JP2005092308A - ディスク管理方法およびコンピュータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 コンピュータやサーバなどのファイルシステムの空容量を監視し、その監視結果に基づいて、適切にファイルシステムの拡張および縮小を行うことにより、磁気ディスク装置の容量を効率的に利用できるディスク管理方法およびコンピュータシステムを提供する。
【解決手段】 予め規定されたサーバ１３００，１４００が使用する複数の論理ディスク２１００から構成されるファイルシステムの空容量の比率の範囲情報を保有し、ファイルシステムの空容量の比率を監視して、この監視結果と空容量の比率の範囲情報とを比較し、この比較結果に基づいて、複数のサーバ１３００，１４００に対して、ファイルシステムの拡張指示または縮小指示を与える監視サーバ１１００を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気ディスク装置のディスク容量を管理する管理方法およびコンピュータシステムに関し、特に、ディスク容量の自動監視によるストレージ容量の効率的な利用の技術に関する。

従来、複数のサーバなどのコンピュータと複数の磁気ディスク装置より構成されるコンピュータシステムにおけるディスク容量の管理は、システム管理者が、磁気ディスク装置のディスク容量の使用量を常に監視し、各コンピュータでの磁気ディスク装置のディスク容量が不足した場合には、システム管理者が、磁気ディスク装置の論理ディスクなどの論理デバイスにアクセスするための経路の設定、ファイルシステムの作成、およびファイルシステムの割り当てを行っていく必要があった。

例えば、磁気ディスク装置内に作成された論理ディスクが割り当てられ、コンピュータが認識している論理ボリュームを使い切った場合、磁気ディスク装置内部の未使用な論理ディスクをコンピュータに割り当て、コンピュータがこの論理ディスクにより認識した論理ボリュームを使用中の論理ボリュームと結合することにより記憶領域を拡張できる。

この機能はオンライン中にもボリュームの拡張ができるため、オンラインボリューム拡張と呼ばれている。このオンラインボリューム拡張により、時々刻々と増大するデータに対して論理ボリュームの記憶領域の範囲をアプリケーション無停止で拡張するので、アプリケーションの稼動時間を拡大でき、また、ボリューム容量移行時にボリューム間データ移行を行う必要もないのでストレージの管理コストを大幅に削減できるものであった。

近年、コンピュータシステムにおいては、磁気ディスク装置などの外部記憶装置へのアクセスを高速化と複数のコンピュータからのデータ共有を可能とする、ファイバーチャネルを利用したストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）に対応した磁気ディスク装置が導入されて、従来のストレージ分散管理から、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）を中心にした集中管理へ移行する傾向にあった。

このようなＳＡＮシステムを構築することで、複数のサーバから、データを共有することが可能となるが、ストレージシステム管理の導入、維持・管理などにかかる費用が増大する傾向にあった。

また、磁気ディスク装置のディスク容量を効率良く利用するためには、磁気ディスク装置内の論理ディスクを小さな記憶容量の単位で管理して、小さな記憶容量の単位で、コンピュータへ割り当てる論理ディスクを管理し、ディスク容量の拡張または縮小を行わなければならない。このように、磁気ディスク装置内の論理ディスクを小さな記憶容量の単位で管理すると、管理する論理ディスクが増大するため、システム管理者によるシステム管理の運用コストが掛かるという問題があった。

また、各コンピュータで消費される磁気ディスク装置のディスク容量は、予測することが難しいので、従来では、現在使用しているディスク容量以上のディスク容量を、予め各コンピュータに割り当てているため、磁気ディスク装置のディスク容量の効率的に利用がするのが困難であるという問題があった。また、磁気ディスク装置のディスク容量を効率的に利用するためには、システム管理者が、常にディスクの利用状況を監視する必要があるために、その運用コストが掛かるという問題があった。

