JP2004126850A - ディスクアレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ランダムアクセス、シーケンシャルアクセスいずれの場合においても、従来よりも高速なリードライト性能を持つディスクアレイ装置を提供する。
【解決手段】ディスクアレイ装置において、アレイコントローラ103の制御下に、複数の異種又は同種のRAIDレベルの同一内容データボリュームを作製する。サーバ等からディスクアレイ装置へのリードライト要求に対し、複数の同一内容データボリューム全てにアレイコントローラからリードライト指示を出し、最も早くリードライト処理が完了したデータボリュームからの、リードデータ返送あるいはライト完了報告を、アレイコントローラからサーバ等に対して行う。
【選択図】 図1
【解決手段】ディスクアレイ装置において、アレイコントローラ103の制御下に、複数の異種又は同種のRAIDレベルの同一内容データボリュームを作製する。サーバ等からディスクアレイ装置へのリードライト要求に対し、複数の同一内容データボリューム全てにアレイコントローラからリードライト指示を出し、最も早くリードライト処理が完了したデータボリュームからの、リードデータ返送あるいはライト完了報告を、アレイコントローラからサーバ等に対して行う。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冗長性を持ったディスクアレイ装置内におけるユーザデータのリードライトに関する。
【0002】
【従来の技術】
ディスクアレイ装置は、複数のディスク装置を内蔵し、サーバ等から出されたリードライト要求に対して、アレイコントーラにより複数の内蔵ディスクへのデータの記録と管理を行うことによって、内蔵ディスクに障害が発生した場合でもサーバ等から要求されるリードライト処理を続行できるデータストレージ装置である。ディスクアレイ装置にはいくつかのデータ記録方法(RAIDレベル)があり、一般的に知られているのはRAID1からRAID5までの5つのRAIDレベルである。RAID1は、ミラーリングとも呼ばれている方法で、アレイコントローラにより全く同じ内蔵ディスクを複数組(通常2組)作成してリードライト処理を行う。内蔵ディスクのいずれかに障害が発生した場合でも、障害が発生していないディスク装置にリードライトすることにより、リードライト要求を出したサーバ等からはあたかも障害が発生していないかのようにリードライト処理を続行できる。RAID1では、通常の複数のディスク装置でユーザデータをリードライトする場合に比べ、複数倍(通常2倍)の台数の内蔵ディスク装置を必要とする。またRAID5は、ユーザデータをそのブロック長(通常数百バイトから数百キロバイト程度)単位で、複数の内蔵ディスク(通常3〜20台程度)に分けて記録するとともに、パリティと呼ばれるデータブロックを同時に作成し内蔵ディスクに記録する。このパリティデータは、ユーザデータと同じブロック長を持つ。これはユーザデータの排他的論理和であり、内蔵ディスクに障害が発生した場合でも、このパリティデータと障害を起こしていない他の内蔵ディスクのデータから、障害ディスク上にあったユーザデータを計算で求めることが出来る。
【0003】
このRAID5によるディスクアレイ装置は、リードライト時に複数の内蔵ディスクが同時に動作するため、単体のディスク装置やRAID1のディスクアレイ装置に比べ、比較的長いデータのリードライト(シーケンシャルアクセス)に性能面で有利とされている。一方、比較的短いデータ(データブロック長程度以下)をライトする場合(ランダムライト)、RAID5のディスクアレイ装置では、ユーザデータのデータブロックをライトするとともに、旧パリティデータをリードして新パリティデータを計算しなおす必要がある。このためランダムライトにおいては、パリティデータが無いRAID1の方が性能面で有利となる。このように、シーケンシャルかランダムかという業務のデータアクセス内容により有利なRAIDレベルがあり、業務に適したRAIDレベルを使い分けるというのが、ディスクアレイ装置使用上の課題であった。
【0004】
このRAIDレベルの使い分けについて、特開平8−137632号公報(特許文献1)に1つの解決方法が示されている。すなわち、データアクセス頻度を指針として、データアクセス頻度が高いユーザデータをRAID1領域に、データアクセス頻度が低いユーザデータをRAID5の領域に記録させることを原則とし、アクセスの度数分布表を作成してユーザデータをRAID1の領域に記録するかRAID5の領域に記録するかをアレイコントローラで判断して、その記憶領域を自動で動的に移動させるものであった。
【0005】
また、特開平4−205518号公報(特許文献2)には次のような技術が開示されている。ディスク装置を多重化し、ホストからはこれらに同一のデータを記憶させておく。そして、ホストから複数のディスク装置に対して同一のリード要求コマンドを発行する。そして、複数のディスク装置から返されたデータのうち最初に応答したデータをリード要求コマンドの結果として採用するようにする。このようにしてリードの処理時間が短縮される。
【0006】
特開平11−237959号公報(特許文献3)には次のような技術が開示されている。複数の記憶デバイスを用意する。ホストから書き込みデータが送られてくるとこれらの記憶デバイスに同一のデータを書き込もうとする。このとき、2つの記憶デバイスに対する書き込みが完了した時点でホストに完了通知を送る。この後、残りの記憶デバイスに対する書き込みは続け完了させる。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−137632号公報
【特許文献2】
特開平4−205518号公報
【特許文献3】
特開平11−237959号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8−137632号公報(特許文献1)の方式では、データブロック長が比較的短いランダムアクセスを念頭においており、データ長が比較的長いシーケンシャルアクセスにおいてはRAID5の方が有利という視点が欠けていた。また度数分布表を用いてユーザデータ記録方法をRAID1かRAID5に判断し、ユーザデータをRAID1とRAID5の内蔵ディスク間で動的に変換させデータ移動させるため、通常のリードライトアクセスによる負荷に加えて、このRAID1とRAID5間のデータ変換・移動による多大な負荷をアレイコントローラの処理能力にかけ、ディスクアレイ装置全体としては、むしろ性能が劣化する場合もあるという問題点があった。
