JPS63193381A - 計算機システムの記憶制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は計算機補助記憶装置として使用されるファイル
記憶装置の制御方式に係り、特に磁気ディスク、磁気ド
ラムなどのファイル記憶装置に関する。

（従来の技術） 磁気記録方式の回転式記録機構を備えた磁気ディスク装
置や磁気ドラム装置などは機械、電気。

磁気などの各種手段を組合せて構成されているため、中
央処理装置などの純粋な電気的組成の計算機構成機器に
比して信頼性が比較的低いとされている。それは、高速
回転する磁性層に非常に近く配置される磁気ヘッドによ
り記録情報を読出しもしくは書き込むという本質的な機
構上（機械的精度）の問題に起因している。このため、
装置の動作時には、高信頼度対策としてデータの誤り検
出。

訂正、動作の誤り検出、誤り検出時の再試行等が行なわ
れているのは周知の通りである。

また、このようなファイル記憶装置を使用する計算機シ
ステムでは、システム的な信頼性向上対策として装置の
冗長化構成、すなわち常用系と予備系とを配設する二重
化がなされる場合が多い。

このような二重化構成では、オンライン動作中に常用系
が故障すると、予備系での運用に切換えられる。そして
、システムから切離した常用系装置の修復が行なわれる
。

ところで、上記のようなファイル記憶装置における故障
は、磁気記録媒体である磁気ディスクや磁気ドラムの磁
性面の損傷によりデータトラックに欠陥が生じ情報の記
録再生が不能になる故障が最も多い。そこで、このよう
な磁性面の損傷に対応するために１例えば磁気ディスク
の場合、製造段階において欠陥トラックの代替となる予
備トラックを形成するためのエリアがデータトラックの
外周に設けられている。

磁気ディスクは、使用する前にフォーマツティングを行
なうが、このフォーマツティング処理において、欠陥ト
ラックがチェックされ、欠陥トラックがあるとその代替
として予備トラックが形成される。使用されるトラック
の各セクタには、このフォーマツティング処理において
アドレス情報が記録される。ユーザプログラムで磁気デ
ィスクをアクセスするとき、オペレーティン先システム
により、そのアドレス情報に基づいてアクセスすべきセ
クタが判別され、所定セクタに情報の記録・再生が行な
われる。

従来、計算機システムで磁気ディスクを使用中に前記の
ような欠陥トラックが生じて故障となった場合、その磁
気ディスク装置をシステムから切離した後、運用中のシ
ステムとは別のオフライン処理によりフォーマツティン
グのやり直しを行なっていた。これにより、欠陥トラッ
クの代替となる予備トラックが形成され、磁気ディスク
装置が修復される０次に、修復された磁気ディスク装置
にシステムで使用中の予備側磁気ディスクの記録情報を
コピーした後、システムに接続して二重化運用にもどし
ていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来方式によると、磁気記録媒体の
磁性面の損傷による故障という比較的発生頻度の高い故
障の場合において、その都度故障装置の修復のためにオ
フライン処理を実行しなければならない上、その修復作
業期間中は計算機システムは予備系のみの運転となるた
め、二重化による高信頼性が維持されないという問題が
あった。

本発明は、上記の問題を解決し、磁性面の損傷による故
障に対し、オンライン稼動中に自動復旧し、システムの
二重化運用を維持することができるファイル記憶制御方
式を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題を解決するための手段） このため１本発明は書込データは常時多重化された複数
の磁気ディスク装置に書込む一方、磁気ディスクの磁性
面の損傷等による欠陥のためにデータ書込／読出エラー
が生じた場合、その磁気ディスクに予備トラックを形成
すると共に、他の正常な磁気ディスク装置から、上記エ
ラーを生じたトラックの記録データを読み出して、形成
した予備トラックに書込むことにより、磁気ディスクを
修復するようにしたものである。

