JP2006079273A - ファイル管理装置、ネットワークシステム、ファイル管理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【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て構築した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ファイル管理装置として、(a)ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する階層管理部と、(b)予め定めた移動条件に従って、階層区分間でデータを移動する移動管理部とを有するものを提案する。
【選択図】図4
Description
アプリケーション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。
通常、データのバックアップは、アプリケーションサーバーを使用しない時間帯に行う。例えば、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。また、記録領域の高密度化と大容量化も顕著に進んでいる。
この問題の回避には、より転送速度の速い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。
アプリケーションサーバーに蓄積されるデータは、おおよそ2種類のデータに分類される。“使用中のデータ”と“使われていないデータ”との2種類である。
図1は、この様子を表している。図1に示すように、ディスク装置には、“使用中のデータ”と“使われていないデータ”の両方が存在する。この“使われていないデータ”の存在が、アプリケーションサーバーの記憶容量を圧迫している。また、この“使われていないデータ”の存在が、バックアップ時間の増大とコスト負荷の増大の要因になっている。
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、2種類のデータを物理的特性が異なる2種類のストレージ装置で管理することを特徴とする。例えば、“使用中のデータ”をアクセス性に優れたディスク装置で管理し、“使われていないデータ”を大容量でコストパフォーマンスに優れたテープ装置で管理する手法を採用する。
なお、HSMでは、“使われていないデータ”も論理的にはディスク装置上に存在するように扱われる。
もっとも、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、“使われていないデータ”であれば、実用上あまり問題にならない。
このように、HSMは、理想的な管理手法と言える。
また、既存のHSMは、外部システムからストレージシステムに移動された後のデータだけを管理する。すなわち、既存のHSMは、ストレージシステム内のデータだけを管理する。これは、ストレージシステムに対するデータの書き込みを外部システム(例えばアプリケーションサーバー)に依存するためである。
このように、既存の管理手法には、外部システム側のデータ管理とストレージシステム側のデータ管理との連携に問題があった。
(A)ファイル管理技術1
発明者は、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て構築した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ファイル管理装置に、以下の機能a及び機能bを搭載するものを提案する。
(機能a)
ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する階層管理機能
(機能b)
予め定めた移動条件に従って、階層区分間でデータを移動する移動管理機能
また、発明者は、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て構築した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ファイル管理装置に、以下の機能a及び機能b’を搭載するものを提案する。
(機能a)
ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する階層管理機能
(機能b’)
予め定めた複製条件に従って、階層区分間でデータを複製する複製管理機能
従って、ファイル管理装置は、アプリケーションサーバー上のデータもストレージシステムのデータと同様に、自律的に移動又は複製できる。このため、アプリケーションサーバーの制御やユーザーの操作とは関係なく、予め定めた条件に従ってデータを移動又は複製することができる。
なお、アプリケーションサーバーが複数の場合、ファイル管理装置は、アプリケーションサーバー単位で論理的な階層区分を管理することが望ましい。この場合、アプリケーションサーバー毎に管理ポリシーを定めることができる。
ここで、ストレージシステムは、少なくとも論理的に3つの階層区分で構成され、その最上位の階層区分には、信頼性と高速アクセス性に優れるストレージメディアが対応し、2番目の階層区分には、高速アクセス性と経済性に優れるストレージメディアが対応し、最下位の階層区分には、信頼性と大容量性に優れるストレージメディアが対応するのが望ましい。
また、各ストレージメディアの種類は同じでも良いし、異なっても良い。また、各ストレージメディアの信頼性やアクセス性能(ランダムアクセス性能を含む)は同じでも良いし、異なっても良い。一般に、使用頻度の高い区分に対応するストレージには、高速アクセス性が要求される。また、使用頻度が低い区分に対応するストレージには、大容量であることが要求される。
