JP2008217395A - Disk array device - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、ディスクアレイ装置に関し、特に、高可用性を確保しつつ、高速アクセスが可能なディスクアレイ装置に関する。 The present invention relates to a disk array device, and more particularly to a disk array device capable of high-speed access while ensuring high availability.
従来のサーバ装置等に用いるコンピュータシステムのディスクアレイ装置においては、一般に、ハードディスクドライブの信頼性、可用性の向上とアクセスの高速化を図るために、ＲＡＩＤ（Redundant
Arrays of Inexpensive Disks）機構を組み込むことが多い。周知のように、ＲＡＩＤ機構のレベルには何種類かがあるが、信頼性・可用性と経済性とのバランスに優れていることから、ＲＡＩＤ５方式のディスクアレイ装置が多くのユーザで採用されている。In a disk array device of a computer system used in a conventional server device or the like, generally, in order to improve the reliability and availability of hard disk drives and to increase the access speed, a RAID (Redundant
Arrays of Inexpensive Disks) mechanism is often incorporated. As is well known, although there are several types of RAID mechanisms, a RAID 5 type disk array device is adopted by many users because of its excellent balance between reliability, availability and economy. .
ＲＡＩＤ５方式は、各ハードディスクドライブにパリティ情報を分散配置する方式であり、１台のハードディスクドライブが故障した際のデータの保証と、平常時の読み出し性能としてのストライピングによる高速性、並びに、１台分のハードディスクドライブを余分に持つだけで良いという経済性を有している。しかし、現実には、同時に、２台のハードディスクドライブの故障が発生することが、比較的頻繁であり、ユーザとしては、予想外の事態が生じたことになり、混乱が大きくなることが多かった。また、ハードディスクドライブの縮退（１台故障）時には、読み出しの処理性能が大幅に低下するという問題もあった。 The RAID5 system is a system in which parity information is distributed in each hard disk drive, guaranteeing data when one hard disk drive fails, high speed by striping as a normal reading performance, and one disk It has the economy that it is only necessary to have an extra hard disk drive. However, in reality, failures of two hard disk drives occur relatively frequently at the same time, and as a user, an unexpected situation occurred, and confusion often increased. . In addition, when the hard disk drive is degenerated (one unit failure), there has been a problem that the reading processing performance is greatly reduced.
かくのごときＲＡＩＤ５の可用性上の問題を解決するために、ＲＡＩＤ６が開発されたが、このＲＡＩＤ６は、２種のパリティ（ダブルパリティ）情報を異なるハードディスクドライブに分散配置することにより、２台のハードディスクドライブの同時故障まで救済可能とした方式であるが、アクセス性能上の問題に関しては、ＲＡＩＤ５とほとんど変わりがないし、書き込み性能については、２種のパリティ情報を書き込む必要があるため、むしろ、ＲＡＩＤ５方式よりも悪化してしまう。 In order to solve the problem of availability of RAID 5 like this, RAID 6 has been developed. This RAID 6 distributes two types of parity (double parity) information to different hard disk drives, thereby disposing two hard disks. Although it is a system that can relieve simultaneous drive failures, the access performance problem is almost the same as that of RAID 5, and the write performance needs to write two types of parity information. It will get worse than.
また、特許文献１の特開２００６−２６０４４６号公報「ディスクアレイ装置」には、パリティを各ハードディスクドライブにできるだけ均一に分散させ、均一にアクセスさせることによってアクセス性能の改善を図る方式が提案されている。しかし、二重障害が発生した際にＲＡＩＤ６方式としてのデータ復旧時のデータ読み出し時間の短縮を図るためのものであり、前述のＲＡＩＤ６方式と全く同様に、平常時にハードディスクドライブへデータを書き込む際に、パリティを生成し、生成したパリティを２台分のハードディスクドライブに余分に書き込む必要があることから、平常時の書き込み性能は、比較的遅く、如何なるアクセス時においても根本的な性能の改善を図ろうとする技術ではない。
前述したように、ＲＡＩＤ６方式を適用した従来の技術では、読み書き双方のアクセス時において、アクセス性能の向上を図るという課題が、依然として解決されないまま残っている。 As described above, in the conventional technology to which the RAID 6 system is applied, the problem of improving the access performance at the time of both read and write access remains unsolved.
本発明は、かかるＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６の問題に鑑みてなされたものであり、従来のＲＡＩＤシステムとしての可用性を確保しつつ、より高速なアクセスを実現することが可能なディスクアレイ装置を提供することに、その目的がある。 The present invention has been made in view of the problems of RAID 5 and RAID 6, and provides a disk array device capable of realizing higher speed access while ensuring availability as a conventional RAID system. Have that purpose.
つまり、前述の課題を解決するために、本発明においては、ＲＡＩＤ５方式相当を実現する複数のハードディスクドライブと、パリティ情報のみを格納するハードディスクドライブと同容量の高速メモリモジュールとにより、ＲＡＩＤ６相当のディスクアレイ装置を構成することを、その目的としている。 In other words, in order to solve the above-described problem, in the present invention, a disk corresponding to RAID 6 is composed of a plurality of hard disk drives realizing RAID 5 system and a high-speed memory module having the same capacity as the hard disk drive storing only parity information. The purpose is to construct an array device.
