JPH04233025A - パリティ保護データを回復するための方法および装置 - Google Patents

パリティ保護データを回復するための方法および装置

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JPH04233025A
JPH04233025A JP3077305A JP7730591A JPH04233025A JP H04233025 A JPH04233025 A JP H04233025A JP 3077305 A JP3077305 A JP 3077305A JP 7730591 A JP7730591 A JP 7730591A JP H04233025 A JPH04233025 A JP H04233025A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータのデータ
記憶装置に関するパリティ情報の維持に関し、より具体
的には、故障した記憶装置からのデータを再構築する際
に、コンピュータ・システムの使用可能性を維持するこ
とに関する。
【０００２】
【従来の技術】現代のコンピュータ・システムのデータ
記憶ニーズは、大容量のデータ記憶装置を必要としてい
る。普通に使われている記憶装置は磁気ディスク装置で
あり、故障しやすい多数の部品を含む複雑な機械である
。通常のコンピュータ・システムは、この磁気ディスク
装置を複数台含んでいる。ユーザがそのデータ記憶ニー
ズを増大させるにつれて、より多くの記憶装置を含むよ
うにシステムが構成されていく。このシステムにとって
、一台の記憶装置の故障が、非常に破壊的な事象となる
可能性がある。多くのシステムは、欠陥装置が修理また
は交換され、失われたデータが復元されるまで、動作で
きない。記憶装置の台数が増えるにつれて、いずれか１
台の装置が故障して、システム障害をもたらす確率も増
大する。同時に、コンピュータ・ユーザは、ますますそ
のシステムの一貫した使用可能性に対する依存を深めて
いる。したがって、故障した記憶装置に含まれていたデ
ータを再構築し、記憶装置の故障が存在する状態でシス
テムの動作を持続させる、改良された方法を見つけるこ
とが必須になってきた。
【０００３】これらの問題に対処する一つの方法は、「
ミラー（対称）構成」と呼ばれるものである。この方法
は、元のデータと同じデータを含む、重複した１セット
の記憶装置を維持するものである。元のセット中のいず
れかの装置が故障した場合、この重複セットを使って、
システムにデータを供給するタスクを引き受けることが
できる。これは、この問題を解決するための非常に有効
な方法であるが、顧客が２倍の記憶装置の代金を支払わ
なければならないので、非常に高くつく。
【０００４】より安価な別の方法は、パリティ・ブロッ
クを使用するものである。パリティ・ブロックとは、異
なる記憶装置上の特定の位置に記憶されたすべてのデー
タ・レコードの排他的ＯＲによって形成されるレコード
である。言い換えれば、記憶装置の特定の位置にあるデ
ータ・ブロック中の各ビットが、装置グループ中の各記
憶装置の同じ位置にある他のあらゆるビットと排他的Ｏ
Ｒされて、パリティ・ビットのブロックを生成し、この
パリティ・ブロックが別の記憶装置の同じ位置に記憶さ
れる。そのグループ中のいずれかの記憶装置が故障した
場合、残りの装置の同じ位置にあるデータ・ブロックと
それに対応するパリティ・ブロックの排他的ＯＲをとる
ことにより、故障した装置のいずれかの位置に含まれる
データを再生させることができる。
【０００５】米国特許第４０９２７３２号は、パリティ
・ブロック法を記載している。この特許の装置では、１
台の記憶装置を使って、１群の記憶装置のパリティ情報
を記憶する。そのパリティ・レコードでカバーされるグ
ループ中のいずれかの記憶装置上でレコードが変更され
るごとに、パリティ・ブロックを含む記憶装置での読取
りと書込みが行なわれる。したがって、パリティ・レコ
ードを含む記憶装置が、記憶動作のネックとなる。米国
特許第４７６１７８５号明細書は、パリティ・ブロック
を１セットの記憶装置の間にほぼ均等に分配することに
より、パリティ情報の記憶を改善するものである。この
特許を、引用により本明細書に合体する。１セット中の
Ｎ個の記憶装置が、それぞれが複数のレコードを含む、
サイズの等しい多数のアドレス・ブロックに分割される
。同じアドレス範囲をもつ各記憶装置からのブロックが
集まって、ブロック・ストライプを形成する。各ストラ
イプは、１台の記憶装置上にそのストライプの残りのブ
ロックのパリティを含むブロックを有する。異なるスト
ライプのパリティ・ブロックが、異なる記憶装置の間に
