JP4752787B2 - ディスクアレイ装置、該ディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法及び電源制御プログラム - Google Patents

Description

この発明は、ディスクアレイ装置、該ディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法及び電源制御プログラムに係り、特に、複数のハードディスク装置（Hard Disk Drive 、ＨＤＤ）にデータを分散させてストレージさせるＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Independent Disks 、レイド）として用いて好適なディスクアレイ装置、該ディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法及び電源制御プログラムに関する。

近年、ＩＴ（Information technology）への依存度が増すにつれて、電子データの重要性が増大している。これに伴い、コンピュータ・システムに設けられる記憶装置の役割は益々大きくなってきており、同記憶装置に対する高性能化、高信頼性化、大容量化などの要求も高まる一方である。このような大容量化が進むにつれて、コンピュータ・システムの規模が巨大になり、同システムの運用コストの削減が強く要求されるようになってきている。同記憶装置としては、複数のＨＤＤにデータを分散させてストレージさせるディスクアレイ装置が用いられることが多い。このディスクアレイ装置に搭載されるＨＤＤは、一般に、ファイバーチャネル（Fibre Channel 、ＦＣ）インタフェースを備えている。その理由は、ＦＣが有する高い性能や信頼性の要求に対応するためである。また、この場合、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や家電製品などで汎用的に用いられるＡＴＡ（AT Attachment ）インタフェースを有するＨＤＤ（以下、「ＡＴＡ−ＨＤＤ」という）を使用することは、信頼性が不十分なため、避けられることもある。

一方、近年では、安価で大容量かつ柔軟で容易な運用が可能なストレージへの市場要求が高まり、ＡＴＡ−ＨＤＤを用いた信頼性の高いディスクアレイ装置が必要となっている。ところが、ＡＴＡ−ＨＤＤは、高密度化するために、ＦＣインタフェースを備えたＨＤＤに比較してヘッドと媒体との隙間（浮上量）が小さくなっており、信頼性が低くなっている。このため、低価格のＡＴＡ−ＨＤＤを用いて信頼性の高いディスクアレイ装置を構成することが難しいという問題がある。

また、従来、この種の技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載されたディスクアレイ装置では、負荷監視部により負荷情報がＣＰＵに送信され、同ＣＰＵにより負荷が閾値以下になったことが検出されると、当該ディスクアレイ装置が省エネモードへ移行する。省エネモードでは、１つのＨＤＤ以外のＨＤＤへの給電が停止されて消費電力が低減される。

また、特許文献２に記載された電力効率高容量なスケーラブルな記憶システムでは、ＲＡＩＤを構成する複数のＨＤＤで１つ以上のＨＤＤが電源オン状態にある。

また、特許文献３に記載された画像形成装置では、管理されたディスク起動・停止回数が所定の回数となったとき、ＨＤＤへの電源の遮断が制限され、同ディスク起動・停止回数が所定の回数に近付いた場合にＨＤＤのディスクの寿命が警告される。また、同ディスク起動・停止回数が所定の回数を超過した場合にＨＤＤのディスクの寿命に伴うメンテナンス情報が表示される。
特開２００２−２９７３２０号公報（要約書、図１） 特表２００５−５３９３０３号公報（要約書、図１） 特開２００４−１５７９６１号公報（要約書、図５）

しかしながら、上記従来のディスクアレイ装置では、次のような問題点があった。
すなわち、従来のディスクアレイ装置では、複数のＨＤＤが起動されると、いかなるときでもデータの書込み及び読込み要求に対応してパフォーマンスを維持するために、ネットワークを介して接続されているホストコンピュータからのアクセスが少ない場合でも、各ＨＤＤに電力が供給されている。このため、データの書込み及び読込みの対象となっていないＨＤＤに電力が供給されることになり、無駄な電力が消費され、エネルギー効率が悪いという問題点がある。

