JPH09305327A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ディスクを２重化したディスク装
置に関し、ディスクのブロック単位に２重化を行い、障
害発生時にブロック単位に代替ブロックに切り替えて迅
速に２重化を復元して信頼性の向上を図ることを目的と
する。 【解決手段】 ２重化する各ディスクのブロック単位に
対応づけて正常／異常を設定するフラグを設けた管理テ
ーブルと、アクセス要求に対応して、管理テーブルを参
照してアクセス要求のあったブロックのフラグの少なく
とも１つが正常のときにその正常のブロックにアクセ
ス、およびいずれか１つが異常のときにその正常のブロ
ックのデータを用意した代替ブロックにコピーして切り
替えると共にフラグを正常にセットする手段とを備える
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクを２重化
したディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のディスクに同じデータを書
き込み、１つのディスクが壊れても他のディスクからデ
ータを読み出すいわゆるミラーリングが行われている。
この際、ミラーリングはディスク単位であって、当該デ
ィスク内のいずれかのデータが破壊されると当該ディス
クの全体が使えなくなり、他のディスクからデータを読
み出し、新たなディスクを準備してそれにデータを書き
込んで修復するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ミラーリングは、複数のディスクを準備し、いずれかの
ディスク内のデータが破壊されるとディスク全体の使用
を中止し他のディスクに、正常なディスクからのデータ
を書き込んで修復するようにしていたため、ディスクの
一部のデータが破壊されると当該ディスク全体が使用不
可となってミラーリングの構成から切り離されてしま
い、正常にアクセスできるディスクが１つのみとなり信
頼性に欠けるという問題があった。このように、従来の
ミラーリングは、ディスク単位、あるいはパーティショ
ン単位であったため、一部のデータが破壊したときに２
重化でなくなって信頼性が低下するので、破壊した一部
のデータの部分のみを２二重化から切り離し、動的にこ
の部分のみを迅速に修復して２重化して信頼性を迅速に
復旧することが望まれている。

【０００４】本発明は、これらの問題を解決するため、
ディスクのブロック単位に２重化を行い、障害発生時に
ブロック単位に代替ブロックに切り替えて迅速に２重化
を復元して信頼性の向上を図ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、ディスク
制御手段１１は、管理テーブル１２を参照してディスク
１、２をアクセスしたり、障害発生したブロックを修復
したりなどするものである。

【０００６】管理テーブル１２は、２重化したディスク
１、２のブロックに対応づけて正常／異常を表すフラグ
などを設定して管理するものである。次に、動作を説明
する。

【０００７】ディスク制御手段１１がアクセス要求に対
応して、管理テーブル１２を参照してアクセス要求のあ
ったブロックのフラグの少なくとも１つが正常のときに
その正常のブロックにアクセス、およびいずれか１つが
異常のときにその正常のブロックのデータを用意した代
替ブロックにコピーして切り替えると共にフラグを正常
にセットするようにしている。

【０００８】この際、管理テーブル１２を主メモリ上に
展開して参照を行い、処理終了時に管理テーブル１２を
２重化した各ディスクの複数の任意の場所に退避してお
き、次の処理開始時にこれら複数の場所から読み出した
管理テーブル１２を相互に照合して一致した管理テーブ
ル１２を主メモリ上に展開して参照を行なうようにして
いる。

【０００９】また、管理テーブル１２に、データを格納
したＣＰＵ情報あるいはデータに関する情報を設定して
おき、ＣＰＵが管理テーブル１２を参照する際にこれら
設定されているＣＰＵ情報あるいはデータに関する情報
をもとにデータの整合性をチェックするようにしてい
る。

【００１０】従って、ディスクのブロック単位に２重化
を行い、障害発生時にブロック単位に代替ブロックに切
り替えて迅速に２重化を復元して信頼性の向上を図るこ
とが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、図１から図４を用いて本発
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１の（ａ）は、全体構成図を示す。図１の（ａ）にお
いて、ディスク１、２は、ミラーリング（２重化）を行
ったディスクであって、ここでは、ブロック単位（例え
ば５１２バイト単位）に２重化を行い、予め用意した代
替ブロックに切り替えたりなどするためのものである。

