JP2005165485A - ファイル管理装置、ストレージ管理システム、システム管理方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】階層型ストレージマネジメントの手法を採用したシステムにおいて期待通りのパフォーマンスが得られていない。
【解決手段】物理的特性を異にする複数種類のストレージメディアを組み合わせたストレージシステムにおいて、”使うデータ”を、信頼性が高く、高速アクセス可能な１次ストレージから移動させる必要がある場合、アクセス性能重視のストレージと信頼性重視の大容量ストレージのそれぞれに冗長的に移動する。このシステムは、１次ストレージと保管用ストレージだけでシステムを構築する場合に比して、低コスト化と高アクセス性を実現できる。また、運用中のデータ量の増大にも柔軟に対応できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ストレージシステムを管理するファイル管理装置に関する。また、同装置を採用するストレージ管理システムに関する。また、同システムの管理方法に関する。また、同技術を実現するプログラムに関する。また、当該プログラムを記録した記録媒体に関する。

ネットワークの発達した今日、複数台のコンピュータでデータを共有する機会が増えている。かかるデータの共有を実現するコンピュータを、ファイルサーバーという。ファイルサーバーを運用するには、ストレージ装置の故障等を考慮する必要がある。一般には、データを冗長化（バックアップ）し、ストレージ装置の故障等に備えている。

データのバックアップは、ファイルサーバーを使用しない時間帯に行う。通常は、夜間に行われる。確かに、蓄積するデータが少ないうちは十分な時間である。しかし、近年、データは加速度的に増加している。これに伴い、ディスクの高密度化と大容量化は顕著に進んでいる。

その一方で、データの転送速度は、容量等の増加に比べそれほど向上していない。このため昨今、バックアップに要する時間が大幅に長くなっている。この結果、ファイルサーバーの運用への支障が懸念されている。

この問題の回避には、より高速なディスク装置やテープ装置の採用が必要である。例えば、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Independent
Disks ）装置の使用が必要である。しかし、ＲＡＩＤ装置への全面的な移行には、多額の費用を必要とする。また昨今では、ストレージ装置の並列化に技術的な限界が指摘されている。

加えて、管理データ量の増大の問題もある。これは、近年における情報の電子化に起因する。情報の電子化の影響で、現在、ファイルサーバー上に多量のデータが蓄積されている。ファイルサーバーに蓄積されるデータは、おおよそ２種類のデータに分かれる。“使うデータ”と“使われないデータ”との２種類である。図１は、この様子を表している。

今日の問題は、“使われないデータ”と“使うデータ”を、アクセス性が良く大容量のディスク装置に一緒に保存することにある。このことが、バックアップ時間の増大と、コスト負荷の要因になっている。
特開２０００−１４８５４７号公報

かかる問題を解決するため、階層型ストレージマネジメント（ＨＳＭ：Hierachical
Storage Management）という概念が提案されている。図２に概念構成を示す。ＨＳＭは、これらデータを物理的に異なる２種類のストレージ装置で管理する。

すなわち、ＨＳＭは、“使われないデータ”を大容量でコストパフォーマンスに優れたテープ装置に格納する。なお、ＨＳＭは、概念的には、“使われないデータ”がディスク装置上に存在するように管理する。

ＨＳＭは、全てのデータをディスク装置で管理する従来の手法に比べ、ストレージシステムを低コストで構築できる。加えて、バックアップ時間の短縮も実現できる。ただし、テープ装置上に存在するデータへのアクセス性は悪くなる。

これは、テープ装置が、ランダムアクセス性を有しないためである。しかし、仮に時間が掛かっても、“使われないデータ”であれば、実用上あまり問題にならない。

このように、ＨＳＭは、理想的な管理手法である。しかし、実際に当該システムを構築する場合、ディスク容量を確定することが難しい。というのは、“使うデータ”のデータ容量は非常にあいまいで、最初から確定することが難しいためである。

さらに、“使うデータ”のデータ容量は、使用中に変化するのが一般的である。ここで、ディスクを多めに持つという考えもあるが、これを行なうと本末転倒である。かといって、“使うデータ”をテープ装置に記録すると、アクセス性が極端に悪化してしまう。

しかし、かかる事態は、ファイルサーバーとしては避けなければならない。かかる原因のため、ＨＳＭの更なる改良が望まれている。

本発明は、以上の技術的課題を考慮してなされたもので、前述した問題の１つを解決することを目的とする。

かかる目的を実現するため、本発明の一つでは、使用中のデータを１次ストレージから移動させる必要がある場合に、アクセス性能に優れたストレージと信頼性に優れた２種類のストレージに同一のファイルを移動させる。

図３に、具体例を示す。この発明では、物理的特性を異にする複数種類のストレージメディアを組み合わせたストレージシステムを前提とする。図３は、３種類のストレージを組み合わせた複合システムについて表している。

