(57)【要約】【課題】複数の記憶装置に分散して情報を記憶する方式の低コストで信頼性の高い情報記憶システムを提供する。【解決手段】複数の第１記憶手段と、前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、第２記憶手段とを備える情報記憶システムにおいて、前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、前記データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納し、前記各データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納することを特徴とする情報記憶システム。【選択図】図１
2007257143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１記憶手段と、
前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、
第２記憶手段とを備える情報記憶システムにおいて、
前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、前記データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納するとともに、前記データ列を冗長化したデータ列を生成して前記第２記憶手段に格納し、
前記各データ列及び前記冗長化データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納する情報記憶システムであって、
前記読み書き手段は、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶システム。
【請求項２】
複数の第１記憶手段と、
前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、
第２記憶手段とを備える情報記憶システムにおいて、
前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、所定数の前記データブロックごとに冗長化したデータブロックを生成し、前記分割データブロック及び前記冗長化データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納し、
前記各データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納する情報記憶システムであって、
前記読み書き手段は、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の情報記憶システムにおいて、
前記読み書き手段は、前記第１記憶手段から読み出したデータブロックを前記第２記憶手段に転送し、
前記第２記憶手段は、蓄積されたデータブロックから情報を再構成することを特徴とする情報記憶システム。
【請求項４】
複数の第１記憶手段と、
前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、
第２記憶手段とを備える情報記憶装置を用いて情報記憶を行う方法であって、
前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、前記データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納するとともに、前記データ列を冗長化したデータ列を生成して前記第２記憶手段に格納し、
前記各データ列及び前記冗長化データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納するとともに、
前記読み書き手段により、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶方法。
【請求項５】
複数の第１記憶手段と、
前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、
第２記憶手段とを備える情報記憶装置を用いて情報記憶を行う方法であって、
前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、所定数の前記データブロックごとに冗長化したデータブロックを生成し、前記分割データブロック及び前記冗長化データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納し、
前記各データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納するとともに、
前記読み書き手段により、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶方法。
【請求項６】
前記読み書き手段により、前記第１記憶手段から読み出したデータブロックを前記第２記憶手段に転送し、
前記第２記憶手段により、蓄積されたデータブロックから情報を再構成することを特徴とする請求項４又は５に記載の情報記憶方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を小さい単位に分割して複数の記憶装置に分散して記憶するシステム及び方法に関し、さらには、情報を冗長化して分散記憶するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大容量の情報記憶を行うために、光ディスクやハードディスク等の情報記憶装置を多数収容した情報記憶システムが利用されている。例えば、特許文献１には、複数のメディアを収容したオートチェンジャ装置をさらに多重化したストレージシステムが開示されている。このようなオートチェンジャ装置では、読み書き速度向上のため、複数の読み書き手段により複数の情報記憶装置に対して並列的に読み書きを行う方式が採用されている。また、読み書き対象の情報をより小さい単位に分割して複数の記憶装置に分散して記憶する方式（ストライピング）が採用されている。