また、ストレージシステムを構成する各ストレージの格納形態は任意である。例えば、各ストレージは同一筐体に内蔵されていても良い。その反対に、それぞれ個別の筐体に格納されても良い。
また、各ストレージ間の接続形態も任意である。有線接続であっても、無線接続でも良い。また、ネットワーク経由で接続しても、専用線経由で接続しても良い。各ストレージ間における通信手順についても同様である。
前述した様々な要素は、ストレージシステムを構築する使用環境に応じて最適なものを選択すれば良い。
また、以上の管理機能は、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。
(A)管理ポリシー
図3に、実施形態で採用する管理ポリシーを示す。図3は、以下に示す3つの管理ポリシー(a)〜(c)の具体例である。
(a)4種類のストレージメディアを5つの階層区分に分けて管理する。各ファイルは、使用状況に応じて階層区分間を移動する。
(b)バックアップ(複製)に使用するストレージメディアと、バックアップ(複製)のタイミングを適切に選択する。
(c)ファイル(実データ)がどの階層区分に移行しても、ファイルシステム上の位置は不動である。
アプリケーションサーバーとストレージシステムを構成する計4種類のストレージを、5つの階層区分に分類する。各階層区分は、使用頻度に応じた階層区分に対応する。
階層区分は、使用頻度の高い方から順に、「非常によく使うファイル群」、「よく使うファイル群」、「たまに使うファイル群」、「ほとんど使わないファイル群」、「使わないが保存が必要なファイル群」の5つである。
使用頻度の区分は、システム全体から見た使用頻度で判断する。すなわち、階層区分毎に判断しない。ファイルシステムに記録されている前回のアクセス時からの経過時間を区分移動の判断材料とする。ここでのファイルシステムは、アプリケーションサーバー側のファイルシステムと、ストレージシステム側のファイルシステムとの2つである。
具体的には、各階層区分間に設定した閾値との比較結果に応じて判断する。ファイルへのアクセスが発生した時点で経過時間はリセットされ、論理上の階層区分は最上位に移動する。
因みに、図3の場合、1番目の階層に対応する「非常によく使うファイル群」のデータ比率は全体の3%、2番目の階層に対応する「よく使うファイル群」のデータ比率は全体の7%である。
同様に、3番目の階層に対応する「たまに使うファイル群」のデータ比率は全体の30%、4番目の階層に対応する「たまに使うファイル群」のデータ比率は全体の60%である。
使用頻度が2番目に高い「よく使うファイル群」には、信頼性の高いディスクデバイスを対応付ける。例えば、RAID構成のハードディスクを対応付ける。
使用頻度が3番目に高い「たまに使うファイル群」には、コストパフォーマンスに優れたディスクデバイスを対応付ける。例えば、IDEハードディスクを対応付ける。図3の場合、上位3階層部分の全データ量のうち75%(40%のうちの30%)を安価なディスクデバイスに対応付ける。
このため、同データ量を最上位階層のディスクデバイスで構成する場合に比してコストの大幅な低減を実現できる。なお、ファイルへのアクセス速度は、「よく使うファイル群」に対応するディスクデバイスと同等である。従って、外部からはディスクデバイスの違いは認識されない。
テープメディアは信頼性が高く、データ当たりの単価がディスクデバイスに比して格段に安い。また、大容量のデータを蓄積するのに適している。従って、オンラインで管理する必要のあるファイルのうち大部分を占めるこの種のファイルの蓄積には最適である。すなわち、上位4階層部分の全データ量のうち60%を安価で信頼性の高いテープメディアに蓄積する。
なお、「使わないが保存が必要なファイル群」には、テープメディアを対応付ける。ただし、このテープメディアは、電気的には直接アクセスできない状態で管理される。すなわち、オフライン状態で管理される。例えば、テープメディアは、棚や箱などに物理的に保管される。
上位3階層に対応するファイルのバックアップ(冗長化)には、メインストレージとは物理特性の異なるテープデバイスを選択する。これは、以下の理由による。
理由の1つは、テープは静的メディアで壊れないためである。一方、ディスクデバイスは、地震等の外力によって物理的に壊れ、データの読み出しが不可能になる可能性がある。
他の理由の1つは、ディスクデバイスは、同じロットのハードディスクが同時に壊れる可能性があることである。これに対し、複数のテープメディアが同時に壊れる事態は限定される。
また、テープメディアの場合は、後から容量を増やすことが容易なためである。また、テープメディアは、オフライン管理ができることもバックアップ用のストレージに使用する理由である。
このうち最上位の区分に属するファイルのバックアップは、例えば毎夜、運用の終了後に行う。例えば、夜1時から行う。これにより、使用頻度が高く、経済的損失が高いファイルが保護される。
また、上位から2番目の区分に属するファイルのバックアップは、例えば月に1回実行する。また、上位から3番目の階層区分に属するファイルのバックアップは、2番目の階層区分から3番目の階層区分にファイルが移動される時点に実行される。このように、上位3階層区分のファイルへのアクセス性と保存の安全性を確保する。
ファイルは、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。管理データは、最上位階層のストレージメディアにあるファイルシステムにリンクする。