前述の課題を解決するため、本発明によるディスクアレイ装置は、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the disk array device according to the present invention employs the following characteristic configuration.
（１）複数のハードディスクドライブをアレイ状に備えて、ディスクコントローラの制御によりデータを異なるハードディスクドライブに順次格納するディスクアレイ装置において、高速アクセスが可能な半導体メモリからなる高速メモリモジュールを前記ディスクコントローラから読み書きの制御が可能な形態で備え、前記ディスクコントローラは、前記ハードディスクドライブに格納するデータごとに、２種のパリティ情報を生成し、前記データと生成した一方のパリティ情報とを、あらかじめ定めた順番に格納するハードディスクドライブが異なるように複数の前記ハードディスクドライブのいずれかに順次格納するとともに、生成した他方のパリティ情報を前記高速メモリモジュールに格納するディスクアレイ装置。
（２）前記ディスクコントローラは、前記ハードディスクドライブからデータを読み出す際に、当該データに関するパリティ情報を前記高速メモリモジュールから読み出すことにより、前記ハードディスクドライブから読み出した前記データの正常性をチェックする上記（１）のディスクアレイ装置。
（３）前記ディスクコントローラは、前記ハードディスクドライブからデータを読み出した際に前記高速メモリモジュールから読み出したパリティ情報を用いて前記データの正常性をチェックした際に、異常を検出した場合、前記ハードディスクドライブに格納されている当該データのパリティ情報を読み出して前記データの正常性をチェックする上記（２）のディスクアレイ装置。
（４）前記ディスクコントローラは、前記ハードディスクドライブに格納されている前記データのパリティ情報を用いて前記データの正常性をチェックした際に、前記データが正常であることを検知した場合、前記高速メモリモジュールに格納されているパリティ情報を、前記ハードディスクドライブに格納されているパリティ情報により再書き込みする上記（３）のディスクアレイ装置。
（５）前記高速メモリモジュールを構成する半導体メモリが揮発性の半導体メモリからなっている場合、当該ディスクアレイ装置の電源切断後の電源再投入時に、前記ディスクコントローラは、前記ハードディスクドライブに格納されているパリティ情報により、前記高速メモリモジュールに格納すべきパリティ情報を再書き込みする上記（１）ないし（４）のいずれかのディスクアレイ装置。
（６）前記高速メモリモジュールを構成する半導体メモリが揮発性の半導体メモリからなっている場合、電源切断時に前記高速メモリモジュールの記憶情報を保護するための電源バックアップ機構をさらに備えている上記（１）ないし（４）のいずれかのディスクアレイ装置。
（７）前記高速メモリモジュールを構成する半導体メモリが不揮発性の半導体メモリからなっている上記（１）ないし（４）のいずれかのディスクアレイ装置。
（８）複数のハードディスクドライブをアレイ状に備えて、ディスクコントローラの制御によりデータを異なるハードディスクドライブに順次格納するディスクアレイ装置において、高速アクセスが可能な半導体メモリからなる高速メモリモジュールを前記ディスクコントローラから読み書きの制御が可能な形態で備え、前記ディスクコントローラは、前記ハードディスクドライブに格納するデータごとに、パリティ情報を生成し、前記データを、あらかじめ定めた順番に格納するハードディスクドライブが異なるように複数の前記データ格納用ハードディスクドライブのいずれかに順次格納するとともに、生成したパリティ情報を前記高速メモリモジュールに格納するディスクアレイ装置。
（９）前記ディスクコントローラは、前記ハードディスクドライブからデータを読み出す際に、当該データに関するパリティ情報を前記高速メモリモジュールから読み出すことにより、前記ハードディスクドライブから読み出した前記データの正常性をチェックする上記（８）のディスクアレイ装置。
（１０）前記高速メモリモジュールを構成する半導体メモリが揮発性の半導体メモリからなっている場合、電源切断時に前記高速メモリモジュールの記憶情報を保護するための電源バックアップ機構をさらに備えている上記（８）または（９）のディスクアレイ装置。
（１１）前記高速メモリモジュールを構成する半導体メモリが不揮発性の半導体メモリからなっている上記（８）または（９）のディスクアレイ装置。(1) In a disk array apparatus having a plurality of hard disk drives arranged in an array and sequentially storing data in different hard disk drives under the control of the disk controller, a high-speed memory module including a semiconductor memory capable of high-speed access is provided from the disk controller. The read / write control is provided, and the disk controller generates two types of parity information for each data stored in the hard disk drive, and the data and one generated parity information are in a predetermined order. The disk array device stores the parity information of the other generated in the high-speed memory module while sequentially storing it in any one of the plurality of hard disk drives so that the hard disk drives stored in are different.
(2) When the data is read from the hard disk drive, the disk controller checks the normality of the data read from the hard disk drive by reading parity information related to the data from the high-speed memory module. ) Disk array device.
(3) If the disk controller detects an abnormality when checking the normality of the data using parity information read from the high-speed memory module when reading data from the hard disk drive, the hard disk drive The disk array device according to (2), wherein the parity information of the data stored in is read to check the normality of the data.
