JP3050169B2 - ディスクアレイシステム - Google Patents

ディスクアレイシステム

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JP3050169B2
JP3050169B2 JP9156240A JP15624097A JP3050169B2 JP 3050169 B2 JP3050169 B2 JP 3050169B2 JP 9156240 A JP9156240 A JP 9156240A JP 15624097 A JP15624097 A JP 15624097A JP 3050169 B2 JP3050169 B2 JP 3050169B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク装置をア
レイ状に構成し、複数のデータディスク装置と冗長ディ
スク装置とを有するディスクアレイシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】冗長性を持つアレイ構成のディスクシス
テムとして、RAID(Redundant Arrays of Inexpens
ive Disks )構成が知られている。RAIDは、RAI
D1からRAID5までのレベルに分類される。一般
に、RAID1、RAID3、あるいはRAID5構成
で製品化されることが多いが、RAID1は、ミラーリ
ングとも呼ばれ、データディスク装置と同等数の冗長デ
ィスク装置を有し、データディスク装置(または冗長デ
ィスク装置)に障害が発生した場合には、縮退運転とし
て、冗長ディスク装置(またはデータディスク装置)で
作業を続行する。システム管理者は、縮退運転中に、修
復作業として障害の発生したディスク装置を交換するこ
とにより、正常状態に復帰させる。RAID3は、デー
タをビット単位またはバイト単位にストライピングして
パリティを計算し、データをデータディスク装置に書き
込むと共に、パリティを冗長ディスク装置に書き込む。
データディスク装置に障害が発生して縮退した場合に
は、このパリティからデータを復旧する。RAID5
は、パリティの作成はRAID3と同じであるが、パリ
ティデータの格納ディスク装置を固定しないことで、パ
リティディスク装置が重複しない場合の並列動作を可能
にしている。ただし、データの書き込み時にパリティデ
ータの読み出しが発生するため、上記並列動作とのトレ
ードオフが必要である。また、これらのレベルの組み合
わせ、即ち、RAID1で構成したディスクアレイシス
テムをRAID3またはRAID5で構成する等の応用
技術も提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した例をも含め、
RAIDで構成された従来のディスクアレイシステムで
は、1台のディスク装置の故障に対して残りのディスク
装置からデータの復旧を行うことができるものの、仮
に、縮退中または修復中に残りのディスク装置で故障が
発生すると、データの復旧を行うことができずに、シス
テムダウンになるという第1の問題点がある。
【0004】これは、データディスク装置に対する冗長
ディスク装置の台数が常に1台であるため、2台以上が
故障した場合への対応ができていないためである。
【0005】第1の問題点の対策として、例えば特開平
7−129331号公報には、並列動作しているディス
ク装置の複数が同時に故障しても、データを喪失するこ
となく、処理要求に対処可能であることを目的としたデ
ィスクアレイシステムが開示されている。このディスク
アレイシステムでは、ディスクアレイの構成要素として
ディスク装置を2台で1組としたミラーディスク構成を
用いる。ミラーディスク構成には、現用と予備用とが割
り当てられ、データ書き込みは現用と予備用の両方に行
い、データ読み出しは現用から行う。ディスク装置の障
害発生を判定し、事前に現用から予備用へ割り当てを切
り替えておく。アイドル状態でディスクアレイを検査す
るシミュレーションを行って障害情報を収集する。
【0006】第2の問題点は、上記公報に記載された例
のごとく、第1の問題点の対策としてデータディスク装
置および冗長ディスク装置をミラーリング化すると、冗
長度が増し、格納可能なデータ容量に対する冗長データ
容量が増加する点である。冗長データ容量が増加するこ
とにより、ディスク装置はコスト高である。
【0007】この理由は、次の通りである。ミラーリン
グ化したディスクアレイシステムは1つのデータディス
ク装置に対して1つの冗長ディスク装置の場合の比率は
50%であるのに対し、RAID3またはRAID5は
例えば3つのデータディスク装置に対して1つの冗長デ
ィスク装置の場合の比率は75%である。即ち、RAI
D3またはRAID5の方が、ミラーリングよりも冗長
度が低く、データ効率がよい。また、ミラーリング化し
たディスクアレイシステムでRAID3またはRAID
5を構成すると、3つのデータディスク装置に対して5
