JP6438626B2

JP6438626B2 - ストレージ装置及び記憶デバイス管理プログラム

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Publication number: JP6438626B2
Application number: JP2018502947A
Authority: JP
Inventors: 敏久田渕
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2018-12-19
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Description

本発明は、記憶デバイスを管理するストレージ装置及び記憶デバイス管理プログラムに関する。

ハードディスクドライブなどの記憶デバイスは発熱体であるところから、記憶媒体を複数個筐体内に搭載する場合、ファンなどを用いて冷却する構成が採用されている。例えば、特許文献１には、筐体の空いている箇所に着脱可能に取り付けられた複数のダミーユニットを備え、ダミーユニットは２段階で伸縮可能に構成されたものが記載されている（特許文献１参照）。また、筐体の上部に配置された排気ファンの動作とＨＤＤ（Hard Disk Drive）モジュール単位の冷却ファンの動作によって装置全体の排気・冷却を行うものが記載されている（特許文献２参照）。さらに、特許文献３には、発熱源に近い部分からストレージ筐体の上端面領域に亘って熱伝導性の高い電熱板を配置し各電熱板のストレージ筐体の上端面領域にペルチェ素子を介して放熱板を設置し、各ペルチェ素子に流す電流を各ストレージ機器の温度に応じて制御するものが記載されている（特許文献３参照）。

なお、記憶デバイスなどが搭載された増設筐体をドライブボックスなどに高密度に搭載する場合、ドライブボックスの正面から増設筐体を引き出し、ドライブボックスの正面以外のところから記憶デバイスを挿入する構造が採用されている。

特開２００６−１６３６９５号公報特開２００７−１７９６５５号公報特開２０１４−２１６５１２号公報

記憶デバイスとしてＳＡＳ（SAN Attached Storage）やＳＡＴＡ（Serial ATA）などの規格に準拠した記憶デバイスは最大でも８Ｗ程度の消費電力であるが、ＮＶＭｅ（Non-Volatile Memory Express）の規格に準拠した記憶デバイスを用いる場合、最大２５Ｗの消費電力となる。このため、消費電力の高い記憶デバイスを高密度に搭載する場合、各記憶デバイスに対する冷却を十分にすることが必要となる。

本発明の目的は、高密度に搭載された記憶デバイスに対する冷却を効率良く行うことにある。

前記課題を解決するために、本発明は、筐体用ファンを収納するための第１の収納部と複数の記憶デバイスを収納するための第２の収納部を含む１以上の筐体と、前記複数の記憶デバイスの中の一つの記憶デバイス又は記憶デバイス用ファンのうち少なくとも一方がモジュール化された複数のモジュールを有し、前記第１の収納部には、前記筐体外の空気を前記筐体用ファンに導く筐体用吸気口が形成され、前記第２の収納部には、前記筐体内の空気を前記筐体外に排気する筐体用排気口が形成され、前記複数のモジュールのうち一部のモジュールは、前記一つの記憶デバイスがモジュール化された記憶デバイスモジュールで構成され、他のモジュールは、前記一つの記憶デバイス及び前記記憶デバイス用ファンがモジュール化されたファン付き記憶デバイスモジュール、又は前記記憶デバイス用ファンがモジュール化されたファンモジュールのうち少なくとも一方のモジュールで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、高密度に搭載された記憶デバイスに対する冷却を効率良く行うことができる。

本発明の一実施例を示すストレージシステムの全体構成図である。ドライブボックスの斜視図である。ファン付きドライブモジュールの要部分解斜視図である。他のファン付きドライブモジュールの要部分解斜視図である。ファンモジュールの要部分解斜視図である。高性能用ドライブボックスの内部構成を説明するためのブロック図である。中間性能用ドライブボックスの内部構成を説明するためのブロック図である。低性能用ドライブボックスの内部構成を説明するためのブロック図である。複数のドライブボックスが搭載された筐体の斜視図である。ドライブボックス内の電気回路の接続関係を説明するためのブロック図である。管理テーブルの構成図である。エキスパンダの動作を説明するためのフローチャートである。エキスパンダの温度管理方法を説明するためのフローチャートである。

（発明の概念）
筐体用ファンと複数の記憶デバイスを収納する筐体であって、筐体外の空気を前記筐体用ファンに導く筐体用吸気口と、筐体内の空気を前記筐体外に排気する筐体用排気口が形成された筐体内に、前記複数の記憶デバイスの中の一つの記憶デバイス又は記憶デバイス用ファンのうち少なくとも一方がモジュール化された複数のモジュールが収納され、前記複数のモジュールのうち一部のモジュールは、前記一つの記憶デバイスがモジュール化された記憶デバイスモジュールで構成され、他のモジュールは、前記一つの記憶デバイス及び前記記憶デバイス用ファンがモジュール化されたファン付き記憶デバイスモジュール、又は前記記憶デバイス用ファンがモジュール化されたファンモジュールで構成される。

（第１実施例）
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示すストレージシステムの全体構成図である。図１において、ストレージシステムは、複数のホスト計算機（以下、ホストと称する。）１０、１２と、コントローラボックス１４と、複数のドライブボックス１６を備えて構成される。各ホスト１０、１２は、ネットワーク１８を介してコントローラボックス１４に接続され、コントローラボックス１４は、ネットワーク２０または２２を介して各ドライブボックス１６に接続される。コントローラボックス１４と各ドライブボックス１６は、それぞれストレージ装置の一要素となる筐体として構成される。