【0009】
特開平4−205518号公報(特許文献2)の方式では単なるデータの多重書きであって、データ長に短いものと長いものがあり、それぞれに適した記憶の方式があることが考慮されていない。それに、この方式を採用するためにはホスト側の機能設計変更が必要であり、システム全体としてかなり大規模な設計の変更が必要となる。
【0010】
特開平11−237959号公報(特許文献3)の方式も上記と同様に単なるデータの多重書きであって、データ長に短いものと長いものがあり、それぞれに適した記憶の方式があることが考慮されていない。記憶デバイスはみんな同じものである。
【0011】
本発明の目的は、シーケンシャルとランダムとの双方のアクセスにとって高速であってかつ、記憶装置に冗長性を持たせたディスクアレイ装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
複数の異種の又は同種のRAIDレベルの同一のデータを格納したデータボリュームをディスクアレイ装置内に作成し、サーバ等からのリードライト要求に対し、複数の同一内容データボリューム全てにアレイコントローラからリードライト処理指示を出し、もっとも早くリードライト処理が完了したデータボリュームからの、リードデータ返送もしくはライト完了報告を、アレイコントローラからサーバ等に対して行う。なおライト要求があった場合は、その後のディスクアレイ装置内のデータボリュームを同一内容に保つために、たとえサーバ等へのライトデータ返送の後でも、アレイコントローラからライト要求を出した全てのデータボリュームに対して、ライト処理を完了させておく。
【0013】
この複数の同一内容データボリュームは、異なるRAIDレベルに記録させる場合と、同じRAIDレベルで記録させる場合とが考えられる。ランダムとシーケンシャルのアクセスが混在する業務や、ランダム・シーケンシャルどちらのアクセスが多いかが分からない業務においては、異なるRAIDレベルを混在(例えばRAID1とRAID5)する方が良い。またランダムアクセスが多いと分かっている業務においては、複数のRAID1の論理ボリュームを作成する方が良い。さらにシーケンシャルアクセスが多いと分かっている業務においては、複数のRAID5の論理ボリュームを作成する方が良い。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の実施例を示す。ディスクアレイ装置102は、リードライト要求を出すサーバ101と、SCSI、ファイバーチャネル、ネットワーク等のデータパスで接続されている。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置104〜109が内蔵されている。110は、ミラーリングとも呼ばれるRAID1のRAIDレベルによる論理的なデータボリュームで、ディスク装置104と105の中に、D1、D2、D3…という同じデータブロックを記録している。なおD1、D2、D3…はユーザデータのデータブロックを表し、通常数百バイトから数百キロバイト程度のサイズである。111は、パリティデータを用いたRAID5のRAIDレベルによる論理データボリュームである。P1はパリティデータで、D1とD2とD3の排他的論理和である。数式で表せば、
【0015】
【数1】
となる。さて、このディスクアレイ装置には、110(RAID1)と111(RAID5)という異なるRAIDレベルの2つのデータボリュームがある。これらは同一のデータを記憶している。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103はデータボリューム110と111の双方にリードライト要求を出し、早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム110と111とで早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム110と111とで早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。なおライト要求の場合、データボリューム110と111とで早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、もう1つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは2つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、もう片方のデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図1の実施例は、ランダムとシーケンシャルのアクセスが混在する業務や、ランダム・シーケンシャルどちらのアクセスが多いかが分からない業務において有効な実施例となる。
【0016】
図2は、ディスクアレイ装置の中に、同じRAIDレベル(RAID1)の論理的なデータボリュームを2つ作成した実施例である。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置204〜207が内蔵されており、2つのデータボリューム210と211とが、ともにRAID1方式で作成されている。記録されているユーザデータ内容は2つのデータボリュームとも同一である。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103はデータボリューム210と211の双方にリードライト要求を出し、早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム210と211とで早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム210と211とで早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。