JP2003256147A - クラスタ型ディスクアレイ装置およびクラスタ型ディスクアレイ装置の運用方法 - Google Patents
クラスタ型ディスクアレイ装置およびクラスタ型ディスクアレイ装置の運用方法Info
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Abstract
つ、分割されたクラスタ各々を相異なるユーザに割当て
た状態として運用すること。 【解決手段】 複数のディスクアレイ装置間を高速結合
網にて結合し構成したクラスタ構成をとるクラスタ型デ
ィスクアレイ装置を運用するに際して、高速結合網(ク
ラスタ結合装置)30に対し論理的分割が設定されるこ
とによって、クラスタを分割し、例えばディスクアレイ
制御装置13を含むディスクアレイ装置と、それ以外の
ディスクアレイ装置とには、それぞれ相異なるユーザが
割当てされた状態として、クラスタ型ディスクアレイ装
置が運用されるようにしたものである。
Description
可能とされたクラスタ型ディスクアレイ装置、更には、
そのクラスタ型ディスクアレイ装置の運用方法に係わ
り、特に可用性、ユーザ保守性およびデータ保全性が高
められるようにしたクラスタ型ディスクアレイ装置、更
には、そのクラスタ型ディスクアレイ装置の運用方法に
関するものである。
クが並列にアクセスされることによって、データの転送
性能と耐障害性を高めようとするRAID技術を用いた
装置である。このRAIDに関しては、カリフォルニア
大学バークレー校から発行されている論文“ア ケース
フォー リダンダント アレイズ オブ インイクスペンシ
ブ ディスクス(レイド)”;イン プロシーディング.
エーシーエム シグモド, 1988年 6月("A Case f
or Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID) ";
In Proc. ACM SIGMOD, June 1988)に詳しい。このR
AID技術を用いたディスクアレイ装置は、大容量の記
憶装置として現在広く用いられている。
採るディスクアレイ装置が知られている。従来より、高
性能、かつ高信頼性あるシステムを低価格にて構成する
方式として、データベース等のサーバ分野では、比較的
早くから複数の独立のサーバを高速の結合網にて組合せ
て、クラスタ構成とする技術が知られていた。これは、
大規模なシステムの構成法として、極めて高い性能の単
一システムを構築するよりも、単体ではやや性能の劣る
システムを多数高速結合網で組合せた構成の方が、ある
一定以上の性能を持つシステムの場合、コストに対する
性能をよりよいものにすることができることが実証され
てきているからである。これまでのディスクアレイ装置
では、一台のコントローラを用いた構成が一般的であっ
たが、最近では、ディスクアレイ装置においても、同様
の構成が検討され始めている。例えば特開2001―2
7972号公報に、そのようなディスク装置の構成法が
開示されている。
は、数台のディスクアレイ装置を高速の結合網で複数台
結合して単一システムとして提供するディスクアレイ装
置の構成が示されており、そのような構成を採ることに
よって拡張性に富み、比較的低価格なディスクアレイ装
置が構成できることが示されている。このような構成を
採ることにより、保守面でも単一ディスクアレイ装置と
して扱えるばかりか、設定を一台のイメージで行え、保
守コストの削減を狙えることも利点となり、高速結合の
分、多少高価になることを加味しても、複数台のディス
クアレイ装置を集約するのに、このようなクラスタ型デ
ィスクアレイ装置は適したものとなっている。
は、クラスタではなく、単一のディスクアレイ装置内の
ディスクを分割して運用する技術が、米国特許第5,5
19,844号、第5,708,769号、第6,154,
854号公報に開示されている。
に、クラスタ構成を採るディスクアレイ装置では、単一
システムとしてのイメージ、即ち、複数のディスクアレ
イ装置を一台のディスクアレイ装置としてサーバ等から
扱うことができるよう構成されたものとなっている。こ