各ホスト１０、１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力インタフェース等の情報処理資源を備えたコンピュータ装置であり、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレーム等として構成される。各ホスト１０、１２は、ストレージ装置から提供される論理ボリュームを指定したアクセス要求、例えば、書き込み要求（ライト要求）あるいは読み出し要求（リード要求）をストレージ装置に発行することで、ストレージ装置の管理下にある論理ボリュームにアクセスすることができる。

コントローラボックス１４は、複数のチャンネルアダプタ（ＣＨＡ）３０と、複数のＣＰＵ３２と、複数のディスクアダプタ（ＤＫＡ）３４と、複数の電源供給ユニット（ＰＳＵ）３６を備えて構成される。各チャンネルアダプタ３０は、ネットワーク１８を介してホスト１０または１２と情報の送受信を行い、ホスト１０または１２から、アクセス要求（リード要求またはライト要求）を受信した場合、受信したアクセス要求をＣＰＵ３２に転送する。各ＣＰＵ３２はマイクロプログラム４０を内蔵し、内部ネットワーク４２を介して互いに接続される。各ＣＰＵ３２は、チャンネルアダプタ３０からアクセス要求を入力した場合、入力したアクセス要求に従った処理を行い、処理結果をディスクアダプタ３４に転送する。また、各ＣＰＵ３２は、ディスクアダプタ３４からデータ等を受信した場合、受信したデータをメモリ３８に格納する処理を実行するとともに、処理結果をチャンネルアダプタ３０を介してホスト１０または１２に転送するための処理を実行する。各ディスクアダプタ３４は、ネットワーク２０または２２を介して各ドライブボックス１６に接続され、各ドライブボックス１６内の記憶デバイスに対するデータ入出力処理を実行するコントローラとして構成される。なお、各メモリ３８は、例えば、キャッシュメモリとして構成され、各ＣＰＵ３２の処理結果を一時的に格納する記憶領域として構成される。

各ドライブボックス１６は、複数のエキスパンダ（ＥＸＰ）５０と、複数のドライブ５２と、複数の電源供給ユニット５４を備えて構成される。一方のエキスパンダ５０は、他のエキスパンダ５０と内部ネットワーク５６を介して互いに縦続接続され、他方のエキスパンダ５０は、他のエキスパンダ５０と内部ネットワーク５８を介して縦続接続される。なお、内部ネットワーク５６に接続されたエキスパンダ５０は、管理下にある各ドライブ５２に接続されているとともに、内部ネットワーク５８に接続されたエキスパンダ５０の管理下にあるドライブ５２にも接続される。同様に、内部ネットワーク５８に接続されたエキスパンダ５０は、管理下にあるドライブ５２に接続されるとともに、内部ネットワーク５６に接続されたエキスパンダ５０の管理下にあるドライブ５２にも接続される。

各エキスパンダ５０は、各ディスクアダプタ３４からリードアクセスまたはライトアクセスを受信した場合、複数のドライブ５２の中からリードアクセスまたはライトアクセスで指定されたドライブ５２を選択し、選択したドライブ５２に対するリードアクセスまたはライトアクセスを実行し、リードアクセスで指定されたドライブ５２からデータを読み出し、読み出したデータをディスクアダプタ３４に転送する処理を実行し、ライトアクセスで指定されたドライブ５２にライトデータを書き込む処理を実行する。

ドライブ５２は、データを記憶する記憶デバイスで構成される。各ドライブ５２としては、例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ハードディスクデバイス、半導体メモリデバイス、光ディスクデバイス、光磁気ディスクデバイス、磁気テープデバイス、フレキシブルディスクデバイス等を用いることができる。ハードディスクデバイスとしては、例えば、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）ディスク、ＳＡＴＡ（Serial ATA）ディスク、ＡＴＡ（AT Attachment）ディスク、ＳＡＳ（Serial Attached SCSI）ディスク等を用いることができ、半導体メモリデバイスとしては、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）、相変化メモリ（Ovonic Unified Memory）、ＲＲＡＭ（登録商標）（Resistance Random Access Memory）等を用いることができる。

図２は、ドライブボックスの斜視図である。図２において、ドライブボックス１６は、ファン収納部（第１の収納部）６０と、キャニスタ収納部（第２の収納部）６２を有し、全体として箱型の筐体として構成される。ファン収納部６０は、筐体用ファン（図示省略）を複数個内蔵している。ファン収納部６０には、筐体外の空気を筐体用ファンに導く筐体用吸気口（図示省略）が形成される。キャニスタ収納部６２のうち、ファン収納部６０の筐体用吸気口とは反対側の領域には、筐体内の空気を筐体外に排気する筐体用排気口が形成される（図示省略）。キャニスタ収納部６２の底部には、複数のコネクタ（図示省略）、例えば、１２０個のコネクタが高密度に配置されて、基板（図示省略）上に搭載されている。各コネクタは、筐体用吸気口と筐体用排気口とを結ぶ仮想の直線に沿って略平行に配置される。各コネクタには、それぞれドライブキャニスタ６４が搭載される。各ドライブキャニスタ６４は、ドライブ５２や基板などを収納するモジュールあるいはファンを収納するモジュールとして構成される。この際、各キャニスタ６４は、ドライブ５２とファン６６がモジュール化されたファン付きドライブモジュール、ファン６６のみがモジュール化されたファンモジュール、ドライブ５２のみがモジュール化されたドライブモジュールのいずれかのモジュールとして構成される。キャニスタ収納部６２底部の各コネクタは、各ドライブキャニスタ６４を着脱自在に支持するモジュール用コネクタとして構成される。ここで、モジュールとは、ドライブ５２又はファン、基板、コネクタ（キャニスタ収納部６２の底部のコネクタに搭載可能なコネクタ）など、複数の要素が組み合わされたものであって、全体として、略直方体形状で規定の外形寸法で構成されているものを意味する。

