JP4988653B2 - ディスクアレイ記録装置及びその記録制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、監視カメラの映像データなどを好適に記録するディスクアレイ記録装置及びその記録制御方法に関するものである。

監視カメラの映像データなどを記録する映像記録装置では、長時間、高画質記録の要求に応えるため、映像のデジタル圧縮技術の向上と記録媒体の大容量化が進められている。記録媒体は、ハードディスクやＤＶＤ等のディスク媒体に移行しつつあるが、大容量で容量当たりの単価が小さいハードディスクが主流になっている。ハードディスク装置はさらなる長時間記録を実現するため、複数個のハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤ）を組み合わせたディスクアレイ装置とし、これを仮想的な１台のハードディスク装置として運用するＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ Ｄｉｓｋｓ）システムを採用している。

個々のＨＤＤは、ディスクの回転を開始しデータの読み書きが可能になるまでに所定の起動時間が必要である。そしてその起動時間はＨＤＤ毎に異なり、数秒〜数十秒のバラツキが見られる。ＲＡＩＤシステムのように複数個のＨＤＤで構成されたディスクアレイ記録装置では、電源投入後データの記録が可能となるには、全てのＨＤＤが起動完了していなければならない。すなわち、起動時間の最も遅いＨＤＤが起動完了するまで待たねばならず、システム全体の起動時間を遅らせる原因となっていた。

起動時間を短縮するため、例えば特許文献１に開示される技術がある。同文献では、複数台のＨＤＤ各々の起動時間を測定し、その起動時間の長い順に各ＨＤＤの起動順序を決定しておき、次回起動時に、決定しておいた起動順序に従って各ＨＤＤを順次起動させるものである。

特開平１１−３２８８２３号公報

前記特許文献１では、起動時の電源効率を考慮して、複数のＨＤＤを同時に起動させるのではなく順次起動させることを前提としている。その場合、文献記載の技術により動作可能となるまでの起動時間を短縮することができる。しかしながら、起動時間が最も遅いＨＤＤが起動完了するまで待たなければ全体の動作を開始することができず、その点では従来通りである。また、ＨＤＤの起動時間は、そのＨＤＤの直前の動作履歴や動作時の環境の影響を受けるので、毎回同じ値が再現されるとは限らない。よって、起動時間の短縮効果が安定して得られるとは言いがたい。

監視カメラの映像データを記録する監視用機器では、無人で２４時間常時記録動作を行う。記録動作中に例えば停電のため記録を中断しても、電源が復帰したとき迅速に記録動作を再開し、記録中断時間を最小に抑えねばならない。すなわち、中断時の動作履歴や動作環境によらず、最小の起動時間で動作を再開することが要求される。

本発明の目的は、複数のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）で構成されたディスクアレイ記録装置において、電源投入後記録動作を開始するまでの起動時間を確実に短縮させることにある。

本発明は、入力データをＮ台（Ｎは複数）のハードディスクドライブに分散して記録するディスクアレイ記録装置において、入力データをＲＡＩＤ方式に従いＮ台のハードディスクドライブに分散して記録するように制御するＲＡＩＤ制御回路と、ハードディスクドライブへ記録するデータを代行して記録する代行記録媒体と、装置起動時にＲＡＩＤ制御回路と代行記録媒体の制御を行う起動制御回路を備える。起動制御回路は、Ｎ台のハードディスクドライブのうち（Ｎ−１）台が起動完了した時点で、ＲＡＩＤ制御回路に対して入力データの記録を開始させ、まだ起動完了していない最終のハードディスクドライブへ記録するデータを代行記録媒体に代行して記録させる。そして、最終のハードディスクドライブが起動完了した時点で、代行記録媒体に記録したデータから代行期間のデータを復元し、最終のハードディスクドライブに記録させる。

ここで前記ＲＡＩＤ方式は、入力データからパリティ信号を生成して入力データと共に分散して記録する方式であって、代行記録媒体には、前記最終のハードディスクドライブへの記録アドレス情報を記録し、代行期間のデータをパリティ信号を用いて復元させ、復元したデータをアドレス情報を基に前記最終のハードディスクドライブへ記録させる。

ここで前記代行記録媒体として、半導体メモリ、または各ハードディスクドライブに設けた代行記録用領域を用いる。

本発明は、入力データをＮ台（Ｎは複数）のハードディスクドライブに分散して記録するディスクアレイ記録装置の記録制御方法において、装置起動後、Ｎ台のハードディスクドライブのうち（Ｎ−１）台が起動完了した時点で、入力データをＲＡＩＤ方式に従い起動完了したハードディスクドライブに分散して記録を開始するとともに、まだ起動完了していない最終のハードディスクドライブへ記録するデータを代行記録媒体に代行して記録させる。そして、最終のハードディスクドライブが起動完了した時点で、代行記録媒体に記録したデータから代行期間のデータを復元し、最終のハードディスクドライブに記録する。