の方式は保守性において優れており、保守作業量を軽減
できるが、その反面、単一の装置である故の不具合を伴
っている。この不具合を順に説明すれば、以下のようで
ある。
を採るディスクアレイ装置では、十分な冗長性を採るよ
う構成されているものでも、一部分の故障が全体に波及
することは避け難くなっている。例えば制御を行うプロ
セッサのファームウェアの誤動作やバグによって、他の
ディスクアレイ装置で必要なデータ構造が破壊されるこ
ともないとは言えない。しかも、ディスクアレイ装置の
装置構成はクラスタ化によって確実に大きくなってお
り、それに伴って故障確率も増大しているため、このよ
うなクラスタ型の装置構成を更に拡大しようとする際に
は、一部分の故障の全体への波及が新たな不具合として
表面化してくるというものである。
スタ間でデータが接続されているため、クラスタ間で各
クラスタの持つデータが完全に隠蔽されてはおらず、故
意、あるいはミスによって、データが漏れるケースがあ
り得るということである。これまでの一台のディスクア
レイ装置でも同様の不具合はあったが、クラスタ型ディ
スクアレイ装置では、そのような不具合が特に重要視さ
れるものとなっている。特に重要視されているのは、ク
ラスタ型ディスクアレイ装置の構成が特に大きく、複数
のユーザのデータを格納して使うケースがこれまでに比
し多くなってくるためである。例えば、これまで数台の
ディスクアレイ装置を個々のユーザに専用に割当てて提
供する形態をとるストレージサービスプロバイダで、運
用面からそのディスクアレイ装置群を一台のディスクア
レイ装置に集約しようと考えた場合、このディスクアレ
イ装置間でのデータ流出を防ぐことは、運用上、重要に
なるが、障害等の場合を含め、そのようなデータ流出を
防ぐ手段は、従来技術に係るディスクアレイ装置では、
何等講じられていないものとなっている。
大型化する場合であっても、一部分の故障が全体に波及
せず、しかもディスクアレイ装置間でのデータ流出が防
止され得るクラスタ型ディスクアレイ装置を提供するこ
とにある。
クアレイ装置が複数のユーザにより共用される際に、ユ
ーザ間で負荷やデータの分離が保証されつつ、クラスタ
型ディスクアレイ装置が運用され得るクラスタ型ディス
クアレイ装置の運用方法を提供することにある。
スタ間を結合している結合網に対し論理的分割が設定さ
れることによって、クラスタ間通信の可否が複数のディ
スクアレイ装置を動作させたまま、変更可能とすべく、
構成することで達成される。
割が設定されることによって、クラスタを分割した上、
分割されたクラスタ各々は相異なるユーザに割当てされ
た状態として、運用されることで達成される。
説明するが、それに先立って、本発明の概要について説
明しておく。要は、上記各種不具合を解決すべく、クラ
スタ型ディスクアレイ装置自体を、クラスタを構成する
装置(後述のクラスタ結合装置がこれに該当)で論理的
に分割可能として構成したものである。即ち、クラスタ
構成は、動作時に動的に変更可能として構成されること
によって、上記各種不具合が解決されるようにしたもの
である。
成するディスクアレイ装置間のデータの授受をハードウ
ェア、あるいはソフトウェア的に最小に止めることによ
って、障害による影響が他のディスクアレイ装置に波及
する可能性を最小に止め、また思わぬデータ漏洩の可能
性を問題にならない程度まで小さくすることが可能とな
るものである。一方、保守用等の情報に限って、データ
通信を行うことにより、一台のシステムとしての運用の
容易性を損なうことなく、システム構成し得るものであ
る。また、このような構成を採ることによって、クラス
タが分割運用されている場合に、分割されているクラス
タ間の負荷の不均衡が、他のディスクアレイ装置に影響
を及ぼさないことも、分割されているから当然ではある
が、特筆すべき点として挙げられるものとなっている。
ついて、図1から図6により具体的に説明する。
ラスタ型ディスクアレイ装置の一例での構成を図2に示
す。図示のように、4つのRAIDとしてのディスクア
レイ制御装置11,12,13,14が、高速結合網で
あるクラスタ結合装置30により結合された構成として