図３は、ファン付きドライブモジュールの要部分解斜視図である。図３において、ファン付きドライブモジュール７０は、ドライブ５２と、薄型のファン６６と、プリント基板（ドライブアダプタ）７２と、雄型ドライブコネクタ７４と、雌型ドライブコネクタ７６と、雄型ドライブコネクタ７８と、ファンコネクタ８０と、ファンケーブル８２を備えて構成される。ファン６６は、ドライブ５２のほぼ中央部に取り付けられ、ドライブ５２の背面側から吸気してドライブ５２の正面側に排気するドライブ用ファン（記憶デバイス用ファン）として構成される。プリント基板７２には、雌型ドライブコネクタ７６と雄型ドライブコネクタ７８及びファンコネクタ８０が搭載されている。雌型ドライブコネクタ７６は、ドライブ５２に搭載された雄型ドライブコネクタ７４と結合され、雄型ドライブコネクタ７８は、ドライブボックス１６のキャニスタ収納部６２に配置された雌型ドライブコネクタ（図示せず）と結合される。ファンコネクタ８０は、プリント基板７２上のコネクタ（図示せず）と結合され、ファンケーブル８２を介してファン６６と接続される。ファンケーブル８２は、ファン６６に電力を伝送するための電力線とファン６６に各種の信号を伝送するための信号線（いずれも図示せず）から構成される。

図４は、他のファン付きドライブモジュールの要部分解斜視図である。図４において、ファン付きドライブモジュール９０は、ドライブ５２と、ファン９２と、プリント基板（ドライブアダプタ）７２と、雄型ドライブコネクタ７４と、雌型ドライブコネクタ７６と、雄型ドライブコネクタ７８と、ファンコネクタ８０と、ファンケーブル９４を備えて構成される。ファン９２は、ドライブ５２の頂部（上部）に取り付けられ、ファン９２の上面側から吸気してドライブ５２側に排気するドライブ用ファン（記憶デバイス用ファン）として構成される。プリント基板７２には、雌型ドライブコネクタ７６と雄型ドライブコネクタ７８及びファンコネクタ８０が搭載されている。雌型ドライブコネクタ７６は、ドライブ５２に搭載された雄型ドライブコネクタ７４と結合され、雄型ドライブコネクタ７８は、ドライブボックス１６のキャニスタ収納部６２に配置された雌型ドライブコネクタ（図示せず）と結合される。ファンコネクタ８０は、プリント基板７２上のコネクタ（図示せず）と結合され、ファンケーブル９４を介してファン９２と接続される。ファンケーブル９４は、ファン９２に電力を伝送するための電力線とファン９２に各種の信号を伝送するための信号線（いずれも図示せず）から構成される。

図５は、ファンモジュールの要部分解斜視図である。図５において、ファンモジュール１００は、ファンケース１０２と、ファン１０４と、プリント基板（ドライブアダプタ）７２と、雄型ドライブコネクタ７８と、ファンコネクタ８０と、ファンケーブル１０６を備えて構成される。ファン１０４は、箱型形状のファンケース１０２の略中央部に配置され、ファン１０４の正面側（上面側）から吸気して排気口１０８から、隣接するモジュールの側面側に排気するドライブ用ファン（記憶デバイス用ファン）として構成される。プリント基板７２には、雄型ドライブコネクタ７８及びファンコネクタ８０が搭載されている。プリント基板７２は、ファンケース１０２の下部側に固定される。雄型ドライブコネクタ７８は、ドライブボックス１６のキャニスタ収納部６２に配置された雌型ドライブコネクタ（図示せず）と結合される。ファンコネクタ８０は、プリント基板７２上のコネクタ（図示せず）と結合され、ファンケーブル１０６を介してファン１０４と接続される。ファンケーブル１０６は、ファン１０４に電力を伝送するための電力線とファン１０４に各種の信号を伝送するための信号線（いずれも図示せず）から構成される。なお、モジュールとしては、ファンが搭載されず、ドライブ５２がコネクタを介してプリント基板７２に搭載されるドライブモジュールが存在する。

図６は、高性能用ドライブボックスの内部構成を説明するためのブロック図である。図６において、冷却性能が最も高い高性能（Hi-Performance）用ドライブボックス１６は、複数の基板２００、２０２、２０４と、複数の筐体用ファン２０６と、複数のコネクタ２０８を備えている。基板２００には、複数のモジュールが各筐体用ファン２０６の排気側に、筐体用ファン２０６からの冷却風が流れる方向に沿って略平行になって搭載されている。例えば、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６０のドライブ５２が搭載されたドライブモジュール１２０が筐体ファン２０６の排気側の領域に３列になって搭載されている。また筐体用ファン２０６の排気側から離れた領域には、Ｎｏ．６１〜Ｎｏ．１２０のドライブ５２が搭載されたファン付きドライブモジュール７０が３列になって搭載されている。なお、ファン付きドライブモジュール７０の代わりにファン付きドライブモジュール９０を搭載することもできる。各モジュール内のドライブ５２は、回路パターン２１０、２１２を介していずれかのコネクタ２０８に接続される。