また、特許文献１に記載されたディスクアレイ装置では、負荷状況に応じて記憶媒体（ＨＤＤ）への給電が制御されるが、この負荷状況が一定値以下の場合に通電が停止されると、この一定値付近で負荷が推移した場合に通電／不通電が頻繁に繰り返されることがあり、想定よりも早い時期にＨＤＤの仕様に基づく寿命回数に到達するという問題点がある。

特許文献２に記載された記憶システムでは、ＲＡＩＤを構成する複数のＨＤＤで１つ以上のＨＤＤが電源オン状態にあると、電源オン状態の多いＨＤＤと電源オフ状態の多いＨＤＤとでは、時が経つにつれて稼働時間に多大の差が開くことになり、各ＨＤＤの信頼性に偏りが発生する。このため、電源オン状態の多いＨＤＤは、電源オフ状態の多いＨＤＤよりも先に故障する可能性が高いという問題点がある。また、常に最低１つ以上のＨＤＤが電源オン状態であるため、電力効率を高めることが困難であるという問題点がある。

特許文献３に記載された画像形成装置では、ＨＤＤが単体構成となっているため、ＨＤＤの故障対策としての冗長性が考慮されていない。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、複数台のＨＤＤの信頼性の格差が解消されると共に消費電力が低減されるディスクアレイ装置、同ディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法及び電源制御プログラムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、複数のハードディスク装置と、上位装置の指令に基づいて前記各ハードディスク装置に対してアクセスを行うディスク制御部とを備えてなるディスクアレイ装置に係り、前記ディスク制御部は、前記各ハードディスク装置に対する電源供給のオン／オフの状態を監視する電源供給監視手段と、前記オン／オフの回数に対応した前記各ハードディスク装置毎の監視情報を管理するディスク管理テーブルと、前記ディスク管理テーブルの前記監視情報に基づいて、前記複数のハードディスク装置のうち、電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達しているハードディスク装置に対しては、前記アクセスの完了後、所定期間が経過すると、電源供給をオフとする一方、オン／オフの回数が一定回数に到達していないハードディスクに対しては、アクセスが完了すると、電源供給をオフとする電源制御手段とを有していることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のディスクアレイ装置に係り、前記電源供給をオン状態に保持する期間を設定するための電源オン保持期間設定手段が設けられていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のディスクアレイ装置に係り、前記電源オン保持期間設定手段は、当該ハードディスク装置の電源供給のオン／オフの寿命回数の仕様に基づいて前記期間を設定する構成とされていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載のディスクアレイ装置に係り、前記複数のハードディスク装置は、データを分散させてストレージさせるＲＡＩＤシステムとして構成されていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、複数のハードディスク装置と、上位装置の指令に基づいて前記各ハードディスク装置に対してアクセスを行うディスク制御部とを備えてなるディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法に係り、前記ディスク制御部では、電源供給監視手段が、前記各ハードディスク装置に対する電源供給のオン／オフの状態を監視し、ディスク管理テーブルが、前記オン／オフの回数に対応した前記各ハードディスク装置毎の監視情報を管理し、電源制御手段が、前記ディスク管理テーブルの前記監視情報に基づいて、前記複数のハードディスク装置のうち、電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達しているハードディスク装置に対しては、前記アクセスの完了後、所定期間が経過すると、電源供給をオフとする一方、オン／オフの回数が一定回数に到達していないハードディスクに対しては、アクセスが完了すると、電源供給をオフとすることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、電源制御プログラムに係り、コンピュータを請求項１記載の電源制御手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能なことを特徴としている。

この発明の構成によれば、電源供給監視手段により各ハードディスク装置に対する電源供給のオン／オフの状態が監視され、ディスク管理テーブルにより上記オン／オフの回数に対応した同各ハードディスク装置毎の監視情報が管理され、電源制御手段により同監視情報に基づいて同各ハードディスク装置に対する電源供給が個別に制御されるので、消費電力が低減されて発熱を少なくでき、冷却の必要性を少なくできる。また、電源制御手段により、ディスク管理テーブルの監視情報に基づいて、複数のハードディスク装置のうちの電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達しているハードディスク装置に対し、アクセスの完了後に所定期間だけ電源供給がオン状態に保持されるので、各ハードディスク装置間の信頼性の格差を解消できる。

