(57)【要約】  ディスクが故障すると、他のディスクを用いて故障したディスクのデータを第１の予備ディスクにリビルドする。リビルドが終了すると、第１の予備ディスクをディスクアレイ装置から切り離す。第１の予備ディスクが切り離されている間の更新すべきデータは、他のディスクに書き込まれ、ビットマップにより管理される。第１の予備ディスクが故障したディスクの位置でディスクアレイ装置に接続した後、更新データのみを他のディスクを用いて、第１の予備ディスクにリビルドする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクアレイ装置のディスクが故障した場合のディスク故障復旧方法であって、
他のディスクから第１の予備ディスクにデータをリビルドし、
前記リビルドされた第１の予備ディスクを前記ディスクアレイ装置から切り離し、
前切り離された前記第１の予備ディスクが前記ディスクアレイ装置に接続されるまでに更新すべきデータを、前記他のディスクに書き込むとともに、ビットマップにより更新すべきデータのディスク領域を記憶し、
前記リビルドされた第１の予備ディスクを前記故障したディスクの配置位置で前記ディスクアレイ装置に接続する
ことを特徴とするディスク故障復旧方法。
【請求項２】
前記第１の予備ディスクを前記ディスクアレイ装置に接続した後、さらに前記更新データを、前記ビットマップを参照して、前記他のディスクから前記第１の予備ディスクにリビルドすることを特徴とする請求項１に記載のディスク故障復旧方法。
【請求項３】
前記更新すべきデータを前記他のディスクに書き込み、ビットマップにより更新すべきデータの領域を記憶した後、さらに前記他のディスクに書き込まれた更新データを第２の予備ディスクにリビルドすることを特徴とする請求項１に記載のディスク故障復旧方法。
【請求項４】
前記他のディスクが故障した場合には、前記第１の予備ディスクを前記ディスクアレイ装置に接続した後、前記更新データを前記ビットマップを参照して前記第２の予備ディスクから前記第１の予備ディスクにリビルドすることを特徴とする請求項１に記載のディスク故障復旧方法。
【請求項５】
冗長化ディスクアレイと、
前記冗長化ディスクアレイのうちの故障したディスクのデータを、他のディスクのデータを用いてリビルドする第１の予備ディスクと、
前記リビルドしたデータを格納する第１の予備ディスクが装置から切り離されているときに前記第１の予備ディスクのデータを更新すべき領域を記憶するビットマップと
を備えることを特徴とするディスクアレイ装置。
【請求項６】
前記他のディスクは、第１の予備ディスクが装置から切り離されているときに、更新すべきデータを書き込むことを特徴とする請求項５に記載のディスクアレイ装置。
【請求項７】
前記第１の予備ディスクが装置から切り離されているときに、前記第１の予備ディスクの更新すべきデータを含む領域を前記他のディスクからリビルドする第２の予備ディスクを備えることを特徴とする請求項６に記載のディスクアレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクアレイ装置のディスクの故障を復旧する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークのサーバに接続される多数のストレージディスクからなるディスクアレイは、データを複数のハードディスクすなわち磁気ディスク装置に分散することで、性能と耐障害性を同時に確保するようにしており、ＲＡＩＤ（Redundant Array of Independent Disks）とも呼ばれている。【０００３】
ＲＡＩＤは、ハードディスクを管理する技術であって、磁気ディスクへのデータの割り振り方やデータの冗長化すなわち多重化の方法によって、いくつかのレベルに分類され定義されている。ＲＡＩＤには、例えば次のようなレベルがある。【０００４】
ＲＡＩＤ０は、データをブロック単位に分割し、複数のディスクにわたって分散してデータを記録するもので、ディスクをまたがってデータが帯状に配置されることから「ストライピング」とも呼ばれる。 分散されたデータに同時に並行してアクセスできるため、アクセスが高速になる。【０００５】
