TWI267741B

TWI267741B - A self healing storage system

Info

Publication number: TWI267741B
Application number: TW093112314A
Authority: TW
Inventors: Amine Hajji; William John Durica
Original assignee: Ibm
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2006-12-01
Also published as: JP3919770B2; US20040236985A1; JP2004335087A; US7278053B2; TW200513853A; CN1551202A; KR20040095181A; KR100561495B1; CN100437804C

Description

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發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種儲存與修正資料的系統，以及包在儲存系統中的自我修復磁碟（self healing disk )。二、【先前技術】，電腦資料儲存網路中，主機端處理器通常連接到一 = ΐ統。(/t0Iage subsystem)。儲存次系統可包含餘磁碟陣列（_) 、_磁碑陣列1磁^人所知的冗處理器可以是工作站或伺服器，上：：”。主機端 Z在機％之官理航空公司人事資料的電腦。主才曰不儲存控制器的處理器進一〇說’―資料字串儲存在磁碟機 =二f含=存於給定磁碟機資料字串的次區域』第資:字串的車物^ ^ 貝7τ叶予爭的第一資料字串二分F 0 士 —、服琴可I 4 Μ 品或表示）。主機端祠一資f if字_ 筮，t儲存控制器從磁碟陣列中讀取該第 -二:料字串從磁碟陣列中被讀取時，第

Uef=e 由於其第—資料次㈣

Uieiective )。因此第一字串而，盥第—眘祖+虫& &子¥貝枓係暫時性地遺失。然 …ί亦:第一資料字串次區域有關的資料，重建與復原。當盥第一資料ί Ϊ位（Parity)貧料而加以田，、弟貝枓子串的第一資料字串次區域有

4IBM04032TW.ptd 第7頁 1267741 五、發明說明（2) 關的資料重瑭虫。米雙時，主機端可以立即桩a… 重建第—資料字串的第-資料字ί T整的第—資料字 =，破重建的第一資料字串次=區域有關的資料中私疋磁碟中的新位置。或係儲存於磁碟陣列在傳統的儲存系統中，在復與第-資料— 處王里器要*重建及回後，即無任何其他叙你貝/斗予串次區域有關的資料之徑向或螺旋狀^ r 。F又使磁碟陣列中的特定磁碟具有 '尔々疋狀的刮痕，該刮痕可生… 丁八π 字串的其他資料字串次區域損毁=他資料求重建及回復與第一資料字率的第！；==器要 = 無任何其他料，與其他資料字串的其他資 Γ、率!:域有關的資料並非立即跟與第一資料字串的第負料子串—人區域有關的資料同時地被重建及回復。假使與其他資料字串的其他資料字串次區域有關的資料沒有立即地重建及回復，當與第一資料字串的第一資料字串次區域有關的資料同時地被重建及回復時，且當其他資料字串之其一接著被磁碟陣列所讀取時，與一其他資料有關之單點失效（single point failure)將會產生，假使且當兩個或更多的缺陷的資料字串次區域存在一其他資料字串中。單點失效會產生在至少下列兩個狀況中：（1 ) R A I D陣

4IBM04032TW.ptd 第8頁 1267741 五、發明說明（3) 列磁碟中不再有回應，當令一個磁碟具有一儲存媒體缺陷 (media defect)，如儲存媒體刮痕（media defect scratch)導致資料字串次區域之硬體錯誤（hard error)，.或是，（2)當RAID·列中兩個磁碟，對於一給貧料字串位於其各自之資料字串次區域具有缺陷時。在上述兩情況中，RAID同位（pari ty)資訊不足以回復遺失的料子串次區域。、列中_ 資料被的缺陷，便立串次區有缺陷的第一他資料產生單因此，當位於磁碟陣資料字串的次區域有關的與回復，為了定位出其他陷之其他資料字串次區域碟之有缺陷的第一資料字的，且立刻重建與回復與關的資料，以及與有缺陷料。此步驟為了避免當其中的R A I D磁碟陣列讀取所特定磁碟的與第一缺陷的定位(located )、重建，如其他資料字串的有缺即檢查磁碟陣列中特定磁域的鄰近區域是有必要的其他資料字串次區域有資料字串次區域有關的資字串换續著被儲存次系統點失效係有必要的。三、【發明内容】 f =發明之一實施例之可被機器讀取的裎 “具，的實施了一個機器可指示執行程式，用以料，該方磁碟之缺陷且重建並同復與缺陷有關的資磁碟是否有^ 3 ·檢查該磁碟的缺陷的鄰近區域以判斷該 ’、有，、他缺陷的存在，用以定位該磁碟之該缺陷；

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重建關於泫缺陷之資料，用以定位該磁碟產生重建資料且儲存該重建資料。 ' 之該缺陷由此本發明進一步包含儲存系統與一種磁碟自我修復方法’用以定位磁碟之缺陷’肖方法包含磁陷的鄰近區域以判斷該磁碟是否有其他缺位該磁碟之該缺陷；重建關於該缺陷之資料用以2 磁碟之該缺陷’由此產生重建資料且儲存該重建資料。以本發明的另外應用範圍經由其後呈現的詳細說明將合更加清楚。然@，必須瞭解的是，詳細說明鱼特定的杏：例（以本發明之較佳實施例呈現），目的僅在於解釋：發明，而熟此技藝者經由讀取其後的詳細說明，將可明白知悉不同的變化與修改，均在本發明之精神與範圍之中。四、【實施方式】如後所述之本發明較佳實施例，參照相對應之圖示說明，圖示顯示了本發明之的一部份以及以特定實施例的方式說明本發明之實際實施方式。需瞭解的是，其他結構性改變實施例亦可在未超出本發明涵蓋範圍内被實施。° 在本發明之一實施例中，當z R A I D陣列中的磁碟上之缺陷被定位出時’磁碟的缺陷鄰近區域被檢查乙定位出圍繞在磁碟缺陷之其他的缺陷。缺陷與其他缺陷有關的資料