(4) When the disk controller detects that the data is normal when checking the normality of the data using the parity information of the data stored in the hard disk drive, the high-speed memory The disk array device according to (3), wherein the parity information stored in the module is rewritten by the parity information stored in the hard disk drive.
(5) When the semiconductor memory constituting the high-speed memory module is a volatile semiconductor memory, the disk controller is stored in the hard disk drive when the disk array device is turned on again after the power is turned off. The disk array device according to any one of (1) to (4), wherein the parity information to be stored in the high-speed memory module is rewritten by the parity information that is stored.
(6) In the case where the semiconductor memory constituting the high-speed memory module is a volatile semiconductor memory, the semiconductor memory further includes a power backup mechanism for protecting stored information of the high-speed memory module when the power is turned off. ) To (4).
(7) The disk array device according to any one of (1) to (4), wherein the semiconductor memory constituting the high-speed memory module is a non-volatile semiconductor memory.
(8) In a disk array device comprising a plurality of hard disk drives arranged in an array and sequentially storing data in different hard disk drives under the control of the disk controller, a high-speed memory module comprising a semiconductor memory capable of high-speed access is provided from the disk controller. The disk controller generates parity information for each data stored in the hard disk drive, and a plurality of hard disk drives storing different data in a predetermined order. A disk array device that sequentially stores the data in any of the data storage hard disk drives and stores the generated parity information in the high-speed memory module.
(9) When reading data from the hard disk drive, the disk controller reads parity information related to the data from the high-speed memory module, thereby checking the normality of the data read from the hard disk drive. ) Disk array device.
(10) When the semiconductor memory constituting the high-speed memory module is a volatile semiconductor memory, the semiconductor memory further includes a power backup mechanism for protecting stored information of the high-speed memory module when the power is turned off (8) ) Or (9) disk array device.
(11) The disk array device according to (8) or (9), wherein the semiconductor memory constituting the high-speed memory module is a nonvolatile semiconductor memory.
本発明のディスクアレイ装置によれば、以下のような効果を得ることができる。 According to the disk array device of the present invention, the following effects can be obtained.
第１に、各データに対して２種のパリティ情報を有することによって、ＲＡＩＤ６方式と同等の高い可用性を確保することができる。具体的には、２台のハードディスクドライブが同時に故障したような場合であっても、データの回復が可能である。 First, by having two types of parity information for each data, it is possible to ensure high availability equivalent to the RAID 6 system. Specifically, data recovery is possible even when two hard disk drives fail at the same time.
第２に、一般的に、半導体メモリからなる高速メモリモジュールのアクセス速度の方がハードディスクドライブのアクセス速度よりも圧倒的に速いことから、一方のパリティデータを高速メモリモジュールに格納する本発明に係るディスクアレイ装置は、通常アクセス時および１台のハードディスクドライブ故障時において、ＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置におけるパリティ格納ハードディスクドライブ１台分に対する読み書き速度の分だけ、ＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置よりもアクセスを高速化することが可能である。 Second, in general, since the access speed of a high-speed memory module made of a semiconductor memory is overwhelmingly faster than the access speed of a hard disk drive, one parity data is stored in the high-speed memory module. The disk array device has higher access speed than the RAID 6 disk array device by the read / write speed of one parity storage hard disk drive in the RAID 6 disk array device during normal access and when one hard disk drive fails. It is possible to
以下、本発明によるディスクアレイ装置の好適な実施例について添付図を参照して説明する。 Preferred embodiments of the disk array device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
（本発明の特徴）
本発明の実施例の説明に先立って、まず、本発明の特徴について、その概要を説明する。本発明は、既存のＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）構成において、従来のＲＡＩＤ構成のディスクアレイ装置と同等の高可用性を実現すると同時に、従来よりも高速アクセスが可能な性能を実現したことを特徴としている。(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, first, the outline of the features of the present invention will be described. The present invention is characterized in that, in an existing RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) configuration, high availability equivalent to that of a conventional RAID configuration disk array device is realized, and at the same time, performance capable of high-speed access is achieved. It is said.
つまり、本発明に係るディスクアレイ装置は、１つのデータごとに２種のパリティ情報を格納するとともに、一方のパリティ情報をデータとともに格納することによりＲＡＩＤ５相当の高可用性を実現する複数のハードディスクドライブと、さらに、他方のパリティ情報のみを格納するハードディスクドライブと同容量の高速メモリモジュールとによって構成されることに、その特徴がある。なお、高速メモリモジュールとしては、高速アクセスが可能な半導体メモリ等からなり、半導体メモリの場合、ＳＤＲＡＭ等の揮発性メモリのみならず、フラッシュメモリのような不揮発性メモリであっても良い。 In other words, the disk array device according to the present invention stores two types of parity information for each piece of data and stores a plurality of hard disk drives that realize high availability equivalent to RAID 5 by storing one piece of parity information together with the data. Further, it is characterized in that it is constituted by a hard disk drive storing only the other parity information and a high-speed memory module having the same capacity. The high-speed memory module includes a semiconductor memory that can be accessed at high speed. In the case of a semiconductor memory, not only a volatile memory such as an SDRAM but also a nonvolatile memory such as a flash memory may be used.
