JP6805838B2 - ディスク管理システム、ディスク管理方法、および、ディスク管理プログラム - Google Patents

ディスク管理システム、ディスク管理方法、および、ディスク管理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、ディスク管理システム、ディスク管理方法、および、ディスク管理プログラム、特に、メディアエラーチェックを行うディスク管理システム等に関する。
ディスクアレイ装置は、データ保全を目的として、RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)構成によりディスクを冗長化させる。しかしながら、冗長化されたディスクの同一アドレスでメディアエラーとなった場合、データは消失する。
その場合でも、データが消失した箇所が、ユーザにとって重要なデータを格納していた領域であったのか、全くの未使用領域であったかの切り分けが可能であり、未使用だったのであればデータ消失に対する対応も可能である。(後述する特許文献1参照)。
しかしながら、ディスクアレイコントローラのファームウェア等が実施するメディアエラーチェックによってデータ消失が検出された場合、使用状況の確認は困難である。チェック時の入出力が、OSOperating System)を経由しない為である。
特許文献1は、この問題に対応するディスクアレイコントローラを開示する。この、ディスクアレイコントローラは、データ読み出しに失敗したストライプが未使用であれば、冗長ディスク装置のデータによるデータ復旧は行わず、代替セクター割当と代替セクターへの固定データ書き込みで復旧を完了させる。これを行う為、このディスクアレイコントローラは、媒体検査を行う前に、その時点のファイルシステムによる論理ブロックの使用状況についての情報を、ホスト計算機から取得している。
特開2003―303057号公報
特許文献1のディスクアレイコントローラは、メディアエラーチェックに先立ち、その時点のファイルシステムにおけるストライプの使用状況についての情報を、ホスト計算機から取得する。そのためチェックの実行効率が悪い。メディアエラーチェックを行うたびに多量な情報の授受オーバヘッドが発生するとともに、メディアエラーチェック中は、ファイルの生成、消滅、拡張のストライプの使用状況変更が出来ないからである。
なお、この課題は、RAIDを構成するディスク装置に限られない。単体のディスク装置のメディアエラーチェックについても、同様の課題は存在する。
本発明は、上記課題を解決し、効率の良いメディアエラーチェックを提供することを目的とする。
本発明の1実施の形態のディスク管理システムは、ディスク装置の閉塞されていない物理ブロックが割り当てられている論理ブロックを、確保してデータ書き込み領域として使用するOSと、前記物理ブロックのアドレスを入力されて、当該物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックのアドレスに変換し、変換されたアドレスの前記論理ブロックが、使用中であるか否かを示す使用状況情報を、前記OSから取得して出力する駆動手段と、前記ディスク装置の前記物理ブロックに対して順次テストリードを実行し、媒体障害を検出すると、前記駆動手段から前記使用状況情報を取得して、前記媒体障害のあった前記物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックが使用中であるか判定し、a)未使用であれば当該物理ブロックを閉塞して次の前記物理ブロックの前記テストリードに進み、b)使用中であれば、障害報告を出力する媒体検査手段と、を包含する
本発明の1実施の形態のディスク管理方法は、閉塞されていない物理ブロックが割り当てられている論理ブロックが、データ書き込み領域として使用されている前記ディスク装置の、前記物理ブロックに対して順次テストリードを実行し、媒体障害を検出すると、検出された前記物理ブロックのアドレスを、当該物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックのアドレスに変換し、変換されたアドレスの前記論理ブロックが、使用中であるか否かを示す使用状況情報を取得して、当該論理ブロックが使用中であるか判定し、a)未使用であれば当該物理ブロックを閉塞して次の前記物理ブロックの前記テストリードに進み、b)使用中であれば、障害報告を出力する。
