JPH06119125A - ディスクアレイ装置 - Google Patents
ディスクアレイ装置Info
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- JPH06119125A JPH06119125A JP4269822A JP26982292A JPH06119125A JP H06119125 A JPH06119125 A JP H06119125A JP 4269822 A JP4269822 A JP 4269822A JP 26982292 A JP26982292 A JP 26982292A JP H06119125 A JPH06119125 A JP H06119125A
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Abstract
タ修復処理を効率良く行う。 【構成】上位装置18から処理要求を受けた際にID管
理テーブル38を参照してディスク割当手段36が処理
対象となるディスク装置32に準備動作を要求した際
に、障害応答が返ってきた場合には、割当変更手段42
が、ID管理テーブル38の障害が発生したディスク装
置の物理IDを現在予備機となっているディスク装置の
物理IDと入れ替え、故障したディスク装置の代わりに
予備のディスク装置を割当る。割当て後のデータ修復中
に上位装置18からアクセス要求があった場合に、要求
されたアドレスポインタとデータ修復領域のアドレスポ
インタを比較し、修復済み領域であった場合にアクセス
処理手段40によるリード処理又はライト処理を許容す
る。
Description
アレイ構成して並列的にアクセスするディスクアレイ装
置に関し、特にアレイ構成の中のディスク装置が故障し
た場合に予備のディスク装置を割当てて処理を継続でき
るようにしたディスクアレイ装置に関する。計算機シス
テムの外部記憶装置として、記録の不揮発性、大容量
性、データ転送の高速性等の特長を持つディスク装置が
広く用いられている。ディスク装置に対する要求は、高
速データ転送、高信頼性、大容量性、低価格である。こ
れらの要求を満たすものとして、ディスクアレイ装置が
注目されてきている。ディスクアレイ装置とは、小型デ
ィスク装置を複数台並べ、これらに分散してデータを記
録して、並列的にアクセスする装置である。
えば、一台のディスク装置と比べて、ディスクの台数倍
の高速データ転送が可能になる。また、データに加え
て、パリティデータなどの冗長な情報を付け加えて記録
しておくことで、ディスク装置の故障等を原因とするデ
ータエラーの検出と訂正が可能となり、ディスク装置の
内容を二重化して記録する方法と同程度の高信頼性を、
それより低価格で実現することができる。
クアレイ装置にあっては、データ記録用のk台のディス
ク装置と、記録データに関連した冗長情報、例えばパリ
ティを記録するm台のディスク装置を1組としてディク
アレイを構成している。このディスクアレイ構成におけ
るデータ記録用とパリティ記録用の組で成る(k+m)
台のディスク装置をまとめてランクと呼ぶ。
ステムが停止してしまうことを防止するために、ランク
内に少なくとも1台の予備のディスク装置を設けるよう
にしている。このためディスクアレイのランク内でデー
タ記録用またはパリティ記録用のディスク装置で故障が
起きた場合には、予備のディスク装置を故障したディス
ク装置の代りに割り当てる。割当てが済んだ後は、デー
タ記録用およびパリテイ記録用のディスク装置のデータ
を読出して例えば全ての排他的論理和を取ることで、故
障したディスク装置に格納していたデータを修復してセ
ーブする。
品と交換され、新品への交換が済むと、予備のディスク
装置にセーブしているデータを故障が修復した元のディ
スク装置に書き戻すようになる。
うな従来のディスクアレイ装置にあっては、予備のディ
スク装置を固定的に決めていたため、故障したディスク
装置が復旧した場合には、一時的に割当てを受けてデー
タを修復によりセーブしている予備のディスク装置から
データを書き戻す処理を必要とし、故障したディスク装
置のデータ修復に手間がかるという問題があった。本発
明の目的は、故障したディスク装置のデータ修復処理が
効率良くできるようにしたディスクアレイ装置を提供す
る。
を固定せず、故障したディスク装置の代わりに予備のデ
ィスク装置を割り当てると共に、故障が修復されたディ
