JPH08234924A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスクへのデータ正常書き込み後に、ディ
スク読み取り不能障害が発生しても、データ回復を可能
とすること。 【構成】 ディスク書き込みデータをディスクに書き込
むと共に、不揮発メモリ又はバッテリーバックアップさ
れた揮発メモリにも、実質的に同一データ又はディスク
書き込みデータ回復用のデータを書き込み、ディスク正
常書き込み後も、上位装置からの解除コマンド又はスイ
ッチ等による解除があるまでメモリデータを保持し、不
揮発メモリ又はバッテリーバックアップされた揮発メモ
リをディスク書き込みデータのバックアップとして使用
することにより、ディスク装置読み取り不能障害時も上
位装置からのコマンドで当該メモリを読み出すことによ
り、書き込みデータの回復を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置等の
ディスク型記録媒体を用いたディスク装置に係り、特
に、携帯可能な小型ディスク装置などに適用して有効
な、故障時のデータ回復に配慮を図ったディスク装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のディスク装置の概要を示
す構成図である。同図において、１００はパーソナルコ
ンピュータ，ワークステーション等からなるホストコン
ピュータ（上位装置）、１０１はインターフェースバ
ス、１０２はディスク装置、１２０はバックアップ装置
である。また、ディスク装置１０２中において、１０３
はインターフェースコントローラ、１０４はＣＰＵ、１
０５はＲＡＭ、１０６はＲＯＭ、１０７はバッファコン
トローラ、１０８はデータバッファ、１０９はディスク
コントローラ、１１０はリード／ライトチャンネル、１
１１は磁気ヘッド、１１２は磁気ディスクである。

【０００３】図５に示す構成において、磁気ディスク１
１２へのデータ書き込み時には、ホストコンピュータ１
００から入力された書き込みデータは、インターフェー
スバス１０１，インターフェースコントローラ１０３，
バッファコントローラ１０７を通して、データバッファ
１０８にまず格納される。次に、データバッファ１０８
に格納されたデータは、バッファコントローラ１０７，
ディスクコントローラ１０９，リード／ライトチャンネ
ル１１０，磁気ヘッド１１１を通して、磁気ディスク１
１２上に書き込まれる。

【０００４】また、磁気ディスク１１２からのデータ読
み出し時には、磁気ディスク１１２から磁気ヘッド１１
１によって読み出されたデータは、リード／ライトチャ
ンネル１１０，ディスクコントローラ１０９，バッファ
コントローラ１０７を通して、データバッファ１０８に
まず格納される。次に、データバッファ１０８に格納さ
れたデータは、バッファコントローラ１０７，インター
フェースコントローラ１０３，インターフェースバス１
０１を通して、ホストコンピュータ１００などに転送さ
れる。なお、ホストコンピュータ１００のバックアップ
プログラムが稼動し、ホストコンピュータ１００からバ
ックアップ装置１２０への読み出しデータの転送要求が
あった場合には、磁気ディスク１１２からの読み出しデ
ータはバックアップ装置１２０に転送される。

【０００５】ここで、データバッファ１０８は、単なる
データバッファとして使用されるときは、通常ＲＡＭ等
の揮発メモリで構成され、バッファのデータが読み出さ
れた後は、バッファ内のデータは通常利用されない。こ
れに対し、データバッファ１０８をデータキャッシュと
して使用する場合は、バッファからデータを読み出した
後も、バッファ内のデータをキャッシュデータとして再
利用するため、バッファ内のデータはある期間バッファ
上に保存される。バッファ上に保存される期間は、バッ
ファ容量，バッファアクセス，キャッシュアルゴリズム
等に依存する。特に、ライトキャッシュとして利用され
る場合は、ディスクにライトされないでデータが比較的
長い期間バッファに保存されるため、バッファはバッテ
リーバックアップされることが多い。ライトキャッシュ
データは、ディスクに正常に書き込まれた後はバッファ
内に保存しておく必要がないため、バッファに空きスペ
ースがなくなると、適当なアルゴリズムでデータは捨て
去られていく。このため、ライトキャッシュデータ除去
後に、ディスクに読み取り不能障害が起きると、データ
の回復が不可能となっていた。