【００１３】ディスク制御手段１１は、管理テーブル１
２を参照して２重化したディスク１、２のブロック単位
にアクセスしたり、ブロックのデータが破壊されたとき
に代替ブロックに正常のブロックのデータをコピーして
切り替えて修復したりなどするものである。

【００１４】管理テーブル１２は、２重化したディスク
１、２のブロックに対応づけて正常／異常を表すフラグ
を設定などするものであって、図示のものは主メモリ上
に展開したものである。ここでは、図示のように、ブロ
ック値（ブロックＩＤ）に対応づけてディスク１および
ディスク２の正常（０）あるいは異常（１）を設定して
管理するものである。

【００１５】図１の（ｂ）は、管理テーブルの退避例を
示す。これは、図１の（ａ）の主メモリ上に展開し、こ
の管理テーブル１２を参照してブロックにアクセスす
る。処理終了時に、主メモリ上の管理テーブル１２は、
図１の（ｂ）に示すように、２重化したディスク１、２
の複数の箇所、ここでは、各先頭および末尾の管理テー
ブル退避域の合計４箇所に格納して退避する。これによ
り、２重化したディスク１、２から読み出したとき、こ
れら４つの管理テーブル１２の内容を照合して一致する
管理テーブル１２を正しいものとして主メモリ上に管理
テーブル１２として展開して使用し、ディスク１、２の
部分破壊により管理テーブル１２が消失しないように信
頼性を更に向上させたものである。

【００１６】図１の（ｃ）は、管理テーブル例を示す。
この管理テーブル１２には、管理テーブルのＩＤおよび
退避したときの時刻の他に、図示のレコードの右端にＩ
Ｄおよび時刻として、 ・管理テーブルを作成したＣＰＵ ・管理テーブルのデータに関する情報 ・その他の情報 ・時刻 を設定し、あるシステムで作成したデータを他のシステ
ムに統合などするときに、データの整合性をチェックし
たりするのに使用し、矛盾する場合には当該矛盾の補正
を行なうようにする。

【００１７】また、管理テーブル１２は、図１の（ｂ）
で説明したように、処理終了して退避する時に２重化し
たディスク１、２の複数の箇所に格納しておき、処理開
始時にこれら複数の箇所から管理テーブル１２を図１の
（ｃ）に示すように例えば４つ読み出し、図示のレコー
ドの左端のデータａ、ｂ、ｃ、ｄを順次読み出し、相互
に比較して２つ以上一致した管理テーブル１２が正しい
として主メモリ上に展開し、以降のアクセス時に参照す
るようにし、当該管理テーブル１２の退避、展開時の信
頼性の向上を図っている。

【００１８】次に、図２のフローチャートに示す順序に
従い、図１の構成の全体の動作を説明する。図２は、本
発明の動作説明フローチャートを示す。

【００１９】図２において、Ｓ１は、システム起動時処
理を行なう。これは、図１の（ｂ）および（ｃ）を用い
て説明したように、２重化したディスク１、２の複数の
場所から管理テーブル１２を読み出して照合し一致した
管理テーブル１２を主メモリ上に展開し、２重化したデ
ィスク１、２へのアクセスの起動時処理を行なう。

【００２０】Ｓ２は、ディスクアクセス処理（ディスク
１）を行う。これは、Ｓ１で管理テーブル１２が主メモ
リ上に展開されたので、アクセス要求に対応して、管理
テーブル１２を参照してディスク１のアクセス要求のあ
ったブロックのフラグが正常の場合には、ディスク１の
その正常なブロックにアクセスし、Ｓ３に進む。一方、
管理テーブル１２のディスク１のアクセス要求のあった
ブロックのフラグが異常の場合にも、Ｓ３で同様にディ
スク２についてアクセス処理を行う。