ラウンド・ロビン方式で分配される。
【０００６】前記の米国特許第４０９２７３２号および
第４７６１７８５号明細書に記載されているようにパリ
ティ・レコードを使用すると、ミラー構成に比べてデー
タ保護のコストが大幅に低下する。しかし、上記の両特
許はデータの回復または保護手段は教示しているが、デ
ータの再構築中にシステムを動作状態に保つ手段は提供
していない。故障した記憶装置を修理または交換し、続
いてデータを再構築するためにメモリ制御装置を停止す
る間、正常な動作は中断される。この従来技術は専らデ
ータの再構築に依拠しているので、システムがかなりの
時間動作不能になることがある。
【０００７】従来技術は、重複したまたは待機の記憶装
置を使用しない動的システム回復および継続動作を教示
していない。ミラー構成では、記憶装置の数を倍にする
必要がある。それほど極端でない手法は、１台以上の待
機装置、すなわち元来のセット中のいずれかの装置が故
障した場合にオンラインにすることのできる、追加の予
備ディスク・ドライブを使用するものである。この手法
は、完全にミラー構成のシステムほどコストはかからな
いが、それでも通常は有用な機能を果さない、追加の記
憶装置が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、多
数のデータ記憶装置をもつコンピュータ・システムでデ
ータ喪失から回復するための改良された方法および装置
を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、複数のデータ記憶装
置をもつコンピュータ・システムが、データ記憶装置が
１台故障しても引き続き動作できる、改良された方法お
よび装置を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、複数の保護された記
憶装置をもつデータ処理システムにおけるデータ保護の
コストを節減することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、データ記憶装置の１
台が故障して、システムが故障した装置に含まれるデー
タを再構築しなければならないときに、複数のデータ記
憶装置をもつコンピュータ・システムの性能を向上させ
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】記憶制御装置は、複数の
データ記憶装置にサービスする。制御装置上にある記憶
管理機構が、そのサービスする記憶装置上のパリティ・
レコードを維持する。データとパリティ・ブロックは、
上記の米国特許第４７６１７８５号に記載されているよ
うに編成する。記憶装置が故障した場合でも、システム
は動作し続ける。記憶管理機構は、故障装置へのアクセ
スが試みられたとき、その装置上にあったデータを再構
築し、それを残りの記憶装置のパリティ・ブロック域に
記憶する。
【００１３】記憶管理機構は、各データ・ブロックごと
に、対応するパリティ・ブロックの位置とデータ・ブロ
ックの状況とを示す状況マップを含む。ある記憶装置が
故障した場合、記憶管理機構は故障動作モードになる。 故障動作モードの間、記憶管理機構は、故障した記憶装
置にアクセスする前に、状況マップを検査する。データ
がまだ再構築されていない場合、記憶管理機構はまず、
そのパリティ・ブロックを含むパリティ・グループ内の
、すべての記憶装置上の同じブロックの排他的ＯＲ（Ｘ
ＯＲ）を次々に読み取って累計することにより、その記
憶ブロック内のデータを再構築しなければならない。こ
の排他的ＯＲの結果得られるデータ・ブロックが再構築
されたデータであり、次にそれがそのパリティ・ブロッ
クの位置に記憶される。次いで状況マップが、そのブロ
ックが再構築されたことを示すように更新される。デー
タが再構築された後は、以前のパリティ・ブロックから
直接読み取る、または以前のパリティ・ブロックに直接
書き込むだけでよい。同様にして、記憶管理機構は、（
故障していない装置上の）同じストライプ上の他のどの
ブロックに書き込む前にも、故障した装置上の記憶ブロ
ックからデータを再構築する。このことが必要なのは、
そのストライプ上のいずれかのブロックへの書込み動作
でパリティが変化し、後で故障した装置上のデータ・ブ
ロックを再構築することが不可能になるからである。す
なわち、ある記憶装置が故障すると、読取り動作および
書込み動作の際に記憶管理機構がデータを再構築するの
で、最初はシステム性能が低下する。データが再構築さ
れた後は、機能は速やかに向上する。
【００１４】好ましい実施例では、記憶装置の編成なら
びにパリティ情報の生成と記憶は、前記の米国特許第４
