WO1999039347A1 - Procede de remplacement automatique en cours de lecture et unite de disques magnetiques utilisant ce procede - Google Patents

Procede de remplacement automatique en cours de lecture et unite de disques magnetiques utilisant ce procede Download PDF

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WO1999039347A1
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    • G11B2220/2508—Magnetic discs

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic disk device used for storing information of such fields in a computer system including a personal computer and a workstation, and more particularly to an automatic replacement processing function for improving data reliability.
  • an automatic replacement function is used as one technique to improve the reliability of data storage.
  • the automatic replacement processing function is a part of the information storage capacity, and is separate from a set of information handling units (for example, a plurality of sectors on a track of a magnetic disk medium in a magnetic disk device). Prepare a copy of the information unit in advance, and Automatically replaces the primary and secondary according to the function.
  • an automatic replacement function of a defective sector (defective sector) is provided in the magnetic disk device, and when a write error occurs, the replacement is performed.
  • a defective sector defective sector
  • the number of retries is monitored, and data is written to an alternate area to increase the reliability of the data.
  • the automatic lead replacement process it is important to consider the timing at which the lead replacement process is executed to guarantee data. Conventionally, the following various technologies have been proposed.
  • the present invention applies the technology of the automatic replacement process (particularly at the time of reading) to a magnetic disk device and performs the following control.
  • the present invention detects that a unit handling information has a sign of a defect when a read error occurs, and temporarily evacuates the information of the unit to a temporary storage area (backup area). (Evacuation processing) If a unit having a sign of defect is definitely determined to be defective, the information of the unit is moved to a safe storage area (replacement area). Treatment is performed by distinguishing between fatal read errors and minor read errors.
  • the priority of the data candidates to be moved to the replacement area is extracted with reference to the number of retries performed accompanying the read error, and stored in the temporary storage area, which is the backup area. It is dynamically determined from the accumulation status of the number of retries, time stamp, and other information.
  • the contents are directly updated as in the conventional case.
  • the contents are stored in the prepared data backup area, and the backup information table is stored. Is managed using Then, among the units of information held in the backup area, the contents of the unit that is definitely determined to be defective are transferred to the replacement area to improve the reliability in the event of a read error.
  • a magnetic disk device having an automatic read replacement function In addition to the user data area for storing the data of the user (computer system) using the storage capacity of the magnetic disk device, a backup area for temporarily saving user data, and a defective user data area.
  • a spare area serving as a sector and a management area for storing management data are provided in advance on a magnetic disk medium.
  • the host In the magnetic disk drive, after an error has occurred in the read processing for a certain sector and the read processing for that sector has been remedied in the retry processing, the host (upper processing unit, computer system) transfers the data to the sector.
  • the write command When the write command is received, the update of the data to the save source sector (the sector that has been rescued and read-processed) will occur.
  • data is written to the save source sector and the backup area (more specifically, the save destination sector which is the save destination in the backup area) (double writing of the same data).
  • the replacement information is provided by a replacement information table including a replacement address recording unit for registering addresses of defective sectors and a replacement address recording unit for registering addresses of replacement sectors used in place of the defective sectors.
  • Evacuate source address recording unit that registers the address as a sector with a sign of defects (sign indication sector) and evacuation destination sector that is registered as a backup (temporary storage) of the sign sector in the knock-up area
  • the evacuation process is managed by a backup information table that includes a destination address recording unit, a cumulative retry count recording unit that registers the cumulative retry count, and a priority recording unit that manages the priority of registration.
  • a backup information table that includes a destination address recording unit, a cumulative retry count recording unit that registers the cumulative retry count, and a priority recording unit that manages the priority of registration.
  • the one with the larger cumulative retry count is assigned to a higher priority.
  • Newly generated sign sectors must be registered (registration of defective sectors and other information is optional), and those that have been accessed recently with a large cumulative number of retries will be given priority.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a replacement information table in the management table of the automatic replacement control technology of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a backup information table in the management table of the automatic replacement control technology of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a magnetic disk device having a built-in memory and a host.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining each storage area on a magnetic disk medium.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining data registration when there is a free space in the backup information table of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining additional registration of data when the backup information table of the present invention is full.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining updating of the number of retries already registered in the backup information table of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining that an address already registered in the backup information table of the present invention is deleted by the replacement process.
  • FIG. 9 is a processing flow when user data is read from the magnetic disk device of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart of the save processing to the backup area.
  • FIG. 11 is a flowchart of a replacement process for a replacement area.
  • FIG. 12 is a processing flow when data cannot be read.
  • Fig. 13 shows the flow of write processing after evacuation processing and replacement processing have been performed.
  • FIG. 3 shows a configuration example of a personal computer using the magnetic disk device 3 having the memory 33 therein.
  • this personal computer has a central processing unit (Central Processing Unit) or host 1, which constitutes a part of the personal computer, and a magnetic disk device 3 as an external storage device.
  • This basic configuration may include a host 1 as a higher-level device of a so-called large-scale computer system, and a magnetic disk device 3 as an external storage device.
  • the magnetic disk device 3 includes a microprocessor 31, a hard disk controller 32, a memory 33, and a disk 2 (magnetic recording medium).
  • the microprocessor 31 controls the magnetic disk device 3, and the hard disk controller 32 controls the exchange of data and commands of the host 1 and the disk 2.
  • the memory 33 has an area for storing data accessed from the host 1 and an area for storing a replacement information table 4 and a backup information table 5 which are management information stored in the disk 2.
  • FIG. 4 shows the structure of the disk 2.
  • a plurality of tracks 22 are provided concentrically on both surfaces of each of a plurality of disks 2 as storage media.
  • Each track 22 is provided with a plurality of sectors, which are one type of data recording unit.
  • both surfaces of each disk 2 are simultaneously moved in the same direction in the radial direction of the disk 2 in a state where the distances from the rotation center of the disk 2 are almost equal to each other, and are positioned on the target track 22.