１次ストレージ１は、信頼性が高く、高速アクセス可能なストレージメディアである。１次ストレージ１は、“使うデータ”を蓄積するのに用いられる。このため、１次ストレージ１には、高速アクセス性と信頼性が共に高いものが望ましい。例えば、半導体メモリ、ハードディスクが望ましい。なお、このハードディスクは、データを二重化する構成が望ましい。

２次ストレージ２は、高速アクセス可能で、しかもコストパフォーマンスに優れるストレージメディアである。従って、“使うデータ”を全て１次ストレージ１に蓄積する場合に比べ、システム全体のコストを低下できる。例えば、ハードディスクが望ましい。２次ストレージ２は、保管用ストレージ３のキャッシュとして機能する。

なお、２次ストレージ２の容量を大きくし、１次ストレージ１の容量をその分小さくすれば、同じ容量のストレージシステムの場合でも、システム全体のコストを低く抑えることができる。例えば、１次ストレージを半導体メモリ程度の容量とし、“使うデータ”のほとんどを２次ストレージ２に蓄積することもできる。

また、“使うデータ”が増加した場合でも、２次ストレージ２を増設することで柔軟に対応できる。この場合、１次ストレージ１を交換する必要はないため、運用を止めずに容量の拡大を図ることができる。

また、“使うデータ”が１次ストレージ１に存在しない場合でも、一般にアクセス速度が遅い保管用ストレージ３にアクセスする必要がなくなる。すなわち、２次ストレージ２と保管用ストレージ３に蓄積されているファイルは、２次ストレージから読み出すことで高速アクセスを担保できる。

保管用ストレージ３は、信頼性が高く、大容量ストレージメディアである。保管用ストレージ３には、２種類のデータが蓄積される。１種類は、現在は“使われないデータ”である。別の１種類は、現在も“使うデータ”である。

“使うデータ”は、基本的に、高速アクセス可能な１次ストレージ１に蓄積される。ただし、１次ストレージには容量上の制約もある。このため、“使うデータ”のうちの一部は、２次ストレージ２と保管用ストレージ３に移動される。

このように、信頼性が高い保管用のストレージ３に、２次ストレージと同じファイルを保存する。従って、２次ストレージ２に要求される信頼性を低くできる。この分、２次ストレージ２に低価格のものを使用できる。

保管用ストレージ３には、例えば、磁気テープその他の磁気記録メディア、光記録メディア（ＤＶＤ、ＭＯ、光テープ等）が望ましい。

なお、これらのストレージの接続形態は問わない。例えば、これらのストレージは全て同一のネットワークに接続されても良い。また例えば、１次ストレージ１を起点に他の２つのストレージがそれぞれ接続される構成でも良い。

なお、１次ストレージ１と２次ストレージ２との間の接続と、１次ストレージ１と保管用ストレージ３との間の接続はそれぞれのストレージに応じたものを適用し得る。

例えば、１次ストレージ１と２次ストレージ２の間は、イーサネット（登録商標）その他のネットワーク経由で接続しても良い。また例えば、１次ストレージ１と保管用ストレージ３の間は、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface） やファイバチャネルで接続しても良い。

また、これらのストレージを全て同一地点又は場所に設置する必要はない。例えば、保管用ストレージは、１次ストレージや２次ストレージが設置された運用施設から遠く離れた遠隔地に設置することもできる。

これら３種類のストレージで構成された複合システムを管理するのがファイル管理装置４である。このファイル管理装置４の移動管理部４Ａによって、前述したストレージ間のファイルの移動を管理する。

すなわち、移動管理部４Ａは、“使うデータ”を１次ストレージ１から移動させる必要がある場合に、２次ストレージ２と保管用ストレージ３に同時に移動させる機能を提供する。当該機能により、“使うデータ”へのアクセス性と信頼性を確保する。

なお、移動管理部４Ａは、例えば１次ストレージの空き容量が閾値以下になった場合にファイルの移動を実行する。空容量が無くなる前にファイルを移動することにより、システムの破綻を回避できる。

このとき、移動するファイルは、新たに蓄積するファイルでも良いし、蓄積日時が最も古いものでも良い。

また、データ量が小さいものを優先的に移動させても良いし、その反対にデータ量が大きいものを優先的に移動させても良い。

また、移動管理部４Ａは、例えば使用頻度が閾値以下になった場合にファイルの移動を実行する。かかる移動手法を採用することにより、３種類のストレージを使用頻度に応じて階層化できる。

この場合、１次ストレージ１には、“使うデータ”のうち使用頻度の高いものを蓄積できる。また、２次ストレージ２には、“使うデータ”のうち使用頻度が低いものを蓄積できる。そして、保管用ストレージ３には、“使うデータ”のうち使用頻度の低いものと、“使われないデータ”を蓄積できる。

また、移動管理部４Ａは、例えば１次ストレージ１へのデータの書き込みを検出すると、データの移動を実行する。かかる移動手法を採用することにより、常にデータを二重化して保持できる。すなわち、データの信頼性を向上できる。