示す。各ディスクアレイ装置は、内部的には、外部のサ
ーバ等(以下、単にホストと称す)101,102との
接続を受け持つホスト制御装置111,121,13
1,141と、ディスク群を管理・アクセスするディス
ク制御装置113,123,133,143と、これら
ディスク制御装置113,123,133,143に接
続されたディスクアレイ21,22,23,24と、キ
ャッシュ記憶装置114,124,134,144と、
これらキャッシュ記憶装置114,124,134,1
44およびシステム全体を管理するための情報が格納さ
れる共有記憶装置112,122,132,142とか
ら構成されたものとなっている。
説明すれば、ディスクアレイ21,22,23,24
は、図示のように、それぞれディスクアレイ群211〜
214,221〜224,231〜234,241〜2
44から構成されており、また、キャッシュ記憶装置1
14,124,134,144は、ホスト101,10
2からのディスクデータの読出しをキャッシュするため
のものであり、更に、共有記憶装置112,122,1
32,142は、ディスクアレイ装置での制御情報を格
納するために用いられるようになっている。更にまた、
クラスタを構成する4つのディスクアレイ装置各々に
は、ディスクアレイ装置番号が付けられているものとす
る。例えばディスクアレイ制御装置11を含むディスク
アレイ装置には、ディスクアレイ装置番号として「1」
が、ディスクアレイ制御装置12を含むディスクアレイ
装置には「2」が、ディスクアレイ制御装置13を含むデ
ィスクアレイ装置には「3」が、ディスクアレイ制御装置
14を含むディスクアレイ装置には「4」が付けられてい
るものである。
アレイ装置を構成している4つのディスクアレイ装置で
は、個々に独立してホスト101,102からのアクセ
スが処理される。即ち、各ディスクアレイ装置では、共
有記憶装置に独立した内容を持ち、そのディスクアレイ
装置における処理を行う場合には、他のディスクアレイ
装置の情報は必要とされていないものである。一方、ク
ラスタ構成に係る処理(ディスクアレイ装置間に跨る処
理)を行う場合は、各ディスクアレイ装置からクラスタ
を構成する他のディスクアレイ装置の共有記憶装置の内
容を参照・更新する必要があるものとなっている。この
ため、本実施例では、クラスタ型ディスクアレイ装置が
一台のディスクアレイとして動作している場合には、各
ディスクアレイ装置から、クラスタを構成する他のディ
スクアレイ装置のリソース(具体的には、キャッシュ記
憶装置と共有記憶装置)に対しての参照・更新(以下、
アクセスという)が可能とされている。その場合のアク
セス方法は、以下のようである。
セスでは、ディスクアレイ装置番号「0」(擬似的なデ
ィスクアレイ装置番号)に対するアクセスとして、その
ディスクアレイ装置番号と48ビットのアドレスを用い
てのアクセスが行われる。共有記憶装置とキャッシュ記
憶装置は別アドレス空間であり、全く独立のアドレスが
振られている。一方、他ディスクアレイ装置に対するア
クセスでは、該当ディスクアレイ装置番号と48ビット
のアドレスを用いてのアクセスが行われているものであ
る。
置における共有記憶装置上の先頭1MBの領域には保守
関連情報が格納されたものとなっている。
イ装置間で情報を共有しながら協調動作を行うが、本発
明の通り、このクラスタ型ディスクアレイ装置を動作中
に論理的に分割した上、分割されたクラスタ各々を相異
なるユーザに割当てた状態として、運用させることが可
能となっている。この論理的な分割は、クラスタ結合装
置30に対するソフトウェア指示によって、切離すよう
に指定することにより実現されているが、その際での処
理手順には多少の考慮が必要となっている。その処理手
順について説明すれば、以下のようである。
アレイ装置で構成されているクラスタ型ディスクアレイ
装置から、ディスクアレイ装置番号「3」のディスクアレ
イ装置が切離される態様として、論理的な分割が行われ
る場合について説明すれば、図3はその際での論理分割
処理フローを、また、図4はその際でのホストからの要