各基板２０２、２０４は、複数のエキスパンダ（ＥＸＰ）５０と、マイクロコントローラ（Micro）２２０と、フラッシュメモリ（Flash）２２２と、外部接続コネクタ２２４、２２６を備えて構成される。各エキスパンダ５０は、マイクロコントローラ２２０、フラッシュメモリ２２２、外部接続コネクタ２２４または外部接続コネクタ２２６に接続されるとともにコネクタ２０８に接続される。マイクロコントローラ２２０は、コネクタ２０８に接続されるとともに、フラッシュメモリ２２２に接続される。外部接続コネクタ２２４は、互いに接続されるとともに、ネットワーク２０または２２を介してディスクアダプタ３４に接続される。外部接続コネクタ２２６は、互いに接続されるとともに、内部ネットワーク５６または５８を介して他のドライブボックス１６に接続される。マイクロコントローラ２２０は、各ドライブ５２を監視するとともに、ファン付きドライブモジュール７０に搭載されたファン６６の回転数などを制御する。この際、マイクロコントローラ２２０は、フラッシュメモリ２２２に記録された閾値などを基にファン６６の回転数を制御する。

高性能用ドライブボックス１６においては、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６０のドライブ５２が搭載されたドライブモジュール１２０に対しては、筐体用ファン２０６の冷却風によって十分に冷却することができる。一方、Ｎｏ．６１〜Ｎｏ．１２０のドライブ５２に対しては、ファン付きドライブモジュール７０に搭載されたファン６６によって各ドライブ５２を十分に冷却することができる。このため、高性能用ドライブボックス１６内に複数のドライブ５２が高密度に搭載されても、高い冷却性能で高性能用ドライブボックス１６内の各ドライブ５２を冷却することができる。

図７は、中間性能用ドライブボックスの内部構成を説明するためのブロック図である。図７において、冷却性能が中間となる中間性能（Middle-Performance）用ドライブボックス１６は、複数の基板２００、２０２、２０４と、複数の筐体用ファン２０６と、複数のコネクタ２０８を備えている。基板２００には、複数のモジュールが各筐体用ファン２０６の排気側に搭載されている。基板２００のうち筐体用ファン２０６の排気側近傍の領域には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４０のドライブ５２を含むドライブモジュール１２０が２列になって配置され、筐体用ファン２０６の排気側から離れた領域には、複数種類のモジュールが分散して配置される。例えば、Ｎｏ．４４、４８、５２、５６、６０、６１、６３、６５、６７、６９、７１、７３、７５、７７、７９、８２、８６、９０、９４、９８のドライブ５２を含むファンモジュール１００と、Ｎｏ．４１〜４３、４５〜４７、４９〜５１、５３〜５５、５７〜５９、６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０、８１、８３〜８５、８７〜８９、９１〜９３、９５〜９７、９９〜１００のドライブ５２を含むドライブモジュール１２０が搭載される。また、筐体用ファン２０６から最も離れた領域には、Ｎｏ．１０４、１０８、１１２、１１６、１２０のドライブ５２を含むファン付きドライブモジュール７０と、Ｎｏ．１０１〜１０３、１０５〜１０７、１０９〜１１１、１１３〜１１５、１１７〜１１９のドライブ５２を含むドライブモジュール１２０が搭載される。

ファンモジュール１００は、ファン１０４が正面から吸気した後、この吸気を側面側から排気するため、ファンモジュール１００に隣接したドライブモジュール１２０内のドライブ５２を効率良く冷却することができる。筐体用ファン２０６から離れた領域に配置されたドライブ５２は十分に冷却されない恐れがあるが、これらの領域には、ファン付きドライブモジュール７０が搭載されているので、ファン付きドライブモジュール７０内のドライブ５２をファン６６で効率良く冷却することができる。なお、図６に示される高性能用ドライブボックス１６の代わりに、図７に示される中間性能用ドライブボック１６を高性能用ドライブボックスとして用いることもできる。

図８は、低性能用ドライブボックスの内部構成を説明するためのブロック図である。図８において、冷却性能が最も低い低性能（Low-Performance）用ドライブボックス１６は、複数の基板２００、２０２、２０４と、複数の筐体用ファン２０６と、複数のコネクタ２０８を備えている。基板２００には、複数のモジュールが各筐体用ファン２０６の排気側に搭載されている。この基板２００には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２０のドライブ１２０のドライブ５２を含むドライブモジュール１２０のみが搭載される。基板２００に搭載されたドライブモジュール１２０内の各ドライブ５２は、筐体用ファン２０６によってのみ冷却される。このため、各ドライブモジュール１２０に搭載されるドライブ５２としては、消費電力が低いものを用いることが望ましい。

