JPH08190461A - ディスクアレイシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数台のハードディスクを用いたディスクアレ
イシステムで、複数のハードディスクが続けて壊れたと
きに、データの入出力を継続して行うことを可能にする
とともに、壊れたディスクが交換されたときにそのデー
タを復旧する。 【構成】ディスクアレイシステムの動作中、各ディスク
をチェックし（ステップ２０２）、異常が検出されたな
らば、その障害ディスク以外に格納されていたデータ量
と、正常なディスクの空き容量と求め（ステップ２０
４）、ディスクの空き容量が十分にあれば（ステップ２
０５）、障害ディスクのデータを正常なディスクに分配
して格納し（ステップ２０７）、継続してディスクアレ
イシステムとしてのデータの入出力を継続して行う。 【効果】本発明のディスクアレイシステムでは、複数の
ディスクに障害が起こっても、正常なディスクの空き容
量に応じて、それらディスクのデータを分配して格納す
るものであり、予備のディスクを設けることなく、デー
タの入出力を継続して行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクアレイシステ
ムに係る発明であり、特にデータの障害おけるデータ格
納の能力を向上する方法に係わり、特に、特定のディス
クに障害が発生したときに、壊れたディスク以外のディ
スクですべてのデータを復旧することに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディスクアレイシステムでは、１
台のハードディスクが壊れた場合には、それ以外のハー
ドディスクのパリティを用いてデータを復旧していた
が、２台のハードディスクが同時に壊れた場合には復旧
できなかった。例えば、特開昭６１−１７０８３８号公
報には、情報処理装置としてデータ復元の方法が記載さ
れているが、この方法では、複数のハードディスクが続
けて壊れた場合に、復元は困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来技術
におけるディスクアレイシステムでは、１台のハードデ
ィスクが壊れた場合でも、すぐさま交換されれば、壊れ
たハードディスクのデータを復旧することができる。し
かし、壊れたハードディスクが交換される前に、さらに
別のハードディスクが壊れると、データを復旧すること
ができない。また、ハードディスクが壊れた場合のため
に、あらかじめ予備のハードディスクを用意しておき、
ハードディスクに障害が起こったときに、他のハードデ
ィスクのデータを基に障害の起こったディスクのデータ
を復旧して、予備のハードディスクに格納し、壊れたハ
ードディスクの代わりに使用するというものがある。し
かしながら、通常時使用されない予備ディスクは、コス
トの増大、あるいは装置の巨大化の原因となるものであ
り、さらにシステムに設けられた予備ディスク以上のハ
ードディスクに連続して障害が起こった場合、対応する
ことができない。

【０００４】そこで本発明は、ディスクアレイシステム
を構成する複数個のディスク装置以外に、予備のディス
ク装置を設けることなく、ディスク装置の障害に際し
て、継続して使用可能なディスクアレイシステムを実現
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、複数台のハードディスクが続けて壊れ
た場合に、正常に動作しているハードディスクの空き容
量を調べ、壊れたハードディスクのデータを格納するの
に十分な容量が確保できたら、そのデータを各ハードデ
ィスクの空き領域に分配して格納し、壊れたハードディ
スクが、正常に動作するハードディスクに交換されたな
らば、分配されたデータを、交換されたハードディスク
に復旧するものである。

【０００６】つまり、複数台の磁気ディスク装置から構
成されるディスクアレイシステムにおいて、前記複数台
の磁気ディスク装置の第１の磁気ディスク装置に障害が
発生したことを検出する障害検出手段と、該障害検出手
段によって障害が検出されたとき、前記第１の磁気ディ
スク装置に格納されているデータを復元するデータ復元
手段と、該データ復元手段によって復元したデータを、
前記第１の磁気ディスク装置以外の前記複数台の磁気デ
ィスク装置に分配して格納する分配格納手段と、を有す
ることによって達成される。