スク装置を新たに予備機として割当てるようにしたディ
スクアレイ装置を提供する。本発明の他の目的は、故障
したディスク装置の代わりに割り当てた予備のディスク
装置にデータを復元してそのまま記録用として使用する
ようにしたディスクアレイ装置を提供する。
ディスク装置に対してもアクセス要求を受け付けること
ができるディスクアレイ装置を提供する。
図である。本発明のディスクアレイ装置は、データを格
納する複数のディスク装置、冗長情報として例えばパリ
ティを格納する1台のディスク装置および予備機として
待機状態にある少なくとも1台のディスク装置を含むデ
ィスクアレイ46を備える。
ク装置32は、ディスクアレイ制御装置10に設けたデ
ィスク割当手段36、ID管理テーブル38、アクセス
処理手段40、割当変更手段42およびデータ修復手段
44の制御を受ける。まずID管理テーブル38には、
上位装置18がアクセス対象とするディスク装置を指定
する論理IDとディスク装置がもつ物理IDとの対応関
係が設定されている。ディスク割当手段36は、上位装
置18から処理要求を受けた際にID管理テーブル38
を参照して処理対象となる1又は複数のディスク装置3
2を割当て、割当てたディスク装置32に対し処理の準
備動作(セットアップ動作)を要求する。
(セットアップ動作の要求)に対しディスク装置から完
了応答が得られた場合には、アクセス処理手段40が起
動し、上位装置18からの処理要求に基づくリード処理
またはライト処理を実行する。一方、ディスク割当手段
36からの準備動作要求に対しディスク装置から障害応
答が得られた場合には、割当変更手段42がID管理テ
ーブル38の障害が発生したディスク装置の物理IDを
現在予備機となっているディスク装置の物理IDと入れ
替え、故障したディスク装置の代わりに予備のディスク
装置を割当てる。
装置の代わりに割当てられた予備のディスク装置に対し
ては、データ修復手段44が故障したディスク装置が格
納していたデータと同じデータを修復する。この修復処
理は、故障したディスク装置を除くディスクアレイ46
の中の他のディスク装置から読出したデータとパリティ
との排他的論理和から故障したディスク装置の代わりに
割当てられた予備のディスク装置のデータを修復する。
ィスク装置の代わりに割当てられた予備のディスク装置
に対するデータ修復の領域を示すアドレスポインタを管
理し、データ修復中に上位装置18からアクセス要求が
あった場合に、要求されたアドレスポインタとデータ修
復領域のアドレスポインタを比較し、修復済み領域であ
った場合にアクセス処理手段40によるリード処理又は
ライト処理を許容する。
イ装置によれば、アレイ構成の中のデータ記録用または
パリティ記録用のディスク装置に故障が起きると、予備
のディスク装置が故障したディスク装置の代りに割当て
られてデータの修復が行われ、以後、予備のディスク装
置が本来のデータ記録用のディスク装置として運用され
る。
交換したり修理後に実装すると、この段階で予備のディ
スク装置として割付けを受けることになる。一方、故障
が修復した段階で予備のディスク装置からデータを書き
戻す必要はなく、予備のディスク装置に対するデータ修
復が完了した段階で通常の処理に戻ることができる。
当てた予備のディスク装置に対するデータ修復の処理中
に、アクセス要求を受けた場合、要求対象となったデー
タ領域が修復済みの領域であった場合には、修復処理を
一旦中断して処理要求を受け付け、データ修復中にあっ
ても、修復済み部分については通常通りアクセスできる
ことで、データ修復に伴なう処理性能の低下を抑制でき
る。
ウエア構成の一実施例を示した実施例構成図である。図
2において、ディスクアレイ制御装置10にはマイクロ
プロセッサ(以下「MPU」という)12が制御手段と
して設けられ、MPU12の内部バス14には制御プロ
グラムを格納したROM20、制御記憶としてデータ等
を一時記憶するRAM22、キャッシュ制御部24によ
り制御されるキャッシュメモリ26、データ転送バッフ
ァ28及びホストコンピュータ18との入出力処理を行
うホストインタフェース16が設けられている。
るディスクアレイ46として、この実施例にあってはラ
ンク48−1,48−2の2ランク構成としている。ラ
ンク48−1には6台のディスク装置32−1〜32−
6が設けられ、システム立ち上げ時にはディスク32−
1〜32−4の4台がデータ記録用に割り当てられ、デ
ィスク装置32−5がパリティ記録用に割り当てられ、
