JPH0749750A

JPH0749750A - ディスクアレイ装置

Info

Publication number: JPH0749750A
Application number: JP5194434A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsutsumi; 健次堤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1995-02-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ホスト側へのレスポンスの低下を起こすこと
なく復旧作業を高速に行えるディスクアレイ装置を提供
する。【構成】ディスク媒体の同一サーフェスにアクセスす
る記録再生機構を２系統備えたディスク装置１４を複数
台用いてディスクアレイ装置１１を構成する。ホスト１
９からのアクセス要求への応答は、ディスクアレイコン
トローラ１３で一方の記録再生機構を統合的に制御する
ことにより対応し、復旧作業は、エラー修復回路１５が
他方の記録再生機構を制御することにより、行われる。
復旧作業用の記録再生機構とホスト１９からのアクセス
要求に応答する記録再生機構が独立に存在するため、ホ
ストからのアクセスが復旧作業により待たされることが
なくなる。また、復旧作業がホストからのアクセスに応
答するために待たされることもなくなり、最小限の時間
で復旧作業が完了するため、装置の信頼性が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクアレイ装置に
係わり、特に、データを冗長構成にして管理するディス
クアレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスクアレイ装置とは、扱える複数の
ディスク装置を組み合わせて、ホスト側から１つのディ
スク装置として扱えるように構成した記憶装置である。
この装置では、データを複数のディスク装置に分散して
格納するため、単体のディスク装置を凌駕する読み出し
・書き込み性能を発揮できる。また、冗長構成とするこ
とにより、装置の信頼性を向上させることもできる。こ
のため、大容量の外部記憶装置が必要とされるワークス
テーションなどでは、ディスクアレイ装置が用いられる
ようになってきている。

【０００３】図１３に、ディスクアレイ装置の概要を示
す。ディスクアレイ装置４１は、インタフェース４２と
ディスクアレイコントローラ４３と複数のディスク装置
４４で構成される。この図では、４つのディスク装置４
４₁ 〜４４₄ を備えたディスクアレイ装置を示してある
が、ディスク装置の台数は、これに限定されるものでは
ない。インタフェース４２は、ホスト４５とのデータの
授受を受持つ。ディスクアレイコントローラ４３は、ホ
スト４５からディスクアレイ装置４１が１台のディスク
装置にみえるように、ディスク装置４４を統合的に制御
する回路である。

【０００４】このようなディスクアレイ装置では、ＲＡ
ＩＤ(Redundant Arrays of Inexpensive Disks) と呼ば
れる冗長構成が採用されている。ＲＡＩＤは、米カリフ
ォルニア大学バークレイ校(University of California,
Berkeley)のデイビットエーパターソン(David A.
Patterson)教授らによる冗長方式であり、ＲＡＩＤのレ
ベル１から５と名付けられた５つの冗長方式が提案され
ている。

【０００５】まず、図１４を用いて、ＲＡＩＤのレベル
４における書き込み動作の説明を行う。図中、データ４
６は、ホスト４５から送られてきた、書き込むべきデー
タであり、６セクタ分のサイズを有するものとする。ま
た、４７₁ 〜４７₄ と符号を付した部分は、それぞれ図
１３に示したディスク装置４４₁ 〜４４₄ におけるディ
スク媒体上の記録領域を示す。

【０００６】データ４６の書込みがディスクアレイコン
トローラ４３に指示されると、ディスクアレイコントロ
ーラ４３は、データ４６を、セクタ単位に分割し、ディ
スク装置４４₁ 〜４４₃ の記録領域４７₁ 〜４７₃ に分
散させて書き込む。このとき、ディスクアレイコントロ
ーラ４３は、単にデータを分散するだけでなく、対応す
る記録領域４７₁ 〜４７₃ に格納されるデータの排他的
論理和演算を行い、その演算結果であるパリティをディ
スク装置４４₄の記録領域４７₄に書き込む。たとえ
ば、データＤ₁、Ｄ₂、Ｄ₃からパリティＰ₁₂₃が、デ
ータＤ₄、Ｄ₅、Ｄ₆からパリティＰ₄₅₆が算出され、
対応する記録領域に格納される。

【０００７】このような書き込み動作により、ＲＡＩＤ
のレベル４では、データに冗長性が付与され、いずれの
データも他のデータ、パリティを基に再構築可能な形態
で格納されることになる。たとえば、データＤ₃は、デ
ータＤ₁ 、Ｄ₂ とパリティＰ ₁₂₃ の排他的論理和演算結
果と等しくなっている。このため、図１５に模式的に示
したように、ディスクアレイ装置４１は、ホスト４５か
らの障害ディスク装置に対するアクセス要求に、他のデ
ィスク装置内のデータとパリティを基に障害ディスク装
置に格納されていたデータを用いて、応答することがで
きる。

【０００８】障害ディスク装置が、交換や修理により使
用可能となった場合には、そのディスク装置１台分のデ
ータを他のディスク装置のデータおよびパリティから再
構築する作業（復旧作業）が行われる。ディスクアレイ
装置で用いられるディスク装置は、１００Ｍ（メガ）バ
イトから１Ｇ（ギガ）バイト程度の記憶容量を有するた
め、この復旧作業には、ある程度の時間が必要とされ
る。従来のディスクアレイ装置では、この復旧作業中に
ホストからのアクセスがあると、復旧作業を一時中断し
て、そのアクセスに応答していた。