図９は、複数のドライブボックスが搭載された筐体の斜視図である。図９において、筐体３００には、底部側からコントローラボックス１４が搭載され、コントローラボックス１４の上には、複数のドライブボックス１６が多段に搭載されている。この際、コントローラボックス１４の上には、高性能用ドライブボックス１６が搭載され、その上に、中間性能用ドライブボックス１６が搭載され、さらにその上には低性能用ドライブボックス１６が搭載される。コントローラボックス１４の上に複数のドライブボックス１６を積み重ねるように搭載する場合、各ドライブボックス１６内のエキスパンダ５０は、順次カスケード接続（縦続接続）されるため、各エキスパンダ５０のスイッチング処理によるレイテンシ（遅延時間）が発生することがある。この際、コントローラボックス１４内のディスクアダプタ３４から論理的或いは物理的に遠くなるエキスパンダ５０程ＩＯ（Input Output）性能が低下する。このため、コントローラボックス１４に最も近い位置に高性能用ドライブボックス１６を搭載し、その上に中間性能用ドライブボックス１６を搭載し、さらにその上に低性能用ドライブボックス１６を搭載することで、レイテンシの発生に伴ってエキスパンダ５０のＩＯ性能が低下するのを抑制している。なお、筐体３００のうちコントローラボックス１４の上に、高性能用ドライブボックス１６と中間性能用ドライブボックス１６が多段に搭載された場合、高性能用ドライブボックス１６は、下段側筐体として構成され、中間性能用ドライブボックス１６は、上段側筐体として構成される。

なお、各ドライブボックス１６に搭載されるコネクタとしては、ＮＶＭｅ規格に適合するタイプのもの、例えばＳＦＦ（Small Form Factor）-８６３９と呼ばれるものが用いられる。

図１０は、ドライブボックス内の電気回路の接続関係を説明するためのブロック図である。図１０（Ａ）において、ドライブボックス１６内にドライブモジュール１２０が搭載された場合、エキスパンダ５０からドライブモジュール１２０に対してプロトコル信号４００が出力され、ドライブモジュール１２０から、エキスパンダ５０に対して、応答信号４０２が出力されると共に、モジュールが搭載されたことを示すローレベルのプレゼンス信号４０４が出力される。一方、マイクロコントローラ２２０は、ドライブモジュール１２０に対して、ファンの回転を制御するためのＰＷＭ制御信号４０６を出力する。この際、ドライブモジュール１２０には、ファンが搭載されていないため、ドライブモジュール１２０からマイクロコントローラ２２０に対して、ファンが搭載されていない旨の信号である、ハイレベルのファンモジュール信号４１０が出力されると共に、回転数が零となる回転数検知信号４０８が出力される。

図１０（Ｂ）において、ドライブボックス１６内にファンモジュール１００が搭載された場合、エキスパンダ５０からファンモジュール１００に対してプロトコルリンク信号４００が出力されると、このプロトコルリンク信号４００がそのままエキスパンダ５０にループバックされる。ファンモジュール１００からエキスパンダ５０には、モジュールが搭載されたことを示すローレベルのプレゼンス信号４０４が出力される。一方、マイクロコントローラ２２０からＰＷＭ制御信号４０６がファンモジュール１００に出力されると、ファンモジュール１００では、ＰＷＭ制御信号４０６に従ってファン１０４の回転が制御される。このとき、ファンモジュール１００からマイクロコントローラ２２０に対してファン１０４の回転数を示す回転数検知信号４０８が出力される。またファンモジュール１００からマイクロコントローラ２２０に対して、ファン１０４が搭載されている旨の信号として、ローレベルのファンモジュール信号４１０が出力される。

図１０（Ｃ）において、ドライブボックス１６内にファン付きドライブモジュール７０が搭載された場合、エキスパンダ５０からファン付きドライブモジュール７０に対してプロトコルリンク信号４００が出力されると、ファン付きドライブモジュール７０からエキスパンダ５０に対して応答信号４０２が出力されるとともに、モジュールが搭載されたことを示すローレベルのプレゼンス信号４０４が出力される。

一方、マイクロコントローラ２２０からファン付きドライブモジュール７０に対してＰＷＭ制御信号４０６が出力される。これにより、ファン付きドライブモジュール７０内のファン６６がＰＷＭ制御信号４０６に従って回転する。このとき、ファン付きドライブモジュール７０からマイクロコントローラ２２０に対して、ファン６６の回転数を示す回転数検知信号４０８が出力されるとともに、ファン６６が搭載されている旨を示すローレベルの信号である、ファンモジュール信号４１０が出力される。

図１１は、管理テーブルの構成図である。図１１において、管理テーブル５００は、エキスパンダ５０又はマイクロコントローラ２２０によって管理され、各フラッシュメモリ２２２に格納されるテーブルであって、項目５０２と、値５０４から構成される。項目５０２には、実装ロケーション５０６と、モジュールタイプ５０８と、ＩＤ（Identification）５１０と、温度５１２がドライブ５２の数に応じて格納される。値５０４には、各項目５０２の値等が格納される。

実装ロケーション５０６は、ドライブボックス１６に搭載される各ドライブ５２またはモジュールの実装位置を示す情報であって、実装ロケーション５０２には、例えば、１２０個のドライブ５２が搭載される場合、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２０のうちいずれかの番号が格納される。

モジュールタイプ５０８は、ドライブ５２を含む３種類のモジュールのタイプを識別するための情報である。モジュールタイプ５０４には、ドライブモジュール１２０の場合には、「１」の番号が格納され、ファン付きドライブモジュール７０の場合には、「２」の番号が格納され、ファンモジュール１００の場合には、「３」の番号が格納される。

ＩＤ５１０は、ドライブ５２を識別するための情報であって、例えば、ドライブ５２が、ＮＶＭｅの規格に適合する記憶デバイスの場合には、「AAAA」の情報が格納される。温度５１２は、ドライブ５２の内部温度センサで検出される温度である。温度５１２には、例えば、Ｎｏ．１のドライブ５２の温度が４５℃である場合、「４５」の情報が格納される。

