特開 2023-129940 ディスクアレイシステム、ディスクアレイシステムのための方法、および、ディスクアレイシステムのためのコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023129940

(43)【公開日】2023-09-20

(54)【発明の名称】ディスクアレイシステム、ディスクアレイシステムのための方法、および、ディスクアレイシステムのためのコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/06 20060101AFI20230912BHJP

【ＦＩ】

G06F3/06 306H

G06F3/06 540

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034310

(22)【出願日】2022-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(72)【発明者】

【氏名】田子 顕

(72)【発明者】

【氏名】小平 実

(72)【発明者】

【氏名】田中 弘幸

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 晋

(72)【発明者】

【氏名】八巻 貴志

(72)【発明者】

【氏名】中島 真

(72)【発明者】

【氏名】松井 康尚

(72)【発明者】

【氏名】根岸 邦尚

(72)【発明者】

【氏名】早川 裕貴

(57)【要約】

【課題】ディスクアレイシステムが提供可能な最大ディスク容量を低下させることのないディスクアレイシステムを提供する。
【解決手段】ディスクアレイにおいてＲＡＩＤ（Redundancy Array of Independent Disk）を構成するディスクアレイシステム１であって、物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を利用して、前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する入出力エージェント１０３を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスクアレイにおいてＲＡＩＤ（Redundancy Array of Independent Disk）を構成するシステムであって、物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を利用して、前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する制御手段
を備えたディスクアレイシステム。

【請求項2】

前記制御手段は、故障した前記物理ディスクを含まない１つの論理ディスク上のファイルシステムで故障した前記物理ディスクの代替領域を取得できない場合、故障した前記物理ディスクを含まない複数の論理ディスク上のファイルシステムの空き容量を利用して、前記代替領域を確保する
請求項１に記載のディスクアレイシステム。

【請求項3】

前記制御手段は、前記ファイルシステムにおける空き容量を、該ファイルシステムの全容量から使用容量と、該ファイルシステムにおいて今後の使用のために確保するマージン容量を引いた容量として求める、請求項１または２に記載のディスクアレイシステム。

【請求項4】

物理ディスクの故障を検出すると、該物理ディスクを含む論理ディスクを一意に特定する情報を含む代替領域確保要求情報を作成し、該代替領域確保要求情報を含めて故障した前記物理ディスクの代替領域の確保の依頼を前記制御手段に対して行う第２の制御手段、をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２の制御手段からの前記代替領域確保要求情報に含まれる故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクを一意に特定する情報を用いて、故障した物理ディスク含まない論理ディスクを特定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のディスクアレイシステム。

【請求項5】

前記第２の制御手段は、前記代替領域確保要求情報に故障した前記物理ディスクの容量に関する情報をさらに含め、前記代替領域確保要求情報を含めて故障した前記物理ディスクの代替領域の確保の依頼を前記制御手段に対して行い、
前記制御手段は、前記第２の制御手段からの前記代替領域確保要求情報に含まれる前記物理ディスクの容量に関する情報を用いて、前記代替領域のために必要な容量を特定する、
請求項４に記載のディスクアレイシステム。

【請求項6】

前記制御手段は、前記代替領域確保要求情報に含まれる前記物理ディスクの容量が、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムの空き容量を用いて確保できない場合、前記代替領域の構成を行わない、請求項５に記載のディスクアレイシステム。

【請求項7】

前記第２の制御手段は、前記制御手段により前記代替領域の確保が行われると、故障した前記物理ディスクのリビルトを前記代替領域にして行うための処理をする、
請求項４から６のいずれか１項に記載のディスクアレイシステム。

【請求項8】

前記制御手段は、前記代替領域を確保すると、該代替領域を管理するための代替領域管理テーブルを生成し、
前記第２の制御手段は、ＲＡＩＤ構成を維持すために故障した前記物理ディスクへの書き込み処理が必要な際、前記制御手段に対して前記代替領域への書き込み要求を行い、
前記制御手段は、前記第２の制御手段より前記代替領域への書き込み要求を受けると、前記代替領域管理テーブルを利用して、前記代替領域への書き込み処理を行う、
請求項４から７のいずれか１項に記載のディスクアレイシステム。

【請求項9】

ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムにおいて、
物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、
前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する
ディスクアレイシステムのための方法。