【０００９】また、ＲＡＩＤのレベル４のディスクアレ
イ装置では、データの書き込み時に、パリティの計算に
必要なデータがホストから与えられていない場合には、
足りないデータをディスク装置から読み出さなければな
らない。すなわち、図１４において、データＤ₁ 、Ｄ
₂ 、Ｄ₃ という３セクタ分のデータがホストから与えら
れた場合には、これらのデータからパリティＰ₁₂₃ を計
算することができるが、Ｄ₁ だけの書き込み指示が与え
られた場合には、パリティを計算するために、そのとき
に格納されているデータＤ₁ とパリティＰ₁₂₃ （また
は、データＤ₂とＤ ₃）を読み出すことが必要となる。

【００１０】このことは、パリティ計算に必要なデータ
の読み出しを行う場合の書き込み動作は、それ以外の場
合と比して、ディスク媒体の１回転分余計な時間がかか
ることを意味する。この問題は、ホスト側からのデータ
のアクセス単位とディスクアレイ装置側のデータの管理
サイズを同一のものとすることにより解消される。しか
し、ディスクアレイ装置は、さまざまな仕様のコンピュ
ータに接続されるため、通常、これらのサイズは一致し
ない。このため、ディスクアレイ装置でこの問題に対処
する方法が検討されている。たとえば、特開平４−１２
７２２４号公報には、書き換えデータを一時格納するバ
ッファを設け、パリティを作成することが可能な量のデ
ータが溜り次第、パリティを作成してディスク媒体に書
き込むように構成したディスクアレイ装置が提案されて
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のディスクアレイ
装置では、データ復旧作業中にホストからのアクセス要
求があると、復旧動作を一時中断し、要求されたサービ
スを実行していた。しかし、復旧動作が、すぐに中断で
きるものではないため、中断に適当な時点まで、アクセ
ス要求が待たされてしまうという問題があった。

【００１２】さらに、従来のディスクアレイ装置では、
ホストからのアクセス要求の合間に、復旧作業を行って
いるので、ホストからのアクセス要求頻度が高いと、こ
の復旧作業の時間が長くなってしまうという問題も存在
した。１つのディスク装置に障害が発生してからそのデ
ィスク装置の復旧作業が完了するまでの間は、ディスク
アレイ装置の冗長度はゼロであるため、この復旧作業は
出来る限り短時間で完了することが望ましい。

【００１３】また、特開平４−１２７２２４号公報に提
案されているバッファを用いる装置では、シーケンシャ
ルな書き込みに対しては、効果があるが、ランダムな書
き込みに対しては、効果がない場合があるといった問題
があった。

【００１４】そこで本発明の目的は、ホスト側へのレス
ポンスの低下をまねくことなく、高速に復旧作業が行え
るディスクアレイ装置を提供することにある。

【００１５】また、本発明の他の目的は、高速にデータ
の読み出し・書き込みを行えるディスクアレイ装置を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ディスク媒体の同一サーフェスにアクセスを行うた
めの第１および第２のヘッドと、それぞれのヘッドを制
御してディスク媒体へのデータの記録とディスク媒体か
らのデータの再生を行う第１および第２の記録再生機構
とを備えた複数のディスク装置と、書き込み要求がなさ
れたデータを基に、書き込み要求データに冗長性を付与
するためのエラー訂正符号を作成するエラー訂正符号作
成手段と、第１の記録再生機構を用いて、書き込み要求
データとエラー訂正符号を複数のディスク媒体に振り分
けて書き込むデータ書き込み手段と、第２の記録再生機
構を用いて、障害が発生したディスク装置に格納されて
いたデータを他のディスク装置に格納されているデータ
およびエラー訂正符号から再構築してその障害ディスク
装置の代わりに接続されたディスク装置に書き込むデー
タ復旧手段とを具備する。

【００１７】すなわち請求項１記載の発明では、ディス
ク媒体の同一サーフェスにアクセスできる２系統の記録
再生機構を備えたディスク装置を複数台組み合わせてデ
ィスクアレイ装置を構成する。エラー訂正符号作成手段
は、たとえば、パリティやハミング符号などのエラー訂
正符号を、書き込み要求がなされたデータから作成す
る。この際、書き込み要求データがエラー訂正符号の作
成に不十分な量である場合には、第１の記録再生機構を
用いて必要なデータをディスク装置（ディスク媒体）か
ら読み出す。データ書き込み手段は、この第１の記録再
生機構を用いて、作成したエラー訂正符号と書き込み要
求のあったデータを複数のディスク装置に振り分けて格
納することにより、データに冗長性を与える。データ復
旧手段は、アクセス要求の応答に用いる第１の記録再生
機構とは異なる第２の記録再生機構を用いて、障害ディ
スク装置の復旧作業を行う。このため、復旧作業によ
り、ホストからのアクセス要求への応答が待たされるこ
とがない。

