(57)【要約】    【課題】RAID-1システムにおいてスペア処理するためのシステムおよび方法を提供する。    【解決手段】Ｎ対の装置を有するミラー化RAID-1システムにおいて、各記憶装置１２の1/(2N-1)をスペア領域２８として割り当てることによってスペア処理を実行する。各装置１２の残りの部分は、（2N-2）個のデータ・パーティション３０に分割される。第１の装置０が故障した場合、その相手側装置１の内容がその他の装置２〜５のスペア領域２８にコピーされる。これによって、例え相手側装置１あるいは第２の装置２がその後故障してもフォールト・トレラントな状態が保持される。【選択図】図２
2004348723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータによって使用可能な命令を含むシステムであって、前記命令はＮ対の記憶装置を有するミラー化記憶システムにおいてデジタル処理装置に方法の手順を実行させるためのものであり、各対を構成する前記装置は互いに相手側装置であって、前記方法の手順は、
装置が故障した場合を除いて、格納されるデータがほぼ皆無であるスペア領域として各装置の1/(2N-1)を割り当てるステップと、
各ディスクの残りの非スペア領域を（2N-2）個のデータ・パーティションに分割するステップと、
第１の装置が故障した場合、故障した第１の装置の相手側装置のデータ・パーティション内にあるデータを残りの故障していない装置のそれぞれのスペア領域にコピーするステップと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記記憶装置はRAID-1システムを構成することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記記憶装置はブレード上に配置されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の装置が故障した後に前記相手側装置が故障した場合、前記相手側装置上に格納されているデータは故障していない装置上で引き続き利用可能であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の装置の相手側装置ではない第２の装置が前記第１の装置が故障した後で故障した場合、前記第２の装置上に格納されている一部のデータは前記第２の装置の相手側装置上で引き続き利用可能であるとともに、前記第２の装置上に格納されている残りのデータは前記第１の装置の前記相手側装置上で引き続き利用可能であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記記憶装置がハード・ディスク・ドライブであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記記憶装置がＨＤＡであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項８】
データ記憶システムであって、
RAID-1を構成する複数のデータ記憶装置と、
各装置上に割り当てられたスペア領域と、
各装置上に割り当てられたデータ記憶領域と、
を有することを特徴とするデータ記憶システム。
【請求項９】
前記データ記憶システムはＮ対のデータ記憶装置を有し、各データ記憶装置のスペア領域が当該装置の総記憶容量の1/(2N-1)に相当することを特徴とする請求項８記載のデータ記憶システム。
【請求項１０】
前記データ記憶システムはＮ対のデータ記憶装置を有し、各データ記憶装置は（2N-2）個のデータ記憶領域を有することを特徴とする請求項８記載のデータ記憶システム。
【請求項１１】
第１の装置が故障した場合、故障した第１の装置の相手側装置の各データ記憶領域内にあるデータを残りの故障していない装置のそれぞれのスペア領域にコピーする手段を有することを特徴とする請求項８記載のデータ記憶システム。
【請求項１２】
前記記憶装置はブレード上に配置されることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の装置が故障した後に前記相手側装置が故障した場合、前記相手側装置上に格納されているデータは故障していない装置上で引き続き利用可能であることを特徴とする請求項１１記載のデータ記憶システム。
【請求項１４】
前記第１の装置の相手側装置ではない第２の装置が前記第１の装置が故障した後で故障した場合、前記第２の装置上に格納されている一部のデータは前記第２の装置の相手側装置上で引き続き利用可能であるとともに、前記第２の装置上に格納されている残りのデータは前記第１の装置の前記相手側装置上で引き続き利用可能であることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１５】
前記記憶装置は、ハード・ディスク・ドライブおよびＨＤＡの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１６】
Ｎ対のデータ記憶装置を有するRAID-1データ記憶システムを動作させるための方法であって、対を構成する前記データ記憶装置は互いに相手側装置であって、前記方法は、
各装置の1/(2N-1)をスペア領域として割り当てるステップと、
残りの非スペア領域を（2N-2）個のデータ・パーティションに分割するステップと、
第１の装置が故障した場合、データをその相手側装置から前記第１の装置と対になっていない装置にコピーするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
