アレイ型ディスク装置の冗長構成法

【目的】システム全体の冗長性を抑えながらシステム全体の信頼性を向上させ、また、ディスク装置の障害に対するデータ回復処理もシステム全体で短縮化する。
【構成】Ｍ台の情報ディスク装置３〜５と、Ｎ台の冗長ディスク装置６〜８と、Ｍ’台の二重化情報ディスク装置９〜１０と、Ｎ’台の二重化冗長ディスク装置１２〜１３とを備え（Ｍ’≦Ｍ，Ｎ’≦Ｎ，Ｎ＜Ｍ）、アクセス頻度が高かったり、重要な情報や高速なレスポンスが要求される情報が情報ディスク装置３〜４，９〜１０と冗長ディスク装置６〜７，１２〜１３に記録される。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はコンピュータシステムにおいてアレイを形成するように配置された複数のディスク装置を冗長的に構成するためのアレイ型ディスク装置の冗長構成法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のアレイ型ディスク装置の冗長構成法を用いたコンピュータシステムの構成ブロック図であり、この従来例はすべての情報ディスク装置を二重化している。図２において、１は情報処理を行うホストコンピュータ、３〜５はアレイを形成するように配置され情報データを記録するＭ台の情報ディスク装置、９〜１１は情報ディスク装置３〜５を二重化したＭ台の二重化情報ディスク装置、２はホストコンピュータ１からの要求により当該ディスク装置に情報データを書き込んだり当該ディスク装置から情報データを読み出したりするアレイ型ディスクコントローラである。
【０００３】次にこの従来例の動作について説明する。ホストコンピュータ１は、アレイ型ディスクコントローラ２の働きにより、アレイ状に配置された複数の情報ディスク装置３〜５，９〜１１を意識する必要がなく、通常のディスク装置に対するようにデータを扱うことができる。
【０００４】通常のライト処理は、ホストコンピュータ１からのデータライト要求に対し、アレイ型ディスクコントローラ２がその要求データを当該情報ディスク装置及びそれに対応する二重化情報ディスク装置に書き込む。例えば、その要求データは情報ディスク装置３と二重化情報ディスク装置９に書き込まれる。したがって、情報ディスク装置３内のデータと二重化情報ディスク装置９内のデータとは同じ内容となる。
【０００５】通常のリード処理は、ホストコンピュータ１からのデータリード要求に対し、アレイ型ディスクコントローラ２が情報ディスク装置３〜５に書き込まれているデータ位置を把握しており、その要求データを当該情報ディスク装置から読み出し、ホストコンピュータ１へ転送する。このとき、要求データが記録されている当該情報ディスク装置のみがアクセスされ、二重化情報ディスク装置９〜１１はアクセスされない。例えば、要求データは情報ディスク装置３から読み出されるが二重化情報ディスク装置９からは読み出されない。
【０００６】ロストデータの回復処理は、当該情報ディスク装置に障害が発生した場合、その情報ディスク装置に対応する二重化情報ディスク装置にリード／ライト処理を瞬時に切り換えることにより行う。例えば情報ディスク装置３に傷害が発生した場合、リード／ライト処理を二重化情報ディスク装置９に切り換える。
【０００７】図３は他の従来のアレイ型ディスク装置の冗長構成法を用いたコンピュータシステムの構成ブロック図であり、この従来例は誤り訂正符号化により冗長性を作用させている。図３において、１は情報処理を行うホストコンピュータ、３〜５はアレイを形成するように配置され情報データを記録するＭ台の情報ディスク装置、６〜８はアレイを形成するように配置され上記情報データを誤り訂正符号化することにより生成された冗長データを記録するＮ台の冗長ディスク装置、２はホストコンピュータ１からの要求により当該ディスク装置に情報データを書き込んだり当該ディスク装置から情報データを読み出したりするアレイ型ディスクコントローラである。
【０００８】次にこの従来例の動作について説明する。Ｍ台の情報ディスク装置３〜５内の情報データを並列に並べた方向に誤り訂正符号化することにより冗長データを生成し、その冗長データをＮ台の冗長ディスク装置６〜８に記録する。