（作用） 磁気ディスクの上記修復処理がシステムのオンライン稼
動中に自動的に実行されるので、磁気ディスクの磁性面
の欠陥による障害が発生しても。

それが自動的に修復されて常に磁気ディスクの二重化が
維持できるようになる。

（実施例） 以下１本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係るファイル記憶制御方式
を適用した計算機システムのブロック構成図である。図
において、ＣＰＵ　（中央処理装置）１は、主記憶装置
（以下、メモリと略す）２にメモリバス３を介して接続
されている。

磁気ディスクドライブ装置（以下、ディスクドライブと
いう）４ａ、４ｂは、情報の記憶媒体である磁気ディス
クとその駆動機構を有した情報記憶部であり、二重化さ
れている。ディスクコントローラ５ａ　、　５ｂはその
ディスクドライブ４ａ　、　４ｂをそれぞれ制御するも
のであり、チャネル６ａ　、　６ｂはメモリバス３に接
続され、メモリ２とディスクコン１−ローラ５ａ。

５ｂとの間でディスクドライブ４ａ　、　４ｂの記録・
読出情報をそれぞれ転送する動作を行なうものである。

ディスクドライブ４ａ　、　４ｂに収容されている磁気
ディスクは、従来より使用されている公知のものである
。磁気ディスク上に情報を記録再生する場合、シリンダ
番号、ヘッド番号およびセクタ番号でその位置を示すこ
とができる。シリンダ番号でトラック位置が示され、ヘ
ッド番号で磁気記録面が示され、またセクタ番号で１つ
のトラック上の記録・再生単位であるセクタが示される
。各セクタにはアドレスが付与されており、上記のシリ
ンダ番号、ヘッド番号およびセクタ番号を物理アドレス
という。

第２図はディスクドライブ４ａ　、　４ｂに収容されて
いる磁気ディスクＭのデータトラック上の１セクタあた
りのフォーマットを示したもので、アドレス部へには、
シリンダ番号、ヘッド番号、セクタ番号、セクタの種別
を示すセクタ属性および記録情報の誤り検出のための誤
り適正コードなどが記録されている。データ部りには、
記録されたデータやそのデータの誤り訂正コードが記録
されている。また。

ギャップＧｌ、Ｇ２．Ｇ３には、それぞれ次にアドレス
部Ａ、データＤ、次のセクタがあることを判別するため
のマーカおよびそれらの情報を読出するための同期信号
作成用の情報が記録されている。

ところで、データトラックのこのようなフォーマットは
磁気ディスクのフォーマツティング処理により形成され
るもので、このフォーマツティング処理においてアドレ
ス情報Ａに上記物理アドレスやセクタ属性などが記録さ
れる。また、このとき、記録したトラック上の記録情報
を読み出して誤りがないか検出するようにしている。記
録情報の誤りは１通常、磁気：：イスクの磁性面の損傷
によるもので、記録情報の誤りを検出すると、そのトラ
ックを欠陥トラックとして無効にする。

一般に、磁気ディスクには、最外周に形成されたトラッ
クの外側に予備、トラックを形成するためのエリアが設
けられており、欠陥トラックを検出すると、そのエリア
に欠陥トラックを代替する予備トラックが形成される。

前記アドレス部Ａのセクタ属性部には、セクタの種別を
示す各種識別情報が記録されているが。

各トラックの０セクタのセクタ属性部には、そのトラッ
クが欠陥トラックであるかどうか、欠陥トラックの場合
には代替トラックがあるのかどうかという識別情報が記
録される。また、その０セクタのアドレス部Ａには、代
替トラックとなる予備トラックのシリンダ番号とヘッド
番号が記録され。

代替トラック位置が示される。

ＣＰＵＩは、メモリ２に格納されたプログラムにより動
作する。メモリ２には、このためのオペレーティングシ
ステムとユーザプログラムである業務プログラムが格納
されている。また、本実施例では、オペレーティングシ
ステムの中には、ディスクドライブ４ａ　、　４ｂでデ
ータの書込／読出を実行させる一方、その実行結果を判
定し、磁気ディスクの欠陥トラックを修復したり、使用
する系を常用系と予備系の一方に切換えたりする制御を
行なう記録装置制御部を備えている。