また、コンピュータに割り当てられているファイルシステムとしては、磁気ディスク装置の複数の論理ディスクから構成されている論理グループの全部または一部分として構成されている。そして、データは先頭の論理ディスクから順次記録されるが、データのＲｅａｄ／Ｗｒｉｔｅにより、データが複数の論理ディスクに分散するというフラグメンテーションを起こしてしまい、コンピュータに割り当てられているファイルシステムの空容量が多くあったとしても未使用の論理ディスクが存在せず、オンラインでの、論理ディスクの割り当てを解除するなどしてファイルシステムを縮小することができないという問題があった。

このオンラインでのファイルシステムの縮小が可能となれば、あるコンピュータで使用されていないディスク容量を、ほかのコンピュータで使用することが可能となり、磁気ディスクの導入コストを下げることができるだけでなく、維持・管理にかかる費用もまた下げることができるようになる。

そこで、本発明の目的は、コンピュータやサーバなどのファイルシステムの空容量を監視し、その監視結果に基づいて、適切にファイルシステムの拡張および縮小を行うことにより、磁気ディスク装置の容量を効率的に利用できるディスク管理方法およびコンピュータシステムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＳＡＮを利用したシステムのストレージを運用／管理する効率を格段に向上することができ、運用／管理にかかわる運用コストを削減することが可能なディスク管理方法およびコンピュータシステムを提供することにある。

本発明によるディスク管理方法は、サーバが磁気ディスク装置内の複数の論理ディスクにアクセスしてデータの送受を行うシステムにおけるディスク管理方法であって、サーバが使用する複数の論理ディスクから構成されるファイルシステムの空容量の比率を監視して、この監視結果と予め規定された空容量の比率の範囲とを比較し、この比較結果に基づいて、サーバに対して、ファイルシステムの拡張指示または縮小指示を与えるものである。

また、本発明によるコンピュータシステムは、サーバが磁気ディスク装置内の複数の論理ディスクにアクセスしてデータの送受を行うコンピュータシステムであって、予め規定されたサーバが使用する複数の論理ディスクから構成されるファイルシステムの空容量の比率の範囲情報を保有し、ファイルシステムの空容量の比率を監視して、この監視結果と空容量の比率の範囲情報とを比較し、この比較結果に基づいて、サーバに対して、ファイルシステムの拡張指示または縮小指示を与えるディスク管理装置を備えたものである。

具体的には、本発明では、次のようなコンピュータシステムを構築する。

１台ないし複数台のサーバ、磁気ディスク装置およびファイバーチャネルスイッチからなり、ファイバーチャネルスイッチを経由して、サーバと磁気ディスク装置が接続されストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）を形成するシステムから構成される。

そして、各サーバにおけるディスク容量の使用状況を監視する監視サーバがあり、その監視サーバは、各サーバとローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で接続されている。

また、各サーバにおけるディスク容量の使用状況を監視する監視サーバは、各サーバのファイルシステムの空容量の比率（％）を定期的にポーリングする、または、各サーバからディスク容量の使用状況を監視する監視サーバに対して、各サーバのファイルシステムの空容量の比率（％）を報告することによって、各サーバからのファイルシステムの空容量の比率（％）を取得する。

そして、監視サーバは、その取得した、各サーバのファイルシステムの空容量がある設定した数値の範囲に収まるっているかどうかを監視する。その定められた空容量の範囲から外れた場合には、監視サーバが各サーバに対してファイルシステムの拡張または縮小を行うように、指示を与えることとする。

また、さらに好ましくは、監視サーバが取得したファイルシステムの空容量がある設定した数値の範囲に収まっている場合においても、将来、使用されるディスク容量が増加することが見込まれる場合には、監視サーバが各サーバに対してファイルシステムの拡張を行うように、指示を与えることとする。

また、あるサーバで使用されいないディスク容量を、ほかのサーバで使用するためには、あるサーバで使用されいないディスク容量に対して、業務に影響を与えることなく、オンラインでファイルシステムを縮小する必要がある。