７６１７８５号明細書に記載の通りである。再構築され
たデータは、失われたデータが存在したストライプに対
するパリティ・データが通常なら記憶されるはずの場所
に記憶される。記憶制御装置またはシステムの他のいず
れかの部分を停止し、故障した記憶装置を修理し、失わ
れたデータを再構築する必要がある。この好ましい実施
例では、この記憶管理機構がユーザに完全に利用可能な
ままで、データが回復され記憶される。記憶装置は、故
障した装置が修理または変換されるまで、パリティ保護
なしで動作する。この実施例は、非常にわずかな追加コ
ストで、連続運転と単一レベルの障害保護を実現する。
【００１５】第１の代替実施例では、再構築されたデー
タに、故障していない各記憶装置の予備記憶域が割り当
てられる。これらの予備記憶域の全体が、仮想予備記憶
装置を構成する。データが再構築されたとき、それは仮
想予備記憶装置に置かれ、通常の方式でパリティが維持
される。この代替実施例は、単一の記憶装置の故障後も
パリティ・データが維持され続けるので、追加の障害保
護レベルを実現する。しかし、予備記憶域のための追加
の記憶空間が必要となることがあり、そうした予備記憶
域が一時データ記憶など他の目的に通常使用される場合
には、性能の低下を招くこともある。
【００１６】第２の代替実施例では、記憶管理機構がホ
スト・システムのオペレーティング・ソフトウェアに常
駐するが、その他の点では記憶制御装置に常駐する記憶
管理機構と同じ機能を果たす。この実施例は、一般に好
ましい実施例よりも速度が遅いが、記憶制御装置のコス
トを減少させることができる。
【００１７】
【実施例】図１に、本発明の好ましい実施例のコンピュ
ータ・システム１００の主要構成要素の構成図を示す。 ホスト・システム１０１が、バス１０２を介して記憶制
御装置１０３と連絡する。記憶制御装置１０３は、プロ
グラム式プロセッサ１０４、持久ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）
１０５、排他的ＯＲハードウェア（ＸＯＲ）１０８、キ
ャッシュ・メモリ（ＲＡＭ）１０９を含む。持久ＲＡＭ
１０５は、状況マップ１０６と目録（ＴＯＣ）１０７を
含む。制御装置１０３は、記憶装置１２１〜１２４の動
作を制御する。好ましい実施例では、記憶装置１２１〜
１２４は回転式磁気ディスク記憶装置である。図１には
４台の記憶装置が示してあるが、記憶制御装置１０３に
接続される実際の装置の数は変わり得ることを了解され
たい。また、複数の記憶制御装置１０３をホスト・シス
テム１０１に接続できることも了解されたい。好ましい
実施例では、コンピュータ・システム１００はＩＢＭＡ
Ｓ／４００コンピュータ・システムであるが、どんなコ
ンピュータ・システムも使用できる。
【００１８】各記憶装置の記憶域は、ブロック１３１〜
１３８に分割されている。好ましい実施例では、すべて
の記憶装置の記憶容量が同じであり、すべてのパリティ
保護されたブロックのサイズが同じである。本発明は様
々なサイズの記憶装置または様々なサイズのブロックの
構成で使用することも可能であるが、この好ましい実施
例では制御機構が簡単である。
【００１９】複数の記憶装置上の同じ位置にあるすべて
のブロックのセットがストライプを構成する。図１で、
記憶ブロック１３１〜１３４が第１のストライプを構成
し、ブロック１３５〜１３８が第２のストライプを構成
する。各ストライプ中のブロックのうちの１つがパリテ
ィ・ブロックに指定される。図１では、パリティ・ブロ
ック１３１、１３６を斜線をつけて示してある。斜線を
つけてない残りのブロック１３２〜１３５、１３７〜１
３８は、データを記憶するためのデータ記憶ブロックで
ある。ブロック１３１〜１３４からなる第１のストライ
プのパリティ・ブロックが、ブロック１３１である。こ
のパリティ・ブロックは、同じストライプ上の残りのブ
ロック内のデータの排他的ＯＲを含む。
【００２０】好ましい実施例では、図１に示すようにパ
リティ・ブロックを異なる記憶装置間にラウンド・ロビ
ン方式で分配する。書込み動作ごとに、システムが同じ
ストライプに書き込まれるデータを含むブロックだけで
なくその同じストライプ用のパリティ・ブロックをも更
新しなければならないので、通常はパリティ・ブロック
の方がデータ・ブロックよりも頻繁に修正される。パリ
ティ・ブロックを異なる記憶装置の間に分配すると、大
部分の場合、アクセス作業負荷の分配により性能が向上
する。ただし、本発明を実施する際にこのような分配は
必ずしも必要ではなく、代替実施例では単一の記憶装置
上にすべてのパリティ・ブロックを置くことが可能であ
る。
【００２１】好ましい実施例では、各ストライプの１ブ
