JP6326897B2 - ストレージシステムおよびその制御方法およびその制御プログラム - Google Patents

ストレージシステムおよびその制御方法およびその制御プログラム Download PDF

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本発明は、ストレージシステムおよびその制御方法およびその制御プログラムに関する。
近年、地震、津波、洪水などの災害やテロに備えて、データをバックアップしたり、遠隔地にバックアップシステムを構築したりする、災害対策の重要性が増している。災害対策の技術としてデータを遠隔地に送るレプリケーションという技術がある。被災時の迅速な復旧を可能にするために、ストレージ装置全体のデータをストレージ装置のレプリケーション機能を使用して、遠隔地に送っておくことも一般的になってきた。
ストレージ装置の遠隔レプリケーションとは、メインサイトにあるストレージ装置内のボリュームへの更新を、遠隔地にあるストレージ装置内のボリュームに反映し、遠隔地にボリュームの複製を作成することである。
このレプリケーションの効率を向上したいという要求がある。例えば特許文献1には、レプリケーションデータに順番情報を付加して、書き込み済のデータを重複して記録することが無いようにしている。
また、ディスク装置の障害に備えて、複数の独立したディスク装置を使用し、耐障害性を向上する技術として、ソフトウェア二重化がある。ソフトウェア二重化とは、OSなどのソフトウェアが、2つの独立したストレージ装置に対して、同じ内容を書き込み、冗長度を上げる技術である。
さらに、ミッションクリティカルな領域では、ディスク装置全体の障害に備えて、複数の独立したディスク装置を使用し、上位のソフトウェアで冗長化を行うソフトウェア二重化が行われている。
ソフトウェア二重化を使用している場合に、ソフトウェア二重化の片系が障害となった場合、ディスク交換などの物理的な処置後に、二重化状態に復旧する。そのために、正常なボリュームから障害となったボリュームへ全面コピーを行うリビルドが行われる。
このようなリビルトを高速に行う方法が、例えば特許文献2に開示されている。この方法では、ボリュームに備えられた高速のライトキャッシュをリビルト時に有効化し、リビルトの高速化を図っている。さらに、停電等の突発的な事態によりリビルト処理が中断した場合は、最後に書き込んだリビルドデータのアドレスから書き込み済の容量を算出する。これによりリビルトデータを重複して書き込むロスを低減している。
特開2006−285336号公報 特開2012−14638号公報
しかしながら、リモートサイトへレプリケーションを行うシステムでは、特許文献1、特許文献2いずれの技術を用いても、リビルトデータがリモートサイトに書き込まれる、すなわち既に保存されているデータを二重に記録する無駄が生じてしまう。これは、ストレージ装置はリビルドのデータか否かを区別しないため、リビルドのデータがリモートサイトにレプリケートされることによる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、リビルトの入出力を重複してリモートサイトにレプリケートする無駄を解消する方法を提供することを目的としている。
上記の課題を解決するため、本発明のストレージシステムは、通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第1のマスターボリュームとリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第1のリビルト用ボリュームを有する第1のストレージと、データのレプリケートを行わない第2のマスターボリュームを有する第2のストレージと、前記入出力データがレプリケートされるレプリカボリュームと、前記第1のストレージをリビルトする場合に前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出して第1のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納するリビルト制御手段を有するストレージ制御手段と、を有している。
本発明の効果は、リビルトの入出力を重複してレプリケートする無駄を解消できることである。
本発明第1の実施の形態を示すブロック図である。 本発明第2の実施の形態の通常動作を示すシーケンス図である。 本発明第2の実施の形態のリビルト動作を示すシーケンス図である。 本発明第3の実施の形態を示すブロック図である。 本発明第3の実施の形態のストレージ切替え動作を示すシーケンス図である。 本発明第3の実施の形態のリビルト動作を示すシーケンス図である。 本発明第4の実施の形態を示すブロック図である。 本発明第4の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。 本発明第5の実施の適用例を示すブロック図である。 本発明第6の実施の形態を示すシーケンス図である。
以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本発明第1の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態のストレージシステムは、通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第1のマスターボリューム110とリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第1のリビルト用ボリューム120とを含む第1のストレージ100を有している。また、データのレプリケートを行わない第2のマスターボリューム210を含む第2のストレージ200を有している。またマスターボリューム110に書き込まれた入出力データがレプリケートされるレプリカボリューム300を有している。そして第1のストレージ100をリビルトする場合に第2のマスターボリューム210からリビルトデータを読出して第1のリビルト用ボリューム120にリビルトデータを格納するリビルト制御手段410を有するストレージ制御手段400を有している。
以上の構成とすることにより、ストレージのリビルトを行った場合に、リビルト用のデータは第1のリビルト用ボリューム120にコピーされる。したがって、既にレプリカボリュームに格納されているデータが重複してレプリケートされることを防止しながらリビルトを実行することができる。このためレプリケーションの負荷を低減し、レプリケーションを高速に行うことができる。