【０００７】また、前記第１の磁気ディスク装置が交換
された場合、該第１の磁気ディスク装置が正常なディス
クに交換されたことを検出する交換検出手段と、該交換
検出手段によって、交換された磁気ディスク装置が正常
なディスクであると検出されたとき、前記分配格納手段
によって分配格納されていたデータを、該交換された磁
気ディスク装置に移動するディスク復旧手段と、を有す
ることによって達成されるものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、壊れた磁気ディスク装置のデ
ータを、正常に動作している磁気ディスク装置に分配し
て格納することにより、予備ディスク設けることなくデ
ータの入出力を継続して行う。また、壊れた磁気ディス
ク装置が交換されたとき、正常な磁気ディスク装置に分
配して格納していたデータを、その交換した磁気ディス
ク装置に移し変えることにより、ディスクアレイシステ
ムの操作性及び信頼性を向上する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い詳細に
説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用されるディスクアレ
イシステムの一例を示すブロック構成図である。図中に
おいて、１０１はディスクアレイシステムを、１０２は
各種処理を実行するＣＰＵを、１０３はＣＰＵ１０２で
実行される各種プログラムやデータ等を記憶するＲＡＭ
を、１０４はキーボードやディスプレイ、あるいは上位
装置等と接続して、データの入出力を行う入出力装置
を、１０５は複数のハードディスクから構成されるディ
スクアレイ装置を、１０６はディスクアレイ装置１０５
を制御するディスクアレイコントローラを、１０７はデ
ィスクアレイ装置１０５に関する各種情報を、構成情報
ファイルとして記憶する、不揮発性の記憶装置である補
助記憶装置を示している。

【００１１】図２は、本発明のディスクアレイシステム
における障害ディスクのデータを分割して格納する動作
について説明するものである。また、図３は、ディスク
アレイ装置を構成する構成情報を取得する処理を、図４
は、ディスクアレイの空き容量をチェックする処理を、
図５は、障害ディスクにおけるデータを復旧して正常な
ディスクに分配して格納するデータ分配処理を示すフロ
ーチャートである。そして、図６は障害の起こったディ
スクが交換されたときに、それぞれのディスクに分配し
て格納されているデータを再び一つのデータに格納し、
障害が起こる前の状態に戻す修復動作を示すフローチャ
ートである。また、図７は、図１のディスクアレイ装置
１０５の構成及び格納されるデータの遷移を示す図であ
る。図８は、図７の各ディスクに格納されるデータの一
例を示す図である。

【００１２】図９は、補助記憶装置１０７のディスクア
レイ情報ファイル９０１の一例を示す図であり、９０２
はディスクＩＤと構成番号との対応関係が記憶される構
成情報記憶エリア、９０３は障害の起こったディスクと
その発生順序等を記憶する障害情報記憶エリア、９０４
は障害ディスクのデータを分割して待避格納したとき、
その格納位置に関する情報を記憶する格納位置情報記憶
エリアである。なお、格納位置情報記憶エリア９０４
は、複数組の位置情報を記憶することが可能な構成にな
っている。

【００１３】それでは、前述の図１によって示される本
発明のディスクアレイシステムの動作について説明す
る。

【００１４】図２において、まず、システムに電源が投
入されると、図１のディスクアレイ装置１０５の接続状
態をチェックし、補助記憶装置１０７の構成情報ファイ
ルに、それらの情報を記憶する、構成情報取得処理を行
う（ステップ２０１）。次にその構成情報ファイルに基
づき、ディスクアレイ動作、つまり、複数のハードディ
スクを用いた、データの読み出し及び書き込み動作が行
われるが、その空き時間に、各ディスクに異常がないか
チェックする（ステップ２０２）。異常がなければ処理
を戻し、ディスクアレイの空き時間を利用したディスク
チェックを一定間隔に繰り返し行う（ステップ２０
３）。

【００１５】もしも、何らかの異常が検出されれば、そ
の異常ディスク以外の全てのディスクの空き容量、障害
の起こったディスクに格納されていたデータ量等をチェ
ックする空き容量調査処理を行う（ステップ２０４）。

【００１６】そして、その空き容量調査処理によって得
られた正常なハードディスクの総残容量と、障害の起こ
ったディスクに格納されていたデータ量とを比較し（ス
テップ２０５）、その差が定められた量に満たないとき
は、入出力装置１０４を通じて、ディスクアレイシステ
ムに障害が起こった旨の出力を行いシステムの停止処理
を行う（ステップ２０６）。