ＲＡＩＤ１は、データを２台のディスクに同時に書き込むもので、「ミラーリング」とも呼ばれる。アクセス速度は向上しないが、ディスク故障に起因するデータの損失やシステムの停止を起こさない。【０００６】
ＲＡＩＤ０＋１は、少なくとも４台のディスクを用いて、ＲＡＩＤ０とＲＡＩＤ１を組み合わせるもので、ＲＡＩＤ１によるデータの二重化と、ＲＡＩＤ０の高速化を合わせて実現できる。【０００７】
ＲＡＩＤ４は、ＲＡＩＤ０のストライピングに、パリティデータを格納する専用ディスクを追加してデータを再生成する機能を持たせたものである。【０００８】
ＲＡＩＤ５は、ＲＡＩＤ４におけるパリティディスクへの入出力の集中を回避するために、パリティデータをすべてのディスクに分散して配置するものである。【０００９】
ＲＡＩＤ１を例にとり、ディスク故障が起こった場合の従来採用されている復旧方法を、図１(ａ)〜（ｃ）を参照して説明する。ＲＡＩＤ１のペアであるディスクＡ１とディスクＡ２には同じデータが格納されている。同じデータが格納されたＲＡＩＤ１のペアであるディスクＡ１とディスクＡ２のうち例えばディスクＡ１が故障すると、ディスクＡ２から予備ディスクすなわちホットスペアＢにデータをコピーする（図１（ａ））。故障したディスクＡ１を新規ディスクＡ１’に交換して、データを移行した予備ディスクＢから新規ディスクＡ１’にデータを移行する（図１（ｂ））。その結果ディスクＡ１’とＡ２がＲＡＩＤ１のペアとなる（図１（ｃ））。【００１０】
しかしながら、従来の処理では、データのコピーを２回（ディスクＡ２からディスクＢ、ディスクＢからディスクＡ１’）実行することになり、処理時間がかかってしまう。また近年、ディスクアレイ装置に搭載されるハードディスク容量は、例えば３．５インチのハードディスクで３００ＧＢの容量があるように、大容量化している。したがって、大容量のデータを移行させるための処理時間も増大している。また、データ移行中は、ホストに対する入出力のレスポンス低下、及び二重故障の危機が増大する。したがって、従来に増してデータ移行時間の短縮が求められている。【００１１】
ハードディスク故障時の処理時間を短縮するために、予備ディスクＢへデータ移行が完了した時点で、そのままディスクＡ２とディスクＢとをＲＡＩＤのペアとすることが提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、ＲＡＩＤのペアを構成するディスクの物理的な位置がずれてしまうので、後々どのディスクがペアになっているかわかりにくくなり、管理上の問題があった。なお、故障が起きた場合保守作業者によって保守用磁気ディスクをシステムに接続して、この保守用磁気ディスクを故障したディスクとを入れ替えることが提案されている（特許文献２参照）が、保守用磁気ディスクには、故障したディスクからデータを複写し、複写時にエラーを検出した場合その論理ボリューム番号と二重化情報を参照して故障していないディスクからデータを複写するものである。
【特許文献１】特開平３−１１１９２８号公報
【特許文献２】特開平９−２８２１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、ＲＡＩＤにおけるディスクの位置を変えることなく、ＲＡＩＤを再構成する処理時間を短縮することができるディスクアレイ装置の故障ディスク復旧方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様であるディスクアレイ装置のディスクが故障した場合のディスク故障復旧方法は、他のディスクから第１の予備ディスクにデータをリビルドし、前記リビルドされた第１の予備ディスクを前記ディスクアレイ装置から切り離し、前切り離された前記第１の予備ディスクが前記ディスクアレイ装置に接続されるまでに更新すべきデータを、前記他のディスクに書き込むとともに、ビットマップにより更新すべきデータのディスク領域を記憶し、前記リビルドされた第１の予備ディスクを前記故障したディスクの配置位置で前記ディスクアレイ装置に接続することを特徴とする。【００１４】
また、前記第１の予備ディスクを前記ディスクアレイ装置に接続した後、さらに前記更新データを、前記ビットマップを参照して、前記冗他のディスクから前記第１の予備ディスクにリビルドするようにしてもよい。【００１５】
