JP2002132455A - キャッシュマネジャー及びこれを含むコンピュータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 SANにつながったキャッシュ機能を持たない
記憶装置にキャッシュ機能を提供し、その記憶装置への
アクセスを高速化する。 【解決手段】 キャッシュマネジャー1200は、キャッシ
ュ機能をもたないストレージ装置1060に対してキャッシ
ュ機能を提供する。コンピュータ1010は、ストレージ装
置1060に格納されているデータにアクセスするための入
出力要求をキャッシュマネジャー1200に対して発行す
る。キャッシュマネジャー1200は、入出力要求とともに
受け取ったデータの位置情報を目的とするストレージ装
置1060のアドレスとそのデータ位置情報に変換し、その
ストレージ装置1060に対するキャッシュ機能を提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク上で
キャッシュ機能を持たない記憶装置に対してキャッシュ
機能を提供するキャッシュマネジャー及びこれを含むコ
ンピュータシステム関する。

【０００２】

【従来の技術】ストレージエリアネットワーク（以下SA
Nと記述）は、コンピューターネットワークの一種であ
り、主としてストレージトラフィックが流れる。SANは
ストレージデバイスやストレージサブシステムと、それ
らに対してデータの読み書きを行う一台以上のコンピュ
ーターなどから構成され、これらの装置間はファイバー
チャネルで結ばれ、デバイス同士の間ではFCPと呼ばれ
るファイバーチャネル上のSCSIプロトコルを使ってデー
タのやりとりをすることが多い。SANに関する記述の一
例は「Building Storage Networks」Marc Farley著、Os
borne出版、28-29ページにある。

【０００３】SANにつながっている複数のコンピュータ
ー間でSAN上のデータを共有する方法の一つとして、前
記「Building Storage Networks」475-476ページにある
ように、共有ファイルシステムとファイルに関する管理
情報を扱うメタデーターサーバー（「Building Storage
Networks」では「Connection Broker」と記述）を使う
方法がある。SAN上のストレージ装置にアクセスしよう
とするコンピューターは、メタデータサーバーに対して
LAN経由でファイルの物理的な格納位置を問い合わせ、
メタデータサーバーは問い合わせのあったファイルの物
理的な位置情報をやはりLAN経由で返す。位置情報はス
トレージ装置番号とストレージ装置内の論理ブロック番
号と論理ブロック長およびそれらのリストなどある。そ
して、そのコンピューターは受け取った位置情報の示す
ストレージ装置に対し、SAN経由で位置情報の示す論理
ブロック番号をアクセスする要求を発行する。その後の
データ転送もSAN経由で行われる。

【０００４】SCSIには、デバイスの構成情報や属性を問
い合わせる目的のInquiryコマンドがある。デバイスか
ら返されるInquiryデータには、デバイスタイプコー
ド、ベンダーID、プロダクトID等の他、ベンダー固有情
報を入れることもできる。SCSIのInquiryコマンドにつ
いては、「SCSI-2詳細解説」菅谷誠一著、CQ出版社、12
7-129ページに記載がある。

【０００５】SCSIには、デバイスに対してパラメータを
設定するMode Selectコマンドがある。Mode Selectコマ
ンドを使ってベンダーユニークなパラメータを設定する
ことができる。SCSIのMode Selectコマンドについて
は、「SCSI-2詳細解説」菅谷誠一著、CQ出版社、141-14
4ページに記載がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のSANに
接続されるストレージには、キャッシュ機能を有するも
のと、キャッシュ機能をもたないものとがある。キャッ
シュ機能をもたないストレージに対するデータの読み書
き性能は、キャッシュ機能をもつストレージに比べて低
下するので、キャッシュ機能をもたないストレージに対
してもキャッシュ機能を提供するのが望ましい。

【０００７】またキャッシュ機能をもたないストレージ
に対するコンピュータからのアクセス頻度の変動に対
し、アクセス頻度が高いときに動的にキャッシュ機能を
提供できるのが望ましい。

【０００８】本発明の第１の目的は、ネットワークに接
続されるキャッシュ機能をもたない記憶装置に対して、
コンピューター側の設定を変更せずにキャッシュ機能を
提供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、キャッシュ機能を
提供する記憶装置を動的に選択可能にすることにある。

【００１０】本発明の第３の目的は、上記のキャッシュ
機能を提供する装置をキャッシュマネジャーとして上記
ネットワークに接続したときに、キャッシュマネジャー
によって増加するネットワークトラフィックを制限する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の記憶装
置と、この記憶装置に格納されるデータにアクセスする
コンピュータと、この記憶装置の少なくとも１台にキャ
ッシュ機能を提供する装置であるキャッシュマネジャー
と、記憶装置、コンピュータ及びキャッシュマネジャー
間を接続するネットワークとを有するコンピューターシ
ステムであって、コンピュータは、記憶装置に格納され
ているデータにアクセスするための入出力要求をキャッ
シュマネジャーに対して発行するコンピューターシステ
ムを特徴とする。

【００１２】また本発明のコンピュータシステムは、キ
ャッシュマネジャーの識別子と割り当てる記憶装置の識
別子との対応を格納する記憶手段と、あらかじめ設定さ
れた記憶装置の最大数に達するまでこの記憶手段にキャ
ッシュマネジャーの識別子と対応する記憶装置の識別子
を設定する手段とを有するコンピューターシステムを特
徴とする。