【請求項10】

ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムにおいて、
物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、
前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する
ことをコンピュータに実行させるディスクアレイシステムのためのコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディスクアレイシステム、ディスクアレイシステムのための方法、および、ディスクアレイシステムのためのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータシステムを構成するサーバにおいて、ディスク故障に対する信頼性を確保するために複数の物理ディスクを用いたＲＡＩＤ（Redundancy Array of Independent Disk）構成とするディスクアレイシステムが広く用いられている。また、物理ディスクの故障に備えて物理ディスクのスペアディスクを実装しておくことで、物理ディスク故障時に自動的にスペアディスクに切り替わり冗長性を維持できるディスクアレイシステムが提供されている。しかし、故障に備えたスペアであるという性質上、通常時は利用していないにも関わらずディスクアレイ装置のディスクスロットを占有してしまうため、ディスクアレイ装置が提供可能な最大ディスク容量が低下することになる。また、通常時に利用できないにも関わらず、故障に備えたスペアの物理ディスクを準備するということは、コスト的にも高くなることにもなる。

【0003】

特許文献１は、ＲＡＩＤ構成のための予備の物理ディスクの運用を効率的に行うために、予備ディスク用システムユニットを備え、いずれかのサーバから予備ディスクの割当て要請があると、予備ディスク用システムユニットにおいてディスクにパーティションを作成し、予備ディスクを割り当てるシステムを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－９４７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示のシステムはスペアのディスクを効率的に利用できるようになるにしても、やはり、スペアのディスクを準備する必要があることには変わりない。そのため、ディスクを納めるための追加のディスクスロットが必要となると共に、ディスクアレイシステムが提供可能な最大ディスク容量が低下してしまう、という課題がある。

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、ディスクアレイシステム、ディスクアレイシステムのための方法、および、ディスクアレイシステムのためのプログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様によれば、ディスクアレイシステムは、ディスクアレイにおいてＲＡＩＤ（Redundancy Array of Independent Disk）を構成するシステムであって、物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を利用して、前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する制御手段 を備える。

【0008】

また、本発明の第２の態様によれば、ディスクアレイシステムのための方法は、ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムにおいて、物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する。

【0009】

また、本発明の第３の態様によれば、ディスクアレイシステムのためのコンピュータプログラムは、ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムにおいて、物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保することをコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ディスクアレイシステムが提供可能な最大ディスク容量を低下させることのないディスクアレイシステムを提供できる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態におけるディスクアレイシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態における各物理ディスク、論理ディスク、ファイルシステムを管理するためのテーブルの一例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態におけるディスクアレイシステムにおけるサーバやディスクアレイ制御装置を、プロセッサを含むコンピュータ装置で実現するハードウェア構成の一例を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態におけるディスクアレイ制御装置の入出力制御部が、物理ディスクの故障を検出した際の動作を示すフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態における代替領域確保要求情報の一例を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態における代替領域確保要求を受信した入出力エージェントの動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態における故障した物理ディスクの代替領域に関する代替領域管理テーブルの一例を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態における代替領域確保要求に対する結果を受信した入出力制御部の動作を示すフローチャートである。

【図9】本発明の一実施形態における保守員が物理ディスクを動作可能な物理ディスクに交換した後における、入出力制御部の動作を示すフローチャートである。

【図10】本発明の一実施形態における代替領域削除要求を入出力制御部より受信した入出力エージェントの動作を示すフローチャートである。

【図11】本発明の一実施形態によるディスクアレイシステムの最小構成図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本実施の形態におけるディスクアレイシステムにおいて、ディスク容量を最大限活用するために、複数の物理ディスクで構成される論理ディスクは、ＲＡＩＤの種類に限らず、物理ディスクの全容量を利用する構成を取る。また、ディスクアレイシステムは、物理ディスクを用いて構成される論理ディスクの全容量を用いて、論理ディスク上にファイルシステムを構成する。即ち、本実施の形態におけるディスクアレイシステムは、物理ディスクの全容量が常に利用されている状態となる。ところで、ファイルシステムの観点で考えた場合、ファイルシステムの使用量はその利用者次第であり、ファイルシステムに実際は十分な空きがある可能性がある。

【0013】

そこで、本実施の形態におけるディスクアレイシステムは、故障した物理ディスクの代替領域にスペアディスクを利用するのではなく、故障物理ディスクを構成に含まない他の論理ディスクに構築されたファイルシステム上に、故障した物理ディスクのための代替領域用のファイルを確保し、この確保した領域を利用する。このようにして、スペアディスクを不要する結果、スペアディスクにディスクスロットを占有させることもなくなり、ディスクアレイシステムを利用するユーザはディスクアレイシステムに搭載される全ての物理ディスクの容量を最大限利用することができるようになる。