  • a plurality of magnetic heads that perform an operation (seek operation) are arranged facing each other. Recording or reproduction of the sector with respect to an arbitrary track 22 is performed via the magnetic head.
  • Track 22 stores a user data area 22a for recording or reading user data, a management area 22b for storing a replacement information table 4 and a backup information table 5, and a replacement destination data for the replacement processing. And a backup area 22 d for storing the save destination data for the save processing.
  • Arbitrary access from the host 1 is performed by designating the cylinder number, head number, and sector number address of the cylinder 21.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of the replacement information table 4
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the backup information table 5.
  • These are stored in the management area 22b of the disk 2, and immediately after turning on the power to the magnetic disk device, or reading data from the disk 2 and reading data from the disk 2. Before writing, it is developed in the storage area in the memory 33 to manage replacement processing and evacuation processing. Before turning off the power of the magnetic disk drive or after a lapse of a predetermined time after turning on the power, these management data should be stored in the management area 22b so that they can be used immediately after the next power on. Is also good.
  • the replacement information table 4 (FIG. 1) includes a replacement source address recording unit 41 and a replacement destination address recording unit 42.
  • the address of the defective sector is stored in the replacement source address recording unit 41 of the replacement information table 4, and the address of the replacement sector, which is the replacement destination sector, is stored in the replacement address recording unit 42.
  • It is configured to allow additional registration. As a result, it is possible to access the disk 2 while avoiding defective sectors when reading and writing.
  • the backup information table 5 (FIG. 2) includes an evacuation source address recording unit 51, an evacuation destination address recording unit 52, a cumulative retry count recording unit 53, and a priority order recording unit 54. Then, when it is determined from the read from the disk 2 that the sector has a sign of defect (a sign of defect), the sector address is stored in the backup source address recording unit 51 of the backup information table 5, and the backup area 2 is stored.
  • the address of the 2d save destination sector is configured to be additionally registered in the save destination address recording section 52. This makes it possible to avoid a read error by reading the save destination address when the sector indicating a defect suddenly becomes unreadable at the next read.
  • the number of registrations in the backup information table 5 is limited, and priority is given to the cumulative retry count recording unit 53.
  • the number of registrations is managed by the ranking recording unit 54. This allows high priority backups It is possible to always hold information.
  • the second number of retries N2 (alternate processing threshold)
  • the third number of retries N3 (backup processing Threshold).
  • the number of retries N2 is a parameter used for the purpose of determining whether or not to execute the replacement process, and is smaller than the maximum number of retries N1.
  • the retry count N3 is a parameter used for the purpose of determining whether or not to execute the evacuation processing, and is smaller than the retry count N2 (however, not zero).
  • the read sector data is written to the replacement area, and the replacement information table 4 is updated. I do.
  • the backup information table 5 is searched, and the address of the sector is registered in the evacuation source address recording section 51. If so, read the sector at the save destination address in the backup area. Thereafter, the evacuation source address that cannot be read is determined as a defective sector, the data of the evacuation destination address is written to the spare area, and the spare information table 4 is updated to avoid the impossible read.
  • FIGS. 5 to 8 show examples of the force. In each case, the maximum number of registrations is 5. In FIG. 5, there is an empty space in the backup information table 5 (5a, meaning the update location. The same applies to 5b to 5k, and the same for 5m).
  • the address of the defect-indicating sector is registered in the evacuation source address recording section 51, and the number of retries is registered in the cumulative retry number recording section 53 (5b).
  • a comparison is made with the other cumulative retry counts already registered in the backup information table 5, and if the cumulative retry count is large or equal, the priority is set higher and the priority recording unit 54 is reallocated. Do (5c). This enables data assurance of the sectors that show signs of defects.
  • Fig. 7 if the number of retries for judging a defect-indicating sector occurs at the evacuation source address (5g) already registered in the backup information table 5, the number of retries this time is cumulatively recorded. The number is added to the unit 53 (5h). If the cumulative number of retries is large or equal, the priority is set high and the priority recording unit 54 is reallocated (5i).
  • FIG. 9 shows a control flow of the read processing.
  • the host 1 (FIG. 3) issues a read request to the magnetic disk device 3 by instructing the hard disk controller 32 of the cylinder number, head number, and sector number of the cylinder 21.
  • the magnetic disk device 3 converts a logical address from the host 1 into a physical address on the disk 2 in order to access the disk 2 (FIG. 9, step 101). Then, the retry counter is cleared to 0 (step 102). Thereafter, data is read from the disk 2 (step 103), and it is checked whether or not a read error such as ECC has occurred (step 104).
  • Step 107 it is determined whether or not the retry counter reaches the maximum number of retries N1 (Step 108). If not, the read processing is performed again (Step 103).
  • the retry counter exceeds N3 (evacuation processing threshold), it is checked whether the replacement processing threshold (N2) has been reached (106 Step) When the content of the retry counter is equal to or smaller than the replacement processing threshold value (N 2), the backup processing to the backup area shown in FIG. 10 is executed. If the content of the retry counter exceeds N2, the replacement process to the replacement area shown in Fig. 11 is performed. When the contents of the retry counter have reached the maximum number of read retries N1 (108 steps), the processing when reading is disabled in Fig. 12 is performed.
  • a search is performed to determine whether or not the address of the erroneous sector is registered in the backup information table 5 (step 201). If it has already been registered, the current retry count is added to the cumulative retry count recording section 53 of the backup information table 5 (step 203). On the other hand, if it is not registered, it is checked whether the number of registrations in the backup information table 5 has reached the maximum number of registrations (206 steps). The evacuation source address of the lowest registration in the priority order recording section 54 is deleted (step 207), and an area for registering the contents of the sector indicating the defect that has occurred this time is secured. This is to give priority to those recently accessed.