【００１３】さらに本発明は、さらに上記の記憶手段が
上記の記憶装置に対応してそのアクセス回数を格納し、
アクセス回数の高い記憶装置から順に最大数に達するま
でキャッシュ機能を提供する記憶装置を選択する手段を
有するコンピューターシステムを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】（１）第１の実施形態 図１は、本発明を適用するコンピューターシステム1000
を示す。コンピューターシステム1000は、SAN1040、デ
ータを格納するストレージ装置1060、データを利用する
コンピューター1010、後述するキャッシュマネジャー12
00、キャッシュマネジャー1200を管理するキャッシュマ
ネジャーマネジャー1030がその上で動き、コンピュータ
ー1010からのファイルの位置情報問い合わせに対し、フ
ァイルの位置情報を返す働きをするメタデータサーバー
1020、コンピューター1010とメタデータサーバー1020を
結び、ファイルの位置情報の問い合わせ、返答が流れる
LAN1100から構成される。キャッシュマネジャーマネジ
ャー1030は、後述するドライブ管理テーブル1400、キャ
ッシュマネジャー管理テーブル1800、ドライブソートテ
ーブル3200およびカレントソート番号3220を管理する。

【００１５】キャッシュマネジャー1200がキャッシュ機
能を提供するストレージ装置1060、及びキャッシュマネ
ジャー1200をあわせてキャッシュマネジャー管理領域10
90と呼ぶ。

【００１６】本実施形態では、SAN1040につながってい
る全てのデバイスは、そのネットワークアドレスとし
て、固有のSANアドレスを持つ。SAN1040上のデバイスが
他のデバイスにアクセスする時には、このSANアドレス
で相手を指定する。

【００１７】図２は、複数台のコンピューター1010、複
数台のキャッシュマネジャー1200が存在するコンピュー
ターシステムの構成例であるコンピューターシステムA1
001を示す。コンピューターシステムA1001において、2
台のキャッシュマネジャー1200が存在する。キャッシュ
マネジャーA1201はドライブB1062、ドライブC1063の2台
のストレージ装置1060に対してキャッシュ機能を提供
し、キャッシュマネジャー管理領域A1091を構成する。
キャッシュマネジャーB1202は、ストレージ装置1060に
属するドライブA1061に対してキャッシュ機能を提供
し、キャッシュマネジャー管理領域B1092を構成する。
ストレージ装置1060であるドライブD1064はどのキャッ
シュマネジャー1200からもキャッシュ機能の提供を受け
ていない。

【００１８】キャッシュ機能を提供されないドライブD1
064に対するコンピューター1010からのアクセス要求
は、従来の技術で説明したのと同様に以下のように行わ
れる。まず、コンピューター1010はLAN1100経由でメタ
データサーバー1020に対し、アクセスしたいファイルの
位置情報を問い合わせる。メタデータサーバー1020は、
ファイルのデータがドライブD1064上のある場所に格納
されていることを突き止め、その位置情報をLAN1100経
由でコンピューター1010に返す。コンピューター1010は
受け取った位置情報を元に、ドライブD1064に対し、受
け取った位置情報の示す格納データをアクセスするよう
SAN1040経由で要求する。このように、本実施形態にお
いて、コンピューター1010がファイルをアクセスする際
には、まず位置情報をメタデータサーバー1020に問い合
わせ、その位置情報を元にストレージ装置1060にアクセ
スする手順をとる。

【００１９】図３は、キャッシュマネジャー1200の構成
を示す。キャッシュマネジャー1200は、SAN1040とのデ
ータやりとりを行うインターフェース1210、データを転
送するDMA1220、キャッシュ管理やデータ転送指示を行
うCPU1240、CPU1240が実行するプログラムを格納するRO
M1230、コンピュータ1010とストレージ装置1060との間
に転送されるデータを一時保存するキャッシュメモリと
して機能し、CPUが変数を保持するのにも使うRAM1250か
ら構成される情報処理装置である。RAM1250上には後述
するキャッシュ管理テーブル1600、及び後述するカレン
トキャッシュブロック番号1700、更に後述するキャッシ
ュドライブ管理テーブル3800が格納される。

【００２０】図４は、メタデータサーバー1020上にあ
り、キャッシュマネジャーマネジャー1030が管理するド
ライブ管理テーブル1400を示す。ドライブ管理テーブル
1400はストレージ装置1060を管理するテーブルであり、
ストレージ装置1060一台につき一つのドライブ管理テー
ブルエントリ1420を持つ。各エントリに付けられた番号
は、SAN内でのストレージ装置1060のドライブ番号を示
す。ドライブ管理テーブルエントリ1420は、アクセス回
数1430とキャッシュマネジャーSANアドレス1440及びそ
のストレージ装置1060のSANアドレス1450の情報を持
つ。アクセス回数1430は、当該ストレージ装置1060のア
クセス回数を計数するカウンタである。キャッシュマネ
ジャーSANアドレス1440は、そのストレージ装置1060に
キャッシュ機能を提供するキャッシュマネジャー1200が
存在すればそのキャッシュマネジャー1200のSANアドレ
スが入り、対応しているストレージ装置1060がキャッシ
ュ機能を有している場合は値-1が入り、対応しているス
トレージ装置1060がキャッシュ機能を有しておらず、か
つキャッシュ機能を提供しているキャッシュマネジャー
1200がなければ値-2が入る。なおストレージ装置1060が
キャッシュ機能を有しているか否かの区分は、通常キャ
ッシュ機能と呼ばれる機能を有しているか否かの程度の
区分でよい。SANアドレス1450は、当該ストレージ装置1
060のSANアドレスを格納する。エントリに対応している
ストレージ装置1060が存在しない場合には、SANアドレ
ス1450に無効を意味する値-1が入る。

【００２１】図５は、メタデータサーバー1020上にあ
り、キャッシュマネジャーマネジャー1030が管理するキ
ャッシュマネジャー管理テーブル1800である。そのエン
トリには、対応するキャッシュマネジャー1200がキャッ
シュ機能を提供できるストレージ装置1060の最大数を示
す対応可能ドライブ台数1820の情報と、当該キャッシュ
マネジャー1200のSANアドレス1830が入る。対応するキ
ャッシュマネジャー1200が存在しないエントリのSANア
ドレス1830には無効を示す値-1が入る。