【0014】

ＳＡＮ（Storage Array Network）ストレージ等のディスクアレイ装置がサーバと接続された環境では、サーバがディスクアレイ装置におけるファイルシステムを構築・管理しており、ディスクアレイ装置単体でファイルシステムを解釈できない。そこで、ＳＡＮ（ストレージ等のディスクアレイ装置がサーバと接続された環境においては、ディスクアレイ装置とサーバのそれぞれに実装され、連携して動作するようにする。なお、以下では、ＳＡＮストレージ等のディスクアレイ装置とサーバとをまとめて、「ディスクアレイシステム」と呼ぶこともある。

【0015】

故障した物理ディスクの代替領域として確保するファイルは、故障した物理ディスクのサイズと同じサイズになるため非常に大きくなるが、必ずしも1つのファイルで代替領域とする必要は無い。本実施の形態におけるディスクアレイシステムは、故障物理ディスクを構成に含まない論理ディスクに構築されたファイルシステム上に代替領域を配置するという条件を満たせば、複数の論理ディスク上のファイルシステムに分散して代替領域を配置することで、故障した物理ディスクの代替領域とする。

【0016】

なお、本実施の形態におけるディスクアレイシステムは、保守員が故障したディスクを新しいディスクに交換して故障を復旧するまでの一時的な期間中において論理ディスクの冗長性を維持することを目的としており、故障ディスクの容量に相当するファイルをファイルシステム上に確保できない場合は動作しない。

【0017】

以下、本発明の一実施形態によるディスクアレイシステムについて、図面を参照してより詳細に説明する。図１は同実施形態によるディスクアレイシステムの構成を示すブロック図である。ディスクアレイシステム１は、サーバ１０１とディスクアレイ装置１０４とにより構成される。本実施形態では、ＳＡＮストレージを前提とし、サーバ１０１とディスクアレイ装置１０４とがネットワークにより接続される例として説明するが、これに限定されるものではない。サーバ１０１は、ディスクアレイ装置１０４の論理ディスクを利用して、論理ディスク上にファイルシステムを構築、管理、利用する。ディスクアレイ装置１０４は、複数の物理ディスクを用いたＲＡＩＤ構成を備えた装置である。

【0018】

サーバ１０１にはオペレーティングシステム（ＯＳ）１０２がインストールされる。また、オペレーティングシステム１０２には、ディスクアレイ装置１０４にて、故障した物理ディスクのための代替領域の確保や管理を行うための入出力エージェント１０３が実装される。

【0019】

ディスクアレイ装置１０４は、ディスクアレイ制御装置１０５および複数の物理ディスクで構成される。図１の例は、６つの物理ディスク１０８～１１３で構成される例を示している。ディスクアレイ制御装置１０５には制御ファームウェア（制御ＦＷ）１０６がインストールされる。また、制御ファームウェア１０６内部には、論理ディスクが故障した際に対応するための入出力制御部１０７が実装される。

【0020】

ディスクアレイ装置１０４は、それぞれ２つの物理ディスを利用した３つの論理ディスクを構成する。論理ディスク１１４は、物理ディスク１０８と物理ディスク１０９とを利用したＲＡＩＤ１で構成されている。論理ディスク１１４は、物理ディスク１０８と物理ディスク１０９の全ての容量を使って構成されており、物理ディスクの容量を最大限利用している。同様に、論理ディスク１１５は物理ディスク１１０と物理ディスク１１１とで構成されており、論理ディスク１１６は物理ディスク１１２と物理ディスク１１３とで構成されている。本実施の形態では説明を簡単にするため物理ディスクが６台、論理ディスクが３台の構成としているが、これに限定されるものではなく、さらに多くても構わない。また、ＲＡＩＤタイプについても物理ディスクを２台で構成するＲＡＩＤ１構成としているが、物理ディスクを３台以上使用するＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６など他のＲＡＩＤタイプによる構成としても構わない。

【0021】

各ファイルシステムはオペレーティングシステム１０２によってそれぞれの論理ディスク上に構築される。なお、ファイルシステムの種類は特に限定しない。図１の例では、ファイルシステム１１７は論理ディスク１１４の全ての容量を使って構築されており、論理ディスク１１４の容量を最大限利用している。同様に、ファイルシステム１１８は論理ディスク１１５上に、ファイルシステム１１９は論理ディスク１１６上にそれぞれ構築される。