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五、發明說明（5) 均以同位（parity)重建與復原。因此，本 :系統可以避免磁碟或RAID陣列資料的遺失，修成長中磁碟缺陷（gro一dla defect) J之碟上的徑向與螺旋狀之刮痕包含磁單點失效出現。目我修復糸統去除了潛在的當儲存控制器之轉接器寫入一資料字磁:且當該資料字串接著被轉接器之，讀取，因為磁碟中儲存該特定資料字；之^二:” 域的：區段（Sector)係缺陷的（此後，特定二= 字串次區域有關的資料可以被，=陷的資料含複數個次…包含了缺陷$料口；串包 (Ρ，Υ)。該同位(parity)資訊係：回復：：的資料字串次區域有關的資，斗。該轉接上陷新安排資料到較安全的位置：：：==資料，且重 disk)或備用磁碟（spare disk)上的另二個=wet 後，重建資料字串被儲存於磁碑^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 然上的-新位置，磁碟目錄提供；；==的備用磁碟 (address )，如同檔案配置表 table) 查缺陷的資料字串次區域之鄰以存控制益立即檢 Μ接&域以定位可能鄰近於缺

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陷的資料字串次區域之其他修復程序可以可以在背景程行無阻的存取客戶端資料。缺陷的資料字串次區域。自我序中完成，使得主機端可以通右於RAID陣列之磁雄由六六女、裔^ ^ ^ , 磁碟中存在有一徑向以及螺旋狀的刮 :电：=資料字串次區域將會存在於該缺陷的資料域的鄰近區域内。★與缺陷的資料字串次區域有〒的-貝料之外’立即且同時地重建與其他缺陷的資料字串 :人，域有關的資料’以降低單點失效之風險。在本發明之一貝施例中，儲存控制器立即檢查缺陷的資料字串次區域之鄰近區域（其位於磁柱N與磁區差距值（“Μα offset )、SO )，藉由第一次在缺陷的資料字串次區域附近之可替代的鄰近磁柱中檢查任何其他缺陷的資料字串次區域，直到定位出一個位於遠離中心磁區（〇u t丨y丨叫 cylinder )的無缺陷的資料字串次區域，在這一點上，該儲存控制器會在設至於介於缺陷的資料字串次區域與無缺陷的資料字串次區域之間之略過磁柱（skipped 、… cylinder )中，接著重建與其他缺陷的資料字串次區域有關的資料。若與位於遠離令心磁區的無缺陷的資料字串次區域有關的磁區數目大於或等於M (由使用者設定之）， 2存控制器將會決定哪一個主體磁碟會因為在磁碟陣列的定位化區域（l〇cal ized area )中具有太多的缺陷的資料字串次區域而被備用磁碟所取代。因此，該儲存控制器將會·〇)立即檢查RAID陣列中可疑磁區回報的缺陷之鄰近

1267741 五、發明說明（7) 區f ’（2)判斷在這些鄰近區域中是否有其他的缺陷，（3) 匕幸又新進報告缺陷的鄰近程度（pr〇ximity)以瞭解缺陷 $ =碟中的p-列表與§一列表，（4)取代或拷貝以備份該具少二間的可疑磁碟’若自我修復的需求的數目被證實係過夕，:即計數器中對於自我修復的數目計數（c〇unt )大等於I個預先決定的值的話，該計數代表對於RA 1 D陣 1 一 ί定的磁碟所需的自我修復次數，（5)重建與缺陷關的育料藉此產生被重建的資料，且重建與其他缺陷 additional defects)有關的資料藉此利用raid的同位 (parity)產生進一步被重建的資料，以及（㈠ 2配置被重建的資料與進-步被重建的資料到在任一磁備用磁碟上的-個更值得信賴的位置。在本發明之其二t例中’上述的立即操作有可能被延遲。本發的各方面將於其後段落中詳加敘述。 4夕1回王機端處理器1 0有效的連接到儲人ί r ★ 1 f主機端10可以是一個工作M ’伺服器或個 t 、動提款機（ATM，aut〇Mted teller 二/在銀行中由出納貢所操作的電腦終端機’或 :-:匕航空公司員工所操作之機場電腦終端機。儲傳輸。該儲存次主機端10經過數哩的長途電欖制器控制記憶體内的資J: J存控制器與記憶11 ’儲存控在儲存次系統u中^ =存。主機端1(3可要求接收儲存甲。己u 的貢料。以此回應，儲存次系統

1267741 五、發明說明（8) 1 1之儲存控制器將會從記倍：一料給主機端1 〇。在讀取摔；期門貝讯且提供被要求的資機端所要求的資料，該，記憶體中未包含主並將其儲存在記憶體中”tm當的磁碟中讀取資料存次系統"中記憶=某卜料主=可要求儲存在儲 11之儲存控制器將會從主機’ ^ 口應，儲存次系統憶體令。在窝入描你*機接收貧料並將其儲存在記系統將此資料由記憶=二::料儲存於記憶體後’:欠腹得移（de St age )到磁碟中。六::考圖2，—或多個主機端處理HID有效的連接到儲，次糸統U藉由長距離電欖連接（i =1接到 cabling )38。儲存戈备处η —人 g 1 ce 26，圮_a &系、，先11包^儲存控制器1 2與記憶體 A?體26包含重復磁碟陣一磁碟28、第1 2 =儲：控制器12 °RAID陣列26包含第在其他實施例中气磁々磁碟包含磁性紀錄磁碟。制紀錄資料的磁碑t 含光碟機，或使用其他機裝置。儲存控制：/2ΐ;明Γ被實施於其他形式之儲存裝置轉接叫的連參考-，圖2之儲存次系統η中之儲存"…2的声理器22包含第一声饰w上70 π 4儲存控制态12的處处里為’’處理器1 ” 22a以及第二處理器 4IBM04032T\V.ptd 第14頁 1267741 --—-- 五、發明說明（9) ”處理器2” 22b，兩者皆與系铖噃泣灿、土