  • the data of the sector read this time is written to the backup area (208 steps), and the address of the current sector is stored in the save source address recording section 51, and the number of retries is stored in the cumulative retry count recording section 53. Register a new one (209 steps). Then, since the newly registered or registered cumulative retry count is added, the priority order recording unit 54 executes a priority reassignment process (step 204).
  • the updated backup information table 5 is written to the backup information storage address in the disk management area (205 steps).
  • a search is performed to determine whether the sector address is registered in the backup information table 5 (step 301). If it has already been registered, there is no need to make a backup to write to the replacement area. Therefore, the registration information of the address of the sector in the backup information table 5 is deleted (step 303). Thereafter, in order to cure the disorder in the order caused by the registration deletion, the priority order recording unit 54 of the knock-up information table 5 is re-allocated (step 304). Next, the storage address of the backup information table 5 in the disk management area is written (305 steps).
  • the data read this time is written in the replacement area (306 step)
  • the address of the sector read this time is registered in the replacement source address recording unit 41 of the replacement information table 4, and the replacement destination address recording unit 42 is stored.
  • the replacement address of the replacement area is registered and written to the storage address of the replacement information table 4 of the disk management area (step 307).
  • a search is performed to determine whether or not the address of the erroneous sector is registered in the backup information tape No. 5 (401 step, 402 step). If not registered, a process for reporting a read error to the host 1 is executed (step 4 13). If there is a registration in the backup information table 5, the retry counter is cleared to 0 (step 4003). Thereafter, the save destination address of the relevant sector is read from the disk 2 (404), and it is checked whether a read error has occurred in the ECC or the like (405 step).
  • the address registration of the sector is deleted from the backup information table 5 (step 406).
  • the reallocation processing of the priority order recording section 54 of the backup information table 5 is executed (step 407), and the backup information table of the disk management area is executed.
  • the data read this time is written to the replacement area (step 409), and the replacement source address which has become unreadable this time is registered in the replacement source address recording section 41 of the replacement information table 4, and the replacement is performed.
  • the replacement destination address of the replacement area is registered in the destination address recording section 42, and is written to the storage address of the replacement information table 4 in the disk management area (step 410).