本発明のディスクアレイ記録装置によれば、電源投入後全てのＨＤＤが起動完了する時点よりも前の時点で記録動作を開始するので、記録中断時間を最小に短縮することができ、これを適用した監視用機器の信頼性を向上することができる。

図１は、本発明によるディスクアレイ記録装置の一実施例を示す構成図である。
本実施例のディスクアレイ記録装置１は、記録媒体として複数個（ここでは４台）のハードディスクドライブ（ＨＤＤ＃１〜＃４）１１〜１４の他に装置起動時に用いる代行記録媒体１９を備え、ＲＡＩＤ技術を用いて記録を行う。記録再生回路２は、監視カメラなどの外部機器から入力する映像信号を処理して記録データとパリティ信号を生成し、各ＨＤＤへ供給する。また各ＨＤＤからの再生データを処理して映像信号を生成する。ＲＡＩＤ制御回路３は起動完了後のＨＤＤに対し、ＲＡＩＤ方式に従い記録データとパリティ信号を分散して記録させる。さらに本実施例では、起動制御回路４を設け、全てのＨＤＤが起動完了するまでの期間、代行記録媒体１９を用いて起動完了していないＨＤＤの代行記録を行わせる構成とした。

ここで代行記録媒体１９は、４台のＨＤＤのうち起動が最も遅い１台のＨＤＤ（最終ＨＤＤと呼ぶ）に対する代行記録を行う。代行記録を行うのは３台のＨＤＤが起動完了してから最終ＨＤＤが起動完了するまでの期間であり、また記録データそのものではなく、最終ＨＤＤ上の記録アドレス情報を記録するようにしたので、小容量の媒体で足りる。例えばフラッシュメモリのような半導体メモリが好適であり、あるいは上記各ＨＤＤに代行記録用領域を設けておき、起動完了したＨＤＤの代行記録用領域を使用することもできる。代行記録が終了したら、記録再生回路２はパリティ信号を用いて代行記録期間のデータを復元して（リビルド処理）、最終ＨＤＤの該当するアドレス位置へ記録する。これにより、電源投入後全てのＨＤＤが起動完了する時点よりも前の時点で記録動作を開始させることができる。

図２は、本実施例のディスクアレイ記録装置の記録動作を説明する図である。
本実施例ではＲＡＩＤ５方式に従い、３台のＨＤＤに映像データを順次記録し、残りの１台ＨＤＤに誤り訂正用のパリティを記録する。またＲＡＩＤ５方式では、所定期間毎に映像データとパリティの記録先を各ＨＤＤに巡回して割り当てる。図では、ＨＤＤ＃１〜＃３に映像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３・・・を順次記録し、ＨＤＤ＃４にパリティＰ１，Ｐ２，Ｐ３・・・を記録する場合を示す。パリティは３個の映像データから生成し、例えばパリティＰ１はデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３から生成する。これにより、任意の１台のＨＤＤが壊れても、残り３台に記録された映像データ（またはパリティ）から壊れたＨＤＤの映像データ（またはパリティ）を復元することができる。

次に、装置電源投入後の起動時の処理を説明する。時刻Ｔ０にて電源が投入されると、起動制御回路４の指令により各ＨＤＤはスピンドルモータを回転させ起動処理を行う。図では一斉に起動開始させる場合を示すが、各ＨＤＤの起動順序を決めておいてそれに従って順に起動させても良い。その結果、各ＨＤＤはそれぞれの起動時間で起動完了する。起動完了は、各ＨＤＤとの間のコマンドで確認する。図の例では、ＨＤＤ＃１→＃３→＃２→＃４の順に起動完了した場合を示す。従来のＲＡＩＤ装置では、４台全てのＨＤＤが起動完了した時刻Ｔ２にてデータの記録を開始するものであった。

これに対して本実施例では、起動制御回路４は各ＨＤＤの起動状況を監視して、３台のＨＤＤ＃１，＃３，＃２が起動完了した時刻Ｔ１にてデータの記録を開始させる。起動制御回路４は時刻Ｔ１に達すると、ＲＡＩＤ制御回路３に対してＲＡＩＤ５方式にて記録するように指示する。ＲＡＩＤ制御回路３は、データＤ１，Ｄ２，Ｄ３・・・をＨＤＤ＃１，＃２，＃３に順に割り当てて記録させる。しかし、パリティＰ１，Ｐ２・・・は記録先のＨＤＤ＃４が起動完了していないので、記録することができない。そこで起動制御回路４は、ＨＤＤ＃４に記録すべきパリティＰ１，Ｐ２・・・のＨＤＤ＃４上のアドレス情報Ａ１，Ａ２・・・を、代行記録媒体１９に記録させる。ＲＡＩＤ５方式では、欠落したパリティは対応する映像データから復元できるので、パリティ自身を代行記録する必要がなく、記録先アドレスが分かっていれば良いからである。このようにして、ＨＤＤ＃１には映像データＤ１，Ｄ４，Ｄ７が、ＨＤＤ＃２には映像データＤ２，Ｄ５，Ｄ８が、ＨＤＤ＃３には映像データＤ３，Ｄ６，Ｄ９が記録される。また代行記録媒体１９には、パリティＰ１，Ｐ２，Ｐ３のアドレスＡ１，Ａ２，Ａ３が記録される。