【００１７】一方、正常なハードディスクの総残容量と
障害の起こったハードディスクに格納されていたデータ
量の差が、あらかじめ定められた量以上のときは、障害
ディスクのデータを正常なディスクに格納されているデ
ータに基づいて復元し、そのデータを正常なディスクに
分割して格納するデータ分配処理を行う（ステップ２０
７）。

【００１８】そして再び、ディスクの構成情報を取得し
直し（ステップ２０１）、障害の起こったディスクを除
いた、正常なディスクだけでディスクアレイシステムを
再構成し、ディスクアレイシステムにおけるデータの入
出力処理を継続して行う。

【００１９】それでは、図２のフローチャートで説明し
た、本発明のディスクアレイシステムの動作についてよ
り具体的かつ詳細に説明する。

【００２０】本実施例におけるディスクアレイシステム
では、前述の図２で説明したように、まず、複数のハー
ドディスクから構成されるディスクアレイ装置の構成情
報を取得する処理を行う。図３は、そのディスクアレイ
の構成情報取得処理の一例を示すフローチャートであ
る。まず、図１のＣＰＵ１０２は、図９に示す構成情報
ファイル９０１の構成情報記憶エリア９０２を読み出し
（ステップ３０１）に、既にディスクアレイの構成情報
が設定されているか否かをチェックする（ステップ３０
２）。構成情報が既に設定されていれば、その情報に従
って、ディスクアレイシステムの起動を行う（ステップ
３０２）。しかし構成情報が設定されていなければ、各
ディスクにあらかじめ設けられているディスクＩＤを、
図１のディスクアレイコントローラ１０６に問い合わせ
（ステップ３０４）、そのＩＤにそれぞれディスクアレ
イの構成番号を割り当てる（ステップ３０５）。そし
て、補助記憶装置１０７に、ＩＤ毎に割り当てた構成番
号を構成情報として格納する（ステップ３０６）。そし
て、その構成情報に基づいてディスクアレイシステムを
起動する。

【００２１】例えば、図１のディスクアレイ装置１０５
は、図７に示すように、ディスクＡ、ディスクＢ、ディ
スクＣ、ディスクＤ、ディスクＥのディスクから構成さ
れており、構成情報記憶エリア９０２に、その構成情報
が設定されていない場合、ディスクＡに構成番号１、デ
ィスクＢに構成番号２、・・・、ディスクＥに構成番号
５というように、構成番号が割り当てられ、ディスクア
レイの構成情報として構成情報記憶エリア９０２に記憶
保持し、システムを起動する。

【００２２】その後、ディスクアレイシステムとして、
上位装置の指示に従いデータの書き込み及び読み出しを
行うが、これらのデータ書き込み及び読み出し処理の空
き時間を利用して各ディスクに異常がないかチェックを
行う。このとき、異常が検出されたならば、どのディス
クに障害が起きたかを、図１に示す入出力装置１０４を
通じて上位装置に通知するとともに、その障害情報を図
９の障害情報記憶エリア９０３に記憶する。例えば、最
初に、ディスクＥに障害が検出された場合、ディスクＥ
の状態を示すエリアを正常状態の“０”から異常状態
“１”に変える。次にディスクＢに障害が検出された場
合、ディスクＢの状態を示すエリアを正常状態の“０”
から、異常状態を示す“２”にする。なお、本実施例で
は各ディスクの状態を示すエリアが“０”以外の、
“１”、“２”、・・・、“ｎ”のそれぞれは、異常状
態を示すものであり、同時に何台のディスクに障害が起
こって、その何番目にあたるかを示すものである。