  • the save destination address cannot be read, add 1 to the retry counter (4 1 1 step) and check whether it is equal to the maximum number of read retries N 1 (4 1 2 steps). . When the count is less than N1, repeat from the read processing of the save destination address (step 4404). Then, when the result that the save destination address cannot be read is reached (when the number of retries reaches N1), a read error is reported to the host 1 (4.13).
  • Figure 13 shows the control flow of the write process.
  • the host 1 issues a write request to the magnetic disk device 3 by instructing the node disk controller 32 with the cylinder number, head number, and sector number of the cylinder 21.
  • the magnetic disk device 3 converts the logical address to the physical address to access the disk 2 (step 501), and searches the replacement information table 4 before writing to the disk 2 (step 50). 2 steps).
  • the physical address is reset to the replacement address (step 509).
  • write processing is performed (Step 507). If the save processing flag is 1, the same data is written to the save destination address (Step 511). As a result, the data of the save source and save destination addresses registered in the backup information table 5 can be kept the same, and even if the save source data registered in the backup information table 5 has a read error, It is possible to refer to the data of the save destination address.
  • the present invention it is possible to extend the life of a magnetic disk device that can withstand practical use, while suppressing an increase in data access time due to retries.
  • the backup information table 5 for storing the source address and the destination address of the sector having a sign of defect is stored.
  • the backup information table 5 for saving data at the save destination address, it is possible to guarantee data in sectors that show signs of defects.
  • the backup information table 5 includes a recording unit for storing the cumulative number of retries, and by determining the priority order based on the cumulative number of retries, it is possible to guarantee frequently used data.

Description

明
リードの自動交替方法及びこれを用いた磁気ディスク装置
技術分野
本発明は、 パーソナルコンピュータやワークステーションを含む電子 計算機のシステムにおいて、 これら田の情報格納に用いる磁気ディスク装 置に関し、 特に、 データの信頼性を向上させる自動交替処理機能に関す る。
背景技術
一般に、 コンピュータ周辺機器である情報記憶装置の記憶容量の増加 に伴ない、 格納した情報 （データ） の信頼性が重要視されてきている。 電子計算機システムが、 情報格納媒体上に格納された情報の単位に対す る、 読み出し処理又は書き込み処理を行う際に、 何らかの障害が原因で、 読み出し不能 （エラー） 又は書き込み不能が生ずることがある。 かかる データエラーの態様には、 システムからのデータリード命令に対し読み 出しができないこと、 システムからのデータライト命令に対し、 書き込 み終了の後に、 そのデータを読み出してみると、 正常に書き込めていな 力、つたことが判明したこと等がある。
このような場合に、 データ格納の信頼性を向上させるひとつの技術と して、 自動交替機能が採用されている。 ここで、 自動交替処理機能とは、 情報を格納する容量の一部分であって、 情報を取り扱う単位の集合 （例 えば、 磁気ディスク装置における磁気ディスク媒体のトラック上の複数 のセクタ） とは別に、 その情報の単位の複製を予め準備しておき、 必要 に応じて自動的に正副を交替して用いる機能をいう。
外部記憶装置として用いられる磁気ディスク装置においては、 その記 録密度が高く記憶容量も大きいため、 データエラーの発生頻度が従来装 置より高くなつている。
このため、 パーソナルコンピュータなどに内蔵されるような磁気ディ スク装置においては、 磁気ディスク装置内に欠陥のあるセクタ （欠陥セ クタ） の自動交替機能を設け、 ライ トエラーが発生した場合には、 交替 領域にライ トし、 またリードエラーが発生した場合には、 リ トライ回数 の監視等を行って、 交替領域にデータをライ トすることにより、 データ の信頼性を高めることが一般的である。 リードの自動交替処理は、 どの ようなタイミングでリードの交替処理を実行しデータを保証するかなど の観点が重要である。 従来から以下のような種々の技術が提案されてい る。