【００２１】Ｓ３は、ディスクアクセス処理（ディスク
２）を行う。これは、Ｓ２と同様に、管理テーブル１２
を参照してディスク２のアクセス処理を行う。Ｓ３のデ
ィスクアクセス処理を行う時には、図示しないが、管理
テーブル１２のディスク１の状態が正常にアクセスで
き、かつアクセス処理が読み込みの場合にはディスク２
のアクセス処理をとばしてＳ４に進む（読み込みの場合
には両ディスクにアクセスする必要がないため）。一
方、アクセス処理が書き込みまたは管理テーブル１２の
ディスク１の状態が異常の場合には、Ｓ２と同様にディ
スク２のアクセス処理を行う。Ｓ２およびＳ３の具体的
なアクセス処理については、図３を用いて後述する。

【００２２】Ｓ４は、管理テーブルをチェックする。こ
れは、管理テーブル１２をチェックして２重化したディ
スク１、２の各ブロックのフラグのうちの異常のものが
ないかチェックする。チェックして異常のブロックがあ
れば、信頼性を向上させるために、代替ブロックにデー
タを復元するなどのエラーブロック処理を行なう。

【００２３】Ｓ５は、Ｓ４の管理テーブルのチェックの
結果、２重化したディスク１、２のいずれかのブロック
のフラグが異常と設定されていた場合に、２重化を復元
して信頼性を向上させるために代替ブロックにデータを
コピーして修復し、管理テーブル１２のエラー表示を正
常にかえる（図４を用いて後述する）。

【００２４】Ｓ６は、システム停止時処理を行なう。こ
れは、一連の処理を行い、システムを停止するときに、
管理テーブル１２について既述した図１の（ｂ）に示す
ように、２重化したディスク１、２の複数の場所（ここ
では、先頭と末尾の合計４箇所）に管理テーブル１２を
格納し、いずれかが破損しても修復できるように退避す
る。

【００２５】以上によって、システム起動時に２重化し
たディスク１、２の複数の箇所から読み出した管理テー
ブル１２を相互に照合して一致するものを主メモリ上に
管理テーブル１２として展開し、この管理テーブル１２
をこれ以降参照してアクセス要求時に該当するブロック
をアクセスする。そして、アクセス処理中にブロックに
障害が発生した場合には、そのブロックのフラグを異常
としてアクセス処理を続行した後、当該管理テーブルの
フラグの異常と設定されているブロックについて代替ブ
ロックに正常なブロックからデータをコピーして切り替
えそのブロックのフラグを正常に戻して２重化にし、信
頼性を向上させる。そして、処理終了時に管理テーブル
１２について２重化したディスク１、２の複数の場所に
格納して退避し、いずれに障害が発生しても、起動時に
他の正常な管理テーブルをもとに主メモリ上の管理テー
ブル１２を展開して高信頼性のもとで処理を開始するこ
とが可能となる。

【００２６】図３は、本発明のアクセス処理フローチャ
ートを示す。これは、既述した図２のＳ２あるいはＳ３
のディスクアクセス処理の詳細を説明したものである。
図３は、本発明のアクセス処理フローチャートを示す。

【００２７】図３において、Ｓ１１は、ディスクアクセ
ス処理を開始する。Ｓ１２は、管理テーブルをチェック
する。これは、アクセス要求のあったブロックについ
て、管理テーブル１２を参照して２重化したディスク
１、２のフラグが正常あるいは異常のいずれに設定され
ているかチェックする。正常の場合には、Ｓ１３でその
正常のディスク１、２のブロックにアクセスし、Ｓ１４
に進む。一方、Ｓ１２のエラーの場合には、管理テーブ
ル１２のアクセス要求のあったブロックに異常が設定さ
れていたので、そのディスクのブロックのデータが破壊
されていると判明したので、終了する（Ｓ１６の復帰す
る）。この際、管理テーブル１２中に、ディススク１の
ブロックのフラグが異常と設定されていた場合には、Ｓ
１２のエラーとなってＳ１６で復帰してしまうが、既述
した図２のＳ３で次に２重化した他のディスク２につい
て同様に、管理テーブル１２をチェックし、そのフラグ
が正常のときはＳ１３のアクセスし、一方、異常のとき
は２重化したディスク１、２のブロックの両者が異常で
あるので、Ｓ１６で復帰し、アクセス不可として終了す
る。