また、大容量の磁気ディスク装置は、磁気ディスク装置へのアクセス性能を低下させることなく、磁気ディスク装置のデータのバックアップをオンライン中に行うために、同一磁気ディスク装置内で論理ディスクを、複製するボリュームレプリケーション機能を有している。

このボリュームレプリケーション機能を利用することにより、オンラインでファイルシステムを縮小する際には、ボリュームレプリケーション機能を一時的に解除し、複製された論理ディスクにてオンライン業務を行う。そして、これまで業務で使用していた論理ディスク、すなわち、これまでボリュームレプリケーションの元になっていた論理ディスクをファイルシステムのマウントを解除し、該当する論理グループのファイルシステムにフラグメンテーションを解消する指示を実行し、ファイルシステムの縮小が可能となる。

本発明によれば、コンピュータやサーバなどのファイルシステムの空容量を監視し、その監視結果に基づいて、適切にファイルシステムの拡張および縮小を行うことにより、磁気ディスク装置の容量を効率的に利用できる。

また、本発明によれば、ＳＡＮを利用したシステムのストレージを運用／管理する効率を格段に向上することができ、運用／管理にかかわる運用コストを削減することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態によるディスク管理方法を実施するコンピュータシステムの構成例を示す図である。

図１において、コンピュータシステムは、コンピュータシステムで利用するアプリケーション・サーバ（サーバ１，サーバ２）１３００，１４００、ファイバーチャネルスイッチ１８００、磁気ディスク装置２２００、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００におけるディスク容量の使用状況を取得し、指示を行うディスク管理装置である監視サーバ１１００から構成され、監視サーバ１１００は各アプリケーション・サーバ１３００，１４００とローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１２００で接続されている。

また、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００と磁気ディスク装置２２００は、ファイバーチャネルスイッチ１８００を経由して接続されストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）を形成している。

また、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００は、ファイルシステムの空容量の比率（％）を取得する監視エージェント１５００およびファイバーチャネルスイッチ１８００と接続するためのチャネルインターフェイス１６００を備えている。

また、磁気ディスク装置２２００は、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００に割り当てる複数の論理ディスク２１００およびファイバーチャネルスイッチ１８００と接続するためのチャネルインターフェイス２０００を備えており、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００は、複数の論理ディスク２１００が割り当てられることによりファイルシステムを形成している。

また、ファイバーチャネルスイッチ１８００は、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００および磁気ディスク装置２２００と接続するためのチャネルインターフェイス１７００，１９００を備えている。

また、監視サーバ１１００は、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００のファイルシステムの空容量の比率（％）をＬＡＮ１２００を経由して定期的に監視エージェント１５００へポーリングするか、または、監視エージェント１５００が取得したファイルシステムの空容量の比率（％）を各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からＬＡＮ１２００を経由して定期的に送信してもらうなどをして、ファイルシステムの空容量の比率（％）の取得を行っている。

次に、本実施の形態の監視サーバ１１００の動作について説明する。

図２は予め規定するファイルシステムの空容量の比率を説明するための説明図、図３は監視サーバの動作を示すフローチャート、図４はファイルシステムの空容量の比率の変化を説明するための説明図である。

まず、監視サーバ１１００には、予め、コンピュータシステムのシステム管理者などにより、各アプリケーション・サーバ１３００／１４００において、ファイルシステムの増減を判断するためのファイルシステムの空容量の比率（％）の範囲が規定されている。

このファイルシステムの空容量の比率（％）の範囲は、例えば、図２に示すように、ファイルシステム容量が、比較的小さい場合には、ファイルシステムを増減させた場合、空容量の比率（％）に大きく影響を与えるため、例えば、規定する空容量の比率（％）の範囲２３００を３０％〜５０％へ設定する。それとは対照的に、ファイルシステム容量が、比較的大きい場合には、ファイルシステムを増減させた場合、空容量の比率（％）にあまり影響を与えないため、例えば、規定する空容量の比率（％）の範囲２３００を１０％〜２０％のように設定し、維持する空容量を低めに設定する。