サーバからのリードライト要求が頻繁に行われ、前の要求処理が終了しないうちに次の要求がサーバからディスクアレイ装置に対して行われるような業務においては、この図2での実施例のように、ディスクアレイ装置内の複数のデータボリュームに平行して処理要求をアレイコントローラから出しておけば、前に出された要求が早く終わったデータボリュームから次の要求処理を開始することができ、ディスクアレイ装置内のリソース(ディスク装置など)を無駄なく効率的に使用でき、かつディスクアレイ装置全体としてのリードライト処理を高速化できる。なおライト要求の場合、データボリューム210と211とで早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、もう1つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは2つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、もう片方のデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図2の実施例は、業務でランダムアクセスが多いと分かっている場合に有効な実施例である。
【0017】
図3は、ディスクアレイ装置の中に、同じRAIDレベル(RAID5)のデータボリュームを2つ作成した実施例である。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置304〜311が内蔵されており、2つのデータボリューム312と313とが、ともにRAID5方式で作成されている。記録されているユーザデータ内容は2つのデータボリュームとも同一である。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103はデータボリューム312と313の双方にリードライト要求を出し、早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム312と313とで早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム312と313とで早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。サーバからのリードライト要求が頻繁に行われ、前の要求処理が終了しないうちに次の要求がサーバからディスクアレイ装置に対して行われるような業務においては、この図3での実施例のように、ディスクアレイ装置内の複数のデータボリュームに平行して処理要求をアレイコントローラから出しておけば、前に出された要求が早く終わったデータボリュームから次の要求処理を開始することができ、ディスクアレイ装置内のリソース(ディスク装置など)を無駄なく効率的に使用でき、かつディスクアレイ装置全体としてのリードライト処理を高速化できる。なおライト要求の場合、データボリューム312と313とで早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、もう1つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは2つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、もう片方のデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図3の実施例は、業務でシーケンシャルアクセスが多いと分かっている場合に有効な実施例である。
【0018】
図4は、ディスクアレイ装置の中に、2種類のRAIDレベル(RAID1とRAID5)で論理的なデータボリュームを2つずつ合計4つ作成した実施例である。アレイコントローラから各データボリュームへのリードライト要求が出るタイミング等により、同じRAIDレベルのデータボリュームでもその要求処理終了までの時間が異なり、最も早く処理が終わったデータボリュームの処理完了をもってサーバに完了報告が出来るため図1の実施例よりもさらに高速なディスクアレイ装置となりえる。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置404〜415が内蔵されており、416と417のデータボリュームがRAID1方式で、418と419のデータボリュームがRAID5方式で作成されている。記録されているユーザデータ内容は4つのデータボリュームとも同一である。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103は4つのデータボリューム416〜419にリードライト要求を出し、もっとも早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム416〜419の中で最も早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム416〜419の中で最も早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。サーバからのリードライト要求が頻繁に行われ、前の要求処理が終了しないうちに次の要求がサーバからディスクアレイ装置に対して行われるような業務においては、この図4での実施例のように、ディスクアレイ装置内の複数のデータボリュームに平行して処理要求をアレイコントローラから出しておけば、前に出された要求が早く終わったデータボリュームから次の要求処理を開始することができ、ディスクアレイ装置内のリソース(ディスク装置など)を無駄なく効率的に使用でき、かつディスクアレイ装置全体としてのリードライト処理を高速化できる。なおライト要求の場合、データボリューム416〜419の中で最も早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、他の3つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは4つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、他の3つのデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図4の実施例は、ランダムとシーケンシャルのアクセスが混在する業務や、ランダム・シーケンシャルどちらのアクセスが多いかが分からない業務において有効な実施例となる。