本発明の1実施の形態のディスク管理プログラムは、ディスク装置の閉塞されていない物理ブロックが割り当てられている論理ブロックを、確保してデータ書き込み領域として使用するOS処理と、前記物理ブロックのアドレスを入力されて、当該物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックのアドレスに変換し、変換されたアドレスの前記論理ブロックが、使用中であるか否かを示す使用状況情報を、前記OSから取得して出力する駆動処理と、前記ディスク装置の前記物理ブロックに対して順次テストリードを実行し、媒体障害を検出すると、前記駆動手段から前記使用状況情報を取得して、前記媒体障害のあった前記物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックが使用中であるか判定し、a)未使用であれば当該物理ブロックを閉塞して次の前記物理ブロックの前記テストリードに進み、b)使用中であれば、障害報告を出力する媒体検査処理と、をコンピュータに実行させる。
本発明にかかるディスク管理システムは、効率の良いメディアエラーチェックを実施することが出来る。
図1は、第1の実施の形態にかかるディスク管理システム40の構成を示す図である。 図2は、コンピュータ装置60の構成図である。 図3は、ディスク管理システム40が実行する媒体検査処理のフローチャートである。 図4は、第1の実施の形態にかかるディスク管理システム40の構成を示す図である。
<第1の実施の形態>
<構成>
図1は、第1の実施の形態にかかるディスク管理システム40の構成を示す図である。ディスク管理システム40は、ディスク管理装置20、ディスク管理装置20に接続されたディスク制御装置10、および、ディスク制御装置10に接続されたディスク装置30を包含する。
ディスク管理装置20は、ホストサーバ等と呼ばれることも有り、OS21、および、駆動部22を備える。OS21は、一般的なオペレーティングシステムの機能を備える。OS21は、特に、ディスク装置30の未使用中の論理ブロックを確保して、データ格納域として使用するモジュール、例えば、ファイルシステム、データベースシステム、を包含する。駆動部22は、ファイルシステム等から起動されて、ディスク装置30に対する入出力を実行する。
ディスク制御装置10は、ディスクコントローラ等と呼ばれることも有り、媒体検査部11、管理テーブル12、および、入出力部13を備える。入出力部13は、駆動部22から起動されて、ファイルシステム等のための入出力を実行する。媒体検査部11、および、管理テーブル12については、後述する。
ディスク装置30は、例えば、磁気ディスク装置である。ディスク装置30は、複数台存在するときは、RAIDを構成していても良い。ディスク装置30の記憶領域は、複数の、例えば521バイトの物理ブロックに分割されている。OS21の管理単位である論理ブロックには、連続したアドレスの複数の物理ブロックが割り当てられている。論理ブロックは、例えば8キロバイトである。論理ブロックのサイズは、OS21が決定する。
OS21は論理ブロック単位で処理を行い、媒体検査部11や入出力部13は物理ブロック単位で処理を行う。駆動部22は、論理ブロックと物理ブロックのアドレスの変換を行う。
ディスク制御装置10の媒体検査部11は、ディスク装置30の媒体不良、メディアエラーとも呼ばれる、の検査を行う。媒体検査部11は、ディスク装置30の物理ブロックを、例えばアドレス順に、順次テストリードしてメディアエラーの検査を行う。媒体検査部11は、或る物理ブロックのメディアエラーを検出すると、以下の処置を行う。
・障害のある物理ブロックが使用中であれば、冗長構成を成す他のディスク装置30のデータで復旧を試み、復旧に失敗すれば、例えばOS21に報告する。
・障害のある物理ブロックが未使用であれば、当該物理ブロックの閉塞を管理テーブル12に記録する。閉塞された物理ブロックは、OS21に使用される論理ブロックに割当てられない。
ここで、ディスク制御装置10の媒体検査部11、および、入出力部13は、論理回路で構成される。