なお上記の各ボリュームは物理的なボリュームに限られるものではなく、仮想化された論理ボリュームであってよい。また第2のストレージにレプリケートを行わない第2のリビルト用ボリュームが設けられていても良い。
(第2の実施の形態)
本実施の形態では第1の実施の形態のストレージシステムの動作について説明する。
まず、通常の書き込み動作について説明する。図2は通常の書き込み動作を示すシーケンス図である。
まずストレージ制御手段400から第1のマスターボリューム110に対して書き込みデータが送信される(S1)。第1のマスターボリューム110は、これを受信してデータを格納する(S2)。次いで第1のマスターボリューム110はレプリカボリューム300に対してレプリカデータを送信する(S3)。第2のレプリカボリューム300はレプリカデータを格納する(S4)。ストレージ制御手段400は、第1のマスターボリューム110にデータを送信する時、同じデータを第2のマスターボリューム210に対しても送信する(S5)。そして第2のマスターボリューム210はこれを格納する(S6)。以上により、通常時の書き込み動作が完了する。
図3は第1のマスターボリューム110が障害などにより停止した場合のリビルト動作を示すシーケンス図である。なお、図中ではボリュームをVと略記している。
まず第1のマスターボリューム110が停止する(S101)。この障害はストレージ制御手段400によって検知される(S102)。するとストレージ制御手段400は、データの整合性を保つため第1のマスターボリューム110と第2のマスターボリューム210への入出力発行を保留する(103)。そしてリビルト制御手段410を用いて、正常に動作している第2のマスターボリューム210にリビルトデータの送信を要求する(S104)。次に第2のマスターボリューム210は、第1のリビルトボリューム120に向けてリビルトデータを送信する(S105)。第1のリビルトボリューム120はこれを格納する(S106)。第1のリビルトボリューム120はレプリケーションを行わないので、リビルトデータはレプリカボリューム300には書き込まれない。次いでディスク交換等により第1のマスターボリューム110が復旧完了し(S107)、ストレージ制御手段400に対して復旧完了通知を送信する(108)。これでシステムが正常に戻ったため、ストレージ制御装置400は入出力の保留を解除し、通常の入出力を第1のマスターボリューム110と、第2のマスターボリューム210に対して送信する(S109、S110)。以上により、第1のストレージ装置では、データが整合性を維持した状態で格納される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、リビルトデータをレプリケートすることなくリビルト行うことが可能となる。
(第3の実施の形態)
第2の実施の形態では、第1のストレージ装置で、マスターボリューム110に障害が発生し、第1のリビルトボリュームが正常に動作していることを前提としていた。しかし、第1のマスターボリューム110と第1のリビルトボリューム120物理的に1つのディスクであるなどで同時に停止する場合がある。このような場合には第1の実施の形態を適用できない。
そのような事態を回避する手段として、ソフトウェア二重化がある。図4はソフトウェア二重化を用いた実施形態を示すブロック図である。
本実施の形態では第1の実施の形態に加えて、予備ストレージ500を設けている。予備ストレージ500はレプリケートを行うマスターボリューム510とレプリケートを行わないリビルト用ボリューム520を有している。予備系ストレージ500はストレージ制御手段400によって制御され、レプリケートのターゲットは第1のストレージと同じレプリカボリューム300である。ただし、通常時には予備系ストレージ500にはストレージ制御手段400からの入出力は発行されない。ここで、第1のストレージ100を正系600、第2のストレージを副系700、予備ストレージ500を予備系800と呼ぶこととする。
次に第1のストレージ100に障害が発生した時の動作について説明する。図5はこの動作を示すシーケンス図である。なお図では第1のマスターボリュームを正マスターV、予備ストレージ500のマスターボリュームを予備マスターVなどと略記している。
まず障害により第1のマスターボリュームが停止する(S210)。次いでストレージ制御手段400が障害を検知する(S202)。次にストレージ制御手段400は第1のマスターボリューム110に対する入出力の発行を停止し、発行先のマスターボリュームを予備系800のマスターボリューム510に切替える(S203)。次にエラーとなった入出力をマスターボリューム510に向けて再送信する(S204)。マスターボリューム510はエラーとなったデータを格納する(S205)。次にマスターボリューム510はエラーとなった入出力をレプリカボリューム300にレプリケートする(S206)。レプリカボリューム300はこのデータを格納する(S207)。以上の動作で、障害発生時点までの入出力はすべてレプリカボリューム520に反映されることになる。こうして障害発生時までのデータ格納が完了する。次に、ストレージ制御手段400は予備系のマスターボリューム510と副系のマスターボリューム210に通常の入出力を発行する(S208、S211)。以降は、予備系のマスターボリューム510がこのデータの格納(S209)とレプリカ送信を行い(S210)、副系のマスターボリュームがデータを格納する(S212)正常動作に移行する。
次に、入出力送信先切替え後のリビルト動作について、説明する。図6はこの動作を示すシーケンス図である。
まずストレージ制御手段400が副系700のマスターボリューム210にリビルトデータの送信を要求する(S301)。次にマスターボリューム210は予備系800のリビルト用ボリューム520にリビルトデータを送信し(S302)、リビルト用ボリューム520がこれを格納する(S303)。リビルト用ボリューム520はレプリケートを行わないので、リビルトデータがレプリケートされることなくリビルトが完了する。以降は、正系600を予備系800に切替えた通常の動作に移行する。すなわち、ストレージ制御手段400が通常の入出力を送信し(S304)、マスターボリューム510がこれを格納し(S305)、レプリカ入出力を送信し(S306)、レプリカボリュームが格納する(307)。またストレージ制御手段400は副系700のマスターボリューム210に通常の入出力を送信し(S308)、マスターボリューム210はこれを格納する。