以上の構成で、ＣＰＵＩはメモリ２に格納された業務プ
ログラムに従って所定の処理を実行する。この業務プロ
グラムにおいて、ディスクドライブ４ａまたは４ｂにデ
ータを書き込みあるいはディスクドライブ４ａ　、　４
ｂの記録データを読み出す場合、その処理は前記オペレ
ーティングシステムの中のプログラムである記憶装置制
御部により実行される。

以下に説明する各部の動作は、この記憶装置制御部によ
り実行されるものである。ディスクドライブ４ａ　、　
４ｂでデータを記録再生する場合、ＣＰＵＩよりチャネ
ル６ａ　、　６ｂに転送要求コマンドが送出される。

第３図はこの転送要求コマンドのフォーマットを示すも
ので、命令コードはデータの書込／読出命令の別、コン
トローラ番号はディスクコントローラ５ａか５ｂかの別
、ドライブ番号はディスクドライブ４ａか４ｂかの別（
この場合、ディスクコントローラ５ａ　、　５ｂとディ
スクドライブ４ａ　、　４ｂとがｌ：ｌに対応している
ので、このドライブ番号は省略することもできる）、シ
リンダ番号、ヘッド番号およびセクタ番号は磁気ディス
クの物理アドレスを示している。なお、一般には、上記
コントローラ番号とドライブ番号も含めて物理アドレス
と呼ばれることが多い。

また、書込／読出を行なうデータはディスクドライブ４
とメモリ２との間で転送されるがレコードアドレスはメ
モリ２上のその転送データの先頭アドレス、セクタサイ
ズは書込／読出するセクタの個数でデータ量を示してい
る。

ディスクドライブ４ａは常用系、　４ｂは予備系に設定
されており、平常時は、常用モードに設定されて、両系
で運用される。一方、常用系が故障により使用不可にな
ったとき、バックアップモードに設定され、予備系のみ
で運用される。

ｃｐｕ　ｔは上記転送要求コマンドを第４図に示すよう
に送出する。すなわち、ディスクドライブ４に対するデ
ータの書込命令の場合（処理１１のＹ）で。

通常モードのとき（処理１２のＮ）、チャネル６ａ　、
　６ｂの常用系と子側系両方に転送要求コマンドを送出
する（処理１３．１４）。

一方、読出命令の場合（処理１１のＮ）、常用系のチャ
ネル６ａのみに転送要求コマンドを送出する（処理１５
）。

チャネル６ａ　、　６ｂは転送要求コマンドを受信する
と、その転送要求コマンドに従ってディスクコントロー
ラ５ａ　、　５ｂを制御する。また、書込命令の場合、
メモリ２より転送コマンドで指定されたアドレスのデー
タを読み出し、ディスクコントローラへ転送する。この
とき、ディスクコントローラ５はディスクドライブ４の
磁気ディスクに転送されたデータを書き込むように制御
する。

一方、読出命令の場合、ディスクコントローラ５は磁気
ディスクのチャネル６ａ、６ｂに指定されたセクタの記
録データを読み出し、チャネル６ａ　、　６ｂに転送す
る。チャネル６ａ　、　６ｂはその読み出されたデータ
をメモリ２の転送コマンドで指定されたアドレスへ格納
する。

ｃｐｕ　ｔは、書込命令のとき両系のチャネル６ａ　、
　６ｂに、一方読出命令のときは常用系のチャネル６ａ
。

６ｂに転送コマンドを送出するので、メモリ２から読み
出された書込データは両系のディスクドライブ４ａ　、
　４ｂの磁気ディスクに書き込まれる。また、読出コマ
ンドは常用系のチャネル６ａにのみ送出されるので、常
用系の磁気ディスクからのみデータが読み出され、メモ
リ２に書納される。

チャネル６ａ　、　６ｂは、このデータの書込／読出処
理を終えると１割込動作により、処理の終了をｃｐｕｔ
に通知する。また、同時に上記データの書込／読出処理
において、ディスクドライブ４ａ　、　４ｂの故障等に
よりデータの書込／読出が実行されなかった場合もある
ので、チャネル６ａ　、　６ｂはその実行状態を転送終
了ステータスでｃｐｕｔに通知する。