【0022】

次に、各物理ディスク、論理ディスク、ファイルシステムを管理するためのテーブルの一例を、図２を用いて説明する。図２のテーブル３０１は物理ディスクを管理するためのテーブルの一例である。物理ディスク１０８～１１３は、テーブル３０１に示すように、各容量がいずれも３００Ｇバイトとする。テーブル３０２は、論理ディスクを管理するためのテーブルの一例である。論理ディスク１１４～１１６についてはテーブル３０２に示すように、全てＲＡＩＤ１であり、各容量はいずれも３００Ｇバイトとする。実際には、管理のためのデータ領域等が必要でわずかに容量が少なくなる場合があるが、本例では理解しやすいようにその点を無視して説明する。なお、テーブル３０１、３０２は、ディスクアレイ制御装置１０５にて管理される。

【0023】

テーブル３０３はファイルシステムを管理するためのテーブルの一例である。ファイルシステム１１７～１１９については、テーブル３０３に示すように、各容量は３００Ｇバイトとする。ファイルシステムについても実際はわずかに容量が少なくなるが本例では無視して説明する。なお、各ファイルシステム１１７、１１８、１１９は、それぞれ１５０Ｇバイト、５０Ｇバイト、１１０Ｇバイトがディスクアレイ装置１０４を利用するユーザによって使用中であるとする。また、各ファイルシステム１１７、１１８、１１９には代替領域作成時マージン容量という設定を設ける。これはファイルシステムに代替領域を作成し、システムの保守者により故障した物理ディスクの交換が行われるまでの間、ファイルシステムにおける残りの容量を使い切ってしまわないようにするために、残しておく空き容量であり、入出力エージェント１０３で管理される。ここではそれぞれ５０Ｇバイトとする。なお、代替領域作成時マージン容量は、各ファイルシステムにおける使用容量の増加率や、物理ディスクの故障から交換までの想定期間などを加味して、ファイルシステム毎に異なる値としてもよい。なお、図２に示す各テーブル３０１～３０３は、変更があれば、その都度、更新される。

【0024】

図３は、本開示のディスクアレイシステム１におけるサーバ１０１やディスクアレイ制御装置１０５を、プロセッサを含むコンピュータ装置２で実現するハードウェア構成の一例を示す図である。図３に示されるように、コンピュータ装置２は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３等のメモリ、プログラム２０４を格納するハードディスク等の記憶装置２０５を含む。さらに、コンピュータ装置２は、通信ネットワーク２１３への接続用の通信Ｉ／Ｆ（Interface）２０８、周辺機器２１４に対してデータの入出力を行う入出力インタフェース２１１を含む。また、コンピュータ装置２は、バス２１２を介して、コンピュータ装置２を構成する各デバイスと、コンピュータ装置２内部または外部に設けられる入力装置２０９および出力装置２１０とを接続する。

【0025】

ＣＰＵ２０１は、オペレーティングシステムを動作させてサーバ１０１やディスクアレイ制御装置１０５を実現するコンピュータ装置２の全体を制御する。また、ＣＰＵ２０１は、例えばドライブ装置２０７などに装着された記録媒体２０６からメモリにプログラムやデータを読み出す。

【0026】

記録媒体２０６は、例えば光ディスク、フレキシブルディスク、磁気光ディスク、外付けハードディスク、または半導体メモリ等である。一部の記録媒体は、不揮発性記憶装置であり、そこにプログラムを記録する。また、プログラムは、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータからダウンロードされてもよい。

【0027】

入力装置２０９は、例えば、マウスやキーボード、内蔵のキーボタンなどで実現され、入力操作に用いられる。入力装置２０９は、マウスやキーボード、内蔵のキーボタンに限らず、例えばタッチパネルでもよい。出力装置２１０は、例えばディスプレイで実現され、出力を確認するために用いられる。

【0028】

なお、本開示のサーバ１０１やディスクアレイ制御装置１０５は、図３に示す全ての構成を備える必要はない。例えば、サーバ１０１やディスクアレイ制御装置１０５において、ドライブ装置２０７がその機能として必要でなければ、省略され得る。また、図３において、入出力エージェント１０３や入出力制御部１０７は、プロセッサ（ＣＰＵ）２０１により実行可能なコードにより実現され、実行時にＲＡＭにロードされる。さらに、実行可能なコードを変更することで入出力エージェント１０３や入出力制御部１０７の機能変更が可能である。