また、データが１次ストレージ１に蓄積されないため、１次ストレージとして容量の小さいものを使用できる。高価な１次ストレージの容量が小さく済むため、システム全体の低価格化を実現できる。

また、移動する“データ”は、ファイルデータでも、その実データ部分だけでも良い。実データ部分だけを移動する場合、これにより、記憶領域の有効利用を実現できる。

このとき、ファイルデータを構成する管理データ部分と、実データ部分の記録位置を管理するデーターベース情報とを１次ストレージ１上で管理しても良い。

この場合、実データ部分がストレージシステム上のどこに記録されていても、１次ストレージ上のファイルシステムで管理することができる。この結果、実データの物理的な移動にかかわらず、ファイルシステム上の論理的な位置を不動にできる。このため、ユーザーには、単一のストレージを使用しているかに見せることができる。

また、このファイル管理装置４は、図４に示すストレージシステムの管理にも使用できる。また図４は、１次ストレージと同等のストレージ１とそのファイル管理装置４でなる第２のストレージシステムを、図３のストレージシステムとは別に設ける例である。この場合、ファイル管理装置４に管理情報複製部４Ｂを設ける。

管理情報複製部４Ｂは、データの管理データ部分と、実データ部分の記録位置を管理するデーターベース情報とを、１次ストレージ１と同等の他のストレージシステム＃２に複製する。このとき、実データは複製しない。このため、１次ストレージの容量は小さくて良い。

この場合、運用系である第１のストレージシステム＃１の１次ストレージ１が故障したとしても、冗長化されている管理データを用いて運用を継続できる。これは、第２のストレージシステム＃２の１次ストレージが、第１のストレージシステム＃１の１次ストレージ１と同等の高速動作が可能であるためである。

因みに、データーベース情報は、情報に更新がある度に更新部分が複製されることが望ましい。これにより、最小の通信量で、データーベース情報を常に最新の状態に維持できる。

なお、データの管理データ部分と、実データ部分の記録位置を管理するデーターベース情報とは、保管用ストレージ３に複製することもできる。この場合、１次ストレージ１の交換後、速やかにシステムの運用を回復できる。

なお、図３及び図４におけるファイル管理装置４は、例えば１次ストレージ１を内蔵するメインサーバーとしても実現できる。もっとも、移動管理部４Ａの機能だけを分離したコントローラとして実現することもできる。

また、当該機能は、ハードウェアとしてもソフトウェアとしても実現できる。なお、ソフトウェアには、アプリケーションソフトウェアの他、オペレーションシステムやファームウェアを含む。

本発明の１つによれば、バックアップ時間の短縮と、使用データへの高速アクセス性とを両立可能な低コストのストレージ管理システムを実現できる。

以下、本発明をＮＡＳ（Network Attached Storage）システムに応用する場合について説明する。なお、明細書で特に図示又は記載しない技術は、当該技術分野において周知の技術を適用する。

（１）全体システム
図５に、ＮＡＳシステムの全体構成例を示す。本システムは、仮想的に単一のストレージメディアとして機能する仮想ファイルサーバー１０と、ネットワーク経由で仮想ファイルサーバー１０に接続された端末１１とで構成される。

端末１１は、クライアント端末でもサーバ端末でも良い。端末１１のオペレーションシステムは任意である。ネットワークには、例えばＬＡＮ（Local Area Network）を使用する。ＬＡＮのインタフェースには、例えばイーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ（Fiber Distributed Data Interface）を使用する。

ネットワークプロトコルには、ＮＦＳ（Network File System） やＣＩＦＳ（Common Internet File System） その他を使用する。

仮想ファイルサーバー１０は、メインサーバー１２と、キャッシュサーバー１３と、テープライブラリ１４とで構成する。物理的には、メインサーバー１２がネットワークと接続される。従って、端末１１と仮想ファイルサーバー１０との通信は、メインサーバー１２を経由して行われる。

仮想ファイルサーバー１０では、ファイルを２つのデータ部分に分けて管理する。すなわち、データ本体であるビットデータと、その管理データとに分けて管理する。管理データは、ビットデータにアクセスするための識別子（ＩＤ）、ファイル名、その他の管理情報である。

ストレージシステムには、ビットデータの部分を格納する。なお、管理データは、メインサーバー１２のファイルシステムに関連付けて管理する。

メインサーバー１２は、ストレージシステムを仮想的に単一のストレージとして管理する。メインサーバー１２は、ビットデータにアクセスするための識別子とビットデータの物理的な記録位置をリンクする情報を格納するデーターベースを有する。このデーターベースには、ファイルの世代情報、使用履歴その他の管理情報も記録される。

メインサーバー１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）１２Ａと、主記憶装置１２Ｂと、副記憶装置１２Ｃと、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄと、接続ポート１２Ｅ１〜１２Ｅ３とでなる。