11/ # ； ^ 2 4\ °/2 ^ 11J 24a、弟二轉接器24b，第：r鲭技哭9>1 k 5 ^轉接為 ^ ^I ;hR^ ：1：6^ ^ ^24- 第二磁碟30、第三磁碟32丄〇陣、列26包含第-磁碟28、 36，均與系統匯流排連接。n個磁碟34與知個磁碟串，ΪΓ/二機一端」。二於_陣列26中儲存資料字 f η ψ ^ η 串貝料次區域儲存於第一磁碟28、 ΐί:ί，ί::Π料次區域儲存於第二磁碟3〇、資料 *串弟一子串貝料二人區域儲存於第三磁碟Μ、 ίΓ:第υϊΠ料次區域儲存於第(rw)磁碟34以及資料理Ί貝料次區域儲存於第n磁碟36。另-方面， =機=處理益10可要求資料字串由RAID陣列26中被貧料子串之第一字串資料料丰电 > 楚—:甲貧抖久區域被第一磁碟28所擷取、資字串i第ΓΙ宰資料次區域被第二磁碟3〇所擁取、資料 ΐ斜ί Γ I子ί資料次區域被第（η—η磁碟34所操取以及二1 =之第11子串資料次區域被第η磁碟3 6所擷取。當資 = 或從如圖3_AID陣列26擷取，儲存控制器、 '地益22a與/或22b將會對應於主機端10的指令進一部指示一或多個裝置轉接器24a_24d以儲存該資料字串或由磁碟2 8 - 3 6中擷取資料。第15頁 4IBM04032TW.ptd 1267741 五、發明說明（10) , 參考圖4 ’與較佳實施例—致，儲存轉接器24。然而，裝置轉接器24進一步包處含與本發明一致之自我修復軟體模組（SeH HeaH Software m〇dule)24。在本發明之實施 :^:广“㈣的其中之一定位缺：的^ 串次區域，轉接器2 4立刻重建盥i an 于 θ女狀&吹μ从』置運與其他缺陷的資料字串次區域有關的貝枓，稭此產生被重建的資被重建的資料字串次區域於緩衝記憶體中、心戍储存一/數器，更新磁碟目錄以及曰相應於缺陷的Μ料子串次區域，將位於新的日 i P W 可刼作的磁區被重建的貝枓：串_人£_，依照磁碟目錄所提供 = :碟ί備分磁碟中。當包含被重建的ί料ί 即C二番*貝Ϊ : ί被從磁碟中讀取，該資料字串將立的：L祕田60 f料字串次區域。此用於檢查磁碟之缺陷關以定位磁碟中其他缺陷過程，重建與缺陷有關的—貝枓以及重建與其他缺陷有關的資料如同後述。 V效又二k擇的考圖5與圖6，本發明之自我修復軟體4 2可以正合於儲存控制器12之讀取度與服務度（ras，一eada^ijity and Serviceability )功能40 中，如圖5 所 :堆1 i可選擇地，本發明之自我修復軟體42可以整合於 m中’如同磁碟28、3〇、32、34與^中其一，如 5;下在其他選擇方案中，本發明之自我修復軟體 "$刀配在上述提及裝置之間，亦即裝置轉接器2 4、

1267741 發明說明（11) ys功能40與磁碟28-36。此處使用的自我修復軟體舉例來說包含微碼（microcode)。請參考圖卜舉例來說主機端i 〇指示儲存次系統u之儲存控制器12以在RAID陣列26中儲存—資料字串。制器12之處理器22指示裝置轉接+ 工 ^ ^ „丄衣直得镬态24去儲存圖3中磁碟28- 應。在圖7中’資料字串此後係指資 :Lt 52。資料字串46-52包含三字串資料次區域46、、 48與50以及同位（parity)52。在圖7中第一字串資料欠區域46儲/子於磁碟A、第二字串資料次區域48儲存於磁磾、第二子串貧料次區域5〇儲存於磁碟c且 ^ 碟D。磁碟B包含一刮痕“ = η欠區域48;亦即第二資料字串次上 =痕44中。因此第二資料字串次區域心是一缺陷（1稱 =的資料字串次區域48)，因為儲存第二資料；串： ”48之磁碟Β的磁區係有缺陷的。因此當主機端^。串 =纯次系統i i儲存控制器12由記憶體中擷取資料 24由圖”的_磁碑A弋處指示裝置轉接器以此回應，當裝置轉接丄上與D中擷取資料字串46-52。掘取資料字串46一52時接=由圖7中的磁碟A、B、C與D中料字串次區域46、由磁’上將會由磁碟機A接收第-資 48、由磁韓接：第,二;^ =料：串次區域收同位（parity)52。枓子U域5G、由磁碟機D接

4IBM04032TW.ptd 第17頁 1267741 五、發明說明（12) 當轉接器2 4由磁碟機B接收缺陷的資料字串次區域4 8 時’轉接器24會開始重建與缺陷的資料字串次區域48有關的資料。與缺陷的資料字串次區域48有關的資料被重建 (其後稱為被重建的資料字串次區域4 8 )，例如利用熟知的raid資料復原技術。被重建的資料字串次區域48被配置於緩衝記憶體54，且在記數器56中的記數值加上！。對應於磁碟B的缺陷的數目，記數器56每次增加1。轉接器24諮詢磁碟目錄58定位新磁碟地址供被重建的資料字串次區域 48之用。磁碟目錄58被更新以紀錄新磁碟地址位址供被重建的資料字串次區域48之用。被重建的資料字串次區域48 (現存於緩衝記憶體54中）接著被儲存於磁碟B中的新磁碟地址60。被重建的資料字串次區域48之新磁碟地址被表 :ί元件6〇。&在匕’與被重建的資料字串次區域48有關的貝；斗已被重建且在緩衝記憶體54中的被重建的資料字串次 3係復原於磁碟B之位置地址6〇。此完成了缺陷的資料子串次區域48的資料回復。 ⑽字串次區域64亦在磁碟6上。第二資料字串次區含於刮痕44中，且f料字串次區域64亦被包含於 =4”二因此資料字串次區躺亦為缺陷的 η:字串次區域“位於第二資料字串次區域㈣附 υϊ:資料字串次區域64未加以重建則會導致單點 ^ +例來說，若位於磁碟Α之資料字串次區域62