（実施例の構成）
本発明に係るディスクアレイ装置の構成の一例を図１に示す。図１におけるディスクアレイ装置１０は、ＳＣＳＩ／ＦＣ等により、ホストサーバ側とのインタフェース制御を行うインタフェースコントローラ１と、全体の制御を行うＣＰＵ２と、最新の読み書きデータを格納するキャッシュメモリ３と、ディスクアレイを構成する複数のハードディスクドライブ５１、５２、５３と、複数のハードディスクドライブ５１、５２、５３のＲＡＩＤ制御を行うディスクコントローラであるＲＡＩＤコントローラ４と、１台のハードディスクドライブと同容量以上の容量を持つ高速メモリモジュール７と、高速メモリモジュール７を制御するメモリコントローラ６と、を少なくとも含んで構成される。(Configuration of Example)
An example of the configuration of a disk array device according to the present invention is shown in FIG. A
ハードディスクドライブ５１、５２、５３は、ＲＡＩＤ５機能を備えるように構成し、ハードディスクドライブ５１、５２、５３のボリューム全体のうち、１台分のハードディスクドライブを占める容量分には、他の複数のハードディスクドライブに格納されるデータ部分から生成されるパリティ情報が記録される。なお、ＲＡＩＤ５方式の特徴として、パリティ情報は、特定のハードディスクドライブにだけではなく、各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に分散して記録される。 The hard disk drives 51, 52, and 53 are configured to have a RAID 5 function, and among the entire volumes of the
かくのごとく、ハードディスクドライブ５１、５２、５３は、ＲＡＩＤ５同等のハードディスクドライブ構成であり、さらに、高速メモリモジュール７を配置して、高速メモリモジュール７にはもう１種類のパリティ情報を格納することによって、ＲＡＩＤ６相当の高可用性を付与した構成となっている。すなわち、ハードディスクドライブ５１、５２、５３と高速メモリモジュール７とを備えることにより、ＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置と同等の可用性を確保した上で、半導体メモリ等の高速アクセスが可能な高速メモリモジュール７を併用することにより、ＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置よりも高速なアクセス性能を実現する構成となっている。 As described above, the hard disk drives 51, 52, and 53 have a RAID 5 equivalent hard disk drive configuration, and further, the high-speed memory module 7 is arranged and another type of parity information is stored in the high-speed memory module 7. In other words, it has a configuration with high availability equivalent to RAID6. That is, by providing the hard disk drives 51, 52, 53 and the high-speed memory module 7, the high-speed memory module 7 capable of high-speed access such as a semiconductor memory while ensuring the same availability as the RAID 6 disk array device. By using it in combination, it has a configuration that realizes faster access performance than a RAID 6 type disk array device.
ＲＡＩＤコントローラ４は、ハードディスクドライブ５１、５２、５３へ書き込むデータを分割し、かつ、パリティ情報を生成した上で、各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に書き込む機能と、さらに、パリティ情報のみをメモリコントローラ６を介して高速メモリモジュール７へ転送する機能とを備えている。また、ＲＡＩＤコントローラ４は、平常時には、各ハードディスクドライブ５１、５２、５３からデータ部分のみを読み出し、メモリコントローラ６を介して高速メモリモジュール７から転送されてくるパリティ情報を用いて、読み出したデータの正常性を確認する機能を備えている。なお、パリティ情報の生成やパリティチェックは、ＲＡＩＤコントローラ４自身で実施するのではなく、パリティ情報生成に専用に設けられている別の専用コントローラで行うように構成しても良い。 The RAID controller 4 divides the data to be written to the hard disk drives 51, 52, 53 and generates parity information, and then writes the data to each of the hard disk drives 51, 52, 53. Further, only the parity information is a memory controller. 6 and a function of transferring to the high speed memory module 7. Further, the RAID controller 4 reads only the data portion from each of the hard disk drives 51, 52, 53 in normal times, and uses the parity information transferred from the high-speed memory module 7 via the memory controller 6 to read the data It has a function to check normality. The generation of parity information and the parity check may be performed not by the RAID controller 4 itself but by another dedicated controller provided exclusively for generating parity information.
また、高速メモリモジュール７としては、高速アクセスが可能な汎用の半導体メモリ（例えば、ＳＤＲＡＭ等）が利用され、ＲＡＩＤコントローラ４で生成されたＲＡＩＤ５方式（例えば「Ｐ＋Ｑ方式」）のパリティ情報をメモリコントローラ６を介して転送して格納する専用のメモリである。つまり、ＲＡＩＤコントローラ４と連結されているメモリコントローラ６の制御の下、パリティ情報は、ハードディスクドライブ５１、５２、５３のみならず、高速メモリモジュール７にも書き込まれる。この結果、ＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置と同等の可用性を確保しつつ、高速メモリモジュール７の併用による高速性をも達成可能としている。なお、高速メモリモジュール７は、前述したように、揮発性の半導体メモリのみに限るものではなく、フラッシュメモリのような不揮発性メモリを用いても良い。 As the high-speed memory module 7, a general-purpose semiconductor memory (for example, SDRAM) capable of high-speed access is used, and the parity information of the RAID 5 system (for example, “P + Q system”) generated by the RAID controller 4 is used as the memory controller. 6 is a dedicated memory that transfers and stores the data via 6. That is, the parity information is written not only to the hard disk drives 51, 52, 53 but also to the high-speed memory module 7 under the control of the memory controller 6 connected to the RAID controller 4. As a result, it is possible to achieve high speed by using the high speed memory module 7 together with ensuring the same availability as the RAID 6 type disk array device. As described above, the high-speed memory module 7 is not limited to a volatile semiconductor memory, and a non-volatile memory such as a flash memory may be used.