【0019】
なお図1と図4の実施例の使い分けについてであるが、これはアレイコントローラのデータ制御処理能力と、内蔵されるディスク装置のリードライト処理能力のバランスを考えて、ディスクアレイ装置全体としてより高速なリードライト処理能力を持たせるように、図1のタイプか図4のタイプかを決めるべきである。すなわち、アレイコントローラのデータ制御処理能力が優れていて、各データボリュームに用いられているディスク装置のリードライト応答時間に対して、データボリュームを4つあるいはそれ以上同時に制御する能力がアレイコントローラにあれば、図4のタイプが有効である。またアレイコントローラのデータ制御処理能力が、ディスク装置のリードライト応答時間に対して、データボリュームを2つ程度の制御しかできない能力であれば、図1のタイプの方がより有効である。
【0020】
次に図5、図6を用いてアレイコントローラ103の構成を説明する。図5はサーバからリード要求が来た場合の処理フローを示している。なお、ディスクアレイ装置はリードライトの処理を高速に実行するためにキャッシュメモリを備えているのが一般的である。以下これに従って説明する。
【0021】
図5はリード要求の場合を示した処理フローである。サーバからディスクアレイ装置へリード要求があると(501)、アレイコントローラのキャッシュ上に要求されたリードデータがあるかどうかが調べられる(502)。あれば、リードデータをキャッシュから読み出してサーバへ返送する(506)。これでリードアクセスは完了し、処理を終わる。
【0022】
キャッシュ上に要求されたリードデータがなければ、ディスクアレイ内の各データボリュームにディスクアレイコントローラからリード要求を出す(503)。最も早くリード処理が完了したデータボリュームからのリードデータをアレイコントローラがサーバへ返送しリードアクセスを完了する(504)。次に、アレイコントローラからのリード要求が未完了である他のボリュームへのリード要求をアレイコントローラが取り消しの指示を出す(505)。これでリード要求への処理が終了する。
【0023】
次に、図6を用いてサーバからライト要求が来た場合のアレイコントローラの処理を説明する。サーバからディスクアレイ装置へライト要求が来ると(601)、アレイコントローラのキャッシュにおいてダーティデータが書き込まれている領域以外でライトデータを書き込むスペースがあるかを判定する(602)。ここで、ダーティデータとはアレイコントローラのキャッシュ上にあるデータのうちまだデータボリューム(ディスク装置)に書き込まれていないもの(キャッシュからの消去不可のもの)を示す。スペースがあれば、アレイコントローラのキャッシュにライトデータを書き込む(603)。そして、サーバへアレイコントローラからライト要求完了報告を出す(604)。この状態でアレイコントローラはサーバからの次のリードライト要求を処理できる。一方、ディスクアレイ内の各データボリュームにアレイコントローラのキャッシュからライトデータを書き込み(605)、処理を終了する。
【0024】
ステップ602でスペースがなければ、ライトデータを書き込むスペースが出来るようにキャッシュ上のダーティデータを強制的に掃き出す(書き込む)ようにアレイコントローラから各データボリュームへ指示する(606)。最も早く強制掃き出しが完了したデータボリュームからのライト完了報告をもってキャッシュ上の該当ライトデータをダーティデータからはずす(キャッシュから消去可能となる)(607)。一方、強制掃き出しのライト処理が未完了のデータボリュームへの書き込みはライト処理が完了したデータボリュームのデータを用いて続ける(610)。この処理が完了していなくとも次のリードライト要求の処理は可能である。
【0025】
次に、強制掃き出しによって空いたキャッシュスペースにサーバからのライトデータを書き込む(608)。そして、キャッシュにすべてのライトデータを書き込んだらアレイコントローラからサーバへライト要求完了報告をする(609)。この後、既出のステップ605の処理が行われ処理が終了する。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、データアクセスがランダム、シーケンシャルいずれの場合にもデータアクセスに合わせて、従来よりも高速なリードライト性能を持つディスクアレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディスクアレイ装置の構成図例1であり、RAID1とRAID5のデータボリュームを混在させた例を示す図。
【図2】本発明のディスクアレイ装置の構成図例2であり、RAID1のみを用いて、2個のデータボリュームを作成した例を示す図。
【図3】本発明のディスクアレイ装置の構成図例3であり、RAID5のみを用いて、2個のデータボリュームを作成した例を示す図。
【図4】本発明のディスクアレイ装置の構成図例4であり、RAID1で2個、RAID5で2個、計4個のデータボリュームを作成した例示す図。
【図5】アレイコントローラのリード要求に対する処理の一例を示すフローチャート。
【図6】アレイコントローラのライト要求に対する処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
101…サーバ
102…ディスクアレイ装置
103…アレイコントローラ
104〜109…ディスク装置
110、111…データボリューム
204〜207…ディスク装置
210、211…データボリューム
304〜311…ディスク装置
312、313…データボリューム
404〜415…ディスク装置
416〜419…データボリューム
【発明の属する技術分野】
本発明は、冗長性を持ったディスクアレイ装置内におけるユーザデータのリードライトに関する。
【0002】
【従来の技術】