【０００６】なお、大型計算機システムにおけるディス
ク制御装置内で不揮発メモリを使用したものには、特開
平４−１４９７５２号公報に開示された技術がある。こ
の先願公報に示された従来技術においては、上位装置か
らの書き戻し命令があった際にディスク装置に障害など
があった場合には、不揮発メモリに更新処理して保持さ
せた内容を、ディスク装置の回復を待って不揮発メモリ
から自動的にディスク装置に転送するようにしている。
すなわち、ディスクへのデータライト時にディスク装置
障害があった場合には、ディスク装置の回復まで不揮発
メモリにデータを保持させてはいるが、この先願公報に
開示された従来技術においても、不揮発メモリ（ライト
キャッシュ）からディスクへ正常に書き込みが完了した
後の、不揮発メモリでの書き込みデータ保持に関して
は、何等の考慮も払われていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来技
術においては、データキャッシングの有無にかかわらず
データバッファからデータが除去された後は、ディスク
障害が発生しディスクデータが読めなくなった場合に
は、データの回復が不可能であった。

【０００８】なお、大型計算機システムにおいてはジャ
ーナル等のデータ回復機能が備わっているが、パーソナ
ルコンピュータやワークステーション等の小形のシステ
ムでは、必要に応じてシステムに接続・付設されるバッ
クアップ装置によるバックアップが主流であり、バック
アップ装置へのバックアップ処理を行う前にディスクが
故障した場合には、データ回復が不可能であるという問
題があった。

【０００９】なおまた、近時は、携帯型の例えばハード
ディスク装置を持ち運んで、複数のシステムで使用する
ケースも多いが、運搬途中でハードディスク等が故障し
た場合でもデータを喪失させないためには、別途フロッ
ピーディスク，ＩＣカード等にデータを予めバックアッ
プしておく必要があった。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、ディスクへのデータ正常書き
込み後に、ディスク読み取り不能障害が発生しても、デ
ータ回復を可能とすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によるディスク装
置は上記した目的を達成するため、ディスクへの書き込
み時に、ライトデータ（書き込みデータ）及びその管理
情報を、不揮発メモリまたはバッテリーバックアップさ
れた揮発メモリ上に保存し、上位装置からの命令または
ディスク装置上のスイッチ等による解除があるまで、ラ
イトデータを当該メモリから除去しないように、構成さ
れる。

【００１２】

【作用】上記したようなディスク装置によれば、ディス
クデータの読み出しが不可能となるようなディスク読み
取り不能障害時でも、不揮発メモリまたはバッテリーバ
ックアップされた揮発メモリの情報からデータの回復が
可能となるため、２次的なバックアップメディアを必要
としない。また、パーソナルコンピュータやワークステ
ーション等に必要に応じて接続した別設のバックアップ
装置によって、ディスク装置のバックアップをとる場合
にも、不揮発メモリまたはバッテリーバックアップされ
た揮発メモリ上の管理情報及びデータを利用することに
より、高速なバックアップが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図示した実施例によって説明
する。図１は、本発明の１実施例に係るディスク装置の
概要を示す構成図である。同図において、１００はパー
ソナルコンピュータ，ワークステーション等からなるホ
ストコンピュータ（上位装置）、１０１はインターフェ
ースバス、１０２はディスク装置、１２０はバックアッ
プ装置である。また、ディスク装置１０２中において、
１０３はインターフェースコントローラ、１０４はＣＰ
Ｕ、１０５はＲＡＭ、１０６はＲＯＭ、１０７はバッフ
ァコントローラ、１０８Ａはライトデータバッファ、１
０８Ｂはリードデータバッファ、１０９はディスクコン
トローラ（例えば、ハードディスクコントローラ）、１
１０はリード／ライトチャンネル、１１１は磁気ヘッ
ド、１１２は磁気ディスク（例えば、ハードディスク）
である。

【００１４】図１に示す構成において、磁気ディスク１
１２へのデータ書き込み時には、ホストコンピュータ１
００から入力された書き込みデータは、インターフェー
スバス１０１，インターフェースコントローラ１０３，
バッファコントローラ１０７を通して、不揮発なライト
データバッファ１０８Ａにまず格納される（なお本実施
例では、不揮発メモリ又はバッテリーバックアップされ
た揮発メモリからなる、電源オフ時にもデータ保持が可
能な半導体メモリを総称して不揮発なバッファと称
す）。次に、ライトデータバッファ１０８Ａに格納され
たデータは、バッファコントローラ１０７，ディスクコ
ントローラ１０９，リード／ライトチャンネル１１０，
磁気ヘッド１１１を通して、磁気ディスク１１２上に書
き込まれる。

