするので、システムへの供給電力の安定に寄与することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明に関連する第２の実施形態のディスクアレイシステムについて説明する。

本第２実施形態のディスクアレイシステムは、図１及び２に示す第１実施形態と同じ構成であるが、本第２実施形態における電力供給制御手段２ｂは、第１実施形態のディスクコントローラ２と同様の機能に加えて、システムの起動時にミラーリング構成における片側のディスク５（または６）への電力供給を停止して消費電力の軽減を行い、システム起動から一定時間経過後に、一方のディスク５（または６）への電力供給を開始する機能を備えている。

図９は、本第２実施形態におけるシステム起動時の消費電力監視手段４の測定結果の一例を示すグラフである。図９に示すように、一般的にシステムの起動時には、起動電力が必要とされており、この起動電力のピークを軽減するために、本第２実施形態における電力供給制御手段２ｂは、システム起動時にミラーリング構成における片側のディスク６（または５）のみ起動させる（起動時ディスク駆動制限工程）。このようにすることで、システムの起動電力を軽減することができる。

また、ディスク６（または５）の回転のみ起動させている時点にデータ読み出し要求が発生した場合のディスクコントローラ２の動作は、図４に示す動作の消費電力が規定値を上回った場合と同様である。つまり、データアクセス制御手段２ａがディスク６（または５）が故障状態か否かの判断を行う（図４のステップＢ４）。そして、故障状態でない場合には、データアクセス制御手段２ａは上位サブシステム１より要求のあったデータをディスク６（または５）から読み出す（図４のステップＢ５）。読み出し処理が終わると、データアクセス制御手段２ａは上位サブシステム１に処理結果の応答を行う（図４のステップＢ７）。

また、データ書き込み要求が発生した場合のディスクコントローラ２の動作は図３に示す動作の消費電力が規定値を上回った場合と同様となる。つまり、データアクセス制御手段２ａがディスク６（または５）が故障状態か否かの判断を行う（図３のステップＡ４）。そして、故障状態でない場合には、データアクセス制御手段２ａは上位サブシステム１より要求のあったデータを不揮発性メモリ３とディスク６（または５）の両方に書き込む（図３のステップＡ５）。そして、書き込み処理が終わると、データアクセス制御手段２ａは上位サブシステム１に処理結果の応答を行う（図３のステップＡ７）。これらにより、ディスク５（または６）を停止させていても冗長構成を継続しシステムを起動することができる。

そして、システム起動から一定時間をずらし、時間差を設けて、もう一方のディスク５（または６）の回転を開始することにより、システムの起動時に発生する、一時的な電力のピークを軽減させることが可能となる。

このように、一般的にはシステムの起動時に起動電力が必要とされるが、本第２実施形態では、その起動電力のピークを軽減させ、システムが設置されているマシンルームの電力容量設備の軽減が可能となる。つまり、システムの起動時に発生するピーク電力が、マシンルームに用意されている電力容量を超えてブレーカが落ちるということが軽減される。

［第３実施形態］
次に、本発明を適用した第３の実施形態について説明する。

図１０は、本第３実施形態のディスクアレイシステムの構成を示すブロック図である。図１０に示すように、本第３実施形態野は、ディスクアレイシステム１００と、ディスクアレイシステム２００とで構成されている。ディスクアレイシステム１００及びディスクアレイシステム２００は、同一の電源供給源に設置されており、それぞれが上述した第１実施形態のディスクシステム１０と同様の構成である。そして、ディスクアレイシステム１００における消費電力監視手段１４とディスクアレイシステム２００における消費電力監視手段２４とが、相互に接続しており、消費電力監視手段１４と消費電力監視手段２４とは、互いに、自システム及び他のシステムの両方の消費電力を監視する機能を備えている。