【００２２】図６は、メタデータサーバー1020上にあ
り、キャッシュマネジャーマネジャー1030が管理するド
ライブソートテーブル3200とカレントソート番号3220を
示す。ドライブソートテーブル3200はそのエントリにス
トレージ装置1060のドライブ管理テーブル1400のエント
リ番号（ストレージ装置1060の番号）が入り、後述する
キャッシュマネジャー構成変更処理3000で使用される。
カレントソート番号3220にはドライブソートテーブル32
00のエントリ番号が入り、同様にキャッシュマネジャー
構成変更処理3000で使用される。

【００２３】ここで、本実施形態では単純化のために、
全てのファイルが同じ長さを持ち、それはストレージ装
置1060のブロック長と同じであるとする。このことは発
明の本質とは直接関係のない単純化であり、ファイルご
とにの長さが異なる場合においても本発明を適用可能で
あることは言うまでもない。

【００２４】図７は、キャッシュマネジャー1200上にあ
り、キャッシュデータを管理するキャッシュ管理テーブ
ル1600及び次にリプレースされるキャッシュブロックの
番号を示すカレントキャッシュブロック番号1700を示
す。キャッシュ管理テーブル1600は、キャッシュデータ
を格納するキャッシュブロックごとにキャッシュ管理テ
ーブルエントリ1620を持つ。キャッシュ管理テーブルエ
ントリ1620は、そのキャッシュブロックに入っているデ
ータに対応するストレージ装置1060のSANアドレス163
0、ストレージ装置1060内の対応するブロック番号であ
るLBA(Logical Block Address)1640、当該キャッシュ
ブロックに格納されているデータがストレージ装置1060
に未反映であることを示すダーティーフラグ1650の情報
を持つ。有効なデータを保持していないキャッシュブロ
ックに対応するエントリのSANアドレス1630には無効を
意味する値-1が入る。

【００２５】本実施形態では、ファイル長さとストレー
ジ装置1060のブロック長を同じとしたと述べたが、キャ
ッシュブロックのサイズもこれらと同じ長さとする。そ
のため、キャッシュブロック一つに一つのファイルが入
る。

【００２６】ディスクキャッシュのリプレースにはLRU
(Least Recently Used)等のアルゴリズムを利用するこ
とが一般的であるが、本実施形態では単純化のために以
下のようにした。つまり、カレントキャッシュブロック
番号1700が次にリプレースされるキャッシュブロックを
指すようにし、それが指すキャッシュブロックがリプレ
ースされて新たなデータが入ったら、カレントキャッシ
ュブロックを一つ進める。つまり、カレントキャッシュ
ブロック番号1700に1を加え、カレントキャッシュブロ
ック番号1700がそのキャッシュマネジャー1200の持つキ
ャッシュブロック数と同じになったらカレントキャッシ
ュブロック番号1700を0に戻す。

【００２７】図８は、キャッシュマネジャー1200上にあ
り、当該キャッシュマネジャー1200がキャッシュ機能を
提供するストレージ装置1060を管理するキャッシュドラ
イブ管理テーブル3800である。このテーブルは当該キャ
ッシュマネジャー1200が管理可能なストレージ装置1060
の数と同じだけのエントリを持ち、エントリにはキャッ
シュ機能を提供するストレージ装置1060のSANアドレス3
820が入る。対応するストレージ装置1060の存在しない
エントリのSANアドレス3820には無効を意味する値-1が
入る。

【００２８】図９は、コンピューター1010がSAN1040に
つながっているストレージ装置1060に対してアクセスす
る際のホストI/O処理2000のフローチャートを示す。

【００２９】まずステップ2010において、コンピュータ
ー1010はメタデータサーバー1020に対し、アクセスした
いファイルのパスを指定してそのファイルの格納位置を
問い合わせる。次にステップ2020で、メタデータサーバ
ー1020よりそのファイルの格納されているストレージ装
置1060のSANアドレスと装置内の格納ブロック番号から
なる格納位置情報を受け取り、ステップ2030で受領した
位置情報の示すストレージ装置1060に対し、格納ブロッ
ク番号のデータをアクセスするようI/O要求を発行し、
ステップ2040で目的とするデータの送受信を行ってホス
トI/O処理2000は終了する。

【００３０】図１０は、ホストI/O処理2000のステップ2
010でコンピューター1010からファイルの格納位置を問
い合わされた時に、メタデーターサーバー1020が実行す
るメタデータサーバー問い合わせ処理2200のフローチャ
ートである。

【００３１】まずステップ2210で、コンピューター1010
がアクセスしたいファイルのパスを受領する。そしてス
テップ2220でそのパスの示すファイルを格納するストレ
ージ装置1060のSANアドレスとその装置内のブロック番
号からなる位置情報を得て、ステップ2230でアクセス対
象のストレージ装置1060に対応するドライブ管理テーブ
ルエントリ1420のアクセス回数1430に1を加える。そし
て、同エントリ1420のキャッシュマネジャーSANアドレ
ス1440を調べて、対象ストレージ装置1060にキャッシュ
機能を提供しているキャッシュマネジャー1200があるか
どうかの判定を行う。あると判定された場合には、ステ
ップ2250で、以下の式を用いて位置情報の変換を行う。