例えば、 特開平 6— 7 5 7 1 7 「ハードディスクのリードエラーリカ バリ方式」 に示すように、 リードエラーが発生した場合に再リードを行 ない、 再リード回数が所定回数に達する前に正常なリ一ドが行われたな らば同一エリアにライ トを実施して、 磁気へッドと磁気ディスクとの微 妙なずれを回避する。 また再リード回数が所定回数以上になったときは、 他の領域に交替処理 （他の交替領域にそのデータを格納すること） を行 ない、 リードデータの信頼性向上を図ろうとしている。 特開平 6— 7 5 7 1 7では、 リードエラーが発生した場合に再リードを行ない、 再リー ド回数が所定回数に達する前に正常なリ一ドが行われると、 同一ェリァ にライ トを実施している。
磁気へッドと磁気ディスクとの微妙なずれが原因である場合には、 こ のような再度、 データライ ト命令を実行することは有効である。 し力、し、 セクタに微小バッド （微小な欠陥領域） が存在するためにエラーが生じ たとき、 即ち、 媒体欠陥が原因のときは、 ライトは正常にできても、 リ 一ドでリ トライを繰り返すという傾向がある。 発明の開示
本発明は、 自動交替処理 （特に、 リードの際） の技術を磁気ディスク 装置に適用し、 次のような制御を行うものである。
本発明では、 情報を取り扱う単位に対し、 リードエラーを契機にその 単位が欠陥となる兆候を有することを察知し、 その単位の情報を一時的 な格納領域 （バックアップ領域） に一時的に避難させ （退避処理） 、 欠 陥となる兆候を有する単位が確定的に欠陥と判断されたならば、 その単 位の情報を安全な格納領域 （交替領域） へ移すのである。 致命的なリー ドエラ一と軽微なリードエラーとを区別して処置している。
換言すれば、 交替領域へ移すべきデータの候補の優先順位を、 リード エラーに付随して行われるリ トライ動作の回数を参照して抽出し、 バッ クアップ領域なる一時的格納領域に格納し、 その後のリ トライ回数の蓄 積状況、 タイムスタンプその他の情報から、 動的に決めている。
本発明では、 ある領域、 情報を取り扱う単位又はセクタに対し、 再リ ード回数が所定回数に達する前に、 正常なリードが行われたときに、 そ の内容を従来のように直接に更新するのではなく （その領域、 情報を取 り扱う単位又はセクタにデータライ ト命令を実行するのではなく） 、 予 め用意されたデータのバックアップ領域に、 その内容を保持し、 バック アップ情報テーブルを用いて管理している。 そして、 バックアップ領域 に保持された情報の単位のうち確定的に欠陥と判断された単位について、 その内容を交替領域へ移行させて、 リードエラー発生の際の信頼性を向 上するのである。
リードの自動交替機能を備える磁気ディスク装置において、 1 ) 磁気ディスク装置の記憶容量を利用するユーザ （電子計算機システ ム） のデータを格納するユーザデータ領域の他に、 ユーザデータを一時 的に退避させるバックアツプ領域、 欠陥となったユーザデータ領域ゃセ クタの代わりを勤める交替領域及び管理データを格納する管理領域を磁 気ディスク媒体上に予め設ける。
2 ) 磁気ディスク装置において、 あるセクタへのリード処理でエラーが 発生し、 リ トライ処理でそのセクタに対するリード処理が救済できた後 に、 ホス ト （上位処理装置、 電子計算機システム） から当該セクタへの ライ トコマンドを受け取った場合には、 退避元セクタ （救済されリード 処理が為されたセクタ） へのデータの更新が生ずることとなる。 このと き、 退避元セクタとバックアップ領域 （より具体的には、 バックアップ 領域における退避先である退避先セクタ） にデータを書き込む （同一デ ータの二重書き） 。
3 ) あるセクタへのリード処理でエラーが発生した場合に、 そのセクタ が欠陥の兆候があるセクタであると判断する機能を備え、 バックアップ 領域への退避処理を行う。 つまり、 リードのリ トライ処理において、 退 避処理しきい値を設け、 これを越えるリ トライが生じた後に読み出しが できたならば、 そのセクタのデータをバックアツプ領域へ退避させるの である。
4 ) 退避元セクタがリード不能となった場合に、 退避先セクタのデータ を用いてリ一ド不能を回避する。
5 ) あるセクタへのリード処理でエラーが発生した場合に、 そのセクタ が欠陥であると判断する機能を備え、 交替領域への交替処理を行う。 つ まり、 リードのリ トライ処理において、 交替処理しきい値を設け、 これ を越えるリ トライが生じたならば、 そのセクタが欠陥であると判断する のである。 6 ) 欠陥セクタのア ドレスを登録する交替元ア ドレス記録部と、 欠陥セ クタの代わりに用いられる交替セクタのァドレスを登録する交替先ァド レス記録部を備えた交替情報テーブルにより、 かかる交替の処理を管理 する。
7 ) 欠陥の兆候があるセクタ （兆候セクタ） として、 そのア ドレスを登 録する退避元ァドレス記録部と、 ノ ックアツプ領域に兆候セクタのバッ クアップ （一時的格納） として登録する退避先セクタの退避先ア ドレス 記録部と、 リ トライ累積回数を登録するリ トライ累積回数記録部と、 登 録の優先順位を管理する優先順位記録部を備えたバックアツプ情報テー ブルにより退避処理の管理を行う。 バックアップ情報テーブルの登録は、 累積リ トライ回数の多いものを高い優先順位に割付ける。 新たに生じた 兆候セクタは必ず登録し （欠陥セクタその他の情報については登録は任 意である） 、 累積リ トライ回数が多く最近アクセスされたものを優先的 に保持する。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の自動交替制御技術の管理テーブルのうち、 交替情 報テ一ブルを説明するための図である。
第 2図は、 本発明の自動交替制御技術の管理テーブルのうち、 バック アツプ情報テ一ブルを説明するための図である。
第 3図は、 メモリを内蔵する磁気ディスク装置とホストとの構成を示 す図である。
第 4図は、 磁気ディスク媒体上の各格納領域を説明するための概念図 である。
第 5図は、 本発明のバックアップ情報テーブルに空きがある場合のデ ータの登録を説明するための概念図である。 第 6図は、 本発明のバックァップ情報テーブルが満杯である場合のデ ータの追加登録を説明するための概念図である。
第 7図は、 本発明のバックァップ情報テーブルに既に登録されていた リ トライ回数の更新を説明するための概念図である。
第 8図は、 本発明のバックアップ情報テーブルに、 既に登録されてい たァドレスが交替処理により削除されることを説明するための概念図で ある。
第 9図は、 本発明の磁気ディスク装置から、 ユーザデータをリードす る際の処理フローである。
第 1 0図は、 バックアップ領域への退避処理のフローである。
第 1 1図は、 交替領域への交替処理のフローである。
第 1 2図は、 データのリード不能が発生した場合の処理フローである。 第 1 3図は、 退避処理、 交替処理を実施した後のライ ト処理のフロー である。 発明を実施するための最良の形態
第 1図から第 1 3図に本発明の実施の態様を示す。
第 3図に、 メモリ 3 3を内蔵する磁気ディスク装置 3を用いた、 パー ソナルコンピュータの構成例を示す。