（実施例の動作の説明）
次に、本発明の一例として図１に示したディスクアレイ装置１０の動作について、既存の各ＲＡＩＤレベルの動作を参考にしながら、３台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３を備えたディスクアレイ装置の動作として説明する。(Description of operation of the embodiment)
Next, with respect to the operation of the
まず、図２に、ＲＡＩＤ４方式のディスクアレイ装置におけるデータ格納形式を示す。図２に示すように、ＲＡＩＤ４方式においては、アクセス単位を任意のサイズのブロック単位として、データ部分については、データ１、データ２、データ３、データ４、…と、２台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２に順番に分散して格納されていくが、各データ情報から生成されるパリティ情報は、パリティハードディスクドライブとして特定される特定の１台のハードディスクドライブＨＤＤ３にのみ格納される。このため、ハードディスクドライブＨＤＤ３のパリティハードディスクドライブに負荷が集中し易く、性能上のデメリットとなっている。 First, FIG. 2 shows a data storage format in a RAID 4 type disk array device. As shown in FIG. 2, in the RAID4 system, the access unit is a block unit of an arbitrary size, and the data portion is data 1, data 2, data 3, data 4,..., Two hard disk drives HDD1, Although the data is sequentially distributed and stored in the HDD 2, the parity information generated from each data information is stored only in one specific hard disk drive HDD 3 specified as a parity hard disk drive. For this reason, the load is easily concentrated on the parity hard disk drive of the hard disk drive HDD3, which is a demerit in performance.
次に、図３は、ＲＡＩＤ４方式の前述の問題点を解決したＲＡＩＤ５方式のディスクアレイ装置におけるデータ格納形式を示す概念図である。図３に示すように、ＲＡＩＤ５方式においては、アクセス単位を、ＲＡＩＤ４方式の場合と同様、任意のサイズのブロック単位とするとともに、データ部分のみならずパリティ情報も含めて、データ１、データ２、パリティ（１、２）、パリティ（３、４）、データ３、データ４、…と、３台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３に順番に分散して格納していく。ここで、パリティ（１、２）は、データ１、データ２からそれぞれ生成されるパリティ情報であり、パリティ（３、４）は、データ３、データ４からそれぞれ生成されるパリティ情報である。 Next, FIG. 3 is a conceptual diagram showing a data storage format in a RAID 5 system disk array device that solves the above-mentioned problems of the RAID 4 system. As shown in FIG. 3, in the RAID5 system, the access unit is a block unit of an arbitrary size as in the RAID4 system, and includes data 1, data 2, Parity (1, 2), parity (3, 4), data 3, data 4,... Are sequentially distributed and stored in the three hard disk drives HDD1, HDD2, HDD3. Here, parity (1, 2) is parity information generated from data 1 and data 2, and parity (3, 4) is parity information generated from data 3 and data 4, respectively.
図３のように、パリティ情報自身も、データと同様に、複数のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３に分散して格納されるため、各ハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３にかかる負荷が均等となり、ＲＡＩＤ４のような性能低下は起こらない。一方、２台のハードディスクドライブが同時に故障すると、データの回復は不可能となる。さらに、１台のハードディスクドライブの故障時には、アクセスの都度、パリティ情報から元のデータを生成することが必要になるため、動作が非常に遅くなるという欠点がある。 As shown in FIG. 3, since the parity information itself is distributed and stored in a plurality of hard disk drives HDD1, HDD2, and HDD3 as in the case of data, the load on the hard disk drives HDD1, HDD2, and HDD3 is equalized, and RAID4 Such performance degradation does not occur. On the other hand, if two hard disk drives fail at the same time, data recovery becomes impossible. Further, when one hard disk drive fails, it is necessary to generate the original data from the parity information every time it is accessed, so that the operation is very slow.
かくのごときＲＡＩＤ５方式の問題を解決したＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置におけるデータ格納形式を図４に示す。図４に示すように、ＲＡＩＤ６方式においては、２種類のパリティ情報を格納する容量を確保するために、３台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３の他に、さらに、１台のハードディスクドライブＨＤＤ４が追加されて、合計４台で構成される。生成される２種類のパリティ情報は、２台のハードディスクドライブに格納される。 FIG. 4 shows a data storage format in a RAID 6 system disk array device that solves the RAID 5 system problem. As shown in FIG. 4, in the RAID 6 system, in addition to the three hard disk drives HDD1, HDD2, and HDD3, in addition to the three hard disk drives HDD1, HDD2, and HDD3, one hard disk drive HDD4 is provided. A total of four units are added. Two types of generated parity information are stored in two hard disk drives.