【０００３】
さらに、情報記憶システムの信頼性向上のために、上記のストライピングに加えて情報を冗長化して記憶する方式（パリティ付きストライピング、ＲＡＩＤ５）が採用されている。この方式では、小さい単位に分割した情報を冗長化して複数の記憶装置に分散して記憶するので、いずれかの記憶装置に障害が発生したり読み出しエラーが発生したりした場合でも、他の記憶装置に記憶された情報に基づいて失われた情報の復元を行うことができる。特許文献２には、このような冗長化を行うディスクアレイ装置の詳細が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８５４０９号公報
【特許文献２】特開平９−２６５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、複数の記憶装置に分散して情報を記憶する情報記憶システムでは、一度に並列的に読み書きを行う記憶装置の数と同数の読み書き手段を備える必要がある。例えば、特許文献１に記載のストレージシステムでは、Ｎ個のオートチェンジャ装置に対してＮ対のドライブが搭載されており（図１）、特許文献２に記載のディスクアレイ装置では、５つの光ディスク２２１〜２２５に対して５つの光ディスクドライブ２１１〜２１５が搭載されている（図１）。
【０００６】
このような従来の情報記憶システムでは、読み書き速度を向上しようとすれば、さらに多数の読み書き手段を用いて並列的な読み書きを行うことになるが、これでは装置の大型化、高コスト化に直接的に繋がってしまう。また、多数の読み書き手段のうちいずれかが故障してしまうと、読み書き速度が著しく低下したり、読み書きが正常に行えなくなったりするおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、複数の記憶装置に分散して情報を記憶する方式の低コストで信頼性の高い情報記憶システム及び情報記憶方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、情報記憶システムにおいてハードディスク等の比較的大容量で高速な補助記憶手段を備え、複数の記憶装置に分散する前処理として、前記補助記憶手段において書き込まれる情報を所定数のデータ群に分割して一時的に格納しておき、これらのデータ群を所定数の読み書き手段に転送して、所定数の記憶装置に書き込むこととし、さらに記憶装置に記憶する情報を冗長化しておき、再生エラーが生じた際に記憶手段を換装することで信頼性を確保することにより、上記課題を解決することを提案する。
【０００９】
すなわち、本発明は、複数の第１記憶手段と、前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、第２記憶手段とを備える情報記憶システムにおいて、前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、前記データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納するとともに、前記データ列を冗長化したデータ列を生成して前記第２記憶手段に格納し、前記各データ列及び前記冗長化データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納する情報記憶システムであって、前記読み書き手段は、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶システムを提供するものである。
【００１０】
本発明は、また、複数の第１記憶手段と、前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、第２記憶手段とを備える情報記憶システムにおいて、前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、所定数の前記データブロックごとに冗長化したデータブロックを生成し、前記分割データブロック及び前記冗長化データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納し、前記各データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納する情報記憶システムであって、前記読み書き手段は、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶システムを提供するものである。
【００１１】
本発明の情報記憶システムにおいて、前記読み書き手段は、前記第１記憶手段から読み出したデータブロックを前記第２記憶手段に転送し、前記第２記憶手段は、蓄積されたデータブロックから情報を再構成することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、また、複数の第１記憶手段と、前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、第２記憶手段とを備える情報記憶装置を用いて情報記憶を行う方法であって、前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、前記データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納するとともに、前記データ列を冗長化したデータ列を生成して前記第２記憶手段に格納し、前記各データ列及び前記冗長化データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納するとともに、前記読み書き手段により、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶方法を提供するものである。