図２に示すように、ファイルシステムの容量に応じて、規定する空容量の比率（％）の範囲２３００を変動させて規定することにより、磁気ディスク装置容量を効率的に使用することができる。

そして、監視サーバ１１００では、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００のファイルシステムの空容量の比率（％）をＬＡＮ１２００を経由して定期的に監視エージェント１５００へポーリングするか、または、監視エージェント１５００が取得したファイルシステムの空容量の比率（％）を各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からＬＡＮ１２００を経由して定期的に送信してもらうなどをして、各アプリケーション・サーバ１３００／１４００におけるファイルシステムの空容量の比率（％）を定期的に取得して、空容量の比率（％）を監視し、そのファイルシステムの空容量の比率（％）を時間経過と共に保存する（Ｓ１００）。

そして、Ｓ１００で取得されたファイルシステムの空容量の比率（％）が、例えば図２に示すような、予めシステム管理者などによって規定されたファイルシステムの空容量の比率（％）の一定の範囲内にあるかどうかを判定する（Ｓ１１０）。

そして、Ｓ１１０で一定の範囲内にあると判定されると、Ｓ１００に戻り、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００におけるファイルシステムの空容量の比率（％）を監視し、Ｓ１１０で一定の範囲にないと判定されると、その規定された一定の範囲を越えているのかどうかを判定する（Ｓ１２０）。

そして、Ｓ１２０で一定の範囲を超えていないと判定されると、すなわち、ファイルシステムの空容量の比率（％）が、予め規定された範囲を下回ると、ファイルシステムの空容量が不足している状態なので、ファイルシステムの空容量の比率（％）が、予め規定された範囲を下回ったアプリケーション・サーバに対してファイルシステムの拡張指示を与え、磁気ディスク装置２２００内の論理ディスクを割り当てることによりファイルシステムの増設処理を行う（Ｓ１３０）。

また、Ｓ１２０で一定の範囲を超えていると判定されると、ファイルシステムの空容量が余っている状態なので、まずは、監視サーバ１１００が保存している各アプリケーション・サーバ１３００，１４００のファイルシステムの空容量の比率（％）の情報などに基づいて、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００におけるファイルシステムの空容量の増減予測を行う（Ｓ１４０）。

このＳ１４０でのファイルシステムの空容量の増減予測は、監視サーバ１１００が、従来利用されている回帰分析などの統計的手法を用いて行い、今後の各アプリケーション・サーバ１３００，１４００によるファイルシステムの使用状況が予測される。

そして、Ｓ１４０による増減予測により、今後、ファイルシステムの空容量の減少が予測されるかどうかを判定する（Ｓ１５０）。

Ｓ１５０で今後、ファイルシステムの空容量の減少が予測されないと判定されると、今後もファイルシステムの空容量が余っている状態なので、ファイルシステムの空容量の比率（％）が、予め規定された範囲を超えたアプリケーション・サーバに対してファイルシステムの縮小指示を与え、磁気ディスク装置２２００内の論理ディスクの割り当てを解除することによりファイルシステムの縮小処理を行う（Ｓ１６０）。

また、Ｓ１５０で今後、ファイルシステムの空容量の減少が予測されると判定されると、今後、ファイルシステムの空容量の比率（％）が、予め規定された範囲内に収まることが予想される状態なので、ファイルシステムの縮小処理は行わずに終了する。

また、Ｓ１３０でのファイルシステムの増設処理およびＳ１６０でのファイルシステムの縮小処理は、予めシステム管理者によって規定されたファイルシステムの空容量の比率（％）の範囲に収まるように処理される。

また、このファイルシステムの増設処理および縮小処理は、磁気ディスク装置２２００内の論理ディスク単位で行われ、ファイルシステムの空容量の比率（％）が、図２に示す範囲２３００の中央付近になるように、論理ディスクが増減されるようになっている。

このような処理を繰り返すことにより、図４に示すように、図４の（Ａ）で、ファイルシステムの増設処理が行われ、図４の（Ｂ）で、ファイルシステムの縮小処理が行われ、ファイルシステムの空容量の比率を、ある一定の範囲に収まるように運用することができる。