【００１８】請求項２記載の発明では、ディスク媒体の
同一サーフェスにアクセスを行うための第１および第２
のヘッドと、それぞれのヘッドを制御してディスク媒体
へのデータの記録とディスク媒体からのデータの再生を
行う第１および第２の記録再生機構とを備えた複数のデ
ィスク装置と、これらのディスク装置と同一構成の予備
ディスク装置と、書き込み要求がなされたデータを基
に、書き込み要求データに冗長性を付与するためのエラ
ー訂正符号を作成するエラー訂正符号作成手段と、第１
の記録再生機構を用いて、書き込み要求データとエラー
訂正符号を複数のディスク媒体に振り分けて書き込むデ
ータ書き込み手段と、第１の記録再生機構が出力する障
害が発生したことを示す情報を受けて、予備ディスク装
置がその障害ディスク装置の論理的位置を占めるよう
に、予備ディスク装置と障害ディスク装置の論理的接続
を変更するディスク装置代替手段と、第２の記録再生機
構を用いて、障害ディスク装置に格納されていたデータ
を他のディスク装置に格納されているデータおよびエラ
ー訂正符号から再構築して、障害ディスク装置の論理的
位置を占めるようになった予備ディスク装置に書き込む
データ復旧手段とを具備する。

【００１９】すなわち請求項２記載の発明では、ディス
ク媒体の同一サーフェスにアクセスできる２系統の記録
再生機構を備えたディスク装置を複数台組み合わせてデ
ィスクアレイ装置を構成し、そのうち一台を予備ディス
ク装置とする。エラー訂正符号作成手段は、たとえば、
パリティやハミング符号などのエラー訂正符号を、書き
込み要求がなされたデータから作成する。この際、書き
込み要求データがエラー訂正符号の作成に不十分な量で
ある場合には、第１の記録再生機構を用いて必要なデー
タをディスク装置（ディスク媒体）から読み出す。デー
タ書き込み手段は、この第１の記録再生機構を用いて、
作成したエラー訂正符号と書き込み要求のあったデータ
を複数のディスク装置に振り分けて格納することによ
り、データに冗長性を与える。

【００２０】ディスク装置代替手段は、第１の記録再生
機構が出力する障害が発生したことを示す情報を検知す
ると、対応するディスク装置の論理的位置を予備ディス
ク装置で置き換える。データ復旧手段は、アクセス要求
の応答に用いる第１の記録再生機構とは異なる第２の記
録再生機構を用いて、障害が発生したディスク装置に格
納されていたデータを他のディスク装置内のデータ、エ
ラー訂正符号から再構築し、再構築したデータを予備デ
ィスク装置に書き込む。このため、復旧作業により、ホ
ストからのアクセス要求への応答が待たされることがな
いことに加え、ディスク装置の交換に要する時間がゼロ
になる。

【００２１】請求項３記載の発明では、ディスク媒体の
同一サーフェスにアクセスを行うための第１および第２
のヘッドと、それぞれのヘッドを制御してディスク媒体
へのデータの記録とディスク媒体からのデータの再生を
行う第１および第２の記録再生機構とを備えた複数のデ
ィスク装置と、受信したアクセス要求の内容を判定し
て、そのアクセス要求の応答に用いる記録再生機構また
は記録再生機構の使用順序を設定する応答手順設定手段
と、この応答手順設定手段で設定された手順に従い第１
または第２の記録再生機構を用いて、アクセス要求に応
答するアクセス要求応答手段と、復旧作業の開始命令を
受信したときに、応答手順設定手段の設定を無効にし
て、常に第１の記録再生機構を用いてアクセス要求に応
答するように設定するとともに、第２の記録再生機構を
用いて、障害が発生したディスク装置に格納されていた
データを他のディスク装置に格納されているデータおよ
びエラー訂正符号から再構築して、再構築したデータを
障害ディスク装置の代わりに接続されたディスク装置に
書き込むデータ復旧手段とを具備する。

【００２２】すなわち請求項３記載の発明では、ディス
ク媒体の同一サーフェスにアクセスできる２系統の記録
再生機構を備えたディスク装置を複数台組み合わせてデ
ィスクアレイ装置を構成する。応答手順設定手段は、ホ
ストコンピュータ等の外部装置から送信されたアクセス
要求を受信して、その内容の判定を行う。たとえば、同
一ディスク装置に対する複数の読み出しアクセスがなさ
れている場合、応答手順設定手段は、２つの記録再生機
構を交互に用いることとし、アクセス要求応答手段は、
その設定に従って各読み出しアクセスに応答する。ま
た、たとえば、エラー訂正符号の作成のために、ディス
ク装置にアクセスすることが必要な場合には、応答手順
設定手段は、読み出しと書き込みを異なる記録再生機構
を用いることを指示する。

【００２３】データ復旧手段は、アクセス要求の応答に
用いる第１の記録再生機構とは異なる第２の記録再生機
構を用いて障害ディスク装置の復旧作業を行う。このた
め、復旧作業により、ホストからのアクセス要求への応
答が待たされることがないことに加え、高速に読み出し
・書き込みを行うことができる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。

【００２５】図１に、本発明の実施例によるディスクア
レイ装置の構成を示す。ディスクアレイ装置１１は、イ
ンタフェース１２とディスクアレイコントローラ１３と
４台のディスク装置１４₁ 〜１４₄ とエラー修復回路１
５とメモリ１６とで構成される。ホスト１９からのデー
タのアクセス要求（読み出し・書き込み要求）は、イン
タフェース１２を介してディスクアレイコントローラ１
３に入力され、ディスクアレイコントローラ１３は、そ
の要求内容に応じて、複数のディスク装置１４を制御す
る。メモリ１６は、ディスクアレイコントローラ１３と
エラー修復回路１５間での情報の受渡しに用いられ、制
御信号線１７は、ディスクアレイコントローラ１３がエ
ラー修復回路１５に復旧作業の開始を指示するための信
号線である。