つの冗長ディスク装置の場合の比率は37.5%であ
り、冗長度が高く、データ効率が悪い。
【0008】本発明の課題は、2台のディスク装置が故
障した場合でも、データを復旧でき、しかも冗長度が低
く、データ効率がよく、さらに低コストなディスクアレ
イシステムを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
データディスク装置と第1の冗長ディスク装置とをアレ
イ状に構成したディスクアレイ装置を複数有し、複数の
前記ディスクアレイ装置は、1台の第2の冗長ディスク
装置を共有的に有することを特徴とするディスクアレイ
システムが得られる。
【0010】本発明によれば、前記第2の冗長ディスク
装置は、いずれのディスク装置も故障していない通常シ
ステム動作時には、各ディスクアレイ装置の冗長データ
を保持する前記ディスクアレイシステムが得られる。
【0011】本発明によればさらに、前記ディスクアレ
イ装置は、RAID構成である前記ディスクアレイシス
テムが得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態によるディスクアレイシステムを説明する。
【0013】図1は、本発明の実施の形態によるディス
クアレイシステムの構成を示すブロック図である。図1
を参照して、本実施の形態によるディスクアレイシステ
ムは、ホスト装置4と、ディスクアレイ装置1と、ディ
スクアレイ装置3と、第2の冗長ディスク装置Qとを有
している。ホスト装置4は、一般にコンピュータ装置で
ある。ディスクアレイ装置1および3はそれぞれ、一見
上1台の外部記憶装置のように構成されている。ディス
クアレイ装置1は、ディスクアレイ制御装置2と、デー
タディスク装置D0、D1、およびD2と、第1の冗長
ディスク装置Pとを有している。図示はしないが、ディ
スクアレイ装置3も同様の構成である。尚、アレイ構成
は、本例では、RAID3とし、パリティディスク装置
の位置を固定にしている。また、本例では説明の便宜上
ディスクアレイ装置におけるデータディスク装置を3台
としているが、本発明においては、2台以上の任意の台
数が可能である。
【0014】ディスクアレイ装置1において、データデ
ィスク装置D0、D1、およびD2ならびに第1の冗長
ディスク装置Pはそれぞれ、同一容量のディスク装置で
ある。ただし、第2の冗長ディスク装置Qは、必ずし
も、同一容量である必要はない。第2の冗長ディスク装
置Qは、パリティディスク装置1および3で共有されて
いる。
【0015】ディスクアレイ装置1において、アレイデ
ィスク制御装置2は、アレイ制御部21と、ホスト制御
部22と、デバイス制御部23と、ディスク制御部24
0 、241 、242 、25、および26とを有してい
る。アレイ制御部21は、ディスクアレイ装置1全体の
制御を司る。ホスト制御部22は、ホスト装置4とコマ
ンド等のやりとりを行う。デバイス制御部23は、冗長
データの作成や、縮退、修復時のデータの復旧を行う。
ディスク制御部240 、241 、および242 、ディス
ク制御部25、ならびにディスク制御部26はそれぞ
れ、デバイス制御部23からの指示により、データディ
スク装置D0、D1、およびD2、第1の冗長ディスク
装置P、ならびに第2の冗長ディスク装置Qに対してコ
マンド等のやりとりを行う。尚、ディスク制御部26の
第2の冗長ディスク装置Q側のバスは、他のディスクア
レイ装置3と共有されているため、マルチイニシエータ
接続を可能にしている。
【0016】次に、図1を参照して、本ディスクアレイ
システムの動作を説明する。
【0017】いま、ホスト制御部22がホスト装置4か
らのコマンドを受けると、アレイ制御部21がこれを処
理する。ここで、ディスク装置のいずれにもアクセスを
必要としないコマンドであれば、アレイ制御部21内で
所定の処理を行い、ホスト装置4に応答する。一方、デ
ィスク装置のいずれかへのアクセスを要求するコマンド
であれば、アレイ制御部21は、デバイス制御部23に
指示を与える。
【0018】[全ディスク装置が正常な場合]ここで、
ディスクアレイ装置1および第2の冗長ディスク装置が
正常状態である場合に、書き込み処理では、デバイス制
御部23がストライピングの大きさに応じて、各データ
ディスク装置へのデータの割り振りを行うと共に、パリ
ティデータの作成を行い、該当するディスク装置へ、デ
ィスク制御部を通して書き込みを行う。第1の冗長ディ
スク装置Pのデータは、データディスク装置D0、D
1、およびD2の各データの排他的論理和に基づいて作
成する。第2の冗長ディスク装置Qのデータは、幾つか
の例が考えられるが、データサイズが小さい方が、合理
的であって、好ましい。作成処理の簡便さの点では、実
際のデータを持つことでもよい。これからわかるよう
に、実際のデータに対して第2の冗長ディスク装置Qの
データ量の増加が発生するため、各データディスク装置
と同じ容量であれば、全データについての冗長データを