【００３２】ブロック番号＝対象ストレージ装置のSAN
アドレス×1000000＋対象ブロック番号SANアドレス＝キ
ャッシュマネジャーの持つSANアドレスこの変換によ
り、アクセス対象となるSANアドレスはキャッシュマネ
ジャー1200のSANアドレスとなり、ブロック番号には元
々のアクセス対象のストレージ装置1060のSANアドレス
とそのストレージ装置1060内ブロック番号を組み合わせ
た値が入ることになる。なおここでは、LBAの最大値は
１０進換算で６桁以下で表現される数値を仮定してい
る。1000000の値は例であり、LBAの最大桁数を越える桁
数の数値であればよい。このブロック番号は、対象スト
レージ装置のSANアドレスと対象ブロック番号が、後で
両者を分離できるように組み込まれていればよい。そし
てステップ2260において、得られたSANアドレスとブロ
ック番号からなる位置情報をコンピューター1010に返
し、メタデータ問い合わせ処理2200は終了する。

【００３３】一方、ステップ2240で無いと判定された場
合には、ステップ2260にジャンプする。

【００３４】なお、ステップ2230、ステップ2240および
ステップ2250の処理はキャッシュマネジャーマネジャー
1030が行う。

【００３５】図１１は、コンピューター1010がキャッシ
ュマネジャー1200に対してリードコマンドを発行したと
きに、キャッシュマネジャー1200で行われるキャッシュ
マネジャーリード処理2400のフローチャートである。

【００３６】まずステップ2410で、コンピューター1010
からリード要求を受領し、ステップ2420で位置情報の変
換を行う。位置情報の変換は以下の式で行う。

【００３７】SANアドレス＝ブロック番号÷1000000（小
数点以下切り捨て） ブロック番号＝ブロック番号を1000000で割った余り この変換はメタデータサーバー問い合わせ処理2200のス
テップ2250で行った変換の逆変換であり、コンピュータ
ー1010が要求したファイルが格納されているストレージ
装置1060のSANアドレスとブロック番号が得られる。キ
ャッシュマネジャー1200は、キャッシュドライブ管理テ
ーブル3800を参照して得られたSANアドレスがキャッシ
ュドライブ管理テーブル3800に登録された正しいアドレ
スか否かをチェック可能である。次にステップ2430で、
キャッシュ管理テーブル1600を調べ、ステップ2420で得
られたSANアドレスとブロック番号がそれぞれSANアドレ
ス1630とLBA1640と一致するキャッシュ管理テーブルエ
ントリ1620があるかどうか（つまり要求データがキャッ
シュ上にあるかどうか）調べる。一致せずに無いと判定
された場合には、ステップ2440で、ステップ2420で得ら
れたストレージ装置1060に対し、得られたブロック番号
のブロックを読むようリード要求を発行する。そしてス
テップ2450でカレントキャッシュブロック番号1700が示
すキャッシュブロックにデータを読み込み、ステップ24
55でカレントキャッシュブロックを一つ進める（カレン
トキャッシュブロックの進め方についてはすでに説明し
た通りである）。そして、ステップ2460で、データを読
み込んだキャッシュブロックに対応するキャッシュ管理
テーブルエントリ1620を設定する。具体的には、SANア
ドレス1630にはステップ2420で求めたSANアドレスを入
れ、同様にLBA1640にはステップ2420で求めたブロック
番号を入れ、ダーティーフラグ1650は下げておく（リセ
ットする）。そしてステップ2470において、キャッシュ
上の要求データをコンピューター1010に転送してキャッ
シュマネジャーリード処理2400は終了する。

【００３８】ステップ2430でキャッシュ上にあると判定
された場合には、ステップ2470にジャンプする。

【００３９】図１２は、コンピューター1010がキャッシ
ュマネジャー1200に対してライトコマンドを発行したと
きに、キャッシュマネジャー1200で行われるキャッシュ
マネジャーライト処理2600のフローチャートである。

【００４０】まずステップ2610で、コンピューター1010
からライト要求を受領し、ステップ2620で位置情報の変
換を行う。位置情報の変換はキャッシュマネジャーリー
ド処理2400のステップ2420で行われる処理と同様にして
以下の式で行う。

【００４１】SANアドレス＝ブロック番号÷1000000（小
数点以下切り捨て） ブロック番号＝ブロック番号を1000000で割った余り 次にステップ2630でキャッシュ管理テーブル1600を調
べ、ステップ2620で得られたSANアドレスとブロック番
号がSANアドレス1630とLBA1640と一致するキャッシュ管
理テーブルエントリ1620があるかどうか（つまり要求デ
ータがキャッシュ上にあるかどうか）調べる。一致せず
に無いと判定された場合には、ステップ2640でカレント
キャッシュブロック番号1700の示すキャッシュブロック
を受領位置として設定し、ステップ2650でカレントキャ
ッシュブロックを進める。そしてステップ2670で受領位
置のキャッシュブロックにコンピューター1010からのラ
イトデータを受領し、ステップ2680で受領位置のキャッ
シュブロックに対応するキャッシュ管理テーブルエント
リ1620を書き換える。具体的には、SANアドレス1630に
はステップ2620で求めたSANアドレスを入れ、LBA1640に
も同様にステップ2620で求めたブロック番号を入れる。
そしてステップ2685で同じキャッシュ管理テーブルエン
トリ1620のダーティーフラグ1650を上げ（セットし）、
ステップ2690でコンピューター1010に対してライトコマ
ンドの完了報告を返す。その後ステップ2700で、ステッ
プ2620で求めたストレージ装置1060に対し、同じように
ステップ2620で求めたブロック番号に対するライトコマ
ンドを発行し、ステップ2710で、コンピューター1010か
ら受け取ったデータをステップ2620で求めたストレージ
装置1060に対して転送する。そしてステップ2720で、ス
テップ2685で上げたダーティーフラグ1650を下げて（リ
セットし）、キャッシュマネジャーライト処理2600は終
了する。