【００２３】そして、このような障害が検出された場
合、ディスクアレイシステムの空き容量をチェックする
空き容量検出処理を行う。

【００２４】図４は、その空き容量検出処理を説明する
フローチャートである。

【００２５】まず、ディスクアレイ装置１０５の空き容
量を求める（ステップ４０１）。これは、障害の発生し
たディスク以外の、正常なディスクの空き容量の総計を
もとめるものであり、例えば正常なディスクの中から、
構成番号の最も小さいディスクのデータの空き容量を求
め、これを正常なディスクの数で掛け合わせることによ
り算出するようにしてもよい。本実施例では、ディスク
アレイを構成する各ディスクが同じ容量を持ち、ほぼ、
均等にデータが格納されているため、一つのディスクの
空き容量と、正常なディスクの数により、おおよそのデ
ータの空き容量を算出することが可能であるが、正常な
ディスクのそれぞれの空き容量を調べ、それらの合計に
より、ディスクアレイシステムの空き容量を求めるよう
にしてもよい。

【００２６】次に、障害の起こったディスクにおけるデ
ータの使用量を求める（ステップ４０２）。前述のよう
に、ディスクアレイシステムに用いられている複数のデ
ィスクには、ほぼ均等にデータが格納されているため、
ディスクの空き容量を求めたときと同様に、正常に動作
するディスクで、最も小さい構成番号を持つディスクの
使用量を求めることにより、障害の起こったディスクに
おける使用量の近似値を求めることができる。

【００２７】例えば、図７に示すようにディスクＡから
ディスクＥまでの各ハードディスクの容量が１００ＭＢ
であり、それらのハードディスクにそれぞれ２０ＭＢの
データが格納されていた場合、ディスクＥに障害が発生
し、データの読み出しができなくなっても、ディスクＡ
をチェックし、その空き容量８０ＭＢ及び使用量２０Ｍ
Ｂを求めて、正常なディスクの台数とかけることによ
り、つまり８０ＭＢ×４台＝３２０ＭＢの総残容量を算
出する。また、前述のように、ディスクＡとディスクＥ
の使用量は、ほぼ同じであるためディスクＥの使用量を
２０ＭＢとする。

【００２８】以上のようなディスク使用状況検出処理の
後、補助記憶装置に格納された正常なディスクの総残容
量と、障害ディスクのデータ量とを比較し、残容量から
データ量を引いた値が、ある定められた値よりもよりも
大きい場合、図５に示すデータの分配処理を行う。

【００２９】このデータ分配処理は、障害によって読み
出せなくなったデータを復元するデータ修復処理（ステ
ップ５０１）と、修復したデータを正常なディスクに分
配して格納する分配格納処理（ステップ５０２）、そし
て、修復したデータが格納される位置情報を取得する位
置情報取得処理（ステップ５０３）からなる。

【００３０】本実施例におけるディスクアレイシステム
は、図８に示すように、各データ列毎に一つずつパリテ
ィデータが設けられるような、一般にＲＡＩＤ５と言わ
れる構成になっている。各ディスクＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ
には、上位装置から送られた格納データが、一定長のブ
ロックデータに分割され、補助情報記憶装置１０７に記
憶されている構成番号に従って、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ
１、Ｅ１、次にＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２、・・・
・というように格納される。なお、一つのデータ列に
は、必ずパリティが設けられ、しかも分散して格納され
るため、Ｅ１、Ｄ２、Ｃ３、・・・には、ブロックデー
タに代わり、各データ列におけるパリティが格納され
る。

【００３１】この方式におけるディスクアレイシステム
では、たとえディスクＥに障害が起こり、その中に格納
されているデータを読み出すことができなくなっても、
他のディスクに格納されているデータ及びパリティを基
にして、ディスクＥに格納されていたデータ及びパリテ
ィを復元することが可能である（ステップ５０１）。

【００３２】こうして、復元されたデータ及びパリティ
は、正常なディスク、つまりディスクＡ、ディスクＢ、
ディスクＣ、ディスクＤに分配して格納される。なお、
前述の上位装置から送られたデータが格納されるときと
同様に、ディスクＥのデータに対しても、新たにパリテ
ィＰ６、Ｐ７を作成して格納する（ステップ５０２）。
このとき、復元されたディスクＥの最初のデータであ
るデータＥ１が格納されるアドレス値と、ディスクＥの
最後のデータであるデータＥ５が格納されるアドレス値
を求めて、それぞれ補助記憶装置１０７の位置情報記憶
エリア９０３に格納する（ステップ５０３）。