ディスクアレイ装置は、複数のディスク装置を内蔵し、サーバ等から出されたリードライト要求に対して、アレイコントーラにより複数の内蔵ディスクへのデータの記録と管理を行うことによって、内蔵ディスクに障害が発生した場合でもサーバ等から要求されるリードライト処理を続行できるデータストレージ装置である。ディスクアレイ装置にはいくつかのデータ記録方法(RAIDレベル)があり、一般的に知られているのはRAID1からRAID5までの5つのRAIDレベルである。RAID1は、ミラーリングとも呼ばれている方法で、アレイコントローラにより全く同じ内蔵ディスクを複数組(通常2組)作成してリードライト処理を行う。内蔵ディスクのいずれかに障害が発生した場合でも、障害が発生していないディスク装置にリードライトすることにより、リードライト要求を出したサーバ等からはあたかも障害が発生していないかのようにリードライト処理を続行できる。RAID1では、通常の複数のディスク装置でユーザデータをリードライトする場合に比べ、複数倍(通常2倍)の台数の内蔵ディスク装置を必要とする。またRAID5は、ユーザデータをそのブロック長(通常数百バイトから数百キロバイト程度)単位で、複数の内蔵ディスク(通常3〜20台程度)に分けて記録するとともに、パリティと呼ばれるデータブロックを同時に作成し内蔵ディスクに記録する。このパリティデータは、ユーザデータと同じブロック長を持つ。これはユーザデータの排他的論理和であり、内蔵ディスクに障害が発生した場合でも、このパリティデータと障害を起こしていない他の内蔵ディスクのデータから、障害ディスク上にあったユーザデータを計算で求めることが出来る。
【0003】
このRAID5によるディスクアレイ装置は、リードライト時に複数の内蔵ディスクが同時に動作するため、単体のディスク装置やRAID1のディスクアレイ装置に比べ、比較的長いデータのリードライト(シーケンシャルアクセス)に性能面で有利とされている。一方、比較的短いデータ(データブロック長程度以下)をライトする場合(ランダムライト)、RAID5のディスクアレイ装置では、ユーザデータのデータブロックをライトするとともに、旧パリティデータをリードして新パリティデータを計算しなおす必要がある。このためランダムライトにおいては、パリティデータが無いRAID1の方が性能面で有利となる。このように、シーケンシャルかランダムかという業務のデータアクセス内容により有利なRAIDレベルがあり、業務に適したRAIDレベルを使い分けるというのが、ディスクアレイ装置使用上の課題であった。
【0004】
このRAIDレベルの使い分けについて、特開平8−137632号公報(特許文献1)に1つの解決方法が示されている。すなわち、データアクセス頻度を指針として、データアクセス頻度が高いユーザデータをRAID1領域に、データアクセス頻度が低いユーザデータをRAID5の領域に記録させることを原則とし、アクセスの度数分布表を作成してユーザデータをRAID1の領域に記録するかRAID5の領域に記録するかをアレイコントローラで判断して、その記憶領域を自動で動的に移動させるものであった。
【0005】
また、特開平4−205518号公報(特許文献2)には次のような技術が開示されている。ディスク装置を多重化し、ホストからはこれらに同一のデータを記憶させておく。そして、ホストから複数のディスク装置に対して同一のリード要求コマンドを発行する。そして、複数のディスク装置から返されたデータのうち最初に応答したデータをリード要求コマンドの結果として採用するようにする。このようにしてリードの処理時間が短縮される。
【0006】
特開平11−237959号公報(特許文献3)には次のような技術が開示されている。複数の記憶デバイスを用意する。ホストから書き込みデータが送られてくるとこれらの記憶デバイスに同一のデータを書き込もうとする。このとき、2つの記憶デバイスに対する書き込みが完了した時点でホストに完了通知を送る。この後、残りの記憶デバイスに対する書き込みは続け完了させる。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−137632号公報
【特許文献2】
特開平4−205518号公報
【特許文献3】
特開平11−237959号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8−137632号公報(特許文献1)の方式では、データブロック長が比較的短いランダムアクセスを念頭においており、データ長が比較的長いシーケンシャルアクセスにおいてはRAID5の方が有利という視点が欠けていた。また度数分布表を用いてユーザデータ記録方法をRAID1かRAID5に判断し、ユーザデータをRAID1とRAID5の内蔵ディスク間で動的に変換させデータ移動させるため、通常のリードライトアクセスによる負荷に加えて、このRAID1とRAID5間のデータ変換・移動による多大な負荷をアレイコントローラの処理能力にかけ、ディスクアレイ装置全体としては、むしろ性能が劣化する場合もあるという問題点があった。
【0009】
特開平4−205518号公報(特許文献2)の方式では単なるデータの多重書きであって、データ長に短いものと長いものがあり、それぞれに適した記憶の方式があることが考慮されていない。それに、この方式を採用するためにはホスト側の機能設計変更が必要であり、システム全体としてかなり大規模な設計の変更が必要となる。
【0010】
特開平11−237959号公報(特許文献3)の方式も上記と同様に単なるデータの多重書きであって、データ長に短いものと長いものがあり、それぞれに適した記憶の方式があることが考慮されていない。記憶デバイスはみんな同じものである。
【0011】
本発明の目的は、シーケンシャルとランダムとの双方のアクセスにとって高速であってかつ、記憶装置に冗長性を持たせたディスクアレイ装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
複数の異種の又は同種のRAIDレベルの同一のデータを格納したデータボリュームをディスクアレイ装置内に作成し、サーバ等からのリードライト要求に対し、複数の同一内容データボリューム全てにアレイコントローラからリードライト処理指示を出し、もっとも早くリードライト処理が完了したデータボリュームからの、リードデータ返送もしくはライト完了報告を、アレイコントローラからサーバ等に対して行う。なおライト要求があった場合は、その後のディスクアレイ装置内のデータボリュームを同一内容に保つために、たとえサーバ等へのライトデータ返送の後でも、アレイコントローラからライト要求を出した全てのデータボリュームに対して、ライト処理を完了させておく。
【0013】