【００４２】ステップ2630で目的のデータがキャッシュ
上にあると判定された場合には、ステップ2660で、SAN
アドレスとブロック番号がSANアドレス1630とLBA1640と
一致したキャッシュ管理テーブルエントリ1620を受領位
置として、ステップ2670にジャンプする。

【００４３】本実施形態においては、ストレージ装置10
60に未反映のキャッシュデータをストレージ装置1060に
反映する処理を、キャッシュマネジャーライト処理2600
において行っているが、ライト処理ごとに行わず、30秒
に一度まとめて未反映データを反映するなど、ある程度
時間をおいてから行うことも可能である。このような場
合においても本発明を適用可能であることは言うまでも
ない。

【００４４】図１３は、SAN1040にストレージ装置1060
やキャッシュマネジャー1200等のデバイスが新たにつな
がったときに、メタデータサーバー1020で実行されるデ
バイス認識処理2800のフローチャートを示す。

【００４５】まずステップ2810でデバイスがSAN1040に
追加されたことを認識する。メタデータサーバー1020が
デバイスの追加を認識する方法はいくつかあるが、本実
施例ではSAN1040の管理者が、追加されたデバイスのSAN
アドレスをメタデータサーバ1020に入力するものとす
る。次にステップ2820で、メタデータサーバー1020は、
追加されたデバイスに対し、デバイス種別確認コマンド
を発行する。このコマンドはSCSIにあるInquiryコマン
ドを用い、デバイス種別等を問い合わせる。そしてステ
ップ2830で、新規追加デバイスからの、デバイス種別確
認コマンドに対するレスポンスを受領する。このレスポ
ンスには、そのデバイスがキャッシュマネジャー1200か
あるいはそれ以外のストレージ装置1060か、さらにはそ
れ以外のデバイスかがわかる情報と、キャッシュマネジ
ャー1200であれば、キャッシュ機能を提供できるストレ
ージ装置1060の台数情報、キャッシュマネジャー1200以
外のストレージ装置1060であれば当該ストレージ装置10
60がキャッシュ機能を有するかどうかの情報が入ってい
るものとする。次にステップ2840で、受領したレスポン
スを見て新規追加されたデバイスがストレージ装置1060
かどうかを調べ、そうでなければステップ2850で新規追
加されたデバイスがキャッシュマネジャーかどうかを調
べる。キャッシュマネジャー1200と判定された場合に
は、ステップ2870でキャッシュマネジャー管理テーブル
1800の空きエントリに対応可能ドライブ台数1820として
キャッシュ機能を提供できるストレージ装置1060の台数
を代入し、更にそのキャッシュマネジャー1200のSANア
ドレスをSANアドレス1830に代入して、次にステップ300
0で後述するキャッシュマネジャー構成変更処理3000を
行ってデバイス認識処理2800は終了する。なお、キャッ
シュマネジャー管理テーブル1800の空きエントリを見つ
けるには、SANアドレス1830が値-1であるエントリを探
せばよい。

【００４６】ステップ2840で、新規追加されたデバイス
がストレージ装置1060であると認識された場合には、ス
テップ2880で、ドライブ管理テーブル1400の空きエント
リに、アクセス回数1430を0とし、キャッシュマネジャ
ーSANアドレス1440を-1（独自のキャッシュを持つ場
合）あるいは-2（独自キャッシュを持たない場合）とし
て、更にそのデバイスのSANアドレスをSANアドレス1450
に設定し、デバイス認識処理2800は終了する。なお、ド
ライブ管理テーブル1400の空きエントリは、SANアドレ
ス1450が値-1であるエントリを探すことで見つけること
ができる。

【００４７】ステップ2850でキャッシュマネジャー1200
でないと認識された場合には、ステップ2860でその他の
デバイスの管理テーブルを設定するが、本発明には直接
関係ないため設定する内容やテーブルについては説明を
割愛する。そしてデバイス認識処理2800は終了する。

【００４８】なお、ステップ2850、ステップ2870、ステ
ップ3000はキャッシュマネジャーマネジャー1030が実行
する。

【００４９】図１４は、メタデータサーバー1020上のキ
ャッシュマネジャーマネジャー1030が実行し、キャッシ
ュマネジャー1200がキャッシュ機能を提供するストレー
ジ装置1060の範囲を変更するキャッシュマネジャー構成
変更処理3000のフローチャートである。キャッシュマネ
ジャー構成変更処理3000はどのような契機で実行しても
よいが、本実施形態ではデバイス認識処理2800で実行さ
れるのに加え、三日に一度自動実行されるものとする。

