JP2005107675A

JP2005107675A - ディスクアレイコントローラ及びディスクドライブの複製方法

Info

Publication number: JP2005107675A
Application number: JP2003337753A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Tanaka; 和幸田中; Takehiko Kurashige; 剛彦蔵重
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-04-21
Also published as: US20050097390A1; US7287182B2

Abstract

【課題】複製ＨＤＤを作成するときに、複製元のＨＤＤに故障が発生した場合でも、複製元のデータを確実に保護できるＲＡＩＤコントローラを提供することにある。
【解決手段】ＲＡＩＤコントローラ１０は、ミラーリング構成で冗長性を維持している状態で、再構築機能を利用して、既存の第２のＨＤＤ２１を複製元のＨＤＤとして、複製先のＨＤＤ３０に対して記録データをコピーする複製動作を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的にはディスクアレイコントローラに関し、特に、ディスクドライブの複製を作成する複製技術に関する。

一般的に、ディスクアレイ（ＲＡＩＤ：Redundant Arrays of Inexpensive Disks）装置としては、データをブロック単位で分散するストライピング（striping）構成であるレベル０のＲＡＩＤ（ＲＡＩＤ−０）や、複数のディスクドライブに同一のデータを格納するミラーリング（mirroring）構成であるレベル１のＲＡＩＤ（ＲＡＩＤ−１）などが周知である。

ＲＡＩＤ−１機能を実現するＲＡＩＤコントローラは、再構築機能（rebuilding又はreconstruction）と呼ぶデータ復元機能を有する。この最構築機能により、故障したディスクドライブ（以下ＨＤＤと表記することがある）に格納されたデータを、交換ＨＤＤに復元することができる。

このような再構築機能を利用して、既存のＨＤＤに格納された全データを、新しいＨＤＤにコピーすることで、複製ＨＤＤを作成する複製機能を実現できる。このような複製機能を利用して、複数のＨＤＤで構成するミラーリングペアを再構築する先行技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この先行技術は、優先順位の高いミラーリングペアを組むディスクドライブの一方が故障したときに、優先順位の低いミラーリングペアを解消し、その一方のディスクドライブと、優先順位の高いディスクドライブと新たにミラーリングペアを構築するものである。
特開平９−２６９８７１号公報

通常では、ＲＡＩＤコントローラの再構築機能を利用して、複製ＨＤＤを作成するときに、冗長性（Optimal）を維持した状態（ＲＡＩＤ−１の構成）から、一方のＨＤＤを強制的にフェイル（fail）させて、非冗長性（degrade）の状態後に複製用ＨＤＤと交換して複製動作（全データのコピー動作）が実行される。

しかしながら、このような通常の方法では、ＲＡＩＤ−１の構成において、冗長性の状態から強制的に非冗長性の状態にするため、複製元である既存のＨＤＤに障害が発生した場合には、複製はもとより、元のデータすら復元できない状況に陥る可能性がある。

そこで、本発明の目的は、複製ＨＤＤを作成するときに、複製元のＨＤＤに故障が発生した場合でも、複製元のデータを確実に保護できるＲＡＩＤコントローラを提供することにある。

本発明の観点に従ったＲＡＩＤコントローラは、ディスクアレイ構成の第１及び第２のディスクドライブ以外に、複製先のディスクドライブと接続可能で、各ディスクドライブとのデータ入出力を制御する手段と、前記ディスクアレイ構成での再構築機能を利用して、前記第１又は第２のディスクドライブのいずれかである複製元のディスクドライブから記録データを読出して、前記複製先のディスクドライブに転送する複製手段とを備えたものである。

本発明のＲＡＩＤコントローラであれば、ＲＡＩＤの冗長性の状態を維持して、複製先のＨＤＤに対して既存のＨＤＤから元のデータをコピーして、複製用ＨＤＤを作成することができる。この複製用ＨＤＤの作成時に、複製元である既存のＨＤＤが故障した場合でも、他方の既存のＨＤＤに格納されている元のデータを保護することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（システム構成）
図１及び図２は本実施形態に関するＲＡＩＤ及びＲＡＩＤコントローラの構成を示すブロック図である。