【0029】

以下、ディスクアレイシステム１の動作について図４から図９を用いて説明する。また、以下の説では、図１の物理ディスク１０８が故障した場合を例として、その動作を説明する。図４は、ディスクアレイ制御装置１０５の入出力制御部１０７が、物理ディスクの故障を検出した際の動作を示すフローチャートである。図４に示す動作は、入出力制御部１０７が物理ディスク１０８の故障を検出することで開始する。まず、入出力制御部１０７は、故障した物理ディスク１０８を論理的に切り離すための処理を行う（Ｓ１１）。続いて、入出力制御部１０７は、故障した物理ディスク１０８を構成要素とする論理ディスク１１４の状況を確認する（Ｓ１２）。具体的には入出力制御部１０７は、図２のテーブル３０２より、故障した物理ディスク１０８を構成要素とする論理ディスク１１４のＲＡＩＤタイプがＲＡＩＤ１の構成であることを確認する。入出力制御部１０７は、ＲＡＩＤ１の論理ディスク１１４を構成する別の物理ディスクである物理ディスク１０９が正常であるかを確認する。物理ディスク１０９が正常である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、入出力制御部１０７は、論理ディスク１１４は継続動作が可能と判断し、ステップＳ１４に進む。一方、物理ディスク１０９が正常でない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、入出力制御部１０７は、論理ディスク１１４は継続動作が不可能と判断し、論理ディスク１１４の論理的な切り離しのための処理を行い（Ｓ１３）、論理ディスク１１４は使用不可能として処理を終了する。

【0030】

論理ディスク１１４の継続動作が可能であれば、入出力制御部１０７は、代替領域確保要求情報の作成を実施する（Ｓ１４）。代替領域確保要求情報の一例を図５に示す。代替領域確保要求情報５０１において、物理ディスク名は、故障した物理ディスクの名称である。ここでは物理ディスク１０８とする。なお、物理ディスク名は、ディスクアレイシステム１において、物理ディスクを一意に特定する名称ないしは値とする。物理ディスク容量は故障した物理ディスクの容量である。入出力制御部１０７は、ディスクアレイ装置１０４が管理する図２のテーブル３０１より、故障した物理ディスク１０８の容量を「３００Ｇバイト」と特定し、代替領域確保要求情報５０１に記録する。論理ディスク名は故障した物理ディスクを含めて構成された論理ディスクの名称である。これは、サーバ１０１の入出力エージェントにおいて、故障した物理ディスクの代替領域となる代替えディスクの確保先から除外するために必要となる情報である。ここでは、論理ディスク１１４となる。代替領域確保要求情報５０１の作成が完了した後、入出力制御部１０７は、入出力エージェント１０３に対して、作成した情報を用いて代替領域確保要求を発行する（Ｓ１４）。

【0031】

続いて、代替領域確保要求を受信した入出力エージェント１０３の動作につい図６を用いて説明する。図６に示す動作は、入出力エージェント１０３が代替領域確保要求を受け取ることにより開始される。まず、入出力エージェント１０３は、受け取った代替領域確保要求より対象となる論理ディスクを特定すると共に、確保すべき容量（例では３００Ｇバイト）の確認を行う（Ｓ２１）。続いて、入出力エージェント１０３は、サーバ１０１がマウント済みである全てのファイルシステム１１７～１１９に関する状況を、図２のテーブル３０３等を用いて確認する（Ｓ２２）。

【0032】

ステップＳ２１、２２の確認の結果に応じて、入出力エージェント１０３は、故障した物理ディスクを含んでいた論理ディスク以外の論理ディスクであって、それら論理ディスクに構築されたファイルステムを用いて、故障した物理ディスクの代替領域の確保が可能か否かを判断する（Ｓ２３）。確保する容量は、代替領域確保要求情報５０１の物理ディスク容量となるため３００Ｇバイトである。確保先のファイルシステムは代替領域確保要求情報５０１で示される論理ディスクを除いた論理ディスク上のファイルシステムが候補となる。従って、今回の例では、論理ディスク１１４上に構築されたファイルシステム１１７以外のファイルシステム１１８、１１９となる。ステップＳ２３での故障した物理ディスクの代替領域の確保が可能か否かを判断するために、まず、入出力エージェント１０３は、オペレーティングシステム１０２に問い合わせを行い、論理ディスク１１４以外の論理ディスク１１５～１１６上に構築されたファイルシステムがファイルシステム１１８～１１９であり、利用可能であるとの結果を受ける。続いて、入出力エージェント１０３は、管理するテーブル３０３を確認する。すなわち、入出力エージェント１０３は、ファイルシステム１１８については空き容量は２５０Ｇバイトであり、代替領域作成時マージン容量は５０Ｇバイトであることを確認する。そして、入出力エージェント１０３は、ファイルシステム１１８からは５０Ｇバイトを残した２００Ｇバイトを、代替領域として確保する。この時点で代替領域としてさらに１００Ｇバイト（＝３００Ｇ－２００Ｇ）が必要であるため、続いて、入出力エージェント１０３は、他のファイルシステムであるファイルシステム１１９について確認する。ファイルシステム１１９は空き容量は２００Ｇバイトであり、代替領域作成時マージン容量は５０Ｇバイトであることから、残りの１００Ｇバイトを確保できる。この時点で、入出力エージェント１０３は、必要とされる３００Ｇバイトの確保は可能であると判断する。