このように、本第３実施形態は、同一の電源供給源、つまり、同一のブレーカー（分電盤）に設置された複数のディスクアレイシステムの消費電力監視手段を相互に接続し、連携して処理を行うことにより、複数のシステム全体の消費電力の一時的な増加を軽減し、電力を一定値以下に保つことを可能としている。

ディスクアレイシステム１００は、ハードディスクであるディスク１５及びディスク１６と、ＣＰＵ，メモリ，IO Control Hub等を備えたコンピュータである上位サブシステム１１と、ディスク１５及びディスク１６をミラーリング構成にしてディスク１５及びディスク１６に対するデータの読み書き等の制御を行うディスクコントローラ１２と、不揮発性メモリ１３と、ディスクアレイシステム１００全体の消費電力を測定する消費電力監視手段１４とを備えて構成されている。

ディスクコントローラ１２は、上述した第１実施形態のディスクシステム１０と同様に、データアクセス制御手段及び電力供給制御手段を備えており、上位サブシステム１１よりデータの書き込み又は読み出し要求を受け付けると、その要求に応じたデータをディスク１５及びディスク１６にアクセスして処理を行い応答すると共に、消費電力監視手段１４による測定結果に応じてディスク１５及びディスク１６への電力供給を制御する。

ここで、複数のディスク１５およびディスク１６は、ディスクコントローラ１２配下で動作しており、これらのディスク１５及びディスク１６はミラーリング構成となっている。つまり、ディスクコントローラ１２は、ディスク１５及びディスク１６に同一データの書き込みを行い、データを読み出す場合はディスク１５及びディスク１６のいずれかのディスクから必要なデータの読み出しを行う。

ディスクアレイシステム２００は、ディスクアレイシステム１００と同様に、ハードディスクであるディスク２５及びディスク２６と、ＣＰＵ，メモリ，IO Control Hub等を備えたコンピュータである上位サブシステム２１と、ディスク２５及びディスク２６をミラーリング構成にしてディスク２５及びディスク２６に対するデータの読み書き等の制御を行うディスクコントローラ２２と、不揮発性メモリ２３と、ディスクアレイシステム２００全体の消費電力を測定する消費電力監視手段２４とを備えて構成されている。

ディスクコントローラ２２は、上述した第１実施形態のディスクシステム１０と同様に、データアクセス制御手段及び電力供給制御手段を備えており、上位サブシステム２１よりデータの書き込み又は読み出し要求を受け付けると、その要求に応じたデータをディスク２５及びディスク２６にアクセスして処理を行い応答すると共に、消費電力監視手段２４による測定結果に応じてディスク２５及びディスク２６への電力供給を制御する。

ここで、このディスク２５及びディスク２６は、ディスクコントローラ２２配下で動作しており、ミラーリング構成となっている。つまり、ディスクコントローラ２２は、データ書き込みに関してはディスク２５及びディスク２６に同じデータの書き込みを行い、データ読み出しの場合はディスク２５及びディスク２６のいずれかのディスクから必要なデータの読み出しを行う。

図１１（ａ）は、消費電力監視手段１４の測定結果である消費電力測定データの時間的変化の一例を示す図であり、図１１（ｂ）は、消費電力監視手段２４の測定結果である消費電力測定データの時間変化の一例を示す図である。図１１に示すように、ディスクアレイシステム１００とディスクアレイシステム２００の消費電力の変化とが逆位相の関係の場合には、ディスクアレイシステム１００とディスクアレイシステム２００との消費電力を合わせた電力値は一定に保つことができる。よって、この場合には、消費電力監視手段１４および消費電力監視手段２４は、ディスクコントローラ１２およびディスクコントローラ２２に対して消費電力の超過を通知しない。