このうち、接続ポート１２Ｅ１は、ネットワークとの接続用である。接続ポート１２Ｅ２は、キャッシュサーバー１３との接続用である。接続ポート１２Ｅ３は、テープライブラリ１４との接続用である。

ＣＰＵ１２Ａは、コンピュータの制御と命令の取り込み、実行を担当する。主記憶装置１２Ｂは、処理手順を記述したプログラムやデータの一時的な記憶を担当する。例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）でなる。主記憶装置１２Ｂには、例えば基本入出力システム、ファームウェア、制御ソフトウェアが記憶される。

副記憶装置１２Ｃは、プログラムや処理データの保存を担当する。例えば、ハードディスク装置その他の磁気記憶媒体の駆動装置でなる。副記憶装置１２Ｃには、例えば仮想ファイルサーバーとしての機能を実現するプログラムが記録される。

ＲＡＩＤストレージ１２Ｄには、例えばＲＡＩＤレベル０＋１でハードディスクアレイを並列接続したものを適用する。すなわち、ストライピング（ＲＡＩＤ
０）構成のディスク装置をミラーリング(ＲＡＩＤ １)するものを使用する。

この構成により、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄは、高信頼性とランダムアクセス性を有する。ＲＡＩＤストレージ１２Ｄは、”使うデータ”を蓄積する１次ストレージとして機能する。

キャッシュサーバー１３には、例えばＲＡＩＤレベル５でハードディスクアレイを並列接続したものを適用する。すなわち、パリティデータを各ハードディスクに分散するものを使用する。

この構成により、キャッシュサーバー１３は、高信頼性とランダムアクセス性を有する。なお、キャッシュサーバー１３を構成するハードディスクには、例えば低価格かつ大容量のＩＤＥハードディスクを使用する。

ＩＤＥハードディスクは、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄを構成するハードディスクに比して容量当たりの単価が安い。このため、同じ容量をＲＡＩＤストレージ１２Ｄだけで用意する場合に比してコストを安くできる。

キャッシュサーバー１３には、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄから溢れ出た”使うデータ”を格納する。格納されるファイルは、テープライブラリ１４に格納するものと同じである。すなわち、ファイルは、異なるストレージ装置に重複的に記録される。キャッシュサーバー１３は、”使うデータ”を蓄積する２次ストレージとして機能する。

ここで、キャッシュサーバー１３は、テープライブラリ１４のキャッシュとして使用される。従って、メインサーバー１２に存在しない”使うデータ”は、基本的に、キャッシュサーバー１３から読み出される。

なお、キャッシュサーバー１３とメインサーバー１２は、例えばイーサネット（登録商標）経由で接続する。

テープライブラリ１４には、例えばカートリッジ型の磁気テープを複数格納するものを適用する。カートリッジの数を増やすことで蓄積するデータ容量を増加できる。なお、使用されないことが明らかなデータを記憶したカートリッジは、オフラインで保管することもできる。

テープライブラリ１４は、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄから溢れ出たファイルを蓄積するのに使用される。また、テープライブラリ１４は、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄで”使うデータ”をバックアップするのにも使用される。ＲＡＩＤストレージ１２Ｄで”使うデータ”は、テープライブラリ１４にのみバックアップされる。

なお、テープライブラリ１４へのバックアップでは、”使うデータ”の実データ部分だけでなく、管理データやデーターベース情報も複製するのが望ましい。この際、テープライブラリ１４とメインサーバー１２は、例えばＳＣＳＩ（Small Computer System Interface ）経由で接続する。

因みに、テープ媒体として、書き込みが１回に限定されるもの用いれば、情報の信頼性を高めることができる。この種のテープ媒体は、ＷＯＲＭ（Write Once Read Many）と呼ばれる。

特に、信頼性が要求される応用例では、この種のテープ媒体を使用する。勿論、何度も書き換え可能なものを用いることもできる。

（２）ファイル管理動作１
以下、仮想ファイルサーバー内で実行されるファイル管理動作の第１の実施形態を説明する。なお、本動作は、仮想ファイルサーバーを管理するファームウェア又は制御ソフトウェア（アプリケーション）により実行される。

（２−１）概念
図６に、第１の実施形態に係るファイル管理動作の基本概念を示す。このファイルシステムは、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄの空容量が少なくなった場合に、“使うデータ”の移動を実行する。すなわち、溢れ出た“使うデータ”を、キャッシュサーバー１３とテープライブラリ１４に移動する。

この結果、メインサーバー１２（ＲＡＩＤストレージ１２Ｄ）には、“使うデータ”のみが存在することになる。また、キャッシュサーバー１３には、“使うデータ”のうちメインサーバー１２から溢れ出たものだけが記録される。

一方、テープライブラリ１４には、“使うデータ”のうちメインサーバー１２から溢れ出たものが記録される。この他、テープライブラリ１４には、メインサーバー１２から定期的にバックアップした“使うデータ“が記録される。