ロックをパリティ情報専用に充てる。ある代替実施例で
は、ストライプのうちの１つはパリティ保護を含まない
。このストライプは、保護を必要としない一時データ用
に留保される。図８に、ブロック８１１〜８１４からな
るストライプにおけるこの代替実施例を示す。このブロ
ックは、このパリティ・データ保護方式の一部分ではな
い余分の記憶空間なので、任意のサイズでよい。
【００２２】記憶域をそれぞれがデータ・ブロックとパ
リティ・ブロックを含むストライプに割り振る上記の方
式は、上記の米国特許第４７６１７８５号明細書に記載
されている割振りと同じである。
【００２３】記憶制御装置１０３は、記憶管理プログラ
ムを実行するプログラム式プロセッサ１０４を含む。記
憶管理プログラムの動作については後で説明する。記憶
制御装置１０３はまた、持久ＲＡＭ１０５またはキャッ
シュＲＡＭ１０９内のデータの排他的ＯＲを計算する排
他的ＯＲハードウェア１０８を含む。ある代替実施例で
は、プロセッサ１０４で排他的ＯＲ演算を行うことがで
きるが、この目的用の特別のハードウェアを使うと性能
が向上する。
【００２４】持久ＲＡＭ１０５は、記憶装置に物理的に
書き込まれるのを待つデータ用の一時待機域として記憶
制御装置１０３が使用する。持久ＲＡＭ１０５には、こ
の一時データに加えて、状況マップ１０６と目録（ＴＯ
Ｃ）１０７が記憶される。目録１０７は、書き込まれる
のを待っているデータの、記憶装置内のそれが記憶され
る位置へのマッピングを含んでいる。
【００２５】状況マップ１０６は、各データ・ブロック
用の対応するパリティ・ブロックの位置、および障害回
復モード中の各データ・ブロックの状況を識別するため
に使用される。状況マップ１０６は、図２に詳しく示し
てある。状況マップ１０６は、各記憶装置ごとの状況マ
ップ記入項目のテーブルを含んでいる。各状況マップ記
入項目２０１は、記憶装置上のデータ・ブロックの位置
２０２、障害モードで動作しているときそのデータを回
復する必要があるか否かを示す状況ビット２０３、およ
び対応するパリティ・ブロックの位置２０４を含む。
【００２６】再度図１を参照すると、キャッシュ・メモ
リ１０９は、非持久ＲＡＭであり、記憶装置から読み取
ったデータを記憶するのに使用される。キャッシュ・メ
モリ１０９は、読取り動作時に記憶装置からホスト・シ
ステム１０１にデータを転送する際に、バッファとして
働く。その上、そのデータの修正および書直しの確率が
高いとホスト・システム１０１から指示があったときも
、それに応答して、データがキャッシュ１０９にセーブ
される。未修正のデータは、対応するパリティ・データ
の更新のために、修正済みデータと排他的ＯＲしなけれ
ばならないので、読み取ったデータをキャッシュ１０９
にセーブすると、書込み動作の直前にそれを再度読み取
る必要をなくすことができる。キャッシュ１０９が存在
するのは、性能を向上させるためにすぎない。ある代替
実施例では、それなしに本発明を実施することも可能で
ある。記憶装置から読み取られたデータを持久メモリに
保存することはシステムの保全性にとって必要でないの
で、キャッシュ１０９は非持久ＲＡＭとして特定してあ
る。しかし、キャッシュは持久ＲＡＭ１０５の一部とし
て実施することもできる。メモリ・モジュールの相対的
コストとサイズに応じて、そのような手法が望ましいこ
とがあり得る。
【００２７】本発明に必要なハードウェアおよびソフト
ウェアの諸特徴に関するシステムの機能について以下で
述べる。システムは、正常モードと障害モードの２つの
動作モードを有する。すべてのディスク記憶装置が適正
に機能しているとき、システムは正常モードで動作する
。１台の記憶装置が故障したとき、動作モードは障害モ
ードに変わるが、システムは動作し続ける。
【００２８】正常モードでの読取り動作を図３に示す。 読取り動作を実行するには、ステップ３０１で、ホスト
からのＲＥＡＤ（読取り）コマンドを受け入れ、ステッ
プ３０２で、要求されたデータが持久ＲＡＭ１０５また
はキャッシュ１０９内に存在するかどうか判定する。存
在する場合は、ステップ３０４で、持久ＲＡＭまたはキ
ャッシュ内のデータがホストに直接送られる。そうでな
い場合は、ステップ３０３で、まず適当な記憶装置から
キャッシュ１０９にデータが読み込まれ、次にステップ
３０４で、そこからホスト・システムに転送される。キ
ャッシュ１０９は、書込み動作中にも性能の改善をもた
らす。書込み動作が処理されるときに、更新すべきデー
タの元のバージョンが既にキャッシュ１０９内にある場
合、パリティを更新するために再度データを読み取る必
要はなく、したがってシステム性能が改善される。キャ
ッシュ１０９の内容は、当技術分野で既知の様々なキャ