さらに、前記更新すべきデータを前記他のディスクに書き込む場合、さらに前記他のディスクに書き込まれた更新データを第２の予備ディスクにリビルドすることもできる。【００１６】
さらに、前記他のディスクが故障した場合には、前記第１の予備ディスクを前記ディスクアレイ装置に接続した、前記更新データを前記ビットマップを参照して前記第２の予備ディスクから前記第１の予備ディスクにリビルドするようにしてもよい。【００１７】
本発明の第２の態様は、冗長化ディスクアレイと、前記冗長化ディスクアレイのうちの故障したディスクのデータをリビルドする第１の予備ディスクと、前記リビルドしたデータを格納する第１の予備ディスクが装置から切り離されているときに前記第１の予備ディスクの更新すべきデータのディスク領域を記憶するビットマップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記のように構成したので、ＲＡＩＤにおけるディスクの位置を変えることなく、ＲＡＩＤを再構成する処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、従来のディスク故障の復旧方法を示す図である。
【図２】本発明を実施するディスクアレイシステムを示す図である。
【図３】本発明の実施形態の動作のフローを示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明をＲＡＩＤ１に適用した実施形態を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明をＲＡＩＤ５に適用した実施形態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ディスクアレイ装置（ＲＡＩＤ）は、多数のハードディスクを挿脱可能に収容した筐体を有し、故障の起きたディスクは筐体から取り出して交換可能となっている。図２に、本発明が適用されるディスクアレイ装置を含むディスクアレイシステムの一例を示す。【００２１】
ディスクアレイ装置１０は、例えば磁気ディスクであるディスク２１を交換可能に多数収容するドライブ・エンクロージャ２０と、ディスクを制御するコントローラ・モジュール３１を収容したコントローラ・エンクロージャ３０からなる。コントローラ・モジュールは、ＣＰＵ３２とメモリ３４と備えるボードで形成されている。さらにＬＡＮで接続された保守端末４０を備える。保守端末４０は、一般的なパーソナルコンピュータからなり、そのディスプレイ４１には、ディスクアレイの保守点検のためのグラフィック表示が可能で、表示される操作ボタンをクリックすることにより各種の操作ができる。例えば、各ディスクをディスクアレイ装置から切り離して交換可能な状態にすることができる。またディスプレイ４１には故障ディスクの位置を例えば赤色で表示することもできる。故障ディスクを取り替える場合は、保守端末からの指示により、故障ディスクをディスクアレイ装置から切り離して、オペレータが手作業で取り替えることになる。【００２２】
本発明の一実施形態は、図２に示すようなディスクアレイシステムにおいて、あるディスクが故障した際に、その故障を復旧する方法に関する。【００２３】
図３は、本発明の実施形態の概要を示すフローである。ステップＳ１で、ＲＡＩＤを構成する一つのディスクが故障すると、ステップＳ２では、ＲＡＩＤを構成する他のディスクのデータを用いて、故障したディスクのデータを第１の予備ディスクにリビルドする。例えばＲＡＩＤ１では、他のディスクのデータを第１の予備ディスクにコピーする。また、ＲＡＩＤ５では、他の複数のディスクのデータとパリティデータとを用いて、故障したディスクのデータを第１の予備ディスクにリビルドする。【００２４】
ステップＳ３では、第１の予備ディスクへのデータのリビルドが完了すると、第１の予備ディスクをディスクアレイ装置から切り離す。【００２５】
第１の予備ディスクが切り離されている間に更新すべきデータがあれば、ステップＳ４で、更新すべきデータは他のディスクへ書き込まれるとともに、更新すべきデータの領域がビットマップにより記憶され管理される。引き続き、ステップＳ５で、他のディスクに書き込まれ更新されたデータはさらに、第２の予備ディスクにリビルドされる。【００２６】