求(リクエスト)の処理手順フローを示したものであ
る。これによる場合、先ずシステム全体が切断準備モー
ドに切替えられるものとなっている(ステップ31)。
この切断準備モード下では、現在実行中の、切離される
ディスクアレイ装置を使用しているホストからの要求
は、それに対する処理が終了するまで処理されるが、切
断準備モードに入ってから受け付けられたホストからの
要求に対しては、その処理が全て保留されるものとなっ
ている(ステップS41,S46)。処理中のホスト要
求が全部なくなった時点で、共有記憶装置上の最初の1
MBに格納されている保守情報の整合性がとれているこ
とが確認されるが、もしも、その確認の際に、保守情報
の更新が他の要求処理のため、ペンディングとなってい
る場合には、その保守情報の更新処理が行われるものと
なっている。
ことを確認の上、クラスタ結合装置30に対しては、初
めて論理分割が設定されているものである(ステップS
32,S33)。この論理分割の設定により、クラスタ
結合装置30上でディスクアレイ装置番号「3」のディス
クアレイ装置を切離す旨の論理分割モードへの切替えが
行われることで、切離されるディスクアレイ装置と他の
ディスクアレイ装置との間のデータ転送は行われないよ
うにされているものである。その後、切断準備モードは
解除されるものとなっている(ステップ34)。この切
断準備モードの解除により、それまで保留状態におかれ
ていた要求(保留リクエスト)に対する処理が行われた
り(ステップS42,S45)、通常リクエスト(非保
留リクエスト)に対する処理が行われているものである
(S43,S44)。
クアレイ装置に付属されているコンソール16を介し保
守員が指示を与えることにより実現されているが、頻度
大にして論理分割が行われることはないものとなってい
る。システム構成の変更時が主と考えられるが、場合に
よっては、時間帯によって構成を変えるような運用も考
えられ、その場合には、数時間に一回、という程度の頻
度と考えられる。それに鑑みて、本実施例では、論理分
割時に、ホストからのアクセス、即ち、ホストからの要
求は、一旦、抑止(保留)されたものとなっている。上
記処理手順で、ホストからの要求の処理が一様に抑止さ
れているのは、他のディスクアレイ装置(ディスクアレ
イ装置番号が「3」以外のもの)から切離されたことに伴
う、切離されたディスクアレイ装置(ディスクアレイ装
置番号「3」)へのアクセス(エラーになるが)と、他の
切離されないディスクアレイ装置(ディスクアレイ装置
番号が「3」以外のもの)へのアクセスの順序の入替わり
をホストに見せないようにするための簡便な方法ではあ
るが、このような順序制御に十分な配慮を払うことによ
って、より効率の良い処理手順とすることも可能であ
る。
中でのホストからの要求は簡単化のため、全て保留され
ているが、例えば切離されようとするディスクアレイ装
置(ディスクアレイ装置番号「3」)のリソースを使用す
る他のディスクアレイ装置(ディスクアレイ装置番号が
「3」以外のもの)各々で受けたホスト要求は保留とす
る。その他のホスト要求は、順序性上、問題がない範囲
で処理する。切離されようとするディスクアレイ装置
(ディスクアレイ装置番号が「3」)で受けたホスト要求
は、他のディスクアレイ装置(ディスクアレイ装置番号
が「3」以外のもの)のリソースを使用する場合は保留と
する。その他のホスト要求は、順序性上、問題がない範
囲で処理する、などとすれば、より効率的な処理が行え
るものである。また、エラーと正常処理との間の順番に
十分な注意を払うことによって、先行してエラーを返し
てしまうことも可能であることは、上記説明から容易に
推察可能であろう。
では、ソフトウェアから論理分割の設定が可能であると
いう点を除いては、特殊なハードウェア構成が採られて
いない。本実施例では、アドレスマップされたクラスタ
結合装置30内のレジスタを変更することで、各種態様
の論理分割を実現する場合が想定されているが、実施形
態に応じて、適切な手段が組込みされたクラスタ結合装
置30を外部から所望に制御することで、各種態様の論