なお、テープライブラリ１４には、“使われないデータ”も保存される。“使われないデータ”は、テープライブラリ１４にのみ存在する。

以上のように、テープライブラリ１４は、メインサーバー１２が現在又は過去に使用した全てのファイルを保存する。

（２−２）処理内容
（ａ）データの移動
図７に、メインサーバー１２から溢れたデータを移動させる場合に実行される処理手順例を示す。この処理ルーチンは、例えば定期的に又は新たに書き込むべきファイルが発生した時点等に実行される。

まず、ファイルシステムは、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄの空容量が閾値Ｔｈ以下か否か判定する（ＳＰ１）。否定結果が得られた場合（十分な空容量がある場合）、ファイルシステムは、判定処理をひとまず終了する。これに対し、肯定結果が得られた場合（空容量が少ない場合）、ファイルシステムは、移動対象とするファイルを決定する（ＳＰ２）。

ファイルサーバーは、例えばメインサーバー１２に書き込んだ日時が最も古いものを選択する。この他、メインサーバー１２に書き込んだ日時が最も新しいものを選択する方法もある。また例えば、直近に使用した日時が最も古いもの（使用間隔が長いもの）を選択する方法やその反対に最も新しいもの（使用間隔が短いもの）を選択する方法もある。

また、ファイルサイズが大きいものを優先的に選択する方法やその反対にファイルサイズの小さいものを優先的に選択する方法もある。これらの選択方法は、システムに適したものを選択する。

移動するファイルが決定されると、ファイルシステムは、キャッシュサーバー１３へのファイルの移動が可能か否か判定する（ＳＰ３）。否定結果が得られた場合（記録領域が不足する場合）、ファイルシステムは、例えば使用頻度が所定の閾値以下のものを“使われないデータ”としてキャッシュサーバー１３から削除する（ＳＰ４）。

肯定結果が得られた場合又は空容量が確保された場合、ファイルシステムは、溢れ出た“使うデータ”をキャッシュサーバー１３とテープライブラリ１４の双方に移動（複製）する（ＳＰ５）。なお、移動後、同ファイルは、メインサーバー１２から削除される。

かかる後、ファイルシステムは、データの移動先情報をデーターベースに登録し、後の読み出しに備える（ＳＰ６）。メインサーバー１２から溢れ出た“使うデータ”は、キャッシュサーバー１３とテープライブラリ１４に冗長的に記録される。

なお、キャッシュサーバー１３に空容量を確保する処理は、ファイルの移動が指示される前に予め実行しておくこともできる。例えば、運用が停止されている期間（例えば夜間）に、キャッシュサーバー１３の空容量を確認し（ＳＰ３）、閾値以上の空容量を予め確保しても良い。

すなわち、空容量が所定の閾値以下であれば、“使わないデータ”としてキャッシュサーバー１３から予め削除しておいても良い（ＳＰ４）。かかる場合、ファイルの移動時に空容量の有無を判断しなくて済む。従って、ファイルの移動を高速に実行できる。

（ｂ）データの読み出し
図８に、データの読み出し時に実行される処理手順例を示す。この処理ルーチンは、例えば、新たに読み出すべきデータが発生した時点で実行される。

まず、ファイルシステムは、対象データがメインサーバー１２上にあるか否か判定する（ＳＰ１１）。肯定結果が得られた場合（存在する場合）、ファイルシステムは、該当するデータをＲＡＩＤストレージ１２Ｄから読み出す（ＳＰ１２）。

この読み出しは、高速に行われる。この後、ファイルシステムは、読み出し履歴をデーターベースに登録し、後の読み出しに備える（ＳＰ１３）。

これに対し、否定結果が得られた場合（存在しない場合）、ファイルシステムは、対象データがキャッシュサーバー１３上にあるか否か判定する（ＳＰ１４）。肯定結果が得られた場合（存在する場合）、ファイルシステムは、該当するデータをキャッシュサーバー１３から読み出す（ＳＰ１５）。

キャッシュサーバー１３の記録媒体はハードディスクであるため、この読み出しも高速に行われる。この後、ファイルシステムは、読み出し履歴をデーターベースに登録し、後の読み出しに備える（ＳＰ１３）。

キャッシュサーバー１３にも存在しないと判定された場合、ファイルシステムは、対象データがテープライブラリ１４上に存在すると判定する。ファイルシステムは、該当データをテープライブラリ１４から読み出すと共に、”使うデータ”としてメインサーバー１２に記録する（ＳＰ１６）。すなわち、同データは、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄに記録される。

ここでの読み出しは、テープストレージの特性上、一般に低速である。ただし、テープライブラリ１４にのみ存在するということは、“使われないデータ”であるから運用上の支障はない。この後、ファイルシステムは、読み出し履歴をデーターベースに登録し、後の読み出しに備える（ＳＰ１３）。

このように、テープライブラリ１４からデータが読み出されるのは、“使われないデータ”を読み出す場合に限られる。このため、従来システムのように、“使うデータ”を読み出すために、テープライブラリ１４がアクセスされることはない。