1267741 五、發明說明（13) 亦有缺陷的，則主機端1〇要求儲存控制器12從磁 C與D中擷取資料字串62 —68。當資料字串62一68從磁'/、 B、C與D中被操取，第一缺陷的資料字串次區域^從磁碟 A、第二缺陷的資料字串次區域64從磁碟β、第三資茱次區域66從磁碟(：以及同位（1331^”）資訊68從磁碟貝1)。== 在資料字串62-68中有兩個缺陷的資料字串次區域（第一缺陷的資料子串次區域6 2與第二缺陷的資料字串次區域 64) ’單點失效已產纟。無論何時單點失效產纟，個缺陷的^料字串次區域存在於資料字串中。因為兩個缺陷=貢料字串次區域存在於資料字串26一68中（第一缺陷的資料字串次區域62與第二缺陷的資料字串次區域64)，單點失效將會產生，且因此，在資料字串次區域62與64中的兩個缺的無法以習知的方式加以重建。這可能會造成資料字串68流失。然而，若與缺陷的資料字串次區域 6 4有關的資料（其位於磁碟B之缺陷的資料字串次區域4 8 之附近）被，建當缺陷的資料字串次區域48被重建時，而這樣可避免單點失效。參考圖8、9與丨〇，圖示了本發明實施例之自我修復系統机权圖—參考圖8，在操作4 2 a中，當一缺陷的資料字串人區域被疋位，立即的檢查磁碟中缺陷的資料字串次區域之姊近，或乂疋位鄰近區域的其他缺陷的資料字串次區域。此1在操作42b中，在缺陷的資料字串次區域之鄰近區域中，決定是否具有其他缺陷的資料字串次區域。

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1267741 五、發明說明（15) 在磁碟中的位置而推導出P -列表與g _列表。在圖7，利用磁碟之P-列表與g -列表而比較位於磁才主 70之缺陷的資料字串次區域48與位於磁柱72中其他缺陷資料字串次區域6 4的位置。p -列表是磁碟上位置的列表，如同圖7中的磁碟B，其中具有已被製造者辨識出位於磁碟上之缺陷位置。g-列表是磁碟上位置的進一步列表，如同圖 7中的磁碟B ’其係由轉接裔24所產生’且反映出進一步磁碟上之缺陷位置。當轉接器24定位出磁碟上之第一缺陷資料字串次區域，轉接器將第一缺陷資料字串次區域位在磁碟上的地址存入g-列表中。當磁碟上之第二缺陷資料字串次區域被定位時，轉接器2 4將第二缺陷資料字串次區域位在磁碟上的地址存入g-列表中。圖7中位於磁柱7〇之缺陷的資料字串次區域48的第一地址以及圖7中位於磁柱72中之缺陷的資料字串次區域64被經由轉接器24相比較其位於 P-列表與g-列表中的地址位置。若第一缺陷的資料字串次區域48與第二缺陷的資料字串次區域w的第一與第二地址位置靠近位於P-列表與g-列表中其他的缺陷資料字串次區域，轉接器2 4將會考量是否磁碟應該被備用碟所取代。在圖8中，參考操作42d。決定自我修復所必須重建之與缺的資料字串次區域以及附加的缺陷的資料字串次區域有關的資料的數目，在記數器中增加了一些數目之缺陷

4IBM04032TW.ptd 第21頁 1267741 五、發明說明（16) 的資料字串次區域以及附加的缺陷的資料字串次區域的表現後是否有超過，決定是否計數器中的計數大於或等於一預定的門檻值（threshold value)，並將結果報告給轉接器，當計數器中的計數大於或等於一預定的門播時由轉接器決定自我修復的數目係超過的（excessive)。在圖7中，當位於磁柱70之缺陷的資料字串次區域48 ，定位後，在記數器56中增加計數。立即檢查缺陷的資料字串次區域4 8的鄰境區域，如同磁柱72 一樣。當資料〜次區域64被發現有缺陷，進一步增加計數器56中的計數值。在圖2中，轉接器24將會檢查計數器56中的計數 ^計數器56中的計數值大於或等於—預^的門檻值時，轉接器24將會以備用磁碟取代該磁碟，因為在該磁碟置化區域（localized area)中有太多的缺陷存在。在圖9的操作42e中，當轉接器決定之自我修係過量時，以新的備用磁碟或備份磁碟取本^數目舉例來說，參考圖7，冬叶數“ ’、的磁碟。預定的Η檻值時，轉二數二目係過量的，因為在磁碟BJ1的位、磁碟==，復數成用磁碟取代=有的的缺於磁碟目錄58中之磁的資料有必要的；因為’所有們在備用磁碟中的新位置。必須被改變以對應他第22頁 4IBM04032TW.ptd 1267741

，圖9的操作42f中，利用RAIDi建軟體’立即重建盥貧料字串次區域有關的資料，藉此產生被重建的資料 =串次區域，以及立即重建與其他的缺陷資料字串次區紗—的貝料，藉此產生進一步被重建的資料字串次區域。虫=^被重建的資料子串次區域且進一步被重建的資料字二域於緩衝記憶體中，且更新計數器，如操作％。 :i ί r ϊ目錄5 8中的被重建的資料字串次區域記錄第-次二立，以及經由替磁碟目錄5 8中的進一步被重建的 ^ 戍5己錄一或多個其他的新磁碟位置以更新磁 ^58，如操作42h。當轉換器以決定自我修復數目係 m二、於新的備用磁碟或備份磁碟中儲存被重建資料字數：：過ΐϊ—新磁碟地址，且當轉換器24決定自我修復重建資料字聿丄?其他的新備用磁碟或備份磁碟中儲存被 Λ9 ·、’ — 人區域在其他的新磁碟地址，如圖10的摔作 42:ι。當轉換器24決 ^ + 幻探作用磁碟或備份磁碑中儲上修/么目未過董時’於新的備磁碟地址，且當重建資料字串次區域在第-新其他的新備用自我修復數目未過量時’於域在其他的新rn;n儲存被重建資料字串次區 %呆地址，如圖1 〇的操作4 2 j。例如參考圖7，a n ^ _ 立即重建盥缺P々沾/ 資料字串次區域48被發箱同笑於第一次枓I的貝料字串次區域48有關的資料。亦土、弟一貝枓予串次區域46、第三資料字串次區域50