ッシュ管理技術のいずれかを用いて管理する。
【００２９】書込み動作は、記憶制御装置のプロセッサ
１０４内で走行する２つの非同期タスクによって実行さ
れる。１つのタスクは、バス１０２を介してホストと通
信するものである。図４にこれを示す。ステップ４０１
でホストからＷＲＩＴＥ（書込み）コマンドを受け入れ
たとき、書込み動作が開始する。次にステップ４０２で
、目録１０７を検査して、記憶装置に書き込むべきデー
タを記憶するのに十分な空間が持久ＲＡＭ１０５内で利
用可能かどうか判定する（利用可能な空間には、書き込
むべきデータのバック・レベル・バージョンが使用する
空間と、未使用の空間が含まれる）。空間が利用可能で
ない場合、制御装置１０３はホストからデータを受け取
ることができず、ステップ４０３で空間が利用可能とな
るのを待たなければならない（すなわち、持久ＲＡＭ１
０５内に既にあるデータが記憶域１２１〜１２４に書き
込まれるのを待たなければならない）。持久ＲＡＭ１０
５内で空間が利用可能になったとき、ステップ４０４で
ホスト１０１から持久ＲＡＭ１０５にデータがコピーさ
れ、目録１０７が更新される。次いでステップ４０５で
、プロセッサ１０４がホストに動作完了メッセージを発
行する。動作完了メッセージを受け取った後、ホストは
、あたかも記憶域１２１〜１２４に実際にデータが書き
込まれたかのように、自由に処理を続けることができる
が、実際にはデータが持久ＲＡＭ１０５中で暫らく待つ
こともある。ホストから見ると、この動作は完了してい
るように見える。
【００３０】第２の非同期タスクは、持久ＲＡＭ１０５
から記憶装置にデータを書き込むものである。正常モー
ドでのこのタスクの流れ図を図５に示す。このタスクは
、ステップ５０１で、持久ＲＡＭ１０５内で待機してい
る書込み動作のうちからある書込み動作を選択する。 この選択基準は本発明の一部ではなく、たとえば先入れ
先出し、後入れ先出し、あるいはシステム性能その他の
考慮点に基づく他の何らかの基準でよい。書込み動作が
実行されるとき、パリティを更新しなければならない。 新しい書込みデータと古いデータの排他的ＯＲを取るこ
とにより、その書込み動作によって変更されるビットの
ビット・マップを得ることが可能である。このビット・
マップを既存のパリティ・データと排他的ＯＲすると、
更新されたパリティ・データが得られる。したがって、
記憶装置に書き込む前に、まずステップ５０２で、古い
データが未修正の形でキャッシュ１０９内に存在するか
どうか検査する。存在しない場合は、ステップ５０３で
、そのデータをキャッシュ１０９に読み込む。キャッシ
ュ１０９内の古いデータが、ステップ５０４で、持久Ｒ
ＡＭ１０５内の新しいデータと排他的ＯＲされ、変更済
みデータのビット・マップを生成する。このビット・マ
ップは持久ＲＡＭ１０５に一時的にセーブされ、新しい
データは記憶装置１２１〜１２４の１つに書き込まれる
。次にステップ５０６、５０７で古いパリティ・データ
がキャッシュ１０９に読み込まれ（まだそこにない場合
）、ステップ５０８で、それがビット・マップと排他的
ＯＲされて新しいパリティ・データを生成する。ステッ
プ５０９で、この新しいパリティ・データが、記憶装置
１２１〜１２４の１つに書き込まれ、目録１０７が更新
されて、書込み動作は完了する。
【００３１】記憶装置の故障が検出されると、システム
は障害モードで動作し始める。記憶装置の故障とは、そ
れが機能できない、すなわちデータにアクセスできない
という意味である。このような故障は、必ずしも装置自
体の破壊によって起こるとは限らない。たとえば、装置
の電源が切れることもあり、データ・ケーブルが切断さ
れることもあり得る。システムから見ると、原因が何で
あろうと、そのようなどんな故障も記憶装置の故障であ
る。そのような故障を検出する検出機構は、当技術分野
で知られている。一般的な機構としては、応答を受け取
る前にタイムアウトになることや、受け取ったデータで
高いエラー率が続くことがある。
【００３２】図６に、システムが障害モードで動作して
いる際の読取り動作を示す。正常モードの読取り動作の
場合と同様に、ステップ６０１でホストからの読取り動
作が受け入れられたとき、ステップ６０２で、制御装置
はまず、所望のデータがあるかどうかその持久ＲＡＭ１
０５およびその非持久キャッシュ１０９を検査する。持
久ＲＡＭまたはキャッシュ内にデータが存在する場合、
データがシステム・バス１０２を介してホストに転送さ
れる。持久ＲＡＭまたはキャッシュ内にデータがなく、
故障していない記憶装置上にある（ステップ６０３）場
合は、ステップ６０４で、記憶装置からキャッシュ１０
９に通常の方式でそのデータが読み込まれる。データが