【００１３】
本発明は、また、複数の第１記憶手段と、前記第１記憶手段に対して情報の読み書きを行う複数の読み書き手段と、第２記憶手段とを備える情報記憶装置を用いて情報記憶を行う方法であって、前記第１記憶手段に記憶されるべき情報を複数のデータブロックに分割し、所定数の前記データブロックごとに冗長化したデータブロックを生成し、前記分割データブロック及び前記冗長化データブロックを並列的に分散して得られる複数のデータ列として前記第２記憶手段に格納し、前記各データ列を前記第１記憶手段のそれぞれに格納するとともに、前記読み書き手段により、前記第１記憶手段から情報を読み出す際にエラーを検出し、当該エラーが含まれる第１記憶手段を他の第１記憶手段と換装して読み出しを行うことを特徴とする情報記憶方法を提供するものである。
【００１４】
本発明の情報記憶方法では、前記読み書き手段により、前記第１記憶手段から読み出したデータブロックを前記第２記憶手段に転送し、前記第２記憶手段により、蓄積されたデータブロックから情報を再構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の情報記憶システム及び情報記憶方法によれば、情報記憶装置（第１記憶部）の台数と同数の読み書き装置（読み書き手段）を備える必要がなくなるので、装置の低コスト化及びコンパクト化を図ることができる。また、情報を冗長化して記憶するとともに、記憶された情報にエラーが存在する場合のエラー訂正手段を備えることにより、信頼性の高い情報記憶システムとなっている。
【００１６】
また、従来のＲＡＩＤ等の冗長化方式を採用した情報記憶システムでは、再生時に冗長化された情報を常に読み出していたが、本発明の情報記憶システム及び情報記憶方法では、再生エラーが生じた時にのみ記憶手段の換装を行うので、高信頼性を保持しつつ再生効率が向上されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の情報記憶システム及び情報記憶方法を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１〜図５は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。
【００１８】
図１は、本発明の情報記憶システムの一実施形態について、そのシステム構成を概略的に示す図である。図１において、本情報記憶システムは、第１記憶部１０１と、第２記憶部１０６と、第１記憶部１０１及び第２記憶部１０６における情報の記憶や読み出しを制御する制御部１０５とから構成されている。第１記憶部１０１は、大容量の情報を記憶するための主要な記憶部であり、第２記憶部１０６は、第１記憶部１０１における情報記憶を補助するための一時的な記憶部として利用されるものである。
【００１９】
第１記憶部１０１は、複数の記録媒体１０２、記録媒体搬送機構１０３、複数の読み書き装置１０４を含んでいる。本情報記憶システムでは、記録媒体１０２として種々の媒体を利用することができる。例えば、熱や光磁気によって記録再生を行う光学メディア、ハードディスクやフロッピディスクなどの磁気メディア、強誘電メモリやフラッシュメモリなどの半導体メディア、磁気抵抗メモリなどの電子メモリメディアなどが利用可能である。本発明の最良の実施形態としては、広く普及しており記憶容量が大きく廉価な追記型又は書き換え型のＤＶＤメディア（ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＡＭなど）を利用するものとする。記録媒体搬送機構１０３は、記録媒体１０２を搬送し読み書き装置１０４に着脱する。読み書き装置１０４は、記録媒体１０２に対して記録再生を行うための装置（ドライブ）である。尚、読み書き装置１０４は、ＲＡＩＤ等の情報冗長化システムに対応した装置である必要はない。
【００２０】
第２記憶部１０６は、比較的にアクセスが高速で大容量の書き換え可能な記憶素子から構成されるものであり、ハードディスク装置等から構成されるのが好ましい。
【００２１】
制御部１０５は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等から構成され、図示しないプログラムに従って所定の手順で、第１記憶部１０１及び第２記憶部１０６における情報の記憶や読み出しを制御する。
【００２２】
図２は、本情報記憶システムにおける情報記憶のためのストライピング方式を説明する図である。図２において、記憶されるべき情報は、まず所定長さのデータブロックに分割され、４つのストライピングデータ列に再構成されるとともに、各列の１データブロックずつから冗長化符号データが生成される。こうして生成された４つのストライピングデータ列と１つの冗長化符号データ列のそれぞれが、５つの記録媒体に分散して書き込まれるようになっている。
【００２３】
本情報記憶システムにおいて、このような書き込み動作を行うための動作の手順は次のとおりである。まず、制御部１０５は、本情報記憶システムに記憶対象として入力された情報を所定長さ（例えば６４キロバイト）のデータブロックに分割し、４つのストライピングデータ列として第２記憶部１０６に格納する。また、制御部１０５は、これらのストライピングデータから冗長化符号データ列を生成して、第２記憶部１０６に格納する。続いて、制御部１０５は、記録媒体搬送機構１０３により記憶媒体１０２を読み書き装置１０４に装着し、第２記憶部１０６に格納されている各データ列を所定の読み書き装置１０４に転送して所定の記憶媒体１０２に書き込ませる。この書き込みは、複数の読み書き装置１０４において一斉同時に行ってもよいし、１つの読み書き装置により順次書き込みを行うようにしてもよい。