ここで、ストレージ上のファイル又は実データへは次のようにしてアクセスする。まず、上位2階層の区分に属するファイルへは、上位2階層のファイルシステムを通じてアクセスする。
すなわち、アプリケーションサーバーのファイルシステムとストレージシステムのファイルシステムを通じてアクセスする。
なお、バックアップファイルに対しては、当該ファイルシステムにリンクされたフルパス名を通じて行う。フルパス名は、データーベースで管理する。
なお、このバックアップファイルには、固有の識別情報とリンクされているテープメディア上の物理位置情報を用いてアクセスする。リンク情報は、データーベースで管理する。
(B−1)全体構成
図4に、NASシステムの概念構成を示す。本システムは、ネットワーク1にストレージサーバー3、アプリケーションサーバー5、クライアント端末7が接続された構成を有する。
ストレージサーバー3は、ストレージシステム31と、そのファイル管理装置33とで構成される。ストレージシステム31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による複合システムである。図4の場合、1次ストレージ31A、2次ストレージ31B、3次ストレージ31Cの複合システムとして構成される。
階層管理部33Aは、ストレージシステム31を構成する3つのストレージメディアと、アプリケーションサーバー5のストレージメディアを論理的な階層区分により管理する処理デバイスである。前述したように、階層管理部33Aは、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aを最上位の階層区分として管理し、ストレージシステム31をその下位の階層区分として管理する。因みに、1次ストレージ31Aは2番目の階層区分として、2次ストレージ31Bは3番目の階層区分として、3次ストレージ31Cは4番目の階層区分として扱う。
移動管理部33Bは、前述したポリシー(a)により階層区分間のデータ移動を管理する処理デバイスである。なお、データ移動により移動元のデータは削除される。
複製管理部33Cは、前述したポリシー(b)により階層区分間のバックアップを管理する処理デバイスである。
クライアント端末7は、ネットワーク1経由でストレージサーバー3とアプリケーションサーバー5に接続されるネットワーク端末である。クライアント端末7は、コンピュータ構成であり、固有のストレージデバイスを有している。なお、このストレージデバイスは、アプリケーションの作業領域として用いられ、作業終了後のデータはアプリケーションサーバー5上に格納される。
図5に、ストレージサーバーの実施例を示す。因みに、ネットワーク1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。
仮想的に単一のストレージとして動作するストレージサーバー3は、メインサーバー311と、キャッシュサーバー313と、テープライブラリ315とで構成されている。物理的には、メインサーバー311がネットワークと接続される。従って、クライアント端末7とストレージサーバー3との通信は、メインサーバー311経由で行われる。ここで、メインサーバー311とキャッシュサーバー313は、それぞれ独立した制御プログラムによって制御される。
メインサーバー311は、中央処理装置(CPU)311Aと、主記憶装置311Bと、副記憶装置311Cと、RAIDストレージ311Dと、接続ポート311E1〜311E3とで構成される。
このうち、接続ポート311E1は、ネットワークとの接続用である。接続ポート311E2は、キャッシュサーバー313との接続用である。接続ポート311E3は、テープライブラリ315との接続用である。
因みに、RAIDストレージ311Dが、図4の1次ストレージ31Aに対応する。また、キャッシュサーバー313が、図4の2次ストレージ31Bに対応する。また、テープライブラリ315が、図4の3次ストレージ31Cに対応する。
主記憶装置311B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311C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記憶媒体(例えばCD−ROM)の駆動装置でなる。副記憶装置311Cには、例えばファイル管理装置33(33A、33B、33C)としての機能を実現する制御プログラムが記録される。
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311Dは、高信頼性とランダムアクセス性を保持する。RAIDストレージ311Dには、“よく使うファイル”の実データを蓄積するストレージ領域として機能する。
このRAIDストレージ311Dに、ファイルシステムと各ファイルに固有の識別子をリンクするデーターベースを記録する。なお、各ファイルの実データの物理的な記録位置も記録する。
キャッシュサーバー313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313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313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311D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311Dだけで用意する場合に比してコストを安くできる。