【００５０】まずステップ3010で、SAN1040上にある全
キャッシュマネジャー1200に対し、ストレージ装置1060
への未反映データを全て反映するよう要求する。そして
ステップ3020でキャッシュマネジャー1200から完了報告
を受領し、ステップ3030で全キャッシュマネジャー1200
から完了報告があったかどうかを判定する。なかったと
判定された場合にはステップ3020にジャンプし、あった
と判定された場合にはステップ3040で、ドライブ管理テ
ーブル1400の全てのエントリのキャッシュマネジャーSA
Nアドレス1440で値が-1（キャッシュ機能を有するスト
レージ装置1060であることを意味する）でないものに値
-2（キャッシュ機能を提供されていないことを意味す
る）を代入する。そしてステップ3050でドライブ管理テ
ーブル1400のアクセス回数1430を見て、キャッシュマネ
ジャーSANアドレス1440が-2のエントリであって回数の
多いものから順に、そのストレージ装置1060に対応する
ドライブ管理テーブル1400内のエントリ番号をドライブ
ソートテーブル3200にセットしていき、そしてカレント
ソート番号3220に0を代入する。この時、対応するスト
レージ装置1060の無いエントリのSANアドレス1450には
無効を示す値-1を入れる。そしてステップ3060でストレ
ージ装置1060の割り当てが済んでいないキャッシュマネ
ジャー1200がまだ存在するかどうかを判定し、なければ
キャッシュマネジャー構成変更処理3000は終了する。キ
ャッシュマネジャー管理テーブル1800の最初のエントリ
から処理を始め、終端に達していなければ、キャッシュ
マネジャー1200がまだ残っている可能性があり、キャッ
シュマネジャー管理テーブル1800の終端に達したら処理
終了である。あると判定された場合には、ステップ3070
において、キャッシュマネジャー管理テーブル1800のエ
ントリを上から順に一つ選択し、ステップ3080でそのSA
Nアドレス1830が無効を示す-1であるかどうかを調べ
る。-1であればキャッシュマネジャー管理テーブル1800
のエントリを指すポインタを次のエントリに進めた後に
ステップ3060にジャンプする。-1以外であれば、ステッ
プ3090において後述するドライブ割り当て処理3400を行
い、キャッシュマネジャー管理テーブル1800のエントリ
を指すポインタを次のエントリに進めた後に、ステップ
3060にジャンプする。

【００５１】図１５は、キャッシュマネジャー構成変更
処理3000の一部として実行されるドライブ割り当て処理
3400のフローチャートである。

【００５２】まずステップ3410で選択しているキャッシ
ュマネジャー1200に対応可能ドライブ数1820分のストレ
ージ装置1060を割り当てたかどうかを判定し、割り当て
ていないと判定された場合にはステップ3420でカレント
ソート番号3220の示すドライブソートテーブル3200のエ
ントリに入っている番号の示すストレージ装置1060を選
択する。そしてステップ3430で、ステップ3420で選択し
たストレージ装置1060番号が有効であるかどうかを判定
し、有効であればステップ3440でカレントソート番号32
20の値に1を加え、ステップ3450で当該ストレージ装置1
060に対応するドライブ管理テーブルエントリ1420のキ
ャッシュマネジャーSANアドレス1440に当該キャッシュ
マネジャー1200の番号を入れることで、当該ストレージ
装置1060に当該キャッシュマネジャー1200を割り当て
る。そしてドライブ割り当て数のカウンタに１を加えた
後に、ステップ3410にジャンプする。

【００５３】ステップ3410で割り当てたと判定された場
合には、ステップ3460で当該キャッシュマネジャー1200
に割り当てられているストレージ装置1060のSANアドレ
スを通知するコマンドを発行し、ドライブ割り当て処理
3400は終了する。このコマンドは、SCSIのモードセレク
トコマンドを用い、ベンダー固有のパラメーターページ
に当該キャッシュマネジャー1200がキャッシュ機能を提
供するべきストレージ装置1060のSANアドレスをセット
する。そしてドライブ割り当て処理3400は終了する。

【００５４】ステップ3430で無効なドライブ番号である
と判定された場合には、ステップ3460にジャンプする。

【００５５】SAN1040にキャッシュマネジャー1200を新
たに接続したときに、そのキャッシュマネジャーがキャ
ッシュ機能を提供するストレージ装置1060を無しとして
初期化しておき、その後そのキャッシュマネジャー1200
を含めてキャッシュマネジャー構成変更処理3000を行う
ことで、システムを停止して特別なキャッシュマネジャ
ー1200の追加処理を行うことを避けることができる。

【００５６】図１６は、キャッシュマネジャーマネジャ
ー1030からキャッシュ機能を提供するストレージ装置10
60を指定するMode Selectコマンドを受領したときに、
キャッシュマネジャー1200が実行するキャッシュ割り当
て処理3600のフローチャートである。

【００５７】まずステップ3610で、キャッシュマネジャ
ー1200はコマンドを受領し、ステップ3620で、キャッシ
ュドライブ管理テーブル3800のエントリに受領したスト
レージ装置1060のSANアドレスを全て代入して、キャッ
シュ割り当て処理3600は終了する。

【００５８】本実施形態では、キャッシュマネジャー12
00へのストレージ装置1060の割り当てをキャッシュマネ
ジャーマネジャー1030が行ったが、ストレージ装置1060
のアクセス回数1430を参照してSAN1040の管理者が割り
当てを決定するようにしてもよく、この場合も本発明を
適用できることは言うまでもない。システムに複数のキ
ャッシュマネジャー1200を設ける場合には、ストレージ
装置1060のアクセス回数1430に応じて、アクセスが複数
のキャッシュマネジャー1200に分散するように、キャッ
シュマネジャー1200にストレージ装置1060を割り当てる
と、１つのキャッシュマネジャー1200へのアクセスの集
中が避けられる。 （２）第２の実施形態 第１の実施形態では、メタデータマネジャー1020が存在
するSAN環境への本発明の適用を示した。第２の実施形
態では、メタデータマネジャー1020が存在せず、SAN104
0につながっているストレージ装置1060に格納されてい
るファイルの位置情報を得る処理を、そのファイルを使
用するコンピューター1010内のファイルシステムが行う
場合について、本発明の適用を示す。なお、同じ説明の
繰り返しを避けるため、第１の実施形態と違う部分につ
いてのみ解説する。

【００５９】図１７は、本発明を適用するコンピュータ
ーシステムB1002の構成を示す。コンピューターシステ
ムB1002にはメタデータサーバー1020が存在せず、代わ
りにコンピューター1010の中にファイル名からファイル
格納位置の変換を行うファイルシステム1110とキャッシ
ュマネジャーマネジャー1030が存在する。