第５図は、このデータ書込ｌ読出終了時のＣＰＵＩの動
作を示したものであり、まず常用系チャネル６ａより転
送された転送終了ステータスを判定し、必要に応じて磁
気ディスクの記録トラックの修復を行なう磁気ディスク
判定・修復処理を実行する（処理２１）。

この磁気ディスク判定・修復処理２１では第６図に示す
ように、　ＣＰＵＩは、まず転送終了ステータスの内容
をチェックする（処理４１）。ここで、データの書込ｌ
読出に関するエラーが示されてない場合（処理４２のＮ
）、正常修了と判定する。

磁気ディスクのデータ書込／読出動作におけるエラーは
、磁性面の損傷により発生する場合が最も多い。ディス
クドライブ４において、磁気ディスクから読み出すデー
タは前記したセクタ各部に記録された誤り訂正コード（
例えばＣＲＣチェックコード）によりエラー検出されて
いる。また、磁気ディスクに書き込んだデータはその直
後に読み出してエラー検出されている。ここで、エラー
が検出されると、チャネル６ａ　、　６ｂにより転送ス
テータスでそのエラー内容が通知される。

ｃｐｕｉは、磁気ディスクのこのような書込／読出エラ
ーを転送終了ステータスにより検知した場合。

システムモードを識別し、常用系と予備系の両系で運用
中か、片系で運用中か判別する（処理４３）。

磁気ディスクの磁性面の損傷は、通常特定トラックの特
定セクタの１個所に生じて、書込／読出エラーとなるも
のである。そこで１本実施例では、磁気ディスクのフォ
ーマツティング時に行なうように、予備トラックを形成
して、エラーを生じた欠陥トラックを代替するようにす
る。このために次のように動作する。

まず、ＣＰＵＩは複数のタスクを同時処理しているので
、次に実行する処理中にこのディスクドライブ４がアク
セスされて、そのタスクに対して誤ったデータを与える
のを防止するために、チャネル６ａ　、　６ｂに対して
転送要求の実行を禁止する（処理４４）。

次に、磁気ディスクの予備トラックエリアに新たに予備
トラックを形成する余裕があるかどうか判別する。この
判別はディスクコントローラ５ａ。

５ｂが磁気ディスクのトラック使用状態を管理している
ので、ＣＰＵ　１はチャネル６ａ　、　６ｂを介してそ
のトラック使用状態の情報を読み取ることにより行なわ
れる（処理４５）。ここで、予備トラックを形成する余
裕がある場合、　ｃｐｕｉはチャネル６ａ　、　６ｂお
よびディスクコントローラ５ａ　、　５ｂを制御してデ
ィスクドライブ４ａ、４ｂで予備トラックを作成するよ
うに制御する。これにより、ディスクドライブ４ａ　、
　４ｂは、磁気ディスクの最外周トラックのさらに外側
に新たな予備トラックを形成し、その予備トラックをフ
ォーマツティングする。また、先に実行したデータの書
込／読出処理において、エラーを発生したデータトラッ
クの０セクタのアドレス部Ａに、欠陥トラックであるこ
とと、その代替トラックとなる予備トラックのシリンダ
番号、ヘッド番号とを記録する。この予備トラック形成
とアドレス部への所定情報の記録は、従来、オフライン
操作により行なわれていたフォーマツティング動作と同
様の周知の動作である（以上、処理４６）。

次に、ＣＰＵＩは予備系のディスクドライブ４ｂの磁気
ディスクに記録されている現用系の上記欠陥トラックに
対応する記録データを読み出し、常用系のディスクドラ
イブ４ａに転送する。予備系の記録データは、第４図の
処理１３．１４から明らかなように。

両系とも同一データが記録されている。上記転送処理に
より、常用系のディスクドライブ４ａに欠陥トラックの
正しいデータが転送される。ディスクドライブ４ａは、
この転送されたデータを上記で作成した予備トラックに
記録する（処理４７）。