【００２８】Ｓ１４は、アクセスチェックする。これ
は、管理テーブル１２を参照してアクセス要求のあった
ブロックのフラグが正常であったので、そのブロックを
アクセスしたときにそのアクセスが正常に行えたか判別
する。正常の場合には、そのブロックにアクセスできた
ので、Ｓ１６で復帰する。一方、エラーの場合には、Ｓ
１５でエラー処理を行ない、Ｓ１６で復帰する。ここで
は、エラー処理は、アクセスした異常のブロックについ
て管理テーブル１２のフラグを異常に設定する。

【００２９】以上によって、２重化したディスク１、２
にアクセスする際に、管理テーブル１２を参照して正常
のときにアクセスし、アクセスが正常にできたときに復
帰し、アクセスが異常のときに正常なブロックにアクセ
スすると共に代替ブロックに正常なブロックからデータ
をコピーして動的に２重化にして修復し、信頼性を極め
て高く動的に修復することが可能となる。

【００３０】図４は、本発明のエラーブロック処理説明
図を示す。図４の（ａ）は、ディスク１およびディフェ
クトリストの例を示す。ここで、ディスク１は、２重化
したディスク１、２のうちの１つを示したものである。
他のディスク２も同様に設ける。このディスク１には、
図示のように、ブロックを格納するデータ域と、代替ブ
ロックを予め準備した代替ブロック域とがある。データ
域中のブロックに不良（障害）が発生すると、この不良
ブロックは、代替ブロック域内の代替ブロックに切り替
える。即ち、図示外のディスク２のブロックから正常な
デーダを読み出し、図示矢印を用いて示すように、代替
ブロック域内のブロックにデータを格納し、アドレスを
不良ブロックから切り替え（制御テーブルのアドレス
を、不良ブロックの先頭アドレスから代替ブロックの先
頭アドレスに書き替え）、正常なブロックにアクセスで
きるようにする。この際、ディフェクトリスト１３は、
データ域中で不良となった不良ブロックのアドレスを格
納し、この数で不良ブロック数を管理するようにしてい
る。

【００３１】以上のように、２重化したディスク１、２
についてそれぞれデータ域および代替ブロック域を設
け、不良ブロックが発生したときに不良ブロックを管理
するディフェクトリスト１３に登録して管理すると共に
不良ブロックから代替ブロックへのアドレス切り替えを
行なうことにより、動的に不良ブロックを代替ブロック
に切り替え、２重化を保持して信頼性を極めて高く管理
することが可能となる。

【００３２】図４の（ｂ）は、管理テーブル１２に登録
した２重化したディスク１、２のフラグの正常、異常の
とき、アクセスしたときに正常終了、あるいはＩ／Ｏエ
ラーのいずれとして終了するかを表したものである。こ
こでは、図示の下記のように、 の４つの組み合わせがあり、ブロック名ＡないしＣは、
アクセス時に正常終了する。これは、既述したように、
２重化したディスク１、２のうちのいずれか１つのブロ
ックのデータが正常であるので、その正常なデータにア
クセスし、異常のブロックについては、代替ブロックに
正常なブロックのデータをコピーして切り替えて正常に
戻すことができるからである。一方、ブロック名Ｄは、
２重化したディスク１、２の両者のブロックがエラーと
なったので、修復できず、当該アクセスをエラーとして
終了する。