【０００９】通常のリード処理は、ホストコンピュータ１からのデータリード要求に対し、アレイ型ディスクコントローラ２が情報ディスク装置３〜５に分散されて書き込まれているデータ位置を把握しており、その要求データを当該情報ディスク装置から読み出し、ホストコンピュータ１へ転送する。このとき、その要求データが記録されているディスク装置のみがアクセスされ、冗長ディスク装置６〜８はアクセスされない。
【００１０】通常のライト処理は、ホストコンピュータ１からのデータライト要求に対し、情報ディスク装置にデータを書き込む場合は、まずアレイ型ディスクコントローラ２において要求データを書き込む情報ディスク装置に対して、既に書き込まれているデータを読み出す。また、読み出した情報データに対応する冗長ディスク装置に書き込まれている誤り訂正符号化により生成された冗長データを読み出す。アレイ型ディスクコントローラ２は、つぎに、読み出した前情報データと新たに書き込むデータの差分データをとる。この差分データを用いて誤り訂正符号化を行い、差分データに対する差分冗長データを生成する。このとき、該当差分データ以外の差分情報データはすべて零、即ち差分なしとして符号化を行う。つぎに、新たにこの差分冗長データと前冗長データの差分データをとる。これが新たにデータを書き換えた場合の新冗長データとなる。以上の新冗長データの作成方法は誤り訂正符号の線形性によるものである（例えば、今井秀樹著『符号理論』電子情報通信学会参照）。ライト処理の場合は、書き込みデータと以上の新冗長データを対応する情報ディスク装置及び冗長ディスク装置にオーバーライトする。
【００１１】つぎに図３における誤り訂正符号の訂正処理によるロストデータの回復処理について説明する。例として、代表的な誤り訂正符号であるＧＦ（２のｍ乗）上のＲＳ符号（例えば、今井秀樹著『符号論理』電子情報通信学会ｐ１５５〜ｐ１５８参照）を用いて、障害ディスク装置に対してロストデータの回復を行うことを考える。
【００１２】図３において、情報ディスク装置３に障害が発生しデータロスが生じたとする。また誤り訂正符号化処理において情報ディスク装置３と関係するデータを記録しているディスク装置を情報ディスク装置３〜５と冗長ディスク装置６〜８とする。アレイ型ディスクコントローラ２は、例えば、通常のデータのリード／ライトの際の異常応答を検知することで、障害が発生したディスク装置が情報ディスク装置３であることを予め認識できる。
【００１３】一般にＲＳ符号における誤り訂正処理は、（ステップ１）シンドロームの計算、（ステップ２）誤り位置多項式の計算、（ステップ３）誤り数値多項式の計算、という以上三つのステップに分けられる（例えば、今井秀樹著『符号理論』電子情報通信学会ｐ１６１〜ｐ１７５参照）。
【００１４】まず図３において、情報ディスク装置３〜５、冗長ディスク装置６〜８から障害を除いたデータを読み出し、シンドロームの計算を行う（ステップ１）。つぎにシンドロームの計算結果をもとに誤り位置多項式の計算を行う（ステップ２）。この場合、誤り位置はアレイ型ディスクコントローラ２により障害ディスク装置を予め把握しており、誤り位置多項式から誤り位置を計算する処理は省略できる。つぎに誤り数値多項式の計算を行う（ステップ３）。誤り数値多項式を解くことによりロストデータは回復される。以上（ステップ１）〜（ステップ３）の処理を障害ディスク装置のデータがすべて回復されるまで繰り返す。
【００１５】図３における誤り訂正符号を用いた従来の冗長構成法は、誤り訂正符号化したデータを各ディスク装置に分散して記録するため、誤り訂正符号の最小距離をｄとすると、Ｍ＋Ｎ個に分散／記録されたデータ方向に、高々ｄ−１個のディスク装置に障害が発生しデータが失われても、少なくても残りのＭ＋Ｎ−（ｄ−１）個の分散されたデータから誤り訂正符号の訂正処理によりロストデータの回復が可能となる（例えば、今井秀樹著『符号理論』電子情報通信学会ｐ３３〜ｐ３５参照）。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】図２における、すべての情報ディスク装置を二重化する従来の冗長構成法は、障害ディスク装置におけるロストデータの回復処理が、障害情報ディスク装置を対応する冗長ディスク装置に切り換えるだけであり、高速処理が可能であるという利点がある。しかし、冗長度が５０％もありシステム全体のディスク装置の容量は総容量の半分しか持てないという欠点がある。また、情報ディスク装置と対応する冗長ディスク装置に同時に障害が発生した場合、ロストデータの回復が不可能となる。