更にディスク32−6が予備機に割り当てられる。
ク32−7〜32−10の4台がデータ記録用に割り当
てられ、ディスク32−11がパリティ記録用に割り当
てられ、更にディスク32−12が予備機に割り当てら
れている。このようにディスクアレイ46において、パ
リティ用のディスク装置を備えた冗長性をもつディスク
アレイの構成は、カリフォルニア大学バークレー校のデ
ビット・A・パターソン等によりディスク故障時におけ
るデータの冗長性を実現するディスクアレイ装置のレベ
ル1からレベル5までの分類の中のレベル3,4,5と
同じ機能をもつ(ACM SIGMOD Confer
ance, Chicago, Illinois,
June 1−3, 1988 P109−116参
照)。
案した分類レベル1〜5はRAIDレベルと略称され、
本発明が対象とするディスクアレイ46の構成はRAI
D3,RAID4及びRAID5に相当する。ディスク
アレイ制御装置10のMPU12によるプログラム制御
で実現されるディスクアレイ46に対する制御機能は、
図3の処理内容を示した機能ブロック図に示される。
0にはディスク割当部36,デバイスID管理テーブル
38,アクセス処理部40,割当変更部42及びデータ
修復部44が設けられている。ここでディスク割当部3
6,アクセス処理部40,割当変更部42及びデータ修
復部44は図2のMPU12のプログラム制御により実
現され、またデバイスIDテーブル38は制御記憶とし
てのRAM22上に展開される。
上位装置としてのホストコンピュータ18からの処理要
求34、即ちホストコマンドに含まれるアクセス対象と
するディスク装置の論理IDを各ディスク装置がもつ物
理IDに変換するためのテーブルデータが格納されてい
る。図4はデバイスID管理テーブル38の変更前、即
ち立ち上げ時の初期状態における内容を示している。
2の順番にデバイス番号01〜12が割り当てられてお
り、各デバイス番号に対応してホストコンピュータ18
側の処理で使用する論理IDとディスクアレイ制御装置
10がディスク装置に対し使用する物理IDが対応関係
をもって格納されている。例えば、ランク48−1,4
8−2における同一位置のディスク装置32−1,32
−7を見ると、デバイス番号はそれぞれ01,07であ
り、これに対応して論理IDが「0101」,「010
7」として定められ、また説明を簡単にするため、初期
状態にあっては物理IDについても論理IDと同じ「0
101」,「0107」が設定されている。
れで予備機として割り当てられているディスク装置32
−6,32−12の論理IDは「0606」,「061
2」であり、また物理IDは説明を簡単にするため、同
じ「0606」,「0612」としている。再び図3を
参照するに、ディスク割当部36はホストコンピュータ
18より処理要求34を受けると、処理要求34に含ま
れる論理IDによりデバイスID管理テーブル38を参
照し、対応する物理IDを読み出し、物理IDで指定さ
れるディスク装置に対し処理準備要求としてのセットア
ップ制御を命令する。
指定に伴うセットアップ命令を受けたディスク装置は、
セットアップ動作が完了すると完了通知を応答する。こ
のセットアップ完了通知に対しアクセス処理部40が起
動し、ホストコンピュータ18からの処理要求の内容、
即ちリード処理かライト処理かを判別し、各処理を物理
IDで指定されたセットアップ済みのディスク装置に対
し実行する。
Dによりセットアップ制御を受けたディスク装置が故障
していた場合の処理は次のようになる。図3はディスク
割当部36よりランク48−2のディスク32−9に対
しセットアップ命令を行い、このときディスク装置32
−9が故障していた場合を示す。ディスク装置32−9
はディスク割当部36からのセットアップ指示に対し、
セットアップ動作ができないことから完了応答を返すこ
とができず、それが故障によるものならば、ディスク装
置32−9は自身の状態をチェックすることを要求する
応答をディスクアレイ制御装置10に返し、ディスクア
レイ制御装置10はディスク装置32−9からの応答の
状態をチェックして故障していることを知る。具体的に
は、図2に示したようにデバイスアダプタ30−3を経
由してディスク割当部36との間でやり取りが行われ
る。
2−9の故障が検出されると割当変更部42が起動さ
れ、デバイスID管理テーブル38の内容が変更され
る。具体的には、故障したディスク装置32−9の物理