なお、管理テーブル５００で、ファン付きドライブモジュール７０又はファンモジュール１００に搭載されるファン６６又は１０４の回転数、各ドライブ５２に対する設定温度とその閾値等を管理することもできる。この際、マイクロコントローラ２２０は、ドライブ５２で検出された温度と設定温度とを比較し、検出温度が設定温度を超えたか否かに応じてファンの回転数を制御することができる。例えば、検出された温度が設定温度を超えたときには、マイクロコントローラ２２０は、ファンの回転数を上げるためのＰＷＭ制御信号４０６を出力し、その後検出温度が設定温度を超えたときには、さらにファンの回転数を高くするためのＰＷＭ制御信号４０６を出力することができる。

図１２は、エキスパンダの動作を説明するためのフローチャートである。図１２において、まず、エキスパンダ５０は、アイドル（状態）にあり（Ｓ１）、ドライブボックス１６内のいずれかにモジュールが挿入されたか否かを判定する。すなわち、エキスパンダ５０は、ドライブボックス１６へのモジュール挿入検知がされたか否かを判定する（Ｓ２）。例えば、いずれかのモジュールから、モジュールが搭載されたことを示すローレベルのプレゼンス信号４０４を受信したか否かを判定する。ステップＳ２で否定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、ステップＳ１の処理に戻り、ステップＳ２で肯定の判定結果を得た場合、モジュールに対してプロトコルリンク信号４００を発信し（Ｓ３）、リンク応答があるか否かを判定する（Ｓ４）。すなわち、エキスパンダ５０は、モジュールから応答信号４０２を受信したか否かを判定する。

ステップＳ４で否定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、自リンク信号がループバックされたか否かを判定する（Ｓ５）。すなわち、エキスパンダ５０は、モジュールに送信したプロトコルリンク信号４００がそのまま応答信号４０２としてループバックされたか否かを判定する。

ステップＳ５で否定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、異常・障害処理を実行する。一方、ステップＳ５で肯定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、プロトコルリンク信号４００がそのまま応答信号４０２としてループバックされたことを条件に、モジュールをファンモジュール１００として認識し（Ｓ７）、応答信号４０２からファンモジュール１００のロケーション（搭載位置）を認識するとともに、認識したロケーションを基にファンのＩＤを認識し（Ｓ８）、その後アイドル（状態）となり（Ｓ９）、ステップＳ１の処理に戻る。

また、ステップＳ４で肯定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、応答信号４０２を受信したことを条件に、プロトコルリンクを開始し（Ｓ１０）、モジュールに搭載されたドライブ５２の実装を認識するための処理を行い（Ｓ１１）、マイクロコントローラ２２０がモジュールから、ローレベルのファンモジュール信号４１０を検出したか否かを判定する（Ｓ１２）。

ステップＳ１２で肯定の判定結果を得た場合、即ち、マイクロコントローラ２２０からファンモジュール信号４１０を検出した旨の信号を受信した場合、エキスパンダ５０は、モジュールをファン付きドライブモジュール７０として認識し（Ｓ１３）、モジュールからの応答信号４０２を基にファン付きドライブモジュール７０のロケーションを認識するとともに、認識したロケーションを基にドライブ５２のＩＤを認識し（Ｓ１４）、その後アイドル（状態）となり（Ｓ１５）、ステップＳ１の処理に戻る。

一方、ステップＳ１２で否定の判定結果を得た場合、マイクロコントローラ２２０がモジュールから、ローレベルのファンモジュール信号４１０を検出していない場合、エキスパンダ５０は、モジュールをドライブモジュール１２０として認識し（Ｓ１６）、モジュールからの応答信号４０２を基にドライブモジュール１２０のロケーションを認識するとともに、認識したロケーションを基にドライブ５２のＩＤを認識し（Ｓ１７）、その後アイドル（状態）となり（Ｓ１８）、ステップＳ１の処理に戻る。

図１３は、エキスパンダの温度管理方法を説明するためのフローチャートである。図１３において、エキスパンダ５０は、各ドライブ５２に内蔵された内部温度センサから定期的にドライブ温度情報を採取し（Ｓ２１）、採取したドライブ温度情報を、各ドライブ５２の検出温度として管理テーブル５００の情報（温度５１２）を更新し（Ｓ２２）、全てのドライブ５２の検出温度が、温度閾値Tth以下であるか否かを判定する（Ｓ２３）。

ステップＳ２３で肯定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、各ドライブ５２からドライブ温度情報を採取するための処理を実行し（Ｓ２４）、ステップＳ２１の処理に戻る。

一方、ステップＳ２３で否定の判定結果を得た場合、即ち、少なくとも１つのドライブ５２の温度が温度閾値Tthを超えている場合、エキスパンダ５０は、検出温度が温度閾値Tthを超えた高温ドライブ５２にファンがあるか否かを判定する（Ｓ２５）。

ステップＳ２５で肯定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、高温ドライブ５２が搭載されたモジュールのファンに対して、ドライブ温度に応じたファン回転数を設定し（Ｓ２６）、マイクロコントローラ２２０から、ファンの回転数を読み取り（Ｓ２７）、ファンの回転数が設定回転数か否かを判定する（Ｓ２８）。