【0033】

ステップＳ２３での判断において、代替領域の確保ができない、すなわち、容量不足と判断した場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、入出力エージェント１０３は、確保失敗となった旨を入出力制御部１０７に通知し、処理を終了する。

【0034】

一方、確保に成功すると判断した場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、入出力エージェント１０３は、図７に示すような、故障した物理ディスク１０８の代替領域に関する代替領域管理テーブル７０１を作成する（Ｓ２４）。入出力エージェント１０３は、代替領域管理テーブル７０１において、ファイルシステム１１８に代替領域として２００Ｇバイト確保し、ファイルシステム１１９に代替領域として１００Ｇ確保したことを記録するとともに、それぞれのファイルシステム上において、その容量の空ファイルを作成する処理を行う。故障した物理ディスク１０８の代替領域のイメージは図７の７０２のようになる。この出の例では、先頭から２００Ｇバイトまでをファイルシステム１１８上に作成したファイルが受け持ち、２０１Ｇバイトから３００Ｇバイトまでをファイルシステム１１９上に作成したファイルが受け持つことになる。最後に、入出力エージェント１０３は、代替領域の確保に成功した旨を入出力制御部１０７に通知し、処理を終了する。

【0035】

続いて、代替領域確保要求に対する結果を受信した入出力制御部１０７の動作について、図８を用いて説明する。図８に示す動作は、入出力制御部１０７が代替領域確保要求に対する結果を受信することにより開始される。入出力制御部１０７は、受信した結果が成功か失敗かを判定する（Ｓ３１）。失敗である場合（Ｓ３１：Ｎｏ）、入出力制御部１０７は更なる処理をせず、処理を終了する。成功である場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、入出力制御部１０７は、代替領域使用中リストの作成・更新を行う（Ｓ３２）。ここで、入出力制御部１０７は、代替領域使用中リストに物理ディスク１０８を追加する処理を行う。なお、代替領域使用中リストとは代替領域が有効となっている故障物理ディスクの一覧を示すリストである。その後、入出力制御部１０７は、故障した物理ディスクの代わりに、確保された代替領域を利用した論理ディスク１１４のリビルドを実行する（Ｓ３３）。ここで、リビルドは、論理ディスク１１４を構成する故障していない物理ディスク１０９の内容を代替領域へコピーする処理となる。なお、代替領域は、ファイルシステム上に確保され、ファイルシステムはサーバ１０１により管理されることから、入出力制御部１０７は、リビルドのための代替領域へのコピーの依頼をサーバ１０１内の入出力エージェント１０３に対して行うことになる。リビルドが完了することにより、論理ディスク１１４は冗長状態に復旧する。これ以降、入出力制御部１０７は、代替領域使用中リストを参照することで、ＲＡＩＤ構成を保つための物理ディスク１０８に対する入出力要求を物理ディスク１０８ではなく、入出力エージェント１０３に発行するようになる。入出力エージェント１０３、入出力制御部１０７からの読み書き要求を受けると、代替領域管理テーブル７０１を参照して該当するファイルに対しての読み書きを行う。

【0036】

物理ディスク１０８が故障した状態において、保守員が故障した物理ディスクを正常な物理ディスクに交換した後における、入出力制御部１０７の動作について、図９を用いて説明する。図９に示すフローチャートの動作は、物理ディスク１０８を正常な物理ディスクへの交換が完了することにより開始される。入出力制御部１０７は、論理ディスク１１４を構成する故障のない物理ディスク１０９の内容を、交換が行われた物理ディスク１０８へコピーすることにより、リビルドを実行する（Ｓ４１）。リビルドが完了の後、入出力制御部１０７は、代替領域使用中リストから物理ディスク１０８を削除するとともに、入出力エージェント１０３に代替領域削除要求を通知し（Ｓ４２）、処理を終了する。