また、図３のＳ１６０でのファイルシステムの縮小処理を行うためには、ファイルシステムを構成する論理ディスク上に分散して配置しているデータを、先頭からデータを再配置して、データが存在しない論理ディスクを準備する必要がある。

これを行うため、本実施の形態では、従来利用されてきた、ファイルシステムのフラグメーテンションを解消するツール（デフラグツール）を使用する。このデフラグツールを実行するためには、フラグメンテーションの解消を行うファイルシステムの論理ディスクに対して、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からのホストＩ／Ｏを一時的に止める必要がある。

しかしながら、大容量磁気ディスク装置を利用したＳＡＮシステムでは、２４時間３６５日の無停止運用が必要であり、この問題を解決するために、本実施の形態では、ボリュームレプリケーション機能や仮想論理ディスクなどを利用して、オンラインでファイルシステムのフラグメーテンションの解消（デフラグ）を行っている。

次に、このファイルシステムに対してフラグメンテーションの解消を行う際の動作について説明する。

図５はボリュームレプリケーション機能を利用したフラグメーテンションの解消処理を説明するための説明図、図６は仮想論理ディスクを利用したフラグメーテンションの解消処理を説明するための説明図である。

まず、ボリュームレプリケーション機能を利用した場合では、図５の（Ａ）に示す通常運用時は、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００のファイルシステムを構成する複数の論理ディスクＰ−ＶＯＬと複数の論理ディスクＰ−ＶＯＬがコピーされた複数の論理ディスクＳ−ＶＯＬで運用され、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からのホストＩ／Ｏは複数の論理ディスクＰ−ＶＯＬにアクセスしている。

そして、図５の（Ｂ）に示すファイルシステムのデフラグ実行時は、ボリュームレプリケーション機能による論理ディスクＰ−ＶＯＬから論理ディスクＳ−ＶＯＬのコピーを中断し、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からのホストＩ／Ｏのアクセスを複数の論理ディスクＳ−ＶＯＬに変更し、業務を継続する。このとき、論理ディスクＳ−ＶＯＬへは更新データをログ６１００として記録しておく。

そして、複数の論理ディスクＰ−ＶＯＬに対して、フラグメーテンションの解消を行い、フラグメーテンションの解消が終了した後、ファイルシステムの容量の縮小を行う。

そして、図５の（Ｃ）に示す通常運用実行前処理として、論理ディスクＳ−ＶＯＬへ記録していた更新データのログ６１００に基づいて、論理ディスクＰ−ＶＯＬへの更新を行う。

このように論理ディスクＳ−ＶＯＬへ記録していた更新データのログ６１００を論理ディスクＰ−ＶＯＬへ反映することにより、複数の論理ディスクＰ−ＶＯＬに対するフラグメンテーションの解消中のデータを適応することができ、その後、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からのホストＩ／Ｏのアクセスを複数の論理ディスクＰ−ＶＯＬに変更し、通常運用に戻ることができる。

また、仮想論理ディスクを利用した場合では、図６の（Ａ）に示す通常運用時は、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００のファイルシステムを構成する複数の論理ディスク（通常運用ディスク）に対して、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からのホストＩ／Ｏがアクセスし、通常運用時には使用しない仮想論理ディスクが別に用意されている。

そして、図６の（Ｂ）に示すファイルシステムのデフラグ実行時は、通常運用ディスクに対しては、読み込み（ＲＥＡＤ）のみのホストＩ／Ｏのアクセスとし、書き込み（ＷＲＩＴＥ）や書き込まれたデータの読み込み（ＲＥＡＤ）のホストＩ／Ｏのアクセスは仮想論理ディスクに対して行う。

そして、この状態で、通常運用ディスクに対して、フラグメーテンションの解消を行い、フラグメーテンションの解消が終了した後、通常運用ディスクに対して、ファイルシステムの容量の縮小を行う。