41BM04032T\V.ptd 第23頁 1267741 五、發明說明（18) 料字串次區域有關的資次區域儲存在緩衝器54 被重建資料字串次區域新磁碟目錄5 8以記錄被以及在磁碟B的磁柱所提供的新磁碟地址而 ’被提供的計數器5 6中當計數器5 6中的計數值定磁碟B的自我修復數位（par i ty)資訊52與第二缺陷的資料可以被重建。將被重建資料字串中、增加計數器56(的計數）、決定在磁碟目錄58中之新磁碟位置、更重建資料字串次區域的新磁 7〇之新位置60中，配合磁碟= 儲存被重建資料字串次區域，缺而的計數小於一預先決定的門檻值（小於預定的門插值時，轉接器24決目未過量）。與任何其他缺陷的資被重建（這可以在背景r庠=^區域有關的資料亦應該無阻的存取客戶端資料)Ά’使得主機端可以通行磁柱π鄰近區域之缺陷“m重建與存在於 (同樣的，這可以在背景程序有關的資料行無阻的存#客戶端資料）序^涂2主機料以通字串次區域64有關的資料田了重建”其他的缺陷資料區域62、磁碟C之第的三貝二上用磁碟A之第-資料字串次 (pari ty)資訊68去決盥並予串次區域66且磁碟D之同位關的資料（之後稱為進」、牛枯的缺陷欠資料字串次區域64有進一步被重建資料字串士乂建的貧料字串次區域）。將數器56(的計數）、決二二=儲存在，衝器54中、增加計碟目錄58中之其他的斩:^被重建資料字串次區域在磁的新磁碟位置、更新磁碟目錄58以記錄 4IBM04032T\V.ptcl 第24頁 1267741

，磁‘二重建貝料字串次區域的其他的新磁碟地址，以及 ΐ=ΓΛ磁柱70之新位置60中，配合磁碟目細所提供而％=磁碟地址而儲存被重建資料字丰次區域，缺、 2計數器56中的計數值小於預定的門= :定磁碟B的自我修復數目未過量）。然而，；計轉數接哭：碟BV需數要值自大我於二等於預定的門檻值時’冑要自我修復磁 :的而要自我修设數量將被轉接器24判定為過量 I#况下，新的備用磁碟或備份磁碟率次區域48之被重建資料字串次區料字目錄58所提供之新磁碟地址有關之新備用==碟 :碟地址’且缺陷資料字串次區賴之的新子串次區域被再次儲存於與磁碟目錄58所提供之其靳^ 碟地址有關之其他新備用或備份磁碟的其他新磁碟地址。圖11、1 2、1 3與1 4顯示了調查位於磁磾次區域鄰近區域操作之其他方面，當===字串被定位時，用以定位鄰近區域的其他區域，，如操作42a »參考圖u ，當位於原始磁心碟貝枓予々串次次區子串次區域被定位於N磁柱與磁區差距值s〇 '，、卷I陷貝料柱與N+1磁柱在磁區差距值s〇、讥+1盥旨^對N-1磁

後稱為新位置）去讀取或寫入，如操作^位=間（其在圖13’圖示了包含磁碟久、磁碟B、磁碟c y:來况’ 磁碟陣列。在圖13中磁碟B的表面存在有準到痕“。㈣因的^ ID

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有與刮痕44 -致的複數個缺陷的f料字串次區域存在碟B的表面。在圖14中將會有對磁_有更詳細的描述中，顯示了圖13中的磁更詳細的圖示。到痕44存在於磁碟B的表面，磁碟B包含有複數個磁柱8〇，每磁柱80在其中儲存有資料字串次區域。磁碟b的表面存在有與刮痕44-致的缺陷的資料字串次區域48，盘圖7 中的磁碟B的表面之與刮痕44 一致的缺陷的資料字串次區域48相似。在圖14，假設儲存有缺陷的資料字串次區域48 的磁柱稱為磁柱n，因此，缺陷資料字串次區域48被定位於磁柱η、磁區差距值SO。纟圖14中，鄰近於磁柱η的磁柱包含有，在圖14中位於缺陷的資料字串次區域48的一邊的磁柱η + 1、η + 2與η + 3，以及在圖14中位於缺陷的資料字串次區域48的另外一邊的磁柱η-!、η_2與[1_3。在圖14中，雖然缺陷的資料字串次區域48 (與刮痕44 一致）被定位於磁柱η，磁區差距值SO、磁區差距值讥+1位元被定位於磁區差距值SO的一邊，且磁區差距值soq位元被定位於磁區差距值SO的另一邊，如同圖14所示。在圖14中’當缺陷的資料字串次區域乜被定位於磁柱 η與磁區差距值SO，儲存控制器12之轉接器24，在磁區差距值SO、磁區差距值S0 + 1位元與磁區差距值训^位元間，嘗試去讀取或寫入磁柱η+ 1與η-1。如我們所知的缺陷的資料予串次區域的缺陷將會在磁區差距值$ q的磁柱n + 1與η 1

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被發現，因為刮痕44與在磁區差距值训的磁柱n+1與n — i 一致’如同圖1 4所示。參考圖11 ’若缺陷的資料字串次區域被定位在新的位址’將這些缺陷記錄於g-列表且檢查鄰近在磁區差距值 SO、S0 + 1位元與so-1位元（之後稱為進一步新位置）的磁柱η-3與n + 3，如操作42a2。舉例來說，參考圖η，假使嘗试讀取或寫入在磁區差距值SO、s〇 + l位元與s〇-丨位元（稱為新位置）的磁柱n+1與η-1的缺陷（即缺陷的資料字串次區域）將會在被發現在磁區差距值S〇的磁柱11 + 1與11-1，因為刮痕4 4與磁區差距值S 0的磁柱η + 1與η -1 —致。既然缺陷資料字串次區域被定位於磁柱η+1與η-1的磁區差距值SO， s己錄這些缺陷資料字串次區域在g—列表中（之前定位的缺陷資料字串次區域的發展性（grow i ng)列表），然後開始跳達以及嘗試去從在磁區差距值SO、S0+1位元與S〇_l位元的可替代的鄰近磁柱η-3與n + 3讀取與寫入。缺陷資料字串次區域將被在磁區差距值SO、S0+1位元與so-i位元的的鄰近磁柱η-3與n + 3中發現，因為刮痕44與磁區差距值so、 S0+1位元與SO-1位元的的鄰近磁柱η-3與n + 3不一致。參考圖11，若缺陷（缺陷資料字串次區域）被定位在進一步新位置，比較之前的P -列表與g -列表項目 (entries)與這些進一步新位置，如操作42a3。若進一步新位置鄰近於之前的P-列表與g-列表項目（例如同一磁頭