この複数の同一内容データボリュームは、異なるRAIDレベルに記録させる場合と、同じRAIDレベルで記録させる場合とが考えられる。ランダムとシーケンシャルのアクセスが混在する業務や、ランダム・シーケンシャルどちらのアクセスが多いかが分からない業務においては、異なるRAIDレベルを混在(例えばRAID1とRAID5)する方が良い。またランダムアクセスが多いと分かっている業務においては、複数のRAID1の論理ボリュームを作成する方が良い。さらにシーケンシャルアクセスが多いと分かっている業務においては、複数のRAID5の論理ボリュームを作成する方が良い。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の実施例を示す。ディスクアレイ装置102は、リードライト要求を出すサーバ101と、SCSI、ファイバーチャネル、ネットワーク等のデータパスで接続されている。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置104〜109が内蔵されている。110は、ミラーリングとも呼ばれるRAID1のRAIDレベルによる論理的なデータボリュームで、ディスク装置104と105の中に、D1、D2、D3…という同じデータブロックを記録している。なおD1、D2、D3…はユーザデータのデータブロックを表し、通常数百バイトから数百キロバイト程度のサイズである。111は、パリティデータを用いたRAID5のRAIDレベルによる論理データボリュームである。P1はパリティデータで、D1とD2とD3の排他的論理和である。数式で表せば、
【0015】
【数1】
となる。さて、このディスクアレイ装置には、110(RAID1)と111(RAID5)という異なるRAIDレベルの2つのデータボリュームがある。これらは同一のデータを記憶している。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103はデータボリューム110と111の双方にリードライト要求を出し、早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム110と111とで早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム110と111とで早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。なおライト要求の場合、データボリューム110と111とで早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、もう1つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは2つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、もう片方のデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図1の実施例は、ランダムとシーケンシャルのアクセスが混在する業務や、ランダム・シーケンシャルどちらのアクセスが多いかが分からない業務において有効な実施例となる。
【0016】
図2は、ディスクアレイ装置の中に、同じRAIDレベル(RAID1)の論理的なデータボリュームを2つ作成した実施例である。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置204〜207が内蔵されており、2つのデータボリューム210と211とが、ともにRAID1方式で作成されている。記録されているユーザデータ内容は2つのデータボリュームとも同一である。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103はデータボリューム210と211の双方にリードライト要求を出し、早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム210と211とで早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム210と211とで早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。サーバからのリードライト要求が頻繁に行われ、前の要求処理が終了しないうちに次の要求がサーバからディスクアレイ装置に対して行われるような業務においては、この図2での実施例のように、ディスクアレイ装置内の複数のデータボリュームに平行して処理要求をアレイコントローラから出しておけば、前に出された要求が早く終わったデータボリュームから次の要求処理を開始することができ、ディスクアレイ装置内のリソース(ディスク装置など)を無駄なく効率的に使用でき、かつディスクアレイ装置全体としてのリードライト処理を高速化できる。なおライト要求の場合、データボリューム210と211とで早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、もう1つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは2つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、もう片方のデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図2の実施例は、業務でランダムアクセスが多いと分かっている場合に有効な実施例である。
【0017】
図3は、ディスクアレイ装置の中に、同じRAIDレベル(RAID5)のデータボリュームを2つ作成した実施例である。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置304〜311が内蔵されており、2つのデータボリューム312と313とが、ともにRAID5方式で作成されている。記録されているユーザデータ内容は2つのデータボリュームとも同一である。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103はデータボリューム312と313の双方にリードライト要求を出し、早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム312と313とで早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム312と313とで早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。