ここで、キャッシュサーバー313は、テープライブラリ315のキャッシュとしての機能も果たす。従って、キャッシュサーバー313とテープライブラリ315の両方に存在する実データは、キャッシュサーバー313から読み出される。
なお、キャッシュサーバー313とメインサーバー311は、例えばイーサネット(登録商標)経由で接続する。
また、テープライブラリ315は、アプリケーションサーバー5と、RAIDストレージ311Dと、キャッシュサーバー313のバックアップストレージとして機能する。
テープライブラリ315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。もっとも、単一のテープカートリッジを装填できるテープ記録装置を使用しても良い。
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。
従って、ファイルの移動時に実行される動作は、キャッシュサーバー313からファイルの実データを削除する動作だけである。
また、テープライブラリ315には、RAIDストレージ311Dから定期的にファイルがバックアップされる。このように、定期的なバックアップで移動されるのは、オンラインでアクセス可能な全ストレージ容量の10%程度である。従って、バックアップに要する時間は、格段に短縮される。
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。
以下、ストレージサーバー3内で実行されるファイル管理動作を説明する。なお、本動作は、ストレージサーバー3を管理する制御ソフトウェアにより実行される。
まず、以下の説明で使用する表記を説明する。図6に、5つの領域A〜Eとストレージとの論理的な対応関係を示す。また図7に、領域A〜Eとストレージとの物理的な対応関係を示す。
この5つの領域は、前述した階調区分に対応する。
まず、領域A−1は、使用頻度が最も高い論理上の階層区分のメインストレージに対応する。この領域A−1は、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aに対応する。また、領域A−2は、領域A−1の冗長化に使用するストレージに対応する。領域A−2は、テープライブラリ315の記憶領域の一部として確保される。例えば、1つ又は複数の磁気カートリッジに確保される。
次に、領域B−1は、使用頻度が2番目に高い階調区分のメインストレージに対応する。領域B−1は、メインサーバー311のRAIDストレージ311Dの記録領域に確保される。また、領域B−2は、領域B−1の冗長化に使用するストレージに対応する。この領域B−2も、テープライブラリ315の記憶領域の一部として確保される。例えば、1つ又は複数の磁気カートリッジに確保される。
領域D−1は、オンラインで管理できる中でも最も使用頻度が低い階調区分のメインストレージに対応する。領域D−1は、テープライブラリ315の記憶領域の一部として確保される。例えば、1つ又は複数の磁気カートリッジに確保される。なお、領域D−1は、信頼性の高いテープライブラリ315上に確保されるため、冗長化用のストレージは用いない。
領域E−1は、オフラインで管理される階調区分のメインストレージに対応する。領域E−1は、倉庫や棚に物理的に保存されている磁気カートリッジに対応する。
領域間の移行は、下位層へ向かう流れ(A→B→C→D→E)と、上位層へ向かう流れ(E→D→C→B→A)の2つに分けられる。
(a)制御ソフトウェアの処理動作
(a−1)使用頻度を移動条件とする場合
図8に、メインサーバー311の制御ソフトウェアによるファイルの自律的な移動処理を実現する処理例を示す。この処理は、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。実行タイミングは、事前の設定による。図8は、使用頻度を判断条件とする。また、この判断処理は、各階層区分について実行される。
ここでは、最上位の階層区分について移動の有無を判断するものとして説明する。
まず、制御ソフトウェアは、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aに使用頻度が閾値Th以下のデータがあるか否か判定する(SP1)。否定結果が得られた場合(全て“非常によく使うデータ”の場合)、制御ソフトウェアは判定処理をひとまず終了し、他の階層区分の処理に移る。
移動するファイルが決定されると、制御ソフトウェアは、下位階層であるメインサーバー311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)、制御ソフトウェアは、例えば使用頻度が所定の閾値以下のものを“たまに使うデータ”としてメインサーバー311から削除する(SP4)。
ステップSP3で肯定結果が得られた場合又は空容量が確保された場合、制御ソフトウェアは、“よく使うデータ”をメインサーバー311に移動する(SP5)。なお、移動後、同ファイルは、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aから削除される。
かかる後、制御ソフトウェアは、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(SP6)。
図9に、メインサーバー311の制御ソフトウェアによるファイルの自律的な移動処理を実現する処理例を示す。この処理も、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。実行タイミングは、事前の設定による。図9は、空き容量を判断条件とする。また、この判断処理は、各階層区分について実行される。