このため、テープストレージに掛かる負担は非常に少なくなる。このことは、テープストレージの更なる信頼性の向上と長寿命化に通じる。

なお、キャッシュサーバー１３は、コストパフォーマンスを重視した構成であるため、故障が発生する可能性は少し高くなる。しかし、このような場合も、キャッシュサーバー１３に存在すべきファイルはテープライブラリ１４に冗長化されている。従って、ファイルシステムは、キャッシュサーバー１３の故障時にも該当ファイルを読み出すことができる。

勿論、テープライブラリ１４から“使うデータ（溢れた分）”の読み出すのに要する時間は長くなるが、システムの運用を停止せずに済む。また、希ではあるが、ハードディスクを使用する限り、メインサーバー１２が故障する可能性もある。

しかしながら、この場合でも、テープライブラリ１４から“使うデータ”を読み出すことができる。なお、このデータの読み出しは、一般に時間が長く掛かる。ただし、データを復旧する場合でも、複製するデータ量が少なくて済む。

この複製は、“使用するデータ”のうちメインサーバー１２に格納されている部分のみだからである。このため、比較的短時間での復旧が可能である。

（ｃ）データの復旧
図９に、キャッシュサーバー１３のデータを復旧する場合に実行される処理手順例を示す。この処理ルーチンは、例えば、キャッシュサーバー１３を構成する不良ストレージが交換された場合に実行される。

まず、ファイルシステムは、一度使用不要になったキャッシュサーバー１３へのアクセスが可能になったか否か判定する（ＳＰ２１）。この判定処理は、肯定結果が得られるまで繰り返し実行される。

肯定結果が得られると（アクセス可能になると）、ファイルシステムは、キャッシュサーバー１３に本来あるべきデータが全て存在するか否か判定する（ＳＰ２２）。

否定結果が得られた場合（存在しない場合）、ファイルシステムは、テープライブラリ１４にアクセスし、不足しているファイルを複製する（ＳＰ２３）。

これにより、キャッシュサーバー１３は、故障前と同じ状態に復旧する。この後、ファイルシステムは、キャッシュサーバー１３の復旧をデーターベースに登録する。

（２−３）実施形態の効果
以上のように、“使うデータ”全てをメインサーバー１２内に格納できない場合でも、溢れ出た分をキャッシュサーバー１３に蓄積するため、“使うデータ”への高速アクセス性を維持することができる。

またこの際、溢れ出た分の“使うデータ”はテープライブラリ１４にも冗長的に記録する結果、キャッシュサーバー１３を、コストパフォーマンス重視のハードディスクで構成できる。この結果、ディスクストレージをメインサーバー１２だけで構成する場合に比べ、同じデータ容量のシステムを安価に構築できる。

以上のように、本例の管理手法を適用すれば、“使うデータ”への高速アクセス性と信頼性を両立できる安価な仮想ファイルシステムを実現できる。

（３）ファイル管理動作２
以下、ファームウェア（ファイルシステム）によるファイル管理動作の第２の実施形態を説明する。

（３−１）概要
図１０に、第２の実施形態に係るファイル管理動作の基本概念を示す。このファイルシステムは、ファイルを使用頻度に分類して蓄積するストレージを使い分ける。本例では、使用頻度を３段階に分ける。すなわち、“良く使うデータ”と、“たまに使うデータ”と、“使われないデータ”との３種類である。

このファイルシステムは、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄに蓄積されている“良く使うデータ”のうち使用頻度が低下したものが検出された場合に、“たまに使うデータ”の移動を実行する。すなわち、“たまに使うデータ”を、キャッシュサーバー１３とテープライブラリ１４に移動する。

この結果、メインサーバー１２（ＲＡＩＤストレージ１２Ｄ）には、“よく使うデータ”のみが存在することになる。また、キャッシュサーバー１３には、“たまに使うデータ”のみが記録される。

一方、テープライブラリ１４には、“たまに使うデータ”が記録される。この他、テープライブラリ１４には、メインサーバー１２から定期的にバックアップした“使うデータ“も記録される。

なお、テープライブラリ１４には、“使われないデータ”も保存される。“使われないデータ”は、テープライブラリ１４にのみ存在するデータである。従って、このテープライブラリ１４の場合も、メインサーバー１２が現在又は過去に使用した全てのファイルを保存する。

（３−２）処理内容
（ａ）ファイルの移動
図１１に、メインサーバー１２から使用頻度が低下したデータを移動させる場合に実行される処理手順例を示す。この処理ルーチンは、例えば定期的又は新たに書き込むべきファイルが発生した時点で実行される。

まず、ファイルシステムは、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄに使用頻度が閾値Ｔｈ以下のものがあるか否か判定する（ＳＰ３１）。否定結果が得られた場合（全て“よく使うデータ”の場合）、ファイルシステムは、判定処理をひとまず終了する。