本実施形態のＲＡＩＤコントローラ１０は、図１に示すように、第１のＨＤＤ２０及び第２のＨＤＤ２１を接続して、ＲＡＩＤ−１のＲＡＩＤ構成を実現している。即ち、第１のＨＤＤ２０及び第２のＨＤＤ２１は、同一のデータを格納しているミラーリング構成である。

なお、図１において、第１のＨＤＤ２０及び第２のＨＤＤ２１のそれぞれの斜線部分は、ＲＡＩＤの設定情報などを格納しているリザーブ領域である。

ＲＡＩＤコントローラ１０は、再構築機能を使用して、既存の第１のＨＤＤ２０または第２のＨＤＤ２１から記録データを読出し、複製先のＨＤＤ（新ＨＤＤと標記する場合がある）３０にコピーして複製用ＨＤＤを作成する複製機能を有する。

さらに、ＲＡＩＤコントローラ１０は、第１のＨＤＤ２０及び第２のＨＤＤ２１を接続した状態で、新ＨＤＤ３０を接続可能なドライブインターフェース（又はマイクロコントローラ）を備えている。即ち、ＲＡＩＤコントローラ１０は、冗長性（Optimal）を維持した状態（ＲＡＩＤ−１の構成）で、複製先のＨＤＤ３０を接続して、既存の第１のＨＤＤ２０または第２のＨＤＤ２１から記録データをコピーする複製動作を実行する。

（ＲＡＩＤコントローラ１０の構成）
ＲＡＩＤコントローラ１０は、図２に示すように、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１００と、メモリ１１０と、バッファメモリ１２０と、ドライブインターフェース１３０と、ホストインターフェース１４０とを有する。

ＣＰＵ１００は、本実施形態の再構築機能及び複製機能を含むＲＡＩＤ制御動作を実行するメイン制御装置である。メモリ１１０は、ＣＰＵ１００のプログラムを格納するＲＯＭや、フラッシュＥＥＰＲＯＭ及びＲＡＭを含む。バッファメモリ１２０は、バッファＲＡＭやキャッシュメモリを含む。

ドライブインターフェース１３０は、複数のＨＤＤ２０，２１，３０と接続し、データの入出力を制御するマイクロコントローラに相当する。本実施形態では、例えば４台のＨＤＤが接続可能である。ホストインターフェース１４０は、ＲＡＩＤを外部記憶装置として使用するホストシステム（パーソナルコンピュータやサーバなど）とのデータやコマンドの転送を制御するインターフェースである。

なお、本実施形態のＲＡＩＤコントローラ１０は、ドライブインターフェース１３０、及びホストインターフェース１４０を除く他の構成要素の代りに、ＲＡＩＤ−１及び複製機能を実現する専用のハードウェアロジック回路から構成されてもよい。

具体的には、本実施形態のＲＡＩＤコントローラ１０は、例えばパーソナルコンピュータに装備されたカードスロットに装着されることにより、複数のＨＤＤを接続してＲＡＩＤ−１及び複製機能を実現するカード型コントローラでもよい。

（複製動作）
以下図３及び図４のフローチャートを参照して、本実施形態の複製動作（コピー動作）を説明する。

まず、ＲＡＩＤコントローラ１０は、複製先（コピー対象）のＨＤＤ３０の接続を確認すると、コピー動作を開始する（ステップＳ１，Ｓ２）。ＲＡＩＤコントローラ１０は、例えば第２のＨＤＤ２１を複製元のＨＤＤとして設定する。ＲＡＩＤコントローラ１０は、図３の実線で示すように、再構築機能により当該ＨＤＤ２１からブロック単位のデータを読出して、複製先のＨＤＤ３０に転送する（ステップＳ３）。

ＲＡＩＤコントローラ１０は、複製元のＨＤＤ２１に格納された全記録データを複製先のＨＤＤ３０に転送すると、コピー動作を完了する（ステップＳ４のＮＯ，Ｓ６のＹＥＳ）。これにより、複製先のＨＤＤ３０をＲＡＩＤコントローラ１０から取り外すことにより、複製ＨＤＤを作成できることになる。

ここで、複製元のＨＤＤ２１から記録データを読出すことができないリード不可領域が存在すると、ＲＡＩＤコントローラ１０は、ミラーリング構成の他方の第１のＨＤＤ２０から当該リード不可領域に対応する記録領域から記録データを読出して、複製先のＨＤＤ３０に転送する（ステップＳ４のＹＥＳ，Ｓ５）。