サーバからのリードライト要求が頻繁に行われ、前の要求処理が終了しないうちに次の要求がサーバからディスクアレイ装置に対して行われるような業務においては、この図3での実施例のように、ディスクアレイ装置内の複数のデータボリュームに平行して処理要求をアレイコントローラから出しておけば、前に出された要求が早く終わったデータボリュームから次の要求処理を開始することができ、ディスクアレイ装置内のリソース(ディスク装置など)を無駄なく効率的に使用でき、かつディスクアレイ装置全体としてのリードライト処理を高速化できる。なおライト要求の場合、データボリューム312と313とで早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、もう1つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは2つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、もう片方のデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図3の実施例は、業務でシーケンシャルアクセスが多いと分かっている場合に有効な実施例である。
【0018】
図4は、ディスクアレイ装置の中に、2種類のRAIDレベル(RAID1とRAID5)で論理的なデータボリュームを2つずつ合計4つ作成した実施例である。アレイコントローラから各データボリュームへのリードライト要求が出るタイミング等により、同じRAIDレベルのデータボリュームでもその要求処理終了までの時間が異なり、最も早く処理が終わったデータボリュームの処理完了をもってサーバに完了報告が出来るため図1の実施例よりもさらに高速なディスクアレイ装置となりえる。ディスクアレイ装置102の中には、アレイコントローラ103とディスク装置404〜415が内蔵されており、416と417のデータボリュームがRAID1方式で、418と419のデータボリュームがRAID5方式で作成されている。記録されているユーザデータ内容は4つのデータボリュームとも同一である。サーバ101からディスクアレイ装置102へリードライト要求があった場合、アレイコントローラ103は4つのデータボリューム416〜419にリードライト要求を出し、もっとも早く処理が完了したデータボリュームからの処理報告をサーバ101へ返す。すなわちリード要求の場合は、データボリューム416〜419の中で最も早くリード処理が終了したテータボリュームからのリードデータをサーバへ返送し、ライト要求の場合は、データボリューム416〜419の中で最も早くライト処理が終了したテータボリュームからアレイコントローラへのライト完了報告を受けて、アレイコントローラがサーバへライト完了報告を返す。サーバからのリードライト要求が頻繁に行われ、前の要求処理が終了しないうちに次の要求がサーバからディスクアレイ装置に対して行われるような業務においては、この図4での実施例のように、ディスクアレイ装置内の複数のデータボリュームに平行して処理要求をアレイコントローラから出しておけば、前に出された要求が早く終わったデータボリュームから次の要求処理を開始することができ、ディスクアレイ装置内のリソース(ディスク装置など)を無駄なく効率的に使用でき、かつディスクアレイ装置全体としてのリードライト処理を高速化できる。なおライト要求の場合、データボリューム416〜419の中で最も早くライト処理が終わったデータボリュームへのライト終了をもって、アレイコントローラはサーバへライト完了報告を行なうが、他の3つのデータボリュームへのライト処理も完了させておく必要がある。これは4つのデータボリュームでデータ内容の同一性を保つためである。一方、リード要求の場合は、片方のデータボリュームからのリード処理が完了すれば、他の3つのデータボリュームに対するアレイコントローラからのリード要求は途中で終了させてもかまわない。この図4の実施例は、ランダムとシーケンシャルのアクセスが混在する業務や、ランダム・シーケンシャルどちらのアクセスが多いかが分からない業務において有効な実施例となる。
【0019】
なお図1と図4の実施例の使い分けについてであるが、これはアレイコントローラのデータ制御処理能力と、内蔵されるディスク装置のリードライト処理能力のバランスを考えて、ディスクアレイ装置全体としてより高速なリードライト処理能力を持たせるように、図1のタイプか図4のタイプかを決めるべきである。すなわち、アレイコントローラのデータ制御処理能力が優れていて、各データボリュームに用いられているディスク装置のリードライト応答時間に対して、データボリュームを4つあるいはそれ以上同時に制御する能力がアレイコントローラにあれば、図4のタイプが有効である。またアレイコントローラのデータ制御処理能力が、ディスク装置のリードライト応答時間に対して、データボリュームを2つ程度の制御しかできない能力であれば、図1のタイプの方がより有効である。
【0020】
次に図5、図6を用いてアレイコントローラ103の構成を説明する。図5はサーバからリード要求が来た場合の処理フローを示している。なお、ディスクアレイ装置はリードライトの処理を高速に実行するためにキャッシュメモリを備えているのが一般的である。以下これに従って説明する。
【0021】
図5はリード要求の場合を示した処理フローである。サーバからディスクアレイ装置へリード要求があると(501)、アレイコントローラのキャッシュ上に要求されたリードデータがあるかどうかが調べられる(502)。あれば、リードデータをキャッシュから読み出してサーバへ返送する(506)。これでリードアクセスは完了し、処理を終わる。
【0022】
キャッシュ上に要求されたリードデータがなければ、ディスクアレイ内の各データボリュームにディスクアレイコントローラからリード要求を出す(503)。最も早くリード処理が完了したデータボリュームからのリードデータをアレイコントローラがサーバへ返送しリードアクセスを完了する(504)。次に、アレイコントローラからのリード要求が未完了である他のボリュームへのリード要求をアレイコントローラが取り消しの指示を出す(505)。これでリード要求への処理が終了する。
【0023】