上記処理４４から処理４６までの各動作は、ＣＰ旧から
チャネル６ａ　、　６ｂに対して各種コマンドが送出さ
れて実行されることになる。また、実行が完了すると実
行終了ステータス情報により実行結果の正常／異常がＣ
ＰＵＩに通知される。ＣＰ阻は、このステータス情報に
よりその予備トラックへのデータ書込動作が正常に実行
完了したかどうか判定する（処理４８）。

ここで、予備トラック上の磁性面に損傷等があった場合
、データ書込エラーとなる。この場合、処理４５へもど
り、上記と同様の処理により別のエリアに新たに予備ト
ラックを作成することになる。

上記処理が正常終了した場合、チャネル６に対し前記転
送要求の実行禁止を解除する（処理４９）。

これにより、常用系の磁気ディスクの前記欠陥トラック
に代わり予備トラックが自動的にアクセスされるように
なるので、磁気ディスクが修復されたことになる。

一方、前記処理４５において、予備トラックを形成する
エリアがない場合、データトラックを修復することがで
きないので故障と判定する。このとき、上記と同様に転
送要求実行の禁止を解除しておく（処理５０）。

また、前記処理４３において１片系運転中の場合には、
修復することが不可能なので、システムの運用を停止す
ることになる（処理５１）。

以上説明した磁気ディスクの判定・修復処理２１を終了
すると、第５図に戻って、前記転送要求コマンドにより
実行した命令を判別する（処理２２）。

実行した命令が書込命令である場合、磁気ディスクの上
記判定・修復処理の結果をチェックする（処理２３）。

ここで、その処理結果が正常、または欠陥トラックが生
じても修復されている場合、続いて予備系について上記
と同様の磁気ディスクの判定・修復処理２４を行なう。

磁気ディスクへのデータ書込処理は、予備系に対しても
実行されるので、その実行結果である転送終了ステータ
スは、予備系のチャネル６ｂからもｃｐｕ　ｔに転送さ
れる。

ＣＰＵＩは、予備系の転送ステータスにより第６図と同
様に磁気ディスクの判定・修復処理２４を実行する。な
お、前記説明では、常用系の磁気ディスクにエラーがあ
った場合、予備系の記録データを常用系に転送したが、
この場合、予備系の磁気ディスクにエラーがあると、常
用系から予備系に記録データを転送することになる（以
上、処理２４）。

次に、この処理結果をチェックする（処理２５）。

この処理結果が正常、または欠陥トラックがあっても修
復されている場合、転送終了処理を終える。

以上、データ書込命令実行後の動作を説明したが、常用
系、予備系それぞれについて、磁気ディスクの書込結果
を判定し、書込エラーを生じた欠陥トラックがあっても
、代替となる予備トラックが作成されるので、二重化運
用が維持される。

一方、前記処理２２において、読出命令を実行した後で
あった場合も、磁気ディスクの判定・修復処理の結果を
チェックする（処理２０．ここで、正常に処理されてい
れば転送終了処理を終える。

また、その処理結果が正常でなかった場合、故障かどう
か判別する（処理２７）。ここで、ディスクドライブ４
が故障できないが、欠陥トラックがあって磁気ディスク
が修復されている場合、ＣＰＵ　１は常用系のチャネル
６に対して再度転送コマンドを送出しく処理２８）、修
復されトラックのデータを読み出すようにしている。こ
の後、転送終了処理を終える。

これにより、データ読出命令実行後においても。

前記データ書込命令と同様に、欠陥トラックがあっても
予備トラックにより修復され、二重化が維持される。

以上のように、常用モードでは、第７図に示すように、
書込データは常用系と予備系に記録する一方、記録デー
タの読み出しは常用系のみから行なうようにしている。

また、第８図（ａ）、（ｂ）に示すように磁気ディスク
に欠陥トラックが生じ、読出エラー（同図（ａ））や書
込エラー（同図（ｂ））が発生しても、予備トラックエ
リアに余裕があれば、代替となる予備トラックが作成さ
れて磁気ディスクが修復され、常用モードで正常に運用
される。