【００２６】図２に、このディスクアレイ装置で用いて
いるディスク装置の概要を示す。ディスク装置１４は、
インタフェース２１_A、２１_Bとディスクコントローラ
２２ _A、２２_Bとヘッド２３_A、２３_Bとディスク媒体
２４で構成される。ディスクコントローラ２３_Aは、イ
ンタフェース２１_Aを介して入力されるコマンドに応じ
て、ヘッド２３_Aをシークし、ディスク媒体２４の要求
された位置にデータの書き込みまたは読み出しを行う。
ディスクコントローラ２３_Bの動作も同様のものである
が、この実施例では、ヘッド２３_Bとディスクコントロ
ーラ２３_Bは、復旧作業時のみに用いられる。

【００２７】図３に、ディスクアレイコントローラの回
路構成の概要を示す。ディスクアレイコントローラ１３
は、インタフェース３１を介してホスト１９と接続さ
れ、ディスク装置１４とは、インタフェース３２により
接続される。インタフェース３１は、制御部３３とメモ
リ３４とパリティ作成部３５とエラー修復部３６とバス
切替部３７に、バス３８で接続されている。この図で、
外部に延びているバス３８_Mには、メモリ１６が接続さ
れる。

【００２８】制御部３３は、中央処理装置とメモリで構
成され、メモリ内に予め格納されたプログラムに従っ
て、ディスクアレイ装置内の各回路の総合的な制御を行
う。また、制御部３３には、制御信号線１７が接続され
ており、制御部３３は、この制御信号線１７を用いて、
エラー修復回路１５に、復旧作業の開始を指示する。メ
モリ３４は、データの一時格納に用いられる。

【００２９】パリティ作成部３５は、ホストからの書き
込み要求があったデータを書き込む際に、そのデータか
らパリティの作成を行う。パリティ作成部３５は、デー
タがパリティ作成に不十分な量であるときには、バス切
替部３７とインタフェース３２を介して、必要なデータ
およびパリティをディスク装置１４から読み出し、読み
出したデータとパリティと、書き込み要求があったデー
タとの間の排他的論理和演算を行い、新たなパリティを
作成する。

【００３０】エラー修復部３６は、書き込みまたは読み
出しが不可能となったディスク装置（障害ディスク装
置）に対するアクセスがなされた場合に、他の正常の機
能しているディスク装置に格納されたデータを基に、障
害ディスク装置のデータを再構築するために用いられる
回路である。このエラー修復部３６は、３系統のバス３
８でバス切替部３７と接続されており、データ再構築に
必要な３つのディスク装置を並列にアクセスする。

【００３１】エラー修復回路１５の回路構成は、パリテ
ィ作成部がないだけで、図３に示したディスクアレイコ
ントローラ１３の構成とほぼ同様なものである。

【００３２】前述のように、ディスクアレイコントロー
ラ１３が、データをディスク装置に書き込む際の、パリ
ティの作成は、パリティ作成部３５で行われ、障害ディ
スク装置のデータの再構築は、エラー修復部３６で行わ
れるが、以下の説明においては、各回路の動作説明は省
き、ディスクアレイコントローラ１３の動作として説明
を行う。また、エラー修復回路の動作説明も同様の方法
で行う。

【００３３】以下に、このディスクアレイ装置の総合的
な動作の説明を行う。

【００３４】全てのディスク装置が正常に機能している
場合や、ディスク装置の一つが使用不能状態にある場合
は、このディスクアレイ装置では、ディスクアレイコン
トローラ１３だけが機能し、エラー修復回路１５は、待
機状態となる。この状態におけるディスクアレイコント
ローラ１３の動作は、前述した従来のディスクアレイ装
置のディスクアレイコントローラと同じであり、説明は
省略する。

【００３５】このディスクアレイ装置は、障害ディスク
装置が修理、交換により正常に使用可能なものとなった
際の復旧動作および復旧動作時のホストからのアクセス
への対応法に特徴を有する。まず、復旧作業中のディス
クアレイコントローラ１３の動作の説明を行う。

【００３６】図４に、復旧作業中に、ホストから読み出
し要求を受けたときのディスクアレイコントローラ１３
の動作の流れを示す。

【００３７】ホストからのデータの読み出し要求を受け
ると、ディスクアレイコントローラ１３は、要求された
データの格納されているディスク装置を特定し（ステッ
プＳ１０１）、特定したディスク装置が復旧作業を行っ
ているディスク装置であるか否かの判断（ステップＳ１
０２）を行う。復旧中ディスク装置でない場合（ステッ
プＳ１０２；Ｎ）には、特定したディスク装置から要求
データを読み出し（ステップＳ１０４）、読み出したデ
ータをホストに転送する（ステップＳ１０７）。

【００３８】特定したディスク装置が復旧中ディスク装
置である場合（ステップＳ１０２；Ｙ）には、要求デー
タが既に復旧が完了した記録領域のデータであるか否か
を判断し（ステップＳ１０３）、復旧完了領域のデータ
であるときには（ステップＳ１０３；Ｙ）、ステップＳ
１０４に進み、特定したディスク装置（復旧中のディス
ク装置）からデータを読み出し、ホストに転送すること
により、データ要求に応ずる（ステップＳ１０７）。