【００６０】ドライブ管理テーブル1400、キャッシュマ
ネジャーテーブル1800およびドライブソートテーブル32
00はコンピューター1010上にあり、キャッシュマネジャ
ーマネジャー1030が管理する。

【００６１】図１８は、コンピューター1010がSAN1040
につながっているストレージ装置1060に対してアクセス
する際の、ホストI/O処理A4000のフローチャートを示
す。この処理は、ホストI/O処理2000とメタデータサー
バー問い合わせ処理2200の組み合わせであり、対比をわ
かりやすくするために同様の処理には同じ番号をつけ
た。

【００６２】まずステップ4010でコンピューター1010上
のアプリケーションプログラムがファイルアクセス要求
を発行する。

【００６３】そしてステップ2220でそのパスの示すファ
イルを格納するストレージ装置1060のSANアドレスとそ
の装置内のブロック番号からなる位置情報を求めて、ス
テップ2230でアクセス対象のストレージ装置1060に対応
するドライブ管理テーブルエントリ1420のアクセス回数
1430に1を加える。そして、同エントリ1420のキャッシ
ュマネジャーSANアドレス1440を調べて、対象ストレー
ジ装置1060にキャッシュ機能を提供しているキャッシュ
マネジャー1200があるかどうかの判定を行う。あると判
定された場合には、ステップ2250で、以下の式を用いて
位置情報の変換を行う。

【００６４】ブロック番号＝対象ストレージ装置のSAN
アドレス×1000000＋対象ブロック番号SANアドレス＝キ
ャッシュマネジャーの持つSANアドレスこの変換によ
り、アクセス対象となるSANアドレスはキャッシュマネ
ジャー1200のSANアドレスとなり、ブロック番号には元
々のアクセス対象のストレージ装置1060のSANアドレス
とそのストレージ装置1060内ブロック番号を組み合わせ
た値が入ることになる。

【００６５】次に、求めた位置情報の示すストレージ装
置1060に対し、格納ブロック番号のデータをアクセスす
るようI/O要求を発行し、ステップ2040で目的とするデ
ータの送受信を行ってホストI/O処理2000は終了する。

【００６６】一方、ステップ2240で無いと判定された場
合には、ステップ2030にジャンプする。

【００６７】なお、ステップ2230、ステップ2240および
ステップ2250の処理はキャッシュマネジャーマネジャー
1030が行う。

【００６８】デバイス認識処理2800及びキャッシュマネ
ジャー構成変更処理3000はコンピューター1010上のキャ
ッシュマネジャーマネジャー1030が実行する。

【００６９】なお、コンピューター1010が複数ある場合
には、キャッシュマネジャー構成変更処理3000を行うコ
ンピューター1010は代表となる一台だけとし、それが終
わったらその他のコンピューター1010に対して書き換え
られたドライブ管理テーブル1400をLAN1100経由で渡
す。代表以外のコンピューター1010は、受け取ったデー
タでドライブ管理テーブル1400を上書きする。このよう
にして、コンピューター1010間でドライブ管理テーブル
1400の食い違いが起こることを防ぐ。

【００７０】なお単一のキャッシュマネジャー1200をメ
タデータサーバー1020に組み込んでもよい。その場合に
は、キャッシュマネジャーマネジャー1030はメタデータ
サーバー1020内でキャッシュマネジャー1200と通信し、
キャッシュマネジャー1200はコンピューター1010からリ
ード要求及びライト要求を受領して上記の通りその処理
を行う。またこのようにキャッシュマネジャー1200を組
み込んだメタデータサーバー1020を改めてキャッシュマ
ネジャーと呼んでも構わない。

【００７１】第１及び第２の実施形態によれば、キャッ
シュマネジャー1200によってキャッシュ機能の提供を受
けるストレージ装置1060のコンピューター1010から見た
読み書き性能が向上する。一方キャッシュマネジャー12
00がSAN1040に加わったことによって、キャッシュマネ
ジャー1200とストレージ装置1060の間のネットワークト
ラフィック分が増加する。各キャッシュマネジャー1200
の対応可能ドライブ数1820を適切に設定することによっ
て、読み書き性能の向上とネットワークトラフィックの
増加のトレードオフを図ることができる。

【００７２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、コン
ピュータ及び記憶装置が接続されるネットワークに、キ
ャッシュマネジャーを接続するので、キャッシュ機能を
もたない記憶装置に対してコンピュータ側の設定を変更
せずにキャッシュ機能を提供することができ、コンピュ
ータから見える記憶装置に対するデータの読み書き性能
を向上させることができる。

【００７３】また本発明によれば、キャッシュ機能を提
供する記憶装置を動的に変更することができるので、特
にアクセス頻度の高い記憶装置に対して優先的にキャッ
シュ機能を提供するように動的な構成変更ができる。

【００７４】さらに本発明によれば、各キャッシュマネ
ジャーについてキャッシュ機能を提供する記憶装置の台
数の最大可能数を制限するので、ネットワークにキャッ
シュマネジャーが加わることによるトラフィック増を制
限することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する第１の実施形態のコンピュー
ターシステムの構成図である。