ここでは、最上位の階層区分について移動の有無を判断するものとして説明する。
まず、制御ソフトウェアは、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aの空き容量が閾値Th以下のデータがあるか否か判定する(SP11)。否定結果が得られた場合(十分な空き容量がある場合)、制御ソフトウェアは判定処理をひとまず終了し、他の階層区分の処理に移る。
移動するファイルが決定されると、制御ソフトウェアは、下位階層であるメインサーバー311へのファイルの移動が可能か否か判定する(SP13)。否定結果が得られた場合(記録領域が不足する場合)、制御ソフトウェアは、例えばファイルサイズの大きいものをメインサーバー311から削除する(SP14)。
ステップSP13で肯定結果が得られた場合又は空容量が確保された場合、制御ソフトウェアは、移動対象に決定したファイルをメインサーバー311に移動する(SP15)。なお、移動後、同ファイルは、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aから削除される。
かかる後、制御ソフトウェアは、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(SP16)。
(b−1)制御ソフトウェアによる自動処理
図10に、制御ソフトウェアによるファイルの自動移動経路を示す。
下位層(A→B→C→D→E)への流れは、ファイルが、クライアント端末7からアクセスされなかった時間により制御される。ファイルがクライアント端末7からアクセスされなかった時間が長い程、ファイルは下位の階層に順に移行する。
一方、上位層(E→D→C→B→A)への流れは、クライアント端末7からアクセスがあった時点に生じる。まず、各領域から領域Aに該当ファイル(実データ)が移行される。その後、領域Aからクライアント端末7にファイルが読み出される。
以上が、各方向への流れの概略である。以下、個々のプロセスについて説明する。なお図中、実線は移動を表し、点線はバックアップ(複製)を示す。
制御ソフトウェアが定期的にアプリケーションサーバー5にアクセスし、そのストレージ5A(領域A−1)からテープライブラリ315(領域A−2)にファイルを複製する。
(2)
制御ソフトウェアが定期的にアプリケーションサーバー5のファイルシステムにアクセスし、使用頻度が閾値Th以下のデータをメインサーバー311(領域B−1)に移動する。これにより、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aは、常に適切な空き容量が確保される。
(3)
制御ソフトウェアは、更に定期的に領域B−1のデータを領域B−2に複製(バックアップ)する。実行時刻は、ユーザーから事前に設定された時刻である。なお、この時刻は、運用後も変更できる。
制御ソフトウェアは、定期的に又は領域B−1へのアクセスのたび、領域B−1の残容量が閾値以下か否か判定する。閾値は、初期設定値又はユーザインタフェースを通じて事前に設定された値である。
ここでのアクセスは、書き込み時も読み出し時も含む。メインサーバー311に蓄積される実データは、長年の運用により増加する。やがて、蓄積される実データは、メインサーバー311に用意したRAIDストレージ311Dの蓄積容量の上限に近づく。
制御ソフトウェアは、領域B−1の残容量が閾値以下になると、設定した残容量が得られるまで、超過量に相当するデータ量の実データを領域C−1に移動させる。例えば、クライアント端末7からのアクセス間隔が長いファイルから順番に移動する。また例えば、ファイルが領域B−1に置かれるとすぐに移動する。
制御ソフトウェアは、領域C−1への実データの移動と同時に、同じ実データを領域C−2に複製(バックアップ)する。すなわち、実データは、キャッシュサーバー313とテープライブラリ315に二重化される。
(6)
制御ソフトウェアは、領域C−1についても定期的に又は領域C−1へのアクセスのたび、領域C−1の残容量が閾値以下か否か判定する。制御ソフトウェアは、領域C−1の残容量が閾値以下になると、アクセス間隔が長いファイルから消去する。
この消去により、同領域C−2は、論理上、領域D−1に変わる。このように、領域D−1は積極的に作成されるものではなく、バックアップ領域である領域C−2が消去法的に領域D−1に変化する。
なお、領域D−1に対応するファイル(実データ)の使用状況は、ユーザーによって判断される。ユーザーが「使用しない」と判断した場合、該当するファイル(実データ)を含むテープメディアは、制御ソフトウェアを使用してテープライブラリ315から排出される。
排出されたテープメディアは、例えば外部の棚に移動させる。このように、テープライブラリ315から排出した時点で、テープメディアに保存されているファイルは、領域E−1に移行する。この移動は、物理的な移動により実行される。
次に、クライアント端末7からファイルへのアクセスがあった場合について説明する。アクセスされたファイルがアプリケーションサーバー5にある場合、該当するファイルはネットワーク1を経由して要求したクライアント端末7に転送する。
ここで、アプリケーションサーバー5にない場合、アプリケーションサーバー5はストレージシステム3の制御ソフトウェアにファイルの移動を命じる。
この際、該当するファイルがメインサーバー311上にあれば、該当するファイルをネットワーク1経由でアプリケーションサーバー5に移動する。なお、このファイルは、更にネットワーク1経由でクライアント端末7に転送される。
(9)