【００３９】復旧中ディスク装置であり、かつ、復旧が
完了していない領域に格納されていたデータである場合
（ステップＳ１０３；Ｎ）には、復旧中ディスク装置以
外の３つのディスク装置内に格納されているデータ、パ
リティを読み出して（ステップＳ１０５）、それらの排
他的論理和演算を行うことにより、要求データを再構築
（ステップＳ１０６）し、そのデータをホストに転送す
る（ステップＳ１０７）。

【００４０】なお、ステップＳ１０２、ステップＳ１０
３の判断には、メモリ１６内に格納されている障害ディ
スク装置識別情報と復旧作業中領域情報が用いられる。
障害ディスク装置識別情報は、ディスクアレイコントロ
ーラ１３により、ディスク装置に障害が発生した際に書
き込まれる情報であり、復旧中作業領域情報は、エラー
修復回路１５により、復旧作業の進行状態に応じて更新
される情報である。

【００４１】また、ステップＳ１０３の判断を行わず
に、特定したディスク装置が復旧中ディスク装置である
場合（ステップＳ１０２；Ｙ）には、ステップＳ１０５
に進むように装置を構成してもよい。

【００４２】図５に、復旧作業中に書き込み要求を受け
た場合のディスクアレイコントローラの動作の流れを示
す。ここでは、ホストより１セクタ単位のデータの書き
込み要求があった場合の流れを示している。

【００４３】ホストからの書き込み要求を受けると、デ
ィスクアレイコントローラ１３は、そのデータＤ_NEWを
書き込むディスク装置を特定し（ステップＳ２０１）、
特定したディスク装置が復旧作業を行っているディスク
装置であるか否かの判断（ステップＳ２０２）を行う。
復旧中ディスク装置でない場合（ステップＳ２０２；
Ｎ）には、特定したディスク装置のデータＤ_NEWの書き
込み領域に格納されているデータＤ_OLDと、そのＤ_OLD
に対応するパリティＰ_OLDを読み出し（ステップＳ２０
４）、データＤ_NEWとＤ_OLDとパリティＰ_OLDの排他的
論理和演算を行い、新たなパリティＰ_NEWを算出（ステ
ップＳ２０５）する。次に、算出したパリティＰ_NEWと
データＤ_NEWをそれぞれに応じたディスク装置に書き込
む（ステップＳ２０６）。

【００４４】復旧中ディスク装置である場合（ステップ
Ｓ２０２；Ｙ）には、データＤ_NEWを書き込むべき記録
領域が復旧作業が完了した領域であるか否かの判断（ス
テップＳ２０３）を行い、復旧作業が完了した領域であ
る場合（Ｙ）には、ステップＳ２０４に進み、前述した
書き込み動作を行う。また、復旧作業が完了していない
領域である場合（ステップＳ２０３；Ｎ）には、他のデ
ィスク装置からデータＤ_NEWに対応するデータを読み出
し（ステップＳ２０７）、それらのデータとＤ _NEWから
パリティを計算し（ステップＳ２０８）、パリティのみ
をディスク装置に書き込む（ステップＳ２０９）。そし
て、復旧動作中の領域である場合には（ステップＳ２１
０；Ｙ）、メモリ１６内のフラグ“Ｆ_W”を“１”にす
る（ステップＳ２１１）。

【００４５】同時に進行中である復旧作業では、データ
およびパリティを所定量読み出して、それらの排他的論
理和から障害ディスク装置のデータを再構築し、復旧対
象ディスクに書き込むという動作が行われている。デー
タ、パリティの読み出し時から、再構築データが書き込
みの間に、その記録領域に対する書き込みが発生してい
ると、再構築データの書き込みにより、ホストから書き
込まれたデータが消されてしまうことになる。フラグ
“Ｆ_W”は、このことを回避するために用いられるフラ
グであり、その詳細は、後述する。なお、ステップＳ２
０２、ステップＳ２０３の判断には、図４に示した読み
出し動作時と同様に、メモリ１６内に格納されている障
害ディスク装置識別情報と復旧作業中領域情報が用いら
れる。

【００４６】図６に、復旧動作時のエラー修復回路の動
作の流れを示す。エラー修復回路１５は、ディスクアレ
イコントローラ１３からの復旧作業開始指示により、復
旧作業を始める。

【００４７】ディスクアレイコントローラ１３から復旧
開始指示を受けたエラー修復回路１５は、まず、メモリ
１６内に格納されている復旧対象となるディスク装置の
識別番号を読み出し（ステップＳ３０１）、メモリ１６
内の“Ａ_STT”に“０”をセット（ステップＳ３０２）
し、復旧作業を開始する（ステップＳ３０３；Ｎ）。復
旧作業は、以下に記すように、“Ａ_STP”単位で行われ
ていく。