【００３３】図４の（ｃ）は、管理テーブル１２の２重
化したディスク１、２のブロック１ないしｎに対応づけ
てフラグに○（正常ブロックを表す）および×（異常ブ
ロックを表す）を模式的に示す。図示のように、２重化
したディスク１、２のブロック１ないしｎについて、フ
ラグを設け、○（正常ブロックを表す）および×（異常
ブロックを表す）を設定し、既述した図４の（ｂ）に従
い、アクセス時に正常終了、あるいはＩ／Ｏエラー終了
する。そして、異常ブロックについては、動的に代替ブ
ロックに切り替えて修復すると共に、代替ブロックに正
常なブロックをコピーして管理テーブル１２のフラグを
異常から正常に戻し、動的に異常ブロックを代替ブロッ
クに切り替えて修復する。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディスクのブロック単位に２重化を行い、障害発生時に
ブロック単位に代替ブロックに切り替えて迅速に２重化
を復元する構成を採用しているため、２重化したディス
ク１、２に保存したデータの信頼性を極めて高くできる
と共に、何らかの原因によっていずれかのブロックに障
害が発生しても動的に障害発生したブロックを代替ブロ
ックに正常なブロックのデータをコピーして自動修復し
て２重化状態に迅速に戻すことができる。これらによ
り、 （１） 従来はディスク単位（パーティション単位）に
２重化および修復を行っていたので、そのときの信頼性
はブロックの障害発生率をＸとすると、ディスクの壊れ
る率（データの修復不可となる率）はＸ・Ｘとなる。一
方、本願発明はブロック単位に２重化および修復を行っ
ているため、ディスクがＹ個のブロックから構成されて
いるとすると、ブロックの壊れる率（データの修復不可
となる率）はＸ・Ｘ／（２Ｙ−１）となる。この結果、
１ＧＢのディスクを例にとると、１ブロック＝５１２バ
イトとすると、約４・１０⁶倍の信頼性が本願発明の方
が高くなることとなる。

【００３５】（２） 管理テーブル１２を２重化したデ
ィスク１、２の複数の箇所で管理し、読み出した時に相
互に照合して正しいものを管理テーブル１２として展開
して使用するため、管理テーブル１２については更に信
頼性を高めることができる。

【００３６】（３） 管理テーブル１２には、ブロック
を作成や処理したＣＰＵ、更にデータに関する情報を設
定してあるため、他のシステムのデータを統合するとき
などにこれら情報を参照してその矛盾をチェックした
り、矛盾を解消するように補正したりすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例構成図である。

【図２】本発明の動作説明フローチャートである。

【図３】本発明のアクセス処理フローチャートである。

【図４】本発明のエラーブロック処理説明図である。

【符号の説明】

１、２：２重化したディスク １１：ディスク制御手段 １２：管理テーブル １３：ディフェクトリスト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクを２重化したディスク装置におい
   て、 ２重化する各ディスクのブロック単位に対応づけて正常
   ／異常を設定するフラグを設けた管理テーブルと、 アクセス要求に対応して、上記管理テーブルを参照して
   アクセス要求のあったブロックのフラグの少なくとも１
   つが正常のときにその正常のブロックにアクセス、およ
   びいずれか１つが異常のときにその正常のブロックのデ
   ータを用意した代替ブロックにコピーして切り替えると
   共にフラグを正常にセットする手段とを備えたことを特
   徴とするディスク装置。
2. 【請求項２】上記管理テーブルを主メモリ上に展開して
   上記参照を行い、処理終了時に当該管理テーブルを上記
   ２重化した各ディスクの複数の任意の場所に退避してお
   き、次の処理開始時にこれら複数の場所から読み出した
   上記管理テーブルを相互に照合して一致した管理テーブ
   ルを主メモリ上に展開して上記参照を行なうようにした
   ことを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
3. 【請求項３】上記管理テーブルに、データを格納したＣ
   ＰＵ情報あるいは当該データに関する情報を設定してお
   き、ＣＰＵが当該管理テーブルを参照する際にこれら設
   定されているＣＰＵ情報あるいはデータに関する情報を
   もとにデータの整合性をチェックすることを特徴する請
   求項１あるいは請求項２記載のディスク装置。