以上により、リビルトデータをレプリケートすることなく、リビルトを実行することができる。
(第4の実施の形態)
図7は第4の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態のストレージシステムは、正系600、副系700、予備系800それぞれのリビルト用ボリュームとリビルト制御手段410を接続するリビルト専用パス420を設けている。リビルト専用パス420により、リビルト用の通信を高速に行うことができる。なおリビルト専用パス420は物理的なリンクに限られるものではなく仮想リンクであっても良い。
次に本実施の形態のストレージシステムにおけるリビルト動作について説明する。図8はこの動作を示すシーケンス図である。まずストレージ制御手段400が、副系700のマスターボリューム210に対して、リビルト用ボリューム220にリビルトデータを複製するよう要求する(S401)。次にマスターボリューム210はリビルト用ボリューム220にリビルトデータを送信し(S402)、リビルト用ボリューム220はこれを格納する(S403)。続けて、ストレージ制御手段400はリビルト制御手段410にリビルトを指示する(S404)。これを受けてリビルト制御手段410は、リビルト専用パス420を介して、副系のリビルト用ボリューム220に、予備系800のリビルト用ボリューム520にリビルトデータを送信するよう要求する(S405)。リビルト用ボリューム220はリビルト専用パス420を介して、予備系のリビルト用ボリューム520にリビルトデータを送信する(S406)。リビルト用ボリューム520はこれを格納する(S407)。以上によりリビルトが完了し、S408以降の通常の動作に移行する。
以上説明したように、本実施の形態の動作によれば、リビルトに関わる通信がリビルト専用パス420を介して行われるため、リビルトを高速に行うことができる。
(第5の実施の形態)
図9は本発明第5の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態のストレージシステムは、第1のストレージ100(正系ストレージ)と第2のストレージ(副系ストレージ)とレプリカボリュームを有するグループを複数と、少なくとも1つの予備ストレージ500を有している。図中の(100a、200a、300a)、(100b、200b、300b)、(100c、200c、300c)、・・・がそれぞれのグループの構成要素である。
上記の構成は、いわゆるN+1コールドスタンバイの構成であり、複数のストレージグループが少なくとも1台の予備ストレージ500を共有している形となっている。障害が発生したストレージグループを予備系800に切替えて動作する。レプリケート制御手段430は、予備系に置き換えたレプリケート先のレプリカボリューム300を予備系のマスターボリュームに接続するように制御される。その制御はストレージ制御手段400が行う。
以上の、構成とすることにより、N+1コールドスタンバイの構成においても本発明を適用し、リビルトデータをレプリケートすることなくリビルトを実行することができる。
(第6の実施の形態)
本発明ではレプリケートを行わないリビルト用ボリュームを各ストレージに設けている。したがってリビルト実行中の期間を除いては、レプリケーションを必要としない入出力をリビルトに発行して種々の動作を行うことができる。例えば、定期的に論理ボリュームに読み書き信号を出し、ディスクドライブの障害監視を行うことが可能である。図10は、この例の動作を示すシーケンス図である。まずリビルト制御手段410が正系600のリビルト用ボリューム120に監視信号を送信する(S501)。リビルト用ボリューム120は正常であれば、応答を返し(S502)、異常であれば応答を返さないので、障害の有無を判定することができる。同様に副系700のリビルト用ボリューム220、予備系800のリビルト用ボリューム520に監視信号を発行し、応答の有無を調べることができる(S503〜S506)。
以上説明したように、本実施の形態では、リビルド用ボリュームを使用するため、ストレージ装置のレプリケーションに影響を与えず監視を実施することができる。加えて、ストレージ装置とは独立したソフトウェアで実施できるため、異種のストレージ間で均質の障害監視を行うことができる。
100 第1のストレージ
200 第2のストレージ
300 レプリカボリューム
400 ストレージ制御手段
410 リビルト制御手段
420 リビルト専用パス
430 レプリケート制御手段
500 予備ストレージ
600 正系
700 副系
800 予備系
110、210、510 マスターボリューム
120、220、520 リビルト用ボリューム

Claims (10)

  1. 通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第1のマスターボリュームとリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第1のリビルト用ボリュームを含む第1のストレージと、
    データのレプリケートを行わない第2のマスターボリュームを含む第2のストレージと、
    前記入出力データがレプリケートされるレプリカボリュームと、
    前記第1のストレージをリビルトする場合に前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出して第1のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納するリビルト制御手段を有するストレージ制御手段と、
    を有することを特徴とするストレージシステム。
  2. 前記第2のストレージがリビルトデータを入出力する第2のリビルト用ボリュームを有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のストレージシステム。
  3. 前記第1のストレージと切替えて使用され通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第3のマスターボリュームとリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第3のリビルト用ボリュームを有する予備ストレージを有する、