理分割を実現させ得ることは、同業者にとっては容易な
ことであろう。
通常運用時にも制御として完全に分割してしまう構成を
採っているが、分割時にはキャッシュ記憶装置114,
124,134,144間のパスは分離し、共有記憶装
置112,122,132,142間のパスは一部領
域、例えば保守用領域に限って通信を認めるよう、構成
することも可能である。その場合には、例えばクラスタ
結合装置30にて、共有記憶装置へのアクセスアドレス
が保守用領域へのものか否かをアドレス比較によって判
定し、保守用領域に対するアクセスのみ許すようにする
ことで実現できる。このような構成は、同業者ならば容
易に実現可能なものであろう。
あるいは新規ディスクアレイ装置をクラスタ型ディスク
アレイ装置に接続することは、以上の論理分割とは異な
り、自動的には行なえない。なんとなれば、全く新規に
接続されたディスクアレイ装置のディスクは最初の初期
状態では使われていないため、負荷分散の観点からポー
ト側のみ使われることはあっても、新規に割当てられた
部分は新規のディスクエリアとして使う他ないためであ
る。本実施例では、運用上、それで問題がないが、これ
を解決するために、ディスクデータの複数コピーを作成
して、それを分割して使う手法と組合せることにより、
新たに組入れられたディスクアレイ装置に接続されたデ
ィスク領域を活用できることは、同業者ならば容易に理
解できるところであろう。
スクアレイ装置間ではデータの分離性が保証されている
ことは勿論のこと、ディスクアレイ装置間の負荷が分割
された側に影響を及ぼさないものであることは自明であ
ろう。これによって、運用の負荷を大幅に軽減できるデ
ィスクアレイ装置を実現することができる。
ディスクアレイ装置に付属されているコンソール16を
介し、保守員が指示をクラスタ結合装置30に与えるこ
とにより論理分割が実現されているが、既述のように、
時間帯によって、論理分割の態様を変化させる運用も可
能となっている。その場合には、予め与えられた指示に
従い、ディスクアレイ装置上で動作している制御プログ
ラムから指定時刻に切離し動作および再接続動作が行わ
れるようにすればよく、このような実現形態は同業者な
らば容易に実現可能なものであろう。
装置が、ある程度、独立性が高いものとして動作してい
る場合について説明されているが、従来技術として例示
されている先行技術(特開2001―27972号公
報)にあるような密結合、即ち、他のディスクアレイ装
置内にあるキャッシュ記憶装置114,124,13
4,144、共有記憶装置112,122,132,1
42を共有し、何れのディスクアレイ装置にあるかを意
識しないで利用する形態も考えられる。そのような場合
に、ディスクアレイ装置を部分的に切離す処理は、ハー
ドウェア構成によって簡単な場合と、制約がある程度加
わる場合とがある。以下、このような場合を実施例の変
形として説明すれば、以下のようである。なお、これ
は、装置のソフトウェア制御だけの問題であり、その装
置構成としては、この変形実施例でも図2に示すものと
全く同じものを用いる。
憶装置がシステムのアドレスマップ上、図5に示すよう
に、纏まった単位で配置されている場合には、処理的に
は時間はかかるものも単純であり、やるべきことは、切
離すべきディスクアレイ装置内のリソースを分離するよ
う、適宜、キャッシュ記憶装置のエリアを分離してやれ
ばよい。共有記憶装置112,122,132,142
も必要によっては分離できるが、負荷的には、キャッシ
ュ記憶装置114,124,134,144の分離が大
きく、実施の様態としては何れも考えられるものとなっ
ている。このような処理は、同業者ならば容易に実現で
きると考えられるが、その一例を挙げれば、その時点に
あるキャッシュ記憶装置114,124,134,14
4間データを全てディスクに書戻す処理を走らせておい
て、ホストアクセスによる新規のキャッシュ記憶装置1
14,124,134,144内への領域割当て時に、
各ディスクアレイ装置内のキャッシュ記憶装置114,
124,134,144上に領域を適切に再割当てする
ようにすればよい。
は、図6に示すように、アドレスがインターリーブを用