ディスク制御装置10は、コンピュータ装置60により実現されても良い。図2は、コンピュータ装置60の構成図である。コンピュータ装置60は、バス64で相互に接続された、プロセッサ61、主記憶部63、および、外部記憶装置62を備える。プロセッサ61は、バス64を経由して、主記憶部63、および、外部記憶装置62に対してデータの読み書きを行う。また、プロセッサ61は、主記憶部63に格納されているプログラム65を実行する。なお、プログラム65は、当初外部記憶装置62に格納されており、コンピュータ装置60の初期設定時に、プロセッサ61が外部記憶装置62から主記憶部63にロードしても良い。
ここで、主記憶部63は半導体メモリ装置である。外部記憶装置62はHDD(Hard Disk Drive)、または、半導体記憶装置等の記憶装置である。
ディスク制御装置10のプロセッサ61は、プログラム65を実行することにより、媒体検査部11、および、入出力部13として機能する。すなわち、プロセッサ61は、プログラム65を実行することにより、媒体検査部11、および、入出力部13が行う処理を実行する。
外部記憶装置62は、OS21から取得した論理ブロックの使用状況情報の記憶域として使用されても良い。
なお、図6のプログラム65は、図示されないROM(Read Only Memory)に記憶されたファームウェアであっても良い。すなわち、媒体検査部11、および、入出力部13は、ファームウェアによって、実現されても良い。
ディスク管理装置20は、コンピュータ装置60により実現されている。ディスク管理装置20のプロセッサ61は、プログラム65を実行することにより、OS21、および、駆動部22として機能する。
<動作>
図3は、ディスク管理システム40が実行する媒体検査処理のフローチャートである。
まず、ディスク制御装置10において、例えば定期的に、あるいは、コマンドにより、媒体検査部11が起動される。媒体検査部11は、検査対象のディスク装置30、例えば、図1のディスク装置30(1)を選択する。
起動された媒体検査部11は、選択したディスク装置30(1)の先頭の物理ブロックのブロックを選択し、テスト用のリードを発行する(S1)。正常であれば(S2でY)、媒体検査部11は、順次(S8でN)、次の物理ブロックにテストリードを発行し、ディスク装置30(1)の全ての物理ブロックのテストが終了するまで(S8でY)、これを繰り返す。この後、媒体検査部11は、次の検査対象のディスク装置30、例えば、図1のディスク装置30(2)を選択し、同様の検査を行う。
検査対象ディスク装置30の或る物理ブロックのテストリード(S1)でメディアエラーが検出されると(S2でN)、媒体検査部11は、他のディスク装置30内の同一アドレスの物理ブロックにテストリードを発行する(S3)。ここで、他のディスク装置30は、検査対象ディスク装置30、例えばディスク装置30(1)の冗長データを格納しているディスク装置30、例えばディスク装置30(2)を指す。
冗長データを格納するディスク装置30へのテストリード(S3)が正常に終われば(S4でY)、媒体検査部11は、メディアエラーが検出された物理ブロックのデータを冗長データで修復し(S9)、検査を継続する。
冗長ディスク装置30へのテストリード(S3)も異常に終われば(S4でN)、媒体検査部11は、駆動部22を経由して、OS21からメディアエラーが検出された物理ブロックが割り当てられている論理ブロックが使用されているか否かを示す使用状況情報を取得する(S5)。本ステップの処理には、代替可能な幾つかのやり方がある。
第1のやり方は、以下の通りである。先ず、媒体検査部11は、駆動部22にメディアエラーが検出されたことと、メディアエラーが検出された物理ブロックのアドレスを通知する。
通知を受けた駆動部22は、OS21から、全論理ブロックの使用状況がわかるテーブル情報、および、論理ブロックサイズ等アドレス変換に必要な情報を取得する。次いで、駆動部22は、メディアエラーが検出された物理ブロックのアドレスを、当該物理ブロックが割り当てられている論理ブロックのアドレスに変換する。この変換は、論理ブロックと物理ブロックのサイズ比に基づいて行われる。最後に、駆動部22は、論理ブロックのアドレスとOS21から得たテーブル情報を媒体検査部11に通知する。
なお、OS21は、論理アドレスの使用状況がわかるテーブル情報を出力した後、後述する解除通知まで、論理ブロックの使用状況を変更する処理は行わない。この処理は、例えば、ファイルの生成、拡張、消去である。