【００１５】また、磁気ディスク１１２からのデータ読
み出し時には、磁気ディスク１１２から磁気ヘッド１１
１によって読み出されたデータは、リード／ライトチャ
ンネル１１０，ディスクコントローラ１０９，バッファ
コントローラ１０７を通して、揮発メモリからなるリー
ドデータバッファ１０８Ｂにまず格納される。次に、リ
ードデータバッファ１０８Ｂに格納されたデータは、バ
ッファコントローラ１０７，インターフェースコントロ
ーラ１０３，インターフェースバス１０１を通して、ホ
ストコンピュータ１００などに転送される。なお、ホス
トコンピュータ１００のバックアッププログラムが稼動
し、ホストコンピュータ１００からバックアップ装置１
２０への読み出しデータの転送要求があった場合には、
磁気ディスク１１２からの読み出しデータ、もしくはラ
イトデータバッファ１０８Ａからの読み出しデータは、
バックアップ装置１２０に転送される。

【００１６】ここで、本実施例のディスク装置１０２の
データは、ホストコンピュータ１００上のバックアップ
プログラムにより、定期的にバックアップ装置１２０上
にバックアップされるものとする。本発明によるディス
ク装置１０２上の不揮発なライトデータバッファ１０８
Ａによるバックアップは、バックアップ装置１２０によ
るバックアップの隙間を補う小容量バックアップを狙っ
たものである。特に、ディスク装置１０２を持ち運び、
異なる環境で使用する場合等は、ディスク装置１０２の
ディスク部が、落下，衝撃などにより故障する可能性が
高くなるため、本発明は有効であると考えられる。

【００１７】図１のディスク装置１０２内のデータバッ
ファは、ライトデータを格納するライトデータバッファ
１０８Ａと、リードデータを格納するリードデータバッ
ファ１０８Ｂとによって構成されている。このうち、ラ
イトデータバッファ１０８Ａは、電源を切ってもメモリ
の内容が失われないように不揮発なもので構成されてお
り、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発メモリ、または、バッテリ
ーバックアップされたＲＡＭ等の揮発メモリからなって
いる。データをライトデータバッファ１０８Ａに入力す
るかリードデータバッファ１０８Ｂに入力するかは、デ
ータ転送方向をみてＣＰＵ１０４が判定する、また、各
バッファ内のデータアドレス管理もバッファコントロー
ラ１０７を介してＣＰＵ１０４で行う。

【００１８】図２は、データバッファのデータ構造の１
例を示す説明図である。同図に示すように、データバッ
ファ（１０８Ａまたは１０８Ｂ）は、管理エリア２０１
とデータエリア２０２とをもち、管理エリア２０１に
は、空きエリア管理テーブル２０３とセグメント管理テ
ーブル２０４とがある。

【００１９】データ書き込み時は、図３の処理フローに
示すように、空きエリア管理テーブル２０３から空きセ
グメントを捜し（ステップＳＴ１）、空きセグメントに
ＬＡＢ（Logical Block Address ）を割当てる（ステッ
プＳＴ２）。次に、書き込みデータをＤＡＭ（Direct M
emory Access）転送により当該セグメントに書き込み
（ステップＳＴ３）、管理テーブルを更新する（ステッ
プＳＴ４）。そして、この一連の処理を所定のセグメン
ト数だけ行う（ステップＳＴ１〜ＳＴ５）。なお、デー
タ管理情報の書き込み（管理テーブルの更新）は、全て
の書き込みデータの書き込みの後、一括して行ってもよ
い。

【００２０】ライトデータバッファ１０８Ａによるライ
トデータ及び管理情報の保持の解除は、ディスク装置１
０２上の図示せぬスイッチを操作することによって行っ
てもよいし、上位装置（ホストコンピュータ１００）か
らのコマンドで行ってもよい。上位装置（ホストコンピ
ュータ１００）からのコマンドを使用する場合は、次の
ようにすればよい。まず、ライトデータバッファ１０８
Ａからのバックアップ装置１２０へのデータバックアッ
プ完了後、ホストコンピュータ１００はインターフェー
スバス１０１を通し、ディスク装置１０２に対しライト
バッファリセットコマンドを発行する。このコマンドを
受理したインターフェースコントローラ１０３は、ＣＰ
Ｕ１０４に対しインターフェース割り込みを発生させ
る。割り込みを認識したＣＰＵ１０４は、ライトデータ
管理情報を初期化する。これにより以前保持してデータ
はクリアされ、ディスク装置１０２は、再びライトデー
タバッファ１０８Ａのもつ全バックアップ容量までライ
トデータを保持可能となる。