【００４８】データの再構築に必要な“Ａ_STT”から
“Ａ_STP”分のデータおよびパリティを、復旧対象ディ
スク装置以外のディスク装置から読み出し（ステップＳ
３０４）、これらの排他的論理和演算を行うことによ
り、復旧対象ディスク装置に格納すべき“Ａ_STP”分の
データの再構築（ステップＳ３０５）を行う。次に、
“Ｆ _W”が“１”であるか否かの判断を行う（ステップ
Ｓ３０６）。前述したように、“Ｆ_W”は、復旧作業領
域、すなわち、復旧対象ディスク装置の“Ａ_STT”から
“Ａ_STT＋Ａ_STP−１”で指定される領域、に書き込み
がなされた場合に、ディスクアレイコントローラ１３に
より、“１”が書き込まれるフラグである。このフラグ
“Ｆ_W”が“１”である場合（ステップＳ３０６；Ｙ）
には、ステップＳ３０６で読み出したデータ、または、
パリティが更新されている可能性があるため、ステップ
Ｓ３０５で再構築したデータをディスク装置に書き込む
ことなく、“Ｆ_W”を“０”にリセット（ステップＳ３
０７）して、ステップＳ３０３に戻り、同一領域に対す
る復旧作業を行う。

【００４９】フラグ“Ｆ_W”が“１”でない場合（ステ
ップＳ３０６；Ｎ）には、ステップＳ３０５で再構築し
たデータを復旧対象ディスク装置に書き込み（ステップ
Ｓ３０８）、“Ａ_STT”を“Ａ_STP”だけ、増加し（ス
テップＳ３０９）、ステップＳ３０３に戻る。ステップ
Ｓ３０３において、復旧完了したと判断（Ｙ）された場
合には、復旧作業完了をディスクアレイコントローラに
知らせ（ステップＳ３１０）、エラー修復回路は、待機
状態になる。なお、エラー修復回路１５が待機状態であ
るときには、ディスク装置１４内のヘッド２３は、シッ
ピングゾーンに退避するように装置は構成されている。

【００５０】なお、“Ａ_STP”は、エラー修復回路が一
度に処理できるデータ量により制限されるパラメータで
あり、このディスクアレイ装置では、このパラメータを
６４に設定し、一度に１トラック分のデータの再構築な
可能な構成としている。

【００５１】このように、実施例のディスクアレイ装置
では、復旧動作とホストからのアクセスへの応答を、別
の記録再生機構を用いて行っているので、図７に模式的
に示したように、復旧動作とホストからのアクセスへの
応答を並列に処理することができる。なお、図７におい
て、網掛けしたディスク装置１４₃が交換されたディス
ク装置であり、ディスクアレイコントローラ１３、エラ
ー修復回路１５中に書かれた矢印は、データの流れを示
す。

【００５２】第１の変形例

【００５３】図８に第１の変形例のディスクアレイ装置
の概要を示す。このディスクアレイ装置では、ディスク
アレイ装置１１内に予備ディスク装置１４₅が設けられ
ている。この予備ディスク装置１４₅は、他の４つのデ
ィスク装置が正常に機能している間は、待機状態にあ
り、他のディスク装置に障害が発生したときに、その障
害ディスク装置の代わりに使用される装置である。

【００５４】この代替処理は、ディスクアレイコントロ
ーラ１３が、使用中のディスク装置から、障害が発生し
たことを受信することにより、開始される。ディスクア
レイコントローラ１３は、その障害の発生したディスク
装置の占めていた論理的位置と予備ディスク装置の論理
的位置を交換する。ここでは、ディスクアレイコントロ
ーラ１３内に設けられた、論理的位置と物理的位置の対
応関係を示すテーブルの内容を書き換えることにより、
この交換を行っている。次に、メモリ１６に障害が発生
したディスク装置の論理的位置と前述のテーブルの内容
を書き込み、制御信号線１７を用いて、エラー修復回路
１５に復旧作業開始を指示する。

【００５５】エラー修復回路１５は、この指示を受ける
と、メモリ１６内のテーブルと障害の発生したディスク
装置の論理的位置情報（障害ディスク装置識別情報）を
読み出し、読み出したテーブルの内容で、エラー修復回
路内に設けられたテーブルを更新し、そのテーブルに従
い、障害ディスク装置識別情報で識別されるディスク装
置の復旧作業を開始する。

【００５６】復旧作業時のディスクアレイコントローラ
１３およびエラー修復回路１５の動作は、図４ないし図
６を用いて説明を行ったものと同じであるので、説明は
省略する。

【００５７】このように、第１の変形例のディスクアレ
イ装置では、ディスク装置に障害が発生した場合には、
自動的に、障害ディスク装置のデータが予備ディスク装
置に復旧される。なお、このディスクアレイ装置では、
予備ディスク装置を一台としたが、２台以上の予備ディ
スク装置を設けてもよいことは当然である。

【００５８】第２の変形例

【００５９】図９に第２の変形例のディスクアレイ装置
の概要を示す。この装置では、エラー修復回路の代わり
にディスクアレイコントローラが用いられ、２つのディ
スクアレイコントローラ１３₁および１３₂とインタフ
ェース１２との間にセレクタ１８が設けられる。

【００６０】図１０に、セレクタ１８の復旧作業時の動
作を模式的に示す。このように、復旧作業時には、セレ
クタ１８は、ディスクアレイコントローラ１３₂とイン
タフェース１２の論理的接続を切断し、ディスクアレイ
コントローラ１３₁とインタフェース１２間のデータの
中継部分として機能する。この場合、ディスクアレイコ
ントローラ１３₂は、図６に示したエラー修復回路と動
作と同じ動作を行う。