これに対し、アクセスされたファイルがキャッシュサーバー313上にある場合、制御ソフトウェアは、ファイル(実データ)を領域C−1から領域B−1へ移行する。かかる後、同ファイルを領域B−1からアプリケーションサーバー5に該当するファイルを転送する。
(11)なお、アクセスされたファイルがオフライン管理されている場合、制御ソフトウェアは、外部棚に保管されているテープメディアをテープライブラリ315に装填するようにユーザーに促がす画面を作表示装置上に表示させる。
ユーザーが該当するテープメディアを外部棚からテープライブラリ315に装填すると、領域E−1として管理されていたテープメディアはD−1領域に移行する。この後、前述したように領域B−1にファイル(実データ)が移行される。
図11に、メインサーバー311に搭載された制御ソフトウェアとアプリケーションサーバー5に搭載された外部アプリケーションを混在使用する場合のファイルの移動経路を示す。
すなわち、図11は、各領域間でファイル(実データ)を移動させるAPI(アプリケーションインターフェース)を、アプリケーションサーバー5上で動作するアプリケーションプログラムが制御する場合の例である。
アプリケーションサーバー5からファイルの移行を管理する機能を使用すれば、以下のような使い方ができる。例えば、予め所定の日時に読み出しが予想されるファイル(実データ)がある場合、必要なファイルを事前に領域Bに移行させることができる。
また例えば、アプリケーションのバージョンが更新された場合、ほとんど使用されないと予想される旧バージョンのファイル(実データ)を下位層の領域に移行させるといった使い方ができる。
以下、個々のプロセスについて説明する。なお図中、実線は移動を表し、点線は冗長化(複製)を示す。
アプリケーションサーバー5がテープライブラリ315(領域A−2)にファイルを複製する。
(2)
アプリケーションサーバー5が移動条件を満たすファイルを領域B−1に格納する。
(3)
制御ソフトウェアは、アプリケーションサーバー5から指定された日時に、定期的に領域B−1のデータを領域B−2に複製(バックアップ)する。実行時刻は、ユーザーから事前に設定された時刻である。なお、この時刻は、運用後もアプリケーションサーバー5上で変更できる。
(4)
アプリケーションサーバー5は、APIを使用して、領域B−1の特定のファイル(実データ)を領域C−1に移行する。
(5)
制御ソフトウェアは、領域C−1への実データの移動と同時に、同じ実データを領域C−2に複製(コピー)する。すなわち、実データは、キャッシュサーバー313とテープライブラリ315に二重化される。
制御ソフトウェアは、領域C−1についても定期的に又は領域C−1へのアクセスのたび、領域C−1の残容量が閾値以下か否か判定する。制御ソフトウェアは、領域C−1の残容量が閾値以下になると、アクセス間隔が長いファイルから消去するこの消去により、同領域C−2は、論理上、領域D−1に変わる。
(7)
領域D−1のファイル(実データ)の使用状況は、ユーザーによって判断される。ユーザーが「使用しない」と判断した場合、該当するファイル(実データ)を含むテープメディアは、制御ソフトウェアを使用してテープライブラリ315から排出される。
排出されたテープメディアは、例えば外部の棚に移動させる。このように、テープライブラリ315から排出した時点で、テープメディアに保存されているファイルは、領域E−1に移行する。この移動は、物理的な移動により実行される。
(8)
アプリケーションサーバー5が、ストレージサーバー3内のファイルにアクセスした場合は、いずれも制御ソフトウェアによる自動移動の説明((9) 〜(11))と同じである。
すなわち、アクセスされたファイル(実データ)がどの階層区分に属する場合にも、メインサーバー311に複製された後、アプリケーションサーバー5に送出される。
ここでは、ディスクメディアで構成される領域B−1及びC−1の一方又は両方が壊れた場合を考える。このデータの復旧のために冗長化が行なわれている。
図12に、領域B−1が壊れた場合を示す。この場合、アプリケーションサーバー5からアクセスのあったファイル(実データ)は、領域B−1(RAIDストレージ311D)から読み出すことができない。
制御ソフトウェアは、データーベースが保持するバックアップデータへのフルパス名を読み出してテープライブラリ315にアクセスする。かくして、所定のテープメディアからバックアップデータが読み出される。
ただし、テープメディアからの読み出しのため、一般には読み出し時間が長くなる。しかし、システムの運用を停止することなく対応できる。
ここで、制御ソフトウェアは、RAIDストレージ311Dが新たなものに交換されるまで、システムの運用を停止する運用手法もある。この他、制御ソフトウェアは、正常動作中のキャッシュサーバー313(領域C−1)を領域B−1とみなす運用手法もある。
ただし、この場合にはキャッシュサーバー313の信頼性に若干の問題があるため、キャッシュサーバー313への書き込みと同時にテープライブラリ315にバックアップする。
図13に、領域C−1が壊れた場合を示す。この事象は、失われるデータ量の規模に違いがあるものの、領域C−1のファイルが領域D−1に移行する場合と同じである。従って、領域C−1が壊れた場合、領域C−2は論理的に領域D−1に切り替わる。
このように、論理的な領域変更だけでストレージサーバー3の運用は停止することなく継続される。
通常、ディスクストレージ上にはファイルシステムが存在する。このため、ファイルシステムの構築後、運用中にストレージ領域を拡張することは難しい。本実施例の場合、領域B−1が対応する。