第１の装置が故障した場合、故障した第１の装置の相手側装置の各データ・パーティション内にあるデータを残りの故障していない装置のそれぞれのスペア領域にコピーするステップを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記記憶装置をブレード上でサポートするステップを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記記憶装置はハード・ディスク・ドライブであることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、記憶装置が故障した場合に備えて使用されるミラー化記憶システムにおけるスペア記憶空間の維持管理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
RAID（Redundant Arrays of Independent Disks）のようなディスク・アレイ・システムは、互いに協力して動作する複数のディスク・ドライブにわたって広がるデータに冗長性を持たせることによってデータを確実に格納するのに使用される。本発明では、RAID-1システムとも称されるミラー化RAIDシステムに注目を注いでいる。記憶媒体に対して小さな書き込みを効率的に実行するように設計されているRAID-1システムにおいては、データは２つの同一のコピーとしてディスク・アレイ上で維持管理される。
【０００３】
具体的に説明すると、RAID-1システムにおける記憶装置は対を単位として配置され、対を構成する双方のディスクは、互いにその相手側装置によって保持されるデータと同一のデータを保持する。対照的に、RAID-5システムにおいては、装置が故障した場合、そのデータをパリティ情報および残りの情報からその他の装置上に再構成することができるように、データおよびチェックサム（パリティ）情報はすべてのドライブにわたって分布される。
【０００４】
ここで理解されるように、RAIDアレイ内のスペア空間は、装置が故障した場合、その内容が再構成されるように（RAID-5の場合）、またはその内容がその相手側装置からスペア空間にコピーされるように（RAID-1の場合）提供して、冗長性を保つことが望ましい。RAID-1システムとRAID-5システムは構成が異なるため、例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されているようなRAID-5システム用に設計されたスペア処理の方式は、RAID-1システムには適用することができない。それにもかかわらず、パフォーマンスを改善するためだけではなく信頼性を向上させるという意味でも、RAID-1システムは特定の用途では依然として好ましい。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５２５８９８４号明細書
【０００６】
【特許文献２】米国特許第５６５７４３９号明細書
【特許文献３】米国特許第５４８５５７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、RAID-1システムにおいてスペア処理を行う場合、２つの方法が提供されている。第１の方法は、システム内に余分の（2N+1）番目の装置を単純に追加して、装置が故障した場合に、その相手側装置の内容を追加したスペア装置にコピーすることができるようにすることである。あいにく、RAID装置を「ブレード」として知られる大型の、現場で取り外し可能なカード上に配置するような一部の実装例においては、スペースは限られている。余分のスペア装置のために十分なスペースを確保することはとてもできない。
【０００８】
RAID-1システムにおいてスペア処理するための現在提供される第２の方法は、対を構成する一対の装置を全部放棄してスペアとして使用することである。当然、これによってシステムの容量が一対の装置分だけ減少する。
【０００９】
上記の問題を認識した上で、以下の解決策が施される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
システムには、コンピュータによって使用可能な命令が含まれる。これらの命令によって、デジタル処理装置は、Ｎ対の記憶装置を有するミラー化記憶システムにおいてロジックを実行する。前記ロジックには、各装置の1/(2N-1)をスペア領域として割り当てることが含まれている。装置が故障した場合を除いて、前記スペア領域に格納されるデータはほぼ皆無である。前記ロジックには、各ディスクの残りの非スペア領域を（2N-2）個のデータ・パーティションに分割することも含まれる。装置が故障した場合、その相手側装置のデータ・パーティション内のデータは、その他の残りの（2N-1）個の故障していない装置（すなわち、相手側装置を除いた装置）のそれぞれのスペア領域にコピーされる。好ましい限定を意図しない記憶装置としてはブレード上に配置されるが、本発明はそのような配置に限定されない。
【００１１】
本発明によると、第１の装置が故障した後に相手側装置が故障した場合でも、相手側装置上に格納されているデータは故障していない装置上で引き続き利用可能である。同様に、第１の装置の相手側装置ではない第２の装置が第１の装置が故障した後で故障した場合、第２の装置上に格納されている一部のデータは第２の装置の相手側装置上で引き続き利用可能であるとともに、第２の装置上に格納されている残りのデータは第１の装置の相手側装置上で引き続き利用可能である。前記記憶装置は、ハード・ディスク・ドライブまたはヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）である。
【００１２】
別の様態においては、データ記憶システムは、RAID-1構成内に複数のデータ記憶装置を含み、各装置上にはスペア領域が割り当てられる。また、各装置上には複数のデータ記憶領域が割り当てられる。
【００１３】