故障した記憶装置上にある場合、ステップ６０５で、制
御装置は、状況１０６内の状況マップ記入項目２０１を
検査して記憶装置内での所期のデータの位置を調べる。 状況マップ記入項目は、データが回復されたかどうか、
すなわち排他的ＯＲによってデータが再構築されて、あ
る代替位置に記憶されたかどうかを示す。状況マップが
、データが回復されていないことを示す（ステップ６０
５）場合、ステップ６０８で、制御装置は、故障した装
置以外のすべての記憶装置上の対応する位置を次々に読
み取る。読み取られた各データ・ブロックは、ＸＯＲハ
ードウェア１０８によって、以前に読み取られたブロッ
クのＸＯＲ結果の累計とＸＯＲされる。最終的なＸＯＲ
結果が、故障した装置の再構築されたデータとなる。 ステップ６０９で、この再構築データが、このデータ・
ブロックに対応するパリティ・ブロックに書き込まれる
。このブロックの位置が、状況マップ１０８のパリティ
・ブロック・アドレス・フィールド２０４に記憶される
。回復されたデータがパリティ・ブロック位置に書き込
まれた後、ステップ６１０で、同じストライプ中の各ブ
ロックの状況ビット２０３を、データが回復されたこと
を示す“１”に変更することにより、状況マップ１０８
が更新される。ステップ６１１で、再構築データがホス
トに送られる。状況ビット２０３が、最初から、データ
が回復されたことを示す“１”を含む場合、ステップ６
０６で、制御装置は、状況マップから以前のパリティ・
ブロック域の（回復されたデータが記憶される）位置を
得て、ステップ６０７で、この位置からのデータをキャ
ッシュ１０９に直接読み込むことになる。この装置によ
り、特定のデータ・ブロックを読み取るのに、すべての
ディスク記憶装置を１回読み取るだけでよくなる。デー
タが回復されると、そのデータの物理的記憶位置が、パ
リティ記憶域用に以前に使用されていた位置に有効に再
配置され、その後はそのブロックを読み取るのに、その
１台の記憶装置を読み取るだけでよくなる。
【００３３】図７に、システムが障害モードで動作して
いるときの記憶装置への書込み動作を示す。正常モード
の書込みの場合と同様に、図４に示したホスト通信タス
クが、書き込むべきデータをホストからバス１０２を介
して受け取る。記憶装置書込みタスクは、ステップ７０
１で、持久ＲＡＭ１０５内の待ち行列からある書込み動
作を選択する。制御装置が、故障した装置にデータを書
き込むかどうか判定し（ステップ７０２）、状況マップ
を検査する（ステップ７０３、７０９）。故障した装置
にデータを書き込むのだが、そのブロック内のデータが
まだ回復されていない場合は、そのブロックを回復して
からでないと書込み動作は可能にならない。回復は、読
取り動作について上述したのと同じステップに従う。ス
テップ７０４で、同じブロック・ストライプ中の（パリ
ティ・ブロックを含む）各ブロックが読み取られ、その
内容が、以前に読み取ったブロックの排他的ＯＲの累計
と排他的ＯＲされる。その結果が再構築されたデータで
あり、ステップ７０５で、それがそのパリティ・ブロッ
クに使用される位置に書き込まれる。そのブロック全体
の回復が完了すると、ステップ７０６で、新しいデータ
（通常はそのブロックの一部分だけに及ぶ）が、以前の
パリティ位置で回復されたデータの上に書き込まれ、ス
テップ７０７で、そのブロックが回復されたことを示す
ように状況マップが更新される。故障した装置にデータ
を書き込むのだが、データがすでに回復されている場合
には、ステップ７０８で、それが、今は回復されたデー
タを記憶するのに使用されている、以前のパリティ位置
に直接書き込まれる。
【００３４】障害モードで動作しているときに、故障し
ていない装置にデータが書き込まれつつある場合、ステ
ップ７０９で、制御装置は状況マップを検査する。状況
が“１”で、故障した装置上の同じストライプ中のデー
タ・ブロックがすでに回復されていることを示す場合、
ステップ７１０で、書込みデータがその故障していない
記憶装置に直接書き込まれる。状況が“０”の場合は、
故障していない装置に直接データを書き込むことはでき
ない。というのは、そのような動作はパリティを変更し
、後で故障した記憶装置内の対応するデータを再構築す
るのが不可能になるからである。したがって、この好ま
しい実施例では、制御装置がまず、故障した装置上の同
じストライプ中のデータ・ブロックを回復する。図７に
示すように、ステップ７１１で、故障した記憶装置内の
データ・ブロックがまず排他的ＯＲによって再構築され
、ステップ７１２で、上記のステップに従ってパリティ
・ブロック位置にセーブされる。次いでステップ７１３
で、書込みデータがその記憶装置に書き込まれ、ステッ