なお、駆動部22は、論理ブロックのアドレスとOS21から得たテーブル情報を媒体検査部11に通知する代わりに、OS21から得たテーブル情報を論理ブロックのアドレスで検索して、論理ブロックが使用されているか否かだけを、媒体検査部11に通知しても良い。
第2のやり方は、以下の通りである。先ず、媒体検査部11は、駆動部22にメディアエラーが検出されたことと、メディアエラーが検出された物理ブロックのアドレスを通知する。
通知を受けた駆動部22は、OS21から、論理ブロックサイズ等アドレス変換に必要な情報を取得する。この情報は、前もって、例えばディスク制御装置10の初期設定時に、駆動部22がOS21から取得して記憶しておいても良い。次いで、駆動部22は、メディアエラーが検出された物理ブロックのアドレスを、当該物理ブロックが割り当てられている論理ブロックのアドレスに変換する。その後、駆動部22は、論理ブロックのアドレスを付加して、論理ブロックの使用状況がわかる情報要求をOS21に出力する。当該要求を受けたOS21は、指定されたアドレスの論理ブロックの使用状況がわかる分だけのテーブル情報を駆動部22に出力する。最後に、駆動部22は、OS21から得たテーブル情報を媒体検査部11に通知する。
第3のやり方は、以下の通りである。第3のやり方は、第2のやり方に類似している。但し、論理ブロックのアドレスが付加された、論理ブロックの使用状況がわかる情報要求を受けたOS21は、指定されたアドレスの論理ブロックの使用状況がわかる分だけのテーブル情報を駆動部22に出力しない。代わりに、OS21は、指定されたアドレスの論理ブロックが使用中であるか否かを判定し、判定結果を示すフラグ情報を出力する。最後に、駆動部22は、OS21から得たフラグ情報を媒体検査部11に通知する。
OS21から得た使用状況情報に基づく判断で(S6)、メディアエラーが検出された物理ブロックが割り当てられている論理ブロックが未使用であった場合(S6でY)、媒体検査部11は、当該物理ブロックを閉塞して(S7)、次物理ブロックの検査(S8)に進む。この時、媒体検査部11は、当該物理ブロックの閉塞を管理テーブル12に記録するとともに、駆動部22経由で、OS21に前述の解除通知を送る。
OS21は、管理テーブル12に閉塞が記録された物理ブロックが割り当てられた論理ブロックを使用しない。ここでは、この為のOS21と媒体検査部11との間のインターフェースの記載は省略する。
OS21から得た使用状況情報に基づく判断で(S6)、メディアエラーが検出された物理ブロックが割り当てられている論理ブロックが使用中であった場合(S6でN)、媒体検査部11は、メディアエラーによるデータ消失を、例えばOS21に報告する(S10)。このとき、媒体検査部11は、駆動部22経由で、OS21に前述の解除通知を送る。
データ消失の報告を受けたOS21は、例えば、フルバックアップファイルのリストアや、再インストール、ファイルの再構築を実行する。
<効果>
本実施の形態にかかるディスク管理システム40は、効率の良いメディアエラーチェックを実施することが出来る。その理由は、媒体検査部11は、物理ブロックの障害を検出しない場合には、論理ブロックが使用中か否かが分かる情報を必要としないからである。すなわち、当該使用状況情報の転送が不要なのである。
さらに、障害が検出された物理ブロックのアドレスが特定できているため、転送される使用状況情報の量を絞り込むことが可能である。
すなわち、本実施の形態にかかるディスク管理システム40は、論理ブロックの使用状況情報の転送契機と、転送量の両方を削減することにより、情報の授受オーバヘッドと、OS21がファイルの生成、消滅、拡張の使用状況変更が出来ない期間を削減するのである。
<変形例>
駆動部22は、ディスク管理装置20ではなく、ディスク制御装置10が備えていても良い。
さらに、ディスク管理装置20とディスク制御装置10は、一つの装置として実装されていても良い。つまり、一方の装置が他方の装置の構成要素の全てを備えていても良い。
ディスク装置30は、必ずしもRAIDを成している必要は無い。その場合、図3のフローチャートにおいて、S3、S4、および、S9のステップは不要である。