つまり、 このパーソナルコンピュータでは、 その一部を構成する中央 処理装置 1 (Central Processing Unit) 又はホスト 1と、 外部記憶装置 としての磁気ディスク装置 3を有している。 この基本構成は、 いわゆる 大型計算機システムの上位装置としてのホスト 1と、 外部記憶装置とし ての磁気ディスク装置 3であっても良い。
磁気ディスク装置 3は、 マイクロプロセッサ 3 1、 ハードディスクコ ントローラ 3 2、 メモリ 3 3及びディスク 2 (磁気記録媒体） 力 らなる。 マイクロプロセッサ 3 1は、 磁気ディスク装置 3の制御を行い、 ハード ディスクコントローラ 3 2は、 ホスト 1、 ディスク 2のデータ及びコマ ンドのやりとりなどの制御を受け持つている。 メモリ 3 3は、 ホスト 1 からアクセスされたデータを保持する領域と、 ディスク 2に格納されて いる管理情報である交替情報テーブル 4とバックアツプ情報テーブル 5 を格納する領域を持っている。
第 4図は、 ディスク 2の構成を示したものである。 記憶媒体である複 数のディスク 2の各々の両面に、 同心円状に複数のトラック 2 2が設け られている。 各々のトラック 2 2には、 データの記録単位の一種である セクタが複数個設けられている。 また、 個々のディスク 2の両面には、 それぞれディスク 2の回転中心からの距離が互いにほぼ等しい状態で、 当該ディスク 2の径方向に同時に同一方向に移動して目的のトラック 2 2上への位置付け動作 （シーク動作） を行う、 複数の磁気ヘッドが対向 して配置されている。 この磁気へッドを介して任意のトラック 2 2に対 する前記セクタの記録又は再生が行われる。 またトラック 2 2は、 ユー ザデータの記録又は読出しを行うユーザデータ領域 2 2 a、 交替情報テ 一ブル 4とバックアップ情報テーブル 5を格納する管理領域 2 2 b、 交 替処理の交替先データを格納する交替領域 2 2 c及び退避処理の退避先 データを格納するバックアップ領域 2 2 dを有する。
上位のホスト 1からの任意のアクセスは、 このシリンダ 2 1のシリン ダ番号、 へッド番号及びセクタ番号のァドレスなどを指定して行われる ものである。
第 1図は交替情報テーブル 4の構成の一例を、 第 2図はバックアップ 情報テーブル 5の構成の一例を、 それぞれ、 示したものである。 これら はディスク 2の管理領域 2 2 bに格納されており、 磁気ディスク装置へ の電源投入直後に、 又は、 ディスク 2からデータのリード及びデータの ライ トをする前に、 メモリ 3 3内の格納領域に展開し、 交替処理及び退 避処理の管理を行うものである。 尚、 磁気ディスク装置の電源遮断前、 又は、 電源投入後の所定時間の経過後、 これらの管理データを管理領域 2 2 bに保存するようにし、 次の電源投入直後の使用に備えるようにし ても良い。
交替情報テーブル 4 (第 1図） は、 交替元ア ドレス記録部 4 1と交替 先ァドレス記録部 4 2を備える。 そして欠陥セクタが発生した場合に、 欠陥セクタのァドレスを交替情報テーブル 4の交替元ァドレス記録部 4 1に、 交替先のセクタである交替セクタのァドレスを交替先ァドレス記 録部 4 2に、 それぞれ、 追加登録ができるように構成されている。 これ により、 リード及びライトする場合に欠陥セクタを回避してディスク 2 へのアクセスを行うことが可能となる。
更に、 バックアップ情報テーブル 5 (第 2図） は、 退避元ア ドレス記 録部 5 1と退避先ァドレス記録部 5 2と累積リ トライ回数記録部 5 3及 び優先順位記録部 5 4を備える。 そしてディスク 2からのリードで欠陥 の兆候があるセクタ （欠陥の兆候セクタ） であると判断された場合に、 当該セクタァドレスをバックアップ情報テーブル 5の退避元ァドレス記 録部 5 1に、 バックアップ領域 2 2 dの退避先セクタのァ ドレスを退避 先ア ドレス記録部 5 2に、 それぞれ、 追加登録ができるように構成され ている。 これにより、 次のリードに際し欠陥の兆候セクタが突然リード 不能になった場合に、 退避先ア ドレスのリードにより、 リードエラーを 回避することが可能となる。
また、 後述する退避元又は退避先ア ドレスの二重ライ ト処理化に伴う パフォーマンスの劣化に対処するため、 バックアップ情報テーブル 5の 登録数に制限を設け、 累積リ トライ回数記録部 5 3と優先順位記録部 5 4により登録数の管理を行う。 これにより優先順位の高いバックアップ 情報を常時保持することが可能となる。
具体的には、 再リード回数の上限を管理する最大リ トライ回数 N 1の 他に、 第 2のリ トライ回数 N 2 (交替処理しきい値） 、 第 3のリ トライ 回数 N 3 (退避処理しきい値） を設ける。
リ トライ回数 N 2は、 交替処理を実行するか否かの判断を行う目的で 使用するパラメータであって、 最大リ トライ回数 N 1より少ない。 リ ト ライ回数 N 3は、 退避処理を実行するか否かの判断を行う目的で使用す るパラメータであって、 リ トライ回数 N 2より少ない （ただし、 0回で はない) 。
ディスク 2からのリード処理でリードエラーが発生したときは、 再度、 リードを行なう。 リ トライ回数が退避処理しきい値を超え、 且つ、 交替 処理しきい値以下で正常なリ一ドが行われたときは、 欠陥の兆候セクタ と判断する。 そして、 リードした当該セクタデータをバックアップ領域 へライトし、 バックアップ情報テーブル 5の更新を行う。
また、 リ トライ回数が交替処理しきい値を超えて、 正常なリードが行 われた場合は、 欠陥セクタと判断し、 リードした当該セクタデータを交 替領域へライトし、 交替情報テーブル 4の更新を行う。
もし、 リ トライ回数が最大リ トライ回数 N 1になるまで正常なリード ができなかった場合には、 パックアップ情報テーブル 5を検索し、 当該 セクタのァドレスが退避元ァドレス記録部 5 1に登録されている時は、 バックアップ領域の退避先アドレスのセクタをリードする。 その後、 リ ード不能となった退避元ァドレスを欠陥セクタと判断し、 退避先ァドレ スのデータを交替領域にライ トし、 交替情報テーブル 4の更新を行うこ とによりリード不能を回避する。 本発明の実施によりバックアップ情報 テーブル 5がどのように更新されて行く力 \ その例を第 5図から第 8図 に示す。 いづれも最大登録数 5の場合である。 第 5図において、 バックアップ情報テーブル 5に空きがあり （5 a、 更新箇所を意味する。 以下、 5 bから 5 kまで、 5mにおいて同じ。 ） 、 欠陥の兆候セクタの追加登録が必要となった場合に、 退避元ァドレス記 録部 5 1に欠陥の兆候セクタのア ドレス、 累積リ トライ回数記録部 53 にリ トライ回数を登録する （5 b) 。 既にバックアップ情報テーブル 5 に登録されている他の累積リ トライ回数との比較を行い、 累積リ トライ 回数が多いか等しい場合には、 優先順位を高く設定して優先順位記録部 54の再割付けを行う （5 c) 。 これにより、 欠陥の兆候セクタのデー タ保証が可能となる。