ディスク制御部により、電源部による各ハードディスク装置に対する電源供給のオン／オフ状態が監視され、このオン／オフの回数に対応した各ハードディスク装置毎の監視情報が管理され、同監視情報に基づいて、複数のハードディスク装置のうちの電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達しているハードディスク装置に対し、アクセスの完了後に所定期間だけ電源供給がオン状態に保持されるディスクアレイ装置、同ディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法及び電源制御プログラムを提供する。

図１は、この発明の一実施例であるディスクアレイ装置の要部の電気的構成及び同ディスクアレイ装置が用いられる環境を示すブロック図である。
この例のディスクアレイ装置１には、同図に示すように、上位装置２及び管理端末３が接続されている。ディスクアレイ装置１は、ディスクドライブ１０と、ディスク制御部２０とから構成されている。ディスクドライブ１０は、たとえば、ＨＤＤで構成された物理ディスク（ディスク番号；＃１，＃２，…，＃６）１１，１２，…，１６を備え、特に、この実施例では、同物理ディスク１１，１２，…，１６にデータを分散させてストレージさせるＲＡＩＤシステムとして構成されている。

ディスク制御部２０は、上位装置２の指令に基づいて各物理ディスク１１，１２，…，１６に対してアクセス、すなわち各物理ディスクの記憶領域に対してデータの書込み／読出しを行う機能を有し、特に、この実施例では、電源制御部２１と、ディスク管理テーブル２２と、電源部２３と、電源供給監視部２４とを備えている。電源制御部２１は、同制御部２１を制御するコンピュータとしてのＣＰＵ（中央処理装置）２１ａ及び同ＣＰＵ２１ａが読み取り可能な電源制御プログラムが記録されたＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２１ｂを有し、物理ディスク１１，１２，…，１６のうち、上位装置２からアクセスがある場合に、対象となる物理ディスク、あるいは、ある物理ディスクが故障した場合に、予めスペアディスクとして設定されている物理ディスクに対して、電源部２３からの電源供給をオン状態とする。電源供給監視部２４は、電源部２３による各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給のオン／オフの状態を監視する。ディスク管理テーブル２２は、このオン／オフの回数に対応した各物理ディスク１１，１２，…，１６毎の監視情報を管理する。

また、電源制御部２１は、ディスク管理テーブル２２で管理されている監視情報に基づいて各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給を個別に制御する機能を有し、特に、この実施例では、同監視情報に基づいて、各物理ディスク１１，１２，…，１６のうちの電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達している物理ディスクに対し、アクセスの完了後に所定期間だけ電源供給をオン状態に保持する一方、オン／オフの回数が一定回数に到達していない物理ディスクに対し、アクセスの完了後に電源供給をオフ状態とする。上位装置２は、たとえばホストコンピュータで構成され、ディスク制御部２０を介して各物理ディスク１１，１２，…，１６にアクセスして所定の処理を行う。管理端末３は、電源制御部２１が各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給をオン状態に保持する期間を設定するためのものである。

図２は、図１中のディスク制御部２０のディスク管理テーブル２２の構成を示すブロック図である。
このディスク管理テーブル２２は、同図２に示すように、ディスク構成情報ｄｉと、電源オン／オフ情報ｐｉとを有している。ディスク構成情報ｄｉは、ディスクドライブ１０が複数台ある場合の台数や、同ディスクドライブ１０がＲＡＩＤシステムとして構成されている場合の各物理ディスクのＲＡＩＤレベル（［０］，［１］，［２］，［３］，［４］，［５］）を表す情報などで構成されている。ここで、ＲＡＩＤレベル［０］では、複数のハードディスク装置にデータを分割することで、処理速度が向上する。ＲＡＩＤレベル［１］では、同じデータが２台のハードディスク装置に分散されて記録され、安全性が高められる。ＲＡＩＤレベル［２］，［３］，［４］では、データを記録するハードディスク装置とは別に、チェック用ハードディスク装置が用意されて安全性が高められ、エラーの訂正も可能である。ＲＡＩＤレベル［２］と、ＲＡＩＤレベル［３］，［４］は、チェック方式が異なり、ＲＡＩＤレベル［３］と、ＲＡＩＤレベル［４］は、データの分割単位が異なる。ＲＡＩＤレベル［５］では、パリティ記録用のハードディスク装置が全てのハードディスク装置に分散している。電源オン／オフ情報ｐｉは、電源供給監視部２４で監視されている各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給のオン／オフの状態及び回数を表す監視情報で構成されている。