これに対し、肯定結果が得られた場合（“たまに使うデータ”が見つかった場合）、ファイルシステムは、移動対象とするファイルを決定する（ＳＰ３２）。

移動するファイルが決定されると、ファイルシステムは、キャッシュサーバー１３へのファイルの移動が可能か否か判定する（ＳＰ３３）。否定結果が得られた場合（記録領域が不足する場合）、ファイルシステムは、例えば使用頻度が所定の閾値以下のものを“使われないデータ”としてキャッシュサーバー１３から削除する（ＳＰ３４）。

肯定結果が得られた場合又は空容量が確保された場合、ファイルシステムは、“たまに使うデータ”をキャッシュサーバー１３とテープライブラリ１４の双方に移動（複製）する（ＳＰ３５）。なお、移動後、同ファイルは、メインサーバー１２から削除される。

かかる後、ファイルシステムは、ファイルの移動先情報をデーターベースに登録し、後の読み出しに備える（ＳＰ３６）。メインサーバー１２から移動した“たまに使うデータ”は、キャッシュサーバー１３とテープライブラリ１４に冗長的に記録される。

（ｂ）データの読み出し及びデータの復旧
データの読み出し時及びデータの復旧時の処理内容は、“使うデータ（溢れた分）”の場合と基本的に同じ手順である。従って、詳細な説明は省略する。

（３−３）実施形態の効果
以上のように、“たまに使うデータ”をキャッシュサーバー１３に蓄積することにより、メインサーバー１２（ＲＡＩＤストレージ１２Ｄ）に蓄積すべきデータ量を少なくできる。すなわち、ＲＡＩＤストレージ１２Ｄとしてデータ容量の少ないものを適用できる。この結果、仮想ファイルシステムのコストを更に低下できる。

またこの際、“たまに使うデータ”は、ハードディスクで構成されたキャッシュサーバー１３に蓄積されるため、“たまに使うデータ”への高速アクセス性を維持することができる。

また、“たまに使うデータ”はテープライブラリ１４にも冗長的に記録する結果、キャッシュサーバー１３を構成するハードディスクにはコストパフォーマンスを重視したものを選択できる。この結果、ディスクストレージをメインサーバー１２だけで構成する場合に比べ、同じデータ容量のシステムを安価に構築できる。

以上のように、本例の管理手法を適用すれば、“よく使うデータ”及び“たまに使うデータ”への高速アクセス性と信頼性を両立できる安価な仮想ファイルシステムを実現できる。

（４）他の実施形態
前述の説明では、キャッシュサーバー１３を事前に用意した状態で使用する場合について説明した。しかし、図１２に示すように、必要に応じてキャッシュサーバー１３を増設して使用することもできる。

なお、図１２は、メインサーバー１２から溢れた“使うデータ”をキャッシュサーバー１３に移動する場合について表している。勿論、使用頻度に応じてデータの格納場所を区別する場合に同様である。

キャッシュサーバー１３の増設により、運用状態に応じたデータ容量の増加にも柔軟に対応できる。またこの場合に増設するキャッシュサーバー１３は、メインサーバー１２に比してデータ容量当たりの単価が安く済む。従って、当初よりデータ容量の増大を見越してメインサーバー１２の容量を大きくする場合に比してコストの削減を実現できる。

また、キャッシュサーバー１３のデータ容量を増大することにより、ファイルの物理的な格納位置を分散できる。このため、多数の端末１１からのアクセスが集中した場合でも、ファイルへのアクセス処理を分散できる。この結果、ファイルの読み出し速度を高速化できる。

本発明に係るストレージ管理システムは、各種用途に応じたデジタル資産を管理するのに応用できる。例えば、デジタル映像データの蓄積に使用できる。映像ビジネスに係わる全ての事業分野（家庭内システムも含む。）に適用できる。

また例えば、金融データの蓄積に使用できる。例えば帳票データ、伝票データ、金融取引データの蓄積に使用できる。
また例えば、ネットワーク経由で送受されるデータの蓄積に使用できる。例えば、電子メール、Ｗｅｂページ、通信記録の蓄積に使用できる。

また例えば、出版関連データの蓄積に使用できる。例えば版下データ、地図データその他のデジタルコンテンツの蓄積に使用できる。
また例えば、医療データの蓄積に使用できる。例えばレントゲン画像、ＭＲＩ（Magnetic resonance imaging ）画像、カルテデータ、予約データその他の蓄積に使用できる。

また例えば、各種団体・機関の文書の蓄積に使用できる。例えば行政機関、司法機関、立法機関その他の公的文書の蓄積に使用できる。また、社内文書の蓄積にも使用できる。なお個人文書の蓄積にも使用できる。

また例えば、製図データの蓄積にも使用できる。例えばＣＡＤ（Computer Aided Design）データ、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing） データ、ＣＡＥ（Computer-Aided
Engineering ）データの蓄積にも使用できる。