その後、時刻Ｔ２にて最終のＨＤＤ＃４が起動完了すると全てのＨＤＤが記録可能になる。起動制御回路４はＨＤＤ＃４の起動完了を確認すると、ＲＡＩＤ制御回路３に対して通常のＲＡＩＤ処理を指令する。そして、ＨＤＤ＃１〜＃３には映像データＤ１０，Ｄ１１，Ｄ１２・・・を、ＨＤＤ＃４にはパリティＰ４，Ｐ５・・・を記録する。

また起動制御回路４は、ＨＤＤ＃４の起動完了を確認するとリビルド処理を開始する。リビルド処理では、記録再生回路２を用いて、ＨＤＤ上で記録欠落したデータを復元する。そのために、代行記録媒体１９から代行記録したアドレスＡ１，Ａ２，Ａ３を読み出すとともに、ＨＤＤ＃４に本来記録すべきパリティＰ１，Ｐ２，Ｐ３を復元する。例えばパリティＰ１は、ＨＤＤ＃１，＃２，＃３に記録したデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３を読み出し、これらを演算することで生成する。生成したパリティＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、ＨＤＤ＃４のアドレスＡ１，Ａ２，Ａ３位置に記録することで、代行記録期間のデータを復元する。なお、このリビルド処理は、時刻Ｔ２以後の通常のＲＡＩＤ処理の合間（各ＨＤＤの空き時間）に並行して実行することが可能であり、よってリビルド処理により入力する映像信号の記録が中断することはない。

上記例では、起動が最も遅いＨＤＤ（最終ＨＤＤ）がパリティを記録するＨＤＤ＃４の場合を説明したが、最終ＨＤＤが映像データを記録するＨＤＤ＃１〜＃３のいずれかの場合であっても同様にリビルド処理が可能である。ＲＡＩＤ５方式では、欠落した映像データは対応する２つの映像データとパリティから復元できるので、代行記録媒体１９には映像データ自身を代行記録する必要がなく、その記録先アドレスを記録すれば良い。

図３は、本実施例の記録制御動作を示すフローチャートである。ここでは図２と同様に４台のＨＤＤ＃１〜＃４を使用してＲＡＩＤ５処理を行う場合とする。

装置の電源が投入されると、各ＨＤＤの起動処理を開始する（Ｓ１０１）。起動制御回路は各ＨＤＤの起動状態を監視して、３台のＨＤＤが完了したかどうかを判定する（Ｓ１０２）。３台のＨＤＤの起動が完了すると、起動した３台のＨＤＤ＃１〜＃３を用いて映像データとパリティの記録を開始する。そのとき起動が完了していないＨＤＤ＃４に対する記録データは、ＨＤＤ＃４上の記録アドレスを代行記録媒体１９に記録する（Ｓ１０３）。代行記録しながら、４台目のＨＤＤ＃４の起動が完了したかどうかを判定する（Ｓ１０４）。

４台目のＨＤＤ＃４の起動が完了すると、ＲＡＩＤ制御回路により、全てのＨＤＤ＃１〜＃４を用いて通常のＲＡＩＤ記録を開始する（Ｓ１０５）。ＲＡＩＤ記録と並行して、ＨＤＤ上の欠落したデータを復元するリビルド処理が必要かどうか判定する（Ｓ１０６）。本件の場合ＨＤＤ＃４のリビルド処理が必要なので、代行期間の欠落したデータ（パリティ）を対応するデータ（パリティ）を用いて復元し、復元したデータをＨＤＤ＃４のアドレス位置に記録する（Ｓ１０７）。リビルド処理はＲＡＩＤ処理の合間に分割して実行する。欠落したデータを全て復元するとリビルド処理を終了し、通常のＲＡＩＤ記録を繰返す。

以上の動作より、全てのＨＤＤの起動が完了するのを待つことなく、３台のＨＤＤが起動完了した時点で記録を開始することができるので、電源投入から記録開始までの起動時間を確実に短縮することができる。また、各ＨＤＤの起動時間は動作履歴や動作環境により変動することがあるが、本実施例によれば、そのときの起動完了が早い順に使用する３台のＨＤＤを決定するので、最小の起動時間で記録を開始することができる。