【００２１】また、ＣＰＵ１０４でライトデータバッフ
ァ１０８Ａのアドレスを管理することで、ライトデータ
バッファ１０８Ａの使用／不使用エリアが判定できるた
め、容量限界が近づいたことを示すアラームや、容量を
超えたことを示すアラームをＬＥＤ等で表示することが
可能となる。なお、ライトデータバッファ１０８Ａの容
量を超えた場合は、超えた分以降はリードデータバッフ
ァ１０８Ｂを使用して磁気ディスク１１２に対しデータ
転送を継続する。この場合、上記したように容量を超え
た旨のアラームを表示し、ライトデータのバッファでの
保持はあきらめ、磁気ディスク１１２に対してのデータ
転送のみを継続する。

【００２２】上位装置（ホストコンピュータ１００）か
らのデータ回復及び高速バックアップのためには、不揮
発なライトデータバッファ１０８Ａ上のライトデータ及
び管理情報は、上位装置から読み出し可能である必要が
ある。このため、管理情報を読み出すコマンドとライト
データバッファ上のライトデータを読み出すコマンドと
を設ける。上位装置はまず管理情報を読み出し、バック
アップされているデータのＬＡＢを知る。次に、当該Ｌ
ＡＢに対するデータ転送要求コマンドをディスク装置１
０２に対し発行する。ディスク装置１０２はデータ転送
要求コマンドを受け取ると、図４の処理フローに示すよ
うに、セグメント管理テーブル２０４からライトバッフ
ァメモリ１０８Ａ上のアドレスを知り（ステップＳＴ
６）、当該アドレスからデータをＤＭＡ転送する（ステ
ップＳＴ７，ＳＴ８）。上位装置１００は、バックアッ
プ装置１２０に当該データを書き込むことにより、ディ
スク装置１０２のバックアップを終了する。

【００２３】ところで、ディスク装置１０２の使用目的
により、ライトバッファ容量は可変な値をとりえる。し
かし、ライトデータバッファ１０８Ａのメモリ容量はデ
ィスク容量に対しかなり小さく抑えることが経済的であ
り、本発明は大容量データを頻繁にライトするようなシ
ステムの場合は非現実的である。これに対し、ライトの
頻度が比較的少ない、または扱うデータ容量が小さい場
合は、本発明のディスク装置は効果的である。このよう
にデータ容量が比較的小さい場合は、ライトデータバッ
ファ１０８Ａとして、ブート用のＲＯＭ（Bootstrap
用、すなわち電源起動時に最初に読み込まれるプログラ
ムを書き込んだＲＯＭ）の空きスペースを使用すること
も可能である。ただしこの場合、ブート用のＲＯＭは、
ＥＥＰＲＯＭ等のように書き替え可能なものである必要
がある。本例の場合は、以下のようにして実現できる。

【００２４】上位装置（ホストコンピュータ１００）か
ら転送されたライトデータは、まず通常のディスク装置
の場合と同様にデータバッファに格納される。この場合
データバッファは不揮発な半導体メモリである必要はな
く、ディスク装置の構成は前記した図５と同等の構成を
とる（ただし、ここでは図５のディスク装置の構成にお
いて、例えば前記ＲＯＭ１０６中に書き替え可能なブー
ト用のＲＯＭが備えられているものとする）。そして、
ＣＰＵ１０４の処理が空いた時点で、データバッファか
らブート用のＲＯＭの空きスペースにデータをＭＯＶＥ
する。同時に、管理情報もブート用のＲＯＭの空きスペ
ースに書き込む。このようにブートＲＯＭの空きスペー
スを利用することによって、経済的に本発明を実現でき
る。

【００２５】また、本発明においては、データ圧縮技術
を利用し、ライトデータバッファ１０８Ａの実質的なバ
ックアップ情報量を拡大することも可能である。この場
合には、例えばリードデータバッファ１０８Ｂ（また
は、図１中には図示していない他のライトデータバッフ
ァ）に、上位装置（ホストコンピュータ１００）から転
送されたライトデータを一旦格納する（この際のデータ
バッファは、不揮発なメモリである必要はない）。そし
て、バッファコントローラ１０７内にデータ圧縮回路を
設け、上記のデータバッファから磁気ディスク１１２に
データを書き込むとき、圧縮回路を通して圧縮したデー
タを、不揮発なライトデータバッファ１０８Ａに書き込
むようにする。なお、磁気ディスク１１２に書き込むデ
ータは、圧縮されたデータであっても、そうでないデー
タであっても差し支えない。なおまた、バックアップ動
作時やデータ回復動作時には、ライトデータバッファ１
０８Ａから読み出されたデータは、バッファコントロー
ラ１０７内の伸長回路で伸長処理を施された後、転送・
出力される。