図３は、図１中の管理端末３の構成を示すブロック図である。
この管理端末３は、同図３に示すように、電源オン保持期間設定部３ａと、ドライブ設定情報収集部３ｂとを有している。電源オン保持期間設定部３ａは、電源制御部２１に対して、上記電源供給をオン状態に保持する期間を設定する。この期間は、物理ディスク１１，１２，…，１６の電源供給のオン／オフの寿命回数の仕様に基づいて設定されるが、ユーザの操作により任意に設定するようにしても良い。ドライブ設定情報収集部３ｂは、ディスク管理テーブル２２からディスク構成情報ｄｉ及び電源オン／オフ情報ｐｉを収集する。

図４は、図１のディスクアレイ装置１の動作を説明するフローチャートである。
この図を参照して、この例のディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法の処理内容）について説明する。
このディスクアレイ装置１では、ディスク制御部２０により、電源部２３による各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給のオン／オフ状態が監視され、このオン／オフの回数に対応した各物理ディスク１１，１２，…，１６毎の監視情報が管理され、同監視情報に基づいて同各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給が個別に制御される。特に、この実施例では、上記監視情報に基づいて、物理ディスク１１，１２，…，１６のうちの電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達している物理ディスクに対し、アクセスの完了後に所定期間だけ電源供給がオン状態に保持される。

すなわち、上位装置からのアクセス指示に伴い（ステップＡ１）、電源制御部２１により、ＲＡＩＤシステムを構成している物理ディスクの番号（＃１，＃２，…，＃６）の確認が行われる（ステップＡ２）。次に、電源制御部２１により、アクセスに必要な番号の物理ディスクのみに電源オンの指示が行われる（ステップＡ３，Ａ４）。電源オンとなった物理ディスクに対してアクセスが開始される（ステップＡ５）一方、電源供給監視部２４により、ディスク管理テーブル２２に、電源オンとなった物理ディスクの番号と位置番号（すなわち、図示しない複数のディスク格納部のうちの当該物理ディスクが格納されているディスク格納部の番号）の情報が書き込まれる（ステップＡ６）。

ここで、アクセスが完了すると（ステップＡ７）、電源制御部２１により、電源オン状態の物理ディスクの電源のオン／オフ回数がある一定回数に到達しているか否かが確認され（ステップＡ８）、一定回数に到達していなければ（ステップＡ８のＮ）、同物理ディスクが電源オフとされる（ステップＡ９）。一方、上記オン／オフ回数がある一定回数に到達している場合（ステップＡ８のＹ）、電源制御部２１により、物理ディスクが所定期間だけ電源オン状態に保持され（ステップＡ１０）、この所定期間が経過した後（ステップＡ１１）、電源オフとされる（ステップＡ９）。上記所定期間は、管理端末３の電源オン保持期間設定部３ａにより設定される。この場合、物理ディスクの仕様が、たとえば、電源オン／オフ回数が５００００回、寿命が５年に設定されていれば、オン／オフの寿命回数は、１日あたり約２７回となるため、１時間に１回電源をオン／オフしても良いことになる。しかしながら、保持時間を１時間に設定した場合、１時間保持した後に電源オフし、その直後にアクセスがくる場合もあるため、保持時間は、少なくとも２時間に設定することが好ましい。