ステップＳ６で、第１の予備ディスクを故障したディスクと交換して、故障したディスクの配置してあった位置でディスクアレイ装置に組み込む。【００２７】
ステップＳ７では、他のディスクが故障しているか否かが判断される。他のディスクが正常であれば、ステップＳ８で、他のディスクを使用し、ビットマップを参照して、更新データのみを、組み込まれた第１の予備ディスクにリビルドする。ステップＳ７で、他のディスクが異常であると判断されると、ステップＳ９で、第２の予備ディスクを使用し、ビットマップを参照して、更新データのみを、第１の予備ディスクにリビルドする。【００２８】
このようにすると、ＲＡＩＤのディスク配置を変更することなく、故障したディスクを短時間で復旧することができる。【００２９】
以下、図４、５を参照して、本発明をＲＡＩＤ１及び５に適用した実施の形態を説明する。【００３０】
図４（ａ）〜（ｄ）は、ＲＡＩＤ１に適用する第１の実施形態を模式的に示すもので、ＲＡＩＤ１を構成する多数のハードディスクのペアのうち、ディスクＡ１とＡ２が示され、予備ディスクすなわちホットスペアとしてディスクＢとＣとが示されている。【００３１】
図４（ａ）に示すように、故障が起きる前は、ディスクＡ１とディスクＡ２とがＲＡＩＤ１のペアを構成し、両方に同じデータが書き込まれている。ディスクＡ１が故障すると、図１（ｂ）に示すように、予備ディスクＢに正常なディスクＡ２からデータをコピーしてデータ移行を行なう。データ移行が終了すると、ディスクＡ２とディスクＢとによりデータが二重化され、ＲＡＩＤ１の冗長性が再構築される。この作業は、一般にはリビルド処理といわれるが、ＲＡＩＤ１では、予備ディスクへのデータコピーである。【００３２】
次に、元の状態に戻すコピーバック処理を行なう。本実施形態では、データ移行が終了したディスクＢを、ディスクＡ１が挿入されていた位置に物理的に移動して、ディスクＡ１に換えて挿入する（図１（ｃ））。このようにすると、ＲＡＩＤを構成するディスクの物理的位置を変えないで済み、また新たなディスクＡ１’を用いてディスクＢからコピーする必要がないので、時間を短縮することができる。【００３３】
ただし、本実施形態のコピーバック処理では、ディスクＢが一旦ディスクアレイ装置から切り離されるので、切り離されたディスクＢがディスクＡ１のあった位置に組み込まれるまでは、ディスクＢに入力すべき更新データが送られてきても、更新データをディスクＢに書き込むことはできない。したがって、ディスクＢが、ディスクアレイ装置から切り離されると同時に、更新データのビットマップ管理と予備ディスクＣの使用が開始される。【００３４】
ビットマップとは、図２のディスクアレイ装置１０のコントローラ・モジュール３１に備わるメモリ３５上に配置されたディスク更新領域管理テーブルである。ビットマップでは、ディスク全体は所定の大きさの領域（例えば、８ｋバイト）に分割され、その領域の一部でもデータの更新があれば、所定の大きさの領域全体を更新領域としてビットの値（０／１）で記憶する。本実施形態では、ビットマップのビットの初期値は”０”とし、データ更新があった箇所を含む領域を更新領域としてビットの値を”１”に設定する。【００３５】
すなわち、１ビットで８ｋバイトの領域を管理するビットマップは、対象とする８ｋバイトの一部でも更新されると、当該８ｋバイトの領域すべてを更新領域とする。１ビットで８ｋバイトの領域を管理するビットマップは、約４．７Ｍバイトで、３００Ｇバイトの領域を管理することができる。【００３６】
ディスクＢが切り離されているときに更新すべきデータがあれば、ディスクＡ２に書き込み、ビットマップ上の更新領域のビットを１とする。次いで、更新データの存在する領域（本例では８ｋバイト）について、ディスクＡ２から予備ディスクＣにコピーしてリビルド処理を行なう。【００３７】