第 6図において、 バックアップ情報テーブル 5の登録数が最大数登録 数に達した後に、 欠陥の兆候セクタの追加登録が必要となった場合に、 登録されている優先順位記録部 54の最下位の登録 （5 d) を削除し、 退避元アドレス記録部 5 1に欠陥の兆候セクタのアドレス、 累積リ トラ ィ回数記録部 53にリ トライ回数を登録する （5 e) 。 第 5図と同様に、 既に登録されている累積リ トライ回数の比較を行い、 累積リ トライ回数 が多いか等しい場合には、 優先順位を高く設定して優先順位記録部 54 の再割付けを行う （5 f ) 。 これにより、 最近アクセスした欠陥の兆候 セクタのデータ保証が可能となる。
第 7図において、 バックアップ情報テーブル 5に既に登録されている 退避元ア ドレス （5 g) で欠陥の兆候セクタと判断するリ トライ回数が 発生した場合に、 今回のリ トライ回数を累積リ トライ記録部 53に加算 し （5 h) 、 累積リ トライ回数が多いか等しい場合には、 優先順位を高 く設定して優先順位記録部 54の再割付けを行う （5 i ) 。
第 8図において、 バックアップ情報テーブル 5に既に登録されている 退避元ア ドレス （5 j ) でリ トライ回数が交替処理しきい値を超えた場 合、 又は、 リード不能により交替処理が発生した場合、 バックアップ情 報テーブル 5の当該セクタの退避元アドレス、 累積リ トライ回数を登録 から削除し （5 k) 交替処理を行う。 また、 登録削除により優先順位の 再割付けを行う （5 m) 。 以上、 N2>y トライ 5回 >N 3の場合で説 明した。 次に本発明の実施の態様であるリード自動交替制御の動作の一 例を説明する。
第 9図に、 リード処理の制御フローを示す。 ホス ト 1 (第 3図） は、 ハードディスクコントローラ 32に、 シリンダ 21のシリンダ番号、 へ ッド番号、 セクタ番号などを指示して磁気ディスク装置 3に対するリー ド要求を発する。
磁気ディスク装置 3は、 ディスク 2へアクセスするため、 ホスト 1か らの論理ァドレスをディスク 2上の物理ァドレスに変換を行なう （第 9 図、 101ステップ） 。 そして、 リ トライカウンタを 0にクリアする (102ステップ） 。 その後、 ディスク 2からデータのリードを行ない (103ステップ） 、 ECC等のリードエラーの発生の有無をチェック する （104ステップ） 。
リードエラーが発生した場合には、 リ トライカウンタに 1を加算し
(107ステップ） 、 リ トライカウンタが最大リ トライ回数 N 1に達つ するか否かの判定を行い （108ステップ） 、 否であれば再びリード処 理 （103ステップ） を行う。
リードが正常に行われた場合には、 リ トライカウンタの内容が N3よ り大きいか否かのチヱックを行う （105ステップ） 。 リ トライカウン タが N3 (退避処理しきい値） 以下の場合は、 再びリード処理 （103 ステップ） を行うことなしに、 正常リードが実施されたものと判断して ホスト 1からのリード処理を終了する。
リ トライカウンタが N3 (退避処理しきい値） を超えた場合には、 交 替処理しきい値 （N2) に達しているか否かのチェックを行う （106 ステップ） 。 リ トライカウンタの内容が交替処理しきい値 （N 2 ) 以下 の場合は、 第 1 0図に示すバックアップ領域への退避処理を実行する。 リ トライカウンタの内容が N 2を超えている場合には、 第 1 1図の交替 領域への交替処理を実施する。 リ トライカウンタの内容が、 リードの最 大リ トライ回数 N 1に達した場合 （1 0 8ステップ） には、 第 1 2図の リ一ド不能時の処理を実施する。
第 1 0図のバックアツプ領域への退避処理にっレ、て説明する。
最初に、 エラーした当該セクタのアドレスが、 バックアップ情報テー ブル 5に登録されているか否かの検索を行う （2 0 1ステップ） 。 既に 登録されている場合は、 バックアップ情報テーブル 5の累積リ トライ回 数記録部 5 3に今回のリ トライ回数を加算する （2 0 3ステップ） 。 一 方、 登録されていない場合は、 バックアップ情報テーブル 5の登録数が 最大登録数になっているか否かのチェックを行ない （2 0 6ステップ） 、 バックァップ情報テーブル 5に登録の空きがない場合は、 優先順位記録 部 5 4の最も低い登録の退避元アドレスを削除し （2 0 7ステップ） 、 今回発生した欠陥の兆候セクタの内容を登録する領域を確保する。 これ は、 最近アクセスされたものを優先的に残すためのものである。 今回リ 一ドした当該セクタのデータをバックアップ領域へライトし （2 0 8ス テツプ） 、 退避元アドレス記録部 5 1に今回のセクタのアドレス、 累積 リ トライ回数記録部 5 3にリ トライ回数を新規に登録する （2 0 9ステ ップ） 。 そして、 新規登録又は既登録の累積リ トライ回数の加算を行つ たため、 優先順位記録部 5 4の優先順位の再割付け処理を実行する （2 0 4ステップ） 。 更新されたパックアップ情報テーブル 5をディスク管 理領域のバックアップ情報格納ァドレスにライ トする （2 0 5ステツ プ） 。
次に第 1 1図の交替領域への交替処理について説明する。 最初に、 当該セクタアドレスがバックアツプ情報テーブル 5に登録さ れているか否かの検索を行う （3 0 1ステップ） 。 既に登録されている 場合は、 交替領域にライ トするためにバックアップを行う必要がなくな る。 このためバックアップ情報テーブル 5の当該セクタのァドレスの登 録情報を削除する （3 0 3ステップ） 。 その後、 登録削除により生じた 順位の乱れを治癒すベく、 ノ ックアツプ情報テーブル 5の優先順位記録 部 5 4の再割付け処理を実行する （3 0 4ステップ） 。 次にディスク管 理領域のバックアップ情報テーブル 5の格納ア ドレスにライ トする （3 0 5ステップ） 。 そして、 今回リードしたデータを交替領域にライトし ( 3 0 6ステップ） 、 交替情報テーブル 4の交替元ァドレス記録部 4 1 に今回リードしたセクタのァドレスを登録し、 交替先ァドレス記録部 4 2に交替領域の交替先ァドレスを登録し、 ディスク管理領域の交替情報 テーブル 4の格納アドレスにライトする （3 0 7ステップ） 。
次に第 1 2図のリード不能時の処理について説明する。
最初に、 エラーした当該セクタのアドレスがバックアップ情報テープ ノレ 5に登録されているか否かの検索を行う （4 0 1ステップ、 4 0 2ス テツプ） 。 登録されていない場合は、 ホス ト 1にリードエラーの報告を 行う処理を実行する （4 1 3ステップ） 。 もし、 バックアップ情報テー ブル 5に登録がある場合には、 リ トライカウンタを 0にクリアする （4 0 3ステップ） 。 その後、 ディスク 2から当該セクタの退避先ア ドレス のリードを行ない （4 0 4 ) 、 E C C等にリードエラーが発生している かの有無をチェックする （4 0 5ステップ） 。