ステップＳ２８で肯定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、ドライブ温度情報を採取するための処理を開始し（Ｓ２９）、その後ステップ２１の処理に戻り、ステップＳ２８で否定の判定結果を得た場合、ファン異常としての例外処理、例えば、アラームを発生するための処理を実行し（Ｓ３０）、このルーチンでの処理を終了する。

一方、ステップＳ２５で否定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、高温ドライブが配置されたエリアであって、冷却可能エリアにファンモジュール１００が実装されているか否かを判定する（Ｓ３１）。

ステップＳ３１で肯定の判定結果を得た場合、エキスパンダ５０は、ドライブ温度に応じたファン回転数を設定し（Ｓ３２）、マイクロコントローラ２２０から、ファンの回転数を読み取り（Ｓ３３）、ファン回転数が設定回転数か否かを判定する（Ｓ３４）。

エキスパンダ５０は、ステップＳ３４で否定の判定結果を得た場合、ファン異常として例外処理を実行し（Ｓ３０）、その後、このルーチンでの処理を終了し、ステップＳ３４で肯定の判定結果を得た場合、ドライブ５２の温度情報を採取するための処理を開始し（Ｓ３５）、ステップＳ２１の処理に戻る。

一方、ステップＳ３１で否定の判定結果を得た場合、即ち、高温ドライブを冷却することが不可能である場合、エキスパンダ５０は、警告をＣＰＵ３２へ発行するための処理を実行し（Ｓ３６）、その後、ドライブ５２の温度情報を採取するための処理を開始し（Ｓ３７）、ステップＳ２１の処理に戻る。この後、エキスパンダ５０は、ステップＳ２１〜Ｓ３７の処理を繰り返す。

本実施例によれば、高密度に搭載された記憶デバイスに対する冷却を効率良く行うことができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、エキスパンダ５０と、マイクロコントローラ２２０と、フラッシュメモリ２２２を一体化し、一体化したものを、ドライブボックス（筐体）１６に搭載された各モジュールと情報の送受信を行い、各モジュールの位置と種別を管理するドライブコントローラ或いはドライブ用コンピュータとして用いることもできる。この場合、記憶媒体のフラッシュメモリ２２２に、プログラムとして、ドライブコントローラ或いはドライブ用コンピュータに実行させるための記憶デバイス管理プログラムを格納することができる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に記録して置くことができる。

１０、１２ホスト、１４コントローラボックス、１６ドライブボックス、１８ネットワーク、３０チャンネルアダプタ、３２ CPU、３４ディスクアダプタ、５０エキスパンダ、５２ドライブ、６０ファン収納部、６２キャニスタ収納部、６６ファン、７０ファン付きドライブモジュール、１００ファンモジュール、１０４ファン、１２０ドライブモジュール、２２０マイクロコントローラ、２２２フラッシュメモリ。