そこで、本実施例では、領域C−1、D−1、E−1に記録したファイル(実データ)の識別子を領域B−1のファイルシステムにリンクさせて管理する。これにより、領域C−1、D−1、E−1の拡張や比率の変更を柔軟に行うことができる。
また、本実施例では、ストレージメディアを使用頻度に応じて複数の区分に分割し、それぞれを冗長化する。これにより、ストレージ領域のうち物理的な衝撃に弱い部分や使用頻度の高い部分に、最適なタイミングで最適なメディアにファイル(実データ)を冗長化できる。
一方、「たまに使う領域」は、区分の移動時に冗長化しても問題ない。このように本実施例では、使用頻度に応じて最適なタイミングを選択する。
また、本実施例では、使用頻度を基準にストレージを領域分割し、使用頻度に応じて最適な物理的特性を有するストレージデバイスを割り当てる。これにより、コストとパフォーマンスとの最適化を実現できる。
例えば、制御ソフトウェアとしては同等であっても、アプリケーションから見ると、必要があるデータと必要がないデータとに分類できる。従って、APIの公開により、アプリケーション側からの重要性を区分間移行に反映させることができる。
また、本実施例では、ストレージサーバー3側の制御ソフトウェアが、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバー5のファイルも含めて管理する。このため、アプリケーションサーバー5も含めた階層型のストレージシステムを構築できる。
結果として、管理者によるメンテナンス操作を必要としなくても、アプリケーションサーバー5からストレージサーバー3にファイルを自動的に移動できる。従って、長年の運用時にも、アプリケーションサーバー5のストレージ5Aに適切な空容量を確保することができる。
勿論、アプリケーションサーバー5から自動的に移動されたファイルは、その使用頻度に応じた階調区分のストレージメディアで蓄積され、必要に応じて読み出すことができる。
(a)前述の実施例では、ネットワーク上にアプリケーションサーバー5が1つ接続されている場合について説明した。しかし、複数台のアプリケーションサーバー5がネットワークに接続されていても良い。
この場合も、前述の実施例と同様、アプリケーションサーバー5の各ストレージメディアを最上位の階層区分として扱うことができる。図14に、その概念構成を示す。図14は、アプリケーションサーバー5が3つの場合である。もっとも、ストレージサーバー側の階層区分は前述した実施例と同じである。従って、ファイルがどのアプリケーションサーバー5の管理下にあるとしても同じ管理ポリシーに従い、ファイルの移動やバックアップを管理できる。
この場合、ストレージサーバー3の制御ソフトウェア(ファイル管理装置)は、ストレージサーバー3を構成する各ストレージメディアの領域を各アプリケーションサーバーに対応付けて管理する。領域の管理手法には、各ストレージメディアの記憶領域をアプリケーションサーバーに対応付けて論理分割しておく方法、記憶領域は全てのアプリケーションサーバーに共通であるが、アプリケーションサーバー別に容量指定しておく方法がある。後者の場合には、指定容量を超えないようにファイルの移動を管理する。
またこの場合、制御ソフトウェアの管理ポリシーは、アプリケーションサーバー別に定めることもできる。複数台のアプリケーションサーバー5を監視対象とする場合、その用途や目的に応じてファイルの使用頻度や保存期間が異なると考えられる。従って、アプリケーションサーバー別に管理ポリシーを設定することができれば、アプリケーションサーバー5に応じた管理を実現することができる。
図16は、領域A、A’、A”別にファイルが階層管理される場合を表している。ここで、領域A、A’、A”は、物理的に独立したストレージ5Aに関連付けられている。もっとも、領域A、A’、A”は、アプリケーションサーバー5上で動作する個々のアプリケーションソフトウェアやプロジェクトに関連付けられていても良い。この場合は、アプリケーションソフトウェア単位やプロジェクト単位でファイルを管理できる。
この場合も、ストレージサーバー3の制御ソフトウェア(ファイル管理装置)は、ストレージサーバー3を構成する各ストレージメディアの領域を、最上階層の各領域A、A’、A”に対応付けて管理する。
この場合も、制御ソフトウェアの管理ポリシーは、個々の領域A、A’、A”別に定めることもできる。また、個々の領域A、A’、A”が個々のアプリケーションソフトウェアやプロジェクトに関連付けられている場合、その用途や目的に応じてファイルの使用頻度や保存期間が異なると考えられる。従って、個々の領域A、A’、A”別に管理ポリシーを設定することができれば、領域別の管理を徹底することができる。
(d)前述の実施例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される各種の変形例及び応用例も考えられる。
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。
3 ストレージサーバー
31 ストレージシステム
33 ファイル管理装置
33A 階層管理部
33B 移動管理部
33C 複製管理部
311 メインサーバー
313 キャッシュサーバー
315 テープライブラリ
5 アプリケーションサーバー
7 クライアント端末
Claims (12)
- 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、仮想的に単一のストレージとして管理するファイル管理装置であって、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する階層管理部と、