次に、図6を用いてサーバからライト要求が来た場合のアレイコントローラの処理を説明する。サーバからディスクアレイ装置へライト要求が来ると(601)、アレイコントローラのキャッシュにおいてダーティデータが書き込まれている領域以外でライトデータを書き込むスペースがあるかを判定する(602)。ここで、ダーティデータとはアレイコントローラのキャッシュ上にあるデータのうちまだデータボリューム(ディスク装置)に書き込まれていないもの(キャッシュからの消去不可のもの)を示す。スペースがあれば、アレイコントローラのキャッシュにライトデータを書き込む(603)。そして、サーバへアレイコントローラからライト要求完了報告を出す(604)。この状態でアレイコントローラはサーバからの次のリードライト要求を処理できる。一方、ディスクアレイ内の各データボリュームにアレイコントローラのキャッシュからライトデータを書き込み(605)、処理を終了する。
【0024】
ステップ602でスペースがなければ、ライトデータを書き込むスペースが出来るようにキャッシュ上のダーティデータを強制的に掃き出す(書き込む)ようにアレイコントローラから各データボリュームへ指示する(606)。最も早く強制掃き出しが完了したデータボリュームからのライト完了報告をもってキャッシュ上の該当ライトデータをダーティデータからはずす(キャッシュから消去可能となる)(607)。一方、強制掃き出しのライト処理が未完了のデータボリュームへの書き込みはライト処理が完了したデータボリュームのデータを用いて続ける(610)。この処理が完了していなくとも次のリードライト要求の処理は可能である。
【0025】
次に、強制掃き出しによって空いたキャッシュスペースにサーバからのライトデータを書き込む(608)。そして、キャッシュにすべてのライトデータを書き込んだらアレイコントローラからサーバへライト要求完了報告をする(609)。この後、既出のステップ605の処理が行われ処理が終了する。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、データアクセスがランダム、シーケンシャルいずれの場合にもデータアクセスに合わせて、従来よりも高速なリードライト性能を持つディスクアレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディスクアレイ装置の構成図例1であり、RAID1とRAID5のデータボリュームを混在させた例を示す図。
【図2】本発明のディスクアレイ装置の構成図例2であり、RAID1のみを用いて、2個のデータボリュームを作成した例を示す図。
【図3】本発明のディスクアレイ装置の構成図例3であり、RAID5のみを用いて、2個のデータボリュームを作成した例を示す図。
【図4】本発明のディスクアレイ装置の構成図例4であり、RAID1で2個、RAID5で2個、計4個のデータボリュームを作成した例示す図。
【図5】アレイコントローラのリード要求に対する処理の一例を示すフローチャート。
【図6】アレイコントローラのライト要求に対する処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
101…サーバ
102…ディスクアレイ装置
103…アレイコントローラ
104〜109…ディスク装置
110、111…データボリューム
204〜207…ディスク装置
210、211…データボリューム
304〜311…ディスク装置
312、313…データボリューム
404〜415…ディスク装置
416〜419…データボリューム
Claims (7)
- 異種の又は同種のRAIDレベルであって同一のデータを格納した複数のデータボリュームと、サーバ等からのリードライト要求に対し複数の同一内容データボリューム全てにリードライト処理指示を出しもっとも早くリードライト処理が完了したデータボリュームからのリードデータ返送もしくはライト完了報告をサーバ等に対して行うアレイコントローラとを備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。
- 前記複数のデータボリュームは同一のデータを格納したRAID1とRAID5のデータボリュームであ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。
- 前記複数のデータボリュームは同一データを格納した複数のRAID1のデータボリュームであ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。
- 前記複数のデータボリュームは同一データを格納した複数のRAID5のデータボリュームであ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。
- 前記複数のデータボリュームは同一データを格納した同一レベルのRAIDの複数のデータボリュームとこのRAIDレベルとは異なる同一レベルのRAIDの複数のデータボリュームであ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。
- 前記アレイコントローラはキャッシュメモリを有し、前記キャッシュメモリにサーバ等からのデータを書き込んだときライト処理が完了したとす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。
- 前記アレイコントローラはキャッシュメモリを有し、前記キャッシュメモリからサーバ等から要求のあったデータを読み出したときリード処理が完了したとす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。
Priority Applications (1)
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JP2002288400A JP2004126850A (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | ディスクアレイ装置 |
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-
2002
- 2002-10-01 JP JP2002288400A patent/JP2004126850A/ja active Pending
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