【００１７】これに対し、図３における、誤り訂正符号化により冗長性を作用させた従来の冗長構成法は、一般に冗長ディスク装置の台数Ｎは情報ディスク装置の台数Ｍより少なく、図２の従来例よりも冗長度が少ないという利点がある。例えば誤り訂正符号化として単純パリティ符号化を考えれば、Ｎ＝１台の冗長ディスク装置を用意することにより、Ｍ＋Ｎ台のディスク装置のうち一台の障害ディスク装置のロストデータを回復可能である。一般に冗長ディスク装置の台数を増し適当な誤り訂正符号化法をとることによりデータ回復が可能なディスク装置の台数も増す。
【００１８】しかし図３における、誤り訂正符号化により冗長性を作用させた従来の冗長構成法は、ライト処理時に該当する情報ディスク装置と共に冗長ディスク装置へのアクセスが必要となり、結果として冗長ディスク装置へのアクセスが非常に多くなる。このため冗長ディスク装置に障害が発生する確率が他の情報ディスク装置に比較して大きくなる。また、情報ディスク装置に障害が発生した場合、ロストデータを修復するためは関連するすべての情報ディスク装置及び冗長ディスク装置にアクセスする必要がある。これらによりロストデータの回復処理に時間がかかるという欠点がある。
【００１９】この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、システム全体の冗長性を抑えながらシステム全体の信頼性を向上させ、ロストデータの回復処理時間の短縮化を図れるアレイ型ディスク装置の冗長構成法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この発明に係るアレイ型ディスク装置の冗長構成法は、通常の情報データを記録する複数の情報ディスク装置３〜５と、上記情報データを誤り訂正符号化して生成された冗長データを記録する複数の冗長ディスク装置６〜８とを設け、更に、上記複数の情報ディスク装置３〜５の一部を二重化構成する複数の二重化情報ディスク装置９〜１０と、上記複数の冗長ディスク装置６〜８の一部を二重化構成する複数の二重化冗長ディスク装置１２〜１３とを設けたものである。
【００２１】
【作用】例えば情報ディスク装置３や冗長ディスク装置６に障害が発生すると、対応する二重化情報ディスク装置９や二重化冗長ディスク装置１２に切り換えられ、障害処理が高速に実行可能となる。また、二重化していない情報ディスク装置５に障害が発生すれば、例えば冗長ディスク装置８の冗長データに基づく障害処理が可能となる。また、例えば情報ディスク装置３と、それに対応する二重化情報ディスク装置９とに同時に障害が発生すれば、冗長ディスク装置６の冗長データに基づく障害処理が可能となる。
【００２２】
【実施例】
実施例１．（請求項１対応）
図１はこの発明の一実施例によるアレイ型ディスク装置の冗長構成法を用いたコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。図１において、１は情報処理を行うホストコンピュータ、３〜５はアレイを形成するように配置され情報データを記録するＭ台の情報ディスク装置、６〜８はアレイを形成するように配置され上記情報データを誤り訂正符号化して生成された冗長データを記録するＮ台の冗長ディスク装置、９〜１０はＭ台の情報ディスク装置３〜５の一部を二重化構成するＭ’台の二重化情報ディスク装置、１２〜１３はＮ台の冗長ディスク装置６〜８の一部を二重化構成するＮ’台の二重化冗長ディスク装置、２はホストコンピュータ１からの要求により当該ディスク装置にデータを書き込んだり当該ディスク装置からデータを読み出したりするアレイ型ディスクコントローラである。ここで、Ｍ’≦Ｍ，Ｎ’≦Ｎ，Ｎ＜Ｍとする。