いて一様配置されている場合である。このような場合に
は、何等かのハードウェアサポートが必要である。但
し、このような構成においては、元々保守時の切離し、
およびこれから切離そうとするディスクアレイ装置が元
々接続されていない構成をサポートするために、何等か
のハードウェアによるインターリーブの制御論理を持つ
必要があり、それを用いれば、本発明をこれまでの実施
例と同様にして実現可能である。このような構成は、同
業者ならば容易に実現可能であろう。
タ型ディスクアレイ装置が共用される際に、データ分離
性と運用性に優れ、しかも拡張性に富む各種態様に論理
分割可能なクラスタ型ディスクアレイ装置自体の構成、
更には、このクラスタ型ディスクアレイ装置自体が論理
分割された際での運用方法が得られているものである。
ば、装置自体の構成が大型化する場合であっても、一部
分の故障が全体に波及せず、しかもディスクアレイ装置
間でのデータ流出が防止され得るクラスタ型ディスクア
レイ装置が得られるものとなっている。
クアレイ装置が複数のユーザにより共用される際に、ユ
ーザ間で負荷やデータの分離が保証されつつ、クラスタ
型ディスクアレイ装置が運用され得るクラスタ型ディス
クアレイ装置の運用方法が得られるものとなっている。
ラスタ型ディスクアレイ装置から、1つのディスクアレ
イ装置が切離される態様として、論理的な分割が行われ
る場合を説明するための図である。
タ型ディスクアレイ装置の一例での構成を示す図であ
る。
される際での論理分割処理フローを示す図である。
される際での、ホストからの要求の処理手順フローを示
す図である。
が容易とされたシステムとしてのアドレスマップ例を示
す図である。
ドレスマップ例を示す図である。
ル、21〜24…ディスクアレイ、30…クラスタ結合
装置(高速結合網)、101,102…ホスト。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数のディスクアレイ装置間を結合網に
て結合し構成したクラスタ構成をとるクラスタ型ディス
クアレイ装置であって、クラスタ間を結合している結合
網に対し論理的分割が設定されることによって、クラス
タ間通信の可否が上記複数のディスクアレイ装置を動作
させたまま、変更可能にしてなるクラスタ型ディスクア
レイ装置。 - 【請求項2】 上記結合網に対する論理的分割は、上記
ディスクアレイ装置上で動作している制御プログラムか
ら設定される請求項1記載のクラスタ型ディスクアレイ
装置。 - 【請求項3】 上記結合網に対する論理的分割は、付属
のコンソールから設定される請求項1記載のクラスタ型
ディスクアレイ装置。 - 【請求項4】 複数のディスクアレイ装置間を結合網に
て結合し構成したクラスタ構成をとるクラスタ型ディス
クアレイ装置の運用方法であって、結合網に対し論理的
分割が設定されることによって、クラスタを分割した
上、分割されたクラスタ各々は相異なるユーザに割当て
された状態として、運用されるようにしたクラスタ型デ
ィスクアレイ装置の運用方法。 - 【請求項5】 複数のディスクアレイ装置間を結合網に
て結合し構成したクラスタ構成をとるクラスタ型ディス
クアレイ装置であって、クラスタ間を結合している結合
網に対する論理的分割が付属のコンソールから設定され
ることで、2台以上のクラスタ型ディスクアレイ装置と
して動作可能にしてなるクラスタ型ディスクアレイ装
置。 - 【請求項6】 ディスクアレイ装置各々にディスクデー
タの読出しをキャッシュするためのキャッシュ記憶装置
と該ディスクアレイ装置での制御情報が格納される共有
記憶装置を含み、上記ディスクアレイ装置間を結合網に
て結合し構成したクラスタ構成をとるクラスタ型ディス
クアレイ装置であって、クラスタ間を結合している結合
網に対し論理的分割が設定されることによって、キャッ
シュ記憶装置間のパスが分離される一方、共有記憶装置
の少なくとも1部分に対する通信が引き続き可能として
なるクラスタ型ディスクアレイ装置。
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