さらに別の様態においては、Ｎ対のデータ記憶装置を有するRAID-1データ記憶システムを動作させる方法は、各装置の1/(2N-1)をスペア領域として割り当てるステップと、および残りの非スペア領域を（2N-2）個のデータ・パーティションに分割するステップを含む。前記方法は、第１の装置が故障した場合、データをその相手側装置から第１の装置と対になっていない装置にコピーするステップをさらに含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、第１の装置が故障した後に相手側装置が故障した場合でも、相手側装置上に格納されているデータは故障していない装置上で引き続き利用可能である。同様に、第１の装置の相手側装置ではない第２の装置が第１の装置が故障した後で故障した場合、第２の装置上に格納されている一部のデータは第２の装置の相手側装置上で引き続き利用可能であるとともに、第２の装置上に格納されている残りのデータは第１の装置の相手側装置上で引き続き利用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の詳細は、その構造および動作の両方に関して、添付図面を参照することによって最もよく理解することができる。添付図面においては、同様の参照符号は同様の部品を表す。
【００１６】
最初に図１を参照すると、通常、符号１０で表されるような、データの冗長性を確保するためのシステムが示される。システム１０は、ディスク・ドライブなどの、「Ｎ」対のデータ記憶装置１２を有するミラー化システムである。対となっている装置は、互いに同じデータの同一のコピーを保持する。いくつかの実装例においてシステム１０をRAID-1システムと呼ぶ。好適な実装例において、データ記憶装置１２は、大型の、現場で取り外し可能なカード１３上に配置されている。このカード１３は、俗に「ブレード」と呼ばれている。図１の説明のための限定を意図しない実施例では、０から５までの番号の付いた６台の装置１２が示されている。
【００１７】
図１に示すように、システム１０には、記憶装置１２との通信を行うための、コントローラ１４などのデジタル処理装置が含まれている。コントローラ１４は、コンピュータまたはＣＰＵ１６との通信を行うことができる。１つの意図された実施例では、コントローラ１４およびコンピュータ１６のいずれか一方または両方は、パーソナル・コンピュータ、サーバ、ラップトップ・コンピュータ、パームトップ・コンピュータ、またはその他の適切なデジタル処理装置によって実装することができる。さらに別の実施例においては、コントローラ１４はブレード上に備えられており、ブレードが完結したストレージ・サブシステムを形成するようになっている。いずれの場合も、コントローラ１４は、装置１２上に記憶されているデータを対象とした、コンピュータ１６からの読み取り要求および書き込み要求を受け取る。必要に応じて、コントローラ１４は、ストレージ・キャッシュ１８との通信も行うことができる。
【００１８】
コントローラ１４は、コンピュータのディスケットなどの、コンピュータにより読み取り可能な媒体を備えたデータ記憶装置に含まれるコンピュータの命令を使用して図２に示されるロジックを実行する。または、これらの命令は、１つ以上の装置１２、または電子読み取り専用メモリ、光学式記憶装置、またはその他の適切なデータ記憶装置などを含む従来のハード・ディスク・ドライブ上に格納することができる。
【００１９】
ここで、図２を参照すると、ブロック２０では、RAID-1システムに見出されるようなＮ対のミラー化データ記憶装置によってロジックが開始する（Ｎは整数である）。検討中の図に示される説明のための限定を意図しない実施例においては、Ｎ＝３である。「ミラー化装置」が意味することは、対となっている２つの装置が（下記の議論における故障の発生時まで）正確に同じデータを格納することである。個々のデータ記憶装置は、ハード・ディスク・ドライブまたはヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）である。
【００２０】
ブロック２２に進んで、各装置は、望ましくは１つのスペア領域と１つのデータ領域に論理的に分割されている。このデータ領域は、さらに複数のデータパーティションに論理的に分割されている。さらに具体的に説明すると、ブロック２４に示されるように、各装置のスペア領域は、総装置容量の1/(2N-1)を消費する。ここに示されている典型的な実施例においては、６つの装置１２が３対として配置されており、各装置のスペア領域は、その総記憶容量の1/5を消費する。また、ブロック２６に示されるように、各装置１２の残された非スペア部分は、望ましくは等しい大きさの（2N-2）個のデータ・パーティションに論理的に分割される。ここに示される実施例においては、各装置１２は４つのデータ・パーティションに分割されている。
【００２１】
図３は、上記のステップの結果を図示したものである。図３で「装置０」とラベル表示された装置１２を例にとると、ブロック２６の後、各装置１２には、装置１２の容量の1/(2N-1)を消費する１つの記憶領域２８（図３で「Ｓ」とラベル表示されている）が含まれる。また、各装置１２は（2N-2）個のデータ・パーティション３０を有する。
【００２２】
図３から図６において、装置の各縦列はそれぞれ一対の装置を表しており、対となっている双方の装置は互いに相手側の装置をミラー化している。このように、例えば、装置０は装置１の相手側装置であり（その逆もまた同様である）、それが装置０内の各データ・パーティション３０によって表される。つまり、装置０は、相手側装置１内の対応するデータ・パーティションとして厳密に同じデータ（A1、A2、A3、またはA4とラベル表示されている）を格納する。同様に、装置２および装置３は互いに相手側装置であり対を構成しており、装置４および装置５も互いに相手側装置であり対を構成している。