【００６１】復旧作業が実行されていない場合には、セ
レクタ１８は、ホスト１９からアクセスがあったとき
に、そのアクセスの応答にかかる時間が少なくなるよう
に、そのアクセスに応答するために必要な動作を分割し
て、２つのディスクアレイコントローラに振り分ける。
この回路の実際の動作は複雑であるため、ここでは、実
例に則して動作の説明を行う。

【００６２】たとえば、１セクタのデータの書き込み要
求がされた場合は以下のように動作する。まず、ディス
クアレイコントローラ１３₂に、パリティ計算に必要
なデータ、パリティの読み出し、パリティの算出を行わ
せる。次に、ディスクアレイコントローラ１３₁に、
算出したパリティと書き込み要求がされたデータをディ
スク装置に書き込ませる。

【００６３】従来のディスクアレイ装置では、１つのヘ
ッドしか備えていなかったため、の読み込みを行った
後、そのヘッドで、の書き込みを行っていた。このた
め、従来のディスクアレイ装置では、の間で、ディ
スク媒体が１回転するのを待つ必要があった。これに対
し、セレクタを設けたこのディスクアレイ装置では、
との動作に異なるヘッドを用いているため、の動作
後、の動作が実行できる位置にディスク媒体が移動し
てくるまでの待ち時間は、ディスク媒体が１／２回転す
るのに要する時間となる。このため、従来のディスクア
レイ装置と比して、短い時間で書き込み動作が行える。

【００６４】また、同一のディスク装置に対するアクセ
スが集中した場合には、セレクタ１８は、２つのディス
クアレイコントローラを交互に用いて、各要求に応答さ
せる。図１１を用いて、この場合のセレクタの動作を説
明する。（ａ）に、従来のディスクアレイ装置におけ
る、同一ディスク上のデータのアクセスに対する応答方
法を、（ｂ）に、実施例のディスクアレイ装置における
応答方法を示す。ここでは、異なるトラック上に記録さ
れた３つのデータに対するアクセスがなされたものとし
ている。

【００６５】従来のディスクアレイ装置では、１つのヘ
ッドでアクセスに対応していたため、（ａ）に示したよ
うに、各データの読み出しを行う前に、ヘッドを読み出
しを行うトラック上に移動するシークが必要となる。こ
れに対し、ここに記したディスクアレイ装置では、セレ
クタにより各アクセス要求を２つのヘッドに交互に割り
当てている。このため、（ｂ）に示したように、一方の
ヘッドでデータを読み出している間に、他方のヘッドを
必要な位置までシークさせておくことにより、アクセス
応答に必要な時間を短くすることができる。

【００６６】なお、このディスクアレイ装置に予備ディ
スク装置１４₆を設けて、図１２に示すようなディスク
アレイ装置を構成することもできる。

【００６７】また、本発明のディスクアレイ装置は４台
のディスク装置を内蔵するものとして、説明を行った
が、ディスク装置の台数はこれに限られるものではな
く、その冗長構成も、パリティを用いるものに限られる
ものではない。本発明は、障害ディスク装置のデータを
再構築できるだけの冗長度を有するディスクアレイ装置
であれば、どのようなディスクアレイ装置にも適用可能
である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、復旧作業とホストからのアクセスに独立の
記録再生機構を用いて応答することができるので、復旧
作業によりホストからのアクセスが待たされることはな
い。また、ホストからのアクセスが頻繁にあっても、復
旧作業に要する時間が長くなることはないので、ディス
クアレイ装置の冗長度がゼロである時間が短縮されるた
め、ディスクアレイ装置の信頼性を高くすることができ
る。

【００６９】請求項２記載の発明によれば、復旧作業と
ホストからのアクセスに独立の記録再生機構を用いて応
答することができるので、復旧作業によりホストからの
アクセスが待たされることはない。また、ホストからの
アクセスが頻繁にあっても、復旧作業に要する時間が長
くなることはなく、ディスク装置に障害が発生した場合
には、障害ディスク装置と予備ディスク装置を自動的に
交換し、復旧作業を開始する。このため、復旧作業に要
する時間とディスク装置の交換に要する時間、すなわ
ち、冗長度がゼロである時間、が短縮されるため、ディ
スクアレイ装置の信頼性を高くすることができる。

【００７０】請求項３記載の発明によれば、復旧作業と
ホストからのアクセスに独立の記録再生機構を用いて応
答することができるので、復旧作業によりホストからの
アクセスが待たされることはない。また、ホストからの
アクセスが頻繁にあっても、復旧作業に要する時間が長
くなることはないので、ディスクアレイ装置の冗長度が
ゼロである時間を短縮されるため、ディスクアレイ装置
の信頼性を高くすることができる。また、セレクタによ
り設定される手順に従い２つの記録再生機構を用いてホ
ストからのアクセスに応答するため、アクセス応答時間
中の実質的なシーク時間の割合を低減することができ、
高速なアクセスを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のディスクアレイ装置の概要
を示す構成図である。