そして、図６の（Ｃ）に示す通常運用実行前処理として、仮想的論理ディスクへ書込みが行われていた差分の更新データを通常運用ディスクへコピーし、デフラグ実行時の更新データを反映させる。

このように仮想論理ディスクへ記録していた差分の更新データを通常運用ディスクへ反映することにより、通常運用ディスクに対するフラグメンテーションの解消中のデータを適応することができ、その後、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００からのホストＩ／Ｏのアクセスを通常のアクセスに戻し、通常運用に戻ることができる。

以上のように、本実施の形態では、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００のファイルシステムの空容量を監視し、その監視結果に基づいて、ファイルシステムの拡張指示や縮小指示を行い、ファイルシステムの空容量を一定の範囲内に収めるようにしているので、磁気ディスク装置の容量を効率的に利用することが可能である。

なお、この実施の形態では、予めシステム管理者などによって規定されたファイルシステムの空容量の比率（％）が一定の範囲内にない場合に、ファイルシステムの増設処理や、ファイルシステムの縮小処理を行うようにしているが、予めシステム管理者などによって規定されたファイルシステムの空容量の比率（％）が一定の範囲内に収まっている場合でも、将来使用されるディスク容量が増加することが見込まれる場合には、ファイルシステムの増設処理を行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、各アプリケーション・サーバ１３００，１４００の２台のサーバの例で説明したが、１台または複数台のサーバが磁気ディスク装置２２００にアクセスするようにしてもよい。

本発明の一実施の形態によるディスク管理方法を実施するコンピュータシステムの構成例を示す図である。 本発明の一実施の形態による予め規定するファイルシステムの空容量の比率を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態による監視サーバの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態によるファイルシステムの空容量の比率の変化を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態によるボリュームレプリケーション機能を利用したフラグメーテンションの解消処理を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態による仮想論理ディスクを利用したフラグメーテンションの解消処理を説明するための説明図である。

符号の説明

１１００…監視サーバ、１２００…ＬＡＮ、１３００，１４００…アプリケーション・サーバ、１５００…監視エージェント、１６００，１７００、１９００，２０００…チャネルインターフェイス、１８００…ファイバーチャネルスイッチ、２１００…論理ディスク、２２００…磁気ディスク装置。

Claims (4)

1. サーバが磁気ディスク装置内の複数の論理ディスクにアクセスしてデータの送受を行うシステムにおけるディスク管理方法であって、
   前記サーバが使用する前記複数の論理ディスクから構成されるファイルシステムの空容量の比率を監視して、この監視結果と予め規定された空容量の比率の範囲とを比較し、この比較結果に基づいて、前記サーバに対して、前記ファイルシステムの拡張指示または縮小指示を与えることを特徴とするディスク管理方法。
2. 請求項１記載のディスク管理方法において、
   前記予め規定された空容量の比率の範囲は、前記ファイルシステムの容量に基づいて、規定することを特徴とするディスク管理方法。
3. サーバが磁気ディスク装置内の複数の論理ディスクにアクセスしてデータの送受を行うコンピュータシステムであって、
   予め規定された前記サーバが使用する前記複数の論理ディスクから構成されるファイルシステムの空容量の比率の範囲情報を保有し、前記ファイルシステムの空容量の比率を監視して、この監視結果と前記空容量の比率の範囲情報とを比較し、この比較結果に基づいて、前記サーバに対して、前記ファイルシステムの拡張指示または縮小指示を与えるディスク管理装置を備えたことを特徴とするコンピュータシステム。
4. 請求項３記載のコンピュータシステムにおいて、
   前記ディスク管理装置は、監視した前記ファイルシステムの空容量の比率の情報を保存し、この保存した情報に基づいて、前記ファイルシステムの空容量の変化を予測し、この予測結果および前記空容量の比率の範囲の情報に基づいて、前記サーバに対して、前記ファイルシステムの拡張指示または縮小指示を与えることを特徴とするコンピュータシステム。

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