【００２３】
図２のブロック３２は、装置が故障した場合、ＤＯループに入り、ロジックがブロック３４に進むことを示す。ブロック３４では、故障した装置の相手側装置の内容は、他の装置のスペア領域にコピーされる。この場合、１つのデータ・パーティションの内容がスペア領域の１つにコピーされ、次のデータ・パーティションの内容がスペア領域の別の１つにコピーされる。
【００２４】
図４はブロック３４のプロセスを図示したものである。装置０が故障したと仮定すると、その相手側装置（装置１）の各パーティションの内容は、装置２から装置５までのスペア領域にそれぞれコピーされる。具体的には、矢印３６で示されるように、装置１の第１データ・パーティションの「A1」とラベル表示された内容は、装置２のスペア領域にコピーされる。そのスペア領域は、図４で「A1」とラベル表示され、コピーが完了したことを示す。同様に、矢印３８で示されるように、装置１の第２データ・パーティションの「A2」とラベル表示された内容は、装置３のスペア領域にコピーされる。そのスペア領域は、図４で「A2」とラベル表示され、コピーが完了したことを示す。さらに、矢印４０は、装置１の第３データ・パーティションの「A3」とラベル表示された内容が装置４のスペア領域にコピーされることを示す。そのスペア領域は、図４で「A3」とラベル表示され、コピーが完了したことを示す。また、矢印４２で示されるように、装置１の第４データ・パーティションの「A4」とラベル表示された内容は、装置５のスペア領域にコピーされる。そのスペア領域は、図４で「A4」とラベル表示され、コピーが完了したことを示す。
【００２５】
ブロック４４は、ブロック３４の動作の結果、システム１０は、装置の少なくとももう１つの故障に対してフォールト・トレラントな状態を維持することを表す。さらに具体的には、図５を参照すると、故障した装置の相手側装置が故障した場合（図示されている例では、装置０の故障後に装置１が故障した場合）、故障した対に元来格納されているデータは残りの装置上で引き続き利用可能である。詳細に述べると、丸印で示されるように、データA1は装置２の現時点でデータが収められているスペア領域で引き続き利用可能であり、データA2は装置３の現時点でデータが収められているスペア領域で引き続き利用可能であり、データA3は装置４の現時点でデータが収められているスペア領域で引き続き利用可能であり、データA4は装置５の現時点でデータが収められているスペア領域で引き続き利用可能である。
【００２６】
第２の故障した装置が第１の故障した装置と対になっていない場合、図６は、それにもかかわらずシステム１０上ですべてのデータを引き続き利用可能であることを示す。具体的に説明すると、装置０の故障後に装置２が故障したと仮定すると、丸印で示されるように、装置２の相手側装置、すなわち装置３は、元来装置２上に格納されていたすべてのデータ（データB1、B2、B3、およびB4）を格納している。また、丸印で示されるように、第１の故障した装置０のデータA1は、装置０の故障後に、現時点で故障中の装置２の元来空のスペア領域に格納されたが、このデータA1は、装置０の相手側装置、すなわち、装置１上で引き続き利用可能である。
【００２７】
ここで詳細に説明した特定のRAID-1システムにおいてスペア処理するためのシステムおよび方法によって、本発明の上記の目的を十分に達成することができる。当然のことながら、これは現在のところ本発明の好ましい実施例であり、そのため本発明によって広範囲に検討される主題を代表するものであり、本発明の適用範囲には当業者にとって明らかなその他の実施例が全面的に含まれており、従って、本発明の適用範囲は、前述の特許請求の範囲以外によって限定されることはない。
【００２８】
ここで、単数の要素の参照は、特に明記されていない限り「１つおよび唯一」を意味することを意図してはおらず、むしろ「１つ以上」を意味する。当該技術において通常の技能を有する人々にとって既知であるまたは後に既知となる上記の好適な実施例の要素に相当するすべての構造的および機能的均等物は、参照することによってここに明白に取り入れられるとともに、本特許請求の範囲によって包括されることが意図される。
【００２９】
さらに、装置または方法においては、本発明によって解決するように求められた問題の一つ一つに取り組むことは必要ではなく、また本特許請求の範囲によって包括される必要はない。その上、本開示における要素、構成部分、または方法ステップは、これら要素、構成部分、または方法ステップが特許請求の範囲に明示的に列挙されているかどうかにかかわらず、一般の人々専用であるように意図してはいない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本システムの概略図である。
【図２】本ロジックのフローチャートである。
【図３】データ空間とスペア空間に分割した後の記憶装置の概略図である。
【図４】１つの装置が故障してその相手側装置の内容が他の装置にコピーされた後の記憶装置の概略図である。
【図５】第２の故障が相手側装置で発生した後の記憶装置の概略図である。
【図６】第２の故障が相手側装置でない他の装置で発生した後の記憶装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…システム、
１２…記憶装置、
１３…カード（ブレード）、
１４…コントローラ、
１６…コンピュータまたはＣＰＵ、
１８…ストレージ・キャッシュ、
２８…スペア領域（Ｓ）、
３０…データ・パーテイション。
【図１】
2004348723.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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