【図２】第１の実施形態の他のコンピューターシステム
の構成図である。

【図３】実施形態のキャッシュマネジャーの構成図であ
る。

【図４】実施形態のドライブ管理テーブルのデータ構成
図である。

【図５】実施形態のキャッシュマネジャー管理テーブル
のデータ構成図である。

【図６】実施形態のドライブソートテーブルとカレント
ソート番号のデータ構成図である。

【図７】実施形態のキャッシュ管理テーブルとカレント
キャッシュブロック番号のデータ構成図である。

【図８】実施形態のキャッシュドライブ管理テーブルの
データ構成図である。

【図９】第１の実施形態のホストI/O処理のフローチャ
ートである。

【図１０】第１の実施形態のメタデータサーバー問い合
わせ処理のフローチャートである。

【図１１】実施形態のキャッシュマネジャーリード処理
のフローチャートである。

【図１２】実施形態のキャッシュマネジャーライト処理
のフローチャートである。

【図１３】実施形態のデバイス認識処理のフローチャー
トである。

【図１４】実施形態のキャッシュマネジャー構成変更処
理のフローチャートである。

【図１５】実施形態のドライブ割り当て処理のフローチ
ャートである。

【図１６】実施形態のキャッシュ割り当て処理のフロー
チャートである。

【図１７】第２の実施形態のコンピューターシステムの
構成図である。

【図１８】第２の実施形態のホストI/O処理のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

1000…コンピューターシステム、1010…コンピュータ
ー、1020…メタデータサーバー、1030…キャッシュマネ
ジャーマネジャー、1040…SAN、1200…キャッシュマネ
ジャー、1090…キャッシュマネジャー管理領域、1100…
LAN

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の記憶装置と、前記記憶装置に格納さ
   れるデータにアクセスするコンピュータと、前記記憶装
   置の少なくとも１台にキャッシュ機能を提供する装置で
   あるキャッシュマネジャーと、前記記憶装置、前記コン
   ピュータ及び前記キャッシュマネジャー間を接続するネ
   ットワークとを有するコンピューターシステムであっ
   て、前記コンピュータは、前記記憶装置に格納されてい
   るデータにアクセスするための入出力要求を前記キャッ
   シュマネジャーに対して発行することを特徴とするコン
   ピューターシステム。
2. 【請求項２】前記コンピューターシステムは、前記記憶
   装置のネットワークアドレスと、データを格納するブロ
   ック番号との代りに、前記キャッシュマネジャーのネッ
   トワークアドレスと、前記記憶装置のネットワークアド
   レス及び前記ブロック番号を組み込んだブロック番号と
   を前記コンピュータに通知する手段を有することを特徴
   とする請求項１記載のコンピュータシステム。
3. 【請求項３】前記通知する手段をメタデータサーバ内に
   設けることを特徴とする請求項２記載のコンピューター
   システム。
4. 【請求項４】前記コンピュータシステムは、前記キャッ
   シュマネジャーのネットワークアドレスと割り当てる前
   記記憶装置のネットワークアドレスとの対応を格納する
   記憶手段と、外部からの指示に従って前記対応を変更す
   る手段を有することを特徴とする請求項１項記載のコン
   ピューターシステム。
5. 【請求項５】前記記憶手段と前記対応を変更する手段を
   メタデータサーバ内に設けることを特徴とする請求項４
   記載のコンピューターシステム。
6. 【請求項６】前記コンピュータシステムは、前記キャッ
   シュマネジャーの識別子と割り当てる前記記憶装置の識
   別子との対応を格納する記憶手段と、あらかじめ設定さ
   れた前記記憶装置の最大数に達するまで前記記憶手段に
   前記キャッシュマネジャーの識別子と対応する前記記憶
   装置の識別子を設定する手段とを有することを特徴とす
   る請求項１項記載のコンピューターシステム。
7. 【請求項７】前記記憶手段は、さらに前記記憶装置に対
   応してそのアクセス回数を格納し、前記アクセス回数の
   高い記憶装置から順に前記最大数に達するまでキャッシ
   ュ機能を提供する記憶装置を選択する手段を有すること
   を特徴とする請求項６記載のコンピューターシステム。
8. 【請求項８】複数の記憶装置と、前記記憶装置に格納さ
   れるデータにアクセスするコンピュータと、キャッシュ
   マネジャーとがネットワークを介して接続されるコンピ
   ューターシステム中の装置であるキャッシュマネジャー
   であって、前記キャッシュマネジャーは、前記コンピュ
   ータから受け取った当該キャッシュマネジャーのネット
   ワークアドレスとデータの位置情報を目的とする前記記
   憶装置のネットワークアドレスと当該記憶装置内のデー
   タの位置情報に変換する手段と、前記の記憶装置にキャ
   ッシュ機能を提供する手段とを有することを特徴とする
   キャッシュマネジャー。
9. 【請求項９】複数の記憶装置と、前記記憶装置に格納さ
   れるデータにアクセスするコンピュータと、キャッシュ
   マネジャーとがネットワークを介して接続されるコンピ
   ューターシステム中の装置であるキャッシュマネジャー
   であって、前記キャッシュマネジャーは、当該キャッシ
   ュマネジャー宛てに送られたデータの位置情報を目的と
   する前記記憶装置上のデータの位置情報に変換する手段
   と、前記コンピュータとの間に転送されるデータを一時
   保存するキャッシュ手段とを有することを特徴とするキ
   ャッシュマネジャー。
10. 【請求項１０】複数の記憶装置と、前記記憶装置に格納
    されるデータにアクセスするコンピュータと、キャッシ
    ュマネジャーとがネットワークを介して接続されるコン
    ピューターシステム中の装置であるキャッシュマネジャ
    ーであって、前記キャッシュマネジャーは、当該キャッ
    シュマネジャー宛てに送られたデータの位置情報を目的
    とする前記記憶装置上のデータの位置情報に変換する手
    段と、前記コンピュータと前記記憶装置との間に転送さ
    れるデータを一時保存するキャッシュ手段と、前記キャ
    ッシュマネジャーの識別子と割り当てる前記記憶装置の
    識別子との対応を格納する記憶手段と、あらかじめ設定
    された前記記憶装置の最大数に達するまで前記記憶手段
    に前記キャッシュマネジャーの識別子と対応する前記記
    憶装置の識別子を設定する手段とを有することを特徴と
    するキャッシュマネジャー。