【００２６】さらに、本発明においては、ライトデータ
バッファ１０８Ａに、ライトデータ（ディスク書き込み
データ）とディスクデータとの差分情報を保存すること
により、実質的なバックアップ情報量を拡大することも
可能である。この場合には、例えば図１中には図示して
いない他のライトデータバッファに、上位装置（ホスト
コンピュータ１００）から転送されたライトデータを一
旦格納する（この際のデータバッファは、不揮発なメモ
リである必要はない）。次に、上記の図示せぬライトデ
ータバッファのライトデータを磁気ディスク１１２に書
き込み、この書き込んだデータをディスクデータとして
リードデータバッファ１０８Ｂに読み出す。そして、バ
ッファコントローラ１０７内に差分情報演算回路を設
け、上記の図示せぬライトデータバッファ上のライトデ
ータと、リードデータバッファ１０８Ｂ上のディスクデ
ータから、両者の差分情報を演算し、この差分情報を不
揮発なライトデータバッファ１０８Ａに書き込むように
する。

【００２７】さらにまた、本発明においては、不揮発な
ライトデータバッファ１０８Ａは、ディスク装置１０２
に着脱自在なものとして、ライトデータバッファの容量
を増減可能とする構成をとってもよい。

【００２８】以上のように本発明の各実施例では、ディ
スク読み取り不能障害時でも、ディスク装置１０２上の
不揮発なライトデータバッファ１０８Ａ等に保持された
データを利用し、バックアップ装置１２０にバックアッ
プされているデータ以降の、所定容量のデータを回復す
ることが可能となる。従って、ディスク装置１０２に他
のディスク等のバックアップメディアは不要となる。ま
た、管理情報をもたない場合と比較して、各データのブ
ロックが容易に判定可能なため、バックアップ装置１２
０へのバックアップスピードを高速化することができ、
バックアップ時間を短縮できる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ディスク
へのデータ正常書き込み後に、ディスク読み取り不能障
害が発生しても、データの回復が可能となる。また、デ
ィスク装置に他のディスク等のバックアップメディアは
不要となり、かつ、バックアップスピードを高速化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係るディスク装置の概要を
示す構成図である。

【図２】本発明の１実施例に係るディスク装置におけ
る、データバッファのデータ構造の１例を示す説明図で
ある。

【図３】本発明の１実施例に係るディスク装置におけ
る、ライトデータバッファへのデータ書き込み処理フロ
ーの１例を示すフローチャート図である。

【図４】本発明の１実施例に係るディスク装置におけ
る、ライトデータバッファからのデータ読み出し処理フ
ローの１例を示すフローチャート図である。

【図５】従来技術によるディスク装置の概要を示す構成
図である。

【符号の説明】

１００ ホストコンピュータ（上位装置） １０１ インターフェースバス １０２ ディスク装置 １０３ インターフェースコントローラ １０４ ＣＰＵ １０５ ＲＡＭ １０６ ＲＯＭ １０７ バッファコントローラ １０８Ａ ライトデータバッファ １０８Ｂ リードデータバッファ １０９ ディスクコントローラ １１０ リード／ライトチャンネル １１１ 磁気ヘッド １１２ 磁気ディスク １２０ バックアップ装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスク書き込みデータをディスクに書
   き込むと共に、不揮発メモリ又はバッテリーバックアッ
   プされた揮発メモリにも、実質的に同一データ又はディ
   スク書き込みデータ回復用のデータを書き込み、ディス
   ク正常書き込み後も、上位装置からの解除コマンド又は
   スイッチ等による解除があるまでメモリデータを保持
   し、不揮発メモリ又はバッテリーバックアップされた揮
   発メモリをディスク書き込みデータのバックアップとし
   て使用することにより、ディスク装置読み取り不能障害
   時も上位装置からのコマンドで当該メモリを読み出すこ
   とにより、書き込みデータの回復を可能とすることを特
   徴とするディスク装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 前記ディスク書き込みデータのバックアップとして使用
   する不揮発メモリは、ブート用のＲＯＭの空きエリアを
   利用することによって構成されることを特徴とするディ
   スク装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載において、 前記不揮発メモリ又はバッテリーバックアップされた揮
   発メモリ上に、ディスク書き込みデータの圧縮データを
   保存することを特徴とするディスク装置。