4IBM04032T\V.ptd 第27頁 1267741 五、發明說明（22) (h e a d)，相近的磁柱或磁區間距值），則報告轉接器2 4、会士果’轉接器24決定包含不使用（rejecting)磁碟的原始磁碟的配置，不使用磁碟是因為其上具有太多已發展 (grown )的缺陷。舉例來說，參考圖14，若缺陷（缺陷資料字串次區域）存在於磁區差距值SO且/或S0+1位元與SO-1位元的磁柱η-3與n + 3 (進一步新位置），以及缺陷存在於磁區差距值SO且/或S0 + 1位元與SO-1位元的磁柱n-1與n+1 (新位置）’比較這些進一步新位置與任何之前存在的p—列表與 g-列表項目。若進一步新位置鄰近於在p-列表與g—列表中的其他位置’將結果報告給轉接器24。轉接器24決定是要取代利用備用磁碟取代主體磁碟，或是繼續使用主體磁碟。然而’缺陷資料字串次區域將不會在磁區差距值3〇、 S0+1位元與S0-1位元的磁柱n-3與11 + 3中被發現，因為刮痕 44與在磁區差距值SO、S0 + 1位元與S0-1位元的磁柱n-3與 η + 3不一致。接著’參考圖11，檢查是否可替代的鄰近磁柱η —3與 η + 3沒有缺陷（d e f e c t f r e e ) ?(操作4 2 a 4 )舉例來說，在圖14中’可替代的鄰近磁柱n_ 3與n + 3沒有缺陷，因為刮痕44與在磁區差距值s〇、s〇 + 1位元與s〇—丨位元的磁柱卜3 與n + 3不一致，且因此，在磁區差距值s〇、的磁柱^-3與以 3中沒有任何缺陷資料字串次區域，也沒有任何缺陷資料

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子串次區域在磁區差距值S0+1位元與S〇-1位元中然後，參考圖12，假使可替代的鄰近磁區卜3與n + 3沒有錯誤’且未包含缺陷資料字串次區域，檢查略去的磁柱，包含在磁區差距值SO、S0H位元與so — 丨位元的磁柱n_ 2與n + 2，以決定是否缺陷資料字串次區域存在於略去的磁柱上之其他磁區位置，如操作42a5。舉例來說，在圖14 中，在磁區差距值SO、S0 + 1位元或SO-1位元的磁柱n_3與 n + 3中沒有缺陷（缺陷資料字串次區域）的情況下被建立。因此，檢查被略去的磁柱。磁柱n +2與卜2被略去。因此，檢查且在在磁區差距值SO、S0 + 1位元或SO-1位元的磁柱n + 2與n-2中嘗試著去讀取或寫入。缺陷（缺陷資料字串次區域）將會在磁區差距值S〇的磁柱n +2與n-2被發現，因為刮痕44與在磁區差距值SO的磁柱n + 2與η-2 —致。若可替代的鄰近磁柱η-3與η + 3並非沒有缺陷且包含缺陷資料字串次區域，記錄這些缺陷在g一列表中並檢查在磁區差距值SO、S0 + 1位元與S0-1位元中的可替代的鄰近磁柱 η - 5與n + 5 (圖12操作42a6)。舉例來說，可替代的鄰近磁柱η-3與η + 3係沒有缺陷的，因為刮痕44與磁柱η + 3與n-3 — 致。然而，若缺陷（缺陷資料字串次區域），確實存在於磁柱η + 3與n-3，則隨後將缺陷記錄於g-列表，且調查並嘗试從磁區差距值so、so + i位元與SO-1位元中的可替代的鄰近磁柱η-5與n + 5中寫入或讀取資料。在圖14，注意磁區差

4IBM04032TW.ptd 第29頁 1267741 發明說明（24) 鄰近磁柱n-5與n + 5的位距值SO、S0+1位元與SO-1位元中置。從可替代鄰近磁柱寫入或讀取資料的操作（例如，磁柱η 1與n+1，跟隨著磁柱n-3與n + 3，跟隨著磁柱n —5與11 + 5 )指出圖14中磁碟B的表面上的刮痕44的範圍 (extent )。刮痕44由缺陷資料字串次區域48開始延伸到介於缺陷資料字串次區域48之一側的磁區差距值s〇的磁柱 n + 2與n + 3之間的位址，以及缺陷資料字串次區域48之另一側的磁區差距值S〇的磁柱n — 2與11 — 3之間的位址。因此，缺 (缺陷資料字串次區域）將於在磁區差距值s〇的磁柱 η、n + 1、n + 2、n-l與^?被發現；然而，缺陷資料字串次區域將不會被在磁區差距值S0的磁柱n + 3、n + 5、、n-3與n一 5 被發現，因為刮痕44的範圍並未包含磁柱η + 3、η + 5 /η-3 與η-5。當缺陷未在磁柱11 + 3與11 —3中發現時，我們就知道了磁碟Β中刮痕4 4的範圍大小。因此，在下一個操作中， =須要跳回去並從略過的磁區中開始檢查/寫入資料/讀取資料’其中在圖14中’即磁區差距值s〇、s〇+i位元與S0-1 位元的磁柱n + 2與η-2。在圖12中’參考操作42a7、42a8與42a9。重複圖中的操作42a2、圖11中的操作42a3以及圖12中的操作42a6最多到Μ次，其中Μ係由使用者所決定，或是直到達到圖丨2中的操作42a5為止。Μ數目有達到嗎？若有，則初始磁碟被