【００３３】以上のようにして、データを修復するとと
もに正常なディスクに分配して格納する。

【００３４】そして、図２に示すように、再び構成情報
を取得して（ステップ２０１）、４台のディスクから構
成されるディスクアレイシステムとして動作する。

【００３５】その後、ディスクＢに障害が発生しても、
ディスクＥの場合と同様に、正常なディスクにおける総
残容量、障害ディスクにおけるディスク使用量を求め、
その差がある値以上ならば、各データ、パリティを基に
して、ディスクＢのデータを修復し、残りの正常なディ
スクに振り分け、分配して格納する。

【００３６】以上のように、本発明によれば、ディスク
アレイ装置の残容量に応じて、ディスクアレイを構成す
る複数のディスクに障害が起こっても、予備のディスク
を設けることなく継続して使用することができる。

【００３７】なお、総残容量とデータ量との差があらか
じめ定められた量以上のときに、データの分配処理を行
うものとするのは、求めた各データ量と実際のデータ量
との誤差を修正したり、ディスクアレイシステムを継続
して使用するために必要なデータ格納領域を確保するた
めであり、その量は自由に設定することが可能である。
また、本発明におけるディスクアレイシステムでは、
オペレータが上位装置に送られた障害情報をチェック
し、その障害の起こったディスクを交換したときに、補
助記憶装置１０７に記憶されているディスク情報ファイ
ル９０１を参照して、ディスクアレイシステムの復旧処
理を行う。なお、この復旧処理は、オペレータが、ディ
スクの交換をしたことを示す入力をおこなったときや、
普段は閉じているメンテナンス用のカバーを一度開い
て、再び閉じたときなどに行われるものである。

【００３８】以下、この復旧処理について図６のフロー
チャートに基づいて説明する。

【００３９】まず、ディスク情報ファイル９０１の状態
情報記憶エリア９０２を参照して、現在障害中となって
いる各ディスクをチェックし（ステップ６０１）、交換
されたディスクが一つもなければ、復旧処理を終了する
（ステップ６０２）。一方交換されたディスクが検出さ
れたならば、再び状態情報記憶エリア９０２を参照し
て、最も新しく障害の起こったディスクに対応する位置
情報記憶エリア９０４の位置情報を取得し（ステップ６
０３）、その情報に基づいて正常なディスクに分散して
格納されているデータ読み出して（ステップ６０４）、
交換されたディスクに移動する（ステップ６０５）。そ
の際、データの分配時に新たに作成したパリティを削除
して、データの書き込みを行うものである。次に、復旧
されたディスクをディスクアレイシステムに組み込むよ
うに構成情報記憶エリア９０２における構成情報の更
新、状態情報記憶エリアにおける障害状態の“０”クリ
ア、そして位置情報エリアにおける、復旧されたディス
クに対応する位置情報のクリア等の変更を行う（ステッ
プ６０６）。そして、以上の処理を、交換されたディス
クの分だけ繰り返し行う。

【００４０】こうしてディスクの復旧処理が終わると、
図２に示すフローチャートに従い、本発明によるディス
クアレイ処理が行われる。

【００４１】例えば、図８に示すようにディスクＥに続
いてディスクＢに障害が起こり、それらの障害ディスク
のデータが、ディスクＡ、Ｃ、Ｄに格納されていると
き、オペレータによってディスクの交換が行われたとす
る。このとき最も新しく障害となったディスクＢから復
旧処理を行う。まず、ディスク情報ファイル９０１から
ディスクＢのデータが格納位置を取得して、ディスク
Ａ、Ｃ、Ｄから待避されたデータを読み出し、そのデー
タを新たに交換されたディスクに移動する。次にディス
ク情報ファイルの各エリアの情報を書き換える。その
後、交換されたディスクがまだあるならば、ディスクＥ
についても、上述のディスクＢと同様の復旧処理を行
う。その後、図２に示すフローチャートに従い、ディス
クＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅから構成されるディスクアレイシ
ステムとして、一般的なディスクアレイ動作を行う他、
本発明によるディスクの障害時におけるデータの分配処
理等を行うものである。