さらに、ＲＡＩＤコントローラ１０は、当該複製動作時に、複製元のＨＤＤ２１が故障したときには、図３の点線で示すように、第１のＨＤＤ２０から同一の全記録データを読出して、複製先のＨＤＤ３０にコピーすることになる。即ち、ミラーリング構成で冗長性を維持しているため、第１のＨＤＤ２０により全記録データを確保できると共に、複製先のＨＤＤ３０にコピーする複製動作を再開することができる。

以上のように本実施形態によれば、ＲＡＩＤコントローラ１０が備えている再構築機能を利用して、既存の例えば第２のＨＤＤ２１のから記録データを読出し、複製先の新ＨＤＤ３０にコピーして複製用ＨＤＤを作成することができる。

この場合、ＲＡＩＤコントローラ１０は、ミラーリング構成で冗長性を維持した状態で、複製用ＨＤＤを作成する複製処理を実行する。従って、複製元である第２のＨＤＤ２１に記録データを読出すことができないリード不可領域が存在する場合には、他方の第１のＨＤＤ２０から記録データを読出して、複製先の新ＨＤＤ３０にコピーできる。

さらに、複製動作時に、複製元である第２のＨＤＤ２１が故障した場合、ミラーリング構成で冗長性を維持しているため、他方の第１のＨＤＤ２０により同一記録データの全てを確保できる。また、第２のＨＤＤ２１に代わって、第１のＨＤＤ２０を複製元のＨＤＤとして、複製先の新ＨＤＤ３０にコピーする複製動作を再開することができる。

（他の実施形態）
図５は、他の実施形態に関するブロック図である。

本実施形態のＲＡＩＤコントローラ５０は、図５に示すように、第１から第４の各ＨＤＤ２０〜２３を接続して、ＲＡＩＤ−０及びＲＡＩＤ−１を合わせたＲＡＩＤ構成（便宜的にＲＡＩＤ−１０）を実現している。

具体的には、例えば第１のＨＤＤ２０と第３のＨＤＤ２２とにより、記録データをブロック単位で分散させるストライピング（striping）構成（ＲＡＩＤ−０）を実現している。一方、第１のＨＤＤ２０と第２のＨＤＤ２１とにより、同一のデータを格納するミラーリング構成（ＲＡＩＤ−１）を実現している。また、第３のＨＤＤ２２と第４のＨＤＤ２３とにより、同一のデータを格納するミラーリング構成（ＲＡＩＤ−１）を実現している。

このようなＲＡＩＤ−１０構成の場合でも、ＲＡＩＤコントローラ５０は、再構築機能を利用して、既存の例えば第２のＨＤＤ２１のから記録データを読出し、複製先の新ＨＤＤ３０にコピーして複製用ＨＤＤを作成することができる。また、ＲＡＩＤコントローラ５０は、既存の例えば第４のＨＤＤ２３のから記録データを読出し、複製先の新ＨＤＤ３０にコピーして複製用ＨＤＤを作成することができる。

本実施形態の場合でも、複製動作時に第２のＨＤＤ２１が故障した場合、ミラーリング構成で冗長性を維持しているため、他方の第１のＨＤＤ２０により同一記録データの全てを確保できる。また、第２のＨＤＤ２１に代わって、第１のＨＤＤ２０を複製元のＨＤＤとして、複製先の新ＨＤＤ３０にコピーする複製動作を再開することができる。

また、複製動作時に第４のＨＤＤ２３が故障した場合、ミラーリング構成で冗長性を維持しているため、他方の第３のＨＤＤ２２により同一記録データの全てを確保できる。また、第４のＨＤＤ２３に代わって、第３のＨＤＤ２２を複製元のＨＤＤとして、複製先の新ＨＤＤ３０にコピーする複製動作を再開することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に関するＲＡＩＤ構成を示すブロック図。本実施形態に関するＲＡＩＤコントローラの構成を示すブロック図。本実施形態に関する複製動作を説明するための図。本実施形態に関する複製動作を説明するためのフローチャート。他の実施形態に関するＲＡＩＤ構成を示すブロック図。