図４には、パリティ情報とデータとが同一サイズになる「Ｐ＋Ｑ方式」を採用して、パリティＰｉ（ｉ＝１、２、３、…）、パリティＱｉ（ｉ＝１、２、３、…）の２種類の系列とし、データ１、データ２、パリティＰ１、パリティＱ１、パリティＰ２、データ３、データ４、パリティＱ２、…と、４台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３、ＨＤＤ４に順番に分散して格納していく。この結果、図３のＲＡＩＤ５方式の場合に対して、図４のＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置においては、２台のハードディスクドライブが故障しても、データの回復が可能となる。 4 employs a “P + Q system” in which parity information and data have the same size, parity Pi (i = 1, 2, 3,...), Parity Qi (i = 1, 2, 3,...). ), Data 1, data 2, parity P1, parity Q1, parity P2, data 3, data 4, parity Q2,... And four hard disk drives HDD1, HDD2, HDD3, HDD4 in order. Store in a distributed manner. As a result, in the RAID 6 system disk array device shown in FIG. 4, data recovery is possible even if two hard disk drives fail in contrast to the RAID 5 system shown in FIG.
なお、ＲＡＩＤ６方式の場合、２種類のパリティ情報を生成するその方式の違いにより、いくつかの方式が存在する。しかし、いずれの場合も、パリティ情報を２種類生成して、異なるハードディスクドライブにそれぞれ格納し、読み取りを行うこと等の影響により、ＲＡＩＤ５方式と同等以下に性能が低下する場合があり、また、１台のハードディスクドライブが故障した時のアクセス性能も、ＲＡＩＤ５方式の場合とほとんど変わらなく、改善されていない。 In the case of the RAID 6 system, there are several systems depending on the difference in the system for generating two types of parity information. However, in either case, the performance may be reduced to the same level or lower than that of the RAID5 system due to the effect of generating two types of parity information, storing them in different hard disk drives, and reading them. The access performance when one hard disk drive fails is almost the same as that of the RAID5 system and has not been improved.
以上のように、従来のＲＡＩＤ６方式では、可用性の向上を図ることは可能になったものの、性能に関しては、ほとんど、ＲＡＩＤ５方式と同等であり、アクセス性能に対する問題が解決されていない。 As described above, although the conventional RAID 6 system can improve the availability, the performance is almost the same as the RAID 5 system, and the problem with respect to the access performance has not been solved.
図５は、本発明の一例である図１のディスクアレイ装置１０におけるデータ格納形式を示す概念図である。図１のディスクアレイ装置１０は、前述したように、３台のハードディスクドライブ５１、５２、５３に関する通常のＲＡＩＤ５方式のディスクアレイ装置の構成に加えて、さらに、ＲＡＩＤ４方式のようなパリティ専用ハードディスクドライブを仮に追加した構成として、ＲＡＩＤ６方式相当の２種類のパリティ情報（Ｐ系列およびＱ系列）を格納する構成とした上で、当該パリティ専用ハードディスクドライブを高速メモリモジュール７で代替する構成としている。 FIG. 5 is a conceptual diagram showing a data storage format in the
すなわち、図５に示すように、３台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３のＲＡＩＤ５方式のディスクアレイ構成に、さらに、もう１つのパリティ情報専用の高速メモリモジュール７を備えて構成される。この結果、図３のＲＡＩＤ５方式の場合と全く同様に、アクセス単位を任意のサイズのブロック単位として、Ｐ系列側のパリティ情報も含めて、データ１、データ２、パリティＰ１、パリティＰ２、データ３、データ４、…と、３台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３（図１のハードディスクドライブ５１、５２、５３）に順番に分散して格納していく一方、もう１つのＱ系列側のパリティ情報は、パリティＱ１、パリティＱ２、…と、例えばＳＤＲＡＭ等の半導体メモリからなる高速メモリ（図１の高速メモリモジュール７）に順次格納していく。 That is, as shown in FIG. 5, a RAID 5 type disk array configuration of three hard disk drives HDD1, HDD2, and HDD3 is further provided with another high-speed memory module 7 dedicated to parity information. As a result, just as in the case of the RAID5 system in FIG. 3, the access unit is a block unit of an arbitrary size, including the parity information on the P sequence side, data 1, data 2, parity P1, parity P2, and data 3 , Data 4,... And three hard disk drives HDD1, HDD2, HDD3 (hard disk drives 51, 52, 53 in FIG. 1) are sequentially distributed and stored, while the other Q-sequence side parity information is stored. Are sequentially stored in a high-speed memory (high-speed memory module 7 in FIG. 1) made of semiconductor memory such as SDRAM, for example, parity Q1, parity Q2,.