しかし、ディスクアレイシステム１００の消費電力の変化と、ディスクアレイシステム２００の消費電力の変化とが同一位相の関係の場合には、ディスクアレイシステム１００とディスクアレイシステム２００との消費電力を合わせた値は膨大な値になってしまう。よって、この場合、消費電力監視手段１４および消費電力監視手段２４は、ディスクコントローラ１２およびディスクコントローラ２２のＣＰＵ負荷の低減等のその他の電力抑止指示を行う。しかし、ＣＰＵ負荷の低減等が難しい場合には、ディスクコントローラ１２およびディスクコントローラ２２に対して消費電力の超過を通知し、ディスクコントローラ１２およびディスクコントローラ２２は、片側のハードディスク、例えば、ディスク１５、ディスク２５への電力供給を停止して動作を停止させる。

ここで、上記では、本第３実施形態は、ディスクアレイシステム１００とディスクアレイシステム２００とで構成されているが、これに限らず、ディスクアレイシステム１００，ディスクアレイシステム２００，ディスクアレイシステム３００，・・・，ディスクアレイシステムＮといった複数のディスクアレイシステムで構成してもよく、各システムにおける消費電力監視手段が互いに接続し、個々の消費電力監視手段が、全システムの消費電力の変化を監視するように構成してもよい。

このように、本第３実施形態では、複数のディスクアレイシステムにおける消費電力監視手段それぞれを相互に接続して、それぞれで連携した動作を行うことにより、システム全体の消費電力の一時的な増加を軽減し、消費電力を一定値以下に保つことが可能となる。これにより、マシンルーム内に設置するディスクアレイシステム間の消費電力の変動幅を最小にして、マシンルーム内の電力設計の最適化を行うことが可能となる。

ここで、上述した第１乃至３実施形態におけるディスクコントローラ２，ディスクコントローラ１２，ディスクコントローラ２２については、その機能内容をプログラム化してコンピュータに実行させるように構成してもよい。

また、上述した第１乃至３実施形態は、ディスクをミラーリング構成として、データの冗長状態を維持したいコンピュータシステムに適用可能であり、複数台の、こうしたシステムをマシン室に設置して管理，運営するデータセンタのようなコンピュータシステムに適用可能である。そして、システム起動時の電力や、一時的な電力の増加を抑え、消費電力の平準化を行うことにより、電力設計の最適化を行うことができるので、マシン室の電力設備への投資の軽減や、消費電力を抑止し電気料金の節約とＣＯ２排出量削減とを行うといった用途に適用可能である。

本発明に関連する第１実施形態のディスクアレイシステムの構成を示すブロック図である。 図１に開示した実施形態におけるディスクコントローラの構成を示す機能ブロック図である。 図１に開示した実施形態におけるシステム全体の消費電力の時間変化の一例を示すグラフである。 図１に開示した実施形態におけるディスクコントローラの動作を示すフローチャートである。 図１に開示した実施形態におけるディスクコントローラの別の動作を示すフローチャートである。 図１に開示した実施形態におけるディスクコントローラの別の動作を示すフローチャートである。 図１に開示した実施形態におけるディスクコントローラの別の動作を示すフローチャートである。 図１に開示した実施形態におけるディスクコントローラの別の動作を示すフローチャートである。 本発明に関連する第２実施形態のシステム起動時の消費電力の時間変化の一例を示すグラフである。 本発明を適用した第３実施形態のディスクアレイシステムの構成を示すブロック図である。 図１０に開示した実施形態における各システムの消費電力の時間変化の一例を示すグラフである。

符号の説明

１，１１，２１ 上位サブシステム
２，１２，２２ ディスクコントローラ
２ａ データアクセス制御手段
２ｂ 電力供給制御手段
３，１３，２３ 不揮発性メモリ
４，１４，２４ 消費電力監視手段
５，６，１５，１６，２５，２６ ディスク
１０，１００，２００ ディスクアレイシステム

Claims (6)