プ７１４で状況マップが更新される。書き込むべきデー
タを含むストライプのパリティ・ブロックが故障した装
置上にある場合は、パリティが何らかの形で失われるの
で、再構築は不要である。したがって、記憶装置の故障
が検出されたとき、このストライプ上のすべてのブロッ
クの状況が“１”にセットされる。その効果は、このス
トライプ上のデータを、故障した装置上の対応するブロ
ックが既に回復されている場合と同様に、記憶装置に直
接書き込ませることである。たとえば図１を参照すると
、記憶装置１２１が故障した場合、制御装置は直ちにブ
ロック１３２〜１３４の状況を“１”にセットして、こ
れらのブロックへの書込み動作が直接進行できるように
する。ある代替実施例では、書込み動作が、故障してい
ない装置に対するものであり、故障している装置上の対
応するブロックが回復されていない場合、正常モードの
書込み動作に使用するのと同じステップに従ってパリテ
ィ・ブロックを更新し、故障した装置上のデータの読取
りまたは書込みが要求される場合に、後で故障した装置
のデータを再構築する能力を保存することが可能となる
。
【００３５】好ましい実施例では、パリティ・ブロック
を使って再構築されたデータを記憶し、その結果、１台
の記憶装置が故障した後にシステムはパリティ保護なし
で走行することになる。図８に示すように、記憶装置上
に十分に大きな予備記憶ストライプを留保しておく、代
替実施例も可能である。この予備記憶ストライプは、パ
リティ保護を必要とせず、必要が生じた場合に重ね書き
できる一時データを含むことができ、また全くデータを
含まないこともできる。この代替実施例では、再構築さ
れたデータが、パリティ・ブロックの代りに予備記憶ス
トライプ８１１〜８１４のブロックに再配置される。こ
の代替実施例が可能なのは、故障した装置の非予備内容
を収容するのに十分な予備記憶域が存在する場合だけで
ある。これもまた、システムが利用できる一時記憶域の
量を減少させる結果を招き、性能が低下したり、システ
ムがサービスできるユーザの数が減少したりする可能性
がある。この代替実施例では、正常モードの読取り動作
と書込み動作は、好ましい実施例と全く同様に行われる
。障害モードで動作しているとき、状況マップが検査さ
れ、必要に応じて上記のようにしてデータが再構築され
る。しかし、再構築されたデータは、パリティ・ブロッ
クには書き込まれず、予備記憶域中のブロックに書き込
まれる。状況マップ１０６中に、故障した装置に含まれ
ていたデータの新しい位置を記憶する別のフィールドが
必要である。さらに、書込み動作の際に、正常モードの
書込み動作の場合と同様にしてパリティが更新される。 これは、故障した装置上のデータが再構築された後に行
われる。
【００３６】もう１つの代替実施例では、パリティ保護
とミラー構成が同じシステム上で組み合わされる。記憶
装置上に含まれるデータのあるものは本明細書に記述し
たパリティ保護機構によって保護され、別のデータはミ
ラー構成される。記憶装置が故障した場合、パリティ保
護されたデータは上述のように再構築されて記憶され、
ミラー構成のデータは、ミラー・コピーを含む記憶装置
からアクセスされる。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、多数のデータ記憶装置を
もつコンピュータ・システムが、データ喪失から回復で
き、データ記憶装置が１台故障しても引き続き動作でき
る、改良された方法および装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例の構成要素を組み込ん
だシステムの構成図である。
【図２】状況マップを示す図である。
【図３】正常動作モード中の読取り動作に関係する諸ス
テップの流れ図である。
【図４】書き込むべきデータをホストから記憶制御装置
に転送する際に関係する諸ステップの流れ図である。
【図５】正常動作モードで記憶装置にデータを書き込む
際に関係する諸ステップの流れ図である。
【図６】記憶装置故障後の読取り動作に関係する諸ステ
ップの流れ図である。
【図７】ある記憶装置が故障したとき、記憶装置にデー
タを書き込む際に関係する諸ステップの流れ図である。
【図８】本発明の代替実施例による構成要素を組み込ん
だシステムの構成図である。
【符号の説明】
１００　　コンピュータ・システム １０１　　ホスト・システム １０３　　記憶制御装置 １０４　　プログラム式プロセッサ １０５　　持久ＲＡＭ １０６　　状況マップ １０７　　目録（ＴＯＣ） １０８　　排他的ＯＲハードウェア １０９　　キャッシュ・メモリ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】データを収容するための複数のデータ記憶