従来用いられているストレージシステムの概念構成を示す図である。 階層型ストレージマネジメントの概念を示す図である。 発明が前提とするストレージシステムの構成例を示す図である。 発明が前提とするストレージシステムの他の構成例を示す図である。 ストレージシステムの実施形態例を示す図である。 第１のファイル管理手法の概念構成を示す図である。 データの移動手順例を示す図である。 データの読出手順例を示す図である。 データの復旧手順例を示す図である。 第２のファイル管理手法の概念構成を示す図である。 データの移動手順例を示す図である。 キャッシュサーバーの増設例を示す図である。

符号の説明

１ １次ストレージ
２ ２次ストレージ
３ 保管用ストレージ
４ ファイル管理装置
４Ａ 移動管理部
１０ 仮想ファイルサーバー
１２ メインサーバー
１３ キャッシュサーバー
１４ テープライブラリ

Claims (11)

1. 物理的特性を異にする複数種類のストレージメディアを組み合わせて構築したストレージシステムを管理するファイル管理装置であって、
   使用中のデータを、信頼性が高く、高速アクセス可能な１次ストレージから移動させる必要がある場合、
   前記データを、高速アクセスが可能で、コストパフォーマンスに優れる２次ストレージと、信頼性が高く、大容量の保管用ストレージとの双方に同時に移動させる移動管理部
   を有することを特徴とするファイル管理装置。
2. 請求項１に記載のファイル管理装置において、
   前記移動管理部は、前記１次ストレージの空き容量が閾値以下になった場合に前記データの移動を実行する
   ことを特徴とするファイル管理装置。
3. 請求項１に記載のファイル管理装置において、
   前記移動管理部は、前記１次ストレージへの前記データの書き込みを検出すると、前記データの移動を実行する
   ことを特徴とするファイル管理装置。
4. 請求項１に記載のファイル管理装置において、
   前記移動管理部は、使用頻度が閾値以下になった場合に前記データの移動を実行する
   ことを特徴とするファイル管理装置。
5. 請求項１に記載のファイル管理装置において、
   前記移動管理部は、前記データの移動の際、前記データを構成する実データの部分だけを移動させる
   ことを特徴とするファイル管理装置。
6. 請求項１に記載のファイル管理装置は、
   前記データを構成する管理データ部分と、実データ部分の記録位置を管理するデーターベース情報とを、前記１次ストレージ上で管理する
   ことを特徴とするファイル管理装置。
7. 請求項１に記載のファイル管理装置において、
   前記データの管理データ部分と、実データ部分の記録位置を管理するデーターベース情報とを、前記１次ストレージと同等の他のストレージシステムに複製する管理情報複製部
   を更に有することを特徴とするファイル管理装置。
8. 物理的特性を異にする複数種類のストレージメディアを組み合わせて構築したストレージシステムと、当該ストレージシステムを管理するファイル管理装置とを有するストレージ管理システムであって、
   前記ファイル管理装置は、
   使用中のデータを、信頼性が高く、高速アクセス可能な１次ストレージから移動させる必要がある場合、
   前記データを、高速アクセスが可能で、コストパフォーマンスに優れる２次ストレージと、信頼性が高く、大容量の保管用ストレージとの双方に同時に移動させる移動管理部
   を有することを特徴とするストレージ管理システム。
9. 物理的特性を異にする複数種類のストレージメディアを組み合わせて構築したストレージシステムと、当該ストレージシステムを管理するファイル管理装置とを有するストレージ管理システムにおけるシステム管理方法であって、
   使用中のデータを、信頼性が高く、高速アクセス可能な１次ストレージから移動させる必要がある場合、
   前記データを、高速アクセスが可能で、コストパフォーマンスに優れる２次ストレージと、信頼性が高く、大容量の保管用ストレージとの双方に同時に移動させる工程
   を有することを特徴とするシステム管理方法。
10. コンピュータに、
    物理的特性を異にする複数種類のストレージメディアを組み合わせて構築したストレージシステムを管理させる機能を実行させるプログラムであって、
    使用中のデータを、信頼性が高く、高速アクセス可能な１次ストレージから移動させる必要がある場合、
    前記データを、高速アクセスが可能で、コストパフォーマンスに優れる２次ストレージと、信頼性が高く大容量の保管用ストレージとの双方に同時に移動させる移動管理機能
    を有することを特徴とするプログラム。
11. コンピュータに、
    物理的特性を異にする複数種類のストレージメディアを組み合わせて構築したストレージシステムを管理させる機能を実行させるプログラムであって、
    使用中のデータを、信頼性が高く、ランダムアクセス可能な１次ストレージから移動させる必要がある場合、
    前記データを、高速アクセスが可能で、コストパフォーマンスに優れる２次ストレージと、信頼性が高く、大容量の保管用ストレージとの双方に同時に移動させる移動管理機能
    を有するものを記録したことを特徴とする記録媒体。
    

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