格納することはできない。よって、アレイ制御部21
は、第2の冗長ディスク装置Qにて格納可能なデータ容
量からみて全データを格納することは不可能であると判
断した場合には、データのスケジューリングを行う。即
ち、新しいデータを書き込む場合は、LRU(Least Re
cetly Used)法により、最もアクセスのないデータを優
先的に廃棄し、新しいデータを書き込む。一方、読み込
み処理では、各データディスク装置からの読み出しを行
い。データを作成すると共に、第1の冗長ディスク装置
Pのデータとの照合を行ってデータの整合性を確保し、
上位に通知する。尚、第2の冗長ディスク装置Qのデー
タとの照合は行わない。これは、第2の冗長ディスク装
置Qが他のディスクアレイ装置3と共有されているため
にアクセス回数を可及的抑える必要があるからである。
【0019】[ディスク装置のいずれか1台が故障の場
合]ディスク装置のいずれか1台が故障の場合には、第
1の冗長ディスク装置Pが故障であれば、書き込み処理
では、データディスク装置D0、D1、D2への書き込
みと、第2の冗長ディスク装置Qへの書き込みを行う。
読み込み処理では、各データディスク装置からの読み出
しを行い、データの照合は行わずに上位へ通知する。
【0020】データディスク装置D0、D1、およびD
2のいずれかが故障であれば、書き込み処理では、残り
の正常なデータディスク装置ならびに第1および第2の
冗長ディスク装置PおよびQへの書き込みを行う。読み
込み処理では、正常なデータディスク装置のデータと第
1の冗長ディスク装置Pのパリティデータとによりデー
タの復旧を行い、上位へ通知する。へのの書き込みを行
う。
【0021】第2の冗長ディスク装置Qが故障であれ
ば、これをディスクアレイ装置1とは切り離した状態
で、書き込み処理、読み込み処理を行う。
【0022】[ディスク装置のいずれか2台が故障の場
合]2台の故障装置のうちの1台が第2の冗長ディスク
装置Qであれば、データディスク装置D0、D1、およ
びD2ならびに第1の冗長ディスク装置Pのうちの1台
が故障の場合と同じ書き込み処理、読み込み処理を行
う。
【0023】第2の冗長ディスク装置Qが正常であれ
ば、アレイ制御部21は、第2の冗長ディスク装置にデ
ータが存在するときは復旧を実施する一方、データが存
在しないときはアレイダウンとする。
【0024】さて、本実施の形態のように、2台のディ
スクアレイ装置で第2の冗長ディスク装置を共有する場
合は、アレイ制御部にその旨の設定を行うと、一方のデ
ィスクアレイ装置は第2の冗長ディスク装置の偶数アド
レスにデータの書き込み、読み込みを行い、他方のディ
スクアレイ装置は第2の冗長ディスク装置の奇数アドレ
スにデータの書き込み、読み込みを行う。
【0025】
【発明の効果】本発明によるディスクアレイシステム
は、複数のデータディスク装置と第1の冗長ディスク装
置とをアレイ状に構成したディスクアレイ装置を複数有
し、複数のディスクアレイ装置が1台の第2の冗長ディ
スク装置を共有的に有しているため、1台のディスク装
置が故障により縮退中にさらに他のディスク装置が故障
してもデータの復旧を行うことができるので信頼性が高
いことは勿論のこと、低コストである。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるディスクアレイシス
テムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1、3 ディスクアレイ装置 2 ディスクアレイ制御装置 4 ホスト装置 21 アレイ制御部 22 ホスト制御部 23 デバイス制御部 240 、241 、242 、25、26 ディスク制御部 D0 、D1 、D2 データディスク装置 P 第1の冗長ディスク装置 Q 第2の冗長ディスク装置
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/06 304 G06F 3/06 540 G06F 12/16 310 G11B 19/02 501 G11B 19/04 501

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のデータディスク装置と第1の冗長
    ディスク装置とをアレイ状に構成したディスクアレイ装
    置を複数有し、複数の前記ディスクアレイ装置は、1台
    の第2の冗長ディスク装置を共有的に有し、 前記第2の冗長ディスク装置は、いずれのディスク装置
    も故障していない通常システム動作時には、各ディスク
    アレイ装置の冗長データを保持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】 前記ディスクアレイ装置は、RAID構
    成である請求項1記載のディスクアレイシステム。
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