媒体検査部11は、データ消失した物理ブロックを管理テーブル12で管理するのではなく、特定のデータパターンを上書きすることでメディアエラー状態を解消できるかを試すようにしても良い。管理テーブル12で管理する場合、多数の物理ブロックで問題が出た際など、ディスク装置30の代替えセクター不足が発生する可能性がある。上書きでメディアエラーが解消されれば、媒体障害が検出された物理ブロックを、使用可能なままとすることができる効果がある。
<第2の実施形態>
図4は、第2の実施の形態にかかるディスク管理システム40の構成を示す図である。
ディスク管理システム40は、OS21、駆動部22、および、媒体検査部11を包含する。また、ディスク管理システム40は、例えば、通信ネットワークを経由して1台以上のディスク装置30に接続されている。ディスク装置30は、RAIDを構成していても良いし、構成していなくても良い。
OS21は、ディスク装置30の閉塞されていない物理ブロックが割り当てられている論理ブロックを、確保してデータ書き込み領域として使用する。OS21は、例えば、ファイルシステムである。
駆動部22は、物理ブロックのアドレスを入力されて、当該物理ブロックが割り当てられている論理ブロックのアドレスに変換し、変換されたアドレスの論理ブロックが、使用中であるか否かを示す使用状況情報を、OS21から取得して媒体検査部11に出力する。
媒体検査部11は、ディスク装置30の物理ブロックに対して順次テストリードを実行し、障害を検出すると、駆動部22から使用状況情報を取得して、障害のあった物理ブロックが割り当てられている論理ブロックが使用中であるか判定する。媒体検査部11は、未使用であれば、当該物理ブロックを閉塞して次の物理ブロックのテストリードに進み、使用中であれば、障害報告を、例えば、OS21に出力する。
障害報告を受けたOS21は、例えば、フルバックアップファイルのリストアや、プログラムファイルの再インストールを実施する。
本実施の形態にかかるディスク管理システム40は、効率の良いメディアエラーチェックを実施することが出来る。その理由は、媒体検査部11は、物理ブロックの障害を検出しない場合には、論理ブロックが使用中か否かが分かる情報を必要としないからである。すなわち、当該使用状況情報の転送が不要なのである。
さらに、障害が検出された物理ブロックのアドレスが特定できているため、転送される使用状況情報の量を絞り込むことが可能である。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
10 ディスク制御装置
11 媒体検査部
12 管理テーブル
13 入出力部
20 ディスク管理装置
21 OS
22 駆動部
30 ディスク装置
40 ディスク管理システム
60 コンピュータ装置
61 プロセッサ
62 外部記憶装置
63 主記憶部
64 バス
65 プログラム

Claims (10)

  1. ディスク装置の閉塞されていない物理ブロックが割り当てられている論理ブロックを、確保してデータ書き込み領域として使用するOSと、
    前記物理ブロックのアドレスを入力されて、当該物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックのアドレスに変換し、変換されたアドレスの前記論理ブロックが、使用中であるか否かを示す使用状況情報を、前記OSから取得して出力する駆動手段と、
    前記ディスク装置の前記物理ブロックに対して順次テストリードを実行し、媒体障害を検出すると、前記駆動手段から前記使用状況情報を取得して、前記媒体障害のあった前記物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックが使用中であるか判定し、a)未使用であれば当該物理ブロックを閉塞して次の前記物理ブロックの前記テストリードに進み、b)使用中であれば、障害報告を出力する媒体検査手段と、を包含するディスク管理システム。
  2. 前記ディスク装置は、他のディスク装置と冗長構成をなしており
    前記媒体検査手段は、前記ディスク装置の前記物理ブロックに対して順次、前記テストリードを実行し、前記媒体障害を検出すると、前記他のディスク装置内の対応する前記物理ブロックに前記テストリードを実行し、再度、前記媒体障害を検出すると、前記駆動手段から前記使用状況情報を取得して、前記媒体障害のあった前記物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックが使用中であるか判定する、請求項1のディスク管理システム。