1. データを記憶する複数のディスクと、この各ディスクへのデータ書き込み又は読み出しを要求する上位サブシステムと、この上位サブシステムからのデータ書き込み要求に対して２つのディスクへ同一データの書き込みを行いディスクの２重化構成を構築するデータアクセス制御手段とを備えたディスクアレイシステムにおいて、
   このシステム全体の消費電力を継続的に測定すると共に当該システムと同一の電力供給源に設置された他の同様のディスクアレイシステムと接続して当該他のシステム全体の消費電力を継続的に測定する消費電力監視手段と、この消費電力監視手段による測定結果に基づいて前記各ディスクへの電力の供給及び停止を制御する電力供給制御手段とを備えると共に、記憶データの書き換えが可能な不揮発性メモリを前記データアクセス制御手段に併設し、
   前記電力供給制御手段は、前記消費電力監視手段による自システム全体の消費電力の測定値が予め設定された規定値を上回った場合と、前記消費電力監視手段によって測定された自システム全体の消費電力の変化と前記他のシステム全体の消費電力の変化が同位相になる場合に前記２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止する機能を備え、
   前記データアクセス制御手段は、前記２重化構成における片方のディスクが停止状態のときの前記データ書き込み要求に対して他方のディスクと前記不揮発性メモリとへ同一データの書き込みを行う機能を備えたことを特徴とするディスクアレイシステム。
2. 前記請求項１に記載のディスクアレイシステムにおいて、
   前記電力供給制御手段は、システム起動時に前記２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止しておき、システムの起動から一定時間経過後にこのディスクへの電力供給を開始する機能を備えたことを特徴とするディスクアレイシステム。
3. ２重化構成となっている複数のディスクを備えたディスクアレイシステムの全体の消費電力を継続的に測定すると共に当該システムと同一の電力供給源に設置された他の同様のシステム全体の消費電力を測定する消費電力監視工程を設け、
   前記消費電力監視工程での自システム全体の消費電力の測定値が予め設定された規定値を上回った場合と、前記消費電力監視工程で測定された自システム全体の消費電力の変化と前記他のシステム全体の消費電力の変化が同位相になる場合に前記２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止するディスク駆動制限工程と、
   この停止させた前記片方のディスクへのデータ書き込みを不揮発性メモリへ書き込むように設定する書込設定切替工程と、
   前記片方のディスクが停止状態の間は他方のディスクと前記不揮発性メモリとに同一データの書き込みを行う同時書込工程とを設けたことを特徴とするディスクアレイ制御方法。
4. 前記請求項３に記載のディスクアレイ制御方法において、
   システム起動時に前記２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止しておき、システムの起動から一定時間経過後にこのディスクへの電力供給を開始する起動時ディスク駆動制限工程を設けたことを特徴とするディスクアレイ制御方法。
5. 複数のディスクと、この各ディスクへのデータ書き込み又は読み出しを要求する上位サブシステムとを備えたディスクアレイシステムにあって、
   前記データ書き込み要求に対して２つのディスクを１組として同一データの書き込みを行いディスクの２重化構成を構築するディスク２重化制御機能と、
   前記ディスクアレイシステム全体の消費電力と当該システムと同一の電力供給源に設置された他の同様のシステム全体の消費電力とを継続的に測定する消費電力監視手段による測定値のうち自システム全体の消費電力が予め設定された規定値を上回った場合と、前記自システム全体の消費電力の変化と前記他の同様のシステム全体の消費電力の変化が同位相の場合に前記２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止させるディスク駆動制限機能と、
   前記２重化構成における片方のディスクが停止状態の場合にその他方のディスクと前記不揮発性メモリとに同一データの書き込みを行う同時書込制御機能と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするディスクアレイ制御用プログラム。
6. 前記請求項５に記載のディスクアレイ制御用プログラムにおいて、
   システム起動時に前記２重化構成における片方のディスクへの電力供給を停止させて、システムの起動から一定時間経過後にこのディスクへの電力供給を開始させる起動時ディスク駆動制限機能を前記コンピュータに実行させることを特徴とするディスクアレイ制御用プログラム。

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