IDを予備のディスク装置32−12の物理IDと入れ
替える。即ち、図5のデバイスID管理テーブルに示す
ように、故障したデバイス番号09の物理ID「030
9」を予備のデバイス番号12の物理IDに入れ替え、
同時に予備のデバイス番号12の物理ID「0612」
を故障したデバイス番号09の物理IDに入れ替える。
の割当変更によりディスク割当部36は、故障している
ディスク装置32−9に対するホストコンピュータ18
からの論理ID「0309」を図5に示す変更後のデバ
イスID管理テーブルの参照で物理ID「0612」に
変換し、それまで予備機として待機状態にあったディス
ク装置32−12に対しアクセスを行うことができる。
割り当てられた予備のディスク装置32−12は、デバ
イスID管理テーブルの割当変更が済むと、データ修復
部44によるデータ修復を受ける。データ修復部44は
ランク48−2に属する故障したディスク装置32−9
を除くデータ記録用のディスク装置32−7,32−
8,32−10、及びパリティ記録用のディスク装置3
2−11から、例えばシリンダ単位にデータを読み出
し、読み出したデータ列の同一位置のビット単位に例え
ば排他的論理和をとることで、故障したディスク装置3
2−9に格納していたデータを修復することができる。
2−12に対するデータ修復中に、修復完了領域を示す
アドレスポインタを管理しており、データ修復中におけ
るホストコンピュータ18からの処理要求34に対し、
処理要求に基づくアクセス対象領域がデータ修復済みの
領域にあるときには、データ修復処理を一旦中断し、ア
クセス処理部40によるリード処理またはライト処理を
許容する。
−12のデータ修復が完了すると、ランク48−2につ
いてはデータ記録用はディスク装置32−7,32−
8,32−12及び32−10とし、パリティ記録用は
ディスク装置32−11としたアレイ構成で通常のアク
セスを実行するようになる。故障したディスク装置32
−9は保守要員により取り外されて新品と交換される。
ディスク装置32−9の新品への交換が済むと、図5に
示した変更後のデバイスID管理テーブル38の内容に
従ってディスク装置32−9は予備機として待機状態に
置かれ、次の他のディスク装置の故障に備えるようにな
る。
ィスクアレイ制御装置10の処理動作を示したフローチ
ャートである。図6において、まずステップS1でホス
トコンピュータ18からのアクセス要求(処理要求)の
有無をチェックしており、処理要求即ちホストコマンド
を受けるとステップS2に進み、ホストコマンドに含ま
れている論理IDを使用してデバイスID管理テーブル
を参照して物理IDを読み出し、物理IDで指定される
ディスク装置に対しセットアップを命令する。
置側から障害応答の有無をステップS3でチェックして
おり、障害応答がなければステップS4に進んで、アク
セス要求に対応したリード処理またはライト処理を実行
する。一方、ステップS3でセットアップ命令に対し障
害応答があった場合には、ステップS5以降の故障処理
に進む。即ち、ステップS5でデバイスID管理テーブ
ル38の障害が発生したディスク装置の物理IDと、こ
のとき予備となっているディスク装置の物理IDを入れ
替える。続いてステップS6のデータ修復処理を行う。
修復処理の詳細を示したフローチャートである。図7に
おいて、まず修復対象となったディスク装置を除く他の
データ記録用及びパリティ記録用のディスク装置から、
例えばシリンダ単位にデータを読み出す。続いてステッ
プS2で、読み出された全データの排他的論理和をビッ
ト単位に計算することでデータを復元する。続いてステ
ップS3で、復元対象となるディスクに復元したデータ
を書き込み、ステップS4で修復済みの領域を示すアド
レスポインタを更新する。
をチェックし、もしアクセス要求があれば、ステップS
6で、修復済み領域を示すアドレスポインタと処理要求
の対象となった領域を示すアドレスポインタとを比較し
て修復済みシリンダか否か判別し、もし修復済みシリン
ダであればステップS7でアクセス要求に基づくリード
処理またはライト処理を実行する。
ればステップS6,S7の処理は行わない。続いてステ
ップS8で修復終了の有無をチェックし、全データの修
復が終了するまでステップS1からの処理を繰り返す。
尚、上記の実施例にあっては、ディスクアレイ46を2
ランク構成とした場合を例にとるものであったが、1ラ
ンク構成であってもよいことは勿論である。また、デー