  3. 前記駆動手段は、入力された前記物理ブロックのアドレスから、当該物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックの前記アドレスを算出して前記OSに出力し、
    前記OSは、入力された前記アドレスの前記論理ブロックが使用中であるか否かを判定し、判定結果を出力する、請求項1乃至請求項2の何れか1項のディスク管理システム。
  4. 前記OSと、前記駆動手段と、を備えるディスク管理装置と、
    前記媒体検査手段を備えるディスク制御装置と、
    前記ディスク装置と、を包含する請求項1乃至請求項3の何れか1項のディスク管理システム。
  5. 前記OSを備えるディスク管理装置と、
    前記媒体検査手段と、前記駆動手段と、を備えるディスク制御装置と、
    前記ディスク装置と、を包含する請求項1乃至請求項3の何れか1項のディスク管理システム。
  6. 前記OSと、前記媒体検査手段と、前記駆動手段と、を備えるディスク制御装置と、
    前記ディスク装置と、を包含する請求項1乃至請求項3の何れか1項のディスク管理システム。
  7. 閉塞されていない物理ブロックが割り当てられている論理ブロックが、データ書き込み領域として使用されている前記ディスク装置の、前記物理ブロックに対して順次テストリードを実行し、
    媒体障害を検出すると、検出された前記物理ブロックのアドレスを、当該物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックのアドレスに変換し、変換されたアドレスの前記論理ブロックが、使用中であるか否かを示す使用状況情報を取得して、
    当該論理ブロックが使用中であるか判定し、a)未使用であれば当該物理ブロックを閉塞して次の前記物理ブロックの前記テストリードに進み、b)使用中であれば、障害報告を出力する、ディスク管理方法。
  8. 前記ディスク装置は、他のディスク装置と冗長構成をなしており、
    前記ディスク装置の前記物理ブロックに対して順次、前記テストリードを実行し、前記媒体障害を検出すると、前記他のディスク装置内の対応する前記物理ブロックに前記テストリードを実行し、再度、前記媒体障害を検出すると、前記駆動手段から前記使用状況情報を取得して、前記媒体障害のあった前記物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックが使用中であるか判定する、請求項7のディスク管理方法。
  9. ディスク装置の閉塞されていない物理ブロックが割り当てられている論理ブロックを、確保してデータ書き込み領域として使用するOS処理と、
    前記物理ブロックのアドレスを入力されて、当該物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックのアドレスに変換し、変換されたアドレスの前記論理ブロックが、使用中であるか否かを示す使用状況情報を、前記OSから取得して出力する駆動処理と、
    前記ディスク装置の前記物理ブロックに対して順次テストリードを実行し、媒体障害を検出すると、前記駆動手段から前記使用状況情報を取得して、前記媒体障害のあった前記物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックが使用中であるか判定し、a)未使用であれば当該物理ブロックを閉塞して次の前記物理ブロックの前記テストリードに進み、b)使用中であれば、障害報告を出力する媒体検査処理と、をコンピュータに実行させるディスク管理プログラム。
  10. 前記ディスク装置は、他のディスク装置と冗長構成をなしており
    前記ディスク装置の前記物理ブロックに対して順次、前記テストリードを実行し、前記媒体障害を検出すると、前記他のディスク装置内の対応する前記物理ブロックに前記テストリードを実行し、再度、前記媒体障害を検出すると、前記駆動手段から前記使用状況情報を取得して、前記媒体障害のあった前記物理ブロックが割り当てられている前記論理ブロックが使用中であるか判定する前記媒体検査処理を、コンピュータに実行させる請求項9のディスク管理プログラム。
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