その結果、 リードが正常に行われた場合は、 当該セクタのア ドレス登 録をバックアップ情報テーブル 5から削除する （4 0 6ステップ） 。 バ ックァップ情報テーブル 5の優先順位記録部 5 4の再割付け処理を実行 し （4 0 7ステップ） 、 ディスク管理領域のバックアップ情報テーブル 5の格納ァドレスにライトする （4 0 8ステップ） 。 そして、 今回リー ドしたデータを交替領域にライ トし （4 0 9ステップ） 、 交替情報テー ブル 4の交替元ァドレス記録部 4 1に今回リード不能となった退避元ァ ドレスを登録し、 交替先ァドレス記録部 4 2に交替領域の交替先ァドレ スを登録し、 ディスク管理領域の交替情報テーブル 4の格納アドレスに ライトする （4 1 0ステップ） 。
また、 退避先アドレスのリードができない場合には、 リ トライカウン タに 1を加算し （4 1 1ステップ） 、 リードの最大リ トライ回数 N 1に 等しいか否かをチェックする （4 1 2ステップ） 。 N 1に満たないとき 退避先アドレスのリード処理 （4 0 4ステップ） から繰り返す。 そして 退避先アドレスのリードができない結果となったとき （リ トライ回数が N 1に達したとき） には、 ホス ト 1にリードエラーを報告する （4 1 3 ) 。
次に、 上記で説明した交替処理、 及び退避処理を実施した場合の、 ラ ィ ト処理動作の一例を説明する。 第 1 3図はライ ト処理の制御フローを 示したものである。
ホス ト 1は、 ノヽードディスクコントローラ 3 2にシリンダ 2 1のシリ ンダ番号、 ヘッド番号、 セクタ番号などを指示して磁気ディスク装置 3 に対するライト要求を発する。 磁気ディスク装置 3は、 ディスク 2にァ クセスするため、 論理アドレスから物理アドレスへの変換を行ない （5 0 1ステップ） 、 ディスク 2へのライトを行う前に交替情報テーブル 4 を検索する （5 0 2ステップ） 。
交替情報に登録されている場合、 前記の物理ァドレスを交替先ァドレ スに再設定する （5 0 9ステップ） 。 次に、 アクセスするアドレスがバ ックアップ情報テーブル 5に登録されているか検索する （5 0 4ステツ プ） 。 登録されている場合、 退避処理を実行していることを示す退避処 理フラグを 1に設定する （5 1 0ステップ） 。 登録されていない場合は 0を設定する、 換言すれば退避処理フラグのクリアを行う （5 0 6ステ ップ） 。 次にライ ト処理を実行し （5 0 7ステップ） 、 退避処理フラグ が 1の場合は、 同一データを退避先アドレスにライ トする （5 1 1ステ ップ） 。 これにより、 バックアップ情報テーブル 5に登録されている退 避元と退避先ァドレスのデータを同じに保つことができ、 バックアップ 情報テーブル 5に登録されている退避元データがリードエラーになった 場合でも、 退避先ァドレスのデータを参照することが可能となる。
本発明によれば、 リ トライによるデータアクセス時間の長期化を抑制 しつつ、 磁気ディスク装置の実用に耐える装置寿命を延ばすことができ る。 具体的には、 本発明の磁気ディスク装置 3によれば、 欠陥セクタを 管理する交替情報テーブル 4に加え、 欠陥の兆候のあるセクタの退避元 ァドレスと退避先ァドレスを保持するバックアップ情報テーブル 5を備 え、 また退避先ァドレスにデータを退避するバックアップ領域を備える ことにより、 欠陥の兆候のあるセクタのデータを保証することが可能と なる。
また、 バックアップ情報テーブル 5には、 累積リ トライ回数を保持す る記録部を備え、 この累積リ トライ回数値により優先順位を決定するこ とで、 使用頻度の高いデータの保証が可能となる。
更にリード不能となった場合には、 リード不能セクタの内容がバック ァップ情報テーブル 5に登録されているときは、 リード不能を回避する ことが可能となる。 これにより、 データを失うことが少ない磁気ディス ク装置の実現が可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 上位装置から発せられた、 磁気ディスク媒体から所望のデータを 読み出す旨のリード命令を入力するステップと、
リード処理でエラーが発生し、 リ トライ処理を行うステップと、 リ トライ処理でリードが救済されるステップと、
救済されたデータをバックアツプ領域に格納するステツプ を有するリードの自動交替方法。
2 . 請求項 1記載のリードの自動交替方法において、 更に、
上位装置から発せられた、 磁気ディスク媒体へデータを書き込む 旨のライト命令を入力するステップと、
磁気ディスク媒体へデータを書き込むステップと、
バックァップ領域へデータを格納するステップ
を有するリードの自動交替方法。
3 . 請求項 1又は請求項 2記載のリードの自動交替方法において、 各 ステップが記載の順番に生ずるリ一ドの自動交替方法。
4 . 上位装置から発せられた、 磁気ディスク媒体から所望のデータを 読み出す旨のリード命令を入力するステップと、
リード処理でエラーが発生し、 リ トライ処理を行うステップと、 自然数 N l、 N 2、 N 3の間に、 N 1〉 N 2〉 N 3 > 0の関係が 有るとき、 前記リ トライ処理の回数に応じて、 次の 3つのうちの 1つを 行うステップ
1 ) 前記リ トライ処理の回数が、 第 1のしきい値 N 1に等しいと き、 リード処理不能を上位装置へ報告するステップ、
2 ) 前記リ トライ処理の回数が、 第 2のしきい値 N 2より大きく、 第 1のしきい値 N 1に満たないとき、 リ トライ処理で読み出したデータ を、 交替領域に書き込むステップ、
3 ) 前記リ トライ処理の回数が、 第 3のしきい値 N 3より大きく、 第 2のしきい値 N 2以下のとき、 リ トライ処理で読み出したデータを、 バックァップ領域に書き込むステップ
を有するリードの自動交替方法。
5 . 請求項 4記載のリードの自動交替方法において、 更に、
バックアップされたセクタがリード不能と判断されるステップと、 バックァップされたデ一タを上位装置へ発するステップ
を有するリードの自動交替方法。
6 . 上位装置からのデータを格納する磁気デイスク媒体と、
上位装置と磁気デイスク媒体との間のデータ及びコマンドのやり とりを制御するハードディスクコントローラと、
欠陥セクタが発生した場合に欠陥セクタのァドレスと、 交替先の セクタのアドレスとを格納する交替情報テーブル、 及び、 退避元のセク タのアドレスと、 退避先のセクタのアドレスとを格納するバックアップ 情報テーブルを格納する領域を有するメモリと、
リード処理でエラーが発生し、 リ トライ処理を行う場合において、 リ トライ処理の回数に応じて、 リ トライ処理で読み出したデータを、 デ ータの本来の格納位置、 バックアップ領域及び交替領域へ、 書き込む機 能を有するマイクロプロセッサを有する磁気ディスク装置。
7 . 請求項 6記載の磁気ディスク装置において、 更に、
前記マイクロプロセッサは、
前記交替領域へ移すべきデータの候補を、 リードエラーに付随し て行われるリ トライ動作の回数を参照して抽出し、
一時的格納領域であるバックァップ領域に格納し、
その後のリ トライ回数から、 交替領域へ交替を行う際の優先順位 を動的に決めている磁気ディスク装置。
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