上記した実施例は次の変形が可能である。
上記実施例ではＨＤＤを４台使用したが、台数はこれに限らないことは言うまでもない。Ｎ台使用すれば（Ｎ−１）台のＨＤＤが起動完了した時点で記録を開始することができる。またＲＡＩＤ方式は、パリティを付加して記録する方式であればＲＡＩＤ５以外の方式でも良い。

上記実施例では、代行記録媒体には記録データ（またはパリティ）そのものではなく、ＨＤＤ上の記録アドレス情報を記録するようにしたが、媒体容量に余裕があれば、記録データ（またはパリティ）そのものを記録するようにしても良い。その場合には、リビルド処理においてデータのコピーを行えば良いので、処理時間が短縮する。

本実施例のディスクアレイ記録装置は、特に２４時間常時動作する監視カメラからの映像を記録する監視用機器に適している。動作中に停電が起こりその後停電から復帰する場合において、記録の中断する時間を最小に抑え監視用機器の信頼性を向上させることができる。

本発明によるディスクアレイ記録装置の一実施例を示す構成図。 本実施例のディスクアレイ記録装置の記録動作を説明する図。 本実施例の記録制御動作を示すフローチャート。

符号の説明

１…ディスクアレイ記録装置
２…記録再生回路
３…ＲＡＩＤ制御回路
４…起動制御回路
１１〜１４…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）＃１〜＃４
１９…代行記録媒体。

Claims (6)

1. 入力データをＮ台（Ｎは複数）のハードディスクドライブに分散して記録するディスクアレイ記録装置において、
   入力データをＲＡＩＤ方式に従い上記Ｎ台のハードディスクドライブに分散して記録するように制御するＲＡＩＤ制御回路と、
   上記ハードディスクドライブへ記録するデータを代行して記録する代行記録媒体と、
   装置起動時に上記ＲＡＩＤ制御回路と上記代行記録媒体の制御を行う起動制御回路を備え、
   該起動制御回路は、上記Ｎ台のハードディスクドライブのうち（Ｎ−１）台が起動完了した時点で、上記ＲＡＩＤ制御回路に対して入力データの記録を開始させ、まだ起動完了していない最終のハードディスクドライブへ記録するデータを上記代行記録媒体に代行して記録させ、該最終のハードディスクドライブが起動完了した時点で、上記代行記録媒体に記録したデータから代行期間のデータを復元し、該最終のハードディスクドライブに記録させることを特徴とするディスクアレイ記録装置。
2. 請求項１記載のディスクアレイ記録装置において、
   前記ＲＡＩＤ方式は、入力データからパリティ信号を生成して入力データと共に分散して記録する方式であって、
   前記起動制御回路は、前記代行記録媒体には、前記最終のハードディスクドライブへの記録アドレス情報を記録し、代行期間のデータを上記パリティ信号を用いて復元させ、該復元したデータを上記アドレス情報を基に前記最終のハードディスクドライブへ記録させることを特徴とするディスクアレイ記録装置。
3. 請求項１記載のディスクアレイ記録装置において、
   前記代行記録媒体として、半導体メモリ、または各ハードディスクドライブに設けた代行記録用領域を用いることを特徴とするディスクアレイ記録装置。
4. 入力データをＮ台（Ｎは複数）のハードディスクドライブに分散して記録するディスクアレイ記録装置の記録制御方法において、
   装置起動後、上記Ｎ台のハードディスクドライブのうち（Ｎ−１）台が起動完了した時点で、上記入力データをＲＡＩＤ方式に従い上記起動完了したハードディスクドライブに分散して記録を開始するとともに、まだ起動完了していない最終のハードディスクドライブへ記録するデータを代行記録媒体に代行して記録させ、
   上記最終のハードディスクドライブが起動完了した時点で、上記代行記録媒体に記録したデータから代行期間のデータを復元し、該最終のハードディスクドライブに記録することを特徴とするディスクアレイ記録装置の記録制御方法。
5. 請求項４記載のディスクアレイ記録装置の記録制御方法において、
   前記ＲＡＩＤ方式は、入力データからパリティ信号を生成して入力データと共に分散して記録する方式であって、
   前記代行記録媒体には、前記最終のハードディスクドライブへの記録アドレス情報を記録し、代行期間のデータを上記パリティ信号を用いて復元させ、該復元したデータを上記アドレス情報を基に前記最終のハードディスクドライブへ記録させることを特徴とするディスクアレイ記録装置の記録制御方法。
6. 請求項４記載のディスクアレイ記録装置の記録制御方法において、
   前記最終のハードディスクドライブが起動完了した時点で、前記入力データを全てのハードディスクドライブに分散して記録を継続するとともに、これと並行して、前記代行記録媒体に記録したデータから代行期間のデータを復元して前記最終のハードディスクドライブに記録することを特徴とするディスクアレイ記録装置の記録制御方法。

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