【0037】

代替領域削除要求を入出力制御部１０７より受信した入出力エージェント１０３の動作について図１０を用いて説明する。図１０に示すフローチャートは、入出力エージェント１０３が代替領域削除要求を受信することにより開始される。入出力エージェント１０３は、代替領域削除要求に基づき、代替領域管理テーブル７０１を参照して、代替領域として確保したファイルシステム１１８，１１９上のファイルを削除する。さらに、入出力エージェント１０３は、代替領域管理テーブルから物理ディスク１０８に関するテーブルを削除して（Ｓ５１）、処理を終了する。

【0038】

なお、物理ディスク１０８を代替領域で代替している時に、さらに物理ディスク１０９が故障した場合、上記で説明した動作と同様の動作で物理ディスク１０９の代替領域を確保することになる。ただし、入出力エージェント１０３は物理ディスク１０８の代替領域として使用しているファイルシステムと重複しないファイルシステムを選択し、選択したファイルシステム上に物理ディスク１０９の代替領域を確保する。本例ではファイルシステム１１８～１１９は既に使用しているため、物理ディスク１０９の代替領域の確保できないが、他にファイルシステムがある場合はそちらから物理ディスク１０９のための代替領域の確保を試みる。このように、論理ディスクを構成する複数の物理ディスクが代替領域に切り替わる場合も、ディスクアレイシステム１は、代替領域の確保ができる限り、問題なく動作する。なお、故障した物理ディスクを新たな物理ディスクに交換した際のリビルドのコピー元は、同一論理ディスク内の正常な物理ディスクではなく代替領域からとなる場合もある。

【0039】

以上の通り、ディスクアレイシステム１は、スペアのディスクを用意しなくても、ディスク故障が発生した際、保守員が故障ディスクを交換するまでの期間、ストレージ装置をほかに用意する必要も無く、冗長を維持し得る。

【0040】

また、スペアのディスクのために、ディスクアレイ装置１０４内のディスクスロットが占有されることが無いため、ディスクスロットを通常用ディスクに割り当てることが可能となり、ディスクアレイ装置１０４で提供可能な最大ディスク容量を増やすことができる。

【0041】

加えて、代替領域としてキャッシュメモリを利用するようなシステムと比べた場合、代替領域としてキャッシュメモリは利用しないため、故障したディスクと関係無い論理ディスクへの性能低下も発生しない。

【0042】

なお、サーバ１０１が認識可能なストレージであれば、それがディスクアレイ装置１０４以外の別ストレージであっても代替領域として利用することが可能である。

【0043】

図１１は、本発明の一実施形態によるディスクアレイシステム１の最小構成図を示す図である。ディスクアレイシステム１は、制御部１１を備える。ディスクアレイシステム１は、ＲＡＩＤを構成するシステムであって、制御部１１は、物理ディスクが故障した際、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を利用して、前記ファイルシステムにおいて故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する処理を行う。

【0044】

なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、ディスクアレイシステム１において故障したディスクのための代替領域の確保を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

【0045】

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

【符号の説明】

【0046】

１ ディスクアレイシステム
１０１ サーバ
１０２ オペレーティングシステム
１０３ 入出力エージェント
１０４ ディスクアレイ装置
１０５ ディスクアレイ制御装置
１０６ 制御ファームウェア
１０７ 入出力制御部
１０８～１１３ 物理ディスク
１１４～１１６ 論理ディスク
１１７～１１９ ファイルシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスクアレイにおいてＲＡＩＤ（Redundancy Array of Independent Disk）を構成するシステムであって、
複数の論理ディスクが複数の物理ディスクの全容量を利用して構成され、各ファイルシステムがそれぞれの論理ディスクの全容量を用いて構成され、
前記複数の物理ディスクのいずれかの物理ディスクが故障した際、故障した前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を利用して、故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクに構築されたファイルシステムのために故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する制御手段
を備えたディスクアレイシステム。

【請求項2】

前記制御手段は、故障した前記物理ディスクを含まない１つの論理ディスク上のファイルシステムで故障した前記物理ディスクの代替領域を確保できない場合、故障した前記物理ディスクを含まない複数の論理ディスク上のファイルシステムの空き容量を利用して、前記代替領域を確保する
請求項１に記載のディスクアレイシステム。

【請求項3】

前記制御手段は、前記ファイルシステムにおける空き容量を、該ファイルシステムの全容量から使用容量と、該ファイルシステムにおいて今後の使用のために確保するマージン容量を引いた容量として求める、請求項１または２に記載のディスクアレイシステム。