予め定めた移動条件に従って、階層区分間でデータを移動する移動管理部と
を有することを特徴とするファイル管理装置。 - 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、仮想的に単一のストレージとして管理するファイル管理装置であって、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する階層管理部と、
予め定めた複製条件に従って、階層区分間でデータを複製する複製管理部と
を有することを特徴とするファイル管理装置。 - 請求項1又は2に記載のファイル管理装置において、
前記ストレージシステムは、少なくとも論理的に3つの階層区分で構成され、
その最上位の階層区分には、信頼性と高速アクセス性に優れるストレージメディアが対応し、
2番目の階層区分には、高速アクセス性と経済性に優れるストレージメディアが対応し、
最下位の階層区分には、信頼性と大容量性に優れるストレージメディアが対応する
ことを特徴とするファイル管理装置。 - 請求項1又は2に記載のファイル管理装置において、
前記アプリケーションサーバーのストレージメディアは、論理的な階層区分の最上位に位置し、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアは、論理的な階層区分における前記アプリケーションサーバーのストレージメディアよりも下位の階層区分に位置する
ことを特徴とするファイル管理装置。 - 請求項1又は2に記載のファイル管理装置は、
前記アプリケーションサーバーが複数台の場合、
アプリケーションサーバー単位で前記論理的な階層区分を管理する
ことを特徴とするファイル管理装置。 - アプリケーションサーバーと、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で構成されるネットワークシステムにおいて、
前記ストレージシステムのファイル管理装置に、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、前記アプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する階層管理部と、
予め定めた移動条件に従って、階層区分間でデータを移動する移動管理部と
を有することを特徴とするネットワークシステム。 - アプリケーションサーバーと、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で構成されるネットワークシステムにおいて、
前記ストレージシステムのファイル管理装置に、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、前記アプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する階層管理部と、
予め定めた複製条件に従って、階層区分間で複製する複製管理部と
を有することを特徴とするネットワークシステム。 - 請求項6又は7に記載のネットワークシステムにおいて、
前記アプリケーションサーバーが複数台の場合、
前記ファイル管理装置は、アプリケーションサーバー単位で前記論理的な階層区分を管理する
ことを特徴とするネットワークシステム。 - 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、仮想的に単一のストレージとして管理するファイル管理方法であって、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する処理と、
予め定めた移動条件に従って、階層区分間でデータを移動する処理と
を有することを特徴とするファイル管理方法。 - 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、仮想的に単一のストレージとして管理するファイル管理方法であって、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアとネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する処理と、
予め定めた複製条件に従って、階層区分間でデータを複製する処理と
を有することを特徴とするファイル管理方法。 - 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、仮想的に単一のストレージとして管理するコンピュータに、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアと、ネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する処理と、
予め定めた移動条件に従って、階層区分間でデータを移動する処理と
を実行させることを特徴とするプログラム。 - 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、仮想的に単一のストレージとして管理するコンピュータに、
前記ストレージシステムを構成する各ストレージメディアとネットワーク経由で接続されたアプリケーションサーバーのストレージメディアとを、論理的な階層区分で一元的に管理する処理と、
予め定めた複製条件に従って、階層区分間でデータを複製する処理と
を実行させることを特徴とするプログラム。
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