符号の説明

１０，５０…ＲＡＩＤコントローラ、２０〜２３…ディスクドライブ（ＨＤＤ）、
３０…複製用ディスクドライブ（新ＨＤＤ）、１００…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
１１０…メモリ、１２０…バッファメモリ、１３０…ドライブインターフェース、
１４０…ホストインターフェース。

Claims

ディスクアレイ構成の第１及び第２のディスクドライブ以外に、複製先のディスクドライブと接続可能で、各ディスクドライブとのデータ入出力を制御する手段と、
前記ディスクアレイ構成での再構築機能を利用して、前記第１又は第２のディスクドライブのいずれかである複製元のディスクドライブから記録データを読出して、前記複製先のディスクドライブに転送する複製手段と
を具備したことを特徴とするディスクアレイコントローラ。
前記第１及び第２のディスクドライブは、同一のデータを格納しているミラーリング構成であり、
前記複製手段は、前記複製元のディスクドライブとして設定した一方のディスクドライブが故障したときに、他方のディスクドライブを前記複製元のディスクドライブとして交替させることを特徴とする請求項１に記載のディスクアレイコントローラ。
前記第１及び第２のディスクドライブは、同一のデータを格納しているミラーリング構成であり、
前記複製手段は、
前記第１又は第２のディスクドライブの一方である前記複製元のディスクドライブから読出した記録データを前記複製先のディスクドライブに転送するときに、当該複製元のディスクドライブから記録データの読出し不可能な記録領域が存在するか否かを判定する手段と、
前記読出し不可能な記録領域が存在する場合に、前記第１又は第２のディスクドライブの他方の当該記録領域に対応する記録領域から読出した記録データを前記複製先のディスクドライブに転送する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクアレイコントローラ。
前記ディスクアレイ構成の第１及び第２のディスクドライブ以外に、第３及び第４のディスクドライブをさらに有し、
前記第１及び第３のディスクドライブはデータを分散配置するストライピング構成であり、
前記第１及び第２のディスクドライブは同一のデータを格納しているミラーリング構成であり、かつ前記第３及び第４のディスクドライブは同一のデータを格納しているミラーリング構成であることを特徴とする請求項１に記載のディスクアレイコントローラ。
前記ディスクアレイ構成の第１及び第２のディスクドライブ以外に、第３及び第４のディスクドライブをさらに有し、
前記第１及び第３のディスクドライブはデータを分散配置するストライピング構成であり、
前記第１及び第２のディスクドライブは同一のデータを格納しているミラーリング構成であり、かつ前記第３及び第４のディスクドライブは同一のデータを格納しているミラーリング構成であり、
前記複製手段は、前記再構築機能を利用して、前記第３又は第４のディスクドライブのいずれかに格納された記録データを、前記複製先のディスクドライブに転送することを特徴とする請求項１に記載のディスクアレイコントローラ。
ディスクアレイ構成の第１及び第２のディスクドライブの動作を制御するディスクアレイコントローラに適用するディスクドライブの複製方法であって、
複製先のディスクドライブの接続を認識するステップと、
前記ディスクアレイ構成での再構築機能を利用して、前記第１又は第２のディスクドライブのいずれかである複製元のディスクドライブから記録データを読出して、前記複製先のディスクドライブに転送するステップと
を有する手順を実行することを特徴とする複製方法。
前記第１及び第２のディスクドライブは、同一のデータを格納しているミラーリング構成であり、
前記複製元のディスクドライブとして設定した一方のディスクドライブが故障したときに、他方のディスクドライブを前記複製元のディスクドライブとして交替させるステップをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の複製方法。
前記第１及び第２のディスクドライブは、同一のデータを格納しているミラーリング構成であり、
前記第１又は第２のディスクドライブの一方である前記複製元のディスクドライブから読出した記録データを前記複製先のディスクドライブに転送するときに、当該複製元のディスクドライブから記録データの読出し不可能な記録領域が存在するか否かを判定するステップと、
前記読出し不可能な記録領域が存在する場合に、前記第１又は第２のディスクドライブの他方の当該記録領域に対応する記録領域から読出した記録データを前記複製先のディスクドライブに転送するステップとをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の複製方法。