以上のように、この実施例では、ディスク制御部２０により、電源部２３による各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給のオン／オフ状態が監視され、このオン／オフの回数に対応した各物理ディスク１１，１２，…，１６毎の監視情報が管理され、同監視情報に基づいて、同各物理ディスク１１，１２，…，１６に対する電源供給が個別に制御され、同物理ディスク１１，１２，…，１６のうちの電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達している物理ディスクに対し、アクセスの完了後に所定期間だけ電源供給がオン状態に保持され、また、電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達していない物理ディスクは、アクセスの完了後に電源供給がオフ状態とされるので、各物理ディスク１１，１２，…，１６の信頼性の格差が解消されると共に、消費電力が低減されて発熱が少なくなり、冷却の必要性が少なくなる。

この発明は、複数のハードディスク装置にデータを分散させてストレージさせるディスクアレイ装置全般に適用できる。

この発明の一実施例であるディスクアレイ装置の要部の電気的構成及び同ディスクアレイ装置が用いられる環境を示すブロック図である。 図１中のディスク制御部２０のディスク管理テーブル２２の構成を示すブロック図である。 図１中の管理端末３の構成を示すブロック図である。 図１のディスクアレイ装置１の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ ディスクアレイ装置
２ 上位装置
３ 管理端末（電源オン保持期間設定手段）
３ａ 電源オン保持期間設定部（電源オン保持期間設定手段）
１０ ディスクドライブ
１１，１２，…，１６ 物理ディスク（ハードディスク装置、ＲＡＩＤシステム） ２０ ディスク制御部
２１ 電源制御部（電源制御手段）
２１ａ ＣＰＵ（中央処理装置）
２１ｂ ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）
２２ ディスク管理テーブル
２３ 電源部
２４ 電源供給監視部（電源供給監視手段）

Claims (6)

1. 複数のハードディスク装置と、上位装置の指令に基づいて前記各ハードディスク装置に対してアクセスを行うディスク制御部とを備えてなるディスクアレイ装置であって、
   前記ディスク制御部は、
   前記各ハードディスク装置に対する電源供給のオン／オフの状態を監視する電源供給監視手段と、
   前記オン／オフの回数に対応した前記各ハードディスク装置毎の監視情報を管理するディスク管理テーブルと、
   前記ディスク管理テーブルの前記監視情報に基づいて、前記複数のハードディスク装置のうち、電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達しているハードディスク装置に対しては、前記アクセスの完了後、所定期間が経過すると、電源供給をオフとする一方、オン／オフの回数が一定回数に到達していないハードディスクに対しては、アクセスが完了すると、電源供給をオフとする電源制御手段と有していることを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 前記電源供給をオン状態に保持する期間を設定するための電源オン保持期間設定手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のディスクアレイ装置。
3. 前記電源オン保持期間設定手段は、
   当該ハードディスク装置の電源供給のオン／オフの寿命回数の仕様に基づいて前記期間を設定する構成とされていることを特徴とする請求項２記載のディスクアレイ装置。
4. 前記複数のハードディスク装置は、
   データを分散させてストレージさせるＲＡＩＤシステムとして構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のディスクアレイ装置。
5. 複数のハードディスク装置と、上位装置の指令に基づいて前記各ハードディスク装置に対してアクセスを行うディスク制御部とを備えてなるディスクアレイ装置に用いられる電源制御方法であって、
   前記ディスク制御部では、
   電源供給監視手段が、前記各ハードディスク装置に対する電源供給のオン／オフの状態を監視し、
   ディスク管理テーブルが、前記オン／オフの回数に対応した前記各ハードディスク装置毎の監視情報を管理し、
   電源制御手段が、前記ディスク管理テーブルの前記監視情報に基づいて、前記複数のハードディスク装置のうち、電源供給のオン／オフの回数が一定回数に到達しているハードディスク装置に対しては、前記アクセスの完了後、所定期間が経過すると、電源供給をオフとする一方、オン／オフの回数が一定回数に到達していないハードディスクに対しては、アクセスが完了すると、電源供給をオフとすることを特徴とするディスクアレイ方法。
6. コンピュータを請求項１記載の電源制御手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能な電源制御プログラム。

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