ディスクＢが、ディスクＡ１に置き換わって、ディスクアレイ装置に組み込まれた後、ビットマップを参照して、ビットの値が”１”の領域すなわちデータ更新のあった部分を、ディスクＡ２からディスクＢにコピーする。コピーが完了した領域にはビットを０に設定して、すべての更新領域の処理が完了したらビットマップ管理を終了して、ＲＡＩＤ１が再構成される（図４（ｃ））。その結果ディスクＢはディスクＡ２とまったく同じデータを有することになる。【００３８】
ディスクＢを抜いてから挿入するまで例えば１分かかったとすると、この間の更新分すなわち差分のみをコピーすればよいので、従来のように新たなディスクＡ１’にディスクＢのデータをすべてコピーするのに比べて大幅に処理時間を短縮することができる。【００３９】
ここで、ディスクＢが挿入されて、ディスクＢにすべての更新領域がコピーされるまでに、ディスクＡ２あるいはＢに対して書き込みあるいは読み込みの処理が必要となった場合には、次のように行う。【００４０】
（１）  ビットマップ上でビットの値が０の領域（ディスクＢが切り離されていたときに更新されなかった領域）への書き込みは、ディスクＡ２とＢの両方に書き、ビットは０のままとする。【００４１】
（２）  ビットの値が１の領域（ディスクＢが切り離されていたときに更新された領域で、まだディスクＢにコピーバックされていない領域））への書き込みは、まずディスクＡ２に更新データを書き込み、次いで更新領域８Ｋバイトについて、ディスクＢにデータのコピーを行った後、ビットを０に設定する。【００４２】
（３）  読み出しに関しては、ビットマップにおけるその領域の値が０か１に関係なく、ディスクＡ２から読み出す。読み出し領域のビットの値を判断せずに読み出すことになるので高速な読み出しが可能である。【００４３】
予備ディスクＣは、ディスクＡ２が故障した場合に備えて用いられるもので、ディスクＢをディスクアレイ装置から切り離し、ディスクＡ１のあった位置に組み込む間、更新データを含む更新領域が書き込まれる。ディスクＢがディスクアレイ装置から切り離されると、前述のように、ビットマップ管理が作動し、更新すべきデータは、ディスクＡ２に書き込まれると同時に、ビットマップにより更新データを含む更新領域が記憶される。その後ディスクＣには、ディスクＡ２とビットマップを利用して更新領域がコピーされる。ディスクＢをディスクアレイ装置に組み込んだ後、ディスクＡ２が故障して使用できない場合、更新領域について、ビットマップを参照してディスクＣからディスクＢにコピーする。このようにすれば、さらに信頼性を高めることができる。【００４４】
ディスクＣを用いてディスクＢに更新領域をコピーしている間に、ディスクＡ２あるいはＢに対して書き込みあるいは読み込みの処理が必要となった場合には、次のように行う。【００４５】
（１）  ビットマップ上ビット０の領域への書き込みは、ディスクＢのみへ書く。ビットは０のままとする。【００４６】
（２）  ビットマップ上ビット１の領域への書き込みは、まずディスクＣへ書き、対象領域８Ｋバイトについてリビルド処理によりディスクＢにデータコピーを行い、ビットを０に設定する。【００４７】
（３）  ビット０の領域からの読み出しは、ディスクＢから読み出し、ビット１の領域からの読み出しは、ディスクＣから読み出す。【００４８】
最後に、図４（ｄ）に示すように、もともとのディスクＢの位置に新規ディスクＤを挿入して予備ディスクとする。なお、新規ディスクＤを予備ディスクとすることは、ディスクＢへのコピーバック処理の完了を待たなくても、並行してできる。このようにして、ディスクＢとＡ２をペアにして、以前のようなＲＡＩＤ１の構成に戻る。【００４９】
図５(ａ)〜（ｃ）に、本発明をＲＡＩＤ５に適用した第２の実施形態を模式的に示す。ディスクＡ１、Ａ２及びＡ３で、ＲＡＩＤ５が構成され、ホットスペアとしてＢとＣを備える。【００５０】
ＲＡＩＤ５では、ディスクＡ１、Ａ２、Ａ３ともに、ストライピング処理がなされ、データ及びパリティデータは分散して格納されている。【００５１】
ディスクＡ１が故障すると、ディスクＡ２とディスクＡ３から、ディスクＡ１のデータを再構成して予備ディスクＢにリビルドする（図２（ａ））。【００５２】