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のストレージシステム。
  4. 前記第1、第2、第3のリビルト用ボリュームと前記リビルト制御手段とを接続する専用のパス、を有する
    ことを特徴とする請求項3に記載のストレージシステム。
  5. 前記第1のストレージと前記第2のストレージと前記第1のストレージをレプリケートするレプリカボリュームとからなるストレージグループを複数有し、
    少なくとも1つの前記予備ストレージと、
    前記予備ストレージのレプリケート先をどのレプリカボリュームとするか選択するレプリケート制御手段と、
    を有することを特徴とする請求項3または請求項4に記載のストレージシステム。
  6. 前記ストレージ制御手段が、
    非リビルト期間中において各ストレージに設けられたリビルト用ボリュームとの間で監視信号の入出力を行うストレージ監視手段を有している、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一項に記載のストレージシステム。
  7. 通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第1のマスターボリュームとリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第1のリビルト用ボリュームを含む第1のストレージと、
    データのレプリケートを行わない第2のマスターボリュームを含む第2のストレージと、
    前記入出力データがレプリケートされるレプリカボリュームと、
    前記第1のストレージをリビルトする場合に前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出して第1のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納するリビルト制御手段を有するストレージ制御手段と、
    を有するストレージシステムの制御方法であって、
    前記第1のストレージのリビルトを行う場合に、
    前記第1のマスターボリュームへの書き込みを停止し、
    前記リビルト制御手段が前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出し、
    前記第1のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納する、
    ことを特徴とするストレージシステムの制御方法。
  8. 前記第2のストレージがリビルトデータを入出力する第2のリビルト用ボリュームを有し、
    前記第2のマスターボリュームから前記第2のリビルト用ボリュームにデータをコピーする、
    ことを特徴とする請求項7に記載のストレージシステムの制御方法。
  9. 通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第1のマスターボリュームとリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第1のリビルト用ボリュームを含む第1のストレージと、
    データのレプリケートを行わない第2のマスターボリュームを含む第2のストレージと、
    前記入出力データがレプリケートされるレプリカボリュームと、
    前記第1のストレージと切替えて使用され通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第3のマスターボリュームとリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第3のリビルト用ボリュームを有する予備ストレージと、
    前記第1のストレージをリビルトする場合に前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出して前記第3のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納するリビルト制御手段を有するストレージ制御手段と、
    を有するストレージシステムの制御方法であって、
    前記第1のストレージに障害が発生し、前記予備ストレージに前記第1のストレージのリビルトを行う場合に、
    前記第1のマスターボリュームへの書き込みを停止し、
    書き込み先を前記第3のマスターボリュームに切替え、
    前記リビルト制御手段が前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出し、前記第3のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納する、
    ことを特徴とするストレージシステムの制御方法。
  10. 通常の入出力データが書き込まれレプリケートを行う第1のマスターボリュームとリビルトデータを入出力しレプリケートを行わない第1のリビルト用ボリュームを含む第1のストレージと、
    データのレプリケートを行わない第2のマスターボリュームを含む第2のストレージと、
    前記入出力データがレプリケートされるレプリカボリュームと、
    前記第1のストレージをリビルトする場合に前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出して第1のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納するリビルト制御手段を有するストレージ制御手段と、
    を有するストレージシステムにおいて前記ストレージ制御手段が実行する制御プログラムであって、
    前記第1のストレージのリビルトを行う場合に、
    前記第1のマスターボリュームへの書き込みを停止するステップと、
    前記リビルト制御手段が前記第2のマスターボリュームからリビルトデータを読出すステップと、
    前記第1のリビルト用ボリュームに前記リビルトデータを格納するステップと、
    を有することを特徴とするストレージシステムの制御プログラム。
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