したがって、図５に示すように、本実施例のディスクアレイ装置１０の場合、３台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３は、図３に示すＲＡＩＤ５方式における場合と同等の構成であるものの、読み出しの際のパリティ情報は、高速メモリモジュール７側にアクセスすれば良く、ハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３にアクセスする必要はない。つまり、データ情報のみ、該当するデータが格納されているハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３にアクセスして、データを読み出すようにすれば良い。この結果、パリティ情報については、ハードディスクドライブよりも圧倒的に高速な高速メモリ（図１の高速メモリモジュール７）から読み出されるので、複数のハードディスクドライブに分散して配置されたデータを並列に読み出すＲＡＩＤ０方式相当のストライピング効果により、高速にデータを読み出すことができる。 Therefore, as shown in FIG. 5, in the case of the
また、３台のハードディスクドライブＨＤＤ１、ＨＤＤ２、ＨＤＤ３のうち、いずれか１台のハードディスクドライブが故障した場合には、図３に示したＲＡＩＤ５方式のディスクアレイ装置の場合には、故障していない残りのハードディスクドライブからデータやパリティ情報を読み出し、故障したハードディスクドライブに格納されていたデータを再生成する必要があり、アクセス速度が遅くなってしまうが、図５のような本実施例においては、パリティ情報は高速メモリモジュール７から読み出すことができ、アクセス速度の大幅な低下が生じることはない。 Further, if any one of the three hard disk drives HDD1, HDD2, and HDD3 fails, the RAID 5 disk array apparatus shown in FIG. Data and parity information must be read from the hard disk drive and the data stored in the failed hard disk drive must be regenerated, resulting in a slow access speed. In this embodiment as shown in FIG. Information can be read from the high-speed memory module 7, and the access speed is not significantly reduced.
なお、図１の高速メモリモジュール７をＳＤＲＡＭのような揮発性メモリによって構成している場合、高速メモリモジュール７に格納されるパリティ情報は、ディスクアレイ装置１０の電源切断や停電等によってクリアされてしまう。しかしながら、図１のようなディスクアレイ装置１０の構成においては、前述したように、パリティ専用の高速メモリモジュール７が存在していない状態であっても、ＲＡＩＤ５方式相当の冗長性が保たれていることから、電源切断後においては、たとえ、パリティ専用の高速メモリモジュール７に格納されたパリティ情報がクリアされたとしても可用性に大きな支障はない。 In the case where the high-speed memory module 7 of FIG. 1 is configured by a volatile memory such as SDRAM, the parity information stored in the high-speed memory module 7 is cleared when the
さらには、電源切断後の電源再投入によって、ディスクアレイ装置１０が起動された後で、毎回、３台の各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に分散されて格納されているパリティ情報を、パリティ専用の高速メモリモジュール７にコピーする処理を組み込むことによって対応することが可能である。 Furthermore, after the
なお、前述のように、図１の高速メモリモジュール７をフラッシュメモリのような不揮発性メモリによって構成している場合には、電源切断後であっても、高速メモリモジュール７に格納されるパリティ情報がクリアされることはないので、電源再投入時のコピー処理は不要である。 As described above, when the high-speed memory module 7 of FIG. 1 is configured by a nonvolatile memory such as a flash memory, the parity information stored in the high-speed memory module 7 even after the power is turned off. Is not cleared, copy processing at power-on is unnecessary.
また、高速メモリモジュール７のメモリ媒体として採用する半導体メモリは、磁気ディスクとは異なり、α線や中性子線によってメモリセル内の電荷が変化してデータが化けてしまう現象が発生する可能性がある。しかし、高速メモリモジュール７に格納されているデータに異常が発生したとしても、ハードディスクドライブ５１、５２、５３はＲＡＩＤ５方式相当の冗長性を有しているので、正常にデータの読み出しを行うことが可能である。 In addition, unlike a magnetic disk, a semiconductor memory employed as a memory medium of the high-speed memory module 7 may cause a phenomenon in which data in the memory cell is changed due to α-rays or neutron rays and the data is garbled. . However, even if an abnormality occurs in the data stored in the high-speed memory module 7, the hard disk drives 51, 52, and 53 have redundancy equivalent to the RAID 5 system, so that data can be read normally. Is possible.
また、ＲＡＩＤコントローラ４におけるパリティチェック動作として、高速メモリモジュール７に格納されているパリティ情報を用いたパリティチェック結果が異常であった場合に、各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に分散されて格納されているパリティ情報を用いてパリティチェックを行う動作が実施されるので、例えば、高速メモリモジュール７に格納されているパリティ情報を用いたパリティチェック結果が異常であり、各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に分散されて格納されているパリティ情報を用いたパリティチェックが正常であった場合、高速メモリモジュール７に格納されているパリティ情報が異常と判定して、その都度、３台の各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に分散されて格納されているパリティ情報を、パリティ専用の高速メモリモジュール７に書き込む処理を組み込むことにしても良い。 Further, as a parity check operation in the RAID controller 4, when the parity check result using the parity information stored in the high-speed memory module 7 is abnormal, it is distributed and stored in each
（本実施例の効果の説明）
以上説明したように、本発明の実施例においては、以下に記載するような効果を奏することができる。(Explanation of the effect of this embodiment)
As described above, in the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
第１の効果は、１つのデータに対して２種類のパリティ情報を有することによって、ＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置と同等の高い可用性を確保することができることである。具体的には、同時に、２台のハードディスクドライブが故障したとしても、データを回復することが可能となることである。 The first effect is that by having two types of parity information for one piece of data, high availability equivalent to that of a RAID 6 disk array device can be ensured. Specifically, at the same time, even if two hard disk drives fail, data can be recovered.