【００２３】次にこの実施例の動作について説明する。通常のリード処理は、ホストコンピュータ１からのデータリード要求に対し、アレイ型ディスクコントローラ２が情報ディスク装置３〜５に分散されて書き込まれているデータ位置を把握しており、その要求データを当該情報ディスク装置から読み出し、ホストコンピュータ１へ転送する。このとき、その要求データが記録されている情報ディスク装置のみがアクセスされ、他のディスク装置はアクセスされない。
【００２４】通常のライト処理は、アレイ型ディスクコントローラ２において、前データと新たに書き込むデータの差分データを用いて誤り訂正符号化を行い、差分データに対する差分冗長データを生成する。つぎに、新たにこの差分冗長データと前冗長データの差分により新冗長データを作成する。ライト処理の場合は、書き込みデータと新冗長データを対応する情報ディスク装置にオーバーライトし、新冗長データは二重化冗長ディスク装置にもオーバーライトする。また書き込みデータも二重化情報ディスク装置がある場合、同様に書き込まれる。
【００２５】ロストデータの回復処理については、情報データが記録されている情報ディスク装置に障害が発生した場合、該当する障害情報ディスク装置に対して二重化情報ディスク装置が存在する場合は、障害情報ディスク装置を二重化情報ディスク装置に瞬時に切り換えを行うことにより従来のロストデータの回復処理を行う必要がない。それ以外は従来の場合と同様となる。冗長ディスク装置に障害が発生しデータロスが発生した場合は、二重化冗長ディスク装置に瞬時に切り換えることにより、従来のロストデータの回復処理を行う必要がない。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アレイを形成するように配置される複数のディスク装置として、通常の情報データを記録する複数の情報ディスク装置と、上記情報データを誤り訂正符号化して生成された冗長データを記録する複数の冗長ディスク装置と、上記複数の情報ディスク装置の一部を二重化構成する複数の二重化情報ディスク装置と、上記複数の冗長ディスク装置の一部を二重化構成する複数の二重化冗長ディスク装置とを設けて構成したので、アクセス頻度が高かったり、重要な情報や高速なレスポンスが要求される情報のみを二重化構成を持つ情報ディスク装置及び冗長ディスク装置に記録すれば、すべてのディスク装置を二重化構成する必要がなく、システム全体の冗長性を抑えながらシステム全体の信頼性を向上させることが可能となり、また、ディスク装置の障害に対するデータ回復処理もシステム全体で短縮化が可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるアレイ型ディスク装置の冗長構成法を用いたコンピュータシステムの構成ブロック図である。
【図２】従来のアレイ型ディスク装置の冗長構成法を用いたコンピュータシステムの構成ブロック図である。
【図３】他の従来のアレイ型ディスク装置の冗長構成法を用いたコンピュータシステムの構成ブロック図である。
【符号の発明】
１ホストコンピュータ
２アレイ型ディスクコントローラ
３〜５情報ディスク装置
６〜８冗長ディスク装置
９〜１０二重化情報ディスク装置
１２〜１３二重化冗長ディスク装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】アレイを形成するように配置された複数のディスク装置と、情報処理を行うホストコンピュータと、このホストコンピュータからの要求により当該ディスク装置にデータを書き込んだり当該ディスク装置からデータを読み出したりするアレイ型ディスクコントローラとを備えたコンピュータシステムにおいて、上記複数のディスク装置として、通常の情報データを記録する複数の情報ディスク装置と、上記情報データを誤り訂正可能なように誤り訂正符号化して生成された冗長データを記録する複数の冗長ディスク装置とを設けると共に、上記複数の情報ディスク装置の一部を二重化構成する二重化情報ディスク装置と、上記複数の冗長ディスク装置の一部を二重化構成する二重化冗長ディスク装置とを設けたことを特徴とするアレイ型ディスク装置の冗長構成法。

【図１】