【００４２】なお、本発明による障害ディスクのデータ
分配、及び復旧処理によって、ディスクの構成順序が変
わることがあるため、ディスクアレイコントローラの働
きをプログラムによって制御処理し、パリティの設定や
データの格納順序を自由に変更することが可能なソフト
方式のディスクアレイシステムを使用することが望まし
い。

【００４３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
従来、ディスクアレイシステムで１台のハードディスク
が壊れたときに、さらにもう１台のハードディスクが壊
れると、データ復旧は不可能であったが、正常に動作し
ているハードディスクの空き容量が多い場合にはデータ
復旧が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるディスクアレイシステ
ムのブロック構成を示す図

【図２】本発明の一実施例によるディスクアレイシステ
ムの動作概要を示す図

【図３】図２におけるディスクアレイステムの構成情報
取得処理を示す図

【図４】図２におけるディスクアレイシステムの空き容
量取得処理を示す図

【図５】図２におけるディスクアレイシステムのデータ
分配処理を示す図

【図６】本発明の一実施例のディスクアレイシステムに
おいて、分配して格納されたデータを、交換したディス
クに移動する処理を示す図

【図７】本発明の一実施例によるディスクアレイシステ
ムのディスクと格納される遷移を示す図

【図８】本発明の一実施例によるディスクアレイシステ
ムに格納されるデータの状態を示す図

【図９】本発明の一実施例によるディスクアレイシステ
ムにおける情報を記憶するディスク情報ファイルを示す
図

【符号の説明】

１００：上位装置 １０１：ディスクアレイシステム
１０２：ＣＰＵ １０３：ＲＡＭ １０４：入出力装置 １０
５：ディスクアレイ装置 １０６：ディスクアレイコントローラ １０７：補
助記憶送致

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数台の磁気ディスク装置から構成される
   ディスクアレイシステムにおいて、 前記複数台の磁気ディスク装置の第１の磁気ディスク装
   置に障害が発生したことを検出する障害検出手段と、 該障害検出手段によって障害が検出されたとき、前記第
   １の磁気ディスク装置に格納されているデータを復元す
   るデータ復元手段と、 該データ復元手段によって復元したデータを、前記第１
   の磁気ディスク装置以外の前記複数台の磁気ディスク装
   置に分配して格納する分配格納手段と、 前記第１の磁気ディスク装置が交換された場合、該第１
   の磁気ディスク装置が正常なディスクに交換されたこと
   を検出する交換検出手段と、 該交換検出手段によって、交換された磁気ディスク装置
   が正常なディスクであると検出されたとき、前記分配格
   納手段によって分配格納されていたデータを、該交換さ
   れた磁気ディスク装置に移動するディスク復旧手段とを
   有することを特徴とするディスクアレイシステム。
2. 【請求項２】複数台の磁気ディスク装置から構成される
   ディスクアレイシステムにおいて、 前記複数台の磁気ディスク装置の第一の磁気ディスク装
   置に障害が発生したことを検出する障害検出手段と、 該障害検出手段によって障害が検出されたとき、前記第
   １の磁気ディスク装置以外の複数台の磁気ディスク装置
   の空き容量を求める空き容量検出手段と、 前記第１の磁気ディスク装置に格納されていたデータ量
   を求めるデータ量算出手段と、 前記空き容量検出手段によって求めた前記空き容量と、
   前記データ量算出手段によって求めた前記データ量とを
   比較するデータ量比較手段と、 該データ量比較手段にて前記空き容量が前記データ量よ
   りあらかじめ定められた量より大きい場合、前記第１の
   磁気ディスク装置に格納されていたデータを前記第１の
   磁気ディスク装置を除く前記複数台の磁気ディスク装置
   に分配して格納する分配格納手段と、 前記第１の磁気ディスク装置が交換された場合、該第１
   の磁気ディスク装置が正常なディスクに交換されたこと
   を検出する交換検出手段と、 該交換検出手段によって、交換された磁気ディスク装置
   が正常なディスクであると検出されたとき、前記分配格
   納手段によって分配格納されていたデータを、該交換さ
   れた磁気ディスク装置に移動するディスク復旧手段とを
   有することを特徴とするディスクアレイシステム。