Claims

データを記憶する複数の記憶デバイスを有するストレージ装置であって、
筐体用ファンを収納するための第１の収納部と前記記憶デバイスを収納するための第２の収納部を含む１以上の筐体と、
前記複数の記憶デバイスの中の一つの記憶デバイス又は記憶デバイス用ファンのうち少なくとも一方がモジュール化された複数のモジュールと、
前記第２の収納部に配置されて、前記モジュールの各々を着脱自在に支持する複数のモジュール用コネクタと、を有し、
前記第１の収納部には、前記筐体外の空気を前記筐体用ファンに導く筐体用吸気口が形成され、
前記第２の収納部には、前記筐体内の空気を前記筐体外に排気する筐体用排気口が形成され、
前記複数のモジュールのうち一部のモジュールは、
前記一つの記憶デバイスがモジュール化された記憶デバイスモジュールで構成され、
前記複数のモジュールのうち他のモジュールは、
前記一つの記憶デバイス及び前記記憶デバイス用ファンがモジュール化されたファン付き記憶デバイスモジュール、又は前記記憶デバイス用ファンがモジュール化されたファンモジュールのうち少なくとも一方のモジュールで構成されることを特徴とするストレージ装置。
請求項１に記載のストレージ装置において、
前記他のモジュールは、
前記ファン付き記憶デバイスモジュールで構成され、前記第２の収納部のうち前記筐体用吸気口から離れた領域であって、前記筐体用排気口に近接した排気側の領域に搭載されていることを特徴とするストレージ装置。
請求項１に記載のストレージ装置において、
前記第２の収納部のうち、前記第１の収納部に近接した吸気側の領域には、前記記憶デバイスモジュールが２以上搭載され、前記第２の収納部のうち、前記筐体用排気口に近接した排気側の領域には、前記記憶デバイスモジュールと前記ファン付き記憶デバイスモジュールがそれぞれ２以上搭載され、前記第２の収納部のうち、前記吸気側の領域と前記排気側の領域との間の中間領域には、前記ファンモジュールと前記記憶デバイスモジュールがそれぞれ２以上搭載されていることを特徴とするストレージ装置。
請求項３に記載のストレージ装置において、
前記排気側の領域には、前記記憶デバイスモジュールと前記ファン付き記憶デバイスモジュールが分散して配置され、
前記ファン付き記憶デバイスモジュールの記憶デバイス用ファンは、当該ファン付き記憶デバイスモジュール内の記憶デバイスを冷却すると共に、相隣接する記憶デバイスモジュールの記憶デバイスを冷却することを特徴とするストレージ装置。
請求項３に記載のストレージ装置において、
前記中間領域には、前記記憶デバイスモジュールと前記ファンモジュールが分散して配置され、
前記ファンモジュールの記憶デバイス用ファンは、当該ファンモジュールに隣接する記憶デバイスモジュールの記憶デバイスを冷却することを特徴とするストレージ装置。
請求項１に記載のストレージ装置において、
前記ファン付き記憶デバイスモジュールの記憶デバイスは、前記記憶デバイスモジュールの記憶デバイスよりも消費電力の高い記憶デバイスで構成されることを特徴とするストレージ装置。
請求項１に記載のストレージ装置において、
プロセッサを更に有し、
前記筐体は、前記プロセッサの上部に多段になって配置され、
前記筐体のうち前記プロセッサに近接した下段側筐体には、前記ファン付き記憶デバイスモジュールと前記記憶デバイスモジュールがそれぞれ２以上分散して搭載され、前記下段側筐体の上部に配置された上段側筐体には、前記記憶デバイスモジュールと前記ファンモジュールがそれぞれ２以上分散して搭載されることを特徴とするストレージ装置。
請求項１に記載のストレージ装置において、
前記筐体に搭載された各モジュールと情報の送受信を行い、前記各モジュールの位置と種別を管理するドライブコントローラを有し、
前記ドライブコントローラは、
前記モジュールのうち前記記憶デバイスが存在するモジュールに配置された記憶デバイスから温度情報を採取し、前記採取した温度情報から得られたデバイス温度と温度閾値とを比較し、前記デバイス温度が前記温度閾値を超えた場合、前記デバイス温度が前記温度閾値を超えた高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在するか否かを判定し、前記高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在すると判定した場合、前記記憶デバイス用ファンの回転数を前記高温記憶デバイスのデバイス温度に応じた設定回転数に制御し、前記高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在しないと判定した場合、前記高温記憶デバイスのモジュールを冷却可能エリアに前記ファンモジュールが実装されているか否かを判定し、前記冷却可能エリアに前記ファンモジュールが実装されていると判定した場合、前記ファンモジュールの記憶デバイス用ファンの回転数を前記高温記憶デバイスのデバイス温度に応じた設定回転数に制御することを特徴とするストレージ装置。
請求項８に記載のストレージ装置において、
前記ドライブコントローラは、
前記高温記憶デバイスのモジュールにプロトコルリンク信号を送信した後、前記高温記憶デバイスのモジュールから前記プロトコルリンク信号に応答した応答信号を受信し、且つ前記高温記憶デバイスのモジュールから前記記憶デバイス用ファンが搭載されていることを示すファンモジュール信号を受信した場合、前記高温記憶デバイスのモジュールを前記ファン付き記憶デバイスモジュールとして認識し、前記高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在すると判定し、
前記高温記憶デバイスのモジュールにプロトコルリンク信号を送信した後、前記高温記憶デバイスのモジュールから前記プロトコルリンク信号がそのまま応答信号としてループバックされた場合、前記高温記憶デバイスのモジュールを前記ファンモジュールとして認識し、前記冷却可能エリアに前記ファンモジュールが実装されていると判定することを特徴とするストレージ装置。
筐体内に搭載されて、複数の記憶デバイスの中の一つの記憶デバイス又は記憶デバイス用ファンのうち少なくとも一方がモジュール化された複数のモジュールと情報の送受信を行い、前記各モジュールの位置と種別を管理するコンピュータに、
前記モジュールのうち前記記憶デバイスが存在するモジュールに配置された記憶デバイスから温度情報を採取して、前記採取した温度情報から得られたデバイス温度と温度閾値とを比較する第１のステップと、
前記第１のステップの比較結果から前記デバイス温度が前記温度閾値を超えた場合、前記デバイス温度が前記温度閾値を超えた高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在するか否かを判定する第２のステップと
前記第２のステップで、前記高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在すると判定した場合、前記記憶デバイス用ファンの回転数を前記高温記憶デバイスのデバイス温度に応じた設定回転数に制御する第３のステップと、
前記第２のステップで、前記高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在しないと判定した場合、前記高温記憶デバイスのモジュールを冷却可能エリアに前記ファンモジュールが実装されているか否かを判定する第４のステップと、
前記第４のステップで、前記冷却可能エリアに前記ファンモジュールが実装されていると判定した場合、前記ファンモジュールの記憶デバイス用ファンの回転数を前記高温記憶デバイスのデバイス温度に応じた設定回転数に制御する第５のステップと、を実行させることを特徴とする記憶デバイス管理プログラム。
請求項１０に記載の記憶デバイス管理プログラムにおいて、
前記第２のステップでは、
前記高温記憶デバイスのモジュールにプロトコルリンク信号を送信した後、前記高温記憶デバイスのモジュールから前記プロトコルリンク信号に応答した応答信号を受信し、且つ前記高温記憶デバイスのモジュールから前記記憶デバイス用ファンが搭載されていることを示すファンモジュール信号を受信した場合、前記高温記憶デバイスのモジュールを前記ファン付き記憶デバイスモジュールとして認識し、前記高温記憶デバイスのモジュールに前記記憶デバイス用ファンが存在すると判定し、
前記第４のステップでは、
前記高温記憶デバイスのモジュールにプロトコルリンク信号を送信した後、前記高温記憶デバイスのモジュールから前記プロトコルリンク信号がそのまま応答信号としてループバックされた場合、前記高温記憶デバイスのモジュールを前記ファンモジュールとして認識し、前記冷却可能エリアに前記ファンモジュールが実装されていると判定することを特徴とする記憶デバイス管理プログラム。