    ブロックと、上記データ記憶ブロックに記憶されたデー
    タのパリティを収容するための１つのパリティ記憶ブロ
    ックとを含む、記憶ブロックのストライプを有し、上記
    の各記憶ブロックがそれぞれ当該のデータ記憶装置上に
    含まれる、コンピュータ・システムを動作させる方法で
    あって、ある記憶ブロックを含むデータ記憶装置が故障
    しているとき、ストライプ中の残りの記憶ブロックから
    、上記の記憶ブロックに含まれるデータを再構築するス
    テップと、上記再構築ステップによって再構築されたデ
    ータを、上記データ記憶装置の１台に記憶するステップ
    とを含む方法。
  2. 【請求項２】上記のデータ再構築ステップが、あるデー
    タにアクセスが試みられたとき、そのデータを再構築す
    ることを特徴とする、請求項１に記載のコンピュータ・
    システムを動作させる方法。
  3. 【請求項３】上記のデータ記憶ステップが、再構築され
    たデータを上記のパリティ記憶ブロックに記憶すること
    を特徴とする、請求項１に記載のコンピュータ・システ
    ムを動作させる方法。
  4. 【請求項４】上記のデータ再構築ステップが、あるデー
    タにアクセスが試みられたとき、そのデータを再構築す
    ることを特徴とする、請求項３に記載のコンピュータ・
    システムを動作させる方法。
  5. 【請求項５】上記データ記憶装置が予備記憶ブロックを
    含み、上記のデータ記憶ステップが、再構築されたデー
    タを上記の予備記憶ブロックに記憶することを特徴とす
    る、請求項１に記載のコンピュータ・システムを動作さ
    せる方法。
  6. 【請求項６】上記のデータ再構築ステップが、あるデー
    タにアクセスが試みられたとき、そのデータを再構築す
    ることを特徴とする、請求項５に記載のコンピュータ・
    システムを動作させる方法。
  7. 【請求項７】少くとも３台のデータ記憶装置と、各スト
    ライプが、データを収容するための複数のデータ記憶ブ
    ロックと、上記データ記憶ブロックに記憶されたデータ
    のパリティを収容するための１つのパリティ記憶ブロッ
    クとを含み、上記の各記憶ブロックがそれぞれ当該のデ
    ータ記憶装置上に含まれる、記憶ブロックの少くとも１
    つのストライプと、ある記憶ブロックを含むデータ記憶
    装置が故障しているとき、ストライプ中の残りの記憶ブ
    ロックから、上記の記憶ブロックに含まれるデータを再
    構築する手段と、上記の再構築されたデータを上記のデ
    ータ記憶装置の１つに記憶する手段とを含む、コンピュ
    ータ・システム用の記憶装置。
  8. 【請求項８】上記の再構築データ記憶手段が、上記のデ
    ータを上記のパリティ記憶ブロックに記憶することを特
    徴とする、請求項７に記載のコンピュータ・システム用
    の記憶装置。
  9. 【請求項９】上記のデータ再構築手段が記憶制御装置を
    含み、上記記憶制御装置が、記憶管理プログラムを実行
    するプログラム式プロセッサと、持久ランダム・アクセ
    ス記憶装置とを含むことを特徴とする、請求項７に記載
    のコンピュータ・システム用の記憶装置。
  10. 【請求項１０】上記のデータ処理システムが、上記の記
    憶ブロックのストライプを少くとも２本含み、かつ上記
    のパリティ記憶ブロックが、上記のデータ記憶装置の間
    にラウンド・ロビン方式で分配されることを特徴とする
    、請求項８に記載のコンピュータ・システム用の記憶装
    置。
  11. 【請求項１１】上記の各データ記憶装置が、回転式磁気
    ディスク・ドライブ記憶装置であることを特徴とする、
    請求項８に記載のコンピュータ・システム用の記憶装置
    。
  12. 【請求項１２】上記の各データ記憶装置が予備記憶ブロ
    ックを含み、かつ上記の再構築データ記憶手段が、上記
    のデータを上記の予備記憶ブロックの１つに記憶するこ
    とを特徴とする、請求項７に記載のコンピュータ・シス
    テム用の記憶装置。
  13. 【請求項１３】上記の各データ記憶装置が、回転式磁気
    ディスク・ドライブ記憶装置であることを特徴とする、
    請求項１２に記載のコンピュータ・システム用の記憶装
    置。
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