次に、保守端末４０からの指示によりディスクアレイ装置からディスクＢを切り離す。同時にビットマップの管理を開始するとともに、もう１つのホットスペアであるディスクＣの使用を開始する。ビットマップのビットの初期値は０とし、データ更新された領域でビットを１に設定する。前述のように、ビットマップの１ビットで管理する領域が８ｋバイトとすると、対象とする８ｋバイトの一部でも更新されると、当該８ｋバイト領域すべてを更新領域とする。【００５３】
ディスクＢが切り離されているときに更新すべきデータがあれば、ディスクＡ２、Ａ３に書き込み、ビットマップ上の対象ビットを１とする。次いで、更新領域８ｋバイトについて、ディスクＡ２，Ａ３からパリティデータを利用して予備ディスクＣにリビルド処理を行なう。【００５４】
ディスクＢをＡ１の位置に挿入して使用可能状態になると、ビットマップ上でビットが１である領域について、リビルド処理によりディスクＡ２、Ａ３からディスクＢへデータをリビルドする。リビルドが終了した領域については、ビットマップ値を０に設定する。【００５５】
ディスクＢがディスクＡ１に置き換わって、ディスクＡ２とＡ３からディスクＢに対して行なわれる更新領域のリビルド処理の途中で、ディスクアレイに対して書き込みあるいは読み出しの要求があった場合には、次のように行なわれる。【００５６】
（１）ビットマップ上のビット０の領域（ディスクＢが切り離されていたときに更新されなかった領域）への書き込みは、ディスクＡ２、Ａ３とディスクＢのすべてに書き込む。ビットは０のままとし、変更しない。【００５７】
（２）ビットマップ上のビット１の領域（ディスクＢが切り離されていたときに更新された領域で、まだディスクＢにリビルドされていない領域）への書き込みは、まずディスクＡ２、Ａ３へ書き込み、書き込みが終了した後、対象領域（８ｋバイト）についてディスクＢにリビルド処理を行なう。リビルド処理が完了すると、ビットを０に設定する。【００５８】
（３）読み出しは、ビットマップのビットの値に関係なく、ディスクＡ２とＡ３から読み出す。【００５９】
すべての更新領域の処理が完了したら、ビットマップ管理を終了して、ディスクＡ１の位置に挿入されたディスクＢ１とディスクＡ２、Ａ３とでＲＡＩＤ５が再構築される。なお、ディスクＣはホットスペアに戻る。【００６０】
次に、ディスクＢをディスクアレイ装置に組み込んだ後、ディスクＡ２又はディスクＡ３が故障して使用できない場合、ディスクＣを利用することができる。すなわち、ディスクＢに書き込むべき更新領域については、ディスクＣにリビルドされているので、ビットマップを参照してディスクＣからディスクＢにコピーすることができる。このようにして、さらにＲＡＩＤの信頼性を高めることができる。【００６１】
例えばディスクＡ２が故障した場合、ディスクＢをディスクアレイ装置に接続して、ディスクＣを利用する更新領域のリビルドを完了するまでに、ディスクＡ２、Ａ３あるいはＢに対して書き込みあるいは読み込みの処理が必要となった場合には、次のように行う。【００６２】
（１）ビットマップ上のビット０の領域への書き込みは、ディスクＡ３とディスクＢのみへ書き込む。、ビットは０のままとする。【００６３】
（２）ビットマップ上のビット１の領域への書き込みは、まずディスクＡ３とディスクＣへ書き込み、書き込みが終了した後、対象領域（８ｋバイト）についてディスクＢにリビルド処理を行なう。リビルド処理が完了すると、ビットを０に設定する。【００６４】
（３）ビットマップ上のビット０の領域からの読み出しは、ディスクＡ３とディスクＢとから読み出す。【００６５】
（４）ビットマップ上のビット１の領域からの読み出しは、ディスクＡ３とディスクＣから読み出す。【００６６】
最後に、ディスクＢがもとあった場所に、新たなディスクＤを挿入して予備ディスクＤとする。なお、当然のことながら、ディスクＢが切り離された後は、ディスクＢへのリビルド処理の完了を待たずに新たなディスクＤを挿入することができる。【００６７】
以上、実施形態として、ＲＡＩＤ１とＲＡＩＤ５を説明したが、その他のレベルのＲＡＩＤに対しても本発明が適用可能であることはいうまでもない。
【図１】
2006123416.tif 000002
【図２】
2006123416.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2006123416.tif 000007
2006123416.tif 000008