一方、上記処理２３の判定において、常用系の磁気ディ
スクの欠陥トラックが修復できず故障となり、データ書
込が行なえなかった場合、　ＣＰＵＩは動作モードをバ
ックアップモードに設定しく処理２９）、この処理を終
える。

バックアップモードでは、第４図に示したようにＣＰＵ
Ｉは予備系のチャネル６ａにのみ転送データを送出する
ようになる（処理１６）、また、処理２７の判定におい
て、同様に常用系故障となりデータの読み出しが行なえ
なかった場合、動作モードをバックアップモードに設定
する（処理３０）、なお、この場合、次いで予備側のチ
ャネル６ｂに再度転送要求コマンドを送出して、磁気デ
ィスクの記録データを読み出すようになる（処理２８）
。

この結果、第９図（ａ）　、　（ｂ）に示すように、磁
気ディスクの読出エラー（同図（ａ））や書込エラー（
同図（ｂ））発生時に、予備トラックエリアの余裕がな
く磁気ディスクの修復が行なえなかった場合には。

バックアップモードとして予備系のみで運用されること
になる。

一方、処理２５の判定において、予備系磁気ディスクが
故障となった場合、　ＣＰＵＩは常用モードに設定する
（処理３１）。この場合、常用系磁気ディスクのみで運
用されるようになる。

以上のように本実施例では、磁気ディスクへのデータの
記録は、両系に対して実行しておく一方、データ記録／
再生時にトラックの欠陥を検出すると、予備トラックエ
リアの余裕をチェックし、欠陥トラックの代替となる予
備トラックを形成し、他系の磁気ディスクの対応するデ
ータをその予備トラックにコピーすることにより、磁気
ディスクを修復するようにしている。

これにより、比較的発生頻度の高い磁気ディスクの磁性
面の損傷による故障をオンライン稼動中に自動修復させ
ることができ、システムの二重化を維持することができ
るようになる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、磁気ディスクの磁性面の
欠陥によるデータ書込ｌ読出エラーが生じた場合、予備
トラックを形成して、他の正常な磁気ディスクの記録デ
ータをコピーすることにより、磁気ディスクを自動的に
修復するようにしたので、システム稼動中に上記のよう
な障害が発生しても即座に磁気ディスクが修復され、二
重化運用が維持でざるようになり、システムの信頼性が
向上する。また、従来のようなオフライン操作による手
作業が不要になり、システムの保守作業の手間がかから
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るファイル記憶制御方式
を適用した計算機システムのブロック構成図、第２図は
磁気ディスクのセクタフォーマットの説明図、第３図は
転送要求コマンドの説明図。 第４図は転送要求送出処理を示すフローチャート。 第５図は転送終了処理を示すフローチャート、第６図は
磁気ディスクの判定・修復処理を示すフローチャート、
第７図、第８図（ａ）、　（ｂ）、第９図（ａ）、（ｂ
）は各状態における磁気ディスクのデータ書込／読出動
作の説明図である。 １　・・中央処理装置（ＣＰＵ）、　２・・・主記憶装
置、３・・・メモリバス、４ａ、４ｂ・・・磁気ディス
クドライブ装置、５ａ　、　５ｂ・・・ディスクコント
ローラ、６ａ　、　６ｂ・・・チャネル、Ｍ・・・磁気
ディスク。 −一＝・ 一一ノ 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 （ｂ） 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中央処理装置と主記憶装置と多重化された各磁気ディス
   ク装置とを備えた計算機システムのファイル記憶制御方
   式において、前記各磁気ディスク装置には常時同一デー
   タを書き込む一方、一つの磁気ディスクにデータ書込エ
   ラーおよびデータ読出エラーが生じたとき、予備トラッ
   クを形成すると共に、その予備トラックに他の磁気ディ
   スク装置から読み出した正常データを書き込むことによ
   り、エラーを生じた磁気ディスクを修復することを特徴
   とするファイル記憶制御方式。