【図２】実施例のディスクアレイ装置で用いるディス
ク装置の概要を示す構成図である。

【図３】実施例のディスクアレイ装置で用いるディス
クアレイコントローラの回路構成を示すブロック図であ
る。

【図４】実施例のディスクアレイ装置の復旧作業時に
おけるホストからの読み出し要求に対する動作の流れを
示す流れ図である。

【図５】実施例のディスクアレイ装置の復旧作業時に
おけるホストからの書き込み要求に対する動作の流れを
示す流れ図である。

【図６】実施例のディスクアレイ装置の復旧作業の流
れを示す流れ図である。

【図７】実施例のディスクアレイ装置の、復旧作業中
にアクセス要求に応答する動作の概要を示す説明図であ
る。

【図８】第１の変形例による予備ディスク装置を備え
たディスクアレイ装置の概要を示す構成図である。

【図９】第２の変形例による２つのディスクアレイコ
ントローラを備えたディスクアレイ装置の概要を示す構
成図である。

【図１０】第２の変形例によるディスクアレイ装置
の、復旧作業中にアクセス要求に応答する動作の概要を
示す説明図である。

【図１１】第２の変形例によるディスクアレイ装置の
データアクセス動作と従来のディスクアレイ装置のデー
タアクセス動作を対比した説明図である。

【図１２】本発明によるセレクタと予備ディスク装置
を備えたディスクアレイ装置の概要を示す構成図であ
る。

【図１３】従来例のディスクアレイ装置の概要を示す
構成図である。

【図１４】従来例のディスクアレイ装置の書き込み動
作の概要を示す説明図である。

【図１５】従来例によるディスクアレイ装置において
ディスク装置に障害が発生した場合のディスクアレイコ
ントローラの動作の概要を示す説明図である。

【符号の説明】

１１、４１…ディスクアレイ装置、１２、２１、３１、
３２、４２…インタフェース、１３、４３…ディスクア
レイコントローラ、１４、４４…ディスク装置、１５…
エラー修復回路、１６、３４…メモリ、１７…制御信号
線、１８…セレクタ、１９、４５…ホスト、２２…ディ
スクコントローラ、２３…ヘッド、２４…ディスク媒
体、３３…制御部、３５…パリティ作成部、３６…エラ
ー修復部、３７…バス切替部、３８…バス、４６…デー
タ、４７…記録領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスク媒体の同一サーフェスにアクセ
スを行うための第１および第２のヘッドと、それぞれの
ヘッドを制御して前記ディスク媒体へのデータの記録と
ディスク媒体からのデータの再生を行う第１および第２
の記録再生機構とを備えた複数のディスク装置と、書き込み要求がなされたデータを基に、書き込み要求デ
ータに冗長性を付与するためのエラー訂正符号を作成す
るエラー訂正符号作成手段と、前記第１の記録再生機構を用いて、前記書き込み要求デ
ータとエラー訂正符号を前記複数のディスク媒体に振り
分けて書き込むデータ書き込み手段と、前記第２の記録再生機構を用いて、障害が発生したディ
スク装置に格納されていたデータを他のディスク装置に
格納されているデータおよびエラー訂正符号から再構築
してその障害ディスク装置の代わりに接続されたディス
ク装置に書き込むデータ復旧手段とを具備することを特
徴とするディスクアレイ装置。
【請求項２】ディスク媒体の同一サーフェスにアクセ
スを行うための第１および第２のヘッドと、それぞれの
ヘッドを制御して前記ディスク媒体へのデータの記録と
ディスク媒体からのデータの再生を行う第１および第２
の記録再生機構とを備えた複数のディスク装置と、これらのディスク装置と同一構成の予備ディスク装置
と、書き込み要求がなされたデータを基に、書き込み要求デ
ータに冗長性を付与するためのエラー訂正符号を作成す
るエラー訂正符号作成手段と、前記第１の記録再生機構を用いて、前記書き込み要求デ
ータとエラー訂正符号を前記複数のディスク媒体に振り
分けて書き込むデータ書き込み手段と、前記第１の記録再生機構が出力する障害が発生したこと
を示す情報を受けて、前記予備ディスク装置がその障害
ディスク装置の論理的位置を占めるように、予備ディス
ク装置と障害ディスク装置の論理的接続を変更するディ
スク装置代替手段と、前記第２の記録再生機構を用いて、前記障害ディスク装
置に格納されていたデータを他のディスク装置に格納さ
れているデータおよびエラー訂正符号から再構築して、
障害ディスク装置の論理的位置を占めるようになった前
記予備ディスク装置に書き込むデータ復旧手段とを具備
することを特徴とするディスクアレイ装置。
【請求項３】ディスク媒体の同一サーフェスにアクセ
スを行うための第１および第２のヘッドと、それぞれの
ヘッドを制御して前記ディスク媒体へのデータの記録と
ディスク媒体からのデータの再生を行う第１および第２
の記録再生機構とを備えた複数のディスク装置と、受信したアクセス要求の内容を判定して、そのアクセス
要求の応答に用いる記録再生機構または記録再生機構の
使用順序を設定する応答手順設定手段と、この応答手順設定手段で設定された手順に従い前記第１
または第２の記録再生機構を用いて、前記アクセス要求
に応答するアクセス要求応答手段と、復旧作業の開始命令を受信したときに、前記応答手順設
定手段の設定を無効にして、常に前記第１の記録再生機
構を用いて前記アクセス要求に応答するように設定する
とともに、前記第２の記録再生機構を用いて、障害が発
生したディスク装置に格納されていたデータを他のディ
スク装置に格納されているデータおよびエラー訂正符号
から再構築して、再構築したデータを障害ディスク装置
の代わりに接続されたディスク装置に書き込むデータ復
旧手段とを具備することを特徴とするディスクアレイ装
置。