タ記録用のディスク装置の台数は必要に応じて適宜に定
めることができ、また予備機の台数も2台以上としても
よい。
ィスク装置が固定的に決められるRAID−3及びRA
ID−4に相当するディスクアレイ46の構成を例にと
るものであったが、データ書込み毎にパリティ記録用の
ディスク装置が順次切り替えられて特定位置にパリティ
の記録が集中しないようにした、いわゆるRAID−5
相当のディスクアレイ46の構成であってもよい。
ば、ディスク装置が故障した場合には、デバイスID管
理テーブルにおける故障ディスク装置と予備のディスク
装置の物理IDを入れ替えることで、データ修復処理が
終了次第、通常のアクセスに入ることができ、故障した
ディスク装置を新品に交換した後に、予備のデバイス装
置に修復されて整備されたデータを書き戻す処理が不要
となり、データ修復の処理効率を向上することができ
る。
当てられた予備のディスク装置におけるデータ修復中
に、修復終了済みの領域を管理することで、データ修復
中に修復済み領域のアクセス要求を受けた場合には、デ
ータ修復済み領域について通常のアクセスを実行するこ
とができ、データ修復中にも、一部、アクセス要求を実
行できることで、処理性能を向上することができる。
図
ャート
Claims (5)
- 【請求項1】データを格納する複数のディスク装置、冗
長情報を格納する1又は複数台のディスク装置および予
備機として待機状態にある少なくとも1台のディスク装
置を含むディスクアレイ(46)と、 上位装置(18)がアクセス対象とするディスク装置を
指定する論理IDと前記ディスク装置がもつ物理IDと
の対応関係を設定したID管理テーブル(38)と、 上位装置(18)から処理要求を受けた際に前記ID管
理テーブル(38)を参照して処理対象となる1又は複
数のディスク装置を割当て、割当てたディスク装置に対
し処理の準備動作を要求するディスク割当手段(36)
と、 該ディスク割当手段(36)から準備動作要求を行った
ディスク装置から準備動作完了の応答が得られた場合
に、上位装置(18)からの処理要求に基づくリード処
理またはライト処理を実行するアクセス処理手段(4
0)と、 前記ディスク割当手段(36)から準備動作要求を行っ
たディスク装置から障害応答が得られた場合に、前記I
D管理テーブル(38)の障害が発生したディスク装置
の物理IDを現在予備機となっているディスク装置の物
理IDと入れ替え、故障したディスク装置の代わりに予
備のディスク装置を割当る割当変更手段(42)と、を
備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。 - 【請求項2】請求項1記載のディスクアレイ装置に於い
て、更に、前記割当変更手段(42)により故障したデ
ィスク装置の代わりに割当てられた予備のディスク装置
に、故障したディスク装置が格納していたデータを修復
するデータ修復手段(44)を設けたことを特徴とする
ディスクアレイ装置。 - 【請求項3】請求項1記載のディスクアレイ装置に於い
て、前記データ修復手段(44)は、故障したディスク
装置を除く前記ディスクアレイの中の他のディスク装置
から読出したデータと冗長情報から故障したディスク装
置の代わりに割当てられた予備のディスク装置のデータ
を修復することを特徴とするディスクアレイ装置。 - 【請求項4】請求項1記載のディスクアレイ装置に於い
て、前記情報情報としてパリティを生成し、前記データ
修復手段(44)は、故障したディスク装置を除く前記
ディスクアレイの中の他のディスク装置から読出したデ
ータとパリティとの排他的論理和から故障したディスク
装置の代わりに割当てられた予備のディスク装置のデー
タを修復することを特徴とするディスクアレイ装置。 - 【請求項5】請求項1記載のディスクアレイ装置に於い
て、前記データ修復手段(44)は、故障したディスク
装置の代わりに割当てられた予備のディスク装置に対す
るデータ修復の領域を示すアドレスポインタを管理し、
データ修復中に上位装置(18)からアクセス要求があ
った場合に、要求されたアドレスポインタとデータ修復
領域のアドレスポインタを比較し、修復済み領域であっ
た場合に前記アクセス処理手段(40)によるリード処
理又はライト処理を許容することを特徴とするディスク
アレイ装置。
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