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停用陷。 42a6 (r e j e c t e d )因為在其上的位址化區域有太多的缺若否，則回到操作42a2，且重複操作42a2、42a3與在圖14中’右缺陷係連續的在磁柱與、n_g與 ^、n — 5與η + 5、n ~ 7與η + 7等被發現，則我們將會連續檢二剩I的（remaining )可替代的鄰近磁柱直到最大次數Μ 次。若缺陷持續存在於剩下的可替代的鄰近磁柱，基於該 =碟具有纟多的缺陷之考4，轉接器24必須接著決定是否 5亥磁碟應該被備用磁碟所取代。鄰接區 (suspect ) 與磁區位置疊架（disk 潛在的失效一磁碟表面但同一磁柱自我修復大但是假使I 0 被限制在不端選擇。當某些寫入缺可能用以觸域可以被限制在相同的磁頭（head)或可疑的磁碟表面，但亦可被一般化而在相同的磁柱中針對（target )剩下的磁頭，若透過磁碟堆 stack)的機械震動（mechanical sh〇ck)是機制的話。鄰近區域可以被近似的視為表示同的缺陷區域，或是可表示潛在的位於不同磁頭與磁區差距值的缺陷位置。讀取與寫入觸發的致上要不疋可回復的，否則就是不可回復的，的表現被自我修復系統所影響的話，亦可能备 :回復。攻些缺陷可以被預先調整或是由客戶〇貝取缺係對於自我修復係主要的觸發機制， =，如伺服機構的（Serv〇)突發錯誤，亦發自我修復機制。 ^

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1267741 圖式簡單說明五、【圖示簡單說明】 :厂顯參-考圖示，其中參考標號表現整體之相關部分：圖2颟：I主機端處理器與儲存系統之操作地連接；

Hi 含具# ―或多個處理11或轉㈣之儲存押制 =之儲存次系統之電腦網路，以及以11}磁碟陣列.工制圖3顯示儲存次系統之一儲存控制器· Γ: 器，了包含有本發明之自我修復軟體的轉接器之儲存圖5顯示了於可讀取及可提供服務（Readabii ΓΓΓ^11ΐγ, RAS) 自我修设軟體之儲存控制器；圖6顯示了包含有木發日月杳^ 之RAID斑塊偷發月例之自我修復軟體的磁碟之ΚΑ I D磁碟陣列中的磁碟； Γ陣顯歹ΓΛ發明施例中之具有同位（邮1⑺的隨磁 =陣列中之稷數個磁碟陣列、磁碟目冑、緩衝器以及計數圖8係本發明實施例之自我修復系統之沪圖9係本發明實施例之自# , 圖1〇係本發明實施例之自自我我統姑之流程圖； ^ π <目我修復糸統之流· 圖11係本發明實施例之自共你迮$从:L柱圖， ^ ^ H ^ 'ff r 自我L復糸統中檢查缺陷的資料字串一人區域鄰近區域之流程圖；子圖1 2係本發明實施例之自串次區域鄰近區域之流程^復糸、，4中檢查缺陷的資料字圖13顯示了RAID磁碟陣“之複數個磁碟；以及 1267741 圖式簡單說明圖1 4顯示了 R A I D磁碟陣列中之磁碟的細部結構。

圖式元件符號說明 10 主機端處理器 11 儲存次系統 12 儲存控制器 22 處理器 22a 處理器1 22b處理器2 24 24a 24b 24c 24d 裝置轉接器 26 記憶體 28 第一磁碟 30 第二磁碟 32 第三磁碟 34 第（η-l)個磁碟 36 第η個磁碟 38 長距離電纜連接 40 RAS功能 42 自我修復軟體 44 刮痕 46 第一資料字串次區域 48 第二字串資料次區域 50 第三資料字串次區域 52 同位（parity)資訊 54 緩衝記憶體 56 計數器 58 磁碟目錄 8 0磁柱 4IBM04032T\V.ptd 第34頁

Claims

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種程式儲存裝置，可被一機器讀取，實地的 = nglbly )實施該機器可執行指令的一程式，以執行一與重新定仿r 業之缺p曰’且重建（reconstructins ) ^人' Uel〇Cating )與該缺陷有關之資料，該方法檢查位於該磁碟之一缺陷的鄰近區域以決定該磁碟是存在有其他的缺陷（additi〇nal defects)，以對庫定位出位於該磁碟之該缺陷； f應的 ^重建與該缺陷有關的資料以對應的定位出位於該磁碟之該缺陷，藉此產生被重建的資料；以及 ’、儲存該被重建的資料。 2·如請求項第1項所述之程式儲存裝置，進一步包含： ▲、重建與該其他的缺陷有關的資料以對應的定位出位於遠磁碟之該缺陷的鄰近地區之該其他的缺陷，藉此 . 一步被重建的資料；以及退儲存該進一步被重建的資料。夂如請求項第2項所述之程式儲存裝置，其中該缺陷於該磁碟的磁柱η上的磁區差距值S0處，且其中檢杳該磁碟之一缺陷的鄰近區域以決定是否有其他的缺·陷；於該磁碟，包含檢查位於該礤碟的磁柱n + 1與η-ι的磁距值SO、so+i位元與SO-1位元處。。°差

4IBM04032T\V.Ptd 1267741 六、申請專利範圍 4·如請求項第3項所磁磾之从" β 11之私式儲存裝置，其中檢查位於該峨％之一缺陷的鄰磁碟，進一 +勺二近&域決定是否其他的缺陷存在於該差距佶ςη二ι έ檢查位於該磁碟的磁柱η + 3與η-3的磁區磁碟Γ相庫：+^與，1位元處，以對應於定位出在該 S〇+l位元盥ςη 1 7 碟之磁^η + 1與η-1的磁區差距值SO、上丨此7C興S 〇一;I位元中$ — 的缺陷。處的一或多個位置之該其他 5·如請求項第4項所述之程式 * 士 —仏太該磁碟夕,, 省存裝置’其中该檢查位於該磁碟，迨一丰^人认尤决疋疋否其他的缺陷存在於區差距佶ςη 一位於該磁碟的磁柱n + 2與η-2的磁 1位元與so—1位元處，以對應於不定位出碟之相應位於磁柱n + 3與n_3的該磁區差距值s〇、一-與S(M位元的一或多個位置之該其他的缺陷。求項第5項所述之程式儲存裝置，其中該檢查位於 5磁ί之—缺陷的鄰域以決定是否其他的缺陷存在於 =碟’進一步包含檢查位於該磁碟的磁柱η + 5 = 區差距值so、S0+1位元與SO-丨位元處，以對應於定 S:磁：V目應位於1 Ϊ碟ΐ磁桎n+3與“的磁區差距值二1 元與so 少一處的-或多個位置之該其他的缺陷。夏< 3 7.如請求項第2項所述之程式儲存裝置，纟中於該磁碟的