【００２４】
尚、一般的に、記憶媒体１０２への書き込み動作にはある程度の時間を要するが、本情報記憶システムでは、第２記憶部１０６に必要なデータが全て格納された時点で書き込み動作が完了したこととし、その後の記憶媒体１０２への書き込み動作は、バックグラウンドでの作業とすれば、ユーザは待ち時間を気にする必要がなくなり作業効率の向上に繋がる。
【００２５】
図３は、本情報記憶システムにおいて情報の読み出しを行う方式を説明する図である。図３において、まず読み出し対象の情報が記憶されている記録媒体（最大４つ）を読み書き装置０〜３に装着し、各読み書き装置が並列的に１データブロックずつ読み出しを行う。ここでは、図２に示した書き込み内容を読み出す例を示しており、読み書き装置０〜３から、順次、“００００，０００１，０００２，０００３，”、“０００４，０００５，０００６，０００７”、“０００８，０００９，００１０，００１１”といったデータ列が読み出されるので、これを一列に繋げれば元の情報が復元されることになる。
【００２６】
本情報記憶システムにおいて、このような読み出し動作を行うための動作の手順は次のとおりである。まず、制御部１０５は、読み出し対象の情報が記憶されている記録媒体１０２を特定し、記録媒体搬送機構１０３によりこれらを読み書き装置１０４に装着する。その後、各読み書き装置１０４を介して各記録媒体１０２に記録されているデータブロック群を読み出し、第２記憶部１０６に格納する。全てのデータブロックを読み出した後、第２記憶部１０６に格納しているデータを統合して記憶された情報を復元する。
【００２７】
尚、各読み書き装置１０４における読み取り動作が同期して行われなくとも、制御部１０５は、第２記憶部１０６に一時格納されたデータブロック群から情報の復元を行うことができるようにしておくのが好ましい。これを実現するためには、例えば、各読み書き装置１０４から読み出したデータブロックを第２記憶部１０６内でそれぞれ別個のデータ列として格納しておけばよい。
【００２８】
図４は、本情報記憶システムにおいて記録媒体のエラーを訂正しながら読み出しを行う方式を説明する図である。図３に示した例と同様にして情報の読み出しを行った際に、図中網掛けで示した部分にエラーが発生した場合を考える。まず、データブロック“０００４”が破損していることが検出されると、当該データブロックを記録していた記録媒体０を読み書き装置０から取り外し、代わりに冗長化符号データ列が記録されている記録媒体４を読み書き装置０に装着する。記録媒体４からはデータブロック“０００Ｂ”を読み出すことができるので、これと記録媒体１〜３から読み出したデータブロック“０００５”，“０００６”，“０００７”とを照合することにより、破損されたデータブロック“０００４”を復元することができる。同様に、データブロック“００１０”の破損に対しては、記録媒体２を記録媒体０に換装することにより復元を行うことができる。尚、破損データの復元後は、記録媒体の装着状態を元に戻すようにしてもよいし、戻さなくともよい。
【００２９】
本情報記憶システムでは、例えば、読み書き装置が故障したり他の目的に使用中であったりして、同時に読み出すべき記録媒体数よりも少ない読み書き装置しか利用可能でない場合であっても、１つのデータブロックを読み出す度に記録媒体を換装しながら情報読み出しを行うことができる。あるいは、記録媒体上の読み出すべきデータブロックを全て読み出して第２記憶部１０６内に格納した後、記録媒体を換装して同様に読み出しを行うようにすれば、記録媒体換装にかかる時間が低減されるので、高速に情報読み出しを行うことができる。
【００３０】
尚、上記した情報記憶システムは、ディスクアレイ技術の分野において「ＲＡＩＤ３」，「ＲＡＩＤ４」と呼ばれるストライピング方式を適用したものであるが、この他にも図５に示すように冗長化データを各記録媒体に分散して記憶させる「ＲＡＩＤ５」と呼ばれるストライピング方式を用いることもできる。あるいは、情報の冗長化を行わず、単に複数の記録媒体を用いて情報の分散記憶のみを行う「ＲＡＩＤ０」と呼ばれるストライピング方式を採用してもよい。
【００３１】
以上、本発明の情報記憶システム及び情報記憶方法について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の情報記憶システムは、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶素子等を複数含んだ情報記憶装置として構成することができる。また、本発明の情報記憶方法は、上記の情報記憶装置において情報を並列的に読み書きするための方法として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の情報記憶システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の情報記憶システムにおける情報記憶のためのストライピング方式を説明する図である。
【図３】本発明の情報記憶システムにおいて情報の読み出しを行う方式を説明する図である。
【図４】本発明の情報記憶システムにおいて記録媒体のエラーを訂正しながら読み出しを行う方式を説明する図である。
【図５】本発明の情報記憶システムにおいてＲＡＩＤ５による情報記憶を行う方式を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１…第１記憶部
１０２…記録媒体
１０３…記録媒体搬送機構
１０４…読み書き装置
１０５…制御部
１０６…第２記憶部
【図１】
2007257143.tif 000003
【図２】
2007257143.tif 000004
【図３】
2007257143.tif 000005
【図４】
2007257143.tif 000006
【図５】
2007257143.tif 000007