第２の効果は、一般的に、ハードディスクドライブのアクセス性能よりも高速メモリモジュールのアクセス性能の方が圧倒的に速いことから、ＲＡＩＤ６方式のディスクアレイ装置の場合に比し、パリティ情報が格納されているハードディスクドライブ１台分の読み書き分だけ、通常アクセス時および１台のハードディスクドライブ故障時においてアクセスを高速化することができることである。 The second effect is that, generally, the access performance of the high-speed memory module is overwhelmingly faster than the access performance of the hard disk drive, so that the parity information is stored as compared with the RAID 6 type disk array device. It is possible to increase the access speed for normal access and for failure of one hard disk drive by reading and writing for one hard disk drive.
（本発明の他の実施例）
高速メモリモジュール７をＳＤＲＡＭ等の揮発性の半導体メモリで構成していた場合について、本発明の他の実施例についてまず説明する。本実施例においては、基本的構成は、図１のディスクアレイ装置１０の場合と同様であるが、ディスクアレイ装置１０にさらに電源バックアップ機能を組み込み、電源切断時であっても、パリティ専用の高速メモリモジュール７に対して電力を供給し続ける構成を採用するようにする。これにより、電源切断があっても、高速メモリモジュール７に格納されたパリティ情報はクリアされないので、揮発性メモリの場合であっても、ディスクアレイ装置１０の起動後に各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に格納されたパリティ情報を高速メモリモジュール７にコピーする処理は不要である。(Another embodiment of the present invention)
In the case where the high-speed memory module 7 is composed of a volatile semiconductor memory such as SDRAM, another embodiment of the present invention will be described first. In this embodiment, the basic configuration is the same as in the case of the
あるいは、高速メモリモジュール７を、前述したように、揮発性のメモリではなく、フラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリで構成することにより、同様に、電源切断や停電があっても、高速メモリモジュール７に格納されたパリティ情報はクリアされなくなるので、ディスクアレイ装置１０の起動後に各ハードディスクドライブ５１、５２、５３に格納されたパリティ情報を高速メモリモジュール７にコピーする処理は必要がなくなる。ただし、不揮発性メモリを採用した場合は、一般的に、揮発性モジュールに比べて、アクセス性能が低くなるが、ハードディスクドライブに比しては、圧倒的に高速であり、ＲＡＩＤ６方式に比し、アクセス性能を大幅に改善することができる。 Alternatively, as described above, the high-speed memory module 7 is configured not by a volatile memory but by a non-volatile semiconductor memory such as a flash memory. 7 is not cleared, so that it is not necessary to copy the parity information stored in each
また、可用性の点を他の手段でカバーすることができる場合など、ディスクアレイ装置を設置する環境条件によっては、ＲＡＩＤ３またはＲＡＩＤ４方式のディスクアレイ装置を設置する場合もある。かくのごとく、ＲＡＩＤ３またはＲＡＩＤ４方式のディスクアレイ装置を設置する場合には、図１のディスクアレイ装置１０の代わりに、ＲＡＩＤ３またはＲＡＩＤ４方式のディスクアレイ装置におけるパリティ専用ハードディスクドライブを、図１に示すような半導体メモリ等からなる高速メモリモジュール７に置き換えるという構成を採用することも可能である。 Also, depending on the environmental conditions for installing the disk array device, such as when availability can be covered by other means, a RAID 3 or RAID 4 type disk array device may be installed. As described above, when a RAID 3 or RAID 4 type disk array device is installed, a parity dedicated hard disk drive in a RAID 3 or RAID 4 type disk array device is used instead of the
かくのごとき構成により、ＲＡＩＤ３方式やＲＡＩＤ４方式の欠点であったパリティ専用のハードディスクドライブへのアクセス集中による性能低下を抑えることが可能であり、１台のハードディスクドライブが故障したとしても、データが回復できる可用性と、ＲＡＩＤ０方式相当のストライピング機能と同等のアクセス性能上の効果を得ることができる。ただし、本構成の場合、電源切断時や停電時のパリティ専用の高速メモリモジュール７の保護対策がより重要となってくるので、電源バックアップ機能や不揮発性メモリの採用などの対応が不可欠である。 With such a configuration, it is possible to suppress performance degradation due to concentration of access to the hard disk drive dedicated to parity, which was a disadvantage of the RAID 3 system and RAID 4 system, and data can be recovered even if one hard disk drive fails. The available availability and the same access performance effect as the striping function equivalent to the RAID 0 system can be obtained. However, in the case of this configuration, protection measures for the high-speed memory module 7 dedicated to parity at the time of power-off or a power failure become more important, so it is indispensable to adopt a power backup function or a non-volatile memory.
以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such examples are merely illustrative of the invention and do not limit the invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
１ インタフェースコントローラ
２ ＣＰＵ
３ キャッシュメモリ
４ ＲＡＩＤコントローラ
６ メモリコントローラ
７ 高速メモリモジュール
１０ ディスクアレイ装置
５１、５２、５３ ハードディスクドライブ1 Interface controller 2 CPU
3 Cache memory 4 RAID controller 6 Memory controller 7 High-
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