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位於該磁碟是之該缺

8 ·種在一磁碟中自我修復方法，係對應於定位屮磁碟上之一缺陷，該方法包含：出檢查位於該磁碟之該缺陷的鄰近區域以決定該 =存在有其他的缺陷，以對應的定位出位於該磁碟以及重建與該缺陷有關的資料以藉此產生被重建的資料儲存該被重建的資料。 9 ·如凊求項第8項所述之方法，進一步包含：重建該其他的缺陷以對應的定位出位於該磁碟之該缺的鄰近地區之該其他的缺陷，藉此產生進一步資料；以及的

儲存該進—步被重建的資料。 1 〇 ·、如清求項第9項所述之方法，其中該缺陷存在於該磁碟的磁柱n上的磁區差距值SO處，且其中檢查位於該磁碟之該缺陷的鄰近區域以決定是否有其他的缺陷存在於該磁

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的磁區差距值碟 so 包含檢查位於該磁碟的磁柱n+ 1與^ S0+1位元與SO-1位元處。 11.如請求項第10項所述之方法，其中檢杳決定是否其他的缺陷-存在、二碟碑之 :V L 3 .檢查位於该磁碟的磁柱〇 + 3與n_3的磁區差S 值SO、S0H位兀與S0-1位元處’以對應於定位出在該之相應位於該磁碟之磁柱11+1與[1-1的磁區差距值s〇、位元與SO-丨位元中至少一處的一或多個位置之

12.如請求項第11項所述之方法，其中該檢查位於該磁碟之該缺陷的鄰近區域以決定是否其他的缺陷存在於該磁碟，進一步包含檢查位於該磁碟的磁柱1) + 2與11-2的磁區差距值SO、S0 + 1位元與SO-1位元處，以對應於不定位出在該磁碟之相應位於磁柱n + 3與n~3的該磁區差距值训、s〇+丨位元與SO-1位元的一或多個位置之該其他的缺陷。

1 3 ·如請求項第1 2項所述之方法，其中該檢查位於該磁碟之該缺陷的鄰近區域以決定是否其他的缺陷存在於該磁碟，進一步包含檢查位於該磁碟的磁柱n +5與n-5的磁區差距值SO、S0+1位元與SO-1位元處，以對應於定位出在該磁碟之相應位於該磁碟之磁柱n + 3與η-3的磁區差距值SO、 S0+ 1位元與SO- 1位元中至少一處的一或多個位置之該其他

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六、申請專利範圍的缺陷。缺陷存在有^一第8項所述之方法，其中於該磁碟的該其他的含，在另特疋數目，且其中儲存該被重建的資料包的缺存該被重建的資#，當該該其他亥特定數目大於或等於一預定的門梭值時。如請求項第9項所述之方法，复二存在有_特定數目，且铋：於该磁碟的該其他的 =包含，在另-個備用磁碟儲=存該進—步被重建的資 :遠其他的缺陷的該特定數 '-進一步被重建的資料，時。於或等於一預定的門檻值 —種儲存系統，適用含: 儲存與讀取資料，該系統包複數個磁碟； ^ 、儲存控制器，可操作的、忒^碟控制器係被設計於執二連結於該複數個磁碟，其中忒複數個磁碟中的一磁碟的:操作，用以定位出存在贫關的貧料，該操作包含：缺陷，且重建與該缺陷與矣檢查位於該磁碟之〜碟是否存在有其他的缺陷，〜缺陷的鄰近區域以決定該每該缺陷； ^對應的定位出位於該磁碟$ 重建與該缺陷有關勺貝料以對應的定位出位於|3 1267741

以及 ______________ 六、申請專利範圍磁碟之該缺陷，藉此產生被重建的資料儲存該被重建的資料。 1 7 ·如請求項第1 6項所述之系統，進一步包含： ^ 、重建與該其他的缺陷有關的資料以對應的定位出位於 2磁碟之該缺陷的鄰近地區之該其他的缺陷，藉此產生進一步被重建的資料；以及儲存該進一步被重建的資料。 18.如請求項第17項所述之系統，其中該缺陷存在於該磁碟的磁柱η上的磁區差距值SO處，且其中檢查位於該磁碟之—缺陷的鄰近區域以決定是否有其他的缺陷存在於該磁碟’包含檢查位於該磁碟的磁柱n+l與n-i的磁區差距值 so、S0+1位元與so-ι位元處。 it如請求項第18項所述之系統，其中檢查位於該磁碟之一缺陷的鄰近區域以決定是否其他的缺陷存在於該磁碟，進一步包含檢查位於該磁碟的磁柱n + 3與η-3的磁區差距值 S〇、S0+1位元與SO-1位元處，以對應於定位出在該磁碟之相應位於該磁碟之磁柱n + 1與n—i的磁區差距值s〇、s〇H位元與SO-1位元中至少一處的一或多個位置之該其他的缺陷。、 2 0 ·如請求項第1 9項所述之系統，其中該檢查位於該磁碟

4IBM04032TW.ptd 第40頁 1267741 六、申請專利範圍 -- 之一缺陷的鄰近區域以決定是否其他的缺陷存在於該磁碟進步包含檢查位於该磁碟的磁柱n + 2與η-2的磁區差距值SO、SOH位元與SO-1位元處，以對應於不定位出在該磁碟之相應位於磁柱11 + 3與n —3的該磁區差距值s〇、s〇 + i位元與SO-1位元的一或多個位置之該其他的缺陷；以及檢查位於該磁碟的磁柱11 + 5與11-5的磁區差距值SO、 S0+1位兀與如—丨位元處，以對應於定位出在該磁碟之相應位於4磁碟之磁柱n + 3與n_3的磁區差距值s〇、s〇 + i位元與位元中至少一處的一或多個位置之該其他的缺陷。私式儲存裝置，可被一機器讀取，實地的機器可執行扣八从 ^ ^ 机仃扎令的一程式，以執行一方法用以定位一之缺陷，曰击，各《4: ^ ^ • 重建與重新定位與該缺陷有關之資料’該方法 ζι> 3 · “Μ 1 一於該磁碟之一缺陷的鄰近區域以決定是否有复他的缺陷存在； 1 a 重建與該缺陷有關的資料藉此產生被重建的資料；以儲存該被重建的資料

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