【請求項4】

物理ディスクの故障を検出すると、該物理ディスクを含む論理ディスクを一意に特定する情報を含む代替領域確保要求情報を作成し、該代替領域確保要求情報を含めて故障した前記物理ディスクの代替領域の確保の依頼を前記制御手段に対して行う第２の制御手段、をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２の制御手段からの前記代替領域確保要求情報に含まれる故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクを一意に特定する情報を用いて、故障した物理ディスク含まない論理ディスクを特定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のディスクアレイシステム。

【請求項5】

前記第２の制御手段は、前記代替領域確保要求情報に故障した前記物理ディスクの容量に関する情報をさらに含め、前記代替領域確保要求情報を含めて故障した前記物理ディスクの代替領域の確保の依頼を前記制御手段に対して行い、
前記制御手段は、前記第２の制御手段からの前記代替領域確保要求情報に含まれる前記物理ディスクの容量に関する情報を用いて、前記代替領域のために必要な容量を特定する、
請求項４に記載のディスクアレイシステム。

【請求項6】

前記制御手段は、前記代替領域確保要求情報に含まれる前記物理ディスクの容量が、前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムの空き容量を用いて確保できない場合、前記代替領域が確保できないと判断する、請求項５に記載のディスクアレイシステム。

【請求項7】

前記第２の制御手段は、前記制御手段により前記代替領域の確保が行われると、故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクを構成する故障していない物理ディスの内容を、前記代替領域にコピーする、
請求項４から６のいずれか１項に記載のディスクアレイシステム。

【請求項8】

前記制御手段は、前記代替領域を確保すると、該代替領域を管理するための代替領域管理テーブルを生成し、
前記第２の制御手段は、ＲＡＩＤ構成を保つために故障した前記物理ディスクへの書き込み処理が必要な際、前記制御手段に対して前記代替領域への書き込み要求を行い、
前記制御手段は、前記第２の制御手段より前記代替領域への書き込み要求を受けると、前記代替領域管理テーブルを利用して、前記代替領域への書き込み処理を行う、
請求項４から７のいずれか１項に記載のディスクアレイシステム。

【請求項9】

ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムであって、複数の論理ディスクが複数の物理ディスクの全容量を利用して構成され、各ファイルシステムがそれぞれの論理ディスクの全容量を用いて構成されたシステムに対し、コンピュータにより、
前記複数の物理ディスクのいずれかの物理ディスクが故障した際、故障した前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、
前記空き容量を利用して、故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクに構築されたファイルシステムのために故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する
ディスクアレイシステムのための方法。

【請求項10】

ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムであって、複数の論理ディスクが複数の物理ディスクの全容量を利用して構成され、各ファイルシステムがそれぞれの論理ディスクの全容量を用いて構成されたシステムに対し、
前記複数の物理ディスクのいずれかの物理ディスクが故障した際、故障した前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、
前記空き容量を利用して、故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクに構築されたファイルシステムのために故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する
ことをコンピュータに実行させるディスクアレイシステムのためのコンピュータプログラム。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

本発明の第１の態様によれば、ディスクアレイシステムは、ディスクアレイにおいてＲＡＩＤ（Redundancy Array of Independent Disk）を構成するシステムであって、複数の論理ディスクが複数の物理ディスクの全容量を利用して構成され、各ファイルシステムがそれぞれの論理ディスクの全容量を用いて構成され、前記複数の物理ディスクのいずれかの物理ディスクが故障した際、故障した前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を利用して、故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクに構築されたファイルシステムのために故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する制御手段を備える。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

また、本発明の第２の態様によれば、ディスクアレイシステムのための方法は、ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムであって、複数の論理ディスクが複数の物理ディスクの全容量を利用して構成され、各ファイルシステムがそれぞれの論理ディスクの全容量を用いて構成されたシステムに対し、コンピュータにより、前記複数の物理ディスクのいずれかの物理ディスクが故障した際、故障した前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、前記空き容量を利用して、故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクに構築されたファイルシステムのために故障した前記物理ディスクの代替領域を確保する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

また、本発明の第３の態様によれば、 ディスクアレイシステムのためのコンピュータプログラムは、ディスクアレイにおいてＲＡＩＤを構成するシステムであって、複数の論理ディスクが複数の物理ディスクの全容量を利用して構成され、各ファイルシステムがそれぞれの論理ディスクの全容量を用いて構成されたシステムに対し、前記複数の物理ディスクのいずれかの物理ディスクが故障した際、故障した前記物理ディスクを含まない論理ディスクに構築されたファイルシステムにおける空き容量を求め、前記空き容量を利用して、故障した前記物理ディスクを含む論理ディスクに構築されたファイルシステムのために故障した前記物理ディスクの代替領域を確保することをコンピュータに実行させる。