JPH10199118A - データ記録再生装置およびハードディスクドライブの寿命管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクアレイの寿命管理を正確かつ容易に
行うことにより、システムの信頼性を向上させると共
に、ランニングコストを抑制する。 【解決手段】 複数台のハードディスクドライブを並列
運転することにより冗長性を確保し、高速・大容量化さ
れたデータ記録再生装置において、ポアソン分布による
推定条件でハードディスクに登録されるＧリストの欠陥
セクタの数についてその基準値を設定する手段と、登録
されたＧリストの数と基準値とを比較しＧリストの数が
基準値を超えたか否かを監視する手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数台のハード
ディスクドライブを並列運転することにより冗長性を確
保し、高速・大容量化されたデータ記録再生装置および
ハードディスクドライブの寿命管理方法に係わり、詳し
くは、ハードディスクドライブの寿命が正確に判断でき
るようにして、システムの信頼性の向上と、ランニング
コストの低減とを両立させたデータ記録再生装置および
ハードディスクドライブの寿命管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスクの経済性とアクセ
スの高速性とを生かし、複数台のハードディスク等の装
置（ハードディスクドライブ）を使用してシステムを構
成する方法が広く採用されている。このように、複数台
のハードディスクドライブを使用して並列運転すれば、
高速に大容量のデータを処理することが可能になる。

【０００３】図４は、従来のデータ記録再生装置につい
て、その要部構成の一例を示す機能ブロック図である。
図の符号において、Ｄａｔａは入力データ、ＤＡＣはデ
ィスクアレイコントローラ、ＨＤＤ１〜ＨＤＤ８とＨＤ
Ｄ−Ｐはハードディスクドライブを示す。

【０００４】この図４に示したデータ記録再生装置は、
８台のハードディスクドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ８と、
１台のハードディスクドライブＨＤＤ−Ｐが、ディスク
アレイコントローラＤＡＣに並列に接続されている場合
である。上方の入力データＤａｔａはシリアルデータ
（番号０〜１５，……）で、これら８台のハードディス
クドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ８内の各ハードディスクに
順次記録される。右端のハードディスクドライブＨＤＤ
−Ｐはパリティ用で、このハードディスクには、ハード
ディスクドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ８内の各ハードディ
スクに記録されたデータから演算されるパリティデータ
が記録される。入力データＤａｔａは、デジタルデータ
であれば、どのような種類のデータでもよい。例えば、
映像や音声等のデジタルデータの記録用に使用する装置
では、複数のハードディスク（ハードディスクドライブ
ＨＤＤ１〜ＨＤＤ８内のディスク）を使用し、映像・音
声データをそれぞれのディスクに振り分けて記録すると
同時に、それらのデータから演算されるパリティだけを
記録するディスクとして、ハードディスクドライブＨＤ
Ｄ−Ｐ内のディスクを使用する。

【０００５】このように構成することによって、いずれ
かのハードディスクが故障した場合でも、パリティデー
タから元データを再現することが可能になる。したがっ
て、冗長性を高めると共に、装置の信頼性を保持するこ
とが可能になり、また、８台のデータ用ハードディスク
にデータをストライピングして記録再生することによっ
て、ハードディスク１台当たりの実行転送レートの約８
倍の転送レートと記憶容量とを持つ記録再生装置として
使用することができる。例えば、放送局を対象としたシ
ステムのように、ＣＭ（コマーシャルメッセージ）に使
用されるような「高品質」の画像が要求されるシステム
においては、Ｄ２ベースバンドで１２０Ｍｂｐｓ（メガ
・パー・セコンド）程度の高転送レートを連続的に持続
できることが要求されるが、十分に対応可能である。

【０００６】図５は、図４に示したデータ記録再生装置
について、その要部構造の一例を示す略斜視図である。
図における符号は図４と同様であり、１はフレーム、２
はキャディ、３はＳＰＣ（ＳＣＳＩ Ｐｒｏｔｃｏｌ
Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｒ）回路基板、４はバッファメモリ
回路の基板、５はＳＣＳＩ（スカジィ）インターフェー
ス回路の基板、６ａ〜６ｃはコネクタ、７ａと７ｂは回
路用冷却ファン、８ａと８ｂは電源ユニット、９ａと９
ｂは電源用冷却ファン、１０は表面パネル、１１はイン
ジケータ、１２はＬＥＤを示し、矢印Ａはキャディ２の
挿入方向、矢印Ｂは電源ユニット８ａ，８ｂの挿入方向
を示す。

【０００７】図５に示したデータ記録再生装置では、フ
レーム１に、ハードディスクドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ
８を収納したキャディ２が取り付けられている。ハード
ディスクの交換は、このキャディ単位で行われる。フレ
ーム１の内部には、ＳＣＳＩの入出力を行うコネクタ６
ａ〜６ｃや、ＳＣＳＩインターフェース回路の基板５、
アレイコントローラ（図４のＤＡＣ）のＣＰＵやバッフ
ァメモリが形成されたバッファメモリ回路の基板４、各
ハードディスクドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ８と接続され
てＳＣＳＩプロトコルをコントロールするＳＰＣ回路基
板３等が格納されている。また、電源ユニット８ａ，８
ｂや、回路用冷却ファン７ａ，７ｂが設けられており、
電源ユニット８ａ，８ｂはリタルダント対応のために２
台使用し、１台が故障してもバックアップの１個によっ
て常時動作可能に構成されている。従来のデータ記録再
生装置は、図４と図５に示したような構成である。次
に、ハードディスクドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ８につい
て説明する。

【０００８】図６は、ハードディスクドライブの単体に
ついて、その内部構成の一例を示す略側面図である。図
の符号において、２１は基板、２２はスピンドルモー
タ、２３はスピンドル、２４は磁気ディスク（記録媒
体）、２５はヘッドポジショナー、２６はキャリッジ、
２７はヘッドアーム、２８は磁気ヘッド、２９は可動コ
イル、３０は永久磁石を示す。

【０００９】この図６に示すように、ハードディスクド
ライブの単体では、内部に１０〜２０枚の磁気ディスク
２４が、同一回転軸（スピンドル２３）に重ねて配置さ
れている。なお、図を簡略化するために、図６には４枚
の磁気ディスク２４のみを示している。そして、各々の
磁気ディスク２４面ごとに、磁気ヘッド２８を搭載した
ヘッドアーム２７を設けて、これをヘッドポジショナ
（位置決め装置）２５によりディスク２４半径方向へ移
動させ、磁気ディスク２４上の所要の位置にデータの書
き込みを行う。

【００１０】図７は、磁気ディスクについて、フォーマ
ットの一例を説明する図で、(1) はトラック、(2) はセ
クタの配列状態を示す図である。

【００１１】磁気ディスクのフォーマットは、トラック
とセクタとから構成されている。すなわち、図７(1) に
示すように、同心円状に分割するトラックと、図７(2)
に示すように、これらの各トラックを扇形に円周方向に
分割したセクタ単位で番地を付したセクタとからなり、
トラックとセクタとによって管理している。したがっ
て、トラックとセクタとを指定することによって、磁気
ディスク上の位置を一義的に指定することができる。各
磁気ディスクのフォーマットは、先の図７に示したとお
りであるが、ハードディスクドライブの単体であるディ
スクアレイには、複数枚の磁気ディスクが収納されてい
る。

【００１２】図８は、複数枚の磁気ディスクからなるデ
ィスクアレイについて、その要部構成の一例を示す分解
斜視図である。図の符号において、２４Ｓと２４Ａと２
４Ｃは磁気ディスク、２８Ｓ，２８Ｓ′と２８Ａ，２８
Ａ′と２８Ｃ，２８Ｃ′は磁気ヘッド、Ａ−１は磁気デ
ィスク２４Ａの交替セクタの先頭セクタ、Ｃ−Ｎ−１と
Ｃ−ＮとＣ−Ｎ＋１は磁気ディスク２４Ｃの連続するセ
クタを示す。

【００１３】この図８では、ディスクアレイの構成は、
１枚の専用磁気ディスク２４Ｓにトラック位置信号を記
録し、専用の磁気ヘッド２８Ｓ，２８Ｓ′によって位置
情報を得るサーボ面サーボの場合を示している。したが
って、データは、それ以下の磁気ディスクに記録される
ことになる。なお、この図８では、上下２枚の磁気ディ
スク２４Ａ，２４Ｃのみを示し、その間の複数の磁気デ
ィスクの図示は省略している。このようなディスクアレ
イでは、各磁気ディスク（２４Ｓ，２４Ａ，２４Ｃ）面
に対応する磁気ヘッド（２８Ｓ，２８Ｓ′，２８Ａ，２
８Ａ′，２８Ｃ，２８Ｃ′）は、一つの円筒上のトラッ
ク位置に位置するので、これらのトラックの１組をシリ
ンダと呼んでいる。磁気ディスクへの記録動作は、外周
のトラックからシリンダ単位で行われ、例えば一番上側
の磁気ディスク２８Ａの全セクタを使用すると、その一
つ下の面の磁気ディスク（図示せず）にヘッドを切り替
えて記録を行い、順々に磁気ディスクを使用する。そし
て、最も下側の磁気ディスク２８Ｃのセクタを使いきる
と、その一つ内側のシリンダへトラックジャンプして、
同様に一番上の磁気ディスク２８Ａから使用する。

【００１４】ところで、磁気ディスクの製造工程では、
アルミニウムやガラス等のディスク基体上に磁気媒体を
スパッタ等で形成させるが、最近はトラック幅も１０〜
５μｍと高密度化している。そのため、磁気ディスク上
の微細なキズや、製造工程における磁気媒体の微視的な
不良等により、信号を記録再生できない欠陥を生じるこ
とがある。このような欠陥（ディフェクト）に対して
は、従来から、いわゆる交替処理が行われている。すな
わち、磁気ディスクの使用開始前にサーティファイと呼
ばれる検証を行い、その欠陥領域を使用しないようにＰ
リストに登録しておき、そのセクタを飛ばして使用する
ことによって、データの信頼性を確保するようにしてい
る。しかし、磁気ディスクの欠陥は、単に製造工程だけ
でなく、ディスクアレイ内でハードディスク（磁気ディ
スク）を使用しているとき、外部からの衝撃によってヘ
ッドとディスクとが接触したり、ヘッドはディスクに対
して１０〜５０ｎｍしか浮上しない状態でアクセスする
ので、ハードディスク内の微小なゴミを巻き込んだりし
て、ディスクの記録層を破壊するケースがあり、使用開
始後にも発生する。

【００１５】このような場合に備えて、ディスクアレイ
では、１シリンダ単位に９〜２０個の交替セクタを用意
しておき、破壊されたセクタに記録すべきデータを代替
セクタに記録して交替処理し、その交替情報を欠陥管理
領域のＧリストに登録することによって、データの信頼
性を確保している。なお、交替処理を行う時期は、必ず
しもデータ記録時とは限らず、例えば映像・音声用のデ
ータ記録再生装置では、記録されていたデータの再生時
に、ある１台のハードディスクドライブのデータが壊れ
ていた場合、パリティによってデータを再構築し、ドラ
イブのアクセスの余裕のあるとき等に、上位装置からの
命令により壊れたセクタを代替セクタに交替処理を行
い、データの信頼性を確保する方法も採用されている。
次に、交替処理されたセクタの読み出し動作について、
先の図８を参照しながら簡単に説明する。ここでは、各
シリンダの最初のセクタに交替セクタが配置されている
場合であり、磁気ディスク２４Ａの先頭９個が交替セク
タで、セクタのディフェクト（欠陥セクタ）が、磁気デ
ィスク２４Ｃの図示の位置Ｃ−Ｎにあるとする。

【００１６】この場合、磁気ヘッド（２８Ｃ，２８
Ｃ′）が磁気ディスク２４Ｃの欠陥セクタＣ−Ｎにかか
ると、ヘッドが磁気ディスク２４Ａ側に切り替わり、回
転待ちを伴って磁気ディスク２４Ａの交替セクタＡ−１
を読む。その後、再び元の磁気ディスク２４Ｃに戻り、
回転待ちを行った後、次のセクタＣ−Ｎ＋１のデータの
読み出し動作を行う。したがって、磁気ディスク２４Ｃ
上に欠陥セクタ（例えばＣ−Ｎ）が存在していても、磁
気ディスク２４Ａの交替セクタＡ−１のデータを読むこ
とにより、データの信頼性が確保される。しかし、交替
セクタを使用する場合には、ヘッドの切り替え時間０．
７〜１ｍｓが２回、セクタ間の回転待ちが２回生じるこ
とになる。回転待ちの場合、ディスクの回転速度が７，
２００ｒｐｍとして、最悪の状態では、１回転８．４ｍ
ｓが２回のオーバーヘッドがかかることになる。その結
果、最長では１８．８ｍｓだけ転送レートが遅れること
になる。

【００１７】ところで、一般的なコンピュータにおける
演算処理でのデータ処理では、誤り率等の精度は要求さ
れるが、時間の連続性についてはデータとして求められ
ていない。そのため、ホスト側に対して処理が終了する
まで待たすことが可能であり、交替処理領域の数が増加
して、使用中に交替セクタへのヘッド切り替え動作が多
数回生じることにより、転送レートが多少遅くなって
も、格別大きな問題になる可能性は少ない。しかしなが
ら、映像・音声用のデイスクアレイの場合には、データ
は時間に対して連続性が求められる、という点で一般的
なコンピュータと差異がある。そのため、映像・音声用
の場合、データ処理中に交替処理が多く入り、交替セク
タにアクセスするドライブのオーバーヘッドによって、
システムとして予め決められた時間内にデータ転送が行
えない場合には、その時間の映像・音声情報が壊れるこ
とになり、画像の乱れや音声のノイズが発生して、重大
な動作欠陥となる、という不都合がある。

【００１８】このような不都合を回避するには、ハード
ディスクの欠陥を管理し、システムにトラブルの発生が
予想される場合には、事故が生じる前に予めハードディ
スクドライブを良品と交換すればよい。しかし、複数台
のハードディスクドライブを使用したデータ記録再生装
置については、的確な欠陥の管理方法や、欠陥の発生を
判断をする機能がなく、ドライブの異常動作によって交
換を行っているのが現状である。なお、ある期間を過ぎ
て使用されたドライブを使用時間により交換する方法も
用いられている。しかしながら、このような交換方法で
は、良品のドライブまで交換する可能性があり、ハード
ディスクドライブ（ＨＤＤ）のコストも高いことから、
ランニングコストが上昇する等の問題があった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で説明した
ように、ハードディスク等の装置（ディスクアレイ）を
複数台使用して冗長性を高め、信頼性を確保した上に、
データの転送レートを高速化して、映像や音声等のデジ
タルデータを記録再生する装置は公知である。また、磁
気ディスクに欠陥（ディフェクト）がある場合に、デー
タの信頼性を確保するために、いわゆる交替処理も従来
から行われている。しかし、映像・音声用のデイスクア
レイの場合には、時間に対して連続性が求められるデー
タを処理対象としているので、交替処理の回数が増加す
ると、システムとして決められた時間内でのデータ転送
が行えなくなり、画像の乱れや音声のノイズが発生し、
重大な動作欠陥となる、という不都合がある。このよう
な不都合を回避するためには、適当な時期にデイスクア
レイを良品と交換すればよいが、従来は交換時期（デイ
スクアレイの寿命）を的確に判断する管理方法がなかっ
たため、定期的な交換を行うと、ランニングコストが上
昇するという問題があった。この発明では、ディスクア
レイの寿命管理を正確かつ容易に行うことにより、シス
テムの信頼性を向上させると共に、ランニングコストを
抑制することを課題とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１のデータ記録再
生装置では、ポアソン分布と２項分布を応用して、転送
レートとハードディスクドライブのデータがエラーとな
る条件を求め、エラーの生じる確率を判定条件としてい
る。

【００２１】請求項２のデータ記録再生装置では、基準
値を、転送レートが確保できなくなるＧリストの数に基
いて設定している。

【００２２】請求項３のデータ記録再生装置では、登録
されたＧリストの数が基準値を超えたことを検知したと
き、ハードディスクドライブの交換を警告する手段を設
けている。

【００２３】請求項４のハードディスクドライブの寿命
管理方法では、ポアソン分布と２項分布を応用して、転
送レートとハードディスクドライブのデータがエラーと
なる条件を求め、エラーの生じる確率を判定条件として
いる。

【００２４】請求項５のハードディスクドライブの寿命
管理方法では、基準値を、転送レートが確保できなくな
るＧリストの数に基いて設定している。

【００２５】

【発明の実施の形態】この発明では、ディフェクトによ
る交替セクタの使用個数を判断して、交換時期を管理す
る点に特徴を有しており、特に、ハードディスクドライ
ブの転送レートを保証することにより、システムの信頼
性を高めるようにしている。

【００２６】図１は、この発明のデータ記録再生装置に
ついて、その要部構成の実施の形態の一例を示す機能ブ
ロック図である。図における符号は図４と同様であり、
４１はＣＰＵ、４２はデータコントローラ、４３はＳＰ
Ｃ回路（ＳＣＳＩプロトコルコントローラ）、４４はメ
モリ、４５はデータマルチプレクサ、４６はパリティ演
算回路、４７はＳＣＳＩバス、ＭＣ１〜ＭＣ８とＭＣ−
Ｐはバッファメモリ・コントロール回路、ＳＰＣ１〜Ｓ
ＰＣ８とＳＰＣ−ＰはＳＣＳＩプロトコルコントローラ
を示す。

【００２７】この図１に示すデータ記録再生装置は、Ｃ
ＰＵ４１が後出の図３のフローに従って制御を行う点を
除けば、基本的には従来と同様のハード構成である。簡
単に説明すると、データの入出力インターフェースとし
て、ＳＣＳＩ（スモール・コンピュータ・システム・イ
ンターフェース装置）を具備しており、記録動作時に
は、図示しない上方の外部上位装置から転送されてきた
データは、ＳＰＣ回路４３を経由して、データマルチプ
レクサ４５でストライピングされた後、各ハードディス
クドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ８専用のバッファメモリ・
コントロール回路ＭＣ１〜ＭＣ８内のバッファメモリに
書き込まれる。ここでは、バッファメモリはＦＩＦＯ方
式の場合である。各バッファメモリに書き込まれたデー
タは、さらに、それぞれ専用のＳＣＳＩプロトコルコン
トローラＳＰＣ１〜ＳＰＣ８を経由して、対応するハー
ドディスクドライブＨＤＤ１〜ＨＤＤ８内のハードディ
スクに記録される。このようなハードディスクへの記録
動作については、先の図８等によって説明したとおりで
ある。

【００２８】第１の実施の形態 ここでは、ディスクアレイに３．５″サイズ４ＧＢ（ギ
ガバイト）のハードディスクを使用し、システムとして
ハードディスクドライブ１台当たり１コマンドで３３０
セクタ単位で記録再生を行い、転送レートとしては通常
の３３０セクタを転送する場合に対して、例えば２０ｍ
ｓの動作余裕があるとする。１台のハードディスクドラ
イブでの転送レートと交替セクタ数との関係は、先の図
８に関連して述べたように、１つの交替セクタへの処理
のための所要時間は、代替セクタが設けられているディ
スクへのヘッドの切り替えと、代替セクタへの回転待
ち、元のディスクへ戻るヘッドの切り替え、および目標
セクタへの回転待ちに、合計で約１８ｍｓを要する場合
で、オーバーヘッドの動作余裕は２０ｍｓあるとする。
この場合には、２回の交替処理に約３６ｍｓを要するた
め、動作余裕の２０ｍｓ内に可能な交替処理は１回だけ
ということになり、交替処理が２回になると、転送レー
トに影響を及ぼすことになる。

【００２９】ここで、１台のハードディスクドライブに
ついて、ディスクの欠陥セクタ（ディフェクトセクタ）
の分布を考える。ハードディスクドライブが、３．５″
サイズ４ＧＢ（ギガバイト）の容量の場合、総セクタ数
は、８，３８８，３１５個となる。この場合に、Ｘ個の
不良セクタが存在すると、不良率Ｐは Ｐ＝Ｘ／８，３８８，３１５ となる。次に、１コマンド３３０セクタ内に欠陥セクタ
が２個以上含まれる確率は、欠陥セクタがディスク全体
にランダムに発生するとして、ポアソン分布で近似する
と、その確率Ｆは、次のようになる。なお、ｍは、ｍ＝
ｎＰであり、ｎは、使用セクタ数で、ｎ＝３３０（個）
とする。

【数１】 Ｆ＝１−ＥＸＰ（−ｍ）−ｍ＊ＥＸＰ（−ｍ） ……（１） で表わすことができる。

【００３０】また、１台のハードディスクドライブで、
３３０セクタ内に２個欠陥セクタが含まれる個数をＧと
すれば、この個数Ｇは、先の式（１）による確率Ｆと、
総セクタ数８，３８８，３１５個とから、Ｇ＝Ｆ＊総セ
クタ数となる。すなわち、この場合の個数Ｇは、Ｇ＝
（確率）Ｆ＊総セクタ数（８，３８８，３１５個）とな
る。そして、３３０セクタ中に２個欠陥セクタが含まれ
る確率Ｆと、ハードディスクドライブ１台当たりのその
個数Ｇとを求めればよい。この場合には、欠陥セクタの
個数Ｇは、Ｇ＝１以下であることが条件であり、このよ
うな条件を設定すれば、映像や音声等のデジタルデータ
の記録用に使用する場合でも、確実に転送レートを維持
することができる（請求項２と請求項５の発明）。

【００３１】第２の実施の形態 先の第１の実施の形態では、転送レートの保持を優先さ
せるために、欠陥セクタの数は、極めて厳しい条件にな
る。この第２の実施の形態は、一般的なコンピュータに
おける演算処理でのデータ処理を行う場合であり、同じ
く先の式（１）から、３３０セクタ中に２個欠陥セクタ
が含まれる確率Ｆと、ハードディスクドライブ１台当た
りのその個数Ｇを求める場合で、次の図２に示すように
なる。

【００３２】図２は、ハードディスクドライブ１台当た
りについて、欠陥セクタの登録数、３３０セクタ中に２
個欠陥セクタが含まれる確率Ｆ、および３３０セクタ中
に２個以上の代替セクタを含む数Ｇの関係を示す図であ
る。

【００３３】この図２の上方に示すように、ハードディ
スクドライブ１台当たりの欠陥セクタの登録数が４００
個の場合、１コマンド中（３３０セクタ）で３．１個、
すなわち、３個以上交替処理を行う場所Ｇが存在するこ
とになる。また、下方の５００個の場合には、１コマン
ド中（３３０セクタ）で４．９個、すなわち、ほぼ５個
の交替処理を行う場所Ｇが存在することになる。一般的
に、ハードディスクドライブ１台当たりの欠陥セクタの
登録可能数は２，０００個前後であるから、登録可能数
の１／５〜１／４程度で、問題が発生する個所が生じる
ことになってしまう。ところで、ハードディスクドライ
ブ１台当たりの不良個所がデータ記録再生装置に及ぼす
影響は、システムとして、８台のハードディスクドライ
ブを使用し、その内の１台をパリティ用ディスクとして
使用する場合、２台以上のハードディスクドライブがエ
ラーとなった場合のみにデータが修復不可能になるの
で、エラーの発生となる。

【００３４】そこで、３個以上交替処理を行う場所Ｇを
２台のハードディスクがアクセスする確率Ａを求める。
この場合の全グループ数は、全セクタ数（８，３８８，
３１５個）を１コマンドでの使用セクタ数（３３０個）
で割ればよい。すなわち、全グループ数＝（全セクタ
数）／（１コマンドでの使用セクタ数）であり、全グル
ープ数＝８，３８８，３１５／３３０＝２５，４１９
（個）となる。この全グループ数において、２個以上交
替処理を行う場所Ｇの個数は、先の図２の右列に示され
ている。この２個以上交替処理を行う場所Ｇが存在する
確率をＰ′とすれば、確率Ｐ′＝（２個以上交替処理を
行う場所Ｇの個数）／全グループ数（＝２５，４１９）
となる。そして、図２の下方の欠陥セクタの登録数が５
００セクタの場合、２個以上交替処理を行う場所の個数
Ｇは、その右端に示したように、Ｇは４．９個であるか
ら、４．９個≒５個とする。したがって、この確率Ｐ′
は、Ｐ′＝５／２５，４１９＝１．９７＊Ｅ−４とな
る。

【００３５】そこで、２項分布を応用し、データ記録再
生装置で使用するハードディスクドライブの台数ｎ＝８
として、１回のアクセスでエラーがｒ回発生する確率
Ｆ′を求めると、次の式（２）となる。

【数２】 次に、２台のハードディスクドライブがアクセスする確
率Ａを求めると、確率Ａは、

【数３】 Ａ＝〔１−（エラーが生じない確率）〕−（１台のみエラーとなる確率） ……（３） 先の確率Ｐ′＝１．９７＊Ｅ−４の場合に、この式
（３）によって確率Ａを求めると、次の式（４）とな
る。

【数４】 そして、システムが、１コマンドを１００ｍｓに１回発
行する場合に、エラーが１回発生する期間Ｋを求める
と、

【数５】 Ｋ＝１／０．１ｍｓ／１．０８＊Ｅ−７ ＝１．３１＊Ｅ＋７（秒／１エラー） ＝１５２（日／１エラー） ……（５） となる。

【００３６】この式（５）から、各ハードディスクドラ
イブに２，０００個以上の代替セクタが登録されると、
システムは約半年に１回エラーを発生することが判る。
そこで、この条件になった場合にハードディスクドライ
ブを交換すれば、データ記録再生装置のエラーを回避す
ることは可能である。また、３，０００個代替セクタが
登録された場合には、１４日／１エラー、すなわち、１
４日に１回エラーを発生することになる。そこで、シス
テムの仕様や、ユーザーの要求によって、先の式（１）
と（３）の条件から１回のエラーが発生する期間を選択
すればよい。この発明のディスクアレイの寿命管理方法
では、以上の条件を設定してディスクアレイの寿命を監
視し、条件が成立した時点でディスクアレイを交換する
（請求項１から請求項５の発明）。

【００３７】次に、この発明のディスクアレイの寿命管
理方法を説明する。図１のＣＰＵ４１は、ディスクアレ
イの電源オン時に、ハードディスクドライブＨＤＤ１〜
ＨＤＤ８やＨＤＤ−Ｐを立ち上げ後、個々のハードディ
スクドライブ（ＨＤＤ１〜ＨＤＤ８）についてＧリスト
の内容を読み込み、欠陥セクタ数を確認する。ここで
は、システムとしてライト動作とベリファイド動作を行
わない場合とする。ハードディスクに記録されていたデ
ータを上位装置からの命令により再生する場合には、Ｃ
ＰＵ４１は、ハードディスクドライブに対してリード命
令を行い、ステータスがＮＧ（不良）のときには、欠陥
セクタの判定を行う。ハードディスクドライブのいずれ
か１台のみのデータがＮＧで、パリティ等によりデータ
の再構築が可能な場合には、上位装置からの命令に従っ
て交替処理を行い、Ｇリストに登録された情報（欠陥セ
クタ数）に「＋１」する。その後で、総交替セクタ数
と、先に設定された条件（設定数）とをチェックする。
もし、総Ｇリストの数が、例えば２，０００個を超えて
しまったときは、ＣＰＵ４１は、その旨を警告する。

【００３８】また、その他の警告方法としては、図１の
ＣＰＵ４１がＳＣＳＩデータを通じて上位装置に警告を
送る方法や、図５のように、表面パネル１０に設けられ
たインジケータ１１をグリーンの連続点灯から点滅に変
更したり、赤色のＬＥＤを点灯させる等の方法が可能で
ある。また、表面パネル１０裏側のハードディスク用の
キャディ２に対応させて、それぞれＬＥＤ１２を取り付
けておき、ステータスがＮＧ（不良）のハードディスク
ドライブのＬＥＤ表示を赤色に点灯させてユーザーに警
告を行うことも可能である。さらに、別の方法として、
ハードディスクの欠陥セクタを各シリンダごとに細かく
管理し、欠陥セクタ位置の精度を上げる方法も考えられ
るが、処理が複雑になり、コスト上昇や処理時間がかか
るので、効果との比較で必ずしも有利とはいえない。し
かし、以上に述べたような機能を付加すれば、Ｇリスト
に登録している個数だけは十分に判断できるので、シン
プルで、しかもハードディスクの寿命を管理する方法
が、容易かつ安価に実現できる。以上の動作を、フロー
チャートに示す。

【００３９】図３は、この発明のハードディスクドライ
ブの寿命管理方法について、その主要な処理の流れを示
すフローチャートである。図の符号において、Ｓ１〜Ｓ
８はステップを示す。

【００４０】この図３には、上位装置からの命令によっ
て、ハードディスクに記録されていたデータを再生する
場合を示している。ステップＳ１で、ＣＰＵ４１は、ハ
ードディスクドライブに対してリード命令を発行する。
次のステップＳ２で、ＳＣＳＩインターフェースのステ
ータスを判定する。ステータスがＯＫであれば、そのま
ま、この図３のフローを終了する。これに対して、ステ
ータスがＯＫでないとき（ＮＧのとき）は、ステップＳ
３へ進み、欠陥セクタであるかどうか判定する。欠陥セ
クタでなければ、ステップＳ４で、ＣＰＵ４１は、上位
装置に対してエラーを報告して、図３のフローを終了す
る。また、ステップＳ３で判定した結果、欠陥セクタの
ときは、ステップＳ５へ進み、交替処理を行う。次のス
テップＳ６で、ＣＰＵ４１は、Ｇリストの登録情報に今
回の処理を加算し、Ｇリストの登録数を補正する。ステ
ップＳ７で、Ｇリストの登録数（総交替セクタ数）が、
予め設定された判定基準値、先の式（１）や（３）によ
って求められた数値を超えたかどうかチェックする。Ｇ
リストの登録数が判定基準値より小さければ、図３のフ
ローを終了する。これに対して、Ｇリストの登録数が判
定基準値を超えたときは、ステップＳ８へ進む。このス
テップＳ８で、ＣＰＵ４１は、ＳＣＳＩ信号によって上
位装置へ知らせたり、表面パネル１０に設けられたイン
ジケータ１１トが例えば２，０００個を超えてしまった
場合は、ＣＰＵが警告を行う。

【００４１】

【発明の効果】請求項１のデータ記録再生装置では、ポ
アソン分布と２項分布を応用して、転送レートとハード
ディスクドライブのデータがエラーとなる条件を求め、
エラーの生じる確率を判定条件としている。したがっ
て、ハードディスクドライブの交換時期を正確に判定す
ることができる。

【００４２】請求項２のデータ記録再生装置では、請求
項１のデータ記録再生装置において、基準値を、転送レ
ートが確保できなくなるＧリストの数に基いて設定する
ようにしている。したがって、請求項１のデータ記録再
生装置による効果に加えて、無駄なハードディスクドラ
イブの交換を回避することが可能になり、最適なランニ
ングコストでシステムの信頼性を向上することができ
る。

【００４３】請求項３のデータ記録再生装置では、請求
項１のデータ記録再生装置において、登録されたＧリス
トの数が基準値を超えたことを検知したとき、ハードデ
ィスクドライブの交換を警告するようにしている。した
がって、請求項１のデータ記録再生装置による効果に加
えて、ユーザはより確実に交換時期を知ることができ
る。

【００４４】請求項４のハードディスクドライブの寿命
管理方法では、ポアソン分布による推定条件で、ハード
ディスクに登録されるＧリストの欠陥セクタの数を監視
する判定基準値を設定し、Ｇリストの数が判定基準値を
超えたとき、ハードディスクドライブの交換時期である
ことを警告する。したがって、請求項１のデータ記録再
生装置と同様の効果が得られる。

【００４５】請求項５のハードディスクドライブの寿命
管理方法では、請求項４の寿命管理方法において、基準
値を、転送レートが確保できなくなるＧリストの数に基
いて設定している。したがって、請求項２のデータ記録
再生装置と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のデータ記録再生装置について、その
要部構成の実施の形態の一例を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】ハードディスクドライブ１台当たりについて、
欠陥セクタの登録数、３３０セクタ中に２個欠陥セクタ
が含まれる確率Ｆ、および３３０セクタ中に２個以上の
代替セクタを含む数Ｇの関係を示す図である。

【図３】この発明のハードディスクドライブの寿命管理
方法について、その主要な処理の流れを示すフローチャ
ートである。

【図４】従来のデータ記録再生装置について、その要部
構成の一例を示す機能ブロック図である。

【図５】図４に示したデータ記録再生装置について、そ
の要部構造の一例を示す略斜視図である。

【図６】ハードディスクドライブの単体について、その
内部構成の一例を示す略側面図である。

【図７】磁気ディスクについて、フォーマットの一例を
説明する図である。

【図８】複数枚の磁気ディスクからなるディスクアレイ
について、その要部構成の一例を示す分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

４１ ＣＰＵ、４２ データコントローラ、４３ ＳＰ
Ｃ回路、４４ メモリ、４５ データマルチプレクサ、
４６ パリティ演算回路、４７ ＳＣＳＩバス、ＭＣ１
〜ＭＣ８とＭＣ−Ｐ バッファメモリ・コントロール回
路、ＳＰＣ１〜ＳＰＣ８とＳＰＣ−Ｐ ＳＣＳＩプロト
コルコントローラ、ＨＤＤ１〜ＨＤＤ８とＨＤＤ−Ｐ
ハードディスクドライブ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台のハードディスクドライブを並列
   運転することにより冗長性を確保し、高速・大容量化さ
   れたデータ記録再生装置において、 ポアソン分布による推定条件で、ハードディスクに登録
   されるＧリストの欠陥セクタの数について、その基準値
   を設定する基準値手段と、 前記登録されたＧリストの数と前記基準値とを比較し、
   Ｇリストの数が基準値を超えたか否かを監視する監視手
   段とを備えたことを特徴とするデータ記録再生装置。
2. 【請求項２】 請求項１のデータ記録再生装置におい
   て、 基準値は、転送レートが確保できなくなるＧリストの数
   に基いて設定されることを特徴とするデータ記録再生装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１のデータ記録再生装置におい
   て、 登録されたＧリストの数が基準値を超えたことを検知し
   たとき、ハードディスクドライブの交換を警告する警告
   手段を備えたことを特徴とするデータ記録再生装置。
4. 【請求項４】 複数台のハードディスクドライブを並列
   運転することにより冗長性を確保し、高速・大容量化さ
   れたデータ記録再生装置において、 ポアソン分布による推定条件で、ハードディスクに登録
   されるＧリストの欠陥セクタの数について、判定基準値
   を設定する判定基準値手段と、 前記登録されたＧリストの数と前記判定基準値とを比較
   し、Ｇリストの数が判定基準値を超えたか否かを監視す
   る監視手段とを備え、 登録されたＧリストの数が判定基準値を超えたことを検
   知したとき、ハードディスクドライブの交換時期である
   ことを警告することを特徴とするハードディスクドライ
   ブの寿命管理方法。
5. 【請求項５】 請求項４のハードディスクドライブの寿
   命管理方法において、 判定基準値は、転送レートが確保できなくなるＧリスト
   の数に基いて設定されることを